o anglo resolve a prova de Química do ITA dezembro de 2007

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1 o anglo resolve a prova de Química do ITA dezembro de 007 É trabalho pioneiro. Prestação de serviços com tradição de confiabilidade. Construtivo, procura colaborar com as Bancas Examinadoras em sua tarefa de não cometer injustiças. Didático, mais do que um simples gabarito, auxilia o estudante no processo de aprendizagem, graças a seu formato: reprodução de cada questão, seguida da resolução elaborada pelos professores do Anglo. No final, um comentário sobre as disciplinas. Instituto Tecnológico de Aeronáutica ITA é uma escola de engenharia mundialmente conhecida. Com o mesmo zelo com que trata seus excelentes cursos (Engenharia Aeronáutica, Engenharia ecânica Aeronáutica, Engenharia de Infra-Estrutura Aeronáutica, Engenharia Elétrica e Engenharia de Computação), trata seu vestibular, que é realizado em 4 dias: 1º- dia: FÍSICA, com 0 questões de múltipla escolha e 10 questões dissertativas. º- dia: PRTUGUÊS, com 5 questões de múltipla escolha e uma redação, e INGLÊS, com 0 questões de múltipla escolha. 3º- dia: ATEÁTICA, com 0 questões de múltipla escolha e 10 questões dissertativas. 4º- dia: QUÍICA, com 0 questões de múltipla escolha e 10 questões dissertativas. A prova de Inglês é eliminatória e não entra na classificação final. Em atemática, Física e Química, as questões de múltipla escolha equivalem a 50% do valor da prova, e a parte dissertativa, aos outros 50%. Na prova de Português, as questões de múltipla escolha equivalem a 50% do valor da prova, e a Redação, a 50%. Só é corrigida a parte dissertativa dos 650 melhores classificados nas questões de múltipla escolha. Serão considerados aprovados nos exames de escolaridade os candidatos que obtiverem nota igual ou superior a 40 (na escala de 0 a 100) e média igual ou superior a 50 (na escala de 0 a 100). A nota final é a média aritmética das provas de atemática, Física, Química e Português.

2 QU ÍIC A Questão 1 Considere a equação química, não balanceada, que representa a reação do sulfeto de cádmio em solução aquosa de ácido nítrico: CdS + N 3 Cd(N 3 ) + N + Y + Pode-se afirmar que, na equação química não balanceada, a espécie Y é A) Cd(S 4 ) B) CdS 4 C) S 3 D) S E) S N e N + ( ) S S 0 + e ( 3) N e N + 4 3S 3S 0 +6e (+) N S N S 0 CdS + N 3 Cd(N 3 ) + N + S S( 0) cedeu e N(+5 +) recebeu 3e 3S N 3 (que se reduziu) N N 3 (que se reduziu) 3CdS + 8N 3 3Cd(N 3 ) +N +3S +4 Resposta: E Questão Considere as reações químicas representadas pelas equações abaixo: I. 3 CCC + I 3 CCIC 3 II. 3 CC + Na 3 CCNa + III. LiAl 4 + 4( 3 C) C + 4 4( 3 C) C + Li + Al() 3 IV. C 6 6 Na + C 3 C Cl C 6 6 C C 3 +NaCl V. 3 CC + Cl 3 CC Cl + Assinale a opção que apresenta as equações químicas que configuram reações de óxido-redução. A) Apenas I e II B) Apenas I e III C) Apenas II e IV D) Apenas III e IV E) Apenas V 3

3 Considerando que cada par covalente seja transferido para o átomo mais eletronegativo, obtêm-se os seguintes números de oxidação: EQUAÇÃ I C C C + I zero 3 C C C I 1 carbono secundário se oxida de 1 para zero. carbono primário da dupla se reduz de para 3. EQUAÇÃ II 3 C C 1 +1 Não houve oxidorredução + Na C C Na EQUAÇÃ III Li Al 4 hidreto metálico Nox do = Como todos os hidrogênios dos produtos possuem Nox = + 1, houve oxidação: oxidação 1 +1 processo de redução ocorre na transformação de uma cetona em álcool secundário. C + N X do C = + redução C zero N X do C = zero EQUAÇÃ IV Na C C Cl 1 C 6 5 Na 3 1 C C 1 3 C 5 5 C C 3 + NaCl +1 1 Não houve oxido-redução. 4

4 EQUAÇÃ V C C Cl Não houve oxido-redução. Resposta: E C C Cl Questão 3 Uma amostra de um ácido dicarboxílico com 0,104g de massa é neutralizada com 0cm 3 de uma solução aquosa 0,1molL 1 em Na. Qual das opções abaixo contém a fórmula química do ácido constituinte da amostra? A) C 4 B) C C) C D) C E) C assa do ácido dicarboxílico = 0,104 g Na V = 0cm 3 = L ηη = 0,1 mol L 1 0,1mol Na 1,0L x L x = 10 3 mol Na x = 10 3 mol Ácido dicarboxílico + por molécula de ácido Neutralização 1 + = mol neutralizam 10 3 mol mol ácido mol + x 10 3 mol + x = 10 3 mol do ácido 10 3 mol ácido 0,104g 1mol ácido x x = 104g = massa molar do ácido Dentre as alternativas, o único ácido dicarboxílico de massa molar = 104 g/mol é: Resposta: B C C C ácido propanodióico = C

5 Questão 4 Carbamato de amônio sólido (N CN 4 ) decompõe-se em amônia e dióxido de carbono, ambos gasosos. Considere que uma amostra de carbamato de amônio sólido esteja em equilíbrio químico com C (g) e N 3 (g) na temperatura de 50 C, em recipiente fechado e volume constante. Assinale a opção CRRETA que apresenta a constante de equilíbrio em função da pressão total P, no interior do sistema. A) 3P D) /9P B) P E) 4/7P 3 C) P 3 N CN 4 (s) N 3 (g) + C (g) No equilíbrio as pressões parciais são proporcionais ao número de mol, nas mesmas condições. Como o número de mol de N 3 é o dobro do número de mol do C, temos: P N3 = P C Considerando que: P C = x P N3 = x No equilíbrio, a pressão total P é a soma das pressões parciais. Assim: P = P N3 + P C P = x + x P = 3x Na expressão do k P, temos: k P = (P N3 ) (P C ) k P = (x) x k P = 4x 3 P Sendo x =, substituindo na expressão do k p, temos: 3 P kp = P kp = Resposta: E Questão 5 Considere cinco frascos contendo, cada um, uma solução aquosa saturada de sulfato de cálcio em equilíbrio químico com seu corpo de fundo. A cada um dos cinco frascos é adicionada uma solução aquosa saturada, sem corpo de fundo, de um dos seguintes sais, respectivamente: I. CaS 4 IV.NaCl II. CaCl V. KN 3 III. gs 4 Assinale a opção que indica os sais cujas soluções aquosas saturadas aumentam a massa do sulfato de cálcio sólido nos frascos em que são adicionadas. A) Apenas I e II D) Apenas III e IV B) Apenas I e IV E) Apenas IV e V C) Apenas II e III 6

6 correrá precipitação de CaS 4 (s) se o equilíbrio for deslocado para a esquerda. CaS 4 (s) Ca + (aq) + S 4 (aq) A adição de uma solução saturada de CaS 4 (aq) não desloca o equilíbrio, pois as concentrações molares permanecem as mesmas. Nos casos das soluções dos sais CaCl e gs 4, ocorrerá precipitação de CaS 4 (s) devido ao efeito do íon comum respectivamente Ca + (aq) e S 4 (aq). As soluções IV e V não deslocam o equilíbrio. Resposta: C Questão 6 Um frasco contém uma solução aquosa de brometo de sódio e outro frasco, uma solução aquosa de ácido clorídrico saturada nos gases componentes do ar atmosférico. conteúdo de cada um dos frascos é misturado e ocorre uma reação química. Qual das opções abaixo contém a equação química que melhor representa a reação acima mencionada? A) Cl (aq) (aq) + (g) (l) + Cl (g) B) 4Br (aq) + (g) (aq) Br (l) + (l) C) Cl 3 (aq) + (g) + + (aq) Cl 3 (aq) D) Br (aq) + + (aq) Br (l) + (g) E) Cl 1 (aq) + (l) + (g) (aq) + Cl (g) Na + Br + + Cl N ocorre reação Por ser o cloro mais eletronegativo do que o bromo, este apresenta maior potencial de redução. E red Cl E red Br Nessa reação teremos, assim, a oxidação do íon Br : E oxi Br E oxi Cl Br (aq) Br (l) + e s elétrons perdidos nessa oxidação serão recebidos pelo (g) em meio ácido ( + (aq)). (g) (aq) + 4e (l) Somando as semi-reações, temos: 4Br (aq) Br (l) + 4e (g) (aq) + 4e (l) 4Br (aq) + (g) (aq) Br (l) + (l) Resposta: B 7

7 Questão 7 Assinale a opção CRRETA que corresponde à variação da concentração de íons Ag + provocada pela adição, a 5 C, de um litro de uma solução 0,0molL 1 em NaBr a um litro de uma solução aquosa saturada em AgBr. Dado: Kps AgBr(98K) = 5, A) D) B) E) 1 10 C) AgBr(s) Ag + (aq) + Br (aq) x x x K S = [Ag + ] [Br ] 5, = x x = 7, mol/l A concentração inicial de Ag + (aq) é igual a 7, mol/l. A adição de 1,0L de solução 0,0mol/L de NaBr a 1,0L de uma solução saturada de AgBr provocará um deslocamento do equilíbrio para a esquerda, precipitando AgBr(s). Na mistura das soluções, a concentração do Br adicionado é 0,01mol/L, pois o volume total é igual a,0l. Assim, teremos no equilíbrio: AgBr(s) Ag + (aq) + Br (aq) 7 78, , x 0,01 mol/l K S = [Ag + ] [Br ] 5, = x , x = = 53, 10 mol/ L 10 A variação da concentração dos íons Ag + é igual a: 7, , mol/l Resposta: C Questão 8 processo físico de transformação do milho em pipoca pode ser um exemplo de reação química. Se for assim entendido, qual é a ordem dessa reação, considerando um rendimento do processo de 100%? A) zero D) três B) um E) pseudozero C) dois The rate of popping of popcorn was measured in oil and in air. Kinetic data for lifetimes of individual kernels from a large population were obtained in oil at six constant temperatures ( C) and also in an air-popper at 0 C. The data are characterized by an induction period, which is, significantly, followed by a first-order decrease in the number of unpopped kernels versus time. The activation energy for the first order process is 166.7kJ/mol between 180 and 10 C, and 53.8 kj/mol between 10 and 50 C. These data are consistent with a model that assumes 1) that the rate of heat transfer into a kernel follows Newton s law of cooling; ) that in a sample of kernels there exists a distribution of critical pressures; 3) that for an individual kernel, the probability of popping is directly proportional to the difference between the internal aqueous 8

8 vapor pressure and the kernel s critical pressure; and 4) that the measured rate constant at any temperature is an average overall of the kernels in the sample with critical pressures equal to or less than the internal aqueous vapor pressure. inimum popping temperatures predicted by the model are 181 ± C (oil) and 187 ± C (air), in good agreement with previously reported direct measurements. Publisher: American Association of Cereal Chemists, Inc. Resposta: B Questão 9 A reação hipotética A(s) + B(aq) C(g) + D(aq) + E(l) é autocatalisada por C(g). Considerando que essa reação ocorre em sistema fechado, volume constante e sob atmosfera inerte, assinale a opção que apresenta a curva que melhor representa a variação da massa de A(s), m A, em função do tempo, desde o início da reação até imediatamente antes do equilíbrio químico ser estabelecido dentro do sistema. A) D) m A m A B) E) m A tempo m A tempo C) m A tempo tempo tempo Na autocatálise, o produto da reação é o catalisador (C); desse modo, a reação será mais rápida com o passar do tempo, pois a concentração do catalisador aumenta, o que é verificado no gráfico E. Resposta: E Questão 10 Dois recipientes contêm volumes iguais de dois líquidos puros, com calores específicos diferentes. A mistura dos dois líquidos resulta em uma solução ideal. Considere que sejam feitas as seguintes afirmações a respeito das propriedades da solução ideal resultante, nas condições-padrão e após o estabelecimento do equilíbrio químico: I. A temperatura da solução é igual à média aritmética das temperaturas dos líquidos puros. II. volume da solução é igual à soma dos volumes dos líquidos puros. III. A pressão de vapor da solução é igual à soma das pressões parciais de vapor dos líquidos constituintes da mesma. Assinale a opção CRRETA que contém a(s) propriedade(s) que é(são) apresentada(s) pela solução resultante. A) Apenas I e II D) Apenas II e III B) Apenas I e III E) Apenas III C) Apenas II m A tempo 9

9 Afirmação I. Falsa. A temperatura final depende da massa de cada líquido e de seu calor específico. Afirmação II. Correta. A soma de volumes é verdadeira no caso de formação de soluções ideais. Afirmação III. Correta. Em uma solução ideal, cada componente tem uma pressão de vapor dada pela lei de Raoult: Líquido puro A = P A = x A (l)p A Líquido puro B = P B = x B (l)p B onde x A (l) é a fração molar de A na mistura líquida e P A é a pressão de vapor de A puro; o mesmo vale para B. Pela lei de Dalton, a pressão total do vapor é a soma das pressões parciais. P total = P A + P B = x A (l) P A + x B (l) P B P A,puro P = P A + P B Pressão P B P B,puro P A Resposta: D 0 Fração molar de A, x A 1 Questão 11 Uma tubulação de aço enterrada em solo de baixa resistividade elétrica é protegida catodicamente contra corrosão, pela aplicação de corrente elétrica proveniente de um gerador de corrente contínua. Considere os seguintes parâmetros: I. Área da tubulação a ser protegida: 480m ; II. Densidade de corrente de proteção: 10mA/m Considere que a polaridade do sistema de proteção catódica seja invertida pelo período de 1 hora. Assinale a opção CRRETA que expressa a massa, em gramas, de ferro consumida no processo de corrosão, calculada em função de íons Fe +( aq). Admita que a corrente total fornecida pelo gerador será consumida no processo de corrosão da tubulação. A) D) 5 B) 6 10 E) 0 C) Para a área de 1,0m, teremos: i = 10mA = 10 A t = 3600s = s Q = i t = (10 ) (36 10 ) = 36C corrosão Fe(s) Fe(aq) + e 1mol mol 55,85g (9, )C m 36C (55,85) (36) m = = 1,04 10 g 9,

10 Para a área de 480m : m = 480(1,04 10 g) = g = 4,99g Resposta: D Considere um elemento galvânico formado pelos dois eletrodos (I e II), abaixo especificados e mantidos separados por uma ponte salina: Eletrodo I: chapa retangular de zinco metálico parcialmente mergulhada em uma solução aquosa 1, moll 1 de cloreto de zinco; Eletrodo II: chapa retangular de platina metálica parcialmente mergulhada em uma solução aquosa de ácido clorídrico de p =, isenta de oxigênio e sob pressão parcial de gás hidrogênio de 0,5atm. Assinale a opção CRRETA que expressa o valor calculado aproximado, na escala do eletrodo padrão de hidrogênio (EP), da força eletromotriz, em volt, desse elemento galvânico atuando à temperatura de 5 C, sabendo-se que log = 0,3 e E 0 Zn + /Zn = 0,76V (EP). A) 0,54 D) 0,84 B) 0,64 E) 0,94 C) 0,74 Eletrodo I: Zn + (aq) + e Zn 0 (s) Nas condições padrão ([Zn + ] = 1) ε 0 = 0,76V Para uma solução 1, de Zn + : ε 0, ε = ( 076, ) log 10 3 ε = ( 0,76) 0,09 ε I = 0,85V Eletrodo II: + (aq) + e (g) Nas condições padrão ([ + ] = 1, P = 1atm) ε 0 = 0V Para uma solução de p = ([ + ] = 10 ) e com P = 0,5atm: ε Questão 1 0 0, = ε log n + [ Zn ] 0 = ε 0, 059 P log n + [ ] 0, , ε = ( 0) log ( 10 ) ε = (0) 0,11 ε II = 0,11V Como numa pilha a ddp sempre é positiva, temos: ε = ε (maior) ε (menor) ε = ε II ε I ε = ( 0,11) ( 0,85) ε = 0,74V Resposta: C 11

11 Questão gramas de gelo a 0 C foram adicionados a 400 gramas de água a 55 C. Assinale a opção CRRETA para a temperatura final do sistema em condição adiabática. Dados: calor de fusão do gelo = 80calg 1 ; calor específico do gelo = 0,50calg 1 K 1 ; calor específico da água líquida = 1calg 1 K 1. A) 4 C D) +3 C B) 3 C E) +4 C C) 0 C Calor absorvido na fusão do gelo: Q = ml cal Q= 300g 80 g Q = 4000 cal absorvido Considerando uma temperatura final da água de 0 C, temos: Q = mc t cal Q= 400g 1 55 g K Q = 000 cal liberado até 0 C Como o calor absorvido é maior que o liberado, restará gelo fundente e a água resfriará até 0 C, ficando o sistema com temperatura final de 0 C. Resposta: C Questão 14 Assinale o valor da constante de equilíbrio, nas condições-padrão, da reação química descrita pela seguinte equação: Sn + (aq) + Fe 3+ (aq) Sn 4+ (aq) + Fe + (aq) Dados eventualmente necessários: Potenciais de eletrodo em relação ao eletrodo padrão de hidrogênio nas condições-padrão: E 0 Fe + /Fe = 0,44V E0 Fe 3+ /Fe = 0,04V E0 Fe 3+ /Fe + = 0,76V E 0 Sn 4+ /Sn + = 0,15V A) 10 1 D) 10 1 B) E) 10 9 C) No equilíbrio: Sn + (aq) + Fe +3 (aq) Sn +4 (aq) + Fe + (aq) oxidação + +4 redução +3 + Cálculo da força eletromotriz da reação: ε = ε maior ε menor ε = 0,76V 0,15V = 0,61V. Pela equação de Nernst: ε= ε RT lnq nf 1

12 No equilíbrio, temos: ε = V e Q = K; daí: ε = RT lnk nf Considerando condições padrão (temperatura 5 C), podemos reorganizar a equação: 0, 059 ε = logk n 0, , V= logk 0,67 = logk K = 10 0, Resposta: A Questão 15 Qual das opções abaixo apresenta o elemento químico que é utilizado como dopante para a confecção do semicondutor tipo-p? A) Boro D) Arsênio B) Fósforo E) Nitrogênio C) Enxofre Nos semicondutores do tipo p, o silício é dopado com átomos de boro. Quando o B, que apresenta 3 elétrons na camada de valência, é incluído no cristal de Si, que apresenta 4 elétrons na camada de valência, ocorre uma deficiência de 1 elétron ao redor do átomo de B, o que gera um buraco positivo. buraco positivo Si Si Si Si B Si Si Si Si figura 3 leg: semicondutor p Assim, há uma grande tendência para que os elétrons livres do arsênio, presentes num semicondutor n usado acoplado ao do tipo p, movam-se em direção à placa de silício com B, ocupando os buracos positivos. elétron livre Si Si As Si Si Si Si Si Si figura semicondutor n Resposta: A Questão 16 explosivo plástico conhecido como PBX é constituído de uma parte polímérica, normalmente um poliuretano. A formação do poliuretano é atribuída à reação entre um poliol com A) um isocianato. D) uma estearina. B) uma amina. E) uma oleína. C) uma anilina. 13

13 A poliuretana é um polímero de rearranjo e pode ser obtida pela reação entre o diisocianato de parafenileno e o etilenoglicol. A reação pode ser representada pela equação: A estrutura desse polímero pode ser representada por: C N N C C C C N Resposta: A + + C N N C + C C Diisocianato de parafenileno Etilenoglicol C N N C C C N C C C n Questão 17 Assinale a opção que contém o polímero que, por ser termoplástico e transparente, pode ser empregado na fabricação de pára-brisa de aeronaves. A) polietileno D) policarbonato B) polipropileno E) poli(álcool vinílico) C) poli(tetrafluoroetileno) s policarbonatos são polímeros termoplásticos que permitem a produção de placas transparentes resistentes a choques. Sua obtenção pode ser representada pela seguinte reação: C Resposta: D Difenolpropano C 3 C 3 Fosgênio + Cl C Cl + grupo característico ( C ) C 3 C C 3 Questão 18 Considere que os quatro processos químicos, descritos a seguir nos itens I a IV, são realizados isobárica e isotermicamente: I. KN 3 (s) K + (aq) +N 3 (aq) II. (l) (g) III. C(grafita) C(diamante) IV. Na(s) + 1/ (g) Na (s) 14

14 Qual das opções abaixo contém os processos químicos cuja variação de energia interna é nula? A) Apenas I e II D) Apenas III e IV B) Apenas I, II e III E) Nenhum processo C) Apenas II e III Numa transformação isobárica temos: U = τ, onde U = variação da energia interna = variação da entalpia τ = trabalho associado a transformação que pode ser calculado pela expressão τ = P V = nrt Nas reações I e III não há realização de trabalho (τ = 0), já que não há gases participando delas. Assim 0 U = τ U = 0 Nas reações II e IV, embora haja variação volumétrica, respectivamente devido à formação e ao consumo de gás, a energia associada ao trabalho não é suficiente para anular a energia associada ao processo de transformação ( ). Desse modo, como τ, temos: U = τ U 0 Assim, em nenhum processo a variação da energia interna é nula. Resposta: E Questão 19 Assinale a opção ERRADA que apresenta (em kj/mol) a entalpia padrão de formação ( f ) da substância a 5 C. A) f ( (g)) = 0 D) f (Br (g)) = 0 B) f (F (g)) = 0 E) f (Cl (g)) = 0 C) f (N (g)) = 0 À entalpia padrão de formação foi atribuído o valor 0, para substâncias simples, na variedade alotrópica mais estável, no seu estado físico a 1atm e 5 C. Nessas condições, o Br é um líquido, assim, o correto seria: f (Br (l)) = 0 Resposta: D Questão 0 Qual das substâncias abaixo não é empregada na fabricação da pólvora negra? A) trinitrotolueno D) nitrato de sódio B) enxofre E) nitrato de potássio C) carvão A pólvora negra é uma mistura de carvão, enxofre e nitratos. trinitrotolueno é um explosivo, obtido pela reação entre tolueno e ácido nítrico, conhecido pela sigla TNT. Resposta: A 15

15 Questão 1 Considere as seguintes moléculas no estado gasoso: F, BeF, AlCl e AlS. A) Dê as estruturas de Lewis e as geometrias moleculares de cada uma das moléculas. B) Indique as moléculas que devem apresentar caráter polar. a) F x x x xx x F x x x F x x x x x angular BeF x x x F x x x x x x Be x x F xx x x linear x AlCl x x x Cl x x x Al xx x Cl x x x angular x x x x xx S x x Al x x S x x x linear b) São polares as moléculas F e AlCl u u F F u resultante 0 u Al u Cl Cl u resultante 0 Questão Um cilindro provido de pistão móvel, que se desloca sem atrito e cuja massa é desprezível, foi parcialmente preenchido com água líquida. Considere que o sistema atinge o equilíbrio químico à temperatura T e pressão P i. Num dado momento, o sistema é perturbado por uma elevação brusca do pistão, atingindo novo equilíbrio a uma pressão P f e à mesma temperatura T. Considere que água líquida permanece no sistema durante todo o processo. a) Esboce um gráfico da pressão interna no interior do cilindro versus tempo considerando o intervalo de tempo compreendido entre os dois equilíbrios químicos. Indique no gráfico as pressões P i e P f. b) A pressão final, P f, será maior, menor ou igual à pressão inicial, P i? Justifique. a) Dentro do cilindro, ocorre o seguinte equilíbrio: (l) (g), Logo, a pressão interna do cilindro deve-se à pressão do vapor de água. Com a elevação brusca do pistão, ocorre diminuição da concentração de água gasosa; isso desloca o equilíbrio acima para a direita, o que favorece a evaporação da água. Como resta água no recipiente, ocorrerá um novo equilíbrio, em que a concentração de água gasosa final será igual à inicial e, portanto, a pressão final será igual à inicial. 16

16 Com isso, podemos construir o seguinte gráfico: P P i P f tempo b) A pressão final será igual à pressão inicial, como justificado na letra a. Questão 3 RT A equação π = + é uma expressão semi-empírica utilizada para a determinação de massas molares C bc de solutos,, presentes em soluções reais. Nesta fórmula, π é a pressão osmótica, em atm; C, a concentração de soluto, em g/dm 3 ; R, a constante universal dos gases; T, a temperatura da solução e b, uma constante. gráfico abaixo mostra valores experimentais de π/c versus C para uma solução aquosa a 0 C de um soluto desconhecido. Determine o coeficiente linear do gráfico e, com esse valor, determine a massa molar do soluto. Pressão osmótica/ Concentração de soluto (atm dm 3 /g) 0,0750 0,0745 0,0740 0,0735 0,0730 0,075 0,070 0,0715 0,0710 0, Concentração de soluto (g/dm 3 ) A equação semi-empírica é: Portanto: π C Sendo R = 8,1 10 atm L K 1 mol 1 e T = 93,15K (0ºC) RT = 4,068 atm L mol 1 temos: RT π = + π = + C bc RT bc C π C = RT + bc 4, 068 = + b C 17

17 Para C = 0g/dm 3 Para C = 50g/dm 3 4, 068 0, 0745 = + 50 b Temos, então, o sistema: 4, 068 0, = + 0 b 4, 068 7, = + 0 b 4, 068 7, = + 50 b ( 1) 0,65 10 = 30 b b = 8, atm dm 3 g 1 Cálculo da massa molar: Para C = 0g/dm 3 4, , =, 4, 068 7, , = 4, 068 6, = = 344,44g/mol Para C = 30g/dm 3 4, , =, 4, 068 7, , = 4, 068 6, = = 344,44g/mol Questão 4 Em um laboratório, a 0ºC e utilizando um sistema adequado, (g) foi obtido através da reação entre uma amostra de uma liga de 0,3g de magnésio e um litro de uma solução aquosa 0,1molL 1 em Cl. Um manômetro indicou que a pressão no interior do recipiente que contém o (g) era de 756,7 Torr. Sabendo-se que a pressão de vapor d água a 0ºC é 17,54 Torr e o volume de (g) obtido foi 0,00L, determine a pureza da amostra da liga de magnésio (massa de magnésio 100/massa total da amostra), considerando que somente o magnésio reaja com o Cl. g (s) + Cl(aq) gcl (aq) + (g) P (seco) = 756,70 17,54 = 739,16mmg PV 739, 16 mmg 0, 00L n = = = 0, 008 mol RT 1 1 6, 4 mmg L K mol 93K 18

18 n = n g = 0,008mol m g = 0,008mol 4g/mol = 0,19g g pura Pureza da amostra = 0, 19g = 064, 64% de pureza 03, g Questão 5 Apresente as respectivas fórmulas químicas estruturais das espécies químicas (A, B, C, D, E) presentes nas seguintes equações químicas: K (etanol) C 3 C C Cl A K (etanol) C 3 CClC 3 A K (etanol) C 3 C CClC 3 B + C ( 3 C) CC S 4 D, calor E Cl C C C + K/etanol Cl C C C + K/etanol Cl C C C C + K/etanol C C C + KCl + A C C C C + C C C C + KCl + B C 3 C C C + (S 4 ) 3 C C C 3 S 3 C 3 D 3 C C C 3 + S 4 C 3 E Questão 6 Dois cilindros (I e II) são providos de pistões, cujas massas são desprezíveis e se deslocam sem atrito. Um mol de um gás ideal é confinado em cada um dos cilindros I e II. São realizados, posteriormente, dois tipos de expansão, descritos a seguir: a) No cilindro I, é realizada uma expansão isotérmica à temperatura T, de um volume V até um volume V, contra uma pressão externa constante P. b) No cilindro II, é realizada uma expansão adiabática, de um volume V até um volume V, contra uma pressão externa constante P. Determine os módulos das seguintes grandezas: variação da energia interna, calor trocado e trabalho realizado para os dois tipos de expansão. 19

19 a) Cilindro I massa desprezível 1 mol V expansão T cte massa desprezível 1 mol V Para uma expansão reversível isotérmica, causamos a equação: ω = nrt ln V final Vinicial J ω = 831, K T ln portanto: J ω = 1mol 8, 31 T ln V Kmol V ω = 831, ln T J K Como é isotérmica, U = 0, então U = q + ω q = ω J J Portanto: U = 0, ω = (8,31 ln T) e q = (8,31 ln T) K K em módulo J J U = 0 ω = (8,31 ln T) e q = (8,31 ln T) K K b) U = q + ω Adiabática q = 0 U = ω ω = p ex V ω = p V, q = 0 e U = p V, ou seja, módulo ω = p V, q = 0 e U = p V Questão 7 Uma chapa de ferro é colocada dentro de um reservatório contendo solução aquosa de ácido clorídrico. Após um certo tempo observa-se a dissolução do ferro e formação de bolhas gasosas sobre a superfície metálica. Uma bolha gasosa, de massa constante e perfeitamente esférica, é formada sobre a superfície do metal a,0 metros de profundidade. Calcule: a) o volume máximo dessa bolha de gás que se expandiu até atingir a superfície do líquido, admitindo-se que a temperatura é mantida constante e igual a 5ºC e que a base do reservatório está posicionada ao nível do mar. b) a massa de gás contida no volume em expansão da bolha. Sabe-se que no processo corrosivo que originou a formação da bolha de gás foram consumidos 3, átomos de ferro. Dado: massa específica da solução aquosa de Cl é igual a 100kgm 3 na temperatura de 5ºC. 0

20 a) Fe(c) + Cl(aq) FeCl (aq) + (q) 1mol 1mol 6, átomos 1mol 3, átomos x 3,0 10 x = 15 átomos 1mol 6, átomos x = 5, mol de volume máximo da bolha é dado por: P V = nrt 1atm V = 5, mol 8,1 10 atm LK 1 mol 1 98K , 10 mol 81, 10 atm LK mol 98K V = 1atm V = 1 3, L V 1, 10 7 L b) 1,0mol,0g 5, mol x x = 10 8 g de Questão 8 Suponha que um pesquisador tenha descoberto um novo elemento químico,, de número atômico 119, estável, a partir da sua separação de um sal de carbonato. Após diversos experimentos foi observado que o elemento químico apresentava um comportamento químico semelhante aos elementos que constituem a sua família (grupo). a) Escreva a equação balanceada da reação entre o elemento em estado sólido com a água (se ocorrer). b) carbonato do elemento seria solúvel em água? Justifique a sua resposta. Distribuição eletrônica [Rn] 7s 5f 14 6d 10 7p 6 8s 1 etal alcalino a) (s) + (l) + (aq) + (aq) + 1 (g) b) C 3 seria solúvel em água porque, como regra, os sais de metais alcalinos são solúveis em água. Questão 9 Durante a realização de um estudo de corrosão, foi montado um sistema constituído por um elemento galvânico com as seguintes características: I. Anodo de ferro e catodo de platina; II. Área de exposição ao meio corrosivo de ambos os eletrodos igual a 100,0cm ; III. Circuito eletrolítico mantido por ponte salina; IV. Eletrodos interconectados por fio de cobre; V. Eletrólito formado por solução aquosa ácida, livre de oxigênio atmosférico. Considerando que ocorre perda de massa do eletrodo de ferro, calcule a corrente de corrosão (em ampère) equivalente ao fluxo de elétrons no sistema, decorrente do processo de dissolução metálica, se esse metal apresentar uma taxa de corrosão uniforme de 350mdd. mg Dado: mdd = (miligrama por decímetro quadrado por dia, de ferro metálico corroído) dm dia 1

21 Área = 100cm ou 1dm Taxa de conversão do ferro = Em 1 dia são corroídos 1 dia 350 mg dm 4h 60 min 60 s = s dia h min 350 mg 86400s dm x 1s mg 1s 405, 10 mg 405, 10 g x = = = s dm dm dm número de mol de ferro corroído em 1s é igual a: 6 405, 10 g 8 n = = 75, 10 mol 55, 85 g/ mol Fe Fe + + e 1mol mol 1mol (96500C) 7, mol x x 1,4 10 C Q = l t 1,4 10 C = i 1s i = 1,4 10 A 350 mg dm dia Questão 30 A reação de combustão S (g) + (g) S 3 (g) é lenta e pode ser representada pela figura abaixo. Energia (Kcal/mol) Caminho da reação Esta mesma reação pode ser catalisada pelo N (g) em duas etapas, sendo que a primeira é bem mais lenta que a segunda. Numa mesma figura, esboce o perfil da curva da reação não-catalisada e da reação catalisada pelo N (g).

22 Reação sem catalisador: S + S 3 (uma etapa) Reação com catalisador: S +N S 3 +N (1ª- etapa) N + N (ª- etapa) + S + S 3 A presença do catalisador abaixa a energia de ativação e por isso aumenta a velocidade da reação. Energia (Kcal/mol) sem catalisador com catalisador 1 energia de ativação sem catalisador da reação (1) representa a energia de ativação da 1ª- etapa. () representa a energia de ativação da ª- etapa. Como 1, a 1ª- etapa é a etapa lenta e a ª- etapa é a etapa rápida. Caminho da reação 3

23 C ENT ÁRI A banca examinadora manteve a sua tradição: elaborou uma prova trabalhosa, com um nível de dificuldade acima do normalmente trabalhado nos bons cursos de Ensino édio. 4