PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 60 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 |
As energias de ligação do \ce{H2}, do \ce{Cl2} e do \ce{HCl} nas condições padrão e a 25\ ^\circ\text{C}, em \text{kJ}\ \text{mol}^{-1}, são 434, 243 e 431, respectivamente. Com base nessas informações, assinale a alternativa que apresenta a entalpia padrão de formação do \ce{HCl}, em \text{kJ}\ \text{mol}^{-1}.
- A-185
- B-92{,}5.
- C92{,}5.
- D185.
- E769{,}5.
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Resolução comentada
A entalpia de formação do \ce{HCl} corresponde à reação que forma 1 mol de \ce{HCl} a partir das substâncias simples:
A energia de ligação é a energia absorvida para romper 1 mol de ligações (processo endotérmico). Formar ligações libera energia. Então:
- Rompimento: \tfrac{1}{2}\times 434 = 217\ \text{kJ} para o \ce{H2} e \tfrac{1}{2}\times 243 = 121{,}5\ \text{kJ} para o \ce{Cl2}. Total absorvido: 217 + 121{,}5 = 338{,}5\ \text{kJ}.
- Formação: 1 mol de ligações H–Cl libera 431\ \text{kJ}.
- Saldo:
O sinal negativo indica reação exotérmica, coerente com a liberação maior do que a absorção.
Atenção: se usássemos a equação balanceada com 2 mol de \ce{HCl}, o valor seria -185\ \text{kJ}, mas isso não é a entalpia de formação, que se refere a 1 mol do composto.
Alternativa B.
Pegadinha: A alternativa A engana quem usa a equação com 2 mol de HCl e esquece que a entalpia de formação é por 1 mol.
Por que as outras alternativas estão erradas
- AÉ o valor para 2 mol de HCl (H2 + Cl2 → 2 HCl), e não por mol de HCl formado.
- CInverte o sinal, tratando a formação como endotérmica (ligações formadas liberam energia).
- DÉ o valor da reação para 2 mol de HCl com o sinal trocado.
- ESoma todas as energias (434 + 243 + 431 = 1108) ou outra combinação sem sentido físico, ignorando a diferença entre romper e formar ligações.
Assuntos: entalpia de formação, energia de ligação.
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Fonte: ITA 2024 · 1ª fase. Prova oficial ↗