PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 56 do ITA 2019

1ª fase · Química · Química: Ligação covalente e estruturas de Lewis

Texto-base das questões 49 a 60 · 1ª fase

Constantes

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}\ \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{,}60 \times 10^{-19}\ \text{C}
Constante dos gases (\text{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}
Constante gravitacional (\text{g}) = 9{,}81\ \text{m}\ \text{s}^{-2}
Constante de Planck (\text{h}) = 6{,}63 \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 (\text{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} = 6{,}24 \times 10^{18}\ \text{eV}
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{conc}) = \text{concentrado}. (\text{ua}) = \text{unidades arbitrárias}.
u.m.a. = \text{unidade de massa atômica}. [\text{X}] = \text{concentração da espécie química X em mol}\ \text{L}^{-1}
\ln \text{X} = 2{,}3 \log \text{X}

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
C 6 12,01 Co 27 58,93
N 7 14,01 Ni 28 58,69
O 8 16,00 Cu 29 63,55
F 9 19,00 Zn 30 65,38
S 16 32,06 Br 35 79,90

Considere as configurações eletrônicas do estado fundamental dos átomos X, Y e Z pertencentes ao segundo período da tabela periódica:

\text{X: ns}^2\text{np}^3 \qquad\qquad \text{Y: ns}^2\text{np}^4 \qquad\qquad \text{Z: ns}^2\text{np}^5

Com base nas estruturas de Lewis, sejam feitas as seguintes afirmações sobre íons e moléculas formados por esses átomos:

I. A ordem das energias de ligação das moléculas diatômicas homonucleares é \text{X}_2 > \text{Y}_2 > \text{Z}_2.
II. O cátion \text{XY}^+ tem maior distância interatômica de equilíbrio do que o ânion \text{XY}^-.
III. As moléculas triatômicas \text{YZ}_2 e \text{Y}_3 têm geometria angular.
IV. As moléculas \text{X}_2\text{Y}_2 e \text{Y}_2\text{Z}_2 apresentam ligações duplas.

Das afirmações acima, estão CORRETAS apenas

  1. A
    I e III.
  2. B
    I e IV.
  3. C
    II e III.
  4. D
    II, III e IV.
  5. E
    II e IV.
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Resolução comentada

Segundo período: X = N (família 15), Y = O (família 16), Z = F (família 17).

I. \ce{N2} tem ligação tripla, \ce{O2} dupla e \ce{F2} simples. Logo a energia de ligação segue \ce{N2} > \ce{O2} > \ce{F2}. Correta.

II. \ce{NO+} tem 10 elétrons de valência e ordem de ligação 3. \ce{NO-} tem 12 elétrons de valência e ordem de ligação 2. Quanto maior a ordem de ligação, menor a distância. Assim, o cátion tem distância menor que o ânion, e a afirmação é falsa.

III. \ce{OF2} tem 2 pares ligantes e 2 pares isolados no O, portanto é angular. \ce{O3} tem o O central com 2 ligações e 1 par isolado, o que também dá geometria angular. Correta.

IV. \ce{N2O2} tem a estrutura O=N–N=O, com ligações duplas. \ce{O2F2} tem a estrutura F–O–O–F, só com ligações simples. Falsa.

Corretas: I e III.

Alternativa A.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • BConsidera correta a IV, mas \ce{O2F2} (F–O–O–F) só tem ligações simples.
  • CConsidera correta a II e exclui a I, mas \ce{NO+} tem ordem de ligação 3, menor distância que \ce{NO-} (ordem 2); e a I é verdadeira.
  • DInclui II e IV, ambas falsas.
  • EEscolhe II e IV, ambas falsas, e descarta I e III, que são verdadeiras.

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

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Fonte: ITA 2019 · 1ª fase. Prova oficial ↗