PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 56 do ITA 2022

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 (\text{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 (\text{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 (\text{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 (\text{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.
(\text{s}) = sólido. (\ell) = líquido. (\text{g}) = gás. (\text{aq}) = aquoso. (\text{conc}) = concentrado. (\text{ua}) = unidades arbitrárias.
\text{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}
\text{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})
\ce{H} 1 1,01 \ce{Cl} 17 35,45
\ce{B} 5 10,81 \ce{K} 19 39,10
\ce{C} 6 12,01 \ce{Ca} 20 40,08
\ce{N} 7 14,01 \ce{Mn} 25 54,94
\ce{O} 8 16,00 \ce{Br} 35 79,90
\ce{F} 9 19,00 \ce{Ag} 47 107,87
\ce{Na} 11 22,99 \ce{I} 53 126,90
\ce{Mg} 12 24,30 \ce{Hg} 80 200,59
\ce{P} 15 30,97 \ce{Pb} 82 207,19
\ce{S} 16 32,06 \ce{Pa} 91 231,04

Considere os seguintes pares de substâncias líquidas a 25\ ^\circ\text{C}:

I. Água e metanol.
II. Acetona e dissulfeto de carbono.
III. Acetona e clorofórmio.
IV. n-hexano e n-heptano.
V. Metanol e etanol.

Assinale a alternativa que apresenta os pares de substâncias que formam soluções consideradas ideais.

  1. A
    Apenas I, II e III
  2. B
    Apenas I e IV
  3. C
    Apenas II, III e IV
  4. D
    Apenas IV e V
  5. E
    Todas
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Resolução comentada

Uma solução ideal obedece à lei de Raoult em toda a faixa de composição. Isso exige que as interações entre moléculas diferentes (A–B) sejam praticamente iguais às interações entre moléculas iguais (A–A e B–B). Assim, a mistura tem \Delta H_{mis}\approx 0 e \Delta V_{mis}\approx 0. Isso só ocorre entre substâncias muito semelhantes em estrutura, polaridade e tamanho.

Analisando cada par:

  • I. Água e metanol: ambos fazem ligações de hidrogênio, mas a água tem uma rede muito mais forte. A mistura apresenta contração de volume e desvio da lei de Raoult, então não é ideal.
  • II. Acetona e \ce{CS2}: a acetona é polar e o \ce{CS2} é apolar. Misturá-los rompe interações dipolo-dipolo da acetona sem compensação, com desvio positivo. Não é ideal.
  • III. Acetona e clorofórmio: formam ligação de hidrogênio \ce{C-H\cdots O} entre si, com desvio negativo. Não é ideal.
  • IV. n-hexano e n-heptano: ambos são hidrocarbonetos apolares, com interações de London de intensidade muito parecida e tamanhos próximos. É o exemplo clássico de solução ideal.
  • V. Metanol e etanol: ambos são álcoois pequenos, com o mesmo tipo de interação (ligação de hidrogênio) e intensidade semelhante. Comportam-se de forma muito próxima à ideal.

Portanto, os pares ideais são IV e V.

Alternativa D.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AInclui água/metanol, acetona/CS2 e acetona/clorofórmio, todos com desvios da lei de Raoult.
  • BÁgua e metanol não são ideais (a água tem rede de H muito mais forte, com contração de volume) e deixa de fora metanol/etanol.
  • CAcetona/CS2 (desvio positivo) e acetona/clorofórmio (desvio negativo, por ligação de H) não são ideais, e deixa de fora metanol/etanol.
  • EInclui pares com forças intermoleculares bem diferentes, que não são ideais.

Assuntos: soluções ideais, lei de Raoult, forças intermoleculares.

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Fonte: ITA 2022 · 1ª fase. Prova oficial ↗