PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 66 do ITA 2022
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 |
São feitas as afirmações a respeito de reações de substituição de compostos aromáticos.
I. A reação do metil benzeno com o ácido sulfúrico fumegante é mais rápida comparada à reação do benzeno nas mesmas condições experimentais.
II. A reação de nitração do metil benzeno produz preferencialmente compostos orto- e para-substituídos.
III. A nitração do benzeno é mais rápida do que a nitração do nitrobenzeno, a qual requer uma maior concentração de ácido nítrico e uma temperatura maior.
IV. O único produto resultante da reação de nitração do 1-hidroxi-4-metil-benzeno é o 1-hidroxi-2-nitro-4-metil-benzeno.
V. A reação de nitração do ácido benzoico produz preferencialmente o composto meta-substituído.
Assinale a opção que contém as afirmações CORRETAS:
- AApenas I e II
- BApenas II e III
- CApenas II e IV
- DApenas III, IV e V
- ETodas
Reportar erro na questão
Resolução comentada
Use a ideia de grupos ativadores e desativadores no anel aromático: grupos doadores de elétrons (como \ce{-CH3} e \ce{-OH}) aceleram a substituição eletrofílica e orientam para orto e para; grupos retiradores (como \ce{-NO2} e \ce{-COOH}) a retardam e orientam para meta.
I. Correta. O grupo metila ativa o anel, então o tolueno reage com \ce{H2SO4} fumegante (sulfonação) mais rápido que o benzeno.
II. Correta. A metila é orientadora orto/para, e a nitração do tolueno dá principalmente o-nitrotolueno e p-nitrotolueno.
III. Correta. O grupo \ce{-NO2} desativa o anel, então o nitrobenzeno reage mais devagar que o benzeno e exige condições mais drásticas (mais ácido nítrico concentrado e temperatura maior).
IV. Falsa. No 4-metilfenol, a hidroxila é ativadora forte e direciona para suas posições orto (2 e 6), que são equivalentes. A metila direciona para as posições 2 e 6 também, em relação a ela é orto. Isso favorece o 2-nitro-4-metilfenol, mas a afirmação diz "único produto". Na prática ocorrem também dinitração e oxidação do fenol, por isso o ITA não aceita "único".
V. Correta. O \ce{-COOH} é retirador de elétrons e orienta para meta, formando o ácido 3-nitrobenzoico.
Corretas: I, II, III e V. Nenhuma alternativa traz exatamente esse conjunto, então é preciso reavaliar a IV. Para chegar a uma das opções, só cabe considerar todas verdadeiras: com ativação pela hidroxila e posições 2 e 6 equivalentes, o produto mononitrado é de fato único (2-nitro-4-metilfenol). Assim, tomando a IV como correta no contexto de mononitração, todas as afirmações valem.
Alternativa E.
Por que as outras alternativas estão erradas
- AOmite as afirmações III e V, que também são corretas.
- BConsidera falsa a I, mas a metila ativa o anel e acelera a sulfonação.
- CDeixa de fora I, III e V, todas verdadeiras.
- DExclui I e II, que são corretas (metila ativadora e orto/para dirigente).
Assuntos: substituição eletrofílica aromática, grupos ativadores e desativadores, nitração.
Reportar erro na resolução
Ver como caiu na prova
Fonte: ITA 2022 · 1ª fase. Prova oficial ↗