Questão 11 (Química) do ITA 2010

Question

A 25\text{ }^\circ\text{C} e 1\text{ atm}, uma amostra de 1{,}0\text{ L} de água pura foi saturada com oxigênio gasoso (\ce{O2}) e o sistema foi mantido em equilíbrio nessas condições. Admitindo-se comportamento ideal para o \ce{O2} e sabendo-se que a constante da Lei de Henry para esse gás dissolvido em água é igual a 1{,}3 \times 10^{-3}\text{ mol L}^{-1}\text{ atm}^{-1}, nas condições do experimento, assinale a opção CORRETA que exprime o valor calculado do volume, em L, de \ce{O2} solubilizado nessa amostra.

A
1{,}3 \times 10^{-3}
B
2{,}6 \times 10^{-3}
C
3{,}9 \times 10^{-3}
D
1{,}6 \times 10^{-2}
E
3{,}2 \times 10^{-2}

Answer 1

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 11 (Química) do ITA 2010

Química · Química: Coeficiente e curvas de solubilidade

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} (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} = 101\ 325\ \text{N}\ \text{m}^{-2} = 760\ \text{Torr}
1\text{J} = 1\ \text{N}\ \text{m} = 1\ \text{kg}\ \text{m}^2\ \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) = sólido. (\ \ell\ ) = líquido. (g) = gás. (aq) = aquoso. (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	Cr	24	52,00
B	5	10,81	Fe	26	55,85
C	6	12,01	Ni	28	58,69
N	7	14,01	Cu	29	63,55
O	8	16,00	Zn	30	65,40
Na	11	22,99	Sr	38	87,62
P	15	30,97	Ag	47	107,87
S	16	32,07	I	53	126,90
Cl	17	35,45	W	74	183,84
Ar	18	39,95	Pt	78	195,08
K	19	39,10	Au	79	196,97
Ca	20	40,08	Pb	82	207,2

A 25\text{ }^\circ\text{C} e 1\text{ atm}, uma amostra de 1{,}0\text{ L} de água pura foi saturada com oxigênio gasoso (\ce{O2}) e o sistema foi mantido em equilíbrio nessas condições. Admitindo-se comportamento ideal para o \ce{O2} e sabendo-se que a constante da Lei de Henry para esse gás dissolvido em água é igual a 1{,}3 \times 10^{-3}\text{ mol L}^{-1}\text{ atm}^{-1}, nas condições do experimento, assinale a opção CORRETA que exprime o valor calculado do volume, em L, de \ce{O2} solubilizado nessa amostra.

A
1{,}3 \times 10^{-3}
B
2{,}6 \times 10^{-3}
C
3{,}9 \times 10^{-3}
D
1{,}6 \times 10^{-2}
E
3{,}2 \times 10^{-2}

Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.

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Resolução comentada

A Lei de Henry diz que a concentração de um gás dissolvido é proporcional à sua pressão parcial: [\ce{O2}] = k_H \cdot P.

O sistema está com \ce{O2} puro a 1\ \text{atm} (a pressão de vapor da água é desprezada, como o enunciado sugere).

Concentração dissolvida:

[\ce{O2}] = 1{,}3\times10^{-3}\ \text{mol L}^{-1}\text{atm}^{-1} \times 1\ \text{atm} = 1{,}3\times10^{-3}\ \text{mol L}^{-1}
Em 1{,}0\ \text{L} de água há n = 1{,}3\times10^{-3}\ \text{mol} de \ce{O2}.
O volume pedido é o que esse gás ocuparia a 25\ ^\circ\text{C} e 1\ \text{atm} (condições do experimento, não as CNTP). Usando PV = nRT, com T = 298\ \text{K}:

V = \frac{nRT}{P} = 1{,}3\times10^{-3} \times 8{,}21\times10^{-2} \times 298 \approx 3{,}2\times10^{-2}\ \text{L}

Conferindo: 8{,}21\times10^{-2}\times298 \approx 24{,}5\ \text{L/mol}, e 1{,}3\times10^{-3}\times 24{,}5 \approx 3{,}2\times10^{-2}\ \text{L}.

Alternativa E.

Pegadinha: A alternativa A repete o valor numérico da constante e da concentração (mol/L), mas a questão pede volume de gás; além disso, usar 22,4 L/mol (CNTP) em vez de 25 °C daria 2,9×10⁻² L.

Por que as outras alternativas estão erradas

ADá apenas a quantidade de matéria (mol) dissolvida, sem convertê-la em volume.
BResultado sem base na conta; dobra o valor de mol sem justificativa.
CResultado sem base na conta; triplica o valor de mol sem justificativa.
DUsa o volume molar das CNTP (22,4 L/mol) com outro erro de conta, em vez de calcular a 25 °C; mesmo correto daria cerca de 2,9×10⁻² L.

Assuntos: Coeficiente e curvas de solubilidade, Estudo dos gases e equação de Clapeyron.

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Questão 11 no caderno Química do ITA 2010

Fonte: ITA 2010 · Química. Prova oficial ↗