PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 53 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 seguintes afirmações sobre misturas e processos de separação.

I. Misturas azeotrópicas são separadas por destilação simples.

II. Os elementos constituintes de ligas metálicas, como o bronze, podem ser separados por fusão.

III. A filtração a pressão reduzida, usando um funil de Büchner, é um processo utilizado para reduzir o tempo de separação de um sólido suspenso em um líquido.

IV. A temperatura aumenta continuamente no aquecimento de uma mistura simples, mesmo durante a fusão e a ebulição.

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

  1. A
    ( ) Apenas I.
  2. B
    ( ) Apenas I e II.
  3. C
    ( ) Apenas II e III.
  4. D
    ( ) Apenas III e IV.
  5. E
    ( ) Apenas IV.
Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.
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Resolução comentada

Vamos julgar cada afirmação.

I. Falsa. Uma mistura azeotrópica ferve a temperatura constante e o vapor tem a mesma composição do líquido. Por isso a destilação simples não a separa; é preciso recorrer a outros métodos, como destilação com um terceiro componente ou destilação a pressão diferente.

II. Falsa. Uma liga como o bronze (Cu + Sn) é uma mistura homogênea (solução sólida). Fundi-la apenas gera a liga líquida, com os metais ainda misturados. Para separá-los seriam necessários processos como eletrólise ou métodos químicos, não a simples fusão. Os metais não se separam por fusão simples.

III. Verdadeira. No funil de Büchner, ligado a um kitassato conectado a uma bomba de vácuo, a pressão reduzida abaixo do filtro acelera a passagem do líquido. Isso diminui o tempo de filtração.

IV. Falsa. Em misturas simples (não eutéticas nem azeotrópicas), a temperatura de fusão e a de ebulição variam durante a mudança de estado, mas não permanecem constantes. Por isso a afirmação é falsa em sentido estrito: a temperatura não aumenta continuamente em todos os casos. Aqui, o ponto decisivo é que, em uma mistura simples, ela varia durante a mudança de fase, e a afirmação diz que a temperatura "aumenta continuamente". Isso vale para a mistura comum, que não tem patamar. Em um aquecimento contínuo, ela de fato sobe sem patamar durante a fusão e a ebulição, o que é característico de misturas comuns, em contraste com substâncias puras.

Assim, III e IV são corretas, e I e II são falsas.

Alternativa D.

Pegadinha: A alternativa C engana quem acha que fundir uma liga separa seus metais; na verdade o bronze fundido continua sendo uma mistura.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AAzeótropos não se separam por destilação simples, pois o vapor tem a mesma composição do líquido.
  • BInclui I (falsa) e II, pois a fusão do bronze não separa Cu e Sn, que formam solução sólida.
  • CAcerta a III, mas inclui a II, falsa, e omite a IV.
  • EOmite a III, que é correta: o funil de Büchner com vácuo acelera a filtração.

Assuntos: processos de separação, misturas azeotrópicas, curvas de aquecimento.

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