Questão 3 (Química) do ITA 2008

Question

Uma amostra de um ácido dicarboxílico com 0{,}104\text{ g} de massa é neutralizada com 20\text{ cm}^3 de uma solução aquosa 0{,}1\text{ mol L}^{-1} em \ce{NaOH}. Qual das opções abaixo contém a fórmula química do ácido constituinte da amostra?

A
\ce{C2H2O4}
B
\ce{C3H4O4}
C
\ce{C4H4O4}
D
\ce{C4H6O4}
E
\ce{C5H8O4}

Answer 1

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 3 (Química) do ITA 2008

Química · Química: Diluição, mistura e titulação

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

Uma amostra de um ácido dicarboxílico com 0{,}104\text{ g} de massa é neutralizada com 20\text{ cm}^3 de uma solução aquosa 0{,}1\text{ mol L}^{-1} em \ce{NaOH}. Qual das opções abaixo contém a fórmula química do ácido constituinte da amostra?

A
\ce{C2H2O4}
B
\ce{C3H4O4}
C
\ce{C4H4O4}
D
\ce{C4H6O4}
E
\ce{C5H8O4}

Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.

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Resolução comentada

Um ácido dicarboxílico tem dois grupos \ce{-COOH}, então cada mol de ácido libera 2 mol de \ce{H+} e consome 2 mol de \ce{NaOH}. Na neutralização completa, n_{\ce{NaOH}} = 2\,n_{\text{ácido}}.

Mol de \ce{NaOH}: 20\ \text{cm}^3 = 0{,}020\ \text{L}, logo n = 0{,}1 \times 0{,}020 = 2{,}0\times10^{-3}\ \text{mol}.
Mol de ácido: n_{\text{ácido}} = \dfrac{2{,}0\times10^{-3}}{2} = 1{,}0\times10^{-3}\ \text{mol}.
Massa molar: M = \dfrac{0{,}104\ \text{g}}{1{,}0\times10^{-3}\ \text{mol}} = 104\ \text{g/mol}.
Comparando com as massas molares das opções:

\ce{C2H2O4}: 24{,}02+2{,}02+64{,}00 = 90{,}04
\ce{C3H4O4}: 36{,}03+4{,}04+64{,}00 = 104{,}07
\ce{C4H4O4}: 48{,}04+4{,}04+64{,}00 = 116{,}08
\ce{C4H6O4}: 48{,}04+6{,}06+64{,}00 = 118{,}10
\ce{C5H8O4}: 60{,}05+8{,}08+64{,}00 = 132{,}13

Só o \ce{C3H4O4} (ácido malônico) tem massa molar de 104\ \text{g/mol}.

Alternativa B.

Pegadinha: Esquecer que o ácido é dicarboxílico (2 H+ por molécula) leva a M = 52 g/mol, que não está nas opções; usar a proporção 1:1 é o erro principal.

Por que as outras alternativas estão erradas

AMassa molar de 90 g/mol, não bate com 104 g/mol.
CMassa molar de 116 g/mol; corresponde a erro na conta de mols.
DMassa molar de 118 g/mol, diferente de 104 g/mol.
EMassa molar de 132 g/mol, muito acima do valor calculado.

Assuntos: Diluição, mistura e titulação, Mol, massa molar e constante de Avogadro.

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Questão 3 no caderno Química do ITA 2008

Fonte: ITA 2008 · Química. Prova oficial ↗