PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 51 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 |
Dados os processos químicos abaixo, assinale aquele que representa uma reação endotérmica.
- ACristalização de cloreto de sódio a partir do sal puro fundido.
- BCorrosão de uma placa de ferro.
- CNeutralização de uma solução aquosa de um ácido forte com uma solução aquosa de uma base fraca.
- DDecomposição de uma solução aquosa de peróxido de hidrogênio 40 volumes na presença de um catalisador.
- EFormação de cal virgem por decomposição de calcário.
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Resolução comentada
Reação endotérmica é a que absorve calor do ambiente (\Delta H > 0). Vamos avaliar cada processo.
- Cristalização do NaCl a partir do sal fundido: é uma solidificação, em que ocorre formação de ligações (ordenação dos íons) e liberação de energia. É exotérmico. Além disso, é uma mudança de estado, não uma reação química.
- Corrosão do ferro: \ce{4Fe + 3O2 -> 2Fe2O3} é oxidação espontânea e libera calor. É exotérmica.
- Neutralização de ácido forte com base fraca: toda neutralização libera calor (formação de água e de sal), embora um pouco menos quando a base é fraca, pois parte da energia é gasta na ionização dela. O saldo continua exotérmico.
- Decomposição da água oxigenada: \ce{2H2O2 -> 2H2O + O2} é fortemente exotérmica. O catalisador só acelera a reação e não altera o \Delta H. Por isso a solução esquenta e chega a vaporizar.
- Decomposição do calcário: \ce{CaCO3 -> CaO + CO2} exige cerca de +178\ \text{kJ/mol} e temperaturas próximas de 900\ ^\circ\text{C}. Absorve muito calor, logo é endotérmica.
Só o processo da alternativa E absorve energia.
Alternativa E.
Pegadinha: A alternativa C engana ao sugerir que a base fraca (que gasta energia para ionizar) tornaria a neutralização endotérmica, mas o saldo continua exotérmico.
Por que as outras alternativas estão erradas
- ACristalização (solidificação) libera energia, é exotérmica.
- BA oxidação do ferro é espontânea e libera calor.
- CNeutralização é exotérmica; a base fraca apenas reduz o calor liberado, sem torná-lo positivo.
- DA decomposição do \ce{H2O2} libera bastante calor; o catalisador não muda o \Delta H.
Assuntos: termoquímica, reações endotérmicas e exotérmicas.
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Fonte: ITA 2024 · 1ª fase. Prova oficial ↗