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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 16 (Química) do ITA 2013

Química · Química: Propriedades coligativas

Texto-base das questões 01 a 20 · Química

Constante de Avogadro = 6,02 \times 10^{23}\ mol^{-1}

Constante de Faraday (F) = 9,65 \times 10^4\ C \cdot mol^{-1} = 9,65 \times 10^4\ A \cdot s \cdot mol^{-1} = 9,65 \times 10^4\ J \cdot V^{-1} \cdot mol^{-1}

Volume molar de gás ideal = 22,4\ L\quad (CNTP)

Carga elementar = 1,602 \times 10^{-19}\ C

Constante dos gases (R) = 8,21 \times 10^{-2}\ atm \cdot L \cdot K^{-1} \cdot mol^{-1} = 8,31\ J \cdot K^{-1} \cdot mol^{-1} = 1,98\ cal \cdot K^{-1} \cdot mol^{-1} = 62,4\ mmHg \cdot L \cdot K^{-1} \cdot mol^{-1}

Constante gravitacional (g) = 9,81\ m \cdot s^{-2}

Constante de Rydberg (R_\infty hc) = 2,18 \times 10^{-18}\ J = 13,6\ eV

DEFINIÇÕES

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

1\ J = 1\ N \cdot m = 1\ kg \cdot m^2 \cdot s^{-2}; 1\ pm = 1 \times 10^{-12}\ m; 1\ eV = 1,602 \times 10^{-19}\ J

Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0\ ^0\text{C} e 760\ mmHg

Condições ambientes: 25\ ^0\text{C} e 1\ atm

Condições-padrão: 25\ ^0\text{C} e 1\ atm; concentração das soluções = 1\ mol \cdot 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 mol \cdot L^{-1}.

MASSAS MOLARES

Elemento Químico Número Atômico Massa Molar
(g \cdot mol^{-1})		 Elemento Químico Número Atômico Massa Molar
(g \cdot mol^{-1})
H 1 1,01 Ca 20 40,08
Li 3 6,94 Cr 24 52,00
B 5 10,81 Fe 26 55,85
C 6 12,01 Cu 29 63,55
N 7 14,01 Zn 30 65,38
O 8 16,00 Ge 32 72,63
F 9 19,00 Br 35 79,90
Na 11 22,99 Ag 47 107,90
Mg 12 24,31 I 53 126,90
Al 13 26,98 Xe 54 131,30
P 15 30,97 Ba 56 137,30
S 16 32,07 Pt 78 195,10
Cl 17 35,45 Hg 80 200,60
K 19 39,10 Pb 82 207,20

Uma solução líquida constituída por dois componentes A e B e apresentando comportamento ideal, conforme Lei de Rauolt, está em equilíbrio com seu vapor. Utilizando a notação:

x_A e x_B para as respectivas frações em mol das substâncias A e B na solução líquida,
p_A e p_B para as respectivas pressões de vapor de A e B no vapor em equilíbrio com a solução líquida, e
p_A^0 e p_B^0 para as respectivas pressões de vapor de A puro e B puro numa mesma temperatura,

assinale a opção que apresenta a relação CORRETA para a pressão de vapor de A (p_A) em equilíbrio com a solução líquida.

  1. A
    p_A = p_A^0 \cdot (1 - x_A)
  2. B
    p_A = p_B^0 \cdot (1 - x_B)
  3. C
    p_A = p_B^0 \cdot x_A
  4. D
    p_A = p_A^0 \cdot x_A
  5. E
    p_A = p_B^0 \cdot x_B
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Resolução comentada

A Lei de Raoult diz que, numa solução ideal, a pressão parcial de cada componente no vapor é igual à pressão de vapor do componente puro, na mesma temperatura, multiplicada pela sua fração em mol na solução líquida:

p_A = p_A^0 \cdot x_A

Isso acontece porque, quanto mais moléculas de A há na superfície do líquido, maior é a tendência de A escapar para o vapor. Se x_A = 1, o líquido é A puro e p_A = p_A^0. Se x_A diminui, p_A cai proporcionalmente.

Assim, a pressão parcial de A depende só de grandezas de A: a pressão de vapor de A puro (p_A^0) e a fração em mol de A (x_A).

Conferindo as alternativas:

  1. Usar p_B^0 (B, C, E) mistura grandezas de B na expressão de p_A, o que não faz sentido.
  2. Usar (1-x_A) na (A) equivale a x_B, pois x_A + x_B = 1. Isso daria p_A = p_A^0 x_B, que é incorreto.

Só a alternativa D traz p_A^0 multiplicado por x_A.

Alternativa D.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AMultiplica p_A^0 por 1-x_A = x_B, em vez de x_A.
  • BUsa p_B^0 e x_B (pois 1-x_B=x_A), misturando a pressão de vapor de B puro com a fração de A.
  • CUsa a pressão de vapor do componente errado, p_B^0, no lugar de p_A^0.
  • EUsa p_B^0 \cdot x_B, que é a pressão parcial de B, não a de A.

Assunto: Propriedades coligativas.

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Fonte: ITA 2013 · Química. Prova oficial ↗