ITA 2021 Química - Questões
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Considerando substâncias comparadas nas mesmas condições de pressão e temperatura, assinale a opção que apresenta a afirmação ERRADA sobre interações intermoleculares na fase líquida.
Sejam dados os seguintes pares redox e seus respectivos potenciais padrão de eletrodo, a $25^{\circ}C$
Semirreação | $E^{0}(V \ versus \ EPH)$ |
|---|---|
$\ce{Mg^{2+} + 2e^{-} <=> Mg}$ | $-2,37$ |
$\ce{Al^{3+} + 3e^{-} <=> Al}$ | $-1,66$ |
$\ce{Cr^{3+} + 3e^{-} <=> Cr}$ | $-0,74$ |
$\ce{Fe^{2+} + 2e^{-} <=> Fe}$ | $-0,44$ |
$\ce{Pb^{2+} + 2e^{-} <=> Pb}$ | $-0,13$ |
Semirreação | $E^{0}(V \ versus \ EPH)$ |
|---|---|
$\ce{2H^+ + 2e^{-} <=> H_2}$ | $0,00$ |
$\ce{Cu^{2+} + 2e^{-} <=> Cu}$ | $0,34$ |
$\ce{Ag^+ + e^{-} <=> Ag}$ | $0,80$ |
$\ce{O_2 + 4H^{+} + 4e^{-} <=> 2H_2}$ | $1,23$ |
$\ce{Au^{3+} + 3e^{-} <=> Au}$ | $1,50$ |
Com base nessas informações, responda aos itens abaixo sobre a tendência à corrosão de metais em diferentes meios.
a) Apresente os elementos metálicos listados na tabela em ordem decrescente (do maior para o menor) de tendência à corrosão.
b) Se esses elementos metálicos forem mergulhados em uma solução desaerada de $\ce{H_2SO_4}$ a $0,5 \ molL^{−1}$, quais deles sofrerão corrosão? Justifique.
c) Se a solução do item b) for aerada, a tendência à corrosão dos elementos metálicos será alterada? Se sim, quais sofrerão corrosão? Justifique.
d) Se os elementos metálicos forem mergulhados em uma solução aquosa desaerada de $\ce{NaOH}$ a $1 \ molL^{−1}$, quais deles sofrerão corrosão? Justifique.
e) Se a solução do item d) for substituída por uma de $\ce{NaOH}$ a $0,1 \ molL^{−1}$ e aerada, a tendência à corrosão dos elementos metálicos será alterada? Se sim, quais sofrerão corrosão? Justifique.
Sejam dadas as reações no equilíbrio envolvidas nos processos de carga e descarga de uma bateria chumbo-ácido e seus respectivos potenciais padrão de eletrodo versus EPH ($E^0$) ou constantes de dissociação ácidas ($K_a$), todos a $25^{\circ}$.
Semirreações principais | $E^o(V)$ |
|---|---|
$i$. $\ce{{PbSO_4}_{(s)} + 2e^{-} \xrightleftharpoons {}Pb_{(s)} + {SO_4^{2-}}_{(aq)}}$ | $ -0,36$ |
$ii$. $\ce{{PbSO_4}_{(s)} + H^{+}_{(aq)}+ 2e^{-} \xrightleftharpoons {} Pb_{(s)} + {HSO_4^{2-}}_{(aq)}}$ | $-0,30$ |
$iii$. $\ce{{PbO_2}_{(s)} + {HSO_4}^{2-}_{(aq)} + 3H^{+}_{(aq)} + 2e^{-} \xrightleftharpoons {} + {PbSO_4}_{(s)} + 2{H_2O}_{(l)}}$ | $1.63$ |
$iv$. $\ce{ {PbO_2}_{(s)} + {SO_4^{2-}}_{(aq)} + 4H^+_{(aq)} + 2e^- \xrightleftharpoons {} {PbSO_4}_{(s)} + 2{H_2O}_{(l)} }$ | $1.69$ |
Semirreações secundárias | $E^o(V)$ |
|---|---|
$v$. $\ce{2H^+_{(aq)} + 2e^- \xrightleftharpoons {} {H_2}_{(g)}}$ | $0,00$ |
$vi$. $\ce{{O_2}_{(g)} + 4H^{+}_{(aq)} + 4e^- \xrightleftharpoons {} 2{H_2O}_{(l)}}$ | $1,23$ |
Reações de equilíbrio ácido-base | $K_a$ |
|---|---|
$vii$. $\ce{{H_2SO_4}_{(aq)} \xrightleftharpoons {} H^+_{(aq)} + {HSO_4}^{-}_{(aq)}}$ | $grande$ |
$viii$. $\ce{{HSO_4}^{-}_{(aq)} \xrightleftharpoons {} H^+_{(aq)} + {SO_4}^{2-}_{(aq)}}$ | $1$x$10^{-2}$ |
Sabe-se que a bateria converte $\ce{Pb}$ e $\ce{PbO_2}$ em $\ce{PbSO_4}$ na descarga e que, em condições normais, o $pH$ da solução eletrolítica é menor que $1$.
A respeito dessa bateria, foram feitas as seguintes afirmações:
$I$. Em condições normais, durante a descarga, a semirreação principal que ocorre no ânodo é a i e, no cátodo, é a iv.
$II$. Em condições normais, o potencial da bateria no equilíbrio pode ser representado por $E = 1,93 - 0,06pH + 0,06\log{[HSO_4^-]}$
$III$. Em condições padrão, a eletrólise da água sempre acontece.
$IV$. Em $pH \approx 2$, os potenciais das semirreações secundárias igualam-se aos potenciais das semirreações principais do ânodo e do cátodo, respectivamente, portanto a eletrólise da água não ocorre quando o eletrólito tem $pH > 2$.
Considerando apenas argumentos baseados no equilíbrio termodinâmico a $25^{\circ}C$, está(ão) ERRADA(S) apenas a(s) afirmação(ões):
Três regiões industrializadas apresentaram as seguintes concentrações (em partes por milhão em volume) de óxidos gasosos em suas atmosferas:
Região | Gás(es) presente(s) | Concentração ($ppm_V$) |
|---|---|---|
R | $\ce{CO_2}$ | $5,00$ x $10^2$ |
S | $\ce{NO_2}$ $\ce{NO}$ | $4,00$ $1,45$ x $10^1$ |
T | $\ce{SO_2}$ | $2,00$ x $10^3$ |
Sabe-se que a chuva ácida se refere à água da chuva com $pH$ menor que $5,6$ (equivale a $[\ce{H^+}] > 2,5$×$10^{−6} \ molL^{−1}$). Considere a pressão atmosférica igual a $1 \ atm$ e a formação apenas dos ácidos $\ce{H_2CO_3 \ , \ HNO_2}$ e $H_2SO_3$ na dissolução dos gases.
Substância $X$ | $K_H (mol\cdot atm^{-1}\cdot L^{-1})$ $\ce{X_{(g)} <=> X_{(aq)}}$ | $K_{a1} $ $\ce{HA_{(aq)} <=> H^{+}_{(aq)} + A^{-}_{(aq)}}$ | $K_{a2} $ $\ce{HA^{-}_{(aq)} <=> H^{+}_{(aq)} + A^{2-}_{(aq)}}$ |
|---|---|---|---|
$\ce{CO_2}$ | $0,04$ | $4,5$ x $10^{-7}$ | $4,7$ x $10^{-11}$ |
$\ce{NO_2}$ $\ce{NO}$ | $0,01$ $0,002$ | $7,0$ x $10^{-4}$ | $-$ |
$\ce{SO_2}$ | $0,04$ | $1,2$ x $10^{-2}$ | $6,6$ x $10^{-8}$ |
a) Determine a concentração molar de $\ce{H^+}$ esperada para a água da chuva em cada uma das regiões.
b) Organize as regiões em ordem crescente de $pH$ esperado da água da chuva.
c) Qual(is) região(ões) pode(m) sofrer os efeitos negativos de uma chuva ácida?
$K_a =$ constante de ionização da espécie ácida $A$ formada na solubilização do gás $X$
Considere as seguintes proposições a respeito da química de compostos de carbono:
I. Penteno e ciclopentano não são isômeros estruturais, enquanto butano e ciclobutano são.
II. Cloroeteno pode sofrer polimerização por adição, enquanto o tetrafluoretano não.
III. 2-Bromopropano é opticamente ativo, enquanto 1,2-dicloropentano não é.
IV. Sob exposição à luz, a reação entre cloro e metano ocorre por substituição. Por outro lado, na ausência de luz, a reação entre bromo e eteno ocorre por adição.
V. A desidratação intramolecular de álcoois orgânicos forma alcenos.
Das afirmações acima, está(ão) CORRETA(S) apenas
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