Correção da fuvest ª fase - Química feita pelo Intergraus

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1 QUÍMIA Q.01 Água pode ser eletrolisada com a finalidade de se demonstrar sua composição. A figura representa uma aparelhagem em que foi fe i ta a ele tró li se da água, usan do ele tro dos iner tes de platina. I = gerador de corrente contínua a) Nes se ex pe ri men to, pa ra que ocor ra a ele tró li se da água, o que de ve ser adi ci o na do, ini ci al men te, à água con ti da no re ci pi en te IV? Jus ti fi que. b) Dê as fór mu las mo le cu la res das subs tân ci as re co lhi das, res pec ti va men te, nos tu bos II e III. c) Qu al a re la ção es te qui o mé tri ca en tre as quan ti da des de ma té ria (mols) re co lhi das em II e III? d) Escre va a equa ção ba lan ce a da que re pre sen ta a se mi-re a ção que ocor re no ele tro do (ano do) in se ri do no tubo III. a) Uma subs tân cia que au men te a con du ti bi li da de elé tri ca da água (Ele tró li to). Exem plo: H 2 S 4, NaH, Na 2 S 4. b) Tu bo II H 2 Tu bo III 2 c) 2 mols H 2 1 mol 2 1 d) H 2 (L) 2 H(aq) 2e 2 2(g) 1 Sim pli fi can do: 2 H(aq) 2e 2 2(g) H 2 (L)

2 Q.02 A reforma do gás nat u ral com va por de água é um processo in - dus trial de produção de hidrogênio, em que também se gera monóxido de carbono. hidrogênio, por sua vez, pode ser usado na síntese de amônia, na qual reage com nitrogênio. Tanto a reforma do gás nat u ral quanto a síntese da amônia são reações de equilíbrio. Na figura, são da dos os valores das constantes desses equilíbrios em função dos valores da temperatura. A curva de K 1 refere-se à reforma do gás nat u ral e a de K 2, à síntese da amônia. As constantes de equilíbrio estão expressas em termos de pressões parciais, em atm. a) Escre va a equa ção quí mi ca ba lan ce a da que re pre sen ta a re - for ma do prin ci pal com po nen te do gás na tu ral com va por de água. b) on si de re um ex pe ri men to a 450, em que as pres sões par ci a is de hi dro gê nio, mo nó xi do de car bo no, me ta no e água são, res pec ti va men te, 0,30; 0,40; 1,00 e 9,00 atm. Nes sas con di ções, o sis te ma es tá em equi lí brio quí mi co? Jus ti fi que sua res pos ta por me io de cál cu los e aná li se da fi gu ra. c) A fi gu ra per mi te con clu ir que uma das re a ções é exo tér mi ca e a ou tra, en do tér mi ca. Qu al é a re a ção exo - tér mi ca? Jus ti fi que sua res pos ta. a) H4(g) H2 (g) (g) 3 H2(g) [][H 2] 3 K1 [H ][H ] 4 2 [][H ] (0,40)(0,30) 3 2 b) Q1 1,2 10 atm [H 4 ][H2] (1,00)(9,00) o mo Q 1 = K 1 (a 450 ), o sis te ma es tá em equi lí brio. c 1 ) om o au men to da tem pe ra tu ra, a cons tan te de equi lí brio (K 1 ) au men ta; por tan to, o equi lí brio é des lo ca - do no sen ti do dos pro du tos. o mo o au men to da tem pe ra tu ra fa vo re ce o pro ces so en do tér mi co, a re a - ção de re for ma do me ta no é en do tér mi ca. c 2 ) Na sínte se da amô nia, o au men to da tem pe ra tu ra des lo ca o equi lí brio no sen ti do dos re a gen tes (K 2 di exotérmica mi nui). Por tan to, a sín te se da amô nia é exo tér mi ca: 1N2(g) 3 H2(g) 2 N endotérmica H 3(g)

3 Q.03 ompostos de enxofre (IV) podem ser adicionados ao vinho como conservantes. A depender do ph do meio, irão pre do mi nar di fe ren tes es pé ci es quí mi cas de S (IV) em so lu ção aquo sa, con for me mos tra a tabela: ph om pos to de S (IV) < 1,5 dió xi do de en xo fre hi dra ta do, S 2(aq) de 1,5 até 6,5 íon hi dro ge nos sul fi to hi dra ta do, HS 3(aq) 2 > 6,5 íon sul fi to hi dra ta do, S 3(aq) a) Em água, as es pé ci es quí mi cas S 2(aq) e HS 3(aq) es tão em equi lí brio. Escre va a equa ção quí mi ca ba - lan ce a da que re pre sen ta es se equi lí brio. b) Expli que por que, em so lu ções aquo sas com ph ba i xo, pre do mi na o S 2(aq) e não o HS 3(aq). c) Ana li sou-se uma amos tra de vi nho a 25, en con tran do-se uma con cen tra ção de íons H igual a 1, mol/l. Nes sas con di ções, qual de ve ser o com pos to de S (IV) pre do mi nan te na so lu ção? Expli que sua res pos ta. Dado Pro du to iô ni co de água, a 25 : K w = 1, (mol/l) 2. 2(aq) 2 (L) 3(aq) a) S H HS H (aq) b) Em ph ba i xo, me io áci do, a con cen tra ção dos íons H (aq) é ele va da. equi lí brio es ta rá des lo ca do pa ra a es quer da, oca si o nan do di mi nu i ção da con cen tra ção dos íons HS 3(aq) e au men to da con cen tra ção da es pé cie S 2(aq) [H ] 10 mol/ c) [H ] [H ] 1, [H ] 10 mol/ ph = 4 Se ph = 4, pre do mi na HS 3(aq) con for me a ta be la apre sen ta da. +

4 Q.04 inco cilindros, A, B,, D e E, contêm gases diferentes. ada um contém apenas um dos seguintes gases: mo nó xi do de car bo no, dió xi do de car bo no, dió xi do de en xo fre, amô nia e me ta no, não se sa ben do, porém, qual gás está em qual ci lin dro. om amos tras dos ga ses, re ti ra das de cada ci lin dro, fo ram fe i tos os seguintes ex pe ri men tos, a fim de iden ti fi cá-los. I) a da gás foi bor bu lha do em água, con ten do al gu mas go tas de so lu ção in co lor de fe nolfta le í na. Ape nas o do ci lin dro A pro du ziu cor ver me lha. II) gás de ca da ci lin dro foi bor bu lha do em água de cal. Ape nas os ga ses dos ci lin dros e D pro du zi ram pre ci pi ta do. III) s ga ses dos ci lin dros e D fo ram bor bu lha dos em uma so lu ção aquo sa áci da de per man ga na to de po - tás sio, de co lo ra ção vi o le ta. Ape nas o gás do ci lin dro D des co rou es sa so lu ção. IV) s ga ses dos ci lin dros res tan tes (B e E) mos tra ram-se com bus tí ve is. Ao pas sar os pro du tos da com bus - tão dos ga ses des ses do is ci lin dros por um tu bo con ten do clo re to de cál cio ani dro, hou ve au men to de mas sa des se tu bo ape nas no ca so do gás do ci lin dro B. a) Iden ti fi que os ga ses con ti dos nos ci lin dros A, B,, D e E, pre en chen do a ta be la da fo lha de res pos tas. b) Escre va as equa ções quí mi cas ba lan ce a das das re a ções do item II. c) A re a ção que ocor re no item III é uma re a ção de pre ci pi ta ção, ne u tra li za ção ou oxir re du ção? Expli que, sem es cre ver a equa ção quí mi ca, o que ocor re nes sa trans for ma ção. Da dos: Sais de cál cio pou co a 3 as 3 as 4 a 2 4 so lú ve is em água car bo na to de cál cio sul fi to de cál cio sul fa to de cál cio oxa la to de cál cio clo re to de cál cio ani dro é usa do pa ra ab sor ver água. ilindro Gás A amônia: NH 3 B metano: H 4 dióxido de carbono: 2 D dióxido de enxofre: S 2 E monóxido de carbono: b) 2(g) a(h) 2(aq) a3(s) H2( L) S2(g) a(h) 2(aq) as3(s) H2( L) c) Tra ta-se de uma oxir re du ção. des co ra men to da so lu ção acon te ce de vi do à re du ção do íon Mn 4 (vi o - le ta) a Mn 2 (in co lor), en quan to o en xo fre do S 2 so fre oxi da ção. Impor tan te ob ser var que o áto mo de car bo no no 2 já apre sen ta seu nox má xi mo (+4), não po den do ser oxi da do. Já no S 2, o nox do en - xo fre va le +4, po den do atin gir +6, seu va lor má xi mo.

5 Q.05 A aparelhagem, representada na figura, permite produzir acetileno (etino), a partir de carbeto de cálcio (a 2 ), por reação com água, utilizando-se, em seguida, o acetileno para produzir benzeno. Essa última reação ocorre usando-se ferro como catalisador, sob aquecimento. a) A pri me i ra eta pa des se pro ces so con sis te na re a ção de car - be to de cál cio com água. Escre va a equa ção quí mi ca ba lan - ce a da que re pre sen ta es sa trans for ma ção. b) A se gun da eta pa des se pro ces so con sis te na trans for ma ção ca ta li sa da de ace ti le no em ben ze no. Escre va a equa ção quí - mi ca ba lan ce a da des sa re a ção. c) Pa ra a pro du ção de ben ze no, a par tir de car be to de cál cio, uti li zan do a apa re lha gem aci ma, que subs tân ci as de vem ser co lo ca das, qua is se for mam ou são re co lhi - das nas par tes A, B,, D e E da fi gu ra? Res pon da, pre en chen do a ta be la da fo lha de res pos tas. Da dos: es ta dos fí si cos nas con di ções am bi en tes ace ti le no... gás ben ze no... lí qui do a) a H 2 a(h) H 2 Fe b) 3 2 H 2 6 H 6 Substâncias colocadas inicialmente em Substâncias formadas ou recolhidas em partes da aparelhagem A B D B E H 2 água a 2 carbeto de cálcio Fe ferro H 2 água a(h) 2 hidróxido de cálcio + 2 H 2 acetileno 6 H 6 benzeno 6 H 6 benzeno

6 Q.06 A reação de hidratação de alguns alcinos pode ser representada por em que R e R 1 são dois grupos alquila diferentes. a) Escre va as fór mu las es tru tu ra is dos isô me ros de fór mu la 6 H 10 que se jam he xi nos de ca de ia aber ta e não ra mi fi ca da. b) A hi dra ta ção de um dos he xi nos do item an te ri or pro duz du as ce to nas di fe ren tes, po rém iso mé ri cas. Escre va a fór mu la es tru tu ral des se al ci no e as fór mu las es tru tu ra is das ce to nas as sim for ma das. c) A hi dra ta ção do hex-3-ino (3-he xi no) com água mo no de u te ra da (HD) po de ser re pre sen ta da por: Escre va as fór mu las es tru tu ra is de X, Y e Z. Não con si de re a exis tên cia de iso me ria cis-trans. a) H H 3 H 3 H 3 H 3 H 3 b) c) H H H H H3 H3 H3 H 2 H 2 H 2 H3 H D H H H H H H 3 2 H 3 + HD H H H H H D ou D H H H H H H H H H H D (mesmo composto)

7 Q.07 titânio pode ser encontrado no min eral ilmenita, FeTi 3. metal ferro e o óxido de titânio (IV) sólido podem ser obtidos desse min eral, a partir de sua reação com monóxido de carbono. Tal reação forma, além dos produtos indicados, um composto gasoso. a) Escre va a equa ção quí mi ca ba lan ce a da da re a ção da il me ni ta com mo nó xi do de car bo no, for man do os três pro du tos ci ta dos. b) Um ou tro mé to do de pro ces sa men to do mi ne ral con sis te em fa zer a il me ni ta re a gir com clo ro e car vão, si - mul ta ne a men te, pro du zin do clo re to de ti tâ nio (IV), clo re to de fer ro (III) e mo nó xi do de car bo no. on si de - re que, na il me ni ta, o es ta do de oxi da ção do fer ro é +2. Pre en cha a ta be la da fo lha de res pos tas, in di can - do, pa ra a re a ção des cri ta nes te item, to dos os ele men tos que so frem oxi da ção ou re du ção e tam bém a cor res pon den te va ri a ção do nú me ro de oxi da ção. c) Que mas sa de fer ro po de ser ob ti da, no má xi mo, a par tir de 1, mols de il me ni ta? Mos tre os cál cu los. Da dos: mas sas mo la res (g/mol) Ti Fe a) 1 Fe Ti 3(s) + 1 (g) 1 Fe (s) + 1 Ti 2(g) + 1 2(g) b) FeTi 3(s) + l 2(g) + (s) Til 4(s) + Fel 3(s) + (g) redução oxidação oxidação sofre oxidação elementos Fe variação do número de oxidação sofre redução l 1 c) Fe Ti 3 Fe 1 mol 1 mol 1 mol Fe 56 g mols mols mols m m = g = 56 kg 1 2

8 Q.08 Aminas primárias e secundárias reagem diferentemente com o ácido nitroso: a) A li be ra ção de N 2(g), que se se gue à adi ção de HN 2, per mi te iden ti fi car qual dos se guin tes ami noá ci dos? Expli que sua res pos ta. Uma amostra de 1,78 g de certo -aminoácido (isto é, um aminoácido no qual o grupo amino esteja ligado ao carbono vizinho ao grupo 2 H) foi tratada com HN 2, provocando a liberação de nitrogênio gasoso. gás foi recolhido e, a 25 e 1 atm, seu vol ume foi de 490 ml. b) Uti li zan do ta is da dos ex pe ri men ta is, cal cu le a mas sa mo lar des se -ami noá ci do, con si de ran do que 1 mol de -ami noá ci do pro duz 1 mol de ni tro gê nio ga so so. c) Escre va a fór mu la es tru tu ral pla na des se -ami noá ci do, sa ben do-se que, em sua es tru tu ra, há um car - bo no as si mé tri co. Da dos: a 25 e 1 atm, vo lu me mo lar = 24,5 L/mol ; mas sas mo la res (g/mol): H... 1 ; ; N ; a) Per mi te iden ti fi car ape nas a ti ro si na, úni co ami noá ci do com um gru po ami no (NH 2 ) li ga do a car bo no pri - má rio den tre os três ami noá ci dos for ne ci dos. b) 1 mol -ami noá ci do 1 mol N 2 m 24,5 L 1,78 g 0,49 L m = 89 g MM (mas sa mo lar) = 89 g/mol c) Lem bran do que -ami noá ci do pro cu ra do de ve apre sen tar gru po am ino li ga do a car bo no pri má rio (hou ve li be ra ção de N 2 no tes te com NH 2 ), te mos: H H x * NH 2 H omo a massa molar vale 89 g, o grupo x tem massa 15 g H 3 * NH 2 H

9 Q.09 Na chamada condensação aldólica intermolecular, realizada na presença de base e a uma temperatura adequada, duas moléculas de compostos carbonílicos (iguais ou diferentes) reagem com formação de um composto carbonílico insaturado. Nessa reação, forma-se uma ligação dupla en tre o carbono carbonílico de uma das moléculas e o carbono vizinho ao grupo carbonila da outra, com eliminação de uma molécula de água. Analogamente, em certos compostos di-carbonílicos, pode ocorrer uma condensação aldólica intramolecular, formando-se compostos carbonílicos cíclicos insaturados. a) A con den sa ção al dó li ca in tra mo le cu lar do com pos to di-car bo ní li co + pode produzir duas ciclopentenonas ramificadas, que são isoméricas. Mostre as fórmulas estruturais planas desses dois compostos. b) A con den sa ção al dó li ca in tra mo le cu lar de de ter mi na do com pos to di-car bo ní li co, X, po de ria pro du zir du as ci clo pen te no nas ra mi fi ca - das. No en tan to, for ma-se ape nas a cis-jas mo na, que é a ma is es - tá vel. Mos tre a fór mu la es tru tu ral pla na do com pos to X. a) H 2 H 3 H 3 H 3 H 3 H H 2 H 3 H H 3 b) H 2 H H 3 H H 2 H 2 H H 3 H H 2 H 3 H 3 cis-jasmona composto X

10 Q.10 Pilocarpina (P) é usada no tratamento do glau coma. Em meio alcalino, sofre duas reações simultâneas: isomerização, formando iso-pilocarpina (ip) e hidrólise, com formação de pilocarpato (PA ). Em cada uma des sas re a ções, a pro por ção es te qui o mé tri ca en tre o re a gen te e o pro du to é de 1 para 1. Num experimento, a 25, com certa concentração inicial de pilocarpina e excesso de hidróxido de sódio, foram obtidas as curvas de concentração de ip e PA em função do tempo, registradas no grá fi co. on si de re que, de cor ri dos 200 s, a re a ção se com ple tou, com consumo to tal do re a gen te pi lo car pi na. a) Pa ra os tem pos in di ca dos na ta be la da fo lha de res pos tas, com - ple te a ta be la com as con cen tra ções de i P e PA. b) om ple te a ta be la com as con cen tra ções do re a gen te P. c) Ana li san do as cur vas do grá fi co, qual das du as re a ções, a de iso me ri za ção ou a de hi dró li se, ocor re com ma i or ve lo ci da de? Expli que. tempo/s [i P] mol L 0 a 1 ) 1,8 a 2 ) 2,0 [PA ] mol L 0 a 1 ) 6,8 a 2 ) 7,8 [ P] mol L b 2 ) 9,8 b 1 ) 1,2 0 a 1 ) Após de cor ri dos 100 s I R F H 1P 1 i P 1,8 0 () (+) 1,8 1,8 0 1,8 1P H 2 1 PA 6,8 0 () (+) 6,8 6,8 0 6,8 a 2 ) Após de cor ri dos 200 s 1P 1 i P 1P I 2 0 7,8 () (+) R 2 2 7,8 F PA 0 7,8 7,8 b 1 ) 1,8 + 6,8 = 8,6 b 2 ) 2 + 7,8 = 9,8 mol/l* 9,8 8,6 = 1,2 mol/l* c) HIDRÓLISE (for ma ção de PA ), po is tan to no instan te 100 s co mo no 200 s há ma i or [PA ] do que [i P]. * bs.: s va lo res apre sen ta dos es tão mul ti pli ca dos por 10 3.