Questão 10 (Química) do ITA 2008

Question

Dois recipientes contêm volumes iguais de dois líquidos puros, com calores específicos diferentes. A mistura dos dois líquidos resulta em uma solução ideal. Considere que sejam feitas as seguintes afirmações a respeito das propriedades da solução ideal resultante, nas condições-padrão e após o estabelecimento do equilíbrio químico:

I. A temperatura da solução é igual à média aritmética das temperaturas dos líquidos puros.
II. O volume da solução é igual à soma dos volumes dos líquidos puros.
III. A pressão de vapor da solução é igual à soma das pressões parciais de vapor dos líquidos constituintes da mesma.

Assinale a opção CORRETA que contém a(s) propriedade(s) que é (são) apresentada(s) pela solução resultante.

A
Apenas I e II
B
Apenas I e III
C
Apenas II
D
Apenas II e III
E
Apenas III

Answer 1

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 10 (Química) do ITA 2008

Química · Química: Propriedades coligativas

Texto-base das questões 01 a 20 · Química

Constante de Avogadro = 6{,}02 \times 10^{23}\text{ mol}^{-1}
Constante de Faraday (F) = 9{,}65 \times 10^4\text{ C mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\text{ A s mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\text{ J V}^{-1}\text{ mol}^{-1}
Volume molar de gás ideal = 22{,}4\text{ L (CNTP)}
Carga elementar = 1{,}602 \times 10^{-19}\text{ C}
Constante dos gases (R) = 8{,}21 \times 10^{-2}\text{ atm L K}^{-1}\text{ mol}^{-1} = 8{,}31\text{ J K}^{-1}\text{ mol}^{-1} = 62{,}4\text{ mmHg L K}^{-1}\text{ mol}^{-1} = 1{,}98\text{ cal K}^{-1}\text{ mol}^{-1}
Constante gravitacional (g) = 9{,}81\text{ m s}^{-2}

DEFINIÇÕES

Pressão = 1\text{ atm} = 760\text{ mmHg} = 101325\text{ Nm}^{\mathbf{-2}} = 760\text{ Torr}
1\text{ N} = 1\text{ kg m s}^{-2}
Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0\ ^\circ\text{C} e 760\text{ mmHg}
Condições ambientes: 25\ ^\circ\text{C} e 1\text{ atm}.
Condições-padrão: 25\ ^\circ\text{C}, 1\text{ atm}, concentração das soluções: 1\text{ mol L}^{-1} (rigorosamente: atividade unitária das espécies), sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e temperatura em questão.
(s) ou (c) = sólido cristalino; (l) ou (\ell) = líquido; (g) = gás; (aq) = aquoso; (graf) = grafite; (CM) = circuito metálico; (conc) = concentrado; (ua) = unidades arbitrárias; [A] = concentração da espécie química A em \text{mol L}^{-1}.

MASSAS MOLARES

Elemento Químico	Número Atômico	Massa Molar (\text{g mol}^{-1})	Elemento Químico	Número Atômico	Massa Molar (\text{g mol}^{-1})
H	1	1,01	Cl	17	35,45
Be	4	9,01	K	19	39,10
B	5	10,81	Ca	20	40,08
C	6	12,01	Fe	26	55,85
N	7	14,01	Cu	29	63,55
O	8	16,00	Zn	30	65,39
F	9	19,00	As	33	74,92
Na	11	22,99	Br	35	79,91
Mg	12	24,31	Ag	47	107,87
Al	13	26,98	Cd	48	112,41
P	15	30,97	Sn	50	118,71
S	16	32,06	I	53	126,90
			Pt	78	195,08

Dois recipientes contêm volumes iguais de dois líquidos puros, com calores específicos diferentes. A mistura dos dois líquidos resulta em uma solução ideal. Considere que sejam feitas as seguintes afirmações a respeito das propriedades da solução ideal resultante, nas condições-padrão e após o estabelecimento do equilíbrio químico:

I. A temperatura da solução é igual à média aritmética das temperaturas dos líquidos puros.
II. O volume da solução é igual à soma dos volumes dos líquidos puros.
III. A pressão de vapor da solução é igual à soma das pressões parciais de vapor dos líquidos constituintes da mesma.

Assinale a opção CORRETA que contém a(s) propriedade(s) que é (são) apresentada(s) pela solução resultante.

A
Apenas I e II
B
Apenas I e III
C
Apenas II
D
Apenas II e III
E
Apenas III

Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.

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Resolução comentada

Uma solução ideal é aquela em que as interações entre as moléculas de A e B são iguais às interações A–A e B–B. Disso decorrem três consequências: não há calor de mistura (\Delta H_{mist}=0), não há variação de volume (\Delta V_{mist}=0) e vale a lei de Raoult.

Análise de cada afirmação:

Afirmação I: como \Delta H_{mist}=0, a mistura não libera nem absorve calor. A temperatura final vem do balanço de calor, em que os calores específicos entram: m_1c_1(T_f-T_1)+m_2c_2(T_f-T_2)=0. Isso dá T_f=\dfrac{m_1c_1T_1+m_2c_2T_2}{m_1c_1+m_2c_2}, uma média ponderada pelas capacidades térmicas. Como os calores específicos são diferentes (e as massas também podem ser, pois os volumes são iguais, mas as densidades não), T_f não é a média aritmética. Além disso, as condições-padrão fixam 25 °C. Afirmação falsa.
Afirmação II: em solução ideal, \Delta V_{mist}=0, então V_{solução}=V_1+V_2. Verdadeira.
Afirmação III: pela lei de Raoult, P_A=x_AP_A^\circ e P_B=x_BP_B^\circ. Pela lei de Dalton, a pressão de vapor total é P=P_A+P_B. Verdadeira.

As verdadeiras são II e III.

Alternativa D.

Pegadinha: A afirmação I engana ao sugerir a média aritmética das temperaturas, ignorando que os calores específicos diferentes pesam no equilíbrio térmico.

Por que as outras alternativas estão erradas

Ainclui a I, que é falsa: a temperatura final é média ponderada pelas capacidades térmicas, não aritmética, e omite a III.
Binclui a I (falsa) e omite a II, que é verdadeira para solução ideal.
Creconhece só a II e esquece que a pressão total é a soma das pressões parciais (Raoult e Dalton).
Ereconhece só a III e esquece que a solução ideal tem volume aditivo.

Assunto: Propriedades coligativas.

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Questão 10 no caderno Química do ITA 2008

Fonte: ITA 2008 · Química. Prova oficial ↗