PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 66 do ITA 2021
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 |
Numa titulação de oxirredução, 50{,}00\text{ mL} de uma solução ácida de \ce{Fe(NO3)2} a 0{,}38\text{ mol}\cdot\text{L}^{-1} foi titulada com uma solução padronizada de permanganato de potássio a 4{,}2 \times 10^{-2}\text{ mol}\cdot\text{L}^{-1}, até que a solução resultante adquirisse leve coloração rósea. Sobre esta titulação, são feitas as seguintes afirmações:
(1) O volume da solução de permanganato de potássio gasto na titulação foi de 100\text{ mL}.
(2) O menor coeficiente estequiométrico inteiro para \ce{Fe^{2+}} na reação redox balanceada é 7.
(3) No ponto final, o volume total da solução será de 120\text{ mL}.
(4) Um precipitado sólido de cor esverdeada será observado como produto dessa reação.
(5) O número total de elétrons envolvidos na reação redox é 22 milimols.
(6) A razão entre os volumes do titulante e do titulado no ponto final é 2{,}1.
A soma dos números associados às afirmações CORRETAS é igual a
- A0.
- B1.
- C3.
- D6.
- E11.
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Resolução comentada
A reação é \ce{MnO4^- + 5 Fe^{2+} + 8 H+ -> Mn^{2+} + 5 Fe^{3+} + 4 H2O}. O Mn vai de +7 a +2 (ganha 5 elétrons) e cada Fe vai de +2 a +3 (perde 1 elétron). Logo, a proporção é 1 permanganato para 5 Fe²⁺.
- Quantidade de \ce{Fe^{2+}}: n = 0{,}38 \times 0{,}05000 = 1{,}9 \times 10^{-2}\ \text{mol} = 19\ \text{mmol}.
- Quantidade de permanganato: 19/5 = 3{,}8\ \text{mmol}.
- Volume de titulante: V = \dfrac{3{,}8 \times 10^{-3}}{4{,}2 \times 10^{-2}} \approx 0{,}0905\ \text{L} = 90{,}5\ \text{mL}.
Análise das afirmações:
(1) Falsa: o volume é cerca de 90{,}5\ \text{mL}, não 100\ \text{mL}.
(2) Falsa: o menor coeficiente inteiro do \ce{Fe^{2+}} é 5, não 7.
(3) Falsa: o volume total é 50 + 90{,}5 \approx 140{,}5\ \text{mL}, não 120\ \text{mL}.
(4) Falsa: os produtos \ce{Mn^{2+}} e \ce{Fe^{3+}} ficam dissolvidos em meio ácido, sem precipitado.
(5) Falsa: os elétrons transferidos são 19\ \text{mmol} (1 por Fe²⁺), não 22 mmol.
(6) Falsa: a razão é 90{,}5/50 \approx 1{,}81, não 2{,}1.
Nenhuma afirmação é correta, então a soma é 0.
Alternativa A.
Por que as outras alternativas estão erradas
- BSupõe que a afirmação (1) seja correta, mas o volume gasto é cerca de 90,5 mL, não 100 mL.
- CSoma as afirmações (1) e (2), ambas falsas (volume ≈ 90,5 mL; coeficiente do Fe²⁺ é 5).
- DExigiria afirmações falsas como corretas (por exemplo 1+2+3); nenhuma é verdadeira.
- EExigiria afirmações falsas como corretas (como 5 e 6); os elétrons são 19 mmol e a razão é 1,81.
Assuntos: titulação redox, permanganatometria, estequiometria.
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Fonte: ITA 2021 · 1ª fase. Prova oficial ↗