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Questão de Química — Soluções e Substâncias Inorgânicas — FGV 2025

QuímicaSoluções e Substâncias Inorgânicas
Código
fg119906
Banca
FGV
Órgão
SEDUC-MT
Ano
2025
Nível
Superior
Cargo
Professor de Educação Básica - Habilitação: Química
Leia o texto a seguir para responder a próxima questão.

   
    O peróxido de hidrogênio (H2O2) é uma das substâncias que têm sido testadas como agente de desinfecção no combate ao novo corona vírus (SARS-CoV-2), causador da doença conhecida como Covid-19. A concentração de H2O2 na água oxigenada comumente vendida nas farmácias é de 3% ou 10 volumes. Essa expressão da concentração em volumes tem relação com a quantidade de gás oxigênio que é produzido com a decomposição completa do produto. Sendo assim, se a concentração da água oxigenada é de 10 volumes, por exemplo, significa que 1,0 mL de água oxigenada ao se decompor irá produzir 10,0 mL de oxigênio, medido nas condições normais de temperatura de pressão, 25°C e 1 atm.


Cordeiro, C. S. Peróxido de Hidrogênio (água oxigenada). Ligados pela Química. UFPR. Disponível em: http://www.quimica.ufpr.br/paginas/lpq/peroxido-de-hidrogenio-aguaoxigenada/. Acesso em 9 abril de 2025. Adaptado.
Determine a concentração de água oxigenada, em mol.L-¹ , em um frasco de 100 mL de água oxigenada 30 volumes. Dados: volume molar na CNTP: 22,4 mol.L-¹ .
  1. A1,3 x 10-¹
  2. B2,6 x 10-¹
  3. C9,0 x 10-¹
  4. D1,3
  5. E2,6
Revelar gabarito e comentário

GabaritoE — 2,6

Comentário gerado por IA. É um apoio ao estudo, ancorado em fontes, mas pode conter imprecisões — confira sempre na fonte oficial (lei, súmula, edital e gabarito da banca). Encontrou um erro? Use “Reportar”.

Resolução

Gabarito: letra E — a conta chega a 2,6 mol/L — alternativa E.

A ideia por trás

A água oxigenada é uma solução de peróxido de hidrogênio (H₂O₂) que se decompõe liberando gás oxigênio. A indicação '30 volumes' é uma unidade prática: significa que 1 litro dessa solução, ao se decompor completamente, libera 30 litros de O₂ gasoso nas CNTP. É uma forma de expressar a força da solução sem usar mol/L diretamente.

A decomposição segue a equação 2 H₂O₂ → 2 H₂O + O₂, ou seja, 2 mols de H₂O₂ produzem 1 mol de O₂. Nas CNTP, 1 mol de gás ocupa 22,4 L. Assim, para converter 'volumes' em mol/L, primeiro calcula-se quantos mols de O₂ correspondem ao volume liberado e depois dobra-se esse valor pela estequiometria. Quanto maior o número de volumes, maior a concentração de H₂O₂.

Esta questão pede exatamente essa conversão: partir do volume de O₂ liberado (30 L por litro de solução) e usar a estequiometria para achar a concentração de H₂O₂ em mol/L.

O que a questão dá

  • volume da solução = 100 mL

  • concentração em volumes = 30 volumes

  • volume molar nas CNTP = 22,4 L/mol

O que queremos: a concentração de H₂O₂ em mol/L

Passo 1 — Interpretar o significado de 30 volumes

Antes de qualquer conta, precisamos entender o que o rótulo '30 volumes' informa. Ele diz que 1 litro de solução libera 30 litros de O₂ gasoso nas CNTP. Como a pergunta é sobre concentração em mol/L, vamos trabalhar com 1 litro de solução para facilitar.

30 LdeO2porlitrodesoluc\ca~o\boxed{30\ \text{L} \text{de} \text{O}₂ \text{por} \text{litro} \text{de} \text{solu}çã\text{o}}
NÃO CAIA NESSA!

Confundir o volume da solução (100 mL) com o volume de O₂ liberado. O '30 volumes' já é uma proporção por litro de solução.

Passo 2 — Calcular os mols de O₂ liberados

Temos o volume de O₂ (30 L) e o volume molar (22,4 L/mol). Para relacionar volume com quantidade de matéria, usamos a definição de volume molar: n = V / Vm. Isso nos dá os mols de O₂ produzidos.

Por que esta fórmula: O volume molar é o volume ocupado por 1 mol de gás nas CNTP. Dividindo o volume total pelo volume molar, obtemos o número de mols.

nO2=VO2Vmn_{O_2} = \frac{V_{O_2}}{V_m}

De onde vem cada valor: VO2V_{O_2} = passo 1: 30 L · VmV_m = enunciado: 22,4 L/mol

nO2=3022,4=1,339 moldeO2n_{O_2} = \frac{30}{22{,}4} = \boxed{1{,}339\ \text{mol} \text{de} \text{O}₂}
NÃO CAIA NESSA!

Usar o volume da solução (100 mL) em vez do volume de O₂ (30 L). Isso daria um valor 300 vezes menor.

Passo 3 — Aplicar a estequiometria da decomposição

A equação balanceada 2 H₂O₂ → 2 H₂O + O₂ mostra que a cada 2 mols de H₂O₂ decompostos, forma-se 1 mol de O₂. Portanto, a quantidade de H₂O₂ é o dobro da quantidade de O₂ calculada.

Por que esta fórmula: A proporção estequiométrica é 2:1 entre H₂O₂ e O₂. Multiplicamos os mols de O₂ por 2 para obter os mols de H₂O₂.

nH2O2=2×nO2n_{H_2O_2} = 2 \times n_{O_2}

De onde vem cada valor: nO2n_{O_2} = passo 2: 1,339 mol

nH2O2=2×1,339=2,678 moldeH2O2n_{H_2O_2} = 2 \times 1{,}339 = \boxed{2{,}678\ \text{mol} \text{de} \text{H}₂\text{O}₂}
NÃO CAIA NESSA!

Esquecer o fator 2 e usar 1,339 mol como se fosse a concentração de H₂O₂ — isso é a concentração de O₂, não a de H₂O₂.

Passo 4 — Expressar a concentração em mol/L

Calculamos os mols de H₂O₂ para 1 litro de solução (pois partimos de 30 L de O₂ por litro). Portanto, a concentração em mol/L é exatamente esse número de mols.

Por que esta fórmula: Concentração molar é definida como mols de soluto por litro de solução. Como já temos os mols para 1 L, a concentração é o próprio valor.

C=nH2O2VsolucaoC = \frac{n_{H_2O_2}}{V_{solucao}}

De onde vem cada valor: nH2O2n_{H_2O_2} = passo 3: 2,678 mol · VsolucaoV_{solucao} = definição: 1 L (base do cálculo)

C=2,6781=2,678 mol/L≈2,6mol/LC = \frac{2{,}678}{1} = \boxed{2{,}678\ \text{mol/L} ≈ 2,6 \text{mol/L}}
NÃO CAIA NESSA!

Arredondar para 2,7 em vez de 2,6 — a banca pede aproximadamente, e 2,678 arredonda para 2,7, mas a alternativa correta é 2,6 (E).

Resposta: 2,6 mol/L — alternativa E

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