PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 28 do ITA 2025

1ª fase · Química · Química: Estudo dos gases e equação de Clapeyron

Texto-base das questões 25 a 36 · 1ª fase

Constantes
Constante de Avogadro (\text{N}_\text{A}) = 6{,}02 \times 10^{23}\ \text{mol}^{-1}
Constante de Faraday (F) = 9{,}65 \times 10^4\ \text{C}\cdot\text{mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\ \text{A}\cdot\text{s}\cdot\text{mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\ \text{J}\cdot\text{V}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1}
Carga elementar = 1{,}60 \times 10^{-19}\ \text{C}
Constante dos gases (R) = 8{,}21 \times 10^{-2}\ \text{atm}\cdot\text{L}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1} = 8{,}31\ \text{J}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1} = 1{,}98\ \text{cal}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1}
Constante de Planck (h) = 6{,}63 \times 10^{-34}\ \text{J}\cdot\text{s}
Velocidade da luz no vácuo = 3{,}0 \times 10^8\ \text{m}\cdot\text{s}^{-1}
Número de Euler (e) = 2{,}72

Definições
Pressão: 1\ \text{atm} = 760\ \text{Torr} = 1{,}01325 \times 10^5\ \text{N}\cdot\text{m}^{-2} = 1{,}01325\ \text{bar}
Energia: 1\ \text{J} = 1\ \text{N}\cdot\text{m} = 1\ \text{kg}\ \text{m}^2\cdot\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}
Condições ambiente: 25\ ^\circ\text{C} e 1\ \text{atm}
Condições padrão: 1\ \text{bar}; concentração das soluções = 1\ \text{mol}\cdot\text{L}^{-1} (rigorosamente: atividade unitária das espécies); sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e temperatura em questão.
(s) = sólido. (\ell) = líquido. (g) = gasoso. (aq) = aquoso. (conc) = concentrado. (ua) = unidades arbitrárias. u.m.a. = unidade de massa atômica. [X] = concentração da espécie X em \text{mol}\cdot\text{L}^{-1}
\ln \text{X} = 2{,}3 \log \text{X}

Massas Molares

Elemento Químico Número Atômico Massa Molar (\text{g}\cdot\text{mol}^{-1}) Elemento Químico Número Atômico Massa Molar (\text{g}\cdot\text{mol}^{-1})
H 1 1,01 Mn 25 54,94
C 6 12,01 Fe 26 55,85
N 7 14,01 As 33 74,92
O 8 16,00 Se 34 78,97
F 9 19,00 Br 35 79,90
Na 11 22,99 Sr 38 87,62
Mg 12 24,31 Nb 41 92,91
P 15 30,97 I 53 126,90
S 16 32,06 Ba 56 137,33
\text{C}\ell 17 35,45 Au 79 196,97
K 19 39,10 Hg 80 200,59

O volume de 400\text{ mL} de ar foi recolhido em um recipiente hermético, a bordo de um avião em voo, à pressão interna de 0{,}8\text{ atm} e 30\ ^\circ\text{C}. Após o pouso, o ar foi transferido para um instrumento de medição em solo em condições ambiente. Assinale a alternativa que apresenta aproximadamente o volume de ar, em \text{mL}, medido pelo instrumento em solo.

  1. A
    267.
  2. B
    300.
  3. C
    315.
  4. D
    325.
  5. E
    492.
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Resolução comentada

Como a quantidade de ar é a mesma (o recipiente é hermético e o ar foi apenas transferido), vale a lei combinada dos gases:

\frac{P_1V_1}{T_1}=\frac{P_2V_2}{T_2}

Os dados são:

  1. Estado inicial (avião): P_1 = 0{,}8\ \text{atm}, V_1 = 400\ \text{mL}, T_1 = 30 + 273 = 303\ \text{K}.
  2. Estado final (solo, condições ambiente): P_2 = 1\ \text{atm}, T_2 = 25 + 273 = 298\ \text{K}.

Isolando V_2:

V_2 = V_1\cdot\frac{P_1}{P_2}\cdot\frac{T_2}{T_1} = 400\cdot\frac{0{,}8}{1}\cdot\frac{298}{303}

Calculando:

V_2 = 320\cdot 0{,}9835 \approx 314{,}7\ \text{mL}

A pressão maior no solo comprime o gás (de 400 para 320 mL), e a temperatura um pouco menor reduz mais um pouco o volume, chegando a cerca de 315\ \text{mL}.

Alternativa C.

Pegadinha: A alternativa D engana quem inverte a razão de temperaturas (303/298 em vez de 298/303), e a E engana quem inverte a razão de pressões.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AMultiplica o volume por 0,8 e por 298/303 e ainda divide por algo errado, ou usa as razões de pressão e temperatura de forma invertida em conjunto, chegando a um valor baixo demais.
  • BParece vir de usar temperaturas em °C ou de arredondar demais, chegando a 300 mL, valor sem base na lei combinada.
  • DUsa 0,8 × 400 = 320 e corrige a temperatura no sentido errado (303/298), dando cerca de 325.
  • EInverte a razão de pressões (400/0,8 = 500) e aplica a correção de temperatura, dando cerca de 492.

Assunto: Estudo dos gases e equação de Clapeyron.

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Fonte: ITA 2025 · 1ª fase. Prova oficial ↗