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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 1 (Química) do ITA 2012

Química · Química: Propriedades coligativas

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} = 1{,}98\ \text{cal}\ \text{K}^{-1}\ \text{mol}^{-1} = 62{,}4\ \text{mm}\,\text{Hg}\ \text{L}\ \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} e 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 . [\text{A}] = concentração da espécie química A em \text{mol}\ \text{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 S 16 32,07
Li 3 6,94 Cl 17 35,45
C 6 12,01 K 19 39,10
N 7 14,01 Ca 20 40,08
O 8 16,00 Mn 25 54,94
F 9 19,00 As 33 74,92
Na 11 22,99 Br 35 79,90
Mg 12 24,30 Ag 47 107,90
Al 13 26,98 I 53 126,90
Si 14 28,08 Pt 78 195,08
P 15 30,97 Hg 80 200,59

Uma amostra de 2\times 10^{-2}\text{ g} de um determinado composto orgânico é dissolvida em 300\text{ mL} de água a 25\ ^\circ\text{C}, resultando numa solução de pressão osmótica 0{,}027\text{ atm}. Pode-se afirmar, então, que o composto orgânico é o(a)

  1. A
    ácido etanoico (ácido acético).
  2. B
    1,2-etanodiol (etileno glicol).
  3. C
    etanol (álcool etílico).
  4. D
    metanodiamida (ureia).
  5. E
    tri-fluor-carbono.
Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.
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Resolução comentada

A pressão osmótica de uma solução de soluto molecular (que não se ioniza) é dada por \pi = \dfrac{n}{V}RT. Com ela descobrimos a quantidade de matéria n e, depois, a massa molar M = m/n.

  1. Isolando n: n = \dfrac{\pi V}{RT}.
  2. Dados: \pi = 0{,}027\ \text{atm}, V = 0{,}300\ \text{L}, T = 298\ \text{K}, R = 8{,}21\times10^{-2}\ \text{atm L K}^{-1}\text{mol}^{-1}.
  3. Cálculo: n = \dfrac{0{,}027 \times 0{,}300}{8{,}21\times10^{-2}\times 298} = \dfrac{8{,}1\times10^{-3}}{24{,}46} \approx 3{,}3\times10^{-4}\ \text{mol}.
  4. Massa molar: M = \dfrac{2\times10^{-2}}{3{,}3\times10^{-4}} \approx 60\ \text{g/mol}.

Agora comparamos com as massas molares das opções:

  • ácido acético, \ce{C2H4O2}: 60{,}05 g/mol, mas é ácido fraco e ioniza um pouco, o que aumentaria a pressão osmótica real (efeito pequeno, desprezado);
  • etileno glicol, \ce{C2H6O2}: 62 g/mol;
  • etanol, \ce{C2H6O}: 46 g/mol;
  • ureia, \ce{CH4N2O}: 60{,}06 g/mol, molecular e não ioniza;
  • \ce{CF4}: 88 g/mol, gás praticamente insolúvel em água.

Acético e ureia têm massa molar igual a 60 g/mol. Como o ácido acético se ioniza parcialmente, a pressão osmótica seria um pouco maior que a calculada para soluto molecular. Já a ureia não se ioniza, e o resultado calculado corresponde exatamente a ela.

Alternativa D.

Pegadinha: A alternativa A engana porque o ácido acético tem massa molar igual à da ureia (60 g/mol); só se distingue pela ionização do ácido em água.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • Atem massa molar próxima de 60 g/mol, mas ioniza em água, o que elevaria a pressão osmótica além do valor medido.
  • Bmassa molar 62 g/mol, mais distante do valor calculado (60 g/mol); a ureia ajusta melhor.
  • Cmassa molar 46 g/mol, não confere com os 60 g/mol obtidos.
  • ECF4 tem 88 g/mol e é praticamente insolúvel em água.

Assuntos: Propriedades coligativas, Mol, massa molar e constante de Avogadro.

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Fonte: ITA 2012 · Química. Prova oficial ↗