PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 64 do ITA 2021

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}\cdot\text{mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\ \text{A}\cdot\text{s}\cdot\text{mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\ \text{J}\cdot\text{V}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1}
Carga elementar = 1{,}60 \times 10^{-19}\ \text{C}
Constante dos gases (R) = 8{,}21 \times 10^{-2}\ \text{atm}\cdot\text{L}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1} = 8{,}31\ \text{J}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1} = 1{,}98\ \text{cal}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1}
Constante de Planck (h) = 6{,}63 \times 10^{-34}\ \text{J}\cdot\text{s}
Velocidade da luz no vácuo = 3{,}0 \times 10^8\ \text{m}\cdot\text{s}^{-1}
Número de Euler (e) = 2{,}72

Definições

Pressão: 1\ \text{atm} = 760\ \text{mmHg} = 1{,}01325 \times 10^5\ \text{N}\cdot\text{m}^{-2} = 1{,}01325\ \text{bar}
Energia: 1\ \text{J} = 1\ \text{N}\cdot\text{m} = 1\ \text{kg}\cdot\text{m}^2\cdot\text{s}^{-2} = 6{,}24 \times 10^{18}\ \text{eV}
Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0\ ^\circ\text{C} e 1\ \text{atm}
Condições ambientes: 25\ ^\circ\text{C} e 1\ \text{atm}
Condições padrão: 1\ \text{bar}; concentração das soluções = 1\ \text{mol}\cdot\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. [\text{X}] = concentração da espécie química \text{X} em \text{mol}\cdot\text{L}^{-1}
\ln \text{X} = 2{,}3 \log \text{X}
EPH = eletrodo padrão de hidrogênio

Massas Molares

Elemento Químico Número Atômico Massa Molar (\text{g}\cdot\text{mol}^{-1}) Elemento Químico Número Atômico Massa Molar (\text{g}\cdot\text{mol}^{-1})
H 1 1,01 K 19 39,10
C 6 12,01 Ca 20 40,08
N 7 14,01 Cr 24 52,00
O 8 16,00 Mn 25 54,94
F 9 19,00 Fe 26 55,85
Na 11 22,99 Ga 31 69,72
Al 13 26,98 Br 35 79,90
S 16 32,06 Xe 54 131,29
Cl 17 35,45 Ce 58 140,12
Ar 18 39,95 Pb 82 207,19

As fases condensadas da matéria são consequências da ação de forças que atuam entre os átomos, íons e moléculas. Com base em seus conhecimentos sobre o tema, considere as proposições abaixo:

(1) O ponto de fusão do argônio é menor que o do xenônio em uma mesma pressão.

(2) A pressão de vapor do dimetilpropano é maior que a do pentano.

(3) O valor absoluto da energia potencial de interação entre a molécula de água e o \ce{Ca^{2+}} é menor do que entre a molécula de água e o \ce{Al^{3+}}.

(4) O valor absoluto da energia potencial de interação entre a molécula de água e o \ce{Ga^{3+}} é maior do que entre a molécula de água e o \ce{Al^{3+}}.

A soma dos números associados às proposições ERRADAS é igual a

  1. A
    ( ) 0.
  2. B
    ( ) 2.
  3. C
    ( ) 4.
  4. D
    ( ) 5.
  5. E
    ( ) 6.
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Resolução comentada

Vamos avaliar cada proposição, lembrando que a intensidade das forças intermoleculares e íon-dipolo define as propriedades.

(1) Verdadeira. Ar e Xe são gases nobres, com interações apenas de dispersão de London. O Xe tem mais elétrons e é mais polarizável, então a atração é maior e o ponto de fusão é maior. Logo, o do Ar é menor.

(2) Verdadeira. Dimetilpropano (neopentano) e pentano são isômeros. O neopentano é mais esférico, tem menor área de contato e dispersão mais fraca. Assim, é mais volátil e tem maior pressão de vapor.

(3) Verdadeira. A interação íon-dipolo cresce com a carga e diminui com a distância. O \ce{Al^{3+}} tem carga maior e raio menor que o \ce{Ca^{2+}}, então interage mais forte com a água. Portanto, a energia do \ce{Ca^{2+}} é menor em módulo.

(4) Falsa. O Ga está abaixo do Al no grupo 13, então o \ce{Ga^{3+}} tem raio maior. Ambos têm carga 3+, mas a maior distância enfraquece a interação com a água. A energia do \ce{Ga^{3+}} é menor em módulo que a do \ce{Al^{3+}}.

Só a proposição 4 está errada, e a soma é 4.

Alternativa C.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • ASupõe que todas as proposições sejam corretas, ignorando que o Ga³⁺ é maior que o Al³⁺ e interage menos com a água.
  • BConsidera errada a proposição 2, mas o neopentano, mais esférico, tem maior pressão de vapor que o pentano.
  • DSoma 1 e 4, mas o ponto de fusão do Ar é de fato menor que o do Xe.
  • ESoma 2 e 4, mas a proposição 2 é verdadeira.

Assuntos: forças intermoleculares, interação íon-dipolo, propriedades físicas.

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Fonte: ITA 2021 · 1ª fase. Prova oficial ↗