Questão 17 (Química) do ITA 2017

Question

Considere as seguintes proposições para espécies químicas no estado gasoso:

I. A energia de ionização do íon \ce{Be^3+} é maior do que a do íon \ce{He+}.

II. O momento dipolar elétrico total da molécula de \ce{XeF4} é maior do que o da molécula de \ce{XeF2}.

III. A energia necessária para quebrar a molécula de \ce{F2} é maior do que a energia necessária para quebrar a molécula de \ce{O2}.

IV. A energia do orbital 2s do átomo de berílio é igual à energia do orbital 2s do átomo de boro.

Das proposições acima, está(ão) CORRETA(S)

A
apenas I.
B
apenas I e IV.
C
apenas II.
D
apenas II e III.
E
apenas IV.

Answer 1

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Questão 17 (Química) do ITA 2017

Química · Química: Propriedades periódicas

Texto-base das questões 01 a 20 · Química

Constante de Avogadro (\text{N}_\text{A}) = 6{,}02 \times 10^{23}\ \text{mol}^{-1}
Constante de Faraday (\text{F}) = 9{,}65 \times 10^4\ \text{C}\cdot\text{mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\ \text{A}\cdot\text{s}\cdot\text{mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\ \text{J}\cdot\text{V}^{-1}\cdot\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 (\text{R}) = 8{,}21 \times 10^{-2}\ \text{atm}\cdot\text{L}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1} = 8{,}31\ \text{J}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1} = 1{,}98\ \text{cal}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1} =
= 62{,}4\ \text{mmHg}\cdot\text{L}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1}
Constante gravitacional (\text{g}) = 9{,}81\ \text{m}\cdot\text{s}^{-2}
Constante de Planck (\text{h}) = 6{,}626 \times 10^{-34}\ \text{m}^2\cdot\text{kg}\cdot\text{s}^{-1}
Velocidade da luz no vácuo = 3{,}0 \times 10^8\ \text{m}\cdot\text{s}^{-1}

DEFINIÇÕES

Pressão de 1\ \text{atm} = 760\ \text{mmHg} = 1{,}01325 \times 10^5\ \text{N}\cdot\text{m}^{-2} = 760\ \text{Torr} = 1{,}01325\ \text{bar}
1\ \text{J} = 1\ \text{N}\cdot\text{m} = 1\ \text{kg}\cdot\text{m}^2\cdot\text{s}^{-2}. \ln 2 = 0{,}693
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}\cdot\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. [X] = concentração da espécie química X em \text{mol}\cdot\text{L}^{-1}.

MASSAS MOLARES

Elemento Químico	Número Atômico	Massa Molar (\text{g}\cdot\text{mol}^{-1})	Elemento Químico	Número Atômico	Massa Molar (\text{g}\cdot\text{mol}^{-1})
H	1	1,01	Cl	17	35,45
He	2	4,00	K	19	39,10
Be	4	9,01	Cr	24	52,00
B	5	10,81	Mn	25	54,94
C	6	12,01	Fe	26	55,85
N	7	14,01	Ni	28	58,69
O	8	16,00	Cu	29	63,55
F	9	19,00	Zn	30	65,38
Na	11	22,99	Br	35	79,90
Mg	12	24,31	Pd	46	106,42
Al	13	26,98	Ag	47	107,87
Si	14	28,09	Xe	54	131,30
P	15	30,97	Pt	78	195,08
S	16	32,06	Hg	80	200,59

Considere as seguintes proposições para espécies químicas no estado gasoso:

I. A energia de ionização do íon \ce{Be^3+} é maior do que a do íon \ce{He+}.

II. O momento dipolar elétrico total da molécula de \ce{XeF4} é maior do que o da molécula de \ce{XeF2}.

III. A energia necessária para quebrar a molécula de \ce{F2} é maior do que a energia necessária para quebrar a molécula de \ce{O2}.

IV. A energia do orbital 2s do átomo de berílio é igual à energia do orbital 2s do átomo de boro.

Das proposições acima, está(ão) CORRETA(S)

A
apenas I.
B
apenas I e IV.
C
apenas II.
D
apenas II e III.
E
apenas IV.

Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.

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Resolução comentada

Analise cada proposição.

I. Correta. Be³⁺ e He⁺ são hidrogenoides (1 elétron), e a energia de ionização vale E = 13{,}6\,Z^2/n^2\ \text{eV}. Para o Be³⁺, Z=4 e n=1: 13{,}6\cdot 16 \approx 218\ \text{eV}. Para o He⁺, Z=2: 13{,}6\cdot 4 \approx 54{,}4\ \text{eV}. Logo, a do Be³⁺ é maior.

II. Falsa. O XeF₂ é linear e o XeF₄ é quadrado planar. Nos dois casos os dipolos das ligações se cancelam, então o momento dipolar total é nulo em ambas. Ele não é maior no XeF₄.

III. Falsa. No F₂ a ligação é simples, com ordem de ligação 1. No O₂ a ligação é dupla, com ordem 2. A energia de ligação é cerca de 158\ \text{kJ/mol} para o F₂ e 498\ \text{kJ/mol} para o O₂. Quebrar o O₂ exige mais energia.

IV. Falsa. O boro tem carga nuclear maior (Z=5) do que o berílio (Z=4). Assim, o orbital 2s do boro é mais atraído pelo núcleo e tem energia menor (mais negativa). As energias não são iguais.

Só a proposição I está correta.

Alternativa A.

Por que as outras alternativas estão erradas

Bconsidera IV correta, mas o orbital 2s do B tem energia menor que o do Be por causa da maior carga nuclear.
Co momento dipolar é nulo tanto no XeF₂ (linear) quanto no XeF₄ (quadrado planar), então II é falsa.
DII é falsa (ambos apolares) e III é falsa (o O₂, com ligação dupla, é mais difícil de quebrar que o F₂).
EIV é falsa, pois a energia do 2s depende da carga nuclear efetiva, diferente em Be e B.

Assuntos: Propriedades periódicas, Ligação covalente e estruturas de Lewis, Geometria molecular e polaridade.

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Questão 17 no caderno Química do ITA 2017

Fonte: ITA 2017 · Química. Prova oficial ↗