PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 34 da UFPR 2010

1ª fase · Química: Reações exotérmicas e endotérmicas

Num experimento, um aluno dissolveu 4{,}04\text{ g} de nitrato de potássio em água a 25\ ^\circ\text{C}, totalizando 40\text{ g} de solução salina. Considere que não há perda de calor para as vizinhanças e a capacidade calorífica da solução salina é 4{,}18\text{ J.g}^{-1}\text{.K}^{-1}. A entalpia de dissolução do nitrato de potássio é \Delta\text{H} = 34{,}89\text{ kJ.mol}^{-1}. Massas molares (\text{g.mol}^{-1}): \text{K} = 40, \text{N} = 14, \text{O} = 16.

Com base nos dados fornecidos, a temperatura final da solução será de:

  1. A
    20{,}1\ ^\circ\text{C}.
  2. B
    16{,}6\ ^\circ\text{C}.
  3. C
    33{,}4\ ^\circ\text{C}.
  4. D
    29{,}9\ ^\circ\text{C}.
  5. E
    12{,}8\ ^\circ\text{C}.
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Resolução comentada

A dissolução do \ce{KNO3} é endotérmica (\Delta H > 0): o sal retira calor da própria solução, que esfria. Como não há troca de calor com o ambiente, o calor absorvido na dissolução é igual ao calor perdido pela solução, Q = m\,c\,\Delta T.

  1. Massa molar do \ce{KNO3}: 40 + 14 + 3\cdot16 = 101\ \text{g/mol}.

  2. Quantidade de matéria: n = \dfrac{4{,}04}{101} = 0{,}04\ \text{mol}.

  3. Calor absorvido na dissolução: Q = 0{,}04 \cdot 34{,}89 = 1{,}3956\ \text{kJ} \approx 1395{,}6\ \text{J}.

  4. Esse calor sai da solução:

|\Delta T| = \dfrac{Q}{m\,c} = \dfrac{1395{,}6}{40 \cdot 4{,}18} = \dfrac{1395{,}6}{167{,}2} \approx 8{,}35\ \text{K}
  1. Como a solução esfria: T_f = 25 - 8{,}35 \approx 16{,}6\ ^\circ\text{C}.

Uma variação em kelvin é igual à variação em graus Celsius, então não é preciso converter a escala.

Alternativa B.

Pegadinha: A alternativa C engana quem esquece que \Delta H > 0 significa absorção de calor e soma a variação de temperatura em vez de subtraí-la.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AValor sem relação com a conta; não corresponde a \Delta T \approx 8{,}35 K.
  • CSoma 8{,}35 a 25\ ^\circ\text{C}, tratando a dissolução como exotérmica.
  • DValor sem relação com a conta, que daria resultado distinto de 25 - 8{,}35.
  • ESubtrai um \Delta T maior que o correto (cerca de 12{,}2 K), erro de cálculo.

Assuntos: Reações exotérmicas e endotérmicas, Mol, massa molar e constante de Avogadro.

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Fonte: UFPR 2010 · 1ª fase. Prova oficial ↗