O rótulo de um frasco contendo um suplemento vitamínico informa que cada comprimido contém 6,0 x 10 6 gramas de vitamina B 12

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1 76 a rótulo de um frasco contendo um suplemento vitamínico informa que cada comprimido contém 6, 1 6 gramas de vitamina B 12 (cianocobalamina). Esta vitamina apresenta 1 mol de cobalto por mol de vitamina e sua porcentagem em peso é de aproimadamente 4%. Considerando a constante de Avogadro 6, 1 23 mol 1 e a massa molar de cobalto 6 g/mol, qual o número aproimado de átomos de cobalto que um indivíduo ingere quando toma 2 comprimidos? a) 4, b) 2, c) 4, d) 2, e) 4, Cálculo da massa de cobalto no comprimido do suplemento vitamínico: 6, 1 6 g de vitamina B 12 1% 4% de cobalto = 2,4 1 7 g de cobalto Massa de cobalto em 2 comprimidos: 1 comprimido 2,4 1 7 g de cobalto 2 comprimidos y y = 4,8 1 7 g de cobalto Número de átomos de cobalto em 4,8 1 7 g. 1mol de cobalto 6g 6, 1 23 átomos 4,8 1 7 g z z = 4, átomos de cobalto 77 d QUÍMICA Estanho e iodo reagem quantitativamente formando um produto, cuja fórmula pode ser determinada reagindo-se quantidades conhecidas de iodo (dissolvido em um solvente) com ecesso de estanho e determinando-se a massa do metal remanescente após a reação. s resultados de uma eperiência foram: massa de iodo utilizado: 5,8 g massa inicial de estanho: 4,18 g massa final de estanho: 3, g Dadas as massas molares, em g/mol, Sn = 118 e I = 127, pode-se concluir que a fórmula mínima do composto obtido é a) SnI. b) SnI 2. c) SnI 3. d) SnI 4. e) SnI 5. Massa de estanho que reagiu = (4,18 3,)g = 1,18g. Massa de iodo que reagiu = 5,8g.

2 Cálculo da quantidade de matéria de cada elemento que reagiu: 1 mol de Sn 118g 1 mol de I 127g 1,18g y 5,8g =,1 mol de Sn y =,4 mol de I Proporção em mols de cada elemento que participou da reação (dividir pelo menor):,1,4 Sn = 1 I = 4,1,1 Fórmula mínima do composto: SnI 4 78 e nitrogênio se apresenta na natureza em espécies bastante variadas, em que seu número de oidação varia de 3 a +5. Em sistemas aquáticos, as formas que predominam e que são importantes para a avaliação da qualidade da água são as que apresentam número de oidação 3,, +3 e +5. Um rio, inicialmente não poluído, recebe dois despejos, um de uma indústria de processamento de peie (rico em proteínas e aminas), e outro de uma fábrica de fertilizantes (rico em nitratos e sais de amônio). Lembrando que proteínas e aminas podem ser consideradas derivados da amônia, a água desse rio ficará rica em espécies em que o nitrogênio se apresenta nos números de oidação a) +3 e +5. b) +3, 3 e +5. c) 3, +4 e +5. d) 3 e +3. e) 3 e +5. As proteínas são macromoléculas formadas pela união de alfa-aminoácidos e a principal característica é a ligação peptídica: 3 C N C H As aminas podem ser representadas das seguintes maneiras: 3 3 C N H C N C H 3 C N C C s nitratos são representados por 5+2 H

3 (N 3 ) = 1 amônio é representado por 3 1+ (NH 4 ) b 3 +4 = +1 Substâncias orgânicas, quando despejadas em sistemas aquáticos, podem sofrer diferentes reações em função, principalmente, do grau de oigenação, da presença de outras espécies e do tipo de bactérias presentes. As reações seguintes ilustram duas delas: 4CH 4 3CH 4 + C 2 + 2H 2 5CH 4 + 6N 3 + 6H+ 3N 2 + 5C H 2 Analisando-se essas reações, foram feitas as seguintes afirmações: I. As duas reações devem ocorrer em condições II. anaeróbicas. A segunda reação contribui para a denitrificação (redução do teor de nitrogênio dissolvido) de águas poluídas. III. Nas duas reações, formam-se gases que podem atuar como combustíveis. São verdadeiras as afirmações: a) I, apenas. b) I e II, apenas. c) I e III, apenas. d) II e III, apenas. e) I, II e III. I) Correta. Não ocorre consumo de 2 em ambas as reações. II) Correta. A segunda reação contribui para a denitrificação, pois ocorre a liberação de gás N 2, diminuindo o teor de nitrogênio dissolvido. III) Errada. Entre os produtos das duas reações, somente o CH 4 (metano) é combustível. Portanto, na segunda reação não se forma gás que pode atuar como combustível. 8 a Para distinguir uma solução aquosa de HF (ácido fraco) de outra de HCl (ácido forte), de mesma concentração, foram efetuados os seguintes procedimentos independentes com cada uma das soluções. I. Determinação da temperatura de congelamento do solvente. II. Medida de ph. III. Teste com uma tira de papel tornassol azul. IV. Medida de condutibilidade elétrica das soluções. s procedimentos que permitem distinguir entre essas soluções são: a) I, II e IV, apenas. b) II, III e IV, apenas.

4 c) II e IV, apenas. d) III e IV, apenas. e) IV, apenas. I) Correta. A temperatura de congelamento da água na solução de HCl será menor, pois o número de partículas dispersas por unidade de volume no solvente é maior que o da solução de HF. II) Correta. valor de ph será menor na solução de HCl (ácido forte), pois a concentração de íons H + é maior que na solução de HF (ácido fraco). ph = log [H + ] III) Errada. Em ambos os casos, o papel tornassol azul muda para vermelho. IV) Correta. A condutibilidade elétrica da solução de HCl é maior, pois a quantidade de íons dissolvidos é maior que a da solução de HF. 81 c Um recipiente de 1 L, contendo 2, mol de H 2 e 1, mol de Cl 2, é aquecido e mantido a 15 C. A pressão no interior do recipiente, antes da reação, nestas condições, é 9,3 atm. Após alguns dias, o H 2 (g) e o Cl 2 ( g) reagem completamente formando HCl(g). Após reação total, a quantidade total de gases no recipiente e a pressão parcial do HCl no interior do recipiente, à temperatura de 15 C, devem ser, respectivamente, a) 1, mol e 3,1 atm. b) 2, mol e 6,2 atm. c) 3, mol e 6,2 atm. d) 3, mol e 9,3 atm. e) 5, mol e 6,2 atm. A equação química do processo: H 2 (g) + Cl 2 (g) 2HCl(g) início reage e forma equilíbrio A quantidade total dos gases no final é 3, mol. Cálculo da pressão parcial do HCl: A pressão total continua 9,3 atm, pois a quantidade em mol dos gases e a temperatura permanecem constantes. P HCl = HCl. P P HCl = 2, 3, 2, mol 1, mol 1, mol. 9,3 atm 1, mol 1, mol 2, mol 2, mol P HCl = 6,2 atm

5 82 b Tetróido de dinitrogênio se decompõe rapidamente em dióido de nitrogênio, em condições ambientais. N 2 (g) 2N 2 (g) A tabela mostra parte dos dados obtidos no estudo cinético da decomposição do tetróido de dinitrogênio, em condições ambientais. Tempo (µs) 2 4 s valores de e de y na tabela e a velocidade média de consumo de N 2 nos 2µs iniciais devem ser, respectivamente, a),34,,25 e 1,7 1 3 mol L 1 µs 1. b),34,,25 e 8,5 1 4 mol L 1 µs 1. c),33,,12 e 1,7 1 3 mol L 1 µs 1. d),17,,33 e 1,7 1 3 mol L 1 µs 1. e),17,,25 e 8,5 1 4 mol L 1 µs 1. Vamos admitir volume constante e igual a 1 litro. Quantidade de matéria de N 2 que reagiu após 2µs = (,5,33)mol =,17 mol. Quantidade de N 2 formada após 2µs 1 mol de N 2 2 mol de N 2,17 mol de N 2 =,34 mol = concentração de N 2 =,34 mol. L 1 Quantidade de N 2 que reagiu após 4µs 1 mol de N 2 2 mol de N 2 n,5 mol de N 2 n =,25 mol de N 2 Quantidade em mols de N 2 que resta após 4µs y = (,5,25)mol =,25 mol Concentração do N 2 no sistema após 4µs =,25 mol. L 1 Velocidade média de consumo de N 2 nos 2µs iniciais: [ ] t [N 2 ],5,33 y,33,5 2 [N 2 ] v = ( ) = ( ) mol. L 1. µs 1 =,5 = 8, mol. L 1. µs 1 83 c

6 Usando-se uma tabela de potenciais padrão de redução, foram feitas, corretamente, as seguintes previsões: I. bromo pode ser obtido de uma solução que tenha íons brometo (por eemplo, água do mar), fazendo-se a sua oidação com cloro. II. A reação Cu Br Cu + Br 2 não é espontânea e, por isso, a obtenção de Br 2 a partir de uma solução aquosa de CuBr 2 só pode ser feita por eletrólise desta solução. Se E 1, E 2 e E 3 forem, respectivamente, os potenciais padrão dos pares Cl 2 / Cl, Br 2 / Br e Cu 2+ / Cu, para que essas previsões sejam válidas deve eistir a seguinte relação: a) E 1 < E 2 < E 3 b) E 1 < E 2 > E 3 c) E 1 > E 2 > E 3 d) E 1 > E 2 < E 3 e) E 1 > E 2 = E 3 Previsão I: reação espontânea Cl Br Br Cl redução 1 Logo: E redcl2 >E redbr2 E 1 > E 2. Previsão II: reação não espontânea Cu Br Cu + Br 2 2+ redução Logo: E redcu 2+ <E redbr2 E 3 < E 2. Portanto: E 1 > E 2 > E 3 84 d Há 19 séculos, os romanos saturavam o vinho com sulfato de cálcio para clarificá-lo. Se o vinho tiver chumbo dissolvido (tóico ao organismo humano), o sulfato de cálcio pode reduzir o teor de chumbo, pois forma-se o PbS, menos solúvel do que o CaS. Dados os produtos de solubilidade, a 25 C, CaS = 1, 1 4 e PbS = 1, 1 8, qual a concentração, em mol/l, do Pb 2+ que permanece no vinho saturado com CaS? a) 1, 1 1. b) 1, 1 2. c) 1, 1 4. d) 1, 1 6. e) 1, 1 8. Cálculo da concentração de íons S 2 numa solução 4 saturada de CaS

7 CaS (s) Ca2+ (aq) + S 2 4 (aq) Admitindo a solubilidade do CaS = mol/l, as concentrações de íons Ca 2+ e íons S 2 serão iguais a 4 mol/l. K P.S. = [Ca 2+ ]. [S 2 4 ] 1, 1 4 =. = 1,. 1 4 = 1,. 1 2 mol/l A presença de íons S 2 4 na solução precipita íons Pb2+, pois o produto de solubilidade do PbS é menor que o do CaS. Para que ocorra a precipitação do PbS é necessário que o produto das concentrações dos íons Pb 2+ e S 2 4 atinjam o valor do K P.S. do PbS. Como a solução está saturada de CaS, a concentração de íons S 2 4 na solução é igual a 1,. 1 2 mol/l. PbS (s) Pb2+ (aq) + S 2 4 (aq) K P.S. = [Pb 2+ ]. [S 2 4 ] 1, 1 8 = [Pb 2+ ]. 1,. 1 2 [Pb 2+ ] = 1, 1 6 mol/l A solução iria ficar saturada também de PbS, e a concentração de íons Pb 2+ restante na solução seria 1, 1 6 mol/l. bs.: Essa será a concentração de íons Pb 2+ na solução saturada de CaS desde que a concentração inicial de Pb 2+ seja maior ou igual a 1, 1 6 mol/l. Se a concentração inicial de íons Pb 2+ fosse menor, não haveria precipitação dos íons Pb 2+ e sua concentração permaneceria constante. Portanto, a máima concentração de Pb 2+ na solução saturada com CaS será 1, 1 6 mol/l. 85 b A reação éster + água ácido carboílico + álcool é utilizada tanto para a obtenção de ésteres como de ácidos carboílicos. É uma reação de equilíbrio, cujo valor da constante apresenta valores baios e próimos da unidade. Três eperiências independentes, I, II e III, foram feitas, nas quais foram utilizadas as quantidades iniciais, em mol, mostradas na tabela. Eperiência I II III n éster 1, 2, n água 1, 1, n ácido 1, Atingido o equilíbrio nas três eperiências, qual das relações entre as quantidades de ácido é válida? (Não há necessidade de efetuar cálculos para enconn álcool 1,

8 trar a alternativa correta.) a) n I = n II = n III. b) n I = n II < n III. c) n I = n II > n III. d) n I < n II < n III. e) n I > n II = n III. Sem efetuar cálculos temos: Na eperiência I, as concentrações dos reagentes são iguais (1, mol/l). Para que K c 1, as concentrações de reagentes e produtos devem ser aproimadamente iguais (~,5 mol/l). mesmo ocorre na eperiência II, em que agora partimos de concentrações iguais de produtos. Portanto: n I = n II Na eperiência III, a concentração inicial dos reagentes é maior (2, mol/l éster), logo, as concentrações de ácido e álcool no equilíbrio serão maiores que,5 mol/l para que K c 1. Portanto: n I = n II <n III Efetuando cálculos temos: Eperiência I início reage / forma equilíbrio éster + água ácido + álcool 1, 1, 1, 1, Como K c 1, 2 = (1, ) 2 = 1, =,5 = n I Eperiência II início reage / forma equilíbrio éster + água ácido + álcool 1, (1, ) 1, (1, ) Como K c 1, (1, ) 2 = 2 =,5 n II = (1, ) =,5 Eperiência III início reage / forma equilíbrio éster + água ácido + álcool 2, (2, ) 1, (1, ) Como K c 1, 2 = (2, ) (1, ) 2 = 2, 2, 1, + 2 2, 3, =

9 2, 2, = 3, = =,67 = n III 3, Portanto: n I = n II <n III 86 a Na tabela, são fornecidas as energias de ativação e as variações de entalpia, a 25 C, de três reações do tipo A B. Reação I II III E a (kj/mol) H (kj/mol) Para a reação que apresenta maior velocidade de conversão de A em B, a diferença entre a energia de ativação do compleo ativado e a entalpia do produto deve valer a) 5 kj. b) 45 kj. c) 65 kj. d) 8 kj. e) 15 kj. A reação que ocorre com maior velocidade é a que apresenta menor energia de ativação (25kJ/mol), portanto corresponde à reação III. A diferença entre a energia do compleo ativado e a entalpia do produto é igual a 5kJ. (25kJ 2kJ) Nota: Em vez de energia de ativação do compleo ativado, o correto é energia do compleo ativado. 87 c Ácidos carboílicos e fenóis originam soluções ácidas quando dissolvidos em água. Dadas as fórmulas moleculares de 5 substâncias I. C 2 H 6 II. C 2 H 4 2 III. CH 2 IV. C 6 H 6 V. C 6 H 12 6

10 as duas que originam soluções com ph < 7, quando dissolvidas na água, são: a) I e II. b) I e IV. c) II e IV. d) II e V. e) III e IV. I) H 3 C CH 2 H e H 3 C CH 3, ph = 7 álcool éter II) H 3 C C e H C H CH 3 ácido carboílico éster ph < 7 ph 7 III) H C, ph = 7 IV) H aldeído H, ph < 7 fenol V) C 6 H 12 6, glicose (açúcar), ph = 7 88 e Foram feitas as seguintes afirmações com relação à reação representada por: C 11 H 24 C 8 H 18 + C 3 H 6 I. É uma reação que pode ser classificada como craqueamento. II. Na reação forma-se um dos principais constituintes da gasolina. III. Um dos produtos da reação pode ser utilizado na produção de um plástico. Quais das afirmações são verdadeiras? a) I, apenas. b) I e II, apenas. c) I e III, apenas. d) II e III, apenas. e) I, II e III. I) Correta. C 11 H 24 C 8 H 18 + C 3 H 6 cadeia cadeias grande menores II) Correta. A gasolina é uma mistura de hidrocarbonetos de 6 átomos de carbono a 1 átomos de carbono nas

11 suas cadeias carbônicas, portanto, C 8 H 18 é um componente da gasolina. III) Correta. ( H H H H n C = C C C ) CH 3 H CH 3 H n propeno ou propileno polipropileno 89 d As afirmações seguintes descrevem corretamente as propriedades do aldeído propanal. I. É um líquido, em condições ambientais, solúvel em água. II. As forças intermoleculares, no estado líquido, são do tipo dipolo permanente. III. Reage com solução de nitrato de prata amoniacal, formando espelho de prata. IV. Produz um álcool quando reduzido com H 2 em presença de Ni/calor como catalisador. Para a cetona alifática mais simples, a propanona, são corretas as afirmações: a) I e II, apenas. b) II e III, apenas. c) II e IV, apenas. d) I, II e IV, apenas. e) I, III e IV, apenas. I. Correta. A propanona apresenta a mesma massa molecular do propanal (isômeros) e também é bastante polar. II. Correta. A propanona também é polar como o propanal devido à presença do grupo carbonila, portanto, teremos o mesmo tipo de força intermolecular. III. Errada. A propanona não sofre oidação por oidante fraco (reagente de Tollens). IV. Correta 9 Ni H H 3 C C CH 3 + H 2 H 3 C C CH 3 H 2-propanol e fluograma mostra a obtenção de fenil-eteno (estireno) a partir de benzeno e eteno.

12 Neste fluograma, as etapas I, II e III representam, respectivamente, reações de a) substituição, eliminação e adição. b) halogenação, adição e hidrogenação. c) eliminação, adição e desidrogenação. d) adição, eliminação e substituição. e) adição, substituição e desidrogenação. I) Reação de adição Cl H 2 C = CH 2 + HCl H 3 C CH 2 eteno cloroetano II) Reação de substituição benzeno Cl H 2 + H 3 C CH 2 C CH 3 + HCl cloroetano etilbenzeno III) Reação de eliminação de hidrogênio (desidrogenação) H 2 H C CH 3 C = CH 2 + H 2 etilbenzeno fenileteno (estireno)

13 Comentário de Química Foi uma prova abrangente, cobrindo os principais tópicos de Química do ensino médio. Uma prova de nível médio, que privilegiou o vestibulando bem preparado. Infelizmente, faltou rigor nas questões 76 (porcentagem em massa e não em peso), 84 (não foi citada a concentração inicial do íon Pb 2+, ou então, deveria ser pedida a máima concentração de íon Pb 2+ ) e 86 (deveria ser escrito a diferença entre a energia do compleo ativado e a entalpia do produto ).