PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 70 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

Considere as curvas de solubilidade de sais inorgânicos mostradas na figura. A respeito de alguns destes sais são feitas as seguintes afirmações:

Gráfico de curvas de solubilidade de sais inorgânicos. Eixo horizontal: Temperatura (°C), de 0 a 100, com marcações a cada 10 °C. Eixo vertical: Solubilidade (g de sal/100 g H₂O), de 0 a 100, com marcações a cada 10. As curvas estão identificadas como NaNO₃, CaCl₂, Pb(NO₃)₂, KNO₃, NaCl, KCl, K₂Cr₂O₇, KClO₃ e Ce₂(SO₄)₃. As curvas de NaNO₃, CaCl₂, Pb(NO₃)₂ e KNO₃ crescem até ultrapassar o limite superior do gráfico. NaCl cresce pouco, de aproximadamente 32 a 40; KCl cresce de aproximadamente 25 a 58; K₂Cr₂O₇ cresce de aproximadamente 5 a 77; KClO₃ cresce de aproximadamente 3 a 58. Ce₂(SO₄)₃ apresenta solubilidade decrescente, de aproximadamente 18 a 2.

I. Dissolvendo-se 130 g de \ce{KNO3} em 200 g de água, a 40\ ^\circ\text{C}, obteremos uma solução saturada com depósito de 70 g desta substância que não será dissolvida.

II. Se dissolvermos 20 g de \ce{Ce2(SO4)3} em 300 g de água a 10\ ^\circ\text{C} e, posteriormente, aquecermos esta solução a 90\ ^\circ\text{C}, haverá gradativa precipitação da substância.

III. A menor quantidade de água necessária para dissolver completamente 140 g de \ce{K2Cr2O7} a 90\ ^\circ\text{C} é, aproximadamente, 150 g.

IV. \ce{NaNO3} é a substância mais solúvel a 30\ ^\circ\text{C}.

Das afirmações acima, está(ão) CORRETA(S)

  1. A
    ( ) apenas I, II e IV.
  2. B
    ( ) apenas I e III.
  3. C
    ( ) apenas II.
  4. D
    ( ) apenas III e IV.
  5. E
    ( ) nenhuma.
Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.
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Resolução comentada

A curva de solubilidade dá a massa máxima de sal que dissolve em 100 g de água em cada temperatura. Acima dela a solução está saturada e o excesso precipita.

I. A 40 °C, a curva do \ce{KNO3} passa por cerca de 63 g/100 g de água. Em 200 g de água dissolvem-se cerca de 126 g. Com 130 g, sobrariam só uns 4 g de depósito, não 70 g. Falsa.

II. O \ce{Ce2(SO4)3} tem solubilidade decrescente. A 10 °C ela é de cerca de 10 g/100 g, então em 300 g de água cabem cerca de 30 g, e os 20 g dissolvem totalmente. A 90 °C a solubilidade é cerca de 2,5 g/100 g, ou seja, cerca de 7,5 g em 300 g de água. Ao aquecer, o excesso precipita, de forma gradual. Verdadeira.

III. A 90 °C o \ce{K2Cr2O7} tem solubilidade de cerca de 70 g/100 g de água. Para 140 g:

m_{\text{água}} = \frac{140 \times 100}{70} = 200\ \text{g}

O valor é 200 g, não 150 g. Falsa.

IV. A 30 °C, o \ce{NaNO3} tem cerca de 96 g/100 g e o \ce{CaCl2} já saiu do gráfico, acima de 100 g (a curva atinge 100 por volta de 27 °C). Logo o \ce{CaCl2} é mais solúvel que o \ce{NaNO3}. Falsa.

Apenas a II é correta.

Alternativa C.

Pegadinha: A afirmação IV engana quem olha só as curvas que chegam ao topo e esquece que o CaCl₂ já ultrapassa 100 g/100 g de água perto de 27 °C, passando o NaNO₃ a 30 °C.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AConsidera I e IV corretas, mas I dá depósito de cerca de 4 g (não 70 g) e a 30 °C o CaCl₂ é mais solúvel que o NaNO₃.
  • BI e III estão erradas: o depósito em I é de cerca de 4 g e a água necessária em III é cerca de 200 g.
  • DIII exige cerca de 200 g de água, e em IV o CaCl₂ supera o NaNO₃ a 30 °C.
  • EA afirmação II é correta, pois a solubilidade do Ce₂(SO₄)₃ cai com a temperatura.

Assuntos: curvas de solubilidade, solução saturada.

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