PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 10 (Química) do ITA 2015
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{ mmHg 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} = 1,01325\text{ bar}
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: 1\text{ bar} ; 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 . [\text{X}] = concentração da espécie química X 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 | K | 19 | 39,10 |
| Li | 3 | 6,94 | Ca | 20 | 40,08 |
| B | 5 | 10,81 | Cr | 24 | 52,00 |
| C | 6 | 12,01 | Mn | 25 | 54,94 |
| N | 7 | 14,01 | Fe | 26 | 55,85 |
| O | 8 | 16,00 | Zn | 30 | 65,38 |
| F | 9 | 19,00 | Br | 35 | 79,90 |
| Na | 11 | 22,99 | Ag | 47 | 107,90 |
| P | 15 | 30,97 | Pt | 78 | 195,08 |
| S | 16 | 32,07 | Hg | 80 | 200,59 |
| Cl | 17 | 35,45 | Pu | 94 | 238 |
Para determinar a entalpia de vaporização do composto hipotético \ce{MX_4(\ell)}, o mesmo foi colocado num recipiente equipado com uma serpentina de aquecimento resistivo, a 80\ ^\circ\text{C} e sob pressão de 1{,}0\text{ bar}. Para a manutenção da temperatura, foi utilizada uma fonte de 30\text{ V} com passagem de corrente de 900\text{ mA} durante 30\text{ s}, tendo sido vaporizados 2{,}0\text{ g} de \ce{MX_4(\ell)}. Sabendo que a massa molar desse composto é 200\text{ g mol}^{-1}, assinale a opção que apresenta a entalpia molar de vaporização em \text{kJ mol}^{-1}, a 80\ ^\circ\text{C}.
- A4{,}1
- B8{,}1
- C81
- D405
- E810
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Resolução comentada
A energia fornecida pela serpentina é usada apenas para vaporizar o líquido, já que a temperatura se mantém constante em 80\ ^\circ\text{C} e a pressão em 1{,}0\text{ bar}. Nessas condições, o calor trocado é a entalpia de vaporização da amostra.
O aquecimento resistivo fornece energia elétrica E = V \cdot i \cdot t.
- Converter a corrente: 900\text{ mA} = 0{,}900\text{ A}.
- Energia fornecida:
E = 30\ \text{V} \times 0{,}900\ \text{A} \times 30\ \text{s} = 810\ \text{J} - Quantidade de matéria vaporizada:
n = \frac{2{,}0\ \text{g}}{200\ \text{g/mol}} = 0{,}010\ \text{mol} - Entalpia molar de vaporização:
\Delta H_{vap} = \frac{810\ \text{J}}{0{,}010\ \text{mol}} = 81\,000\ \text{J/mol} = 81\ \text{kJ/mol}
O resultado é positivo, como esperado, pois a vaporização absorve calor.
Alternativa C.
Pegadinha: A alternativa E engana quem para em 810 J e esquece de dividir por 0,010 mol; a A e a B pegam erros de conversão de mA e de J para kJ.
Por que as outras alternativas estão erradas
- AErro de potência de dez, e provavelmente de conversão de unidades; o valor correto é 81 kJ/mol.
- BErro de uma casa decimal ao converter J em kJ ou ao calcular n.
- DNão corresponde a nenhuma etapa correta; o valor de 405 kJ/mol é cerca de cinco vezes o resultado.
- EUsa os 810 J sem dividir por n e sem converter para kJ, ou seja, não obtém o valor molar.
Assuntos: Reações exotérmicas e endotérmicas, Mol, massa molar e constante de Avogadro.
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Fonte: ITA 2015 · Química. Prova oficial ↗