Professora Sonia ITA 2018 CONSTANTES DEFINIÇÕES

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1 onstante de Avogadro = 1 6,0 10 mol ITA 018 ONSTANTES onstante de Faraday (F) = 9, mol 9,65 10 A. s. mol 9,65 10 J. V. mol Volume molar de gás ideal =,4 L (NTP) 19 arga elementar = 1,60 10 onstante dos gases = 1 1 6,4 mm g. L. K. mol onstante gravitacional (g) = onstante de Planck (h) = Velocidade da luz no vácuo = Número de Euler (e) =, ,110 atm. L. K. mol 8,1 J. K. mol 1,98 cal. K. mol 9,81 m. s 4 1 6,66 10 m.kg.s 8 1,0 10 m.s DEFINIÇÕES Pressão de 1 atm = 760 mmg = 1,015 N.m - = 760 Torr = 1,015 bar Energia: 1 J = 1 N.m = 1 kg.m.s - ondições normais de temperatura e pressão (NTP): 0º e 760 mmg ondições ambientes: 5º e 1 atm ondições-padrão: 1 bar; concentração das soluções = 1 mol.l -1 (rigorosamente: atividade unitária das espécies); sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e temperatura em questão. (s) = sólido. ( ) = líquido. (g) = gás. (aq) = aquoso. (M) = circuito metálico. (conc) = concentrado. (ua) = unidades arbitrárias. [X] = concentração da espécie química X em mol L -1. MASSAS MOLARES Elemento Químico Número Atômico 1 1,01 e 4,00 6 1,01 N 7 14,01 O 8 16,00 Na 11,99 S 16,06 l 17 5,45 Massa Molar (g. mol -1 ) Elemento Químico Número Atômico Massa Molar (g. mol -1 ) a 0 40,08 Fe 9 55,85 u 9 6,55 Zn 0 65,8 Br 5 79,90 Pb 8 07, Ra 88 (não possui isótopos estáveis) U 9 8,0 contatoqpv@gmail.com 1

2 Questão 1. Aminoácidos são compostos orgânicos que contêm um grupo amina e um grupo carboxílico. Nos α-aminoácidos, os dois grupos encontram-se nas extremidades da molécula e entre eles há um átomo de carbono, denominado carbono, que também está ligado a um grupo R, conforme a figura. O O R onsidere os seguintes aminoácidos: I. Alanina, em que R =. II. Asparagina, em que R = ON. III. Fenilalanina, em que R = 6 5. IV. Glicina, em que R =. V. Serina, em que R = O. N Assinale a opção que contém o(s) aminoácido(s) que possui(em) grupo(s) R polar(es). A ( ) Alanina e Fenilalanina B ( ) Asparagina e Glicina ( ) Asparagina e Serina D ( ) Fenilalanina E ( ) Glicina, Fenilalanina e Serina Resolução: alternativa I. Alanina; R = (apolar). II. Asparagina; R = ON (polar). III. Fenilalanina; R = 6 5 (apolar) IV. Glicina; R = (apolar). V. Serina; R = O (polar). Os aminoácidos que possuem os grupos R apolares são a aspargina e a serina: O O O O O O N N N Alanina Fenilalanina Glicina Os aminoácidos que possuem os grupos R polares (presença de carboxila e hidroxila) são a aspargina e a serina: O O O O O N Aspargina O N Serina O contatoqpv@gmail.com

3 Questão. onsidere as seguintes proposições a respeito dos valores, em módulo, da energia de orbitais atômicos s e p: I. E s = E p para átomo de hidrogênio. II. E s = E p para o íon de hélio carregado com uma carga positiva. III. E s > E p para o átomo de hélio. Das proposições acima, está(ão) ORRETA(S) A ( ) apenas I. B ( ) apenas II. ( ) apenas III. D ( ) apenas I e III. E ( ) todas. Resolução: alternativa E Para partículas monoeletrônicas como o hidrogênio ou hidrogenoides como o íon de hélio (e + ) é válida a equação: 4 Z me En n 4 oh Z : c arg a do núcleo n : número quântico principal E Z n n s p hartree omo existe apenas um elétron, não ocorre int erferência "entre elétrons" e : E E Z Z Es n n Z Z Ep n n onclusão: E s = E p para átomo de hidrogênio e para o íon de hélio. No caso do átomo de hélio, existem dois elétrons e um interfere no comportamento do outro, consequentemente a energia dos orbitais s e p não será igual. Z : c arg a do núcleo Z n, e : c arg a efetiva do núcleo Z : número de elétrons da partícula Z 4 n, me n, n 4oh E Z Z 1 Z Z e n, contatoqpv@gmail.com

4 Para o átomo de hélio ( e) : E E 4 Zs me s n 4oh Z 4 p me p n 4oh s está mais próximo do núcleo do que p, então a c arg a efetiva para s será maior : Z Z ou Z Z s p p s 4 Z s p o Z me 4 me n 4 h n 4oh s 4 Z 4 s p o o Z me me n 4 h n 4 h E E p Questão. Entre as substâncias 4,, Br,, Br e Br 4, A ( ) Br 4 é a de maior ponto de ebulição. B ( ) Br é mais volátil que o. ( ) Br tem maior pressão de vapor que o. D ( ) 4 é a de maior força de interação intermolecular. E ( ) quatro destas moléculas são apolares. Resolução: alternativa A Todas as moléculas representadas no texto apresentam baixa polaridade. O Br 4 possui a maior superfície de contato, consequentemente a maior atração intermolecular e a temperatura de ebulição mais elevada em relação aos outros compostos. omparativamente, conclui-se que o 4 possui a menor superfície de contato e maior pressão de vapor. contatoqpv@gmail.com 4

5 Questão 4. onsidere as proposições a seguir. I. O alceno 6 1 apresenta cinco isômeros. II. Existem três diferentes compostos com a fórmula. III. Existem quatro diferentes éteres com a fórmula molecular 4 10O. IV. O trimetilbenzeno tem três isômeros estruturais. Das proposições acima estão ORRETAS A ( ) apenas I, II e IV. B ( ) apenas I e III. ( ) apenas II, III e IV. D ( ) apenas II e IV. E ( ) todas. Resolução: anulada (considerada correta para todos os candidatos) I. Incorreta. O alceno 6 1 apresenta mais de cinco isômeros, dentre estes existem planos e espaciais. Alguns exemplos: contatoqpv@gmail.com 5

6 II. orreta. Existem três diferentes compostos com a fórmula l. l l l l l l III. Incorreta. Existem três diferentes éteres com a fórmula molecular 4 10O. O O O IV. Incorreta. O trimetilbenzeno apresenta vários isômeros estruturais, veja alguns exemplos: Questão 5. Um recipiente de 40 L de capacidade contém uma mistura dos gases ideais hidrogênio e dióxido de carbono, a 7. Sabendo que a pressão parcial do dióxido de carbono é três vezes menor que a pressão parcial do hidrogênio e que a pressão total da mistura gasosa é de 0,8 atm, assinale a alternativa que apresenta, respectivamente, as massas de hidrogênio e de dióxido de carbono contidas no recipiente. A ( ) g e 44 g B ( ) 6 g e 44 g ( ) 8 g e 88 g D ( ) 1 g e 88 g E ( ) 16 g e 44 g Resolução: Alternativa D o 1 1 T K; V 40 L; R 8,1 10 atm.l.mol.k contatoqpv@gmail.com 6

7 1 po p p p O 1 no n n n O n n n n n 4n total O O O O P V n R T O O O O total 0,8 40 4n 8, ,8 40 no 1,9976 mol mol 4 8, m 44 g m 88 g n n n 6 mol m m 6 g 1 g Questão 6. Deseja-se aquecer 586 g de água pura da temperatura ambiente até 91, em pressão ambiente. Utilizando um forno de microondas convencional que emite radiação eletromagnética com frequência de,45 Gz e considerando a capacidade calorífica da água constante e igual a 4,18 J g l 1, assinale a alternativa que apresenta o número aproximado de fótons necessário para realizar este aquecimento. A ( ) 10 7 B ( ) ( ) D ( ) E ( ) 10 1 Resolução: Alternativa ambiente o o l 1 T 5 ; T 91 ; m 586 g; c 4,18 J g Q m c ΔT l 1 o o Q 586 g 4,18 J g (91 5 ) Q ,68 J f, 45 Gz, z s h 6,66 10 m.kg.s 6,66 10 m.kg. 6,66 10 J.z s número de fótons n Energia radiante n h f Energia radiante Q n h f Q Q n h f ,68 J n 6, J.z 1, z 9 5 n 9.958,6 10 fótons n 110 fótons contatoqpv@gmail.com 7

8 Questão 7. onsidere um recipiente de 0 L, ao qual são adicionados gases ideais nas seguintes condições: I. élio: cm a 760 cmg e 7 II. Monóxido de carbono: 50 L a mmg e III. Monóxido de nitrogênio: m a 0,7 atm e 0 Sabendo que a pressão total da mistura gasosa é de 4,5 atm, assinale a opção que apresenta a pressão parcial do hélio na mistura gasosa. A ( ) 0,1 atm B ( ) 0, atm ( ) 0,5 atm D ( ) 1,0 atm E ( ),0 atm Resolução: Alternativa D élio : cm (0 L) a 760 cmg (7.600 mmg = 10 atm) e 7 (00 K) 1 1 R 8,110 atm.l.mol.k pe V pe V ne R T ne R T 10 0 ne 1,18 mol 8, Monóxido de carbono : 50 L a mmg (1,5 atm) e (50 K) po V po V no R T no R T 1,5 50 no 18,7 mol 8, total n e O NO Monóxido de nitrogênio : m (.000 L) a 0,7 atm e 0 (7 K) pno V pno V nno R T nno R T 0,7.000 nno 4,6 mol 8,110 7 n n n 1,18 mol 18,7 mol 4,6 mol 54,81 mol pe ne pe 1,18 P n 4,5 54,81 total e total p 1,05 atm 1,0 atm Questão 8. Dentre os processos químicos abaixo, assinale aquele que ocorre em uma única etapa elementar. A ( ) Eletrólise do metanol B ( ) Decomposição do peróxido de hidrogênio ( ) Fotodecomposição do ozônio D ( ) Produção de água a partir de (g) e O (g) E ( ) Produção de cloreto de sódio a partir de Na(s) e l (g) contatoqpv@gmail.com 8

9 Resolução: Alternativa Eletrólise do metanol: Oxidação Ânodo ( ) : O O 6 6 e O Re dução átodo ( ) : O 6 6 e O O O O O Global Decomposição do peróxido de hidrogênio: O hυ O O e O O O e [O] O Global O [O] O Fotodecomposição do ozônio: ocorre em uma única etapa elementar. O hυ O O. Produção de água a partir de (g) e O (g) O Energia 4 Energia O 4 O O Global O O Produção de cloreto de sódio a partir de Na(s) e l (g) Na Na e e Global Na Na Questão 9. onsidere as seguintes proposições: I. Massa crítica representa a massa mínima de um nuclídeo físsil em um determinado volume necessária para manter uma reação em cadeia. II. Reações nucleares em cadeia referem-se a processos nos quais elétrons liberados na fissão produzem nova fissão em, no mínimo, um outro núcleo. III. Os núcleos de 6 Ra podem sofrer decaimentos radioativos consecutivos até atingirem a massa de 06 (chumbo), adquirindo estabilidade. Das proposições acima, está(ão) ORRETA(S) A ( ) apenas I. B ( ) apenas II. ( ) apenas III. D ( ) apenas I e II. E ( ) apenas I e III. contatoqpv@gmail.com 9

10 Resolução: Alternativa E I. orreta. A massa crítica representa a massa mínima de um nuclídeo físsil em um determinado volume necessária para manter uma reação em cadeia. II. Incorreta. As reações nucleares em cadeia referem-se a processos nos quais nêutrons liberados na fissão produzem nova fissão em, no mínimo, um outro núcleo. III. orreta. Os núcleos de 6 Ra podem sofrer decaimentos radioativos consecutivos até atingirem a massa de 06 (chumbo), adquirindo estabilidade α 1β 8 Ra Pb Questão 10. São feitas as seguintes proposições a respeito da produção de biocombustíveis: I. A hidrólise ácida de triacilgliceróis é a etapa final na produção do biodiesel. II. Etanol é comumente produzido por processo de fermentação, o qual gera O como subproduto. III. Na síntese do bioquerosene, podem ser utilizados ácidos graxos com cadeias lineares ou cíclicas, saturadas ou insaturadas. Das proposições acima, está(ão) ORRETA(S) A ( ) apenas I. B ( ) apenas II. ( ) apenas III. D ( ) apenas I e II. E ( ) apenas II e III. Resolução: Alternativa E I. Incorreta. A transesterificação é a segunda etapa na produção do biodiesel. Primeira etapa: preparação da matéria prima, na qual os óleos vegetais passam por tratamento para diminuir a acidez. Segunda etapa: reação de transesterificação, metanol ou etanol e uma base forte são adicionados ao óleo vegetal e a mistura é aquecida, aproximadamente, a 56 o. Terceira etapa: separação de fases por decantação onde a fase mais pesada formada por glicerina vai para o fundo e a fase mais leve formada por ésteres fica em cima. Quarta etapa: recuperação do álcool, da glicerina e dos ésteres. Quinta etapa: destilação da glicerina. Sexta etapa: purificação dos ésteres través de lavagem com água. Agita-se e faz-se destilação para a eliminação desta água que contém impurezas. II. orreta. Etanol é comumente produzido por processo de fermentação, o qual gera O como subproduto. 6 1 O 6 NAD (glicose) ADP + P NAD ATP 4 O 4 O (ácido pirúvico) (ácido pirúvico) O 6 O (etanol) Fermentação alcoólica 6 O (etanol) O contatoqpv@gmail.com 10

11 III. orreta. O bioquerosene é um combustível renovável formado por hidrocarbonetos lineares ou cíclicos. Ele é obtido a partir da hidrogenação de compostos oxigenados formados na descarbonilação de ésteres produzidos no processo de transesterificação de óleos vegetais. Questão 11. onsidere as seguintes proposições: I. A propriedade básica associada ao fracionamento do petróleo é o ponto de ebulição. II. Em geral, no craqueamento térmico do petróleo ocorre formação de radicais livres por meio da quebra de ligação homolítica, enquanto que no craqueamento catalítico ocorre a ruptura heterolítica. III. Metano não é produzido na destilação fracionada do petróleo. IV. Indústria petroquímica é o termo utilizado para designar o ramo da indústria química que utiliza derivados de petróleo como matéria-prima para a fabricação de novos materiais, como medicamentos, fertilizantes e explosivos. V. Os rendimentos de derivados diretos do petróleo no processo de destilação fracionada não dependem do tipo de petróleo utilizado. Das proposições acima são ORRETAS A ( ) apenas I, II e IV. B ( ) apenas I, III, IV e V. ( ) apenas I, III e V. D ( ) apenas II, IV e V. E ( ) todas. Resolução: Alternativa A I. orreta. A propriedade básica associada ao fracionamento ou destilação fracionada do petróleo é o ponto de ebulição. II. orreta. No craqueamento térmico do petróleo ocorre a cisão homolítica da ligação covalente e a formação de radicais livres, enquanto que no craqueamento catalítico ocorre a ruptura heterolítica. III. Incorreta. O metano compõe a fração menos densa do petróleo obtida após sua destilação fracionada. IV. orreta. Indústria petroquímica é o termo utilizado para designar o ramo da indústria química que utiliza derivados de petróleo como matéria-prima para a fabricação de novos materiais, como medicamentos, fertilizantes e explosivos. V. Incorreta. Os rendimentos de derivados diretos do petróleo no processo de destilação fracionada dependem do tipo de petróleo utilizado, pois os tipos de misturas extraídas do solo variam de região para região do planeta. Questão 1. O composto,-dimetil-l-penteno reage com água em meio ácido e na ausência de peróxidos, formando um composto X que, a seguir, é oxidado para formar um composto Y. Os compostos X e Y formados preferencialmente são, respectivamente, A ( ) um álcool e um éster. B ( ) um álcool e uma cetona. ( ) um aldeído e um ácido carboxílico. D ( ) uma cetona e um aldeído. E ( ) uma cetona e um éster. contatoqpv@gmail.com 11

12 Resolução: Alternativa B O + O + X - Álcool O [O] O X - Álcool Y - etona Questão 1. Um recipiente de paredes adiabáticas e de volume constante contém duas amostras de água pura separadas por uma parede também adiabática e de volume desprezível. Uma das amostras consiste em 54 g de água a 5 e, a outra, em 16 g a 75. onsidere que a parede que separa as amostras é retirada e que as amostras de água se misturam até atingir o equilíbrio. Sobre esse processo são feitas as seguintes afirmações: I. A temperatura da mistura no equilíbrio é de K. II. A variação de entalpia no processo é nula. III. A variação de energia interna no processo é nula. IV. A variação de entropia no processo é nula. Assinale a opção que apresenta a(s) afirmação(ões) ORRETA(S) sobre a mistura das amostras de água. A ( ) Apenas I B ( ) Apenas I e II ( ) Apenas II e III D ( ) Apenas III e IV E ( ) Apenas IV Resolução: Alternativa I. Incorreta. A temperatura da mistura no equilíbrio é de K. Amostra Massa (m) c (cal/g. o ) T inicial T final Δ T I 54 g c 5 o T T 5 o II 16 g c 75 o T T 75 o alor recebido pela amostra I: Q m c T 5 54 c (T 5) I I contatoqpv@gmail.com 1

13 alor perdido pela amostra II: Q m c T c (T 75) II II Pelo princípio geral das trocas de calor a soma das quantidades de calor trocadas é igual a zero. Q Q 0 I II 54 c (T 5) 16 c (T 75) 0 54 c (T 5) 16 c (T 75) 54T T T K o T 60 (temperatura final) T T 7 T 60 7 K o K II. orreta. omo as paredes do recipiente são adiabáticas e o volume constante, a variação de entalpia no processo é nula, pois não ocorre troca de calor com o meio. III. orreta. omo o volume é constante, o trabalho é igual a zero. Q W U 0 0 U U 0 IV. Incorreta. A variação de entropia no processo é diferente de zero, pois quando a parede que separa as duas amostras é retirada ocorre desorganização das moléculas de água das duas amostras. Questão 14. São feitas as seguintes proposições a respeito de propriedades coligativas: I. A pressão osmótica depende do tipo de solvente para um dado soluto. II. A criometria usa o abaixamento do ponto de congelamento do solvente para medir a massa molar do soluto. III. Na ebuliometria, a variação da temperatura de ebulição depende da concentração molal de soluto não volátil utilizado. IV. Na tonometria, ocorre abaixamento da pressão de vapor de uma solução que contém um soluto não volátil, em relação ao solvente puro. Das proposições acima é(são) ORRETA(S) A ( ) apenas I. B ( ) apenas I e III. ( ) apenas II, III e IV. D ( ) apenas II e IV. E ( ) todas. Resolução: Alternativa I. Incorreta. Levando-se em conta a abordagem do programa do vestibular, ou seja, a abordagem do ensino médio, conclui-se que a pressão osmótica depende da concentração de uma solução em relação à outra, pois se trata da migração de solvente da região de maior pressão de vapor para a região de menor pressão de vapor do solvente comum às soluções comparadas. Π V n R T i n Π R T i Π M R T i V M : oncentração molar da solução contatoqpv@gmail.com 1

14 II. orreta. A criometria usa o abaixamento do ponto de congelamento do solvente para medir a massa molar do soluto. ΔT Kc W i soluto soluto soluto ons tan te crisoscópica nsoluto ΔT Kc i m n ΔT m K solvente (kg) solvente (kg) c i m ΔT m soluto M K i M solvente (kg) msoluto Kc i ΔT m c solvente (kg) III. orreta. Na ebuliometria, a variação da temperatura de ebulição depende da concentração molal de soluto não volátil utilizado. ΔT Ke W i ons tan te ebulioscópica IV. orreta. Na tonometria, ocorre abaixamento da pressão de vapor de uma solução que contém um soluto não volátil, em relação ao solvente puro. ΔP Kt W i P 0 ons tan te tonoscópica Questão 15. Em temperatura ambiente, adicionou-se uma porção de ácido clorídrico 6 mol L 1 a uma solução aquosa contendo os íons metálicos o +, u +, g + e Pb +. Assinale a opção que apresenta os íons metálicos que não foram precipitados. A ( ) o + e u + B ( ) o + e g + ( ) u + e g + D ( ) u + e Pb + E ( ) g + e Pb + Resolução: Alternativa A A adição de ácido clorídrico provoca a formação de cloretos ( ) dos respectivos metais. loretos de mercúrio e de chumbo são insolúveis em água. onclusão: os íons metálicos que não foram precipitados são o + e u +. g g Pb Pb contatoqpv@gmail.com 14

15 Questão 16. onsidere dadas as constantes de dissociação ácida (Ka) ou básica (K b) das seguintes substâncias, a 5 : fenol ( 6 5O), K a = e anilina ( 6 5N ), K b = Sobre o p de soluções aquosas dessas substâncias são feitas as seguintes afirmações: I. A solução aquosa de fenol a mol L 1 tem p < 5. II. A solução aquosa de anilina a mol L 1 tem p > 9. III. Ambas as soluções aquosas a mol L 1 têm p aproximadamente iguais. Das afirmações acima está(ão) ORRETA(S) A ( ) apenas I. B ( ) apenas I e II. ( ) apenas II. D ( ) apenas II e III. E ( ) apenas III. Resolução: Alternativa E I. Incorreta. A solução aquosa de fenol a mol L 1 tem p > 5. Fenol O, K mol L 6 5 a 10 O O a 4 mol mol mol L L L (início) a 4 10 M 14 M (durante) (10 M) M M (equilíbrio) K K M M M [ ][65O ] [ O] M M M 10 M 10 mol /L p 7 M [ ] 10 [ ] 10 mol /L p 7 II. Incorreta. A solução aquosa de anilina a mol L 1 tem p < 9. Anilina N, K mol L 6 5 b 10 N O N O mol mol mol L L L (início) b moll (durante) (10 M) M M (equilíbrio) K M M M 7 10 [ N ][O ] [ N ] M M 10 contatoqpv@gmail.com 15

16 M mol / L M 7 10 mol / L 7 M [O ] 7 10 mol /L po log[o ] po log ,45 7 p po 14 po 14 p 14 p log p 7 log 7 p 14 7 log 7 7 p 7 log 7 p 7, 4 III. Incorreta. Ambas as soluções aquosas a mol L 1 têm p aproximadamente iguais, ou seja a primeira tem p igual a 7 e a segunda tem p igual a 7,4. Questão 17. Sobre indicadores de p, é ERRADO afirmar que A ( ) são ácidos ou bases fracas. B ( ) em solução aquosa são usados como tampão. ( ) geralmente possuem anéis aromáticos em sua estrutura molecular. D ( ) devem apresentar mínima interferência no sistema químico de interesse. E ( ) respondem à presença de íons hidrogênio em solução aquosa por deslocamento de equilíbrio entre as formas associada e ionizada. Resolução: Alternativa B Em solução aquosa, indicadores de p produzem um equilíbrio químico ácido-base conjugados. Os indicadores não são utilizados como tampão em solução aquosa. Questão 18. onsidere as seguintes semirreações de oxirredução e seus respectivos potenciais padrão na escala do eletrodo padrão de hidrogênio (EP): I. O 1 1e O O E 0,085 V o 5 I II. O 4 4e O E 1, 9 V o II Assinale a opção que apresenta a afirmação ERRADA sobre uma célula eletroquímica em que a semirreação I ocorre no anodo e a semirreação II, no catodo. A ( ) A reação global é exotérmica. B ( ) Trata-se de uma célula a combustível. ( ) O potencial padrão da célula é de 1,144 V. D ( ) O trabalho máximo que pode ser obtido é, em módulo, de kj por mol de etanol. E ( ) A célula converte energia livre da reação de combustão do etanol em trabalho elétrico. Resolução: Alternativa D Oxidação o 5 I I. O O O 1 1e E 0,085 V Re dução o II II. O 4 4e O E 1, 9 V Oxidação 5 I. O O O 1 1e Re dução II. O 4 4e O ( ) contatoqpv@gmail.com 16

17 Oxidação 5 O O O 1 1e Re dução Global 5 O 1 1e 6 O O O O O Δ < 0 A reação global é exotérmica e trata se de uma célula de combustível. A célula converte energia livre da reação de combustãodo etanol em trabalho elétrico. Oxidação o 5 I I. O O O 1 1e E 0,085 V Re dução o II II. O 4 4e O E 1, 9 V ΔE = E oxidação E redução ΔE = 0,085 V 1,9 V ΔE = 1,144 V n 1 mol de elétrons transferidos F 9,65 10 J.V.mol W n F ΔE W 1 mol 9,65 10 J.V.mol 1,144 V W 1, J 1.4,75 kj W 1.5 kj Questão 19. O perclorato de amônio (PA) é um dos componentes mais utilizados em propelentes de foguetes. Para aperfeiçoar seu desempenho, hidrogênio pode ser utilizado como aditivo. onsidere dadas as entalpias de combustão destas espécies: = 189 kj mol 1 ; c, 1 Δ 86 kj mol. om base nessas informações, assinale a opção que apresenta a equação linear da variação da entalpia de combustão da mistura de PA com em função da quantidade de. A ( ) y = 0,48x B ( ) y = 0, 48x 189 ( ) y = 0,48x + 08 D ( ) y = 0,97x 189 E ( ) y = 0,97x 08 Resolução: Alternativa D 1 X X (a soma das frações molares é igual a 1) 1 PA n npa 1 1 % n % n % n 1 % n n n 100 % Δ mistura % n Δ c, % n PA Δ c,pa mistura PA PA Δ % n ( 86) (1 % n ) ( 189) Δ % n ( 86) 189 % n ( 189) mistura 1 Δmistura % n ( 97) 189 n ( 97) Δmistura 0,97 n 189 y y 0,97x 189 x c, PA contatoqpv@gmail.com 17

18 Questão 0. Um dado material sólido em equilíbrio térmico emite radiação semelhante a de um corpo negro. Assinale a opção que apresenta a curva que expressa a relação experimental ORRETA entre o comprimento de onda do máximo de emissão ( ) e a temperatura desse material. máx Resolução: Alternativa B Quanto menor for o comprimento de onda máximo de emissão ( máx ), maior será a frequência e, consequentemente, maior será a energia emitida pelo corpo negro o que caracterizará sua temperatura. Deve-se procurar uma curva na qual a temperatura aumenta e o comprimento de onda máximo de emissão ( ) diminui, porém sem relação direta. onclusão: máx Observação teórica: a relação entre o comprimento de onda máximo de emissão temperatura de um corpo negro é dada por (lei de Wien): ( máx ) e a λ máx b T b, m.k contatoqpv@gmail.com 18

19 AS QUESTÕES DISSERTATIVAS, NUMERADAS DE 1 A 0, DEVEM SER RESPONDIDAS NO ADERNO DE SOLUÇÕES. AS QUESTÕES NUMÉRIAS DEVEM SER DESENVOLVIDAS SEQUENIALMENTE ATÉ O FINAL. Questão 1. Uma mistura de uso 4 anidro e Fe com massa de 48,45 g é dissolvida em água e tratada com uma solução de NaO em excesso. O precipitado formado (considere rendimento de 100 %) é separado por filtração e, a seguir, é tratado com ácido nítrico a 16 g L 1. São necessários 400 cm desse ácido para dissolver todo o precipitado. a) Escreva a(s) equação(ões) química(s) balanceada(s) que representa(m) as reações envolvidas no tratamento com NaO. b) Escreva a(s) equação(ões) química(s) balanceada(s) que representa(m) a dissolução do precipitado com ácido nítrico. c) Determine as massas, em g, de uso 4 anidro e de Fe presentes na mistura. Resolução: a) Uma mistura de uso 4 anidro e Fe é dissolvida em água e tratada com uma solução de NaO em excesso: uso NaO Na SO u(o) 4(aq) (aq) 4(aq) (s) Fe NaO Na Fe(O) (aq) (aq) (aq) (s) b) Equações que representam a dissolução dos precipitados com ácido nítrico: u(o) NO O u(no ) (s) (aq) ( ) (aq) Fe(O) NO O Fe(NO ) (s) (aq) ( ) (aq) c) Determinação das massas, em g, de uso 4 anidro e de Fe presentes na mistura: NO NO 16 g /L; V 400 cm 0,4 L; M 6 g /mol NO 16 g /L [NO ] mol /L M 6 g /mol NO NO nno [NO ] n NO [NO ] V V n mol /L 0,4 L 0,8 mol uso NaO Na SO u(o) 4(aq) (aq) 4(aq) (s) x x Fe NaO Na (aq) (aq) (aq) Fe(O) (s) y y u(o) NO O u(no ) x (s) (aq) ( ) (aq) x Fe(O) NO O Fe(NO ) y (s) (aq) ( ) (aq) y contatoqpv@gmail.com 19

20 uso4 Fe uso4 Fe Fe Fe 4 m m 48, 45 (I) (massa da mistura) x : número de mols de uso y : número de mols de Fe muso m 4 uso4 x M 159,61 m m y M 16, x y 0,8 (II) (número de mols de NO ) Substituindo x e y : muso m 4 Fe 0,8 (II) 159,61 16, Utilizando (I) e (II), teremos : muso m 4 Fe 48, 45 muso m 4 Fe 0,8 159,61 16, Resolvendo o sistema, vem : m 48, 45 m uso4 Fe 48, 45 mfe m Fe 0,8 159,61 16, 16, 16, Fe Fe Fe Fe Fe uso4 Fe uso4 uso4 48,45 mfe 159,61 mfe 0,8 159,61 159,61 16, 16, 48, 45 m 159,61 m 0,8 16, 159, , 4 4, 4m 478,8m 0.710,99 m, g m m 48, 45 m, g 48, 45 m 16,18 g Questão. onsidere as seguintes reações químicas: ao A B Δ Na N O B D Na O O B Δ A O E E D a O N Escreva as fórmulas químicas das espécies A, B,, D e E envolvidas nas reações acima. contatoqpv@gmail.com 0

21 Resolução: ao A B Δ aooo O O Na O O NaO O B Δ NaO ao Na N O O D A O E ao a(o) N4 a(o) O NaO N4 E D a O N A : ao B : O : NaO D : N 4 E : a(o) Questão. Em um experimento, titularam-se 5 ml, de uma solução aquosa de carbonato de sódio com ácido clorídrico, ambos com concentração igual a 0,1 mol L 1. Registrou-se a variação do p da solução até a adição de um volume de 65 ml de ácido. a) Esboce a curva de titulação (p versus volume). b) Explique o comportamento da curva de titulação usando equações químicas. c) Escreva a equação global balanceada. Resolução: a) e b) O carbonato de sódio aquosa. O íon carbonato (Na O Na O ) dissocia-se completamente em solução (O ) é classificado como uma base diprótica fraca: O O O O K (aq ) ( ) (aq ) (aq ) b1 O O O O K (aq ) ( ) (aq ) (aq ) b omo K b1 >> K b a curva de titulação apresentará dois patamares, com dois pontos de equivalência. Na titulação com ácido clorídrico ( ) ocorrem duas reações: O O (aq ) (aq ) (aq ) O O O O (aq ) (aq ) (aq ) (g) ( ) contatoqpv@gmail.com 1

22 Na primeira titulação O (aq ) (aq ) O(aq ) hidrogenocarbonato O maior do que sete. o ponto de equivalência contém e é alcalino. O p fica dentro da zono de viragem básica, ou seja, Na segunda titulação O(aq ) (aq ) O (aq ) O(g ) O( ) equivalência será ácido e menor do que sete. o ponto de Observação teórica: abaixo, tem-se uma curva de titulação base fraca/ácido (Na O / ). Os pontos 1 e correspondem aos tampões existentes. forte Fonte: Faculdade de iências e Tecnologia Universidade de Lisboa c) Equação global balanceada: Na O O O Na. Na O Na O O O Global O O O Na O Na O O contatoqpv@gmail.com

23 Questão 4. O seguinte sistema eletroquímico é construído: I. Semicélula A constituída de placa de chumbo parcialmente imersa em uma solução aquosa de Pb +. II. Semicélula B constituída de placa de platina parcialmente imersa em uma solução aquosa X. III. As soluções aquosas das semicélulas A e B são conectadas por meio de uma ponte salina. IV. As placas metálicas das semicélulas A e B são conectadas por meio de fios condutores. onsiderando condições padrão e sabendo que o potencial padrão da semicélula A contra o eletrodo padrão de hidrogênio na temperatura de 5 é E = 0,16 V, pedem-se: a) Desenhe esquematicamente a célula eletroquímica construída. b) onsiderando que a solução X é uma solução aquosa de, escreva a semirreação anódica, a semirreação catódica e a reação global que ocorre nessa célula. c) onsiderando, agora, que a solução X é uma solução aquosa de Fe + e Fe + e que a placa de chumbo é conectada ao terminal negativo de uma bateria e a placa de platina, ao terminal positivo, escreva a semirreação anódica, a semirreação catódica e a reação global que ocorre nessa célula. Resolução: a) Desenho esquemático, obtido a partir das informações contidas em I, II, III e IV: o Pb /Pb b) onsiderando que a solução X seja uma solução aquosa de : E 0,16 V; E 0,000 V o o Pb /Pb / E red ( ) E red (Pb ) Pb e Pb (semirreação anódica) oxidação (s) (aq ) e (semirreação catódica) redução (aq ) (g ) Pb Pb Global (s) (aq ) (aq ) (g ) contatoqpv@gmail.com

24 c) onsiderando: E (Pb ) E (Fe ) E (Fe ) red red red Pb e Pb (semirreação catódica) redução (aq ) (s) Fe e Fe (semirreação anódica) oxidação (aq ) (aq ) Pb Fe Pb Fe Global (aq ) (aq ) (s) (aq ) Questão 5. Escreva as equações químicas que representam as reações de polimerização ou copolimerização dos monômeros abaixo, apresentando as fórmulas estruturais de reagentes e produtos. a) Eteno b) -propeno-nitrila c) -metil-propenoato de metila d) Etenil-benzeno (vinil-benzeno) e) 1,-butadieno com etenil-benzeno (vinil-benzeno) Resolução: a) Eteno: P, T n Eteno... Polietileno - PE... n Observação teórica: o polietileno é empregado na fabricação de recipientes como sacos, garrafas, etc. Existem inúmeras utilidades. b) -propeno-nitrila: n P, T N -propeno-nitrila... N Poliacrilonitrila... n Observação teórica: a poliacrilonitrila é usada como fibra têxtil e na produção de tecido, entre outras aplicações. contatoqpv@gmail.com 4

25 c) -metil-propenoato de metila: n P, T OO -metil-propenoato de metila OO Polimetacrilato de metila n Observação teórica: o polimetacrilato de metila é muito resistente e apresenta excelentes qualidades ópticas sendo utilizado como vidro plástico. d) Etenil-benzeno (vinil-benzeno): P, T n Etenil-benzeno ou estireno... Poliestireno - PS... n Observação teórica: o poliestireno é bom isolante elétrico, utilizado na fabricação de pratos, copos, etc. Expandido origina o isopor. e) 1,-butadieno com etenil-benzeno (vinil-benzeno): x + y Etenil-benzeno ou estireno... P, T... x y Buna-S ou borracha GRS ou borracha SBR Observação teórica: a buna-s é uma borracha muito resistente ao atrito utilizada na fabricação de pneus. Questão 6. Uma dada reação (I), cujo calor liberado é desconhecido, é conduzida em um reator que utiliza um gás mantido a volume constante (V) como banho térmico. Outras duas reações (II e III) conduzidas em condições similares apresentam calor liberado a volume constante (QV) conforme apresentado na tabela abaixo: Reação Equação Q V (kj mol -1 ) I A 1 B D? II A B 400 III D 1 B 00 onsidere as seguintes informações sobre o gás do banho térmico, que tem comportamento não ideal e obedece à equação: contatoqpv@gmail.com 5

26 n a P V nb nrt, V em que: a = 6,5 L atm mol ; b = 0,4 L mol 1 ; n = 0,4 mol; V = 10 L; capacidade calorífica molar a volume constante ( V,m) = 8, J K 1 mol 1 ; temperatura inicial (T i) = 00 K. a) Sabendo que 0,1 mol de A são utilizados na reação I, calcule o Q V liberado nessa reação. b) Determine a temperatura final do banho térmico. c) Determine a pressão inicial e a pressão final do banho térmico. Resolução: a) Aplicando a lei de ess para a tabela, vem: Reação Equação Q V (kj mol -1 ) I A 1 B D? (global) II A B 400 III D 1 B 00 A B Q 400 kj / mol (manter) 1 v D B Q 00 kj / mol (inverter) v A B Q 400 kj/mol D B Q 00 kj /mol total 1 1 Global 1 1 A B D Q ( ) kj Q 100 kj Global total A B D Q 100 kj total 1 mol 100 kj liberados 0,1 mol E E 100 0,1 kj E 10 kj liberados ( J) b) Determinação da temperatura final do banho térmico: Q J; n 0,4 mol; 8, J K mol ; T 00 K. 1 1 total V,m i Q n ΔT total V,m Q n T T total V,m f i J 0,4 mol 8, J K mol Tf 00 K J T 00 K 0,4 mol 8, J K mol T f 1 1 f f 600,01 K T 600 K contatoqpv@gmail.com 6

27 c) onsiderando que o gás não é ideal e aplicando a equação de Van der Waals para gases reais, vem: 1 n 0,4 mol; a 6,5 L atm mol ; b 0,4 L mol ; 1 1 V 10 L; T 00 K; R 8,110 atm L K mol. i n a P inicial V nb nrt i V (0,4 mol) 6,5 L atm mol Pinicial 10 L (0,4 mol) 0,4 L mol (0,4 mol) 8,110 atm L K mol 00 K (10 L) inicial inicial inicial inicial P 0,1 9,84 9,85 9,84 P 9,85 0,984 P P 9,85 0,984 0,901 atm 9,84 0,9 atm Analogamente, f n 0,4 mol; a 6,5 L atm mol ; b 0,4 L mol ; V 10 L; T 600 K; R 8,110 atm L K mol. n a Pfinal V nb nrt f V (0,4 mol) 6,5 L atm mol Pfinal 10 L (0,4 mol) 0,4 L mol (0,4 mol) 8,110 atm L K mol 600 K (10 L) P 0,1 9,84 19,704 final final final final 9,84 P 19,704 0,984 P P 19,704 0,984 1,904 atm 9,84 1,9 atm Questão 7. Para cada uma das dispersões coloidais de natureza definida na tabela abaixo, cite um exemplo prático, explicitando quais são o dispergente e o disperso. opie e complete a tabela no caderno de respostas. Dispersão coloidal Natureza Exemplo Dispergente Disperso Espuma sólida Polímero Espuma líquida Produto alimentício Aerossol líquido Fenômeno natural Aerossol sólido Fenômeno artificial contatoqpv@gmail.com 7

28 Resolução: Dispersão coloidal Natureza Exemplo Dispergente Disperso Espuma sólida Polímero Espuma de poliestireno (isopor) Dispergente no estado sólido: poliestireno. Disperso no estado gasoso: ar. Espuma líquida Produto alimentício lara em neve ou clara batida Dispergente no estado líquido: clara de ovo. Disperso no estado gasoso: ar. Aerossol líquido Fenômeno natural Neblina Dispergente no estado gasoso: ar. Disperso do no estado líquido: água. Aerossol sólido Fenômeno artificial Fumaça Dispergente no estado gasoso: ar. Disperso no estado sólido: fuligem. Questão 8. onsidere a reação genérica equimolar: X + Y Z, sendo que: I. as concentrações iniciais de X e de Y são iguais. II. a reação direta apresenta lei de velocidade de a ordem. III. a energia de ativação da reação inversa é,49 kj mol 1, a 00 K. onsidere dados o fator pré-exponencial da reação inversa, A 1 =, L mol 1 s 1 e a constante de equilíbrio da reação direta, K 1 = 4,0. om base nessas informações, determine o valor numérico da velocidade da reação direta, quando a concentração de Z for 0,5 mol L 1, o que corresponde a 5 % de rendimento da reação. Resolução: 1 1 R 8,1 J K mol ; e,7; Kequilíbrio 4,0 V 1; K 1; A1 V ; K ; A, L.mol 1.K 1 1 X Y Z X v v Direta ( a ordem) Y K [X][Y] 1 1 K [Z] 1 Inversa; Eativação; 00 K,49 kj/mol.490 J/mol No equilíbrio : v v. K [X][Y] K [Z] 1 K [Z] K K K K [X][Y] K 1 1 equilíbrio equilíbrio Z K equilíbrio [Z] [X][Y] contatoqpv@gmail.com 8

29 Aplicando a equação de Arrhenius : K A e 1 equilíbrio E ativação RT 5 K,710,7 K K K ,100 K 4,0 4,0 4, , ,7 10,7 8,100,710,7 1 K1 5,7 10,7 1 K 4, K [Z] 0,5 mol /L 5 % de rendimento [X] [Y] M inicial inicial inicial 0,5 M 0,5 M,0 mol /L X Y Z M M 0 (início) 0,5M 0,5M 0,5 (durante) 0,75,0 1,5 mol/l 0,75,0 1,5 mol/l mol L 0,75 mol M 0,75 M 0,5 L (equilíbrio) v K [X] [Y] v ,5 1,5 v 9,0 10 mol.l.s Questão 9. onsidere os experimentos abaixo, executados consecutivamente: I. Uma peça polida de cobre metálico é completamente mergulhada em um béquer que contém uma solução aquosa concentrada de sulfato de zinco e também aparas polidas de zinco metálico no fundo do béquer. A peça permanece completamente mergulhada na solução e em contato com as aparas de zinco, enquanto a solução é mantida em ebulição durante 50 minutos. Após transcorrido esse tempo, a peça de cobre adquire uma coloração prateada. II. A seguir, a peça de cobre com coloração prateada é removida do béquer, enxaguada com água destilada e colocada em um forno a 00 por dez minutos, adquirindo uma coloração dourada. om base nesses experimentos, a) explique o fenômeno químico que provoca a mudança de coloração da peça de cobre no item I. b) explique o fenômeno químico que provoca a mudança de coloração da peça de cobre no item II. contatoqpv@gmail.com 9

30 Resolução: a) Esquematicamente: O zinco das aparas apresenta maior potencial de oxidação do que o cobre presente na peça, e consequentemente, sofre oxidação a cátion zinco. Os cátions zinco presentes na solução reagem com os elétrons presentes nas aparas que são conduzidos pela peça de cobre e depositam. Oxidação (Aparas ânodo): Zn Zn e Re dução (Peça cátodo) : Zn e Zn b) Quando a peça recoberta de zinco é aquecida a 00 o ocorre a formação da liga metálica conhecida como latão, que tem coloração dourada. Questão 0. O tetraetilchumbo era adicionado à gasolina na maioria dos países até cerca de a) Escreva a equação química balanceada que representa a reação de combustão do composto tetraetilchumbo, considerando que o chumbo elementar é o único produto formado que contém chumbo. b) O 8 U decai a 06 Pb com tempo de meia-vida de 4, anos. Uma amostra de sedimento colhida em 1970 continha 0,119 mg de 8 U e,16 mg de 06 Pb. Assumindo que todo o 06 Pb é formado somente pelo decaimento do 8 U e que o 06 Pb não sofre decaimento, estime a idade do sedimento. c) Justifique o resultado obtido no item b) sabendo que a idade do Universo é de 1,7 bilhões de anos. Dados: n 0,69; n,091. Resolução: a) Equação química balanceada que representa a reação de combustão do composto tetraetilchumbo (Pb( 5 ) 4 ): Pb( 5 ) 4 1O Pb 8O 10O contatoqpv@gmail.com 0

31 b) Estimativa da idade do sedimento: omo a curva de desintegração radioativa é exponencial, podemos usar a cinética de desintegração de primeira ordem: N N0 e Kt. Onde: N: quantidade de átomos não desintegrados. N 0: quantidade de inicial de átomos radioativos. t: tempo de meia-vida. K: constante. 9 t 4,5 10 anos m N ; M8 8,0 g /mol e M06 07, g /mol U Pb M 0, N 8 0, mol inicial de U 8,0,16 10 N 06 0, mol inicial Pb 07, omo o chumbo é formado pelo decaimento do urânio : N 8 N 8 N 06 total de U inicial de U inicial Pb N 8 0, mol 0, mol 0, total de U mol N 8 0,01110 total de U mol N 0, mol N0 0,01110 mol 0,69 0,69 9 K K 0, t 4,5 10 Kt Kt N0 N N e e 0 N 9 9 0,15410 t 0,01110 mol 0,15410 t e e 0, mol n e 9 0,15410 t n 9 0, t, t 0,07 10 anos 10 anos t 0 bilhões de anos (idade do se dim ento) 1,7 bilhões de anos (idade do Universo) c) omo a idade do sedimento (0 bilhões de anos) é incompatível com a idade do Universo (1,7 bilhões de anos), conclui-se que a quantidade de chumbo encontrada na amostra é muito superior àquela decorrente do decaimento do 8 U, ou seja, com o passar do tempo a amostra foi contaminada com chumbo derivado de outras fontes. O texto cita o tetraetilchumbo que era adicionado à gasolina na maioria dos países até cerca de Isto nos leva à conclusão de que os aditivos acrescentados à gasolina poderiam ser uma fonte desta contaminação. contatoqpv@gmail.com 1