Habilidades Práticas em Química I

A white solid, a colourless liquid, a gas that smells of swimming pools: WCH13 asks what you would do with them. Which test separates lithium from strontium, why the drying agent sits where it does, whether the metal was in excess, and why your enthalpy value is smaller than the data book's. Every question reaches back to the bench work of Units 1 and 2 — reactions you ran, measurements you took, and the judgement behind each step.

WCH13/01 Practical Skills in Chemistry I is the third IAS unit: 1 hour 20 minutes, 50 marks, all compulsory, a minimum of 6 mathematical marks. The specification names four assessed abilities — independent thinking in a practical context, use of scientific methods, numeracy (graphs, significant figures, accuracy and precision), and use of apparatus (selection, range and resolution, health and safety). Questions may go beyond the eight core practicals to unfamiliar situations built from the same techniques.

Testes de chama: limpar um fio de nichrome ou platina com ácido clorídrico concentrado, imergir a amostra e segurá-la na chama mais quente não luminosa (azul estrondante). Lítio carmesim, sódio amarelo, potássio lilás, cálcio vermelho-tijolo, estrôncio vermelho, bário verde-pálido, cobre azul-esverdeado. Dois vermelhos colidem — lítio e estrôncio — então confirmar quimicamente: adicionar íons sulfato (ácido sulfúrico diluído ou um sulfato solúvel); sulfato de estrôncio precipita, sulfato de lítio permanece dissolvido. Potássio é lilás, rubídio vermelho-violeta — dizer as palavras exatas, não "roxo".

Ânions haleto: acidificar com ácido nítrico diluído, adicionar nitrato de prata — cloreto branco, brometo creme, iodeto amarelo-pálido precipitado. Confirmar com amônia: AgCl dissolve em NH₃(aq) diluída, AgBr apenas em NH₃(aq) concentrada, AgI em nenhum dos dois.

Grupos funcionais orgânicos: cloreto de fósforo(V) em álcool ou ácido carboxílico vaporiza — o gás é cloreto de hidrogênio (nuvens brumosas, não "ácido clorídrico"). Dicromato(VI) acidificado torna-se laranja para verde quando um álcool primário ou secundário (ou um aldeído) é oxidado. Combinar testes com um íon molecular: dois isômeros C₃H₈O têm Mr 60; o pico mais forte em m/z 31 (CH₂OH⁺) marca o álcool primário, em 45 (CH₃CHOH⁺) o secundário — propan-1-ol e propan-2-ol.

Papel de filtro embebido em água corrente (água desionizada mal conduz eletricidade — tem quase nenhum íon), com gotas de nitrato de prata e cromato(VI) de potássio: quando a corrente flui, íons Ag⁺ migram em direção ao cátodo e CrO₄²⁻ em direção ao ânodo, encontrando-se como um precipitado vermelho — 2Ag⁺ + CrO₄²⁻ → Ag₂CrO₄. A demonstração é evidência de que ambos os sais são iônicos. Uma mancha verde de cromato de cobre(II) divide: fluxo azul Cu²⁺ para o cátodo, cromato amarelo para o ânodo.

A síntese de cloreto férrico anidro ganha pontos por cada razão de etapa. HCl concentrado sobre permanganato(VII) de potássio é uma reação redox: íons cloreto perdem elétrons (2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻) enquanto o permanganato(VII) é reduzido. Cloreto de cálcio anhidro seca o cloro (é um agente de secagem, não um "desidratante"); lã cerâmica o segura no lugar. O ferro é aquecido apenas após meio minuto para que o ar seja expelido primeiro — caso contrário, o ferro encontra oxigênio antes do cloro. Hidróxido de sódio na saída absorve o cloro tóxico excessivo. O produto sublima para o receptor e é selado rapidamente porque é hidroscópico — absorve água para formar hidratos, sendo por isso que um produto pesado pode ser mais pesado que o máximo calculado.

Verificação trabalhada. De 2.00 g de ferro: $n = 2.00/55.8 = 0.0358$ mol. $M_r(\mathrm{FeCl_3}) = 55.8 + 3 \times 35.5 = 162.3$. Massa máxima $= 0.0358 \times 162.3 = 5.82$ g — e 5.80 é rejeitada por subestimar as figuras que os dados suportam.

Escolha o equipamento conforme a necessidade da medição: uma bureta (±0.05 cm³ por leitura, 50 cm³ de faixa) para titulometria, um balão volumétrico para preparar soluções, uma seringa de gás para volumes gasosos e um termômetro graduado de 0.1–1 °C para variações de temperatura. Pese por diferença; leia a parte inferior do menisco na altura dos olhos; realize as titulações até obter concordância (dentro de 0.10 cm³) antes de calcular a média — a titulação preliminar não entra no cálculo médio. Cite algarismos significativos suportados pelos dados e indique a incerteza como ± metade de uma divisão por leitura, dobrando para a diferença entre duas leituras.

O magnésio desloca o zinco: meça a variação de temperatura de uma massa conhecida de solução e converta-a em uma variação de entalpia por mol.

Worked check (the 2025 data). $n(\mathrm{Zn^{2+}}) = 0.0500 \times 1.00 = 0.0500$ mol; $n(\mathrm{Mg}) = 2.20/24.3 = 0.0905$ mol — magnesium is in excess. $\Delta T = 55.2 - 19.4 = 35.8$ °C.

Divida pelos mols do reagente limitante na solução (os íons de zinco), não pelo magnésio. Um valor experimental menor que o da tabela significa perda de calor — a resposta clássica. Melhorias que o esquema considera: um recipiente isolado (copo de poliestireno), tampa, leituras de temperatura a cada 30 segundos ou um coletor de dados, concentração mais baixa para reduzir a perda de calor por segundo e um gráfico de curva de resfriamento extrapolado até o tempo de mistura. "Usar uma pipeta" e "repetir e fazer a média" são explicitamente ignorados aqui — melhor material de vidro não impede a perda de calor.

Esta prova examina a compreensão escrita de práticas laboratoriais. Notas plenas não demonstram que você titrou até ponto final nítido, transferiu um sólido quantitativamente ou manipou HCl concentrado atrás de um escudo — essas manipulações são desenvolvidas em sala através das oito práticas centrais e seus complementares.

1. Descreva um teste de chama em um sólido desconhecido, incluindo como limpar o fio.
2. Indique as cores dos precipitados para cloreto, brometo e iodeto com nitrato de prata, e como a amônia confirma cada um.
3. Lítio e estrôncio ambos acendem vermelho. Dê um teste químico que distinga seus nitratos, com observações.
4. No experimento de migração em papel filtro, por que o papel deve ser mergulhado em água potável e não desionizada, e qual íon na água potável poderia formar um precipitado branco próximo ao nitrato de prata?
5. Escreva a semi-equação para a formação de cloro a partir de ácido clorídrico concentrado e permanganato(VII) de potássio, e justifique "redox".
6. 2.00 g de ferro produzem cloreto de ferro(III). Calcule a massa máxima e explique por que um produto real poderia pesar mais.
7. 50.0 cm³ de 1.00 mol dm⁻³ ZnSO₄ reage com 2.20 g Mg. Mostre qual reagente está em excesso.
8. Temperatures 19.4 °C and 55.2 °C for 50.0 g of solution (c = 4.18 J g⁻¹ °C⁻¹). Calculate ΔH with sign and unit.
9. Dê três melhorias creditadas pelo programa para a calorimetria e uma sugestão comum que o programa ignora.
10. O espectro de massas do isômero C₃H₈O apresenta pico intenso em m/z 45, e não em 31. Qual é o isômero e qual íon corresponde a m/z 45?

Answers: 1 clean the wire with concentrated HCl and heat; dip the sample into the hottest blue (non-luminous) flame and note the colour; 2 chloride white AgCl, bromide cream AgBr, iodide pale yellow AgI; AgCl dissolves in dilute ammonia, AgBr only in concentrated, AgI in neither; 3 add dilute sulfuric acid (or a soluble sulfate): a white precipitate (SrSO₄) means strontium, no precipitate means lithium; 4 deionised water has almost no ions so it does not conduct; chloride ions (or hydrogencarbonate) could form white AgCl on the silver side; 5 2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻; chloride ions lose electrons (oxidised, oxidation number −1 → 0) while manganate(VII) gains them (reduced); 6 $n = 2.00/55.8 = 0.0358$ mol; $0.0358 \times 162.3 = 5.82$ g; the deliquescent product absorbs water forming hydrates, adding water's mass; 7 Zn²⁺ $= 0.0500$ mol, Mg $= 2.20/24.3 = 0.0905$ mol — Mg in excess; 8 $\Delta T = 35.8$ °C; $q = 50.0 \times 4.18 \times 35.8 = 7482$ J; $\Delta H = -7.482/0.0500 = -150$ kJ mol⁻¹; 9 insulated (polystyrene) container; lid; temperature every 30 s or data logger; lower concentration; cooling-curve graph — ignored: pipette/burette, more accurate balance, repeats; 10 propan-2-ol; m/z 45 is CH₃CHOH⁺ (C₂H₅O⁺).