Ministério da Educação Universidade Tecnológica Federal do Paraná Diretoria de Pesquisa e Pós-Graduação Programa de Pós-Graduação em Química

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1 Ministério da Educação Universidade Tecnológica Federal do Paraná Diretoria de Pesquisa e Pós-Graduação Programa de Pós-Graduação em Química PR UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ CADERNO DE PROVAS INFORMAÇÕES GERAIS PARA A RESOLUÇÃO DA PROVA: As respostas devem ser escritas à caneta (preta ou azul) nos locais indicados para a resolução de cada uma das questões. Todas as folhas do caderno de provas devem conter o código do candidato (mesmo quando a questão não for resolvida) e em cada folha é necessário assinalar se a resolução da questão continua em outra folha avulsa. Folhas avulsas de respostas devem ser solicitadas ao aplicador de prova e devem conter o código do candidato. Em todas as questões que envolvem cálculos, os mesmos deverão ser apresentados na resolução. Questões respondidas à lápis serão desconsideradas para a correção, assim como folhas sem o código do candidato ou com assinaturas. Todas as eventuais folhas de rascunho utilizadas deverão ser entregues junto à prova. A prova tem duração de quatro (04) horas. É permitido o uso de calculadora científica. Não é permitida a consulta a nenhum material impresso ou digital sob pena de desclassificação do candidato. Celulares, smartphones e similares devem permanecer desligados durante a prova. Código do Candidato: DADOS DO CANDIDATO: Nome completo: CPF: Código do candidato: Assinatura:

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3 01. Fazendo uma análise puramente termodinâmica pode-se dizer que o gás hidrogênio é um combustível muito mais eficiente que o gás metano quanto avaliados em termos da combustão dos dois gases. Mostre que isto é verdade calculando a quantidade de energia, em termos de entalpia, que é liberada quando um quilograma destes dois gases é queimado. Dados: Entalpia padrão de formação a 25,0 C. Substância Δ fh /(kj mol -1 ) CO 2(g) -393,5 H 2O(g) -241,8 CH 4(g) -74,9

4 02. O cloreto de sulfurila, SO2Cl2, se decompõe por aquecimento de acordo com a seguinte reação: SO2Cl2(g) SO2(g) + Cl2(g). Numa experiência, em uma dada temperatura acima da ambiente (25,0 C) a constante de velocidade (k) é 2,20x10-5 s -1. Com estas informações responda as seguintes questões: (a) Qual é a ordem de reação deste processo? Justifique sua resposta. (b) Se a concentração inicial do cloreto de sulfurila é 0,0248 mol dm -3, qual é a concentração deste depois de 4,50 h de reação?

5 03. A eletrólise de solução aquosa de cloreto de sódio em água é a base da indústria de cloro e álcali, fonte importante de cloro e de hidróxido de sódio. Com base nos potenciais padrão de redução das meias reações abaixo e do fato de que em soluções concentradas de cloreto o potencial de redução do cloro (Cl 2) é menor que do oxigênio em meio aquoso: (a) escreva as meias reações que ocorrem no cátodo e no ânodo, e também, a reação global de uma célula eletrolítica, com eletrodos inertes, que tem como eletrólito solução aquosa saturada de cloreto de sódio a 25,0 C; e (b) calcule o tempo necessário para que produza 1,18 kg de gás cloro, quando uma corrente constante, de 5,00x10 2 A é aplicada à célula eletrolítica. Dados: R = 8,3145 J K -1 mol-1, F = 96485,3 C mol -1 Potenciais Padrão (de Redução) de eletrodos em solução Aquosa a 25,0 C. Meia reação E / V Cl 2(g) +2e 2Cl - 1,36 O 2(g) + 4H + (g) + 4e 2H 2O(l) 1,23 2H 2O(l) + 2e H 2(g) + 2OH - (aq) -0,83 Na + (aq) + e Na(s) -2,71

6 04. Suponha que estejamos cultivando bactérias que requeiram um ambiente ácido e que desejemos preparar um tampão com ph aproximadamente igual a 4,0. Como primeira tentativa, preparamos uma solução-tampão constituída de NaCH3CO2(aq.) 0,04 mol.l -1 e CH3COOH(aq.) 0,08 mol.l -1 a 25 0 C e então prepare-se para adicionar mais ácido ou base para ajustar o ph ao valor que requeremos. Qual é o valor do ph da solução-tampão original? Dado: K a = 1,75 x 10-5.

7 05. Para o equilíbrio: 2SO3(g) 2SO2(g) + O2(g) O valor da constante de equilíbrio é 4,8 x 10-3 a 700 o C. Se, no recipiente, as concentrações das três substâncias acima são: [SO3] = 0,60 mol.l -1 ; [SO2] = 0,15 mol.l -1 ; [O2] = 0,025 mol.l -1 De que maneira estas concentrações mudarão, à medida que o sistema se aproxima do equilíbrio, se a temperatura for mantida a 700 o C?

8 06. Identifique os tipos de forças intermoleculares que possam surgir entre as moléculas das seguintes substâncias: (a) Cl2; (b) HCl; (c) C6H6; (d) C6H5Cl

9 07. Segundo o modelo de VSEPR encontre a possível geometria para cada molécula abaixo: a) SF4 b) PCl5

10 08. Considerando as estruturas das moléculas, N 2H 4, N 2 e N 2F 2, qual destas moléculas possui a ligação N-N mais curta e mais longa? Justifique.

11 09. Existem 3 isômeros do dicloro-benzeno, que diferem entre sí pelas posições dos átomos de cloro no anel benzênico. (a) Quais das 3 formas são polares? (b) qual delas tem o maior momento de dipolo.?

12 10. a) Nitrato de mercúrio (II) é tratado com ácido sulfídrico em meio aquoso gerando um precipitado. Escreva a equação balanceada para esta reação. b) Se 81,15 g de nitrato de mercúrio (II) e 8,52 g de ácido sulfídrico são misturado em 550 g de água para formar 58,16 g do precipitado qual a massa total da solução após a reação?