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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 15 (Química) do ITA 2011

Química · Química: Cálculo estequiométrico

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} = 1,98\text{ cal K}^{-1}\text{ mol}^{-1} = 62,4\text{ mm Hg L K}^{-1}\text{ mol}^{-1}
Constante gravitacional (g) = 9,81\text{ m s}^{-2}

DEFINIÇÕES

Pressão de 1\text{ atm} = 760\text{ mmHg} = 101\,325\text{ N m}^{-2} = 760\text{ Torr}

1\text{ J} = 1\text{ N m} = 1\text{ kg 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} e 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) = sólido . (\ell) = líquido . (g) = gás . (aq) = aquoso . (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 Mn 25 54,94
Li 3 6,94 Fe 26 55,85
C 6 12,01 Co 27 58,93
N 7 14,01 Cu 29 63,55
O 8 16,00 Zn 30 65,39
F 9 19,00 As 33 74,92
Ne 10 20,18 Br 35 79,90
Na 11 22,99 Mo 42 95,94
Mg 12 24,30 Sb 51 121,76
Al 13 26,98 I 53 126,90
Si 14 28,08 Ba 56 137,33
S 16 32,07 Pt 78 195,08
Cl 17 35,45 Au 79 196,97
Ca 20 40,08 Hg 80 200,59

Quando aquecido ao ar, 1{,}65\text{ g} de um determinado elemento \text{X} forma 2{,}29\text{ g} de um óxido de fórmula \ce{X3O4}. Das alternativas abaixo, assinale a opção que identifica o elemento \text{X}.

  1. A
    Antimônio
  2. B
    Arsênio
  3. C
    Ouro
  4. D
    Manganês
  5. E
    Molibdênio
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Resolução comentada

Pela lei de conservação das massas, a diferença entre a massa do óxido e a do elemento é a massa de oxigênio que reagiu:

  1. m_\text{O} = 2{,}29 - 1{,}65 = 0{,}64\ \text{g}

  2. Quantidade de matéria de O (massa molar 16{,}00\ \text{g/mol}): n_\text{O} = \dfrac{0{,}64}{16{,}00} = 0{,}040\ \text{mol}

  3. Pela fórmula \ce{X3O4}, para cada 4 mol de O há 3 mol de X:

    n_\text{X} = \dfrac{3}{4}\cdot 0{,}040 = 0{,}030\ \text{mol}

  4. Massa molar de X:

    M_\text{X} = \dfrac{1{,}65}{0{,}030} = 55\ \text{g/mol}

Na tabela, a massa mais próxima de 55\ \text{g/mol} é a do manganês (54{,}94). Isso é coerente com o óxido \ce{Mn3O4}, que existe de fato (a hausmannita).

Alternativa D.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AO antimônio tem massa molar de 121,76 g/mol, o dobro do valor calculado.
  • BO arsênio tem 74,92 g/mol, valor que não corresponde aos 55 g/mol obtidos.
  • CO ouro tem 196,97 g/mol, muito acima do calculado.
  • EO molibdênio tem 95,94 g/mol, incompatível com o resultado.

Assuntos: Cálculo estequiométrico, Mol, massa molar e constante de Avogadro.

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Fonte: ITA 2011 · Química. Prova oficial ↗