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ITA — Vestibular 2024 — 1ª Fase — Física, Português, Inglês, Matemática e Química

Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) · Vestibular 2024 — 1ª Fase (Física, Português, Inglês, Matemática e Química)

ITA2023Médio

60 questões nesta prova · página 3 de 3 · 59 com gabarito

Matemática Polinômios — Relações de Girard e Contagem

ITA 2023 Médio

Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) · Vestibular 2024 — 1ª Fase (Física, Português, Inglês, Matemática e Química)

Gabarito disponível

Considere o conjunto C = {1, 2, 3, 4, 5}. Para cada escolha possível de a₀, a₁, a₂, a₃, a₄ ∈ C, dois a dois distintos, formamos o polinômio
a₀ + a₁x + a₂x² + a₃x³ + a₄x⁴.
A soma das raízes, contadas com multiplicidade, de todos os polinômios formados nesse processo é igual a:
Selecione uma alternativa

Resolução comentada

A soma das raízes de cada polinômio é −a3/a4, e somar sobre as 120 permutações dá −351/2.

Para cada polinômio, a soma das raízes é −a3/a4. Cada par ordenado (a3, a4) com a3 ≠ a4 aparece em 3! = 6 polinômios. A soma de x/y sobre todos os pares x ≠ y é (Σx)(Σ1/y) − 5 = 15·(137/60) − 5 = 117/4. Multiplicando por 6, obtém-se 351/2, e com o sinal negativo a resposta é −351/2.

Análise das alternativas

As demais alternativas resultam de erros de contagem das permutações ou do esquecimento de subtrair os 5 termos com x = y. Também aparecem erros de sinal.

Referência: Relações de Girard e análise combinatória.

Resolução comentada do VaiConcursos.

Matemática Polinômios — Raízes em Progressão Geométrica

ITA 2023 Médio

Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) · Vestibular 2024 — 1ª Fase (Física, Português, Inglês, Matemática e Química)

Gabarito disponível

Texto-base:
Convenções: Considere o sistema de coordenadas cartesiano, a menos que haja indicação contrária.
ℕ = {1, 2, 3, ...} : denota o conjunto dos números naturais.
ℝ : denota o conjunto dos números reais.
ℂ : denota o conjunto dos números complexos.
A − B : denota a diferença dos conjuntos A e B.
i : denota a unidade imaginária, i² = −1.
Mₙ(ℝ) : denota o conjunto das matrizes n × n de entradas reais.
A̅B̅ : denota o segmento de reta de extremidades nos pontos A e B.
AB : denota a reta que passa pelos pontos A e B.
m(A̅B̅) : denota o comprimento do segmento A̅B̅.
AB̂C : denota o ângulo formado pelos segmentos B̅A̅ e B̅C̅, com vértice em B.
det A : denota o determinante da matriz A.
Aᵀ : denota a transposta da matriz A.

O valor de k ∈ ℝ de modo que as raízes do polinômio p(x) = x³ + 3x² − 6x + k estejam em progressão geométrica é:
Selecione uma alternativa

Resolução comentada

As raízes a/q, a e aq fornecem a = 2 e, pelo produto das raízes, k = −8.

Sejam as raízes a/q, a e aq, e S = 1/q + 1 + q. Por Girard, a soma das raízes é aS = −3 e a soma dos produtos dois a dois é a²S = −6. Dividindo, a = 2. O produto das raízes é a³ = 8 = −k, logo k = −8.

Análise das alternativas

Os valores −18, −16, −2 e −1 não satisfazem a³ = −k com a = 2. Só k = −8 é compatível com as duas relações de Girard.

Referência: Relações de Girard e progressão geométrica.

Resolução comentada do VaiConcursos.

Matemática Geometria Espacial — Cilindro e Progressão Geométrica

ITA 2023 Médio

Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) · Vestibular 2024 — 1ª Fase (Física, Português, Inglês, Matemática e Química)

Gabarito disponível

Considere um cilindro circular reto tal que a área da sua base A₁, a área da sua superfície lateral A₂ e o seu volume A₃ formem, nesta ordem, uma progressão geométrica crescente. A medida do raio da base pode estar no intervalo:
Selecione uma alternativa

Resolução comentada

A1, A2 e A3 em PG levam a h = r²/4, e a razão crescente exige r > 2.

Com A1 = πr², A2 = 2πrh e A3 = πr²h, a condição de PG é A2² = A1·A3. Isso dá 4π²r²h² = π²r⁴h, logo h = r²/4. A razão é A2/A1 = 2h/r = r/2. Para a PG ser crescente, é preciso r/2 > 1, ou seja, r > 2. O raio pode então estar em (2, 5/2).

Análise das alternativas

As alternativas A, B, C e D trazem intervalos com r < 2. Neles a razão r/2 seria menor que 1 e a PG seria decrescente (ou constante, em r = 2). Só a E tem valores maiores que 2.

Referência: Geometria espacial (cilindro) e progressão geométrica.

Resolução comentada do VaiConcursos.

Matemática Geometria Espacial — Poliedros e Relação de Euler

ITA 2023 Médio

Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) · Vestibular 2024 — 1ª Fase (Física, Português, Inglês, Matemática e Química)

Gabarito disponível

Um poliedro convexo tem 24 vértices e 36 arestas. Sabemos que cada vértice une 3 faces e que o número de arestas em cada face só pode assumir um entre dois valores m ou n. É CORRETO afirmar que:
Selecione uma alternativa

Resolução comentada

Poliedro com V=24, A=36, vértices de grau 3, faces de m ou n lados.

Por Euler, F = A − V + 2 = 14. A soma dos lados das faces é 2A = 72. Sendo a faces de m lados e b de n lados, a + b = 14 e ma + nb = 72. Para m = 3 e n = 8, 3a + 8b = 72 dá 5b = 30, b = 6 e a = 8, uma solução inteira válida.

Análise das alternativas

Com 3 e 4: b = 30, impossível. Com 3 e 5: b = 15 > 14. Com 3 e 7: 4b = 30, não inteiro. Com 4 e 5: b = 16 > 14. Resposta: D.

Referência: Relação de Euler; poliedros

Resolução comentada do VaiConcursos.

Matemática Geometria Plana — Áreas de Triângulos e Quadriláteros

ITA 2023 Médio

Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) · Vestibular 2024 — 1ª Fase (Física, Português, Inglês, Matemática e Química)

Gabarito disponível

Texto-base:
Convenções: Considere o sistema de coordenadas cartesiano, a menos que haja indicação contrária.
ℕ = {1, 2, 3, ...} : denota o conjunto dos números naturais.
ℝ : denota o conjunto dos números reais.
ℂ : denota o conjunto dos números complexos.
A − B : denota a diferença dos conjuntos A e B.
i : denota a unidade imaginária, i² = −1.
Mₙ(ℝ) : denota o conjunto das matrizes n × n de entradas reais.
A̅B̅ : denota o segmento de reta de extremidades nos pontos A e B.
AB : denota a reta que passa pelos pontos A e B.
m(A̅B̅) : denota o comprimento do segmento A̅B̅.
AB̂C : denota o ângulo formado pelos segmentos B̅A̅ e B̅C̅, com vértice em B.
det A : denota o determinante da matriz A.
Aᵀ : denota a transposta da matriz A.

Considere um triângulo ABC e M o ponto médio do lado B̅C̅. Tome o ponto R ≠ A na reta AB tal que m(A̅B̅) = m(B̅R̅) e o ponto Q na reta AC tal que m(A̅C̅) = 2 m(C̅Q̅) e Q não esteja no segmento A̅C̅. A reta RM corta o lado A̅C̅ no ponto S e a reta QM corta o lado A̅B̅ no ponto P. Sendo 24 a área do triângulo ABC, o valor da área do quadrilátero APMS vale:
Selecione uma alternativa

Resolução comentada

Área de quadrilátero APMS em triângulo de área 24.

Como a razão de áreas se conserva em transformação afim, usamos A=(0,0), B=(1,0), C=(0,1), de área 1/2. Então M=(½,½), R=(2,0), Q=(0,3/2). A reta RM corta AC em S=(0,2/3) e a reta QM corta AB em P=(3/4,0). Pela fórmula do cadarço, a área de APMS é 17/48. A razão para o triângulo é (17/48)/(1/2) = 17/24, então a área é 17.

Análise das alternativas

15, 16, 18 e 19 não correspondem à razão 17/24. Resposta: C.

Referência: Geometria plana; áreas

Resolução comentada do VaiConcursos.

Matemática Números Complexos — Potências e Forma Trigonométrica

ITA 2023 Médio

Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) · Vestibular 2024 — 1ª Fase (Física, Português, Inglês, Matemática e Química)

Gabarito disponível

Texto-base:
Convenções: Considere o sistema de coordenadas cartesiano, a menos que haja indicação contrária.
ℕ = {1, 2, 3, ...} : denota o conjunto dos números naturais.
ℝ : denota o conjunto dos números reais.
ℂ : denota o conjunto dos números complexos.
A − B : denota a diferença dos conjuntos A e B.
i : denota a unidade imaginária, i² = −1.
Mₙ(ℝ) : denota o conjunto das matrizes n × n de entradas reais.
A̅B̅ : denota o segmento de reta de extremidades nos pontos A e B.
AB : denota a reta que passa pelos pontos A e B.
m(A̅B̅) : denota o comprimento do segmento A̅B̅.
AB̂C : denota o ângulo formado pelos segmentos B̅A̅ e B̅C̅, com vértice em B.
det A : denota o determinante da matriz A.
Aᵀ : denota a transposta da matriz A.

Sejam a = 1 + 3√3i e b = 2√3 + 4i números complexos. O menor valor m ∈ ℕ tal que aᵐ = bᵐ é:
Selecione uma alternativa

Resolução comentada

Menor m natural tal que aᵐ = bᵐ.

Os módulos são iguais: |a| = √28 = |b|. Então a/b = (1+3√3 i)(2√3−4i)/28 = (√3 + i)/2 = cis(π/6). Precisamos de (a/b)ᵐ = 1, isto é, mπ/6 = 2kπ, então m múltiplo de 12. O menor é 12.

Análise das alternativas

6, 8 e 10 não são múltiplos de 12, então (a/b)ᵐ ≠ 1. Existe solução, então E é falsa. Resposta: D.

Referência: Números complexos; forma trigonométrica

Resolução comentada do VaiConcursos.

Matemática Geometria Analítica — Bissetriz e Retas Perpendiculares

ITA 2023 Médio

Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) · Vestibular 2024 — 1ª Fase (Física, Português, Inglês, Matemática e Química)

Gabarito disponível

Texto-base:
Convenções: Considere o sistema de coordenadas cartesiano, a menos que haja indicação contrária.
ℕ = {1, 2, 3, ...} : denota o conjunto dos números naturais.
ℝ : denota o conjunto dos números reais.
ℂ : denota o conjunto dos números complexos.
A − B : denota a diferença dos conjuntos A e B.
i : denota a unidade imaginária, i² = −1.
Mₙ(ℝ) : denota o conjunto das matrizes n × n de entradas reais.
A̅B̅ : denota o segmento de reta de extremidades nos pontos A e B.
AB : denota a reta que passa pelos pontos A e B.
m(A̅B̅) : denota o comprimento do segmento A̅B̅.
AB̂C : denota o ângulo formado pelos segmentos B̅A̅ e B̅C̅, com vértice em B.
det A : denota o determinante da matriz A.
Aᵀ : denota a transposta da matriz A.

Considere o triângulo de vértices A = (0, 0), B = (√2, √3) e C = ((5/2)√2, 0).
A equação da reta que passa por B e é perpendicular à bissetriz do ângulo AB̂C é:
Selecione uma alternativa

Resolução comentada

Reta por B perpendicular à bissetriz do ângulo em B.

Os vetores unitários de BA e BC são aproximadamente (−0,632; −0,775) e (0,775; −0,632). A soma, que dá a direção da bissetriz, é (0,142; −1,407), com inclinação ≈ −9,9. A reta perpendicular tem inclinação 5 − 2√6 ≈ 0,101. Passando por B, y = (5 − 2√6)x + √3 − (5 − 2√6)√2 = (5 − 2√6)x + 5√3 − 5√2.

Análise das alternativas

As outras alternativas têm inclinação ou termo independente incompatíveis com a reta por B. Resposta: A.

Referência: Geometria analítica; bissetriz e perpendicularidade

Resolução comentada do VaiConcursos.

Matemática Geometria Analítica — Elipse e Circunferência

ITA 2023 Médio

Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) · Vestibular 2024 — 1ª Fase (Física, Português, Inglês, Matemática e Química)

Gabarito disponível

Texto-base:
Convenções: Considere o sistema de coordenadas cartesiano, a menos que haja indicação contrária.
ℕ = {1, 2, 3, ...} : denota o conjunto dos números naturais.
ℝ : denota o conjunto dos números reais.
ℂ : denota o conjunto dos números complexos.
A − B : denota a diferença dos conjuntos A e B.
i : denota a unidade imaginária, i² = −1.
Mₙ(ℝ) : denota o conjunto das matrizes n × n de entradas reais.
A̅B̅ : denota o segmento de reta de extremidades nos pontos A e B.
AB : denota a reta que passa pelos pontos A e B.
m(A̅B̅) : denota o comprimento do segmento A̅B̅.
AB̂C : denota o ângulo formado pelos segmentos B̅A̅ e B̅C̅, com vértice em B.
det A : denota o determinante da matriz A.
Aᵀ : denota a transposta da matriz A.

Considere a elipse dada pela equação
λx² + (λ + 4)y² − 4λx − (10λ + 40)y + 25(λ + 4) − λ² = 0,
e o círculo de equação
x² + y² − 4x − 12y + 36 = 0.
Estando o interior do círculo inteiramente contido no interior da elipse, o valor de λ ∈ ℝ − {−4, 0} quando a excentricidade da elipse é máxima é igual a:
Selecione uma alternativa

Resolução comentada

Elipse contendo um círculo, com excentricidade máxima.

Completando quadrados, a elipse fica (x−2)²/(λ+4) + (y−5)²/λ = 1, com λ > 0 e centro (2,5). O círculo tem centro (2,6) e raio 2. A excentricidade é e² = 4/(λ+4), que é maior quanto menor for λ. Para o círculo ficar dentro da elipse, o ponto do círculo mais alto (3 unidades acima do centro da elipse, em y) exige √λ − 1 ≥ 2, ou seja, λ ≥ 9. O menor λ possível é 9.

Análise das alternativas

λ = 3 e λ = 5 não acomodam o círculo. 13 e 15 contêm o círculo, mas dão excentricidade menor. Resposta: C.

Referência: Geometria analítica; cônicas

Resolução comentada do VaiConcursos.

Química Termoquímica — Combustão e Estequiometria

ITA 2023 Médio

Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) · Vestibular 2024 — 1ª Fase (Física, Português, Inglês, Matemática e Química)

Gabarito disponível

Texto-base:
Constantes
Constante de Avogadro (N_A) = 6,02 × 10²³ mol⁻¹
Constante de Faraday (F) = 9,65 × 10⁴ C mol⁻¹ = 9,65 × 10⁴ A s mol⁻¹ = 9,65 × 10⁴ J V⁻¹ mol⁻¹
Carga elementar = 1,60 × 10⁻¹⁹ C
Constante dos gases (R) = 8,21 × 10⁻² atm L K⁻¹ mol⁻¹ = 8,31 J K⁻¹ mol⁻¹ = 1,98 cal K⁻¹ mol⁻¹
Constante de Planck (h) = 6,63 × 10⁻³⁴ J s
Velocidade da luz no vácuo = 3,0 × 10⁸ m s⁻¹
Número de Euler (e) = 2,72

Definições
Pressão: 1 atm = 760 Torr = 1,01325 × 10⁵ N m⁻² = 1,01325 bar
Energia: 1 J = 1 N m = 1 kg m² s⁻² = 6,24 × 10¹⁸ eV
Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0 °C e 1 atm, equivalente a um volume de um gás ideal de 22,4 L.
Condições ambientes: 25 °C e 1 atm
Condições padrão: 1 bar; concentração das soluções = 1 mol L⁻¹ (rigorosamente: atividade unitária das espécies); sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e temperatura em questão.
(s) = sólido. (ℓ) = líquido. (g) = gasoso. (aq) = aquoso. (conc) = concentrado. (ua) = unidades arbitrárias. u.m.a. = unidade de massa atômica. [X] = concentração da espécie X em mol L⁻¹.
ln X = 2,3 log X; √2 = 1,41; √3 = 1,73.
EPH = eletrodo padrão de hidrogênio

Massas Molares (Elemento Químico | Número Atômico | Massa Molar (g mol⁻¹))
H | 1 | 1,01
He | 2 | 4,00
C | 6 | 12,01
N | 7 | 14,01
O | 8 | 16,00
F | 9 | 19,00
Na | 11 | 22,99
Cl | 17 | 35,45
K | 19 | 39,10
Ca | 20 | 40,08
Mn | 25 | 54,94
Fe | 26 | 55,85
Cu | 29 | 63,55
Br | 35 | 79,90
Sn | 50 | 118,71
I | 53 | 126,90
Au | 79 | 196,97
Hg | 80 | 200,59

Considere as afirmações a respeito da reação de combustão completa de misturas estequiométricas, nas condições ambientes.
I. Em uma mistura de hidrogênio e oxigênio, o combustível representa aproximadamente 11% da massa total.
II. Em uma mistura de octano e oxigênio, o combustível representa aproximadamente 78% da massa total.
III. A variação de temperatura da reação de combustível e oxigênio (por mol de combustível) é igual à variação de temperatura da reação de combustível e ar atmosférico (por mol de combustível).
IV. A entalpia molar de combustão de uma mistura de combustível e oxigênio é igual à entalpia molar de combustão de uma mistura de combustível e ar atmosférico.
Assinale a opção que contém as afirmações CORRETAS.
Selecione uma alternativa

Resolução comentada

Combustão de misturas estequiométricas.

I é verdadeira: H₂ + ½O₂ tem 2/(2+16) ≈ 11% de H₂ em massa. II é falsa: C₈H₁₈ + 12,5 O₂ dá 114/(114+400) ≈ 22%, não 78%. III é falsa: o N₂ do ar atua como diluente e absorve calor, então a variação de temperatura é menor que com O₂ puro. IV é verdadeira: a entalpia molar de combustão é propriedade da reação e não depende da presença de N₂.

Análise das alternativas

A, B e D incluem a II ou a III, falsas. E traz a II falsa e omite a I. Resposta: C (I e IV).

Referência: Termoquímica; estequiometria da combustão

Resolução comentada do VaiConcursos.

Química Ciclo do Nitrogênio

ITA 2023 Médio

Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) · Vestibular 2024 — 1ª Fase (Física, Português, Inglês, Matemática e Química)

Gabarito disponível

Texto-base:
Constantes
Constante de Avogadro (N_A) = 6,02 × 10²³ mol⁻¹
Constante de Faraday (F) = 9,65 × 10⁴ C mol⁻¹ = 9,65 × 10⁴ A s mol⁻¹ = 9,65 × 10⁴ J V⁻¹ mol⁻¹
Carga elementar = 1,60 × 10⁻¹⁹ C
Constante dos gases (R) = 8,21 × 10⁻² atm L K⁻¹ mol⁻¹ = 8,31 J K⁻¹ mol⁻¹ = 1,98 cal K⁻¹ mol⁻¹
Constante de Planck (h) = 6,63 × 10⁻³⁴ J s
Velocidade da luz no vácuo = 3,0 × 10⁸ m s⁻¹
Número de Euler (e) = 2,72

Definições
Pressão: 1 atm = 760 Torr = 1,01325 × 10⁵ N m⁻² = 1,01325 bar
Energia: 1 J = 1 N m = 1 kg m² s⁻² = 6,24 × 10¹⁸ eV
Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0 °C e 1 atm, equivalente a um volume de um gás ideal de 22,4 L.
Condições ambientes: 25 °C e 1 atm
Condições padrão: 1 bar; concentração das soluções = 1 mol L⁻¹ (rigorosamente: atividade unitária das espécies); sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e temperatura em questão.
(s) = sólido. (ℓ) = líquido. (g) = gasoso. (aq) = aquoso. (conc) = concentrado. (ua) = unidades arbitrárias. u.m.a. = unidade de massa atômica. [X] = concentração da espécie X em mol L⁻¹.
ln X = 2,3 log X; √2 = 1,41; √3 = 1,73.
EPH = eletrodo padrão de hidrogênio

Massas Molares (Elemento Químico | Número Atômico | Massa Molar (g mol⁻¹))
H | 1 | 1,01
He | 2 | 4,00
C | 6 | 12,01
N | 7 | 14,01
O | 8 | 16,00
F | 9 | 19,00
Na | 11 | 22,99
Cl | 17 | 35,45
K | 19 | 39,10
Ca | 20 | 40,08
Mn | 25 | 54,94
Fe | 26 | 55,85
Cu | 29 | 63,55
Br | 35 | 79,90
Sn | 50 | 118,71
I | 53 | 126,90
Au | 79 | 196,97
Hg | 80 | 200,59

Considere as seguintes afirmações relacionadas ao ciclo do nitrogênio.
I. As principais formas de obtenção de compostos nitrogenados incluem a biológica por bactérias, a industrial por meio do processo Haber-Bosch e a atmosférica por descargas elétricas.
II. A nitrificação é um processo de duas etapas no qual a amônia é convertida em nitrato por bactérias no solo: primeiro a amônia é oxidada a nitrito e, em seguida, o nitrito é oxidado a nitrato.
III. A desnitrificação é o processo pelo qual o nitrato é convertido novamente em nitrogênio atmosférico por bactérias desnitrificantes, processo que ocorre preferencialmente em condições de alto teor de oxigênio.
IV. As plantas contribuem para o ciclo do nitrogênio fixando o nitrogênio atmosférico por meio de relações simbióticas com bactérias fixadoras de nitrogênio.
V. O ciclo do nitrogênio consiste em várias etapas interconectadas, tais como: fixação, nitrificação, desnitrificação e amonificação.
Das afirmações acima, estão CORRETAS
Selecione uma alternativa

Resolução comentada

Afirmações sobre o ciclo do nitrogênio.

I é verdadeira: fixação biológica, industrial (Haber-Bosch) e atmosférica (raios). II é verdadeira: NH₃ → NO₂⁻ → NO₃⁻ na nitrificação. III é falsa: a desnitrificação ocorre em condições anaeróbicas (baixo O₂). IV é verdadeira: simbiose com bactérias fixadoras. V é verdadeira: fixação, nitrificação, desnitrificação e amonificação são etapas do ciclo.

Análise das alternativas

B, D e E incluem a III, que é falsa. A omite a V, que é verdadeira. Resposta: C (I, II, IV e V).

Referência: Ciclo do nitrogênio

Resolução comentada do VaiConcursos.

Química Termoquímica — Processos Endotérmicos e Exotérmicos

ITA 2023 Médio

Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) · Vestibular 2024 — 1ª Fase (Física, Português, Inglês, Matemática e Química)

Gabarito disponível

Texto-base:
Constantes
Constante de Avogadro (N_A) = 6,02 × 10²³ mol⁻¹
Constante de Faraday (F) = 9,65 × 10⁴ C mol⁻¹ = 9,65 × 10⁴ A s mol⁻¹ = 9,65 × 10⁴ J V⁻¹ mol⁻¹
Carga elementar = 1,60 × 10⁻¹⁹ C
Constante dos gases (R) = 8,21 × 10⁻² atm L K⁻¹ mol⁻¹ = 8,31 J K⁻¹ mol⁻¹ = 1,98 cal K⁻¹ mol⁻¹
Constante de Planck (h) = 6,63 × 10⁻³⁴ J s
Velocidade da luz no vácuo = 3,0 × 10⁸ m s⁻¹
Número de Euler (e) = 2,72

Definições
Pressão: 1 atm = 760 Torr = 1,01325 × 10⁵ N m⁻² = 1,01325 bar
Energia: 1 J = 1 N m = 1 kg m² s⁻² = 6,24 × 10¹⁸ eV
Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0 °C e 1 atm, equivalente a um volume de um gás ideal de 22,4 L.
Condições ambientes: 25 °C e 1 atm
Condições padrão: 1 bar; concentração das soluções = 1 mol L⁻¹ (rigorosamente: atividade unitária das espécies); sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e temperatura em questão.
(s) = sólido. (ℓ) = líquido. (g) = gasoso. (aq) = aquoso. (conc) = concentrado. (ua) = unidades arbitrárias. u.m.a. = unidade de massa atômica. [X] = concentração da espécie X em mol L⁻¹.
ln X = 2,3 log X; √2 = 1,41; √3 = 1,73.
EPH = eletrodo padrão de hidrogênio

Massas Molares (Elemento Químico | Número Atômico | Massa Molar (g mol⁻¹))
H | 1 | 1,01
He | 2 | 4,00
C | 6 | 12,01
N | 7 | 14,01
O | 8 | 16,00
F | 9 | 19,00
Na | 11 | 22,99
Cl | 17 | 35,45
K | 19 | 39,10
Ca | 20 | 40,08
Mn | 25 | 54,94
Fe | 26 | 55,85
Cu | 29 | 63,55
Br | 35 | 79,90
Sn | 50 | 118,71
I | 53 | 126,90
Au | 79 | 196,97
Hg | 80 | 200,59

Dados os processos químicos abaixo, assinale aquele que representa uma reação endotérmica.
Selecione uma alternativa

Resolução comentada

Identificação de processo endotérmico.

A formação da cal virgem (CaCO₃ → CaO + CO₂) é uma decomposição térmica que absorve calor, logo é endotérmica.

Análise das alternativas

A: cristalização libera calor (exotérmica). B: corrosão do ferro é oxidação exotérmica. C: neutralização é exotérmica, ainda que menos intensa com base fraca. D: a decomposição catalisada da água oxigenada libera calor. Resposta: E.

Referência: Termoquímica

Resolução comentada do VaiConcursos.

Química Modelos Atômicos

ITA 2023 Médio

Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) · Vestibular 2024 — 1ª Fase (Física, Português, Inglês, Matemática e Química)

Gabarito disponível

Texto-base:
Constantes
Constante de Avogadro (N_A) = 6,02 × 10²³ mol⁻¹
Constante de Faraday (F) = 9,65 × 10⁴ C mol⁻¹ = 9,65 × 10⁴ A s mol⁻¹ = 9,65 × 10⁴ J V⁻¹ mol⁻¹
Carga elementar = 1,60 × 10⁻¹⁹ C
Constante dos gases (R) = 8,21 × 10⁻² atm L K⁻¹ mol⁻¹ = 8,31 J K⁻¹ mol⁻¹ = 1,98 cal K⁻¹ mol⁻¹
Constante de Planck (h) = 6,63 × 10⁻³⁴ J s
Velocidade da luz no vácuo = 3,0 × 10⁸ m s⁻¹
Número de Euler (e) = 2,72

Definições
Pressão: 1 atm = 760 Torr = 1,01325 × 10⁵ N m⁻² = 1,01325 bar
Energia: 1 J = 1 N m = 1 kg m² s⁻² = 6,24 × 10¹⁸ eV
Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0 °C e 1 atm, equivalente a um volume de um gás ideal de 22,4 L.
Condições ambientes: 25 °C e 1 atm
Condições padrão: 1 bar; concentração das soluções = 1 mol L⁻¹ (rigorosamente: atividade unitária das espécies); sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e temperatura em questão.
(s) = sólido. (ℓ) = líquido. (g) = gasoso. (aq) = aquoso. (conc) = concentrado. (ua) = unidades arbitrárias. u.m.a. = unidade de massa atômica. [X] = concentração da espécie X em mol L⁻¹.
ln X = 2,3 log X; √2 = 1,41; √3 = 1,73.
EPH = eletrodo padrão de hidrogênio

Massas Molares (Elemento Químico | Número Atômico | Massa Molar (g mol⁻¹))
H | 1 | 1,01
He | 2 | 4,00
C | 6 | 12,01
N | 7 | 14,01
O | 8 | 16,00
F | 9 | 19,00
Na | 11 | 22,99
Cl | 17 | 35,45
K | 19 | 39,10
Ca | 20 | 40,08
Mn | 25 | 54,94
Fe | 26 | 55,85
Cu | 29 | 63,55
Br | 35 | 79,90
Sn | 50 | 118,71
I | 53 | 126,90
Au | 79 | 196,97
Hg | 80 | 200,59

As afirmações a seguir relacionam processos físico-químicos que podem ser interpretados utilizando diferentes modelos atômicos e representados por meio de uma equação química.
I. O modelo de Bohr contém o arcabouço teórico minimamente necessário para representar uma equação do tipo: γ + H(g) → H*(g), em que H* representa o estado eletrônico excitado do H.
II. O modelo de Dalton contém o arcabouço teórico minimamente necessário para representar uma equação do tipo: 12 Fe(s) + C(s) → Fe₁₂C(s).
III. O modelo de Rutherford contém o arcabouço teórico minimamente necessário para representar uma equação do tipo: ⁴₂He²⁺ + Au → ⁴₂He²⁺ + Au.
IV. O modelo de Thomson contém o arcabouço teórico minimamente necessário para representar uma equação do tipo: 2H⁺ + 2e⁻ ⇌ H₂.
Assinale a opção que contém a(s) afirmação(ões) CORRETA(S) sobre a relação entre os modelos atômicos e as equações químicas mostradas.
Selecione uma alternativa

Resolução comentada

Modelos atômicos e equações químicas associadas.

I: a excitação eletrônica do H precisa de níveis quantizados de energia, ou seja, do modelo de Bohr. II: a formação de Fe₁₂C é só uma combinação de átomos em proporção fixa, que o modelo de Dalton basta para representar. III: o espalhamento de partículas α por átomos de ouro remete ao experimento de Rutherford, com núcleo denso. IV: a reação envolve íons e elétrons, que o modelo de Thomson (átomo divisível com elétrons) comporta. Todas estão corretas.

Análise das alternativas

A, B, C e D omitem alguma das afirmações, mas todas são corretas. Resposta: E.

Referência: Modelos atômicos

Resolução comentada do VaiConcursos.

Química Misturas e Processos de Separação

ITA 2023 Médio

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Texto-base:
Constantes
Constante de Avogadro (N_A) = 6,02 × 10²³ mol⁻¹
Constante de Faraday (F) = 9,65 × 10⁴ C mol⁻¹ = 9,65 × 10⁴ A s mol⁻¹ = 9,65 × 10⁴ J V⁻¹ mol⁻¹
Carga elementar = 1,60 × 10⁻¹⁹ C
Constante dos gases (R) = 8,21 × 10⁻² atm L K⁻¹ mol⁻¹ = 8,31 J K⁻¹ mol⁻¹ = 1,98 cal K⁻¹ mol⁻¹
Constante de Planck (h) = 6,63 × 10⁻³⁴ J s
Velocidade da luz no vácuo = 3,0 × 10⁸ m s⁻¹
Número de Euler (e) = 2,72

Definições
Pressão: 1 atm = 760 Torr = 1,01325 × 10⁵ N m⁻² = 1,01325 bar
Energia: 1 J = 1 N m = 1 kg m² s⁻² = 6,24 × 10¹⁸ eV
Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0 °C e 1 atm, equivalente a um volume de um gás ideal de 22,4 L.
Condições ambientes: 25 °C e 1 atm
Condições padrão: 1 bar; concentração das soluções = 1 mol L⁻¹ (rigorosamente: atividade unitária das espécies); sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e temperatura em questão.
(s) = sólido. (ℓ) = líquido. (g) = gasoso. (aq) = aquoso. (conc) = concentrado. (ua) = unidades arbitrárias. u.m.a. = unidade de massa atômica. [X] = concentração da espécie X em mol L⁻¹.
ln X = 2,3 log X; √2 = 1,41; √3 = 1,73.
EPH = eletrodo padrão de hidrogênio

Massas Molares (Elemento Químico | Número Atômico | Massa Molar (g mol⁻¹))
H | 1 | 1,01
He | 2 | 4,00
C | 6 | 12,01
N | 7 | 14,01
O | 8 | 16,00
F | 9 | 19,00
Na | 11 | 22,99
Cl | 17 | 35,45
K | 19 | 39,10
Ca | 20 | 40,08
Mn | 25 | 54,94
Fe | 26 | 55,85
Cu | 29 | 63,55
Br | 35 | 79,90
Sn | 50 | 118,71
I | 53 | 126,90
Au | 79 | 196,97
Hg | 80 | 200,59

Considere as seguintes afirmações sobre misturas e processos de separação.
I. Misturas azeotrópicas são separadas por destilação simples.
II. Os elementos constituintes de ligas metálicas, como o bronze, podem ser separados por fusão.
III. A filtração a pressão reduzida, usando um funil de Büchner, é um processo utilizado para reduzir o tempo de separação de um sólido suspenso em um líquido.
IV. A temperatura aumenta continuamente no aquecimento de uma mistura simples, mesmo durante a fusão e a ebulição.
Assinale a opção que contém a(s) afirmação(ões) CORRETA(S).
Selecione uma alternativa

Resolução comentada

Misturas e processos de separação.

I é falsa: azeótropos têm composição constante na ebulição e não se separam por destilação simples. II é falsa: uma liga como o bronze é mistura homogênea e a fusão simples não separa seus componentes. III é verdadeira: a filtração a vácuo com funil de Büchner é mais rápida. IV é verdadeira: numa mistura comum a temperatura não permanece constante durante as mudanças de estado, ao contrário das substâncias puras.

Análise das alternativas

A, B e C incluem a I ou a II, que são falsas. E omite a III, que é verdadeira. Resposta: D (III e IV).

Referência: Separação de misturas; curvas de aquecimento

Resolução comentada do VaiConcursos.

Química Acidez de Ácidos Carboxílicos — pKa

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Constantes
Constante de Avogadro (N_A) = 6,02 × 10²³ mol⁻¹
Constante de Faraday (F) = 9,65 × 10⁴ C mol⁻¹ = 9,65 × 10⁴ A s mol⁻¹ = 9,65 × 10⁴ J V⁻¹ mol⁻¹
Carga elementar = 1,60 × 10⁻¹⁹ C
Constante dos gases (R) = 8,21 × 10⁻² atm L K⁻¹ mol⁻¹ = 8,31 J K⁻¹ mol⁻¹ = 1,98 cal K⁻¹ mol⁻¹
Constante de Planck (h) = 6,63 × 10⁻³⁴ J s
Velocidade da luz no vácuo = 3,0 × 10⁸ m s⁻¹
Número de Euler (e) = 2,72

Definições
Pressão: 1 atm = 760 Torr = 1,01325 × 10⁵ N m⁻² = 1,01325 bar
Energia: 1 J = 1 N m = 1 kg m² s⁻² = 6,24 × 10¹⁸ eV
Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0 °C e 1 atm, equivalente a um volume de um gás ideal de 22,4 L.
Condições ambientes: 25 °C e 1 atm
Condições padrão: 1 bar; concentração das soluções = 1 mol L⁻¹ (rigorosamente: atividade unitária das espécies); sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e temperatura em questão.
(s) = sólido. (ℓ) = líquido. (g) = gasoso. (aq) = aquoso. (conc) = concentrado. (ua) = unidades arbitrárias. u.m.a. = unidade de massa atômica. [X] = concentração da espécie X em mol L⁻¹.
ln X = 2,3 log X; √2 = 1,41; √3 = 1,73.
EPH = eletrodo padrão de hidrogênio

Massas Molares (Elemento Químico | Número Atômico | Massa Molar (g mol⁻¹))
H | 1 | 1,01
He | 2 | 4,00
C | 6 | 12,01
N | 7 | 14,01
O | 8 | 16,00
F | 9 | 19,00
Na | 11 | 22,99
Cl | 17 | 35,45
K | 19 | 39,10
Ca | 20 | 40,08
Mn | 25 | 54,94
Fe | 26 | 55,85
Cu | 29 | 63,55
Br | 35 | 79,90
Sn | 50 | 118,71
I | 53 | 126,90
Au | 79 | 196,97
Hg | 80 | 200,59

São feitas comparações entre os valores do pKₐ de compostos orgânicos, em que Kₐ é a primeira constante de ionização.
I. Ácido metanoico > ácido etanodioico.
II. Ácido propanodioico > ácido etanodioico.
III. Ácido 2-cloro etanoico > ácido 4-cloro butanoico.
IV. Ácido 2-trifluor etanoico > ácido 2-tricloro etanoico.
Assinale a opção que apresenta as comparações CORRETAS.
Selecione uma alternativa

Resolução comentada

Comparação de valores de pKa de ácidos orgânicos.

Ácidos mais fortes têm pKa menor. I é correta: o ácido etanodioico (pKa₁ ≈ 1,2) é muito mais forte que o metanoico (≈ 3,75), logo pKa do metanoico é maior. II é correta: o ácido propanodioico (pKa₁ ≈ 2,8) tem pKa maior que o etanodioico, pois os dois grupos carboxila estão mais distantes. III é incorreta: o 2-cloroetanoico é mais forte que o 4-clorobutanoico, então seu pKa é menor. IV é incorreta: o trifluoroacético é mais forte que o tricloroacético, então seu pKa é menor.

Análise das alternativas

B, C, D e E incluem a III ou a IV, ambas falsas, ou omitem a I ou a II. Resposta: A.

Referência: Acidez de ácidos carboxílicos; efeito indutivo

Resolução comentada do VaiConcursos.

Química Reações de Deslocamento — Halogênios

ITA 2023 Médio

Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) · Vestibular 2024 — 1ª Fase (Física, Português, Inglês, Matemática e Química)

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Texto-base:
Constantes
Constante de Avogadro (N_A) = 6,02 × 10²³ mol⁻¹
Constante de Faraday (F) = 9,65 × 10⁴ C mol⁻¹ = 9,65 × 10⁴ A s mol⁻¹ = 9,65 × 10⁴ J V⁻¹ mol⁻¹
Carga elementar = 1,60 × 10⁻¹⁹ C
Constante dos gases (R) = 8,21 × 10⁻² atm L K⁻¹ mol⁻¹ = 8,31 J K⁻¹ mol⁻¹ = 1,98 cal K⁻¹ mol⁻¹
Constante de Planck (h) = 6,63 × 10⁻³⁴ J s
Velocidade da luz no vácuo = 3,0 × 10⁸ m s⁻¹
Número de Euler (e) = 2,72

Definições
Pressão: 1 atm = 760 Torr = 1,01325 × 10⁵ N m⁻² = 1,01325 bar
Energia: 1 J = 1 N m = 1 kg m² s⁻² = 6,24 × 10¹⁸ eV
Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0 °C e 1 atm, equivalente a um volume de um gás ideal de 22,4 L.
Condições ambientes: 25 °C e 1 atm
Condições padrão: 1 bar; concentração das soluções = 1 mol L⁻¹ (rigorosamente: atividade unitária das espécies); sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e temperatura em questão.
(s) = sólido. (ℓ) = líquido. (g) = gasoso. (aq) = aquoso. (conc) = concentrado. (ua) = unidades arbitrárias. u.m.a. = unidade de massa atômica. [X] = concentração da espécie X em mol L⁻¹.
ln X = 2,3 log X; √2 = 1,41; √3 = 1,73.
EPH = eletrodo padrão de hidrogênio

Massas Molares (Elemento Químico | Número Atômico | Massa Molar (g mol⁻¹))
H | 1 | 1,01
He | 2 | 4,00
C | 6 | 12,01
N | 7 | 14,01
O | 8 | 16,00
F | 9 | 19,00
Na | 11 | 22,99
Cl | 17 | 35,45
K | 19 | 39,10
Ca | 20 | 40,08
Mn | 25 | 54,94
Fe | 26 | 55,85
Cu | 29 | 63,55
Br | 35 | 79,90
Sn | 50 | 118,71
I | 53 | 126,90
Au | 79 | 196,97
Hg | 80 | 200,59

Considere as seguintes afirmações relacionadas à ocorrência ou não de reações químicas em condições ambientes.
I. Ao borbulhar gás cloro em uma solução aquosa de iodeto de sódio, haverá a formação de um sólido.
II. Ao borbulhar gás cloro em uma solução aquosa e incolor de brometo de sódio, a solução se tornará ligeiramente marrom.
III. Ao adicionar uma solução aquosa de iodeto de sódio a uma solução aquosa de cloreto de potássio, haverá a formação de um gás.
IV. Ao adicionar bromo líquido a uma solução aquosa de fluoreto de sódio, haverá formação de um gás.
V. Ao adicionar bromo líquido a uma solução aquosa de iodeto de sódio, haverá formação de um sólido.
Das afirmações acima, estão CORRETAS
Selecione uma alternativa

Resolução comentada

Reações de deslocamento entre halogênios e haletos.

A reatividade dos halogênios segue F₂ > Cl₂ > Br₂ > I₂. I é verdadeira: Cl₂ oxida I⁻ a I₂, que é sólido. II é verdadeira: Cl₂ oxida Br⁻ a Br₂, que dá cor marrom. V é verdadeira: Br₂ oxida I⁻ a I₂ sólido.

Análise das alternativas

III é falsa: I⁻ não desloca Cl⁻ e não há formação de gás. IV é falsa: Br₂ não oxida F⁻. As alternativas B, C, D e E contêm III ou IV. Resposta: A.

Referência: Halogênios; reatividade

Resolução comentada do VaiConcursos.

Química Solução Tampão — pH

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Texto-base:
Constantes
Constante de Avogadro (N_A) = 6,02 × 10²³ mol⁻¹
Constante de Faraday (F) = 9,65 × 10⁴ C mol⁻¹ = 9,65 × 10⁴ A s mol⁻¹ = 9,65 × 10⁴ J V⁻¹ mol⁻¹
Carga elementar = 1,60 × 10⁻¹⁹ C
Constante dos gases (R) = 8,21 × 10⁻² atm L K⁻¹ mol⁻¹ = 8,31 J K⁻¹ mol⁻¹ = 1,98 cal K⁻¹ mol⁻¹
Constante de Planck (h) = 6,63 × 10⁻³⁴ J s
Velocidade da luz no vácuo = 3,0 × 10⁸ m s⁻¹
Número de Euler (e) = 2,72

Definições
Pressão: 1 atm = 760 Torr = 1,01325 × 10⁵ N m⁻² = 1,01325 bar
Energia: 1 J = 1 N m = 1 kg m² s⁻² = 6,24 × 10¹⁸ eV
Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0 °C e 1 atm, equivalente a um volume de um gás ideal de 22,4 L.
Condições ambientes: 25 °C e 1 atm
Condições padrão: 1 bar; concentração das soluções = 1 mol L⁻¹ (rigorosamente: atividade unitária das espécies); sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e temperatura em questão.
(s) = sólido. (ℓ) = líquido. (g) = gasoso. (aq) = aquoso. (conc) = concentrado. (ua) = unidades arbitrárias. u.m.a. = unidade de massa atômica. [X] = concentração da espécie X em mol L⁻¹.
ln X = 2,3 log X; √2 = 1,41; √3 = 1,73.
EPH = eletrodo padrão de hidrogênio

Massas Molares (Elemento Químico | Número Atômico | Massa Molar (g mol⁻¹))
H | 1 | 1,01
He | 2 | 4,00
C | 6 | 12,01
N | 7 | 14,01
O | 8 | 16,00
F | 9 | 19,00
Na | 11 | 22,99
Cl | 17 | 35,45
K | 19 | 39,10
Ca | 20 | 40,08
Mn | 25 | 54,94
Fe | 26 | 55,85
Cu | 29 | 63,55
Br | 35 | 79,90
Sn | 50 | 118,71
I | 53 | 126,90
Au | 79 | 196,97
Hg | 80 | 200,59

Considere 1 L de solução aquosa preparada por meio da adição de 1 mol de um ácido monoprótico hipotético, 1 mol de sua base conjugada e 0,82 mol de uma base forte. Sabendo que a constante de ionização do ácido é igual a 10⁻⁴, assinale a alternativa que melhor representa o pH da solução resultante.
Selecione uma alternativa

Resolução comentada

pH de solução tampão após adição de base forte.

A base forte (0,82 mol) converte 0,82 mol de HA em A⁻. Sobram 0,18 mol de HA e 1,82 mol de A⁻. Por Henderson-Hasselbalch, pH = 4 + log(1,82/0,18) ≈ 4 + 1,0 = 5.

Análise das alternativas

pH 4 seria a solução sem base forte (razão 1:1). 6, 7 e 8 exigiriam razões base/ácido muito maiores. Resposta: B.

Referência: Equilíbrio iônico; tampão

Resolução comentada do VaiConcursos.

Química Reações Orgânicas — Esterificação, Oxidação e Redução

ITA 2023 Médio

Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) · Vestibular 2024 — 1ª Fase (Física, Português, Inglês, Matemática e Química)

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Texto-base:
Constantes
Constante de Avogadro (N_A) = 6,02 × 10²³ mol⁻¹
Constante de Faraday (F) = 9,65 × 10⁴ C mol⁻¹ = 9,65 × 10⁴ A s mol⁻¹ = 9,65 × 10⁴ J V⁻¹ mol⁻¹
Carga elementar = 1,60 × 10⁻¹⁹ C
Constante dos gases (R) = 8,21 × 10⁻² atm L K⁻¹ mol⁻¹ = 8,31 J K⁻¹ mol⁻¹ = 1,98 cal K⁻¹ mol⁻¹
Constante de Planck (h) = 6,63 × 10⁻³⁴ J s
Velocidade da luz no vácuo = 3,0 × 10⁸ m s⁻¹
Número de Euler (e) = 2,72

Definições
Pressão: 1 atm = 760 Torr = 1,01325 × 10⁵ N m⁻² = 1,01325 bar
Energia: 1 J = 1 N m = 1 kg m² s⁻² = 6,24 × 10¹⁸ eV
Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0 °C e 1 atm, equivalente a um volume de um gás ideal de 22,4 L.
Condições ambientes: 25 °C e 1 atm
Condições padrão: 1 bar; concentração das soluções = 1 mol L⁻¹ (rigorosamente: atividade unitária das espécies); sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e temperatura em questão.
(s) = sólido. (ℓ) = líquido. (g) = gasoso. (aq) = aquoso. (conc) = concentrado. (ua) = unidades arbitrárias. u.m.a. = unidade de massa atômica. [X] = concentração da espécie X em mol L⁻¹.
ln X = 2,3 log X; √2 = 1,41; √3 = 1,73.
EPH = eletrodo padrão de hidrogênio

Massas Molares (Elemento Químico | Número Atômico | Massa Molar (g mol⁻¹))
H | 1 | 1,01
He | 2 | 4,00
C | 6 | 12,01
N | 7 | 14,01
O | 8 | 16,00
F | 9 | 19,00
Na | 11 | 22,99
Cl | 17 | 35,45
K | 19 | 39,10
Ca | 20 | 40,08
Mn | 25 | 54,94
Fe | 26 | 55,85
Cu | 29 | 63,55
Br | 35 | 79,90
Sn | 50 | 118,71
I | 53 | 126,90
Au | 79 | 196,97
Hg | 80 | 200,59

Considere as seguintes afirmações a respeito de reações orgânicas.
I. A reatividade do ácido acético com 2-propanol é maior do que com 2-metil-2-propanol.
II. A reação do 2-butino com KMnO₄ em meio ácido a quente leva à formação majoritária de aldeídos.
III. A redução do fenol para a formação do ciclo-hexanol exige condições mais enérgicas do que aquelas necessárias à redução do fenol a benzeno.
Das afirmações acima, está(ão) CORRETA(S)
Selecione uma alternativa

Resolução comentada

Reações orgânicas: esterificação, oxidação de alcino e redução de fenol.

I é verdadeira: o álcool secundário (2-propanol) esterifica mais facilmente que o terciário (2-metil-2-propanol), por menor impedimento estérico. II é falsa: a oxidação enérgica de alcinos com KMnO₄ a quente forma ácidos carboxílicos (ácido acético), não aldeídos. III é verdadeira: hidrogenar o anel aromático (fenol → ciclo-hexanol) exige condições mais drásticas que a redução do fenol a benzeno.

Análise das alternativas

A, B e D incluem a II, que é falsa. E omite a I, que é verdadeira. Resposta: C (I e III).

Referência: Química orgânica; esterificação e oxidação

Resolução comentada do VaiConcursos.

Química Propriedades Coligativas — Ebulioscopia e Equilíbrio Químico

ITA 2023 Médio

Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) · Vestibular 2024 — 1ª Fase (Física, Português, Inglês, Matemática e Química)

Gabarito disponível

Texto-base:
Constantes
Constante de Avogadro (N_A) = 6,02 × 10²³ mol⁻¹
Constante de Faraday (F) = 9,65 × 10⁴ C mol⁻¹ = 9,65 × 10⁴ A s mol⁻¹ = 9,65 × 10⁴ J V⁻¹ mol⁻¹
Carga elementar = 1,60 × 10⁻¹⁹ C
Constante dos gases (R) = 8,21 × 10⁻² atm L K⁻¹ mol⁻¹ = 8,31 J K⁻¹ mol⁻¹ = 1,98 cal K⁻¹ mol⁻¹
Constante de Planck (h) = 6,63 × 10⁻³⁴ J s
Velocidade da luz no vácuo = 3,0 × 10⁸ m s⁻¹
Número de Euler (e) = 2,72

Definições
Pressão: 1 atm = 760 Torr = 1,01325 × 10⁵ N m⁻² = 1,01325 bar
Energia: 1 J = 1 N m = 1 kg m² s⁻² = 6,24 × 10¹⁸ eV
Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0 °C e 1 atm, equivalente a um volume de um gás ideal de 22,4 L.
Condições ambientes: 25 °C e 1 atm
Condições padrão: 1 bar; concentração das soluções = 1 mol L⁻¹ (rigorosamente: atividade unitária das espécies); sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e temperatura em questão.
(s) = sólido. (ℓ) = líquido. (g) = gasoso. (aq) = aquoso. (conc) = concentrado. (ua) = unidades arbitrárias. u.m.a. = unidade de massa atômica. [X] = concentração da espécie X em mol L⁻¹.
ln X = 2,3 log X; √2 = 1,41; √3 = 1,73.
EPH = eletrodo padrão de hidrogênio

Massas Molares (Elemento Químico | Número Atômico | Massa Molar (g mol⁻¹))
H | 1 | 1,01
He | 2 | 4,00
C | 6 | 12,01
N | 7 | 14,01
O | 8 | 16,00
F | 9 | 19,00
Na | 11 | 22,99
Cl | 17 | 35,45
K | 19 | 39,10
Ca | 20 | 40,08
Mn | 25 | 54,94
Fe | 26 | 55,85
Cu | 29 | 63,55
Br | 35 | 79,90
Sn | 50 | 118,71
I | 53 | 126,90
Au | 79 | 196,97
Hg | 80 | 200,59

Uma solução foi preparada a partir da dissolução de 1,00 mol de uma substância A em 1,0 kg de um solvente. Essa substância se dissocia de acordo com a reação química: A ⇌ B + C. Assinale a opção que apresenta a diferença de temperatura de ebulição, em °C, dessa solução após atingir o equilíbrio químico, em relação à temperatura de ebulição de um sistema contendo apenas uma substância D, produzido nas mesmas condições (1,00 mol dissolvido em 1,0 kg do mesmo solvente). Considere que a substância D não se dissocia. Dados: constante ebuliométrica molal do solvente: Kₑ = 1,0 °C kg mol⁻¹; constante de equilíbrio (K) da dissociação de A: K = 2.
Selecione uma alternativa

Resolução comentada

Elevação ebulioscópica com dissociação A ⇌ B + C, K = 2.

Com grau x de dissociação, K = x²/(1−x) = 2 (1 kg de solvente, quantidades em mol), então x² + 2x − 2 = 0 e x = √3 − 1 ≈ 0,73. O total de partículas é 1 + x = 1,73 mol/kg, e ΔTe = 1,0 × 1,73 = 1,73 °C. A substância D, que não dissocia, dá 1,00 °C. A diferença é 0,73 °C.

Análise das alternativas

Os demais valores vêm de equações mal montadas ou de dissociação diferente de 0,73. Resposta: B.

Referência: Propriedades coligativas; ebulioscopia

Resolução comentada do VaiConcursos.

Química Eletroquímica — Potenciais de Eletrodo e Células

ITA 2023 Médio

Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) · Vestibular 2024 — 1ª Fase (Física, Português, Inglês, Matemática e Química)

Gabarito disponível

Texto-base:
Constantes
Constante de Avogadro (N_A) = 6,02 × 10²³ mol⁻¹
Constante de Faraday (F) = 9,65 × 10⁴ C mol⁻¹ = 9,65 × 10⁴ A s mol⁻¹ = 9,65 × 10⁴ J V⁻¹ mol⁻¹
Carga elementar = 1,60 × 10⁻¹⁹ C
Constante dos gases (R) = 8,21 × 10⁻² atm L K⁻¹ mol⁻¹ = 8,31 J K⁻¹ mol⁻¹ = 1,98 cal K⁻¹ mol⁻¹
Constante de Planck (h) = 6,63 × 10⁻³⁴ J s
Velocidade da luz no vácuo = 3,0 × 10⁸ m s⁻¹
Número de Euler (e) = 2,72

Definições
Pressão: 1 atm = 760 Torr = 1,01325 × 10⁵ N m⁻² = 1,01325 bar
Energia: 1 J = 1 N m = 1 kg m² s⁻² = 6,24 × 10¹⁸ eV
Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0 °C e 1 atm, equivalente a um volume de um gás ideal de 22,4 L.
Condições ambientes: 25 °C e 1 atm
Condições padrão: 1 bar; concentração das soluções = 1 mol L⁻¹ (rigorosamente: atividade unitária das espécies); sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e temperatura em questão.
(s) = sólido. (ℓ) = líquido. (g) = gasoso. (aq) = aquoso. (conc) = concentrado. (ua) = unidades arbitrárias. u.m.a. = unidade de massa atômica. [X] = concentração da espécie X em mol L⁻¹.
ln X = 2,3 log X; √2 = 1,41; √3 = 1,73.
EPH = eletrodo padrão de hidrogênio

Massas Molares (Elemento Químico | Número Atômico | Massa Molar (g mol⁻¹))
H | 1 | 1,01
He | 2 | 4,00
C | 6 | 12,01
N | 7 | 14,01
O | 8 | 16,00
F | 9 | 19,00
Na | 11 | 22,99
Cl | 17 | 35,45
K | 19 | 39,10
Ca | 20 | 40,08
Mn | 25 | 54,94
Fe | 26 | 55,85
Cu | 29 | 63,55
Br | 35 | 79,90
Sn | 50 | 118,71
I | 53 | 126,90
Au | 79 | 196,97
Hg | 80 | 200,59

Considere as afirmações relacionadas a células eletroquímicas.
I. O potencial padrão de uma célula eletroquímica é diretamente proporcional à variação de energia livre de Gibbs padrão da reação envolvida e inversamente proporcional à sua constante de equilíbrio.
II. Dado que os valores de potencial padrão do eletrodo de cobre e do calomelano saturado em relação ao eletrodo padrão de hidrogênio são, respectivamente, 0,34 V e 0,24 V, o potencial do eletrodo de cobre em relação ao eletrodo de calomelano saturado será 0,10 V.
III. Os potenciais padrão de eletrodo não são valores absolutos de semicélulas, mas sim diferenças de potencial entre semicélulas.
IV. O catodo de uma célula galvânica torna-se o anodo quando essa célula passa a operar como célula eletrolítica, embora a redução sempre ocorra no catodo da célula e a oxidação sempre ocorra no anodo.
Assinale a opção que contém as afirmações CORRETAS.
Selecione uma alternativa

Resolução comentada

Afirmações sobre células eletroquímicas.

I é falsa: E° = (RT/nF)·ln K e E° = −ΔG°/nF, então E° é proporcional ao logaritmo de K, não inversamente proporcional a K. II é verdadeira: 0,34 − 0,24 = 0,10 V. III é verdadeira: potenciais são relativos ao EPH. IV é verdadeira: ao inverter o sentido da operação, o eletrodo que era catodo passa a anodo, mas redução ocorre sempre no catodo e oxidação no anodo.

Análise das alternativas

As alternativas A, B e C incluem a I, que é falsa. A alternativa E omite a II, que é verdadeira. Resposta: D (II, III e IV).

Referência: Eletroquímica; potencial padrão

Resolução comentada do VaiConcursos.

Química Termoquímica — Energia de Ligação e Entalpia de Formação

ITA 2023 Médio

Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) · Vestibular 2024 — 1ª Fase (Física, Português, Inglês, Matemática e Química)

Gabarito disponível

Texto-base:
Constantes
Constante de Avogadro (N_A) = 6,02 × 10²³ mol⁻¹
Constante de Faraday (F) = 9,65 × 10⁴ C mol⁻¹ = 9,65 × 10⁴ A s mol⁻¹ = 9,65 × 10⁴ J V⁻¹ mol⁻¹
Carga elementar = 1,60 × 10⁻¹⁹ C
Constante dos gases (R) = 8,21 × 10⁻² atm L K⁻¹ mol⁻¹ = 8,31 J K⁻¹ mol⁻¹ = 1,98 cal K⁻¹ mol⁻¹
Constante de Planck (h) = 6,63 × 10⁻³⁴ J s
Velocidade da luz no vácuo = 3,0 × 10⁸ m s⁻¹
Número de Euler (e) = 2,72

Definições
Pressão: 1 atm = 760 Torr = 1,01325 × 10⁵ N m⁻² = 1,01325 bar
Energia: 1 J = 1 N m = 1 kg m² s⁻² = 6,24 × 10¹⁸ eV
Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0 °C e 1 atm, equivalente a um volume de um gás ideal de 22,4 L.
Condições ambientes: 25 °C e 1 atm
Condições padrão: 1 bar; concentração das soluções = 1 mol L⁻¹ (rigorosamente: atividade unitária das espécies); sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e temperatura em questão.
(s) = sólido. (ℓ) = líquido. (g) = gasoso. (aq) = aquoso. (conc) = concentrado. (ua) = unidades arbitrárias. u.m.a. = unidade de massa atômica. [X] = concentração da espécie X em mol L⁻¹.
ln X = 2,3 log X; √2 = 1,41; √3 = 1,73.
EPH = eletrodo padrão de hidrogênio

Massas Molares (Elemento Químico | Número Atômico | Massa Molar (g mol⁻¹))
H | 1 | 1,01
He | 2 | 4,00
C | 6 | 12,01
N | 7 | 14,01
O | 8 | 16,00
F | 9 | 19,00
Na | 11 | 22,99
Cl | 17 | 35,45
K | 19 | 39,10
Ca | 20 | 40,08
Mn | 25 | 54,94
Fe | 26 | 55,85
Cu | 29 | 63,55
Br | 35 | 79,90
Sn | 50 | 118,71
I | 53 | 126,90
Au | 79 | 196,97
Hg | 80 | 200,59

As energias de ligação do H₂, do Cl₂ e do HCl nas condições padrão e a 25 °C, em kJ mol⁻¹, são 434, 243 e 431, respectivamente. Com base nessas informações, assinale a alternativa que apresenta a entalpia padrão de formação do HCl, em kJ mol⁻¹.
Selecione uma alternativa

Resolução comentada

Entalpia de formação do HCl por energias de ligação.

Para ½ H₂ + ½ Cl₂ → HCl, ΔH = energia das ligações quebradas − energia da ligação formada. Isso dá ΔH = ½(434) + ½(243) − 431 = 217 + 121,5 − 431 = −92,5 kJ/mol.

Análise das alternativas

−185 é o valor para 2 mol de HCl. Os valores positivos têm o sinal invertido (a formação é exotérmica). 769,5 é só a soma de energias, sem a conta correta. Resposta: B.

Referência: Termoquímica; energia de ligação

Resolução comentada do VaiConcursos.