PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 30 do ITA 2025
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 |
Considere a seguinte reação química não balanceada de obtenção do ferro:
São fornecidos os seguintes dados termodinâmicos:
Assinale a opção que apresenta a temperatura mínima, em ^{\circ}\text{C}, para que essa reação seja espontânea.
- A541,8.
- B554,8.
- C560,8.
- D564,8.
- E585,8.
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Resolução comentada
A reação balanceada é
A reação é espontânea quando \Delta G = \Delta H - T\Delta S < 0. A temperatura mínima é aquela em que \Delta G = 0, ou seja, T = \Delta H/\Delta S.
-
Entalpia (o \Delta_f H de C e Fe é zero):
\Delta H = 3(-393{,}5) - 2(-824{,}2) = -1180{,}5 + 1648{,}4 = +467{,}9\ \text{kJ} -
Entropia:
Produtos: 4(27{,}3) + 3(213{,}7) = 109{,}2 + 641{,}1 = 750{,}3\ \text{J/K}
Reagentes: 2(87{,}4) + 3(5{,}7) = 174{,}8 + 17{,}1 = 191{,}9\ \text{J/K}
\Delta S = 750{,}3 - 191{,}9 = +558{,}4\ \text{J/K} -
Temperatura:
T = \frac{467\,900}{558{,}4} \approx 837{,}9\ \text{K} -
Em Celsius: 837{,}9 - 273{,}15 \approx 564{,}8\ ^\circ\text{C} (usando 273,1, dá 564,8).
Como \Delta H>0 e \Delta S>0, a reação só é espontânea acima dessa temperatura.
Alternativa D.
Por que as outras alternativas estão erradas
- AValor sem relação com os cálculos corretos; provável erro ao somar entropias ou entalpias.
- BResulta de erro nas contas de \Delta H ou \Delta S, não corresponde a \Delta H/\Delta S.
- CValor próximo, mas não vem de \Delta H/\Delta S corretos; erro de conta.
- EValor distante, de erro no balanceamento ou nos coeficientes.
Assuntos: Entropia e energia livre de Gibbs, Lei de Hess, entalpia de formação e energia de ligação.
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Fonte: ITA 2025 · 1ª fase. Prova oficial ↗