Gabarito disponível
Uma dada solução aquosa a 100 ºC apresenta o equilíbrio químico A(aq) ⇌ B(aq). A quantidade inicial de A(aq) corresponde a 1,0 mol, e a constante de equilíbrio dessa reação é igual a 1,0. A essa solução é fornecida uma quantidade de energia igual a 540 cal por segundo, e a quantidade inicial de água na solução é igual a 1000 g.
Considerações: i) o volume das substâncias A e B é desprezível em relação ao volume da solução; ii) o equilíbrio é atingido muito rapidamente; iii) as substâncias A e B não são voláteis; e iv) toda a energia é utilizada para ebulição do solvente.
Assinale a alternativa que melhor representa o tempo gasto, em segundos, para que a temperatura da solução aumente em 1,04 ºC.
Dados:
K(ebulioscópica) da água = 0,52 ºC·kg·mol⁻¹
ΔH_ebulição(H₂O) = 540 cal·g⁻¹
Considerações: i) o volume das substâncias A e B é desprezível em relação ao volume da solução; ii) o equilíbrio é atingido muito rapidamente; iii) as substâncias A e B não são voláteis; e iv) toda a energia é utilizada para ebulição do solvente.
Assinale a alternativa que melhor representa o tempo gasto, em segundos, para que a temperatura da solução aumente em 1,04 ºC.
Dados:
K(ebulioscópica) da água = 0,52 ºC·kg·mol⁻¹
ΔH_ebulição(H₂O) = 540 cal·g⁻¹
Resolução comentada
Tempo de 500 s, pois a molalidade final deve ser 2 mol/kg.
Como A⇌B ocorre sem mudar o número de mols (1 mol de soluto no total), ΔTe = Ke·W → 1,04 = 0,52·W, então W = 2 mol/kg. Para 1 mol de soluto, a solução deve ficar com 500 g de água, ou seja, 500 g evaporam. A energia é 500×540 cal, e a 540 cal/s leva 500 s.
Análise das alternativas
As outras opções vêm de erros na massa de água evaporada ou no número de mols de soluto.
Referência: Ebulioscopia e calor latente de vaporização.
Resolução comentada do VaiConcursos.