PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 66 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

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

  1. A
    0.
  2. B
    1.
  3. C
    3.
  4. D
    6.
  5. E
    11.
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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⁺.

  1. Quantidade de \ce{Fe^{2+}}: n = 0{,}38 \times 0{,}05000 = 1{,}9 \times 10^{-2}\ \text{mol} = 19\ \text{mmol}.
  2. Quantidade de permanganato: 19/5 = 3{,}8\ \text{mmol}.
  3. 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 ↗