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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 4 (Química) do ITA 2011

Química · Química: Concentração de soluções

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

A 25\text{ }^\circ\text{C}, as massas específicas do etanol e da água, ambos puros, são 0{,}8\text{ g cm}^{-3} e 1{,}0\text{ g cm}^{-3}, respectivamente. Adicionando 72\text{ g} de água pura a 928\text{ g} de etanol puro, obteve-se uma solução com 1208\text{ cm}^3 de volume.

Assinale a opção que expressa a concentração desta solução em graus Gay-Lussac (^\circ\text{GL}).

  1. A
    98
  2. B
    96
  3. C
    94
  4. D
    93
  5. E
    72
Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.
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Resolução comentada

O grau Gay-Lussac (^\circ\text{GL}) é a porcentagem em volume de etanol na solução, isto é, quantos mL de etanol puro há em 100 mL de solução.

O ponto-chave é que o volume da solução (1208 cm³) não é a soma dos volumes dos componentes puros, pois há contração de volume na mistura. Por isso, usamos o volume do etanol puro (antes de misturar) e o volume final da solução.

  1. Volume do etanol puro: V = \dfrac{m}{d} = \dfrac{928\ \text{g}}{0{,}8\ \text{g/cm}^3} = 1160\ \text{cm}^3.

  2. Volume da solução: 1208\ \text{cm}^3 (dado).

  3. Porcentagem em volume:

\frac{1160}{1208}\times 100 \approx 96{,}0\%

Conferindo: 1208\times 0{,}96 = 1159{,}7 \approx 1160. Confere.

Logo, a solução tem cerca de 96\ ^\circ\text{GL}.

Alternativa B.

Pegadinha: Somar os volumes dos puros (1160 + 72 = 1232 cm³) ignora a contração de volume; o enunciado dá 1208 cm³ e é esse o volume da solução a usar.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AValor sem respaldo no cálculo; 1160/1208 dá 96, não 98.
  • CNão corresponde à razão entre o volume do etanol e o da solução.
  • DResultaria de um erro de arredondamento ou conta; o correto é cerca de 96%.
  • EUsa 72, a massa de água em gramas, confundindo massa com porcentagem em volume.

Assuntos: Concentração de soluções, Propriedades da matéria e densidade.

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Fonte: ITA 2011 · Química. Prova oficial ↗