PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 65 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 a seguinte reação em fase gasosa, inicialmente conduzida a uma pressão de 200 atm e a uma temperatura de 400 °C. Considere que partindo de um sistema contendo apenas A e B, o equilíbrio é alcançado após 60 min de reação.

2A + B \rightleftarrows C + D + Q

em que A e B são reagentes, C e D os produtos e Q o calor liberado. Avalie as seguintes suposições sobre o efeito das modificações de um parâmetro da reação, mantendo os outros constantes.

I. Conduzir a reação a 600 °C gera uma fração maior de C e D.

II. Conduzir a reação a 600 °C faz com que o equilíbrio seja alcançado em menos de 60 min.

III. Conduzir a reação a uma pressão de 100 atm gera uma fração menor de C e D.

IV. Remover C e D do meio reacional após o equilíbrio e então retomar a reação permitem obter uma fração total maior de C e D.

Escolha a opção que lista a(s) afirmação(ões) CORRETA(S).

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

A reação é exotérmica e, em fase gasosa, vai de 3 mol de reagentes (2A + B) para 2 mol de produtos (C + D). Avalie cada afirmação com o princípio de Le Chatelier.\n\nI (falsa). Em uma reação exotérmica, aumentar a temperatura desloca o equilíbrio para a esquerda, no sentido endotérmico. A fração de C e D diminui a 600 °C.\n\nII (verdadeira). A temperatura maior aumenta a velocidade da reação, pois mais moléculas superam a energia de ativação. Por isso o equilíbrio é atingido em menos de 60 min, mesmo que a posição dele seja desfavorável aos produtos.\n\nIII (verdadeira). Reduzir a pressão de 200 para 100 atm favorece o lado com mais mols de gás, que são os reagentes (3 mol contra 2 mol). A fração de C e D fica menor.\n\nIV (verdadeira). Retirar C e D após o equilíbrio diminui a concentração dos produtos e faz Q < K. O sistema reage de novo para formar mais C e D. Assim, a quantidade total de C e D obtida ao final é maior.\n\nSão corretas II, III e IV.\n\nAlternativa D.

Pegadinha: A afirmação I engana ao confundir velocidade com rendimento: a temperatura maior acelera a reação (II), mas reduz a fração de produtos no equilíbrio.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AAumentar a temperatura de uma reação exotérmica desloca o equilíbrio para os reagentes, então I é falsa.
  • BInclui a afirmação I, que é falsa, e deixa de fora II e IV, que são corretas.
  • COmite a III, que é correta: menor pressão favorece o lado com mais mols de gás, os reagentes.
  • EInclui a afirmação I, falsa para uma reação exotérmica.

Assuntos: equilíbrio químico, princípio de Le Chatelier, cinética química.

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