Em uma atividade de laboratório sobre mudanças de estado físico, uma turma aqueceu uma amostra de 50,0 g de…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em uma atividade de laboratório sobre mudanças de estado físico, uma turma aqueceu uma amostra de 50,0 g de água até 100,0 °C, sob pressão de 1 atm. Nessas condições, toda a água foi convertida em vapor, sem variação adicional de temperatura. Para a água, considere a entalpia molar de vaporização ?Hvap = 40,7 kJ·mol?¹ e a massa molar M(H2O) = 18,015 g·mol?¹. Com base nos dados do experimento, calcule a energia necessária para vaporizar completamente a amostra e represente, por meio de uma equação, a transformação física ocorrida.
- A) H₂O(l) → H₂O(g); energia necessária ≈ 4,07 × 10¹ kJ, ou 40,7 kJ.
- B) H₂O(l) → H₂O(g); energia necessária ≈ 1,13 × 10⁻¹ kJ, ou 0,113 kJ.
- C) H₂O(l) → H₂O(g); energia necessária ≈ 2,04 × 10³ kJ, ou 2 035 kJ.
- D) H₂O(l) → H₂O(g); energia necessária ≈ 1,13 × 10² kJ, ou 113 kJ.
- E) H₂O(l) → H₂O(g); energia necessária ≈ 1,47 × 10¹ kJ, ou 14,7 kJ.
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Identifique a transformação. A água passa do estado líquido para o gasoso, sem mudança de temperatura, então a equação é H2O(l) → H2O(g). Trata-se de uma vaporização, processo endotérmico, que exige absorção de energia.
- Converta a massa em quantidade de matéria. A entalpia de vaporização está em kJ por mol, então precisamos do número de mols: n = m / M = 50,0 g / 18,015 g·mol^-1 ≈ 2,775 mol.
- Calcule a energia total. Como ΔHvap = 40,7 kJ·mol^-1, a energia necessária é Q = n × ΔHvap = 2,775 mol × 40,7 kJ·mol^-1 ≈ 112,96 kJ, ou seja, aproximadamente 1,13 × 10² kJ.
- Compare com o gabarito. Meu resultado coincide com a alternativa D, que é o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas. A: considera apenas 1 mol, ignorando a massa dada. B: a ordem de grandeza está errada por causa de uma falha de unidade. C: multiplica a massa em gramas pela entalpia, em vez de usar a quantidade de matéria. E: divide a entalpia pela quantidade de mols, em vez de multiplicar.
💡 Dica: Calcule a quantidade de mols de água e multiplique pela entalpia de vaporização.
Alternativa por alternativa
O aluno considera que a energia corresponde a apenas 1 mol de água, como se ΔHvap fosse o valor total para a amostra, e ignora a conversão da massa de 50,0 g em mols.
O aluno usa 40,7 J·mol^-1 em vez de kJ·mol^-1, o que gera um resultado mil vezes menor (0,113 kJ), ou seja, erra a unidade de energia.
Por que engana: O aluno pode confundir a quantidade de energia necessária, utilizando a massa em vez da quantidade de mols para o cálculo da vaporização.
O aluno multiplica a massa de 50,0 g diretamente pela entalpia molar de vaporização (50,0 × 40,7 = 2035), sem converter a massa em quantidade de matéria, confundindo grandezas diferentes.
A quantidade de matéria de água é n = m/M = 50,0 g ÷ 18,015 g·mol⁻¹ ≈ 2,78 mol. Como a vaporização ocorre a temperatura constante, a energia necessária é Q = n·ΔHvap = 2,78 mol × 40,7 kJ·mol⁻¹ ≈ 113 kJ. A transformação é uma vaporização, representada por H₂O(l) → H₂O(g).
O aluno divide a entalpia pela quantidade de mols (40,7 ÷ 2,775 ≈ 14,7) em vez de multiplicar, trocando a operação necessária para obter a energia total.
Raio-X da questão
vaporização da água
avaliacao
cálculo de entalpia · molaridade e massa molar
Revisar os conceitos de entalpia de vaporização e cálculo de mols.
O aluno pode confundir a quantidade de energia necessária, utilizando a massa em vez da quantidade de mols para o cálculo da vaporização.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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