Questão 25 do ITA 2026

Question

Um grupo de pesquisadores está testando um novo catalisador heterogêneo para oxidação de um poluente orgânico. Na ausência de catalisador, a constante de velocidade é igual a 2{,}0 \cdot 10^{-3}\ \text{s}^{-1} a 310\ \text{K}, e a energia de ativação é 85\ \text{kJ} \cdot \text{mol}^{-1}. Na presença do catalisador, a constante de velocidade da reação a 310\ \text{K} aumenta 10 vezes. Considerações: i) o fator pré-exponencial e a ordem de reação não se alteram com a adição do catalisador; e ii) a concentração inicial do poluente é de 0{,}200\ \text{mol} \cdot \text{L}^{-1}.

Assinale a alternativa que melhor representa, respectivamente, a energia de ativação e o tempo necessário para que a concentração do poluente caia para 0{,}050\ \text{mol} \cdot \text{L}^{-1} na presença do catalisador.

A
79\ \text{kJ} \cdot \text{mol}^{-1}; 69\ \text{s}.
B
66\ \text{kJ} \cdot \text{mol}^{-1}; 69\ \text{s}.
C
72\ \text{kJ} \cdot \text{mol}^{-1}; 75\ \text{s}.
D
66\ \text{kJ} \cdot \text{mol}^{-1}; 75\ \text{s}.
E
79\ \text{kJ} \cdot \text{mol}^{-1}; 75\ \text{s}.

Answer 1

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 25 do ITA 2026

1ª fase · Química

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}\cdot\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}

\ln 2 = 0,693

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	Cu	29	63,55
O	8	16,00	Se	34	78,97
F	9	19,00	Br	35	79,90
Na	11	22,99	Rb	37	85,47
Mg	12	24,31	Sr	38	87,62
P	15	30,97	Nb	41	92,91
S	16	32,06	I	53	126,90
\text{C}\ell	17	35,45	Au	79	196,97
K	19	39,10	Hg	80	200,59

Um grupo de pesquisadores está testando um novo catalisador heterogêneo para oxidação de um poluente orgânico. Na ausência de catalisador, a constante de velocidade é igual a 2{,}0 \cdot 10^{-3}\ \text{s}^{-1} a 310\ \text{K}, e a energia de ativação é 85\ \text{kJ} \cdot \text{mol}^{-1}. Na presença do catalisador, a constante de velocidade da reação a 310\ \text{K} aumenta 10 vezes. Considerações: i) o fator pré-exponencial e a ordem de reação não se alteram com a adição do catalisador; e ii) a concentração inicial do poluente é de 0{,}200\ \text{mol} \cdot \text{L}^{-1}.

Assinale a alternativa que melhor representa, respectivamente, a energia de ativação e o tempo necessário para que a concentração do poluente caia para 0{,}050\ \text{mol} \cdot \text{L}^{-1} na presença do catalisador.

A
79\ \text{kJ} \cdot \text{mol}^{-1}; 69\ \text{s}.
B
66\ \text{kJ} \cdot \text{mol}^{-1}; 69\ \text{s}.
C
72\ \text{kJ} \cdot \text{mol}^{-1}; 75\ \text{s}.
D
66\ \text{kJ} \cdot \text{mol}^{-1}; 75\ \text{s}.
E
79\ \text{kJ} \cdot \text{mol}^{-1}; 75\ \text{s}.

Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.

Reportar erro na questão

Resolução comentada

Energia de ativação com catalisador. Pela equação de Arrhenius, k = A\,e^{-E_a/RT}. Como A e T não mudam, a razão entre as constantes depende só da diferença das energias de ativação:

\frac{k_{cat}}{k} = e^{(E_a - E_{a,cat})/RT} = 10

Tomando o logaritmo: E_a - E_{a,cat} = RT\ln 10 = RT\cdot 2{,}3.
Cálculo: 8{,}31 \cdot 310 \cdot 2{,}3 \approx 5925\ \text{J/mol} \approx 5{,}9\ \text{kJ/mol}.
Logo, E_{a,cat} = 85 - 5{,}9 \approx 79\ \text{kJ/mol}.

Tempo. A unidade de k é \text{s}^{-1}, então a reação é de primeira ordem. Com o catalisador, k_{cat} = 10 \cdot 2{,}0\cdot10^{-3} = 2{,}0\cdot10^{-2}\ \text{s}^{-1}.

Para a primeira ordem: \ln\dfrac{[A]_0}{[A]} = k\,t.

A concentração cai de 0{,}200 para 0{,}050, ou seja, a um quarto: \ln 4 = 2\ln 2 = 1{,}386.
t = \dfrac{1{,}386}{2{,}0\cdot10^{-2}} = 69{,}3\ \text{s} \approx 69\ \text{s}.

Portanto, energia de ativação \approx 79\ \text{kJ/mol} e tempo \approx 69\ \text{s}.

Alternativa A.

Por que as outras alternativas estão erradas

BSubtrai cerca de 19 kJ/mol da energia de ativação, valor sem base na relação de Arrhenius; só o tempo (69 s) está correto.
CEnergia de ativação e tempo incorretos; nenhum dos dois valores resulta das contas.
DEnergia de ativação errada (66 kJ/mol) e tempo errado (75 s).
EA energia de ativação (79 kJ/mol) está certa, mas o tempo de 75 s não corresponde a \ln 4/k, que dá 69 s.

Assuntos: cinética química, equação de Arrhenius, reação de primeira ordem.

Reportar erro na resolução

Ver como caiu na prova

Questão 25 no caderno 1ª fase do ITA 2026

Fonte: ITA 2026 · 1ª fase. Prova oficial ↗