PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 13 (Química) do ITA 2009
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}\ \text{mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\ \text{A}\ \text{s}\ \text{mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\ \text{J}\ \text{V}^{-1}\ \text{mol}^{-1}
Volume molar de gás ideal = 22{,}4\ \text{L}\ (\text{CNTP})
Carga elementar = 1{,}602 \times 10^{-19}\ \text{C}
Constante dos gases (R) = 8{,}21 \times 10^{-2}\ \text{atm}\ \text{L}\ \text{K}^{-1}\ \text{mol}^{-1} = 8{,}31\ \text{J}\ \text{K}^{-1}\ \text{mol}^{-1} = 62{,}4\ \text{mmHg}\ \text{L}\ \text{K}^{-1}\ \text{mol}^{-1} = 1{,}98\ \text{cal}\ \text{K}^{-1}\ \text{mol}^{-1}
Constante gravitacional (g) = 9{,}81\ \text{m}\ \text{s}^{-2}
DEFINIÇÕES
Pressão de 1\ \text{atm} = 760\ \text{mmHg} = 101325\ \text{N}\ \text{m}^{-2} = 760\ \text{Torr}
1\ \text{N} = 1\ \text{kg}\ \text{m}\ \text{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}\ \text{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}\ \text{L}^{-1}.
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 | Fe | 26 | 55,85 |
| He | 2 | 4,00 | Ni | 28 | 58,69 |
| Li | 3 | 6,94 | Cu | 29 | 63,55 |
| C | 6 | 12,01 | Zn | 30 | 65,40 |
| N | 7 | 14,01 | Ge | 32 | 72,64 |
| O | 8 | 16,00 | As | 33 | 74,92 |
| Ne | 10 | 20,18 | Br | 35 | 79,90 |
| Na | 11 | 22,99 | Kr | 36 | 83,80 |
| Mg | 12 | 24,31 | Ag | 47 | 107,87 |
| Al | 13 | 26,98 | Cd | 48 | 112,41 |
| Si | 14 | 28,09 | Sn | 50 | 118,71 |
| S | 16 | 32,07 | I | 53 | 126,90 |
| Cl | 17 | 35,45 | Xe | 54 | 131,29 |
| Ar | 18 | 39,95 | Cs | 55 | 132,91 |
| K | 19 | 39,10 | Ba | 56 | 137,33 |
| Ca | 20 | 40,08 | Pt | 78 | 195,08 |
| Cr | 24 | 52,00 | Pb | 82 | 207,2 |
| Mn | 25 | 54,94 | Ra | 86 | 222 |
Assumindo um comportamento ideal dos gases, assinale a opção com a afirmação CORRETA.
- ADe acordo com a Lei de Charles, o volume de um gás torna-se maior quanto menor for a sua temperatura.
- BNuma mistura de gases contendo somente moléculas de oxigênio e nitrogênio, a velocidade média das moléculas de oxigênio é menor do que as de nitrogênio.
- CMantendo-se a pressão constante, ao aquecer um mol de gás nitrogênio sua densidade irá aumentar.
- DVolumes iguais dos gases metano e dióxido de carbono, nas mesmas condições de temperatura e pressão, apresentam as mesmas densidades.
- EComprimindo-se um gás a temperatura constante, sua densidade deve diminuir.
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Resolução comentada
Vamos testar cada afirmação com a equação do gás ideal, PV = nRT, e com a densidade d = \frac{PM}{RT} (M é a massa molar).
-
Lei de Charles (pressão constante): V é proporcional a T. Quanto menor a temperatura, menor o volume. A afirmação (A) inverte isso.
-
Na mesma temperatura, as moléculas têm a mesma energia cinética média, \frac{1}{2}mv^2. Assim, a velocidade média é inversamente proporcional à raiz da massa molar. O \ce{O2} (32\ \text{g/mol}) é mais pesado que o \ce{N2} (28\ \text{g/mol}), logo move-se mais devagar. A afirmação (B) está correta.
-
A pressão é constante e a temperatura aumenta: pela expressão d = \frac{PM}{RT}, d diminui. (C) está errada.
-
Volumes iguais nas mesmas condições têm o mesmo número de mols (Avogadro), mas as massas molares são diferentes: \ce{CH4} tem 16\ \text{g/mol} e \ce{CO2} tem 44\ \text{g/mol}. As densidades diferem, então (D) está errada.
-
Comprimir a temperatura constante diminui o volume, e a mesma massa num volume menor dá densidade maior. (E) está errada.
Alternativa B.
Por que as outras alternativas estão erradas
- APela Lei de Charles, volume e temperatura são diretamente proporcionais; menor temperatura dá menor volume.
- CAquecendo a pressão constante o volume aumenta, então a densidade diminui, não aumenta.
- DMesmo volume implica mesmo número de mols, mas as massas molares (16 e 44 g/mol) diferem, então as densidades também.
- EComprimir reduz o volume com a mesma massa, o que aumenta a densidade.
Assunto: Estudo dos gases e equação de Clapeyron.
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Fonte: ITA 2009 · Química. Prova oficial ↗