PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 65 do ITA 2020
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 |
Turbinas a gás podem operar com diversos tipos de combustível. Alguns dos mais comuns são metano, etanol e querosene (\ce{C12H26}). Considerando combustão completa, a razão mássica de mistura entre cada um desses combustíveis e o oxigênio é, respectivamente,
- A0,25; 0,48 e 0,29.
- B0,25; 0,48 e 0,57.
- C0,25; 0,96 e 0,57.
- D0,50; 0,48 e 0,29.
- E0,50; 0,96 e 0,57.
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Resolução comentada
A razão mássica de mistura é a massa de combustível dividida pela massa de \ce{O2} consumida na combustão completa. Para obtê-la, escreva a reação balanceada e use as massas molares.
Massas molares: \ce{O2}=32{,}00 g/mol; \ce{CH4}=16{,}05 g/mol; \ce{C2H5OH}=46{,}08 g/mol; \ce{C12H26}=170{,}38 g/mol.
-
Metano: \ce{CH4 + 2 O2 -> CO2 + 2 H2O}. Razão: \dfrac{16{,}05}{2\cdot 32{,}00}=\dfrac{16{,}05}{64}\approx 0{,}25.
-
Etanol: \ce{C2H6O + 3 O2 -> 2 CO2 + 3 H2O}. Razão: \dfrac{46{,}08}{3\cdot 32{,}00}=\dfrac{46{,}08}{96}\approx 0{,}48.
-
Querosene: \ce{C12H26 + 37/2 O2 -> 12 CO2 + 13 H2O}, ou seja, 18{,}5 mol de \ce{O2} por mol de combustível. Razão: \dfrac{170{,}38}{18{,}5\cdot 32{,}00}=\dfrac{170{,}38}{592}\approx 0{,}29.
A sequência é 0,25; 0,48 e 0,29.
Alternativa A.
Por que as outras alternativas estão erradas
- BO valor 0,57 para o querosene resulta de usar apenas 9,25 mol de O2 (metade do necessário) ou de balancear errado.
- CO valor 0,96 para o etanol vem de usar só 1,5 mol de O2 por mol; o correto são 3 mol de O2.
- DO valor 0,50 para o metano vem de usar só 1 mol de O2; o correto são 2 mol.
- EOs três valores estão errados, com coeficientes de O2 pela metade do correto.
Assuntos: estequiometria, combustão, razão mássica.
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Fonte: ITA 2020 · 1ª fase. Prova oficial ↗