PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 59 do ITA 2020

1ª fase · Química

Texto-base das questões 56 a 70 · 1ª fase

Constantes

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{,}60 \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}
Constante gravitacional (g) = 9{,}81\ \text{m}\ \text{s}^{-2}
Constante de Planck (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 (e) = 2,72

Definições

Pressão:1 atm = 760\ \text{mmHg} = 1{,}01325 \times 10^5\ \text{N}\ \text{m}^{-2} = 1{,}01325\ \text{bar}
Energia:1 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 atm
Condições padrão:1 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.
(s) = sólido. (\ell) = líquido. (g) = gás. (aq) = aquoso. (conc) = concentrado. (ua) = unidades arbitrárias.
u.m.a. = unidade de massa atômica. [X] = concentração da espécie química X em \text{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 Cl 17 35,45
C 6 12,01 K 19 39,10
N 7 14,01 Cu 29 63,55
O 8 16,00 Br 35 79,90
Na 11 23,00 Ag 47 107,87
P 15 30,97 I 53 126,90
S 16 32,06

A chama de uma vela é o exemplo mais comum de chama difusiva, na qual o oxigênio difunde-se em direção à parafina. Essa parafina pode apresentar diferentes tamanhos de cadeia carbônica. Com essas informações, considere as seguintes proposições:

I. A parafina da vela é constituída por moléculas de fórmula molecular \ce{C}_x\ce{H}_y, em que x \le 8.

II. A combustão da parafina na vela tem como principais produtos: negro de fumo, monóxido de carbono, dióxido de carbono e água.

III. A cor amarela da parte superior da chama indica um processo de combustão que depende da difusão do oxigênio presente no ar.

IV. Na região inferior da chama há coloração levemente azulada por conta da maior quantidade de oxigênio difundido pelas zonas de recirculação.

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

  1. A
    ( ) apenas I e II.
  2. B
    ( ) apenas I, II e III.
  3. C
    ( ) apenas I e IV.
  4. D
    ( ) apenas II, III e IV.
  5. E
    ( ) apenas III e IV.
Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.
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Resolução comentada

Vamos avaliar cada proposição sobre a chama difusiva da vela.

I. Falsa. A parafina é uma mistura de alcanos de cadeia longa, em geral com 20 a 40 carbonos (\ce{C_nH_{2n+2}}, n entre 20 e 40). Com x \le 8 teríamos hidrocarbonetos da faixa da gasolina, líquidos e voláteis, e não um sólido como a cera da vela.

II. Verdadeira. Na chama difusiva a combustão é parcialmente incompleta, porque o oxigênio chega por difusão e é limitado. Por isso aparecem partículas de carbono (negro de fumo, a fuligem), \ce{CO}, \ce{CO2} e \ce{H2O}.

III. Verdadeira. A cor amarela vem da incandescência das partículas de fuligem, que se formam onde falta oxigênio. Isso acontece porque a combustão depende da lenta difusão do \ce{O2} do ar até o combustível vaporizado.

IV. Verdadeira. Na base da chama chega mais oxigênio, trazido pelas zonas de recirculação do ar. A combustão é mais completa, quase sem fuligem, e a emissão é de radicais excitados (como \ce{CH} e \ce{C2}), que dão a cor azulada.

Portanto, estão corretas II, III e IV.

Alternativa D.

Pegadinha: A proposição I engana ao sugerir cadeia curta (x \le 8) para a parafina, que na verdade é formada por cadeias longas.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AConsidera a I verdadeira, mas a parafina tem cadeias longas (cerca de 20 a 40 carbonos), não x \le 8; além disso, omite III e IV.
  • BInclui a I, falsa, e deixa de fora a IV, que é correta.
  • CAceita a I (falsa) e omite a II e a III, que são corretas.
  • EOmite a II, que é correta: os produtos incluem negro de fumo, CO, CO2 e água.

Assuntos: combustão, hidrocarbonetos, chama da vela.

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Fonte: ITA 2020 · 1ª fase. Prova oficial ↗