Questão 16 (Química) do ITA 2015

Question

Dois béqueres, denominados “X” e “Y”, encontram-se dentro de um recipiente hermeticamente fechado, à pressão de 1 bar e temperatura de 298 K. O béquer “X” contém 100 mL de uma solução aquosa de cloreto de sódio cuja concentração é 0{,}3\text{ mol }\text{L}^{-1}. O béquer “Y” contém 100 mL de uma solução aquosa de cloreto de sódio cuja concentração é 0{,}1\text{ mol }\text{L}^{-1}. Se o recipiente for mantido fechado e em repouso até alcançar o equilíbrio termodinâmico, assinale o volume final (em mL) da solução no béquer “Y”:

A
25
B
50
C
100
D
150
E
200

Answer 1

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 16 (Química) do ITA 2015

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 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

Dois béqueres, denominados “X” e “Y”, encontram-se dentro de um recipiente hermeticamente fechado, à pressão de 1 bar e temperatura de 298 K. O béquer “X” contém 100 mL de uma solução aquosa de cloreto de sódio cuja concentração é 0{,}3\text{ mol }\text{L}^{-1}. O béquer “Y” contém 100 mL de uma solução aquosa de cloreto de sódio cuja concentração é 0{,}1\text{ mol }\text{L}^{-1}. Se o recipiente for mantido fechado e em repouso até alcançar o equilíbrio termodinâmico, assinale o volume final (em mL) da solução no béquer “Y”:

A
25
B
50
C
100
D
150
E
200

Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.

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Resolução comentada

Em um recipiente fechado, a água evapora do béquer de pressão de vapor maior e condensa no de pressão de vapor menor, até as duas soluções terem a mesma pressão de vapor. Isso só ocorre quando as concentrações ficam iguais. É um efeito coligativo: quanto mais soluto, menor a pressão de vapor da solução. Assim, a água sai da solução diluída (Y, 0,1 mol/L) e passa para a concentrada (X, 0,3 mol/L).

No equilíbrio, as concentrações são iguais. O NaCl não evapora, então o número de mols de cada béquer não muda.

Mols em X: n_X = 0{,}3 \times 0{,}100 = 0{,}03\ \text{mol}.
Mols em Y: n_Y = 0{,}1 \times 0{,}100 = 0{,}01\ \text{mol}.
Total de mols: 0{,}04\ \text{mol}.
Volume total de solução (a água só muda de béquer): 200\ \text{mL} = 0{,}2\ \text{L}.
Concentração final, igual nos dois: C = \dfrac{0{,}04}{0{,}2} = 0{,}2\ \text{mol/L}.

Volume final de Y, com 0{,}01 mol de soluto:

V_Y = \frac{0{,}01}{0{,}2} = 0{,}05\ \text{L} = 50\ \text{mL}

Conferência: X fica com 0{,}03/0{,}2 = 0{,}15 L = 150 mL, e 150 + 50 = 200 mL.

Alternativa B.

Pegadinha: A alternativa D engana quem inverte o sentido da transferência de água e calcula o volume de X (150 mL) em vez do de Y.

Por que as outras alternativas estão erradas

AValor sem base no cálculo; não conserva o volume total de 200 mL com concentrações iguais.
CIgnora a transferência de água, mantendo o volume inicial de Y.
DÉ o volume final de X, não o de Y; troca os béqueres.
ESupõe que toda a água vai para Y, o que é o sentido oposto ao correto.

Assunto: Propriedades coligativas.

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Questão 16 no caderno Química do ITA 2015

Fonte: ITA 2015 · Química. Prova oficial ↗