PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 13 (Química) do ITA 2012
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 |
Considere as reações representadas pelas seguintes equações químicas:
I. \ce{C(s) + 2H2(g) -> CH4(g)}
II. \ce{N2O(g) -> N2(g) + 1/2 O2(g)}
III. \ce{2NI3(s) -> N2(g) + 3I2(g)}
IV. \ce{2O3(g) -> 3O2(g)}
Assinale a opção que apresenta a(s) reação(ões) química(s) na(s) qual(is) há uma variação negativa de entropia.
- AApenas I
- BApenas II e IV
- CApenas II e III e IV
- DApenas III
- EApenas IV
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Resolução comentada
A entropia (S) mede a desordem do sistema. Em reações com gases, o que mais pesa é a variação do número de mols de gás: mais mols gasosos significa mais desordem e \Delta S>0. Menos mols gasosos significa \Delta S<0. Formar gás a partir de sólido também aumenta a entropia.
Vamos contar os mols de gás em cada reação:
- I: reagentes: 2 mol de \ce{H2(g)} (o carbono é sólido). Produto: 1 mol de \ce{CH4(g)}. Os mols de gás passam de 2 para 1, então \Delta S<0.
- II: reagente: 1 mol de gás. Produtos: 1 + \tfrac{1}{2} = 1{,}5 mol de gás. Aumenta, então \Delta S>0.
- III: reagente: sólido (\ce{NI3}). Produtos: 1+3 = 4 mol de gás. Aumenta bastante, então \Delta S>0.
- IV: reagentes: 2 mol de gás. Produtos: 3 mol de gás. Aumenta, então \Delta S>0.
Só a reação I tem diminuição de entropia, porque o número de mols de gás diminui e o sólido de carbono é consumido, formando uma molécula gasosa mais organizada em menor quantidade.
Alternativa A.
Por que as outras alternativas estão erradas
- BII e IV têm aumento de mols gasosos (1→1,5 e 2→3), logo \Delta S>0.
- CInclui II, III e IV, todas com aumento de gás e \Delta S>0, e deixa de fora a I.
- DA III parte de sólido e produz 4 mol de gás, aumentando muito a entropia.
- ENa IV os mols de gás passam de 2 para 3, então a entropia aumenta.
Assunto: Entropia e energia livre de Gibbs.
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Fonte: ITA 2012 · Química. Prova oficial ↗