Prova de Conhecimentos de Química Curso de Doutorado CADERNO DE QUESTÕES

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Gabriel Lagos Regueira
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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO Cntro d Ciências Exatas Programa d Pós-Graduação m Química Prova d Conhcimntos d Química Curso d Doutorado CÓDIGO: Data: 07/07/2014 Valor 10,0 CADERNO DE QUESTÕES Instruçõs: VOCÊ ESTÁ RECEBENDO UM CADERNO DE PROVA CONTENDO 12 (DOZE) QUESTÕES E 8 (OITO) FOLAS DE RESPOSTA QUE DEVERÃO SER IDENTIFICADAS COM O CÓDIGO ATRIBUÍDO A VOCÊ E O NÚMERO DA QUESTÃO ESCOLIDA. O CANDIDATO DEVERÁ ESCOLER 8 (OITO) QUESTÕES ENTRE AS 12 DISPONÍVEIS E A NOTA SERÁ ATRIBUÍDA ÀS QUESTÕES ESCOLIDAS. RESOLVA CADA QUESTÃO NA FOLA CORRESPONDENTE À MESMA NO CADERNO DE RESPOSTAS (NÃO SERÁ CONSIDERADA NENUMA RESPOSTA ASSINALADA NO CADERNO DE QUESTÕES). SOMENTE AS PRIMEIRAS OITO QUESTÕES ESCOLIDAS PELO CANDIDATO SERÃO CORRIGIDAS. A RESOLUÇÃO DA PROVA DEVE OBRIGATORIAMENTE SER REALIZADA A CANETA. É EXPRESSAMENTE PROIBIDO FAZER QUALQUER ANOTAÇÃO E/OU MARCA QUE PERMITA SUA IDENTIFICAÇÃO NAS DEMAIS FOLAS DESTA PROVA.

2 Qustão 1: (a) Um barômtro com scção transvrsal d ára igual a 1,00 cm 2 md uma prssão d 76,0 cm d mrcúrio ao nívl do mar. A prssão xrcida por ssa coluna d mrcúrio é igual a prssão xrcida por todo o ar acima d uma ára d 1 cm 2 na suprfíci da Trra. Dado qu a dnsidad do mrcúrio é 13,6 g/cm 3 qu o raio médio da Trra é km, calcul a massa total, m quilogramas, da atmosfra da Trra. Considr a Trra como uma sfra. A ára d uma suprfíci sférica é, m qu r é o raio da sfra. (b) Em média, cada rspirada nossa, ao nívl do mar, contém moléculas xaladas m algum momnto por Linus Carl Pauling ( ). Calcul o númro total d moléculas na atmosfra sabndo qu a massa molar do ar é 29,0 g/mol. (c) Supondo qu o volum d cada rspirada (inalada ou xalada) é 500 ml, calcul o númro d moléculas xaladas m cada rspirada a 37 C, qu é a tmpratura do corpo. (d) S o tmpo d vida d Pauling foi d 93 anos 6 mss, quantas moléculas l xalou nss príodo? Considr qu uma pssoa, m média, rspira 12 vzs por minuto. DADOS: Qustão 2: atm.l/mol.k; (a) Qual a solubilidad molar do carbonato d prata m água pura, a 25 C? (b) Qual a concntração d N 3 dv sr ajustada na solução para qu a solubilidad molar do Ag 2CO 3 sja igual a 0,10 mol/l? DADOS: Kps (Ag2CO3) = 8, Qustão 3: Kf (Ag(N3)2 + ) = 1, Alfrd Wrnr sinttizou divrsos compostos d cobalto(iii) ntr ls o complxo A (fórmula proposta por Wrnr Co 3.5N 3). El obsrvou qu podria dtrminar a quantidad d clorto livr nst complxo a partir da sua ração com xcsso d nitrato d prata. (a) Considrando qu a ração d 2,50 x10-3 mol do complxo A com xcsso d nitrato d prata forma 0,717 g d clorto d prata como prcipitado, dtrmin a formulação apropriada do complxo A (conform nomnclatura d compostos d coordnação). (b) O complxo A pod ragir com nitrito d sódio (NaNO 2) formando o complxo B (não ocorr altração no númro d oxidação do cobalto) pla substituição do(s) grupo(s) cloro por grupo(s) nitrito (ONO). Dtrmin a formulação apropriada do complxo B, rprsnt as struturas d Lwis para as formas contribuints para o íon nitrito (ONO - ) calcul suas rspctivas cargas formais. Justifiqu a sua rsposta. (c) Quais as configuraçõs ltrônicas (t 2g x g y) o númro d létrons dsmparlhados nos complxos A B, considr apnas os létrons d frontira do átomo d cobalto. Considr também qu ambos ligants dsts complxos são ligants d campo fraco. (d) O complxo A aprsnta um valor d dsdobramnto do campo ligant (Δ o) d 210 kj.mol -1. Qual é a cor sprada dst complxo. Justifiqu a sua rsposta.

3 DADOS: Δ o = N ahc / λ N a = 6,022 x mol -1 ; h = 6,626 x J.s; c = 2,998 x 10 8 m.s -1 ; f = V L 1/2P f = carga formal; V = númro d létrons d valência no átomo livr; L = númro d létrons prsnts nos pars isolados; P = númro d létrons compartilhados Qustão 4: Monóxido d carbono é um polunt ambintal qu dv sr controlado nas missõs industriais. A lgislação stablc qu o tor máximo d CO dva sr 50 mg.l -1. Uma amostra d ar coltada da vizinhança d um forno doméstico foi analisada. Uma amostra, 25,0 L, foi passada através d pntóxido d iodo a 150 C, no qual CO foi convrtido m CO 2 uma quantidad quivalnt d I 2 foi produzida, sgundo a quação química não balancada: I 2O 5(s) + CO(g) CO 2(g) + I 2(g) O I 2 foi coltado m uma solução d KI, produzindo I 3 o qual ragiu com 7,76 ml d Na 2S 2O 3 0,00221 mol L -1, sgundo a quação iônica: 2S 2O 3 2-(aq) + I 3 (aq) S 4O 6 2- (aq) + 3I (aq) O ar dss local atnd à lgislação? Justifiqu sua rsposta com cálculos. Qustão 5: A variação d ntropia para a mudança rvrsívl do stado d um gás prfito, num procsso isotérmico, é dtrminada pla rlação: (a) Para um procsso rvrsívl, a 25 C calcul a quantidad d nrgia, na forma d calor, quando 0,5 mol d um gás idal sofr uma xpansão isotérmica d um volum inicial d 10,0 L para um volum final d 75,0 L. (b) Calcul a variação d ntropia para st procsso. (c) Uma amostra d 8,5 mol d um gás idal, nas msmas condiçõs citadas no itm (a), é comprimida isotrmicamnt para um volum final qu é d su volum inicial. Calcul a variação d ntropia. DADO: R = 8,314 J/mol.K

4 Qustão 6: Conform o squma racional xmplificado rsponda: O O O NaB 4, EtO 3 O + X (88%) (a) Qual a strutura do composto X? (b) Sabndo qu as raçõs d aldídos ctonas com LiAl 4 NaB 4 são adiçõs nuclofílicas ao grupo carbonila, qual é o nuclófilo nstas raçõs? (c) Discuta, brvmnt, as vantagns as dsvantagns d s usar borohidrto d sódio (NaB 4) ou hidrto d lítio alumínio (LiAl 4) m rduçõs d ctonas para álcoois. Qustão 7: A fdrina (C 10 15ON) é uma bas orgânica fraca usada como dscongstionant nasal. Qual o p d uma solução prparada pla mistura d 0,495 g d fdrina com 15,0 ml d 0,2 mol/l diluição final com água dstilada para 50,0 ml? DADO: Kb (C1015ON) = 1, Qustão 8: Íons isoltrônicos são aquls qu possum o msmo númro d létrons, logo, o númro d nívis d nrgia é o msmo. A difrnça stá apnas no númro atômico (carga nuclar) dos íons. Quanto maior o númro atômico, maior srá a carga nuclar ftiva a atração do núclo m rlação à camada mais xtrna. Isto implica m maior força d atração mnor raio. Partindo dst princípio rsponda as qustõs abaixo: (a) Dntr os íons O 2-, F 1-, Mg 2+ Al 1+, idntifiqu qual não é isoltrônico. Justifiqu sua rsposta. (b) Entr os íons isoltrônicos do itm (a), qual possui o maior raio iônico? Justifiqu sua rsposta. (c) Lvando-s m considração as struturas químicas das vitaminas A B 6, xpliqu m função das intraçõs intrmolculars m qual mio (água ou hxano) ssas vitaminas irão s solubilizar. Vitamina A Vitamina B6

5 Qustão 9: Calcular o p das sguints soluçõs aquosas a 25 C: (a) 2NC 2 4N 2 0,0400 mol.l -1 (b) CO 2 0,02500 mol.l -1 Para cada solução acima é ncssário scrvr as quaçõs químicas d ionização m mio aquoso. DADOS: Substância Constants d Ionização a 25 C Água 1,0x10-14 Etilnodiamina 8,5x10-5 7,0x10-8 Ácido Carbônico 4,5x10-7 4,7x10-11 Qustão 10: Uma célula galvânica é construída com dois ltrodos d níqul. Numa smi-célula um ltrodo d níqul é imrso numa solução d Ni 2+ 0,01 mol/l m outra smi-célula um ltrodo d níqul é imrso numa solução d Ni 2+ 2,0 mol/l. As smi-células stão conctadas através d uma pont salina contndo KNO 3 os ltrodos d níqul stão conctados num voltímtro. Para a célula galvânica: (a) calcular a difrnça d potncial (E). (b) scrvr a ração anódica a catódica. (c) calcular a nrgia livr d Gibbs. (d) fazr a rprsntação squmática d barras. DADOS: Ni Ni E 0 = -0,24 V; F = C/mol Qustão 11: Sobr stroquímica rsponda: (a) Quais dos sguints pars d projçõs d Fischr rprsntam a msma molécula, quais rprsntam moléculas difrnts? Como você chgou a tais conclusõs? O CN O C 2 C 3 CN 3 C C 3 I) C 2 C 3 II) C 3 C 3 O C 2 Br 3 C Br C 3 3 C III) C 3 IV) C 2 O

6 (b) É corrto afirmar qu uma molécula com vários carbonos assimétricos, nm smpr é quiral? Justifiqu sua rsposta. (c) É corrto afirmar qu um composto qu tnha vários cntros assimétricos um plano d simtria é msocomposto? Justifiqu sua rsposta. (d) É corrto afirmar qu uma molécula com um carbono assimétrico configuração R faz girar o plano da luz polarizada smpr no sntido horário? Justifiqu sua rsposta. Qustão 12: Os valors das constants d vlocidads da ração: N 2O 5 2NO 2 + ½ O 2 m função da tmpratura são dadas na Tabla 1: Tabla 1. Variação da constant d vlocidad com a tmpratura K (s -1 ) T (K) 7,87 x ,87 x (a) Calcular a nrgia d ativação (E a) da ração: N 2O 5 2NO 2 + ½ O 2. A nrgia d ativação o fator d frquência d colisõs são constants no intrvalo d tmpratura studado. DADO: R = 8,31 J/mol K A sacaros (C 12 22O 11) comumnt conhcida como açúcar rfinado, rag m soluçõs ácidas diluídas para formar dois açúcars mais simpls, glicos frutos, ambos os quais tm a fórmula C 6 12O 6: C 12 22O 11(aq) + 2O (l) 2C 6 12O 6 (aq) Para a dcomposição da sacaros m solução aquosa obtv-s o sguint rsultado rprsntado na Tabla 2: Tabla 2. Variação da concntração da sacaros com o tmpo [C 12 22O 11] (mol/l) 0,056 0,0553 0,0542 0,0525 0,049 Tmpo (s) Pd-s: (b) dmonstrar qu a ração d dcomposição da sacaros é d primira ordm. (c) calcular a constant d vlocidad da ração.

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