Simulado de Conhecimentos Específicos

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1 1A 1 1 H 1,0 3 Li 7,0 11 Na 3,0 19 K 39,0 37 Rb 85,5 55 Cs 133,0 87 Fr (3) A 4 Be 9,0 1 Mg 4,0 0 Ca 40,0 38 Sr 88,0 56 Ba 137,0 88 Ra (6) Elementos de Transição 3B 4B 5B 6B 7B 8B 1B B A 4A 5A 6A 7A 178,5 181,0 184,0 186,0 190,0 19,0 195,0 197,0 01,0 04,0 07,0 09,0 (10) (10) () ,0 11,0 1,0 14,0 16,0 19,0 0,0 45,0 48,0 51,0 5,0 55,0 56,0 59,0 59,0 63,5 65,0 70,0 73,0 75,0 79,0 80,0 89,0 91,0 93,0 96,0 (99) 101,0 103,0 106,0 108,0 11,0 115,0 119,0 1,0 18,0 17,0 131, Série dos Lantanídios Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Série dos Actinídios (66) (61) (6) (63) (6) (65) He B C N O F Ne Al Si P S Cl Ar 7,0 8,0 31,0 3,0 35,5 40, Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Tabela Periódica CLASSIFICAÇÃO PERIÓDICA DOS ELEMENTOS (COM MASSAS ATÔMICAS REFERENTES AO ISÓTOPO 1 DO CARBONO) Unq Unp Unh Uns Uno Une 84,0 Número Atômico Símbolo Massa Atômica ( ) = Nº de massa do isótopo mais estável Série dos Lantanídios La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu 138, ,0 144,0 (147) 150,0 15,0 157,0 159,0 16,5 165,0 167,0 169,0 173,0 175,0 Série dos Actinídios Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr (7) 3,0 (31) (38) (37) (4) (43) (47) (47) (51) (54) (53) 101 (56) 10 (53) 103 (57) 3 1 Dados: Constante de Avogadro = 6,0 10 átomos.mol Produto iônico da água, K, a 5 ºC = 1,0 10 W 14 F = Coulombs 1 1 R = 0,08 atm.l.mol.k - 1 -

2 01. A 5ºC, borbulha-se H S (g) em uma solução aquosa 0,00 mol.l 1 em MnCl, contida em um erlenmeyer, até que seja observado o início de precipitação de MnS (s). Neste momento, a concentração de H + na solução é igual a,5 x 10 7 mol.l 1. Dados eventualmente necessários, referentes à temperatura de 5ºC: I. MnS (s) + H O (l) Mn + (aq) + HS (aq) + OH (aq) K I = 3 x II. H S (aq) III. H O (l) HS (aq) + H + (aq) K II = 9,5 x 10 8 OH (aq) + H + (aq) K III = 1 x Determine o valor da concentração, em mol.l 1, de H S na solução no instante em que é observada a formação de sólido. (Até 10 pontos) A reação que ocorre está representada pela equação química H S (g) + Mn + (aq) MnS (s) + H + (aq). São conhecidas [Mn + ] = 0,0M e [H + ] =,5 x 10 7 M. Para se obter a equação química anterior é preciso fazer a seguinte combinação de reações consecutivas: I. Mn + (aq) + HS (aq) + OH (aq) MnS (s) + H O (l) II. H S (aq) HS (aq) + H + (aq) III. H O (l) OH (aq) + H + (aq) H S (g) + Mn + (aq) MnS (s) + H + (aq) Para se saber a concentração de H S, basta aplicar os valores relativos à constante de equilíbrio (K) da reação global. K = [H + ] = K II x K III ::::::: (,5 x 10 7 ) = 9,5 x 10 8 x 1 x :::::::: [H S] 10 1 M [H S][Mn + ] K I [H S] x 0,0 3 x Considere as semi-reações abaixo à temperatura de 5ºC. H + (aq) + e ½ H (g) E 0 = 0,00 V Zn + (aq) + e Zn (s) E 0 = - 0,76 V Uma célula cuja ddp é 0,64 V é construída usando-se uma solução-padrão de zinco e um eletrodo de hidrogênio a 4 atm. Determine, apresentando os cálculos correspondentes: a) O valor do ph inicial desta célula. (4,0 pontos) b) A variação de energia livre inicial desta célula. (,0 pontos) c) O valor da constante de equilíbrio a 5ºC. (4,0 pontos) a) A reação espontânea que ocorre é Zn (s) + H + (aq) Zn + (aq) + H (g) E 0 = + 0,76V. Estando o eletrodo de zinco nas condições padrão, têm-se [Zn + ] = 1,0 M. Para se saber o ph inicial ( log[h + ]) basta aplicar a equação de Nernst, levando-se em consideração a transferência de elétrons. E = E 0 0,059 log [Zn + ] x p(h ) ::::: 0,64 = 0,76 0,059 log 1,0 x 4 ::::: ph = 1,7 [H + ] [H + ] b) G = nf E :::::::: G = x x 0,64 ::::::::::: G = 13,9 kj/mol c) No equilíbrio têm-se G = 0 e E = 0. Desta forma, fica 0 = 0,76 0,059 logk ::::::: K A energia de ionização de um elemento químico é a energia necessária para que ocorra o seguinte processo: Cu (g) Cu + (g) + e E 1 Ca (g) Ca + (g) + e E K (g) K + (g) + e E 3 Cr (g) Cr + (g) + e E 4 - -

3 O baixo valor da energia de ionização de alguns elementos químicos, como o tungstênio, possibilita a utilização destes elementos em células fotoelétricas. a) Coloque os valores de E 1, E, E 3 e E 4 em ordem crescente de energia. (4,0 pontos) b) Justifique sua resposta em função da carga nuclear efetiva (configuração eletrônica dos elementos).(6,0 pontos) a) E 3 < E < E 4 < E 1 b) De um modo geral, dentro de um período na Tabela Periódica, a energia de ionização aumenta com o aumento da carga nuclear efetiva (da esquerda para a direita). Como todos os elementos apresentados pertencem ao mesmo período (quarto), a energia de ionização será tanto maior quanto maior for a eletronegatividade do elemento. Portanto, E 3 < E < E 4 < E O 8 Pb 14 desintegra-se por emissão de partículas Beta, transformando-se em 83 Bi 14 que, por sua vez, se desintegra também por emissão de partículas Beta, transformando-se em 84 Po 14. A figura abaixo mostra como varia, com o tempo, o número de átomos, em porcentagem de partículas, envolvidos nestes processos de desintegração. Admita ln = 0,7 e ln6 = 1,8. Sabendo-se que todos os processos nucleares ocorrem segundo uma cinética de primeira ordem, determine: a) O tempo de meia-vida aproximado do chumbo. (3,0 pontos) b) A constante de velocidade da desintegração do chumbo. (3,0 pontos) c) O tempo necessário para que a quantidade de matéria de bismuto seja 5 vezes maior que o chumbo, desconsiderando a formação de polônio. (4,0 pontos) a) Do gráfico, percebe-se que o tempo de meia-vida aproximado do chumbo é de 30 min. b) A constante de velocidade (K) é dada por K = ln = 0,7 =,3 x 10 min 1. t 1/ 30 c) Numa reação de primeira ordem é válida a relação ln[pb]o = Kt. [Pb] Se a quantidade de bismuto é 5 vezes o chumbo, isto significa que resta apenas 1/6 do chumbo inicial. Logo, a substituição correta dos valores leva a 1,8 =,3 x 10 x t, o que corresponde a um instante próximo a 78 min de reação. 05. Suponha que 5,00 ml de uma solução de ácido oxálico, H C O 4, foram titulados com 0,100M de NaOH (aq) e que o ponto estequiométrico foi atingido após adição de 38,00 ml de base. Determine: a) A concentração da solução ácida, em mol/l. (Até 6,0 pontos) b) A estrutura de Lewis, bem como a hibridação do carbono no ácido oxálico. (Até 4,0 pontos) a) A reação que ocorre é representada pela equação H C O 4 (aq) + NaOH (aq) H O (l) + Na C O 4 (aq). Num volume de 38,0 ml de solução 0,100 mol/l de NaOH (aq) há 3,8 x 10 3 mol de base. Para neutralização completa desta quantidade alcalina são necessários 19 x 10 3 mol de H C O 4 (aq). Considerando que o ácido provém de uma solução de volume 5mL (0,05L), sua concentração em mol/l fica [H C O 4 ] = 0,76M. b) Na estrutura abaixo apresentada o carbono tem hibridação sp. O HO C C O OH - 3 -

4 06. Uma solução aquosa foi preparada em um balão volumétrico de capacidade igual a 1 L, adicionando-se uma massa correspondente a 0,05 mol de dihidrogenofosfato de potássio (KH PO 4 ) sólido a 300 ml de uma solução aquosa de hidróxido de potássio (KOH) 0,1 mol.l 1 e completando-se o volume do balão com água destilada. Dados eventualmente necessários: pka = logka = 7,, em que Ka = constante de dissociação do H PO 4 em água a 5ºC, log = 0,3 e log3 = 0,48. a) Escreva a equação referente à reação que ocorre quando da adição do KH PO 4 à solução de KOH. (4,0 pontos) b) Determine o ph da solução aquosa preparada. (Até 6,0 pontos) a) Em 300mL de solução 0,1mol/L de KOH (aq) há 0,03mol da base. Isto não consome toda a quantidade (0,05 mol) do sal ácido presente na forma de KH PO 4 (aq). Logo, na primeira ionização do íon ácido (HPO 4 ) toda a base será consumida de acordo com a reação KH PO 4 (aq) + KOH (aq) H O (l) + K HPO 4 (aq), que de maneira simplificada poderia ser representada como H PO 4 (aq) + OH (aq) H O (l) + HPO 4 (aq). b) Na solução passam a existir 0,03mol de um sal e 0,0 mol de um ácido que dão origem a um tampão cujo ph pode ser encontrado pela equação a seguir: ph = pka + log[hpo 4 ] ::::: ph = 7, + log0,03 :::::: ph = 7, + 0,48 0,3 :::::: ph = 7,38 [H PO 4 ] 0,0 07. Segue-se que nas reações de adição de compostos genéricos HX a insaturações orgânicas o hidrogênio é adicionado ao carbono mais hidrogenado. Na realidade, isto faz menção à Regra de Markovnikov, enunciada da seguinte maneira. Na adição iônica de um reagente assimétrico à ligação dupla, a porção positiva do reagente de adição se liga ao átomo de carbono da ligação dupla de modo a formar o carbocátion mais estável como intermediário. a) Com base em tal enunciado efetue a reação entre o metil-propeno e o monocloreto de iodo. (4,0 pontos) b) Mostre as estruturas com as respectivas designações (R-S) dos produtos formados na reação de adição de HBr ao -buteno. (Até 6,0 pontos) Cl a) CH = C CH 3 + ICl CH C CH 3 CH 3 I CH 3 CH CH 3 H 3 CCH b) H C Br e H C Br CH 3 (S)-bromo-butano H 3 C (R)-bromo-butano 08. O clorofenicol, um antibiótico poderoso isolado, em 1949, da bactéria Streptomyces venezuelae, é um composto ativo contra vários tipos de infecções bacterianas e é especialmente valioso contra a febre tifóide. Sobre o que foi dito acima e a partir de sua fórmula dada, atenda às seguintes solicitações. a) Denomine as funções orgânicas presentes no clorofenicol. (Até 05 pontos) b) Apresente a estrutura do enantiômero da do clorofenicol (0 pontos) c) Represente o produto principal resultante da sua reação com anidrido acético e piridina. (03 pontos) a) As funções orgânicas presentes são: álcool primário, álcool secundário, nitro-composto, amida e haleto orgânico. b) c) COCH 3 COCH 3-4 -

5 - 5 -

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