PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 49 do ITA 2024
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.
- AApenas I, II e III.
- BApenas I e III.
- CApenas I e IV.
- DApenas II, III e IV.
- EApenas II e IV.
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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.
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Fonte: ITA 2024 · 1ª fase. Prova oficial ↗