PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 49 do ITA 2024

1ª fase · Química

Texto-base das questões 49 a 60 · 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 mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\text{ A s mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\text{ J V}^{-1}\text{ mol}^{-1}

Carga elementar = 1{,}60 \times 10^{-19}\text{ C}

Constante dos gases (\text{R}) = 8{,}21 \times 10^{-2}\text{ atm L K}^{-1}\text{ mol}^{-1} = 8{,}31\text{ J K}^{-1}\text{ mol}^{-1} = 1{,}98\text{ cal K}^{-1}\text{ mol}^{-1}

Constante de Planck (\text{h}) = 6{,}63 \times 10^{-34}\text{ J s}

Velocidade da luz no vácuo = 3{,}0 \times 10^8\text{ m s}^{-1}

Número de Euler (\text{e}) = 2{,}72

Definições

Pressão: 1\text{ atm} = 760\text{ Torr} = 1{,}01325 \times 10^5\text{ N m}^{-2} = 1{,}01325\text{ bar}

Energia: 1\text{ J} = 1\text{ N m} = 1\text{ kg m}^2\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}, equivalente a um volume de um gás ideal de 22{,}4\text{ L}.

Condições ambientes: 25\ ^\circ\text{C} e 1\text{ atm}

Condições padrão: 1\text{ bar}; concentração das soluções = 1\text{ mol 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}) = gasoso. (\text{aq}) = aquoso. (\text{conc}) = concentrado. (\text{ua}) = unidades arbitrárias. u.m.a. = unidade de massa atômica. [\text{X}] = concentração da espécie \text{X} em \text{mol L}^{-1}.

\ln \text{X} = 2{,}3\log \text{X}; \sqrt{2} = 1{,}41; \sqrt{3} = 1{,}73.

\text{EPH} = eletrodo padrão de hidrogênio

Massas Molares

Elemento Químico Número Atômico Massa Molar (\text{g mol}^{-1}) Elemento Químico Número Atômico Massa Molar (\text{g mol}^{-1})
H 1 1,01 Ca 20 40,08
He 2 4,00 Mn 25 54,94
C 6 12,01 Fe 26 55,85
N 7 14,01 Cu 29 63,55
O 8 16,00 Br 35 79,90
F 9 19,00 Sn 50 118,71
Na 11 22,99 I 53 126,90
Cl 17 35,45 Au 79 196,97
K 19 39,10 Hg 80 200,59

Considere as afirmações a respeito da reação de combustão completa de misturas estequiométricas, nas condições ambientes.

I. Em uma mistura de hidrogênio e oxigênio, o combustível representa aproximadamente 11\% da massa total.

II. Em uma mistura de octano e oxigênio, o combustível representa aproximadamente 78\% da massa total.

III. A variação de temperatura da reação de combustível e oxigênio (por mol de combustível) é igual à variação de temperatura da reação de combustível e ar atmosférico (por mol de combustível).

IV. A entalpia molar de combustão de uma mistura de combustível e oxigênio é igual à entalpia molar de combustão de uma mistura de combustível e ar atmosférico.

Assinale a opção que contém as afirmações CORRETAS.

  1. A
    Apenas I, II e III.
  2. B
    Apenas I e III.
  3. C
    Apenas I e IV.
  4. D
    Apenas II, III e IV.
  5. E
    Apenas II e IV.
Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.
Reportar erro na questão
O que está errado?
Sem cadastro: não guardamos quem enviou.
Resolução comentada

I. Reação: \ce{2H2 + O2 -> 2H2O}. Massa de \ce{H2}: 2\times 2{,}02 = 4{,}04\ \text{g}. Massa de \ce{O2}: 32{,}00\ \text{g}. Fração do combustível: 4{,}04/36{,}04 \approx 0{,}112, ou seja, cerca de 11\%. Correta.

II. Reação: \ce{2C8H18 + 25O2 -> 16CO2 + 18H2O}. Massa de octano: 2\times 114{,}26 = 228{,}5\ \text{g}. Massa de \ce{O2}: 25\times 32 = 800\ \text{g}. Fração: 228{,}5/1028{,}5 \approx 0{,}22, ou seja, 22\%, e não 78\% (o 78\% seria a fração do oxigênio). Incorreta.

III. No ar, o \ce{N2} (cerca de 78\% em mol) não reage, mas absorve parte do calor liberado. Com a mesma quantidade de calor e mais matéria para aquecer (maior capacidade calorífica total), a elevação de temperatura é menor do que com \ce{O2} puro. Logo, as variações de temperatura não são iguais. Incorreta.

IV. A entalpia molar de combustão é uma propriedade da reação, definida pelos reagentes e produtos nas condições padrão. O \ce{N2} inerte não participa, então \Delta H por mol de combustível é o mesmo com \ce{O2} ou com ar. Correta.

Corretas: I e IV.

Alternativa C.

Pegadinha: A afirmação II engana ao trazer 78%, que é a fração de oxigênio na mistura e não a do octano (cerca de 22%).

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AConsidera a III correta e a II correta, mas a II usa 78% (fração do O2) em vez de 22% e a temperatura final difere por causa do N2.
  • BAceita a III, ignorando que o N2 do ar absorve calor e reduz a variação de temperatura, e rejeita a IV, que é correta.
  • DAceita a II (78% é na verdade a fração de oxigênio) e a III, e rejeita a I, que é correta.
  • EAceita a II, cujo valor correto é cerca de 22%, e rejeita a I, que é correta.

Assuntos: estequiometria, entalpia de combustão, termoquímica.

Reportar erro na resolução
O que está errado?
Sem cadastro: não guardamos quem enviou.

Este texto também caiu em

Ver como caiu na prova Questão 49 no caderno 1ª fase do ITA 2024

Fonte: ITA 2024 · 1ª fase. Prova oficial ↗