EXERCICIOS DE APRONFUNDAMENTO QUIMICA REAÇÕES ORGÂNICAS & CINÉTICA QUIMICA 2015

Transcrição

1 1. (Fuvest ) Parte do solo da bacia amazônica é naturalmente pobre em nutrientes e, consequentemente, pouco apropriada para a agricultura comercial. Por outro lado, em certas porções desse território, são encontradas extensões de terra rica em carvão e nutrientes (sob a forma de compostos de fósforo e cálcio), os quais não resultaram da decomposição microbiana da vegetação. Esse tipo de solo é popularmente chamado de terra preta. Dentre as hipóteses a seguir, formuladas para explicar a ocorrência da terra preta, a mais plausível seria a da a) decomposição gradativa de restos de peixes e caça e deposição da fuligem gerada pela queima de madeira, empregada no cozimento de alimentos. b) decomposição microbiana de afloramentos de petróleo, seguida pela combustão completa dos produtos dessa decomposição. c) reação dos carbonatos e fosfatos, existentes na vegetação morta, com chuvas que apresentam ph menor do que 4 (chuva ácida). d) oxidação, durante a respiração noturna, do carbono contido nos vegetais da floresta amazônica. e) decomposição térmica de calcário, produzindo óxido de cálcio e carvão.. (Fuvest ) A ardência provocada pela pimenta dedo-de-moça é resultado da interação da substância capsaicina com receptores localizados na língua, desencadeando impulsos nervosos que se propagam até o cérebro, o qual interpreta esses impulsos na forma de sensação de ardência. Esse tipo de pimenta tem, entre outros efeitos, o de estimular a sudorese no organismo humano. Considere as seguintes afirmações: I. Nas sinapses, a propagação dos impulsos nervosos, desencadeados pelo consumo dessa pimenta, se dá pela ação de neurotransmissores. II. Ao consumir essa pimenta, uma pessoa pode sentir mais calor pois, para evaporar, o suor libera calor para o corpo. III. A hidrólise ácida da ligação amídica da capsaicina produz um aminoácido que é transportado até o cérebro, provocando a sensação de ardência. É correto apenas o que se afirma em a) I. b) II. c) I e II. d) II e III. e) I e III. 3. (Fuvest ) Compostos com um grupo NO ligado a um anel aromático podem ser reduzidos, sendo o grupo NO transformado em NH, como representado abaixo. Compostos alifáticos ou aromáticos com grupo NH, por sua vez, podem ser transformados em amidas ao reagirem com anidrido acético. Essa transformação é chamada de acetilação do grupo amino, como exemplificado abaixo. Página 1 de 37

2 Essas transformações são utilizadas para a produção industrial do paracetamol, que é um fármaco empregado como analgésico e antitérmico. a) Qual é o reagente de partida que, após passar por redução e em seguida por acetilação, resulta no paracetamol? Escreva a fórmula estrutural desse reagente. O fenol (C6H5OH) também pode reagir com anidrido acético. Nessa transformação, forma se acetato de fenila. b) Na etapa de acetilação do processo industrial de produção do paracetamol, formam se, também, ácido acético e um subproduto diacetilado (mas monoacetilado no nitrogênio). Complete o esquema a seguir, de modo a representar a equação química balanceada de formação do subproduto citado. 4. (Fuvest ) O 1,4-pentanodiol pode sofrer reação de oxidação em condições controladas, com formação de um aldeído A, mantendo o número de átomos de carbono da cadeia. O composto A formado pode, em certas condições, sofrer reação de descarbonilação, isto é, cada uma de suas moléculas perde CO, formando o composto B. O esquema a seguir representa essa sequência de reações: Os produtos A e B dessas reações são: Página de 37

3 5. (Fuvest ) A preparação de um biodiesel, em uma aula experimental, foi feita utilizando se etanol, KOH e óleo de soja, que é constituído principalmente por triglicerídeos. A reação que ocorre nessa preparação de biodiesel é chamada transesterificação, em que um éster reage com um álcool, obtendo se um outro éster. Na reação feita nessa aula, o KOH foi utilizado como catalisador. O procedimento foi o seguinte: 1ª etapa: Adicionou se 1,5 g de KOH a 35 ml de etanol, agitando se continuamente a mistura. ª etapa: Em um erlenmeyer, foram colocados 100 ml de óleo de soja, aquecendo se em banho maria, a uma temperatura de 45 C. Adicionou se a esse óleo de soja a solução de catalisador, agitando se por mais 0 minutos. 3ª etapa: Transferiu se a mistura formada para um funil de separação, e esperou se a separação das fases, conforme representado na figura abaixo. a) Toda a quantidade de KOH, empregada no procedimento descrito, se dissolveu no volume de etanol empregado na primeira etapa? Explique, mostrando os cálculos. b) Considere que a fórmula estrutural do triglicerídeo contido no óleo de soja é a mostrada a seguir. Página 3 de 37

4 Escreva a fórmula estrutural do biodiesel formado. c) Se, na primeira etapa desse procedimento, a solução de KOH em etanol fosse substituída por um excesso de solução de KOH em água, que produtos se formariam? Responda, completando o esquema a seguir com as fórmulas estruturais dos dois compostos que se formariam e balanceando a equação química. Dado: solubilidade do KOH em etanol a 5C 40 g em 100 ml 6. (Fuvest ) O glicerol pode ser polimerizado em uma reação de condensação catalisada por ácido sulfúrico, com eliminação de moléculas de água, conforme se representa a seguir: a) Considerando a estrutura do monômero, pode se prever que o polímero deverá ser formado por cadeias ramificadas. Desenhe a fórmula estrutural de um segmento do polímero, mostrando quatro moléculas do monômero ligadas e formando uma cadeia ramificada. Para investigar a influência da concentração do catalisador sobre o grau de polimerização do glicerol (isto é, a porcentagem de moléculas de glicerol que reagiram), foram efetuados dois ensaios: 5 g de glicerol agitação e aquecimento Ensaio 1: polímero 1 0,5% (em mol) de H durante 4h SO4 5 g de glicerol agitação e aquecimento Ensaio : polímero 3% (em mol) de H durante 4h SO4 Ao final desses ensaios, os polímeros 1 e foram analisados separadamente. Amostras de cada um deles foram misturadas com diferentes solventes, observando se em que extensão ocorria a dissolução parcial de cada amostra. A tabela a seguir mostra os resultados dessas análises: Página 4 de 37

5 Amostra Solubilidade (% em massa) Hexano (solvente apolar) polímero polímero 3 Etanol (solvente polar) b) Qual dos polímeros formados deve apresentar menor grau de polimerização? Explique sua resposta, fazendo referência à solubilidade das amostras em etanol. 7. (Ita ) Escreva a fórmula estrutural do produto majoritário formado na reação entre 0,1mol de tolueno (metilbenzeno) e 0,1mol de C nas seguintes condições: a) Ausência de luz e presença de pequena quantidade de Fe(s). b) Presença de luz e ausência de Fe(s). 8. (Unesp ) A indústria de doces utiliza grande quantidade de açúcar invertido para a produção de biscoitos, bolos, bombons, dentre outros produtos. O açúcar invertido consiste em um xarope transparente, isento de odores, com poder edulcorante maior que o da sacarose e é obtido a partir da reação de hidrólise ácida ou enzimática, de acordo com a equação: catalisador C11H O11 HO C6H1 O16 C6H1 O16 sacarose glicose frutose Em uma reação de hidrólise enzimática, inicialmente, a concentração de sacarose era de reação, a concentração caiu para 0,1 mol L. 0,06 mol L 1 e, após 0 h de reação, a concentração caiu para 1 Após 10 h de 1 0,03 mol L. 1 1 Determine a meia-vida da reação e a velocidade média de consumo da sacarose, em mol L min, no intervalo entre 600 e 100 min. 9. (Ita ) Considere uma reação química hipotética representada pela equação X Prod utos. São feitas as seguintes proposições relativas a essa reação: I. Se o gráfico de [X] em função do tempo for uma curva linear, a lei de velocidade da reação dependerá somente da constante de velocidade. 1 II. Se o gráfico de em função do tempo for uma curva linear, a ordem de reação será. [X] III. Se o gráfico da velocidade da reação em função de [X] for uma curva linear, a ordem de reação será 1. IV. Se o gráfico da velocidade de reação em função de Das proposições acima, esta(ão) CORRETA(S) a) apenas I. b) apenas I e II. c) apenas I, III e IV. d) apenas III. e) todas. [X] for uma curva linear, a ordem de reação será. 10. (Fgv ) Os automóveis são os principais poluidores dos centros urbanos. Para diminuir a poluição, a legislação obriga o uso de catalisadores automotivos. Eles viabilizam reações que transformam os gases de escapamento dos motores, óxidos de nitrogênio e monóxido de carbono, em substâncias bem menos poluentes. Os catalisadores a energia de ativação da reação no sentido da formação dos produtos, a energia de ativação da reação no sentido dos reagentes e no equilíbrio reacional. No texto, as lacunas são preenchidas, correta e respectivamente, por: a) diminuem aumentam interferem b) diminuem diminuem não interferem Página 5 de 37

6 c) diminuem aumentam não interferem d) aumentam diminuem interferem e) aumentam aumentam interferem 11. (Unesp ) Em um laboratório, nas condições ambientes, uma determinada massa de carbonato de cálcio (CaCO 3) foi colocada para reagir com excesso de ácido nítrico diluído. Os valores do volume de gás liberado pela reação com o transcorrer do tempo estão apresentados na tabela. tempo (min) volume de gás (cm ) Escreva a equação balanceada da reação e calcule a velocidade média da reação, em minuto e 3 minutos. 1 no intervalo entre 1 mol min, Dado: Volume molar do CO nas condições ambientes = 5,0 L mol 1 1. (Espcex (Aman) ) Uma amostra de açúcar exposta ao oxigênio do ar pode demorar muito tempo para reagir. Entretanto, em nosso organismo, o açúcar é consumido em poucos segundos quando entra em contato com o oxigênio. Tal fato se deve à presença de enzimas que agem sobre as moléculas do açúcar, criando estruturas que reagem mais facilmente com o oxigênio.... Adaptado de Usberco e Salvador, Química, vol, FTD, SP, pág 377, 009. Baseado no texto acima, a alternativa que justifica corretamente a ação química dessas enzimas é: a) As enzimas atuam como inibidoras da reação, por ocasionarem a diminuição da energia de ativação do processo e, consequentemente, acelerarem a reação entre o açúcar e o oxigênio. b) As enzimas atuam como inibidoras da reação, por ocasionarem o aumento da energia de ativação do processo e, consequentemente, acelerarem a reação entre o açúcar e o oxigênio. c) As enzimas atuam como catalisadores da reação, por ocasionarem o aumento da energia de ativação do processo, fornecendo mais energia para o realização da reação entre o açúcar e o oxigênio. d) As enzimas atuam como catalisadores da reação, por ocasionarem a diminuição da energia de ativação do processo, provendo rotas alternativas de reação menos energéticas, acelerando a reação entre o açúcar e o oxigênio. e) As enzimas atuam como catalisadores da reação, por ocasionarem a diminuição da energia de ativação do processo ao inibirem a ação oxidante do oxigênio, desacelerando a reação entre o açúcar e o oxigênio. 13. (Fuvest ) O eugenol, extraído de plantas, pode ser transformado em seu isômero isoeugenol, muito utilizado na indústria de perfumes. A transformação pode ser feita em solução alcoólica de KOH. Foram feitos três experimentos de isomerização, à mesma temperatura, empregando-se massas iguais de eugenol e volumes iguais de soluções alcoólicas de KOH de diferentes concentrações. O gráfico a seguir mostra a porcentagem de conversão do eugenol em isoeugenol em função do tempo, para cada experimento. Página 6 de 37

7 Analisando-se o gráfico, pode-se concluir corretamente que a) a isomerização de eugenol em isoeugenol é exotérmica. b) o aumento da concentração de KOH provoca o aumento da velocidade da reação de isomerização. c) o aumento da concentração de KOH provoca a decomposição do isoeugenol. d) a massa de isoeugenol na solução, duas horas após o início da reação, era maior do que a de eugenol em dois dos experimentos realizados. e) a conversão de eugenol em isoeugenol, três horas após o início da reação, era superior a 50% nos três experimentos. 14. (Enem 014) O biodiesel não é classificado como uma substância pura, mas como uma mistura de ésteres derivados dos ácidos graxos presentes em sua matéria-prima. As propriedades do biodiesel variam com a composição do óleo vegetal ou gordura animal que lhe deu origem, por exemplo, o teor de ésteres saturados é responsável pela maior estabilidade do biodiesel frente à oxidação, o que resulta em aumento da vida útil do biocombustível. O quadro ilustra o teor médio de ácidos graxos de algumas fontes oleaginosas. Teor médio do ácido graxo (% em massa) Fonte Mirístico Palmítico Esteárico Oleico Linoleico Linolênico Oleaginosa (C14:0) (C16:0) (C18:0) (C18:1) (C18:) (C18:3) Milho < 0,1 11,7 1,9 5, 60,6 0,5 Palma 1,0 4,8 4,5 40,5 10,1 0, Canola < 0, 3,5 0,9 64,4,3 8, Algodão 0,7 0,1,6 19, 55, 0,6 Amendoim < 0,6 11,4,4 48,3 3,0 0,9 MA, F.; HANNA, M. A. Biodiesel Production: a review. Bioresource Technology, Londres, v. 70, n. 1 jan (adaptado). Qual das fontes oleaginosas apresentadas produziria um biodiesel de maior resistência à oxidação? a) Milho. b) Palma. c) Canola. d) Algodão. e) Amendoim. 15. (Ita 014) Nas condições ambientes são feitas as seguintes afirmações sobre o ácido tartárico: I. É um sólido cristalino. II. É solúvel em tetracloreto de carbono. III. É um ácido monoprótico quando em solução aquosa. IV. Combina-se com íons metálicos quando em solução aquosa. Das afirmações acima, está(ão) CORRETA(S) apenas a) I e II. Página 7 de 37

8 b) I e IV. c) II e III. d) III e IV. e) IV. 16. (Ita 014) Apresente as equações que representam as reações químicas de nitração do tolueno, na presença de ácido sulfúrico, levando a seus isômeros. Indique o percentual de ocorrência de cada isômero e seus respectivos estados físicos, nas condições-padrão. 17. (Mackenzie 014) Vários compostos orgânicos podem apresentar mais de um grupo funcional. Dessa forma, são classificados como compostos orgânicos de função mista. Os carboidratos e ácidos carboxílicos hidroxilados são exemplos desses compostos orgânicos, como ilustrado abaixo. Tais compostos em condições adequadas podem sofrer reações de ciclização intramolecular. Assim, assinale a alternativa que representa, respectivamente, as estruturas dos compostos anteriormente citados, após uma reação de ciclização intramolecular. a) b) c) d) e) Página 8 de 37

9 18. (Unicamp 014) Recentemente encontrou-se um verdadeiro fatberg, um iceberg de gordura com cerca de 15 toneladas, nas tubulações de esgoto de uma região de Londres. Esse fatberg, resultado do descarte inadequado de gorduras e óleo usados em frituras, poderia ser reaproveitado na produção de a) sabão, por hidrólise em meio salino. b) biodiesel, por transesterificação em meio básico. c) sabão, por transesterificação em meio salino. d) biodiesel, por hidrólise em meio básico. 19. (Fuvest 014) No processo tradicional, o etanol é produzido a partir do caldo da cana-de-açúcar por fermentação promovida por leveduras naturais, e o bagaço de cana é desprezado. Atualmente, leveduras geneticamente modificadas podem ser utilizadas em novos processos de fermentação para a produção de biocombustíveis. Por exemplo, no processo A, o bagaço de cana, após hidrólise da celulose e da hemicelulose, também pode ser transformado em etanol. No processo B, o caldo de cana, rico em sacarose, é transformado em farneseno que, após hidrogenação das ligações duplas, se transforma no diesel de cana. Esses três processos de produção de biocombustíveis podem ser representados por: Com base no descrito acima, é correto afirmar: a) No Processo A, a sacarose é transformada em celulose por micro-organismos transgênicos. b) O Processo A, usado em conjunto com o processo tradicional, permite maior produção de etanol por hectare cultivado. c) O produto da hidrogenação do farneseno não deveria ser chamado de diesel, pois não é um hidrocarboneto. d) A combustão do etanol produzido por micro-organismos transgênicos não é poluente, pois não produz dióxido de carbono. e) O Processo B é vantajoso em relação ao Processo A, pois a sacarose é matéria-prima com menor valor econômico do que o bagaço de cana. 0. (Enem 014) Grande quantidade dos maus odores do nosso dia a dia está relacionada a compostos alcalinos. Assim, em vários desses casos, pode-se utilizar o vinagre, que contém entre 3,5% e 5% de ácido acético, para diminuir ou eliminar o mau cheiro. Por exemplo, lavar as mãos com vinagre e depois enxaguá-las com água elimina o odor de peixe, já que a molécula de piridina (C5H5N) é uma das substâncias responsáveis pelo odor característico de peixe podre. SILVA, V. A.; BENITE, A. M. C.; SOARES, M. H. F. B. Algo aqui não cheira bem A química do mau cheiro. Química Nova na Escola, v. 33, n. 1, fev. 011 (adaptado). A eficiência do uso do vinagre nesse caso se explica pela a) sobreposição de odor, propiciada pelo cheiro característico do vinagre. Página 9 de 37

10 b) solubilidade da piridina, de caráter ácido, na solução ácida empregada. c) inibição da proliferação das bactérias presentes, devido à ação do ácido acético. d) degradação enzimática da molécula de piridina, acelerada pela presença de ácido acético. e) reação de neutralização entre o ácido acético e a piridina, que resulta em compostos sem mau odor. 1. (Ita 014) Considere os seguintes compostos: I. alcoóis II. aldeídos III. carbono particulado (negro de fumo) IV. cetonas Dos componentes acima, é (são) produto(s) da combustão incompleta do n-octano com ar atmosférico apenas a) I e II. b) I e IV. c) II e III. d) III. e) IV.. (Mackenzie 014) Durante a síntese química do composto orgânico Z, adotou-se a seguinte rota sintética: Após a realização da síntese, pode-se afirmar que X, Y, W e Z são, respectivamente, a) cloreto de metanoíla, p-nitrotolueno, o-nitrotolueno e ácido p-nitrobenzoico. b) cloreto de metila, o-aminotolueno, m-aminotolueno e m-aminobenzaldeido. c) cloreto de metila, o-aminotolueno, p-aminotolueno e ácido p-aminobenzoico. d) cloreto de metanoíla, o-nitrotolueno, m-nitrotolueno e m-nitrobenzaldeido. e) cloreto de metila, o-nitrotolueno, p-nitrotolueno e ácido p-nitrobenzoico. 3. (Unesp 014) Segundo a Organização Mundial da Saúde (OMS), atualmente cerca de 5% da população mundial sofre de depressão. Uma das substâncias envolvidas nesses distúrbios é o neurotransmissor serotonina, produzido no metabolismo humano a partir do triptofano. O processo metabólico responsável pela formação de serotonina envolve a reação química global representada pela equação não balanceada fornecida a seguir. A reação de conversão de triptofano em serotonina ocorre em duas etapas metabólicas distintas. Com relação a essas duas substâncias e ao processo metabólico em que elas estão envolvidas, é correto afirmar que a) uma das etapas da conversão do triptofano em serotonina envolve a eliminação de um grupo amina. Página 10 de 37

11 b) a serotonina apresenta função álcool. c) uma das etapas da conversão do triptofano em serotonina envolve a eliminação de um grupo carboxílico. d) por apresentarem ligações C = C em suas estruturas, as duas substâncias formam isômeros geométricos. e) apenas a serotonina apresenta anel aromático. 4. (Fuvest 014) Ésteres podem reagir com álcoois ou com aminas, como exemplificado a seguir: a) Escreva as fórmulas estruturais dos produtos da reação entre acetato de etila (CH 3 CO CH CH 3 ) e metilamina (CH 3 NH ). Considere o seguinte esquema de reação: O composto intermediário se transforma no produto final, por meio de uma reação intramolecular que resulta na formação de um novo ciclo na estrutura molecular do produto. b) Escreva, nos espaços indicados, as fórmulas estruturais dos compostos e. 5. (Fuvest 014) Um grupo de pesquisadores da área de nutrição realizou um experimento para verificar se o peptídeo de fórmula C 9 H 16 O 5 N S, que pode ser tóxico, estava presente em uma amostra de feijão. Para esse estudo, o grupo utilizou um espectrômetro de massa cujo funcionamento se baseia na medida do tempo que moléculas de diferentes massas, extraídas da amostra, levam para percorrer, com velocidade constante, um tubo de comprimento L, em vácuo. a) Supondo que todas as moléculas penetrem no tubo com a mesma energia cinética E, escreva a expressão da massa m de uma molécula em função do comprimento L, da energia E e do tempo Δ t que ela leva para percorrer o tubo. b) Determine a massa molecular M p do peptídeo C 9 H 16 O 5 N S. Com os dados obtidos, foi construído o gráfico da página de respostas, que mostra o número N de moléculas detectadas em função da massa molecular M. Página 11 de 37

12 c) Qual das linhas do gráfico corresponde ao peptídeo C 9 H 16 O 5 N S? E qual corresponde a moléculas formadas pela ligação desse peptídeo com um átomo de sódio (Na)? Note e adote: Elemento Massa atômica (u) H 1 C 1 N 14 O 16 Na 3 S 3 u= unidade de massa atômica. 6. (Ita 014) Considere a reação química genérica A B C. A concentração do reagente [A] foi acompanhada ao longo do tempo, conforme apresentada na tabela que também registra os logaritmos neperianos n desses valores e os respectivos recíprocos (1/[A]). t(s) Amol L 1 na 1/ AL mol 1 0 0,90 0,11 1, ,63 0,46 1, ,43 0,84, ,30 1,0 3, ,1 1,56 4, ,14 1,97 7, ,10,30 10,00 Assinale a opção que contém a constante de velocidade CORRETA desta reação. 3 1 a) 4 10 s b) c) d) e) mol L s L mol s s mol L s 7. (G1 - cps 014) Uma relação entre a Química e o turismo está na preservação do patrimônio histórico e cultural, principalmente na área de conservação e recuperação de obras de arte. Alguns pigmentos utilizados em obras artísticas podem ser extraídos de produtos naturais, como exemplifica o experimento descrito a seguir. Uma aula com arte Página 1 de 37

13 Material - Produtos naturais: urucum, nozes, casca de abacaxi, beterraba e cenoura. - Recipiente para levar ao fogo; água; pincéis; papel e fôrmas. Modo de fazer - Coloque cada um dos produtos em um recipiente com água. - Leve ao fogo e deixe ferver até que o líquido, em que o produto está inserido, adquira uma tonalidade forte. - Deixe esfriar e transfira os líquidos para fôrmas individuais de acordo com a coloração adquirida. Pronto! Você já tem os seguintes pigmentos: Urucum pigmento vermelho Noz pigmento marrom Casca de abacaxi pigmento amarelo Beterraba pigmento rosa Cenoura pigmento laranja Agora é só os utilizar e dar asas à imaginação. (educador.brasilescola.com/orientacoes/pigmentos-uma-aula-arte.htm Acesso em: Adaptado) Pela análise desse experimento, comprova-se corretamente que os pigmentos são a) solúveis em álcool. b) insolúveis em água quente. c) obtidos facilmente em água fria. d) compostos isentos de substâncias químicas. e) solúveis em água com o aumento da temperatura. 8. (Pucsp 014) A amônia é um produto industrial de grande relevância, sendo matéria-prima para a produção de fertilizantes. A amônia é obtida em larga escala pelo processo Haber em que são empregados nitrogênio e hidrogênio sob alta pressão a 450 C. A equação que representa o processo é N (g) 3H(g) NH 3(g), sendo que o Kc dessa reação a 5 C é de 8 3,5 10, enquanto que o Kc medido a 450 C é de 0,16. Sobre a reação de síntese da amônia foram feitas as seguintes afirmações. I. Trata-se de uma reação de oxidorredução em que o gás hidrogênio é o agente redutor. II. Trata-se de um processo endotérmico e por isso é realizado em alta temperatura. III. Alterar a pressão dos reagentes modifica o valor de Kc. IV. A 450 C a velocidade de formação de amônia seria bem maior do que a 5 C, considerando-se que as pressões parciais dos reagentes no início da reação fossem as mesmas em ambas as temperaturas. Estão corretas apenas as afirmações a) I e II. b) II e IV. c) III e IV. d) I e III. e) I e IV. 9. (Fuvest 014) Investigou se a velocidade de formação de gás hidrogênio proveniente da reação de Mg metálico com solução aquosa de HC. Uma solução aquosa de HC foi adicionada em grande excesso, e de uma só vez, sobre uma pequena chapa de magnésio metálico, colocada no fundo de um erlenmeyer. Imediatamente após a adição, uma seringa, com êmbolo móvel, livre de atrito, foi adaptada ao sistema para medir o volume de gás hidrogênio produzido, conforme mostra o esquema abaixo. Página 13 de 37

14 Os dados obtidos, sob temperatura e pressão constantes, estão representados na tabela abaixo e no gráfico abaixo. Tempo (min) Volume de H acumulado (cm 3 ) a) Analisando os dados da tabela, um estudante de Química afirmou que a velocidade de formação do gás H varia durante o experimento. Explique como ele chegou a essa conclusão. Em um novo experimento, a chapa de Mg foi substituída por raspas do mesmo metal, mantendo se iguais a massa da substância metálica e todas as demais condições experimentais. b) No gráfico abaixo, esboce a curva que seria obtida no experimento em que se utilizou raspas de Mg. 30. (Ita 014) Velocidades iniciais v i de decomposição de peróxido de hidrogênio foram determinadas em três experimentos (A, B e C), conduzidos na presença de I aq sob as mesmas condições, mas com diferentes concentrações iniciais de peróxido H O i, de acordo com os dados abaixo: Página 14 de 37

15 Experimento H O mol L i 1 3 vi 10 mol L 1 s 1 A 0,750,745 B 0,500 1,830 C 0,50 0,915 Com base nestes dados, para a reação de decomposição do peróxido de hidrogênio: a) escreva a equação estequiométrica que representa a reação. b) indique a ordem desta reação. c) escreva a lei de velocidade da reação. d) determine o valor numérico da constante de velocidade, k. I aq na reação. e) indique a função do 31. (Fgv 014) Para otimizar as condições de um processo industrial que depende de uma reação de soluções aquosas de três diferentes reagentes para a formação de um produto, um engenheiro químico realizou um experimento que consistiu em uma série de reações nas mesmas condições de temperatura e agitação. Os resultados são apresentados na tabela: Experimento Reagente A mol L 1 Reagente B mol L 1 Reagente C mol L 1 Velocidade da reação 1 1 mol L s I x y z v II x y z v III x y z 4v IV x y z v Após a realização dos experimentos, o engenheiro pode concluir corretamente que a ordem global da reação estudada é igual a a) 1. b). c) 3. d) 4. e) (Ime 014) A reação abaixo segue a mesma cinética do decaimento radioativo. A B 1 C Ao se acompanhar analiticamente o desenvolvimento desta reação na temperatura 1 T, obtêm-se o gráfico 1, o qual estabelece uma relação entre a concentração molar da substância A no meio reacional e o tempo de reação. Página 15 de 37

16 Ao se conduzir esta mesma reação em diversas temperaturas, obtêm-se diferentes valores para a constante de velocidade de reação k, conforme os dados da tabela 1. Tabela 1 Efeito da temperatura na constante de velocidade k Temperatura ( C) Constante de 1 velocidade, k (s ) 3, , , , 10 3 Finalmente, com um tratamento matemático dos dados da tabela 1, pode-se construir o gráfico, o qual fornece uma relação entre a constante de velocidade e a temperatura. Com base nas informações fornecidas, considerando ainda que ln 0,69 e que a constante universal dos gases é igual a 8,3J / mol K, determine a) a temperatura T; 1 b) a energia de ativação, em kj/mol, da reação. Página 16 de 37

17 Gabarito: Resposta da questão 1: [A] [Resposta do ponto de vista da disciplina de Química] Dentre as hipóteses formuladas para explicar a ocorrência da terra preta, a mais plausível seria a da decomposição gradativa de restos de peixes e caça (fósforo e cálcio) e a deposição da fuligem (carvão) gerada pela queima de madeira, empregada no cozimento de alimentos. [Resposta do ponto de vista da disciplina de Biologia] A ocorrência da terra preta em certas regiões amazônicas pode ser causada pela decomposição gradual de restos de peixes e caça e deposição da fuligem da queima de lenha no cozimento dos alimentos pelos habitantes do local. Resposta da questão : [A] [Resposta do ponto de vista da disciplina de Química] Nas sinapses, a propagação dos impulsos nervosos, desencadeados pelo consumo dessa pimenta, se dá pela ação de neurotransmissores. O processo de evaporação do suor é endotérmico (absorve calor): HO( ) calor HO(v). Produtos da hidrólise ácida da capsaicina: [Resposta do ponto de vista da disciplina de Biologia] Os neurotransmissores são substâncias químicas responsáveis pela transmissão de impulsos nervosos nas sinapses entre neurônios e entre axônios de neurônios e órgãos, tais como, músculos e glândulas. Resposta da questão 3: a) De acordo com as equações fornecidas no texto, tem-se redução e em seguida acetilação: Página 17 de 37

18 b) Formação do subproduto: Resposta da questão 4: [D] Teremos: Resposta da questão 5: a) Dados: Solubilidade do KOH em etanol a 5C 40 g em 100 ml. Adicionou-se 1,5 g de KOH a 35 ml de etanol, agitando-se continuamente a mistura. 100 ml (e tanol) 40 g (KOH) 35 ml (e tanol) mkoh mkoh 14 g (valor máximo que pode ser dissolvido) Foi colocado 1,5 g. 1,5 g 14 g Conclusão: toda a quantidade de KOH empregada no procedimento descrito, se dissolveu. Página 18 de 37

19 b) Tem-se a seguinte reação de transesterificação: c) Utilizando-se excesso de solução de KOH em água, vem: Resposta da questão 6: a) A formação do polímero ocorre a partir do glicerol, conforme indicado no texto. Página 19 de 37

20 Possível polímero de cadeia ramificada: b) Quanto maior for o grau de polimerização menor o número de hidroxilas restantes, já que estas são utilizadas na polimerização e menor será a solubilidade deste polímero em etanol. Página 0 de 37

21 Quanto menor for o grau de polimerização maior o número de hidroxilas restantes, já que estas são utilizadas na polimerização e maior será a solubilidade deste polímero em etanol (polar dissolve polar - pontes de hidrogênio entre as hidroxilas). Analisando a tabela, Solubilidade (% em massa) Amostra Hexano (solvente apolar) Etanol (solvente polar) polímero (mais solúvel) polímero 3 13 > 3, conclui-se que o polímero 1 é o mais solúvel, ou seja, possui maior quantidade de hidroxilas não utilizadas no processo de polimerização, consequentemente é o polímero de menor grau de polimerização. Resposta da questão 7: a) Na ausência de luz (o anel é atacado) e presença de pequena quantidade de Fe(s) : b) Na presença de luz (a cadeia lateral é atacada) e ausência de Fe(s) : Resposta da questão 8: Teremos: Página 1 de 37

22 [sacarose] : concentração molar da sacarose t 1 : tempo de meia vida (tempo que demora para metade do reagente reagir) t 1 t 1 t 1 t 1 [sacarose] [sacarose] [sacarose] [sacarose] tempo de reação 0 h [ sacarose] inicial 0,1 mol / L t1 t1 0,1 mol / L 0,1 mol / L 0,1 mol / L 4 t 1 0 h t 1 10 h 10 h 10 h 0,1 mol / L 0,06 mol / L 0,03 mol / L 1 1 Cálculo da velocidade média de consumo da sacarose, em mol L min, no intervalo entre 600 min (10 60 min 10 h) e 100 min (060 min 0 h) : Δ[sacarose] vmédia Δt 0,03 mol / L 0,06 mol / L vmédia 5 10 moll min 100 min 600 min vmédia 5 10 moll min Resposta da questão 9: [E] Análise das afirmações: [I] Correta. Se o gráfico de [X] em função do tempo for uma curva linear, a lei de velocidade da reação dependerá somente da constante de velocidade. Um método geral para obtermos a ordem de uma reação é observarmos o expoente x na equação a seguir. Velocidade K[Reagente] Se X for igual a 1 a reação será de primeira ordem. Outro método é gráfico. x Suponhamos uma reação de primeira ordem dada por: X produtos Então, recorrendo ao cálculo, teremos a relação matemática: K log[x] t log[x] 0,303 onde [X] é a concentração do reagente em um tempo t qualquer e [X] 0 é a concentração inicial do reagente (para t = 0). A equação anterior expressa a equação de uma reta: Página de 37

23 y mx b, onde log[x] y e t x. Então quando representamos graficamente log[x] em função de t, obtemos, para uma equação de primeira ordem, K uma reta de inclinação,303. Observe o gráfico para uma reação de primeira ordem: [II] Correta. Se o gráfico de 1 [X] em função do tempo for uma curva linear, a ordem de reação será. Para uma reação de segunda ordem a equação da velocidade é dada por: Velocidade K [X] A partir do cálculo, verificamos que: 1 1 Kt [X] [X] 0 onde [X] é a concentração do reagente no tempo t e [X] 0 é a concentração do reagente em t 0. Comparando esta equação com a equação da reta y mx b, percebemos que para uma reação de segunda ordem o gráfico de 1/[X] (no eixo y) em função de t (no eixo x) será uma reta com inclinação igual a K. Observe o gráfico para uma reação de segunda ordem: A meia vida t(1 ) de uma reação de segunda ordem não é independente da concentração inicial. Para a reação: X produtos onde: Página 3 de 37

24 Velocidade K [X] 1 a meia vida é dada por: t 1 K [X] 0 onde [X] 0 é a concentração inicial do reagente. [III] Correta. Se o gráfico da velocidade da reação em função de [X] for uma curva linear, a ordem de reação será 1. [IV] Correta. Se o gráfico da velocidade de reação em função de Resposta da questão 10: [B] [X] for uma curva linear, a ordem de reação será. Os catalisadores diminuem a energia de ativação da reação no sentido da formação dos produtos, diminuem a energia de ativação da reação no sentido dos reagentes (criando um caminho alternativo para a reação) e não interferem no equilíbrio reacional, ou seja, não deslocam o equilíbrio químico. Resposta da questão 11: Equação balanceada da reação: CaCO 3(s) HNO 3(aq) H O( ) CO (g) Ca(NO 3) (aq). De acordo com a tabela, vem: tempo 1 min min volume de gás cm 0,15L 3 40 cm 0,4 L 3 min cm 0,30 L Tempo de 1 minuto V 0,15 L n n 1 mol 1 minuto 1 minuto 5 L 0,15 L 0,006 mol Tempo de 3 minutos V 0,30 L 1 mol 5 L n n 1 minuto 1 minuto 0,30 L 0,01 mol v v média média Δn 0,01 mol 0,006 mol Δt 3 min1 min 0,003 mol/min Resposta da questão 1: [D] As enzimas atuam como catalisadores da reação, o catalisador é uma substância que acelera a reação química criando rotas alternativas e consequentemente diminuindo a energia de ativação necessária para o seu início. Resposta da questão 13: [B] Página 4 de 37

25 De acordo com o gráfico, o aumento da concentração de KOH provoca o aumento da velocidade da reação de isomerização. Resposta da questão 14: [B] Quanto menor a presença de insaturações (ligações duplas), maior a resistência à oxidação, ou seja, quanto mais saturado for o composto, mais ele resiste à oxidação. Analisando a tabela: Mirístico (C14:0) 0 insaturação Oleico (C18:1) 1 insaturação Palmítico (C16:0) 0 insaturação Linoleico (C18:) insaturações Esteárico (C18:0) 0 insaturação Linolênico (C18:3) 3 insaturações A partir dos ácidos graxos mirístico, palmítico e esteárico, vem: Teor médio do ácido graxo (% em massa) Mirístico Palmítico Esteárico (C14:0) (C16:0) (C18:0) Total Milho 0,1 11,7 1,9 13,7 % Palma 1,0 4,8 4,5 48,3 % Canola 0, 3,5 0,9 4,6 % Algodão 0,7 0,1,6 3,4 % Amendoim 0,6 11,4,4 14,4 % Palma 48,3 % (composto mais saturado) Resposta da questão 15: [B] Estrutura do ácido tartárico: Página 5 de 37

26 [I] Correta. Devido à elevada força de atração (dipolo permanente e ligações de hidrogênio), o ácido tartárico é um sólido cristalino (apresenta rede cristalina). [II] Incorreta. Como o ácido tartárico é muito polar, comparado ao tetracloreto de carbono, concluí-se que ele não é solúvel nesta substância. [III] Incorreta. O ácido tartárico é um ácido diprótico (apresenta dois hidrogênios ionizáveis), pois possui duas carboxilas. [IV] Correta. O ácido tartárico combina-se com íons metálicos quando em solução aquosa, devido à liberação de cátions H : Resposta da questão 16: As porcentagens são obtidas experimentalmente a partir da análise da cinética química de cada reação, logo se supõe que o candidato decorou os valores. O radical metil presente no tolueno ou metil-benzeno é orto-para-dirigente, então os isômeros mais abundantes são o orto-nitrotolueno e o para-nitrotolueno: Observações teóricas: orto-nitrotolueno (PF = -9,3 C; líquido a 5 C) para-nitrotolueno (PF = 51,7 C; sólido a 5 C) meta-nitrotolueno (PF = 16,1 C; líquido a 5 C) Página 6 de 37

27 As forças atrativas do tipo dipolo são mais intensas no para-nitrotolueno, logo o candidato poderia deduzir que o estado de agregação seria sólido, porém sem o conhecimento das temperaturas de fusão esta conclusão não seria confiável. A formação do isômero meta-nitrotolueno é representada por: Resposta da questão 17: [A] Teremos: Resposta da questão 18: [B] Esse fatberg, resultado do descarte inadequado de gorduras e óleo usados em frituras, poderia ser reaproveitado na produção de biodiesel, por transesterificação em meio básico: Página 7 de 37

28 Resposta da questão 19: [B] O Processo A, usado em conjunto com o processo tradicional, permite maior produção de etanol por hectare cultivado, pois o bagaço de cana, além de ser transformado em etanol durante o processo de fermentação, é mais barato do que o caldo de cana. Além disso, o produto da hidrogenação do farneseno é um hidrocarboneto que pode ser utilizado como combustível (diesel de cana). Resposta da questão 0: [E] A eficiência do uso do vinagre, nesse caso, se explica pela reação de neutralização entre o ácido acético e a piridina, que apresenta caráter básico no conceito de Lewis, o que resulta em compostos sem mau odor. ácido piridina acético C5H5 N CH3COOH HO [C5H5 N ][CH3COO ] Resposta da questão 1: [C] Teremos: 9 C8H18 O 8 C 9HO negro de fumo 17 C8H18 O 8CO 9HO 5 C8H18 O 8CO 9HO ou 51 3C8H18 O 8C 8CO 8CO 7HO Na combustão do n-octano podem existir etapas intermediárias nas quais pode ocorrer a formação de aldeídos (R CH O), principalmente o aldeído fórmico (HC O). Resposta da questão : [E] Após a realização da síntese, pode-se afirmar que X, Y, W e Z são, respectivamente, cloreto de metila, o-nitrotolueno, p-nitrotolueno e ácido p-nitrobenzoico. Página 8 de 37

29 Resposta da questão 3: [C] Uma das etapas da conversão do triptofano em serotonina envolve a eliminação de um grupo carboxílico: Não ocorre a eliminação de um grupo amina. A serotonina apresenta função fenol: Página 9 de 37

30 Apesar de apresentarem ligações C=C em suas estruturas, as duas substâncias não formam isômeros geométricos. O triptofano e a serotonina apresentam anel aromático: Resposta da questão 4: a) Reação entre acetato de etila (CH 3 CO CH CH 3 ) e metilamina (CH 3 NH ) e seus produtos: b) Fórmula de A e C: Página 30 de 37

31 Resposta da questão 5: a) Sabe-se que a energia cinética é dada por: s L Como v Δ Δt Δt, substituindo, vem: 1 Ecinética m v. 1 L Ecinética m Δ t m Ecinética Δt L b) Teremos: Peptídeo : C9H16 O5NS MMpeptídeo u c) De acordo com o gráfico a linha mais próxima de 64 u é a II: Página 31 de 37

32 Quando ocorre a combinação do peptídeo com o sódio (Na = 3), a massa aumenta e conclui-se que a linha mais próxima ao peptídeo representado por II é a linha IV: Resposta da questão 6: [A] A partir da tabela fornecida, percebe-se que na linear: e t ao serem representados em um gráfico geram uma função [A] n kδt (cinética de primeira ordem; v k[a]) [A ] 0 n[a] n[a ] kδt 0 Para t 0; n[a ] 0, Para t 400; n[a] 1,56. 1,56 ( 0,11) k(400 0) 1,67 k 4, s k 4 10 s 3 1 Resposta da questão 7: [E] A partir da análise do modo de fazer: Página 3 de 37

33 - Coloque cada um dos produtos em um recipiente com água. - Leve ao fogo e deixe ferver até que o líquido, em que o produto está inserido, adquira uma tonalidade forte. Conclui-se que os pigmentos são solúveis em água levada ao fogo (elevação de temperatura). Resposta da questão 8: [E] [I] Trata-se de uma reação de oxidorredução em que o gás hidrogênio é o agente redutor. N 3H NH (g) (g) 3(g) agente oxidante agente redutor redução 0 3 oxidação [II] O Kc dessa reação a 5 C é de 3,5 10, enquanto que o Kc medido a 450 C é de 0,16, ou seja, o processo é exotérmico, pois a constante de equilíbrio é maior e temperaturas menos elevadas. O processo é realizado em altas temperaturas, pois a velocidade da reação (direta e inversa) é maior neste caso. [III] Alterar a pressão dos reagentes modifica o valor de do quociente de equilíbrio em função da pressão (Q P ). [IV] A 450 C a velocidade de formação de amônia seria bem maior do que a 5 C, considerando-se que as pressões parciais dos reagentes no início da reação fossem as mesmas em ambas as temperaturas, pois quanto maior a temperatura maior a constante de velocidade, de acordo com a equação de Arrhenius: k A e E at RT Resposta da questão 9: a) De acordo com a tabela fornecida, verifica-se que a cada intervalo de tempo varia o volume de H. Tempo (min) Volume de H acumulado (cm 3 ) var iação de volume Velocidade var iação de tempo v01 15 cm / min v1 1 cm / min v3 cm / min 3 e assim sucessivamente. Página 33 de 37

34 b) Utilizando-se raspas de magnésio, a reação seria mais rápida, devido ao aumento da superfície de contato do reagente sólido. HC (aq) Mg(s) H (g) MgC (aq) Resposta da questão 30: 1 a) Decomposição de peróxido de hidrogênio: HO ( ) HO( ) O (g). a b) Teremos a seguinte equação de velocidade: v k[h O ]. A partir da tabela fornecida, vem: Conclusão: a = 1, a reação é de primeira ordem ou ordem 1. b) Lei de velocidade da reação: 1 v k[h O ]. c) Cálculo do valor numérico da constante de velocidade, k: A partir da primeira linha da tabela, substituindo os dados na equação da Lei de velocidade, vem:,745 k 0, , moll s 1 k 3,66 s 1 0,750 moll c) I aq acelera a reação de decomposição da água oxigenada, ou seja, funciona como catalisador. Resposta da questão 31: [C] Teremos: Página 34 de 37

35 Entγo, 1 0 v k[a] [B] [C] ordem global Resposta da questão 3: a) A partir do gráfico I, [A] decai de 0,0 mol/l a 0,01 mol/l em 400 s. Conclusão: t 400 s 1 0, k t 1 n k 1,75 10 s 1,7 10 s 400 A partir da tabela 1 verifica-se que a temperatura é de 55 C. Temperatura ( C) 55 Constante de velocidade, 1 k (s ) 1, b) Utilizando-se a equação de Arrhenius, vem: Página 35 de 37

36 k A e Eat RT nk na ne Eat RT nk Eat na RT Então, nk1 Eat na RT 1 nk Eat na RT nk1 nk Eat Eat na na RT1 RT nk1 Eat Eat nk RT1 RT nk1 Eat 1 1 nk R T1 T Utilizando-se a reta fornecida no gráfico, a partir de dois pontos escolhidos, teremos: cateto oposto tg cateto adjascente EA tg R 5,75 ( 8,75) 3 0,0095 0,003 0,0005 K EA 3 R 0,0005 E A R A A A A E 1.000R E ,3 10 E E 99,6 kj / mol Página 36 de 37

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