PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 6 (Química) do ITA 2018
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 (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{mmHg}\ \text{L}\ \text{K}^{-1}\ \text{mol}^{-1}
Constante gravitacional (g) = 9{,}81\ \text{m}\ \text{s}^{-2}
Constante de Planck (h) = 6{,}626 \times 10^{-34}\ \text{m}^2\ \text{kg}\ \text{s}^{-1}
Velocidade da luz no vácuo = 3{,}0 \times 10^8\ \text{m}\ \text{s}^{-1}
Número de Euler (e) = 2{,}72
DEFINIÇÕES
Pressão: 1\ \text{atm} = 760\ \text{mmHg} = 1{,}01325 \times 10^5\ \text{N}\ \text{m}^{-2} = 760\ \text{Torr} = 1{,}01325\ \text{bar}
Energia: 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: 1\ \text{bar}; 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.
(\text{s}) = \text{sólido}. (\ell) = \text{líquido}. (\text{g}) = \text{gás}. (\text{aq}) = \text{aquoso}. (\text{CM}) = \text{circuito metálico}. (\text{conc}) = \text{concentrado}.
(\text{ua}) = \text{unidades arbitrárias}. [\text{X}] = \text{concentração da espécie química X em mol}\ \text{L}^{-1}
MASSAS MOLARES
| Elemento Químico | Número Atômico | Massa Molar (\text{g}\ \text{mol}^{-1}) | Elemento Químico | Número Atômico | Massa Molar (\text{g}\ \text{mol}^{-1}) |
|---|---|---|---|---|---|
| H | 1 | 1,01 | Fe | 26 | 55,85 |
| He | 2 | 4,00 | Cu | 29 | 63,55 |
| C | 6 | 12,01 | Zn | 30 | 65,38 |
| N | 7 | 14,01 | Br | 35 | 79,90 |
| O | 8 | 16,00 | Pt | 78 | 195,08 |
| Na | 11 | 22,99 | Pb | 82 | 207,2 |
| S | 16 | 32,06 | Ra | 88 | (não possui isótopos estáveis) |
| Cl | 17 | 35,45 | U | 92 | 238,03 |
| Ca | 20 | 40,08 |
Deseja-se aquecer 586\text{ g} de água pura da temperatura ambiente até 91\ ^\circ\text{C}, em pressão ambiente. Utilizando um forno de microondas convencional que emite radiação eletromagnética com frequência de 2{,}45\text{ GHz} e considerando a capacidade calorífica da água constante e igual a 4{,}18\text{ J}\text{ g}^{-1}\ ^\circ\text{C}^{-1}, assinale a alternativa que apresenta o número aproximado de fótons necessário para realizar este aquecimento.
- A3 \times 10^{27}
- B4 \times 10^{28}
- C1 \times 10^{29}
- D5 \times 10^{30}
- E2 \times 10^{31}
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Resolução comentada
A ideia é igualar o calor necessário para aquecer a água à energia total dos fótons do micro-ondas.
Calor necessário. Temperatura ambiente = 25\ ^\circ\text{C} (condições ambientes do texto-base), então \Delta T = 91 - 25 = 66\ ^\circ\text{C}.
Energia de um fóton. Pela equação de Planck, E = h\,f:
Número de fótons. Dividindo a energia total pela energia de cada fóton:
Esse valor corresponde à alternativa C.
Alternativa C.
Por que as outras alternativas estão erradas
- AOrdem de grandeza muito baixa, resultado de erro de potência de 10 na energia do fóton ou na conta de Q.
- BNão bate com Q/(hf); provavelmente vem de erro de potência de 10 (por exemplo, usar GHz incorretamente).
- DOrdem de grandeza alta demais, não corresponde à divisão correta de Q por hf.
- EOrdem de grandeza alta demais, não corresponde à divisão correta de Q por hf.
Assuntos: Modelos atômicos, Combustão e poder calorífico.
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Fonte: ITA 2018 · Química. Prova oficial ↗