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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 9 (Química) do ITA 2012

Química · Química: Estudo dos gases e equação de Clapeyron

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 volumes iguais dos gases NH_3, CH_4 e O_2 nas CNTP. Assinale a opção que apresenta o(s) gás(es) que se comporta(m) idealmente.

  1. A
    Apenas NH_3
  2. B
    Apenas CH_4
  3. C
    Apenas O_2
  4. D
    Apenas NH_3 e CH_4
  5. E
    Apenas CH_4 e O_2
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Resolução comentada

Um gás real se aproxima do comportamento ideal quando as interações entre suas moléculas são desprezíveis, ou seja, quando as forças intermoleculares são fracas. Nas CNTP (0 °C e 1 atm) a pressão é baixa e a temperatura é relativamente alta, mas o desvio depende do tipo de interação de cada gás.

  1. \ce{NH3}: molécula polar, com ligações de hidrogênio (N–H). As atrações intermoleculares são fortes, e por isso o gás se afasta bastante do modelo ideal. Ele também liquefaz com facilidade.

  2. \ce{CH4}: molécula apolar, com interações fracas, do tipo dipolo induzido. Seu comportamento é próximo do ideal.

  3. \ce{O2}: molécula apolar, também com interações fracas (dipolo induzido). Seu comportamento é próximo do ideal.

O enunciado fala em volumes iguais, mas esse dado não muda a análise. O que importa é a natureza das forças intermoleculares. Assim, \ce{CH4} e \ce{O2} são os que se comportam idealmente, enquanto o \ce{NH3} apresenta desvio por causa das ligações de hidrogênio.

Alternativa E.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AO NH3 faz ligações de hidrogênio, tem forças intermoleculares fortes e é o gás que mais se afasta do ideal.
  • BO CH4 é ideal, mas o O2, também apolar, foi deixado de fora.
  • CO O2 é ideal, mas o CH4, também apolar, foi deixado de fora.
  • DInclui o NH3, que tem fortes interações e não é ideal, e exclui o O2.

Assuntos: Estudo dos gases e equação de Clapeyron, Forças intermoleculares.

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Fonte: ITA 2012 · Química. Prova oficial ↗