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Na química, a água é fundamental, pois participa de muitos processos e reações químicas. Existem algumas características da água que são relevantes...

Na química, a água é fundamental, pois participa de muitos processos e reações químicas. Existem algumas características da água que são relevantes, sendo seu ponto de solidificação um desses pontos. A solidificação consiste na mudança de estado de uma fase líquida para uma fase sólida, por arrefecimento ou resfriamento. Em tempos muito frios é comum que a água do radiador congele e comprometa o funcionamento de veículos. Sabe-se que um veículo hipotético tem volume de 5,0L no radiador e que a adição de C2H6O2, etilenoglicol, é capaz de reduzir o ponto de solidificação da água ali presente. Assim, determine que quantidade desse produto será necessária para haver uma redução de 4 ºC do ponto de fusão dos 5,0L de água presentes no radiador. Considere constante da água como 1,86 ºC e assinale a única alternativa correta. A. O etilenoglicol é uma cetona que não contém carbono na sua estrutura molecular. A quantidade necessária será de 572,67 gramas. B. O etilenoglicol é uma base que não contém carbono na sua estrutura molecular. A quantidade necessária será de 593,16 gramas. C. O etilenoglicol é um poliálcool que contém carbono na sua estrutura molecular. A quantidade necessária será de 666,67 gramas. D. O etilenoglicol é um ácido que contém carbono na sua estrutura molecular. A quantidade necessária será de 691,15 gramas. E. O etilenoglicol é uma base que contém carbono na sua estrutura molecular. A quantidade necessária será de 702,33 gramas.

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Para resolver esse problema, podemos utilizar a equação de Clausius-Clapeyron, que relaciona a variação da pressão de vapor com a variação da temperatura de ebulição ou fusão de uma substância. A equação é dada por: ln(P2/P1) = ΔHvap/R * (1/T1 - 1/T2) Onde: P1 e T1 são a pressão de vapor e a temperatura inicial da substância P2 e T2 são a pressão de vapor e a temperatura final da substância ΔHvap é o calor latente de vaporização da substância R é a constante dos gases ideais Para a água, temos que ΔHfus = 6,01 kJ/mol e ΔSfus = 22,0 J/(mol*K). A constante R é igual a 8,31 J/(mol*K). A redução de 4 ºC no ponto de fusão da água significa que a temperatura de fusão passará de 0 ºC para -4 ºC. Portanto, a temperatura final é T2 = -4 + 273 = 269 K. A constante crioscópica da água é igual a 1,86 ºC/kgf. Isso significa que a adição de 1 mol de soluto em 1 kg de solvente reduz o ponto de fusão em 1,86 ºC. Como temos 5 L de água, que correspondem a 5 kg, precisamos calcular a quantidade de etilenoglicol necessária para reduzir o ponto de fusão em 4 ºC: ΔTf = Kf * m * i -4 = 1,86 * m * i m = 2,15 mol/kg O etilenoglicol é um poliálcool com fórmula molecular C2H6O2. Ele tem dois grupos hidroxila (-OH) na sua estrutura, o que significa que i = 2. Portanto, podemos calcular a massa necessária de etilenoglicol: m = 2,15 mol/kg * 5 kg = 10,75 mol m_etilenoglicol = 10,75 mol * 62 g/mol = 666,67 g Portanto, a alternativa correta é a letra C.

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