Considerando as reações: (1) O2 + hv (?=240 nm) ? 2 O; (2) O + O2 ? O3, quantos fótons de 240 nm são…

Questão

Considerando as reações: (1) O2 + hv (?=240 nm) ? 2 O; (2) O + O2 ? O3, quantos fótons de 240 nm são necessários para formar 1 mol de O3? Calcule também a energia total (kJ) desses fótons. Use NA=6,022×10^23 mol-1, h=6,626×10-34 J·s, c=3,00×10^8 m·s-1.

1. A) 2,01×10^23 fótons e energia ˜ 1,25×10^5 J
2. B) 3,01×10^23 fótons; energia ˜2,49×10^5 J (˜249 kJ).
3. C) 4,01×10^23 fótons e energia ˜ 5,00×10^5 J
4. D) 6,02×10^23 fótons e energia ˜ 1,24×10^5 J
5. E) 1,00×10^23 fótons e energia ˜ 0,50×10^5 J

✅ Resposta correta: alternativa B

Resolução passo a passo

1. Na reação (1), cada fóton de 240 nm quebra uma molécula de O2 e produz 2 átomos de O (O2 + hv gera 2 O). Passo 2: Na reação (2), cada átomo de O combina com uma molécula de O2 para formar 1 O3, ou seja, cada O3 consome 1 átomo de O. Passo 3: Para formar 1 mol de O3, são necessários 1 mol de átomos de O. Como cada fóton gera 2 átomos de O, são necessários 0,5 mol de fótons. Passo 4: Número de fótons = 0,5 × 6,022×10^23 = 3,01×10^23 fótons. Passo 5: Energia de um fóton = h × c / λ = 6,626×10^-34 × 3,00×10^8 / 240×10^-9 = 8,28×10^-19 J. Passo 6: Energia total = 3,01×10^23 × 8,28×10^-19 J ≈ 2,49×10^5 J, ou cerca de 249 kJ. Passo 7: Conclusão: a alternativa B está correta e coincide com o gabarito oficial. Por que as outras estão erradas: A usa uma quantidade de fótons que não corresponde à estequiometria e a energia não bate com a energia de 240 nm; C tem número de fótons incompatível com a relação de 2 O por fóton e energia inconsistente com o número de fótons; D assume 1 mol de fótons, ignorando que cada fóton gera 2 átomos de O, e a energia não corresponde a esse número de fótons; E usa cerca de 1/3 de mol de fótons, valor que não decorre da estequiometria, e energia também incompatível.

💡 Dica: Calcule a energia de um fóton e a quantidade necessária para 1 mol de O3.

Alternativa por alternativa

Raio-X da questão

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