PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 8 (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 |
Dentre os processos químicos abaixo, assinale aquele que ocorre em uma única etapa elementar.
- AEletrólise do metanol
- BDecomposição do peróxido de hidrogênio
- CFotodecomposição do ozônio
- DProdução de água a partir de \ce{H2(g)} e \ce{O2(g)}
- EProdução de cloreto de sódio a partir de \ce{Na(s)} e \ce{Cl2(g)}
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Resolução comentada
Uma etapa elementar é aquela em que as espécies reagentes colidem e já formam os produtos, sem intermediários. Reações globais com muitos reagentes, muitas ligações a romper ou fases diferentes quase sempre ocorrem em várias etapas.
Avaliando cada processo:
- Eletrólise do metanol: envolve transferência de elétrons, oxidação do álcool e redução em outro eletrodo, com várias etapas e intermediários.
- Decomposição do \ce{H2O2}: \ce{2 H2O2 -> 2 H2O + O2} ocorre em pelo menos duas etapas, com intermediários como o radical \ce{OH} (ou \ce{I-} e \ce{IO-}, se houver catalisador).
- Fotodecomposição do ozônio: \ce{O3 + h\nu -> O2 + O}. Uma molécula absorve um fóton e se quebra. É um único evento, sem intermediário, e portanto uma etapa elementar.
- \ce{2 H2 + O2 -> 2 H2O}: seria uma colisão simultânea de 3 moléculas, muito improvável. O mecanismo real é em cadeia, com radicais \ce{H}, \ce{O} e \ce{OH}.
- \ce{Na(s) + 1/2 Cl2(g) -> NaCl(s)}: envolve sólido, gás, transferência de elétrons e formação da rede cristalina, o que ocorre em várias etapas (vaporização, dissociação, ionização, formação da rede).
Só a fotodecomposição do ozônio é um processo unimolecular de uma única etapa.
Alternativa C.
Por que as outras alternativas estão erradas
- AA eletrólise envolve transferência de eletrônica em eletrodos e várias etapas com intermediários.
- BA decomposição do peróxido de hidrogênio ocorre em mais de uma etapa, com intermediários radicalares ou catalíticos.
- DA formação da água não é uma colisão simultânea de 2 H2 com O2; o mecanismo é em cadeia com radicais.
- EA formação do NaCl a partir de Na sólido e Cl2 gasoso envolve vaporização, dissociação, ionização e formação da rede, em várias etapas.
Assunto: Lei de velocidade e ordem de reação.
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Fonte: ITA 2018 · Química. Prova oficial ↗