GGE RESPONDE ITA 2012 QUÍMICA 1

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1 0. Uma amostra de 0 - g de um determinado omposto orgânio é dissolvida em 00 ml de água a 5 C, resultando numa solução de pressão osmótia 0,07 atm. Pode-se afirmar, então, que o omposto orgânio é o (a). a) áido etanóio (áido aétio) b),-etanodiol (etileno gliol) ) etanol (álool etílio) d) metanodiamida (ureia) e) tri-fluor-arbono A massa moleular de um dado omposto pode ser determinada a partir do valor de pressão osmótia de sua solução aquosa a partir da equação: m m R T V RT M M V Substituindo os valores dados na questão, temos: 0 0,08 98 M M 60,g mol 0,07 0, 0. Considere as seguintes afirmações: I. Aldeídos podem ser oxidados a áidos arboxílios. II. Alanos reagem om haletos de hidrogênio. III. Aminas formam sais quando reagem om áidos. IV. Alenos reagem om aloóis para formar ésteres. Das afirmações aima, está(ão) CRRETA(S) apenas a) I b) I e III ) II d) II e IV e) IV I. Afirmação verdadeira, pois. s aldeídos podem ser oxidados a áidos arboxilios. II. Afirmação falsa. Alanos são muito pouo reativos, suas reações mais omuns são om moléulas de haletas do tipo X atalisadas por luz. III. Afirmação verdadeira. Podemos itar omo exemplo a reação: CH NH HC (aq) CHNH C (aq) (aq) Se evaporamos o solvente obteremos o loreto de metil-amônio. IV. Afirmação falsa. éster é uma função orgânia mais oxidada que o álool e o aleno, não podendo ser obtida a partir da reação entre esses tipos de ompostos. 0. A reação de sulfonação do naftaleno oorre por substituição eletrofília nas posições e do omposto orgânio, de aordo om o diagrama de oordenada de reação a 50 C. (aq) Das afirmações aima, está(ão) CRRETAS(S) apenas a) I b) I e II ) II d) II e III e) III I. Falsa Segundo gráfio, a entalpia dos produtos é menor que a dos reagentes, onfigurando uma reação exotérmia. II. Verdadeiro A sulfonação na posição tem uma energia de ativação menor. III. Verdadeiro A posição possui menor entalpia final. ALTERNATIVA D 0. Assinale a opção que orresponde, aproximadamente, ao produto de solubilidade do AgCl() em água nas ondições-padrão, sendo dados: Ag + (aq)+e - Ag(); E = 0,799 V e AgCl()+e - Ag() + Cl - (aq); E = 0, V, em que E é o potenial do eletrodo em relação ao eletrodo padrão de hidrogênio nas ondições-padrão. a) x 0-8 b) x 0-0 ) x 0-5 d) x 0 5 e) x 0 0 Considere a reação do AgCl em duas etapas: potenial padrão da reação global orresponde ao potenial da ª etapa usando a equação de NERNST: 0,059 E 0, E log Ag / Ag [Ag 0, = 0, ,059 log [Ag + - 0,577 = 0,059 log [Ag + [Ag + = 0-9,7 M Assim: K ps = [Ag + [Cl -, onde [Cl - =,0 M, pois a reação global está nas ondições padrão K ps = 0-9, Considere as seguintes misturas (soluto/solvente) na onentração de 0% em mol de soluto: I. aetona/lorofórmio II. água/etanol III. água/metanol IV. benzeno/tolueno V. n-hexano/n-heptano Assinale a opção que apresenta a(s) mistura(s) para a(s) qual(is) a pressão de vapor do solvente na mistura é aproximadamente igual à sua pressão de vapor quando puro multipliada pela sua respetiva fração molar. a) Apenas I b) Apenas I, II e III ) Apenas II e III d) Apenas IV e V e) Apenas V A pressão de vapor do solvente na mistura será mais próxima da sua pressão de vapor quando puro. Com base neste diagrama, são feitas as seguintes afirmações: I. A reação de sulfonação do naftaleno é endotérmia. II. A posição do naftaleno é mais reativa do que a de. III. isômero é mais estável que o isômero. A ondição espeifiada na questão só oorre quando a solução está próxima da idealidade. Podemos onsiderar apenas as misturas IV e V omo ideais, pois envolvem substânias apolares e, portanto, om interação muito fraa entre o soluto e o solvente. ALTERNATIVA D GGE RESPNDE ITA 0 QUÍMICA ACMPANHE A RESLUÇÃ DAS QUESTÕES N SITE: CBERTURAMAXIMA.CM.BR

2 06. Considere que a reação hipotétia representada pela equação químia X + Y Z oorra em três ondições diferentes (a, b, ), na mesma temperatura, pressão e omposição total (número de moléulas de X + Y), a saber: a. número de moléulas de X é igual ao número de moléulas de Y. b. número de moléulas de X é / do número de moléulas de Y.. número de moléulas de Y é / do número de moléulas de X. Baseando nestas informações, onsidere que sejam feitas as seguintes afirmações: I. Se a lei de veloidade da reação for v = k[x [Y, então v < v a < v b. II. Se a lei de veloidade da reação for v = k[x [Y, então v b = v < v a. III. Se a lei de veloidade da reação for v = k[x, então t /() > t /(b) > t /(a), em que t / = tempo de meia-vida. Das afirmações aima, está(ão) CRRETA(S) apenas a) I b) I e II ) II d) II e III e) III x + y z n[x + n[y = CTE = a. n[x = n[y = / b. n[x = n[y /. n[x = n[y = / I. se v k[x [y va k 8 vb va v (verdade) II. Se v k [x [y va k va vb v (verdade) III. Se v k [x T assim T (a) T (b) T (falsa) vb k 9 6 vb k 6 n para qualquer k () v k 6 v k 6 ondição iniial de [x 07. Considere os seguintes poteniais de eletrodo em relação ao eletrodo padrão de hidrogênio nas ondições-padrão (E ): E M / M 0,80V e 0,0V. Assinale a opção que E M / M apresenta o valor, em V, de E M. / M a) 0, b) 0, ) + 0, d) + 0, e +,00 M e M E 0,80V M e M E 0,0V A reação global é a soma das duas etapas. Assim, devemos somar propriedade termodinâmia extensiva omo o G : GI nfe I 0,8F GII nfeii 0, F 0,F G Global 0,F nfe Global 0, E Global 0, V 08. Considere as seguintes afirmações a respeito dos haletos de hidrogênio HF, HCl, HBr e HI: I. A temperatura de ebulição do HI é maior do que a dos demais. II. À exeção do HF, os haletos de hidrogênio dissoiam-se ompletamente em água. III. Quando dissolvidos em áido aétio glaial puro, todos se omportam omo áidos, onforme a seguinte ordem de força áida: Hl > HBr > HCl >> HF. Das afirmações aima, está(ão) CRRETA(S) apenas a) I b) I e II ) II d) II e III e) III I. Falso. HF é o únio que forma pontes de hidrogênio. II. Falso. Grau de dissoiação de áidos fortes também depende da onentração. III. Verdadeiro. A sequênia dada é exatamente a ordem deresente de força dos áidos. 09. Considere volumes iguais dos gases NH, CH e nas CNTP. Assinale a opção que apresenta o(s) gás(es) que se omporta(m) idealmente. a) Apenas NH b) Apenas CH ) Apenas d) Apenas NH e CH e) Apenas CH e ritério que pode-se onsiderar para julgar qual dos gases em questão para que se omportem idealmente é analisar quais são polares ou não, pois a polaridades deles irão interferir no momento em que suas moléulas se hoam não podendo onsiderar esses hoques omo perfeitamente elástios. Assim omo NH é polar, e CH e são apolares pode-se dizer que CH e se omportam idealmente. 0. A 5 C, a força eletromotriz da seguinte élula eletroquímia é de 0,5 V: Pt(s) H (g, atm) H + (x mol.l - ) KCl (0, mol L - ) Hg Cl (s) Hg(l) Pt(s). Sendo o potenial do eletrodo de alomelano KCl(0, mol L - ) Hg Cl (s) Hg(l) nas ondições-padrão igual a 0,8 V e x o valor numério da onentração dos íons H +, assinale a opção om o valor aproximado do ph da solução. a),0 b), ),9 d) 5, e) 7,5 Vamos esrever as semi-reações da élula: H(g) H (aq) e Hg (aq) C (s) e Hg( ) C H(g) HgC (s) Hg ( ) C (aq) H (aq) E o = 0,8V potenial dado de 0,5V evidenia que o eletrodo de hidrogênio está fora da ondição padrão. Assim, devemos usar a equação de Nernst: 0,059 [H [C E Eo log n PH 0,059 x (0,) 0,5 0,8 log 0,059 0,7 log 0,0x 5,7 log 0,0x log x 5,7,87, log x,7 x 0 [H, ph log[h log0,. São feitas as seguintes afirmações a respeito dos produtos formados preferenialmente em eletrodos eletroquimiamente inertes durante a eletrólise de sais inorgânios fundidos ou de soluções aquosas de sais inorgânios: GGE RESPNDE ITA 0 QUÍMICA ACMPANHE A RESLUÇÃ DAS QUESTÕES N SITE: CBERTURAMAXIMA.CM.BR

3 I. Em CaCl (l) há formação de Ca(s) no atodo. II. Na solução aquosa x 0 - mol L - em Na S há aumento do ph ao redor do anodo. III. Na solução aquosa mol L - em AgN há formação de (g) no anodo. IV. Em NaBr(l) há formação de Br (l) no anodo. Das afirmações aima, está(ão) ERRADA(S) apenas a) I e II b) I e III ) II d) III e) IV I. Verdadeira. Ca + + e - Ca (s) (no atodo) II. Falsa. s ânios H- têm preferênia de sofrerem desarga diante dos ânions S, assim nas proximidades do anodo a onentração do H (aq) será reduzida, fazendo om que o ph sofra redução. III. Verdadeira. 0H - H + (g) + e - IV. Verdadeira. Br - Br () + Ze - íon Br - sofre desarga no anodo formando Br ().. São feitas as seguintes afirmações em relação à isomeria de ompostos orgânios: I. -loro-butano apresenta dois isômeros ótio. II. n-butano apresenta isômeros onformaionais. III. metil-ilo-propano e o ilo-butano são isômeros estruturais. IV. aleno de fórmula moleular C H 8 apresenta um total de três isômeros. V. alano de fórmula moleular C 5H apresenta um total de dois isômeros. Das afirmações aima, está(ão) CRRETA(S) apenas a) I, II e III b) I e IV ) II e III d) III, IV e V e) IV e V I. Cloro butano CH Cl C CH CH Há apenas um arbono quiral, logo há isômeros optiamente ativa, H o dextrógero e o levógero. Verdade II. n - butano CH CH CH CH há isômeros onformaionais devido à rotação das ligações sigmas entre os átomos de arbono (Verdade) III. meti ilo propano (C H ) e ilo-butano (C H 8) possuem a mesma fórmula moleular. São isômeros de adeia, logo são isômeros estruturais. (Verdade) IV. s alenos de fórmula C H 8 são: but eno is but eno trans but eno metil propeno. Considere as reações representadas pelas seguintes equações químias: I. C(s) + H (g) CH (g) II. N (g) N (g) + / (g) III. NI (s) N (g) + I (g) IV. (g) (g) Assinale a opção que apresenta a(s) reação(ões) químia(s) na(s) qual(is) há uma variação negativa de entropia. a) Apenas I b) Apenas II e IV ) Apenas II e III e IV d) Apenas III e) Apenas IV Sabe-se que, na omparação entre o estado sólido e o gasoso, este último guarda uma entropia, em geral, muito maior. Assim, a reação que apresentar uma redução no número de mols de gases terá uma queda de entropia. A únia opção que obedee a esta análise é a reação I. I. C(s) + H (g) CH (g). Assinale a opção que india o polímero da borraha natural. a) Poliestireno b) Poliisopreno ) Poli (metarilato de metila) d) Polipropileno e) Poliuretano A borraha natural é o polímero do isopreno: CH CH C CH CH 5. Assinale a opção que apresenta os ompostos nitrogenados em ordem resente de número de oxidação do átomo de nitrogênio. a) N H < K N, NaNH < NI < Na N b) K N < Na N < NI < NaNH < N H ) NaNH < N H < K N < Na N < NI d) NI < NaNH < Na N < N H < K N e) Na N < NI < N H < K N < NaNH N H Nox K N Nox + Na NH Nox NI Nox + Na N Nox + a) < + < - < + < + Falso b) + < + < + < - < - Falso ) < - < + < + < + Verdade d) + < - < + < - < + Falso e) + < + < - < + < - Falso 6. A figura representa a urva de aqueimento de uma amostra, em que S, L e G signifiam, respetivamente, sólido, líquido e gasoso. Com base nas informações da figura é CRRET afirmar que a amostra onsiste em uma. CH CH CH CH CH CH C C H H CH H C C H CH CH CH C CH Que Somam Isômeros (Falso) V. C 5H apresenta as seguintes isômeros: CH CH CH CH CH n pen tano Que somam isômeros (Falso) CH CH CH CH CH metil bu tano CH CH C CH CH neo pen tano a) substânia pura b) mistura oloidal ) mistura heterogênea d) mistura homogênea azeotrópia e) mistura homogênea eutétia GGE RESPNDE ITA 0 QUÍMICA ACMPANHE A RESLUÇÃ DAS QUESTÕES N SITE: CBERTURAMAXIMA.CM.BR

4 Podemos notar pelo gráfio que a temperatura durante a ebulição varia logo trata-se de uma mistura homogênea eutétia. 7. Considere os seguintes pares de moléulas: I. LiCl e KCl II. AlCl e PCl III. NCl e AsCl Assinale a opção om as três moléulas que, ada uma no seu respetivo par, apresentam ligações om o maior aráter ovalente. a) LiCl, AlCl e NCl b) LiCl, PCl e NCl ) KCl, AlCl e AsCl d) KCl, PCl e NCl e) KCl, AlCl e NCl Pode-se avaliar se uma ligação é mais ovalente que outra através da análise da diferença de eletronegatividade entre o par de átomos da ligação em questão. Assim: I. LiCl é (mais) ovalente que KCl pois a diferença de eletronegatividade entre K e Cl é maior que entre Li e Cl. II. AlCl é maior que entre Li e Cl. III. NCl é mais ovalente que AsCl Pelas mesmos motivos que item I. 8. São desritos três experimentos (I, II e III) utilizando-se em ada um 0 ml de uma solução aquosa saturada, om orpo de fundo de loreto de prata, em um béquer de 50 ml a 5 C e atm: I. Adiiona-se erta quantidade de uma solução aquosa mol L - em loreto de sódio. II. Borbulha-se sulfeto de hidrogênio gasoso na solução por erto período de tempo. III. Adiiona-se erta quantidade de uma solução aquosa mol L - em nitrato de prata. Em relação aos resultados observados após atingir o equilíbrio, assinale a opção que apresenta o(s) experimento(s) no(s) qual(is) houve aumento da quantidade de sólido. a) Apenas I b) Apenas I e II ) Apenas I e III d) Apenas II e III e) Apenas I, II e III Experimento I Ao adionar uma solução aquosa de NaC estamos adiionando C -, o que desloa a reação Ag + + C - AgC Aumentando a quantidade de AgC preipitado Experimento II sulfato de hidrogênio é um áido muito frao não ionizando sufiientemente para preipitar a prata logo não interfere na quantidade de sólido. Experimento III Analogamente ao experimento I, a adição de AgN desloaria o equilíbrio aumentando a massa de AgC. s experimentos I e III aumentam a massa de sólido. 9. Assinale a opção om a resina poliméria que mais reduz o oefiiente de atrito entre duas superfíies sólidas. a) Arília b) Epoxídia ) Estirênia d) Poliuretânia e) Poli (dimetil siloxano) Dentre as resinas apresentadas o Poli(dimetil siloxano), onheido popularmente omo silione, é a que apresenta as melhores propriedades lubrifiantes. Um exemplo disso são as pastas de silione utilizadas para lubrifiar partes metálias de instrumentos musiais. 0. Considere uma amostra aquosa em equilíbrio a 60 C, om ph de 6,5, a respeito da qual são feitas as seguintes afirmações: I. A amostra pode ser omposta de água pura. II. A onentração molar de H + é igual à onentração H -. III. ph da amostra não varia om a temperatura. IV. A onstante de ionização da amostra depende da temperatura. V. A amostra pode ser uma solução aquosa 0,mol.L - em H C, onsiderando que a onstante de dissoiação do H C é da ordem de x 0-7 Das afirmações aima está(ão) CRRETA(S) apenas a) I, II e IV b) I e III ) II e IV d) III e V e) V Com o aumento da temperatura, aumenta a onstante de ionização da água, logo há uma diminuição no ph. Dessa forma a 60 C a água pura poderia ter ph de 6,5. Com isso temos que as afirmações I, II, e IV estariam verdadeiras e a III falsa. Quanto à afirmação V: 7 [H [C Ka 0 [HC0 7 0 [HC0 [H [C [H + = [C - Considere também que: [H C 0 - moll - Logo: 7 [H 0 0 [H+ = 0-8 [H+ 0 - moll - Logo a V é falsa pois o ph dessa solução é diferente do ph enuniado.. A tabela mostra a variação de entalpia de formação nas ondições-padrão a 5 C de algumas substânias. Calule a variação da energia interna de formação, em kj mol -, nas ondições-padrão dos ompostos tabelados. Mostre os álulos realizados. Substânia AH 0 f (kj mol - ) AgCl(s) -7 CaC (s) -07 H (l) -86 H S(g) -0 N (g) + I. Ag( s) Cl(g) AgCl(s) H = U + n grt J = U + (-0,5) x 8, x 98 U = - 576, J U = - 5,76 kj II. Ca( s) C(s) (g) CaC (s) H = U + n grt J = U + (-,5) 8, x 98 U = - 08 J U = - 0,8 KJ GGE RESPNDE ITA 0 QUÍMICA ACMPANHE A RESLUÇÃ DAS QUESTÕES N SITE: CBERTURAMAXIMA.CM.BR

5 III. H (g) + / (g) H () H = U + n grt = U + (-,5) 8, x 98 U = - 8,8 KJ IV. H (g) + S (s) H S (g) H U ngrt H = U = - 0 KJ V. / N (g) + (g) N (g) H = U + nrt 000 = U + (-0,5) x 8, x 98 U = + 5, KJ. Apresente os respetivos produtos (A, B, C, D e E) das reações químias representadas pelas seguintes equações:. Desreva por meio de equações as reações químias envolvidas no proesso de obtenção de magnésio metálio a parti de arbonato de álio e água do mar. CaCs Cas Cg Ca H Ca H s l aq aq Mg aq Mg H s Ca aq Ca H água do mar MgH HCl MgCl H aq aq aq MgCl aq MgCls Hv eletrólise MgCls MgCll Mg l Clg obtido no átodo 5. A figura apresenta a variação de veloidade em função do tempo para químia hipotétia não atalisada representada pela equação A + B AB. Reproduza esta figura no aderno de soluções, inluindo no mesmo gráfio, além das urvas da reação atalisada, as da reação não atalisada, expliitando ambas as ondições. C C Veloidade CH CH C alor CH CH CH CH A B AB A B H H N N HN H S AB A B Tempo N Como as ondições da reação não são espeifiadas, podemos onsiderar que oorra a nitração total do fenol. CH KMn C H HN H S C H N Veloidade A B AB Não atalisada equilibrio não éalteradopelo atalisador. Uma mistura gasosa é onstituída de C H 8, C e CH. A ombustão de 00 L desta mistura em exesso de oxigênio produz 90 L de C. Determine o valor numério do volume, em L, de propano na mistura gasosa original. As equações das reações de ombustão ompleta do C H 8, C e CH são: C H 8(g) + 5 (g) C (g) + H (g) C( g) (g) C(g) CH + (g) (g) C (g) + H (g) Como o volume oupado por ada gás é proporional ao número de mols de ada gás então: Se x = volume iniial de C H 8(g) y = volume iniial de C (g) z = volume iniial de CH (g) x + y + z = 00 (I) x + y + z = 90 (II) AB A B Tempo A figura apresenta a variação de veloidade em função do tempo para químia hipotétia não atalisada representa da pela equação 6. Considere a reação de ombustão do omposto X, de massa molar igual a 7,7 g mol -, representada pela seguinte equação químia balaneada: X(g) + (g) Y(s) + H (g); H 0 = - 05 kj mol - Calule o valor numério, em kj, da quantidade de alor liberado na ombustão de: a),0 0 g de X b),0 0 mol de X ),6 0 moléulas de X d) uma mistura de0,0g de X e 0,0g de MM (x) = 7,7g/mol x (g) + (g) y (s) + H (g); H C = - 05KJ mol - (II) (I): x = 90 x = 5L volume de C H 8 = 5 GGE RESPNDE ITA 0 QUÍMICA 5 ACMPANHE A RESLUÇÃ DAS QUESTÕES N SITE: CBERTURAMAXIMA.CM.BR

6 a),0 x 0 g de X 05 H 0 KJ 7,7 H - 765,7 KJ libera 765,7KJ,0x0 mols de X pela estequiometria 7,7 b),0 x 0 mol de X pela estequiometria H = KJ libera 0500 KJ ),6 0,6 0 moléulas de X mols de 6,0 0 X H,6 60, ( 05)KJ libera 87,89KJ. d) mistura 0,0g de X e 0,0 g de 0,6 mols de X (g) e 0,5 mol de (g) pela estequiometria da reação há exesso de X assim há 0,5 liberação de H 0 libera,979kj. 7. Considere dois lagos naturais, um dos quais ontendo roha alárea (CaC e MgC ) em ontato om a água. Disuta o que aonteerá quando houver preipitação de grande quantidade de huva áida (ph< 5,6) em ambos os lagos. Devem onstar de sua resposta os equilíbrios químios envolvidos. No lago que possui toha alárea, haverá uma queda muito pequena no ph, pois grande parte dos íons H + da huva reage om os arbonatos. H ( aq) C(aq) HC(aq) H H + C Nesse lago também oorrerá liberação de C. No outro lago, a huva áida produzirá uma queda mais aentuada do ph da água, pois não há neutralização dos íons H +. b) Segundo o gráfio, o ph = 7, oorre na mistura dos íons H P - / HP -. Assim devem ser misturados NaH P e Na HP ) Na mistura dos sais temos o equílibro: HP (aq) H (aq) HP(aq) Ka Usando a equação de Henderson-Haselbah: [HP ph pk a log HP [HP ph 7, log HP [HP 0, 0 HP d) Dissolvem-se os sais NaHP e NaHP, om massas medidas de tal modo a alançar a razão molar do item ) 9. A nitroelulose é onsiderada uma substânia químia explosiva, sendo obtida a partir da nitração da elulose. Cite outras ino substânias explosivas sintetizadas por proessos de nitração. 8. A figura apresenta o diagrama de distribuição de espéies para o áido fosfório em função do ph. Com base nesta figura, pedem-se: a) s valores de a a pk pk, pk, a, sendo K a, Ka, K a, respetivamente, a primeira, segunda e tereira onstantes de dissoiação do áido fosfório. b) As substânias neessárias para preparar uma solução tampão de ph 7,, dispondo-se do áido fosfório e respetivos sais de sódio. Justifique. ) A razão molar das substânias esolhidas no item b) d) proedimento experimental para preparar a solução tampão do item b) a) Quando ph = pka [áido = [sal H P H H P pk a ph([h P [HP ) HP HP Do gráfio: pk a,0 pk a 7,0 pk,0 a H HP H P pka ph([h P [HP ) pk a ph([hp [P ) CH N CH N NITR-ETILENGLICL 0. Explique omo difereniar experimentalmente uma amina primária de uma seundária por meio da reação om o áido nitroso. Justifique a sua resposta utilizando equações químias para representar as reações envolvidas. Aminas primárias reagem om o áido nitroso formando álool, água e nitrogênio: R NH + HN R H + H + N (g) Aminas seundárias reagem om áido nitroso formando nitrosamina e água. Dessa forma podemos identifiar a presença de aminas primárias, devido à formação de gás nitrogênio. GGE RESPNDE ITA 0 QUÍMICA 6 ACMPANHE A RESLUÇÃ DAS QUESTÕES N SITE: CBERTURAMAXIMA.CM.BR

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