PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 69 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 estrutura de Lewis de um tricloreto. São feitas as seguintes afirmações a respeito da estrutura geométrica da molécula e a possível identidade do átomo X:

Estrutura de Lewis mostrando um átomo central X com um par de elétrons não ligantes no topo, ligado por ligações simples a três átomos de cloro (à esquerda, à direita e abaixo), cada qual com três pares de elétrons isolados

I. A molécula adota uma estrutura trigonal plana, com ângulo de ligação \ce{Cl-X-Cl} maior ou igual a 120^\circ.

II. A molécula adota uma estrutura tetraédrica, com ângulo de ligação \ce{Cl-X-Cl} maior que 109{,}5^\circ.

III. O átomo “X” pode ser o nitrogênio, preservando a geometria molecular.

IV. O átomo “X” pode ser o boro, preservando a geometria molecular.

Assinale a opção que contém a(s) afirmação(ões) CORRETA(S):

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

A estrutura de Lewis mostra o átomo X com 3 ligações simples e 1 par de elétrons não ligante. São 4 regiões de densidade eletrônica ao redor de X, então a geometria dos pares é tetraédrica (VSEPR). Como um dos vértices é ocupado por um par isolado, a geometria molecular é piramidal trigonal, como no \ce{NH3}.

I. Falsa. A molécula não é trigonal plana. Esta geometria exige 3 regiões de densidade e nenhum par isolado, e o ângulo seria de exatamente 120^\circ.

II. Falsa. A geometria molecular não é tetraédrica, e sim piramidal. O par isolado repele mais que os pares ligantes, o que fecha o ângulo \ce{Cl-X-Cl} para valores menores que 109{,}5^\circ, não maiores.

III. Verdadeira. O nitrogênio (grupo 15) tem 5 elétrons de valência: usa 3 em ligações com o Cl e fica com 1 par isolado. O \ce{NCl3} é piramidal, preservando a geometria.

IV. Falsa. O boro (grupo 13) tem 3 elétrons de valência e faz 3 ligações sem sobrar par isolado. O \ce{BCl3} é trigonal plana, o que não preserva a geometria da figura.

Apenas a afirmação III está correta.

Alternativa E.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AAfirma geometria trigonal plana, ignorando o par de elétrons não ligante em X, que torna a molécula piramidal.
  • BAlém de I estar errada, o boro não tem par isolado e formaria BCl3 plana, não a geometria da figura.
  • CII está errada: a molécula é piramidal e o ângulo é menor que 109,5°, não maior.
  • DErra em II (ângulo menor, não maior, e geometria piramidal) e em IV (o BCl3 é plano).

Assuntos: geometria molecular, VSEPR, estrutura de Lewis.

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