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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 4 (Química) da 2ª fase do ITA 2026

Química · Química: Fórmulas mínima, molecular e percentual

Texto-base das questões 01 a 10 · Química

Constantes

Constante de Avogadro (\text{N}_\text{A}) = 6{,}02 \times 10^{23}\ \text{mol}^{-1}
Constante de Faraday (\text{F}) = 9{,}65 \times 10^4\ \text{C}\cdot\text{mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\ \text{A}\cdot\text{s}\cdot\text{mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\ \text{J}\cdot\text{V}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1}
Carga elementar = 1{,}60 \times 10^{-19}\ \text{C}
Constante dos gases (\text{R}) = 8{,}21 \times 10^{-2}\ \text{atm}\cdot\text{L}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1} = 8{,}31\ \text{J}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1} = 1{,}98\ \text{cal}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1}
Constante de Planck (\text{h}) = 6{,}63 \times 10^{-34}\ \text{J}\cdot\text{s}
Velocidade da luz no vácuo = 3{,}0 \times 10^8\ \text{m}\cdot\text{s}^{-1}
Número de Euler (\text{e}) = 2{,}72

Definições

Pressão: 1\ \text{atm} = 760\ \text{Torr} = 1{,}01325 \times 10^5\ \text{N}\cdot\text{m}^{-2} = 1{,}01325\ \text{bar}

Energia: 1\ \text{J} = 1\ \text{N}\cdot\text{m} = 1\ \text{kg}\ \text{m}^2\cdot\text{s}^{-2} = 6{,}24 \times 10^{18}\ \text{eV}

Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0\ ^\circ\text{C} e 1\ \text{atm}, equivalente a um volume de um gás ideal de 22{,}4\ \text{L}.

Condições ambiente: 25\ ^\circ\text{C} e 1\ \text{atm}

Condições padrão: 1\ \text{bar}; concentração das soluções = 1\ \text{mol}\cdot\text{L}^{-1} (rigorosamente: atividade unitária das espécies); sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e temperatura em questão.

(\text{s}) = \text{sólido}. (\ell) = \text{líquido}. (\text{g}) = \text{gás}. (\text{aq}) = \text{aquoso}. (\text{conc}) = \text{concentrado}. (\text{ua}) = \text{unidades arbitrárias}. \text{u.m.a.} = \text{unidade de massa atômica}. [\text{X}] = \text{concentração da espécie química X em mol}\ \text{L}^{-1}.

\begin{array}{llll} \ln \text{X} = 2{,}3\ \log \text{X} & \ln 2 = 0{,}693 & \ln 5 = 1{,}609 & \sqrt{3} = 1{,}73 \\ \log 2 = 0{,}301 & \ln 3 = 1{,}099 & \text{e}^{-0{,}3465} = 0{,}707 & \sqrt{5} = 2{,}24 \end{array}

Massas Molares

Elemento Químico Número Atômico Massa Molar (\text{g}\ \text{mol}^{-1}) Elemento Químico Número Atômico Massa Molar (\text{g}\ \text{mol}^{-1})
H 1 1,01 Ca 20 40,08
B 5 10,80 Cr 24 52,00
C 6 12,01 Fe 26 55,85
N 7 14,01 Ni 28 58,69
O 8 16,00 Cu 29 63,55
F 9 19,00 Nb 41 92,91
Na 11 22,99 Ag 47 107,87
Si 14 28,09 Pt 78 195,08
S 16 32,06 Au 79 196,97
\text{C}\ell 17 35,45 Hg 80 200,59
K 19 39,10 Bi 83 208,98

Considere o sólido BGN com composição em porcentagem molar de \ce{60SiO2-36CaO-4Nb2O5}. A fonte de nióbio empregada no preparo do BGN é o oxalato amoniacal de nióbio hidratado (\ce{NH4[NbO(C2O4)2].nH2O}). Para determinar o teor de nióbio presente no oxalato amoniacal de nióbio hidratado, foi empregada a termogravimetria em atmosfera oxidante, a qual apresentou uma massa residual de 28{,}5\% após aquecimento a 1000\ ^\circ\text{C}. Esse resíduo foi caracterizado como pentóxido de nióbio.

a) Apresente o valor numérico da massa necessária do oxalato amoniacal de nióbio hidratado para o preparo de 10 gramas de BGN.

b) Determine o valor do “n” no \ce{NH4[NbO(C2O4)2].\mathbf{n}H2O}.

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Resolução comentada

a) Primeiro calculo a fração mássica de \ce{Nb2O5} no BGN, usando 100 mol de óxidos na proporção 60:36:4.

Massas molares: \ce{SiO2} = 60{,}09; \ce{CaO} = 56{,}08; \ce{Nb2O5} = 2(92{,}91)+5(16{,}00) = 265{,}82\ \text{g/mol}.

  1. \ce{SiO2}: 60 \times 60{,}09 = 3605{,}4\ \text{g}
  2. \ce{CaO}: 36 \times 56{,}08 = 2018{,}9\ \text{g}
  3. \ce{Nb2O5}: 4 \times 265{,}82 = 1063{,}3\ \text{g}
  4. Total: 6687{,}6\ \text{g}

Fração de \ce{Nb2O5}: \dfrac{1063{,}3}{6687{,}6} = 0{,}159.

Em 10 g de BGN há 1{,}59\ \text{g} de \ce{Nb2O5}.

Na termogravimetria, todo o nióbio do oxalato vira \ce{Nb2O5}, que corresponde a 28{,}5\% da massa inicial. Logo:

m_{\text{oxalato}} = \frac{1{,}59}{0{,}285} \approx 5{,}58\ \text{g}

Massa de oxalato amoniacal de nióbio hidratado ≈ 5,6 g (5,58 g).

b) Cada mol de \ce{Nb2O5} vem de 2 mol do complexo, pois há 1 Nb por fórmula. Então \ce{Nb2O5} é 28{,}5\% da massa de 2 mol de complexo:

M_{\text{complexo}} = \frac{265{,}82}{2 \times 0{,}285} = \frac{132{,}91}{0{,}285} \approx 466{,}4\ \text{g/mol}

Massa molar do sal anidro \ce{NH4[NbO(C2O4)2]}: 14{,}01 + 4(1{,}01) + 92{,}91 + 4(12{,}01) + 9(16{,}00) = 303{,}0\ \text{g/mol}.

Massa da água:

466{,}4 - 303{,}0 = 163{,}4\ \text{g/mol}
n = \frac{163{,}4}{18{,}02} \approx 9{,}07 \approx 9

n = 9, ou seja, \ce{NH4[NbO(C2O4)2].9H2O}.

Assuntos: Fórmulas mínima, molecular e percentual, Cálculo estequiométrico.

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Fonte: ITA 2ª fase 2026 · Química. Prova oficial ↗