PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 69 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

Considerando os átomos de F mais afastados um do outro, assinale a opção que apresenta as moléculas na ordem de maior para menor ângulo da ligação \ce{F-Y-F} (\ce{Y} = \ce{S}, \ce{Cl} ou \ce{Xe}).

  1. A
    \ce{ClF3}, \ce{SF4}, \ce{XeF3^+}
  2. B
    \ce{ClF3}, \ce{XeF3^+}, \ce{SF4}
  3. C
    \ce{SF4}, \ce{ClF3}, \ce{XeF3^+}
  4. D
    \ce{SF4}, \ce{XeF3^+}, \ce{ClF3}
  5. E
    \ce{XeF3^+}, \ce{SF4}, \ce{ClF3}
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Resolução comentada

Pela teoria da repulsão dos pares eletrônicos (VSEPR), a geometria depende das ligações e dos pares de elétrons não ligantes do átomo central. Esses pares livres também provocam desvios dos ângulos ideais.

No \ce{SF4}, o enxofre tem seis elétrons de valência: faz quatro ligações e conserva um par livre. A distribuição eletrônica é bipiramidal trigonal, com o par livre em posição equatorial, e a molécula tem forma de gangorra.

No \ce{ClF3}, o cloro tem sete elétrons de valência: faz três ligações e conserva dois pares livres. No \ce{XeF3^+}, a carga positiva deixa 8-1=7 elétrons para essa mesma contagem. Ambas apresentam dois pares livres equatoriais e forma de T.

Os flúores mais afastados são os das posições axiais. Não basta atribuir 180^\circ a todos: as repulsões distorcem as estruturas. Os maiores ângulos são aproximadamente:

\ce{ClF3}:175^\circ;\qquad \ce{SF4}:173^\circ;\qquad \ce{XeF3^+}:160^\circ.

Assim, a ordem decrescente é \ce{ClF3 > SF4 > XeF3^+}. Ter a mesma forma molecular não garante ter o mesmo ângulo de ligação.

Alternativa A.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • BInverte SF4 e XeF3+, pois o maior ângulo de SF4 é superior ao de XeF3+.
  • CInverte ClF3 e SF4, pois o maior ângulo de ClF3 é superior ao de SF4.
  • DColoca ClF3 por último, embora essa molécula apresente o maior ângulo.
  • EColoca XeF3+ por primeiro e ClF3 por último, invertendo os extremos da ordem correta.

Assuntos: geometria molecular, teoria vsepr, ângulos de ligação.

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