, quando se verifica que a sua composição contém 0,5 mol de éster e o restante de ácido acético, etanol e H

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Célia Azambuja Chagas
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1 Informações de Tabela Periódica Elemento Massa atômica (u) Número atômico N O F Al P S l K a , onstantes: onstante de Faraday = 965 mol R 2,calmol K 8,14 J mol K,82 atm Lmol K 14 K w 1, 1, a 25º /2 log 2, log, 48 log 7,85 2 1, 4 Equações: G Gº RT In K E Eº RT /( nf) InQ Questão 1 1, mol de ácido acético é adicionado a uma solução de 1, mol de álcool etílico e 6 g de água. Aguarda-se que o meio formado atinja o equilíbrio à temperatura T eq, quando se verifica que a sua composição contém,5 mol de éster e o restante de ácido acético, etanol e 2O. alcule quantos mols de éster poderiam ser formados no equilíbrio, à mesma temperatura T eq, se 2, mols de etanol puro fossem misturados a 1, mol de ácido acético num recipiente seco. Primeiro equilíbrio: ( A ) ( B ) ( ) ( D) O O O + 2 O O 2 + O 2 A B D Início 1, m o l 1, mol 2, mol Reage e forma,5 mol,5 mol,5 mol,5 mol Equilíbrio,5 mol,5 mol,5 mol 2,5 mol D AB,5 2,5 Kc Kc Kc 5,5,5 Segundo equilíbrio: A B D Início 1, mol 2, mol Reage e forma x x x x Equilíbrio 1, x 2, x x x D x x Kc 5 x,867 mol de éster A B (1 x)(2 x)

2 Questão 2 Determine as fórmulas estruturais planas de todos os compostos derivados do benzeno que satisfazem as seguintes imposições: i) em 1mol do composto encontram-se 16 g de oxigênio e 7mols de carbono; ii) o elemento carbono corresponde a 77,78% em massa do composto; e iii) em 21,6 g do composto encontram-se 1, 6 g de hidrogênio. álculo da massa molar do composto: 84 g _ 77,78% M _1% M 18g/mol onsiderando que a fórmula do composto é O, x y z sabe-se que x 7 e z 1, logo: 18 7(12) y16 y 8 Portanto a fórmula do composto é O 7 8. São possíveis as seguintes estruturas: Questão As aminas biogênicas ( AB ) são bases orgânicas tóxicas produzidas pela descarboxilação de aminoácidos por microrganismos, que podem ser encontradas como contaminantes em diversos alimentos. Dadas as estruturas das AB feniletilamina 1, putrescina 2, cadaverina, espermidina 4 e espermina 5 abaixo, determine o nome de cada uma dessas moléculas de acordo com as normas da IUPA (4-hidroxifenil)etanamina 2 Butano-1, 4 -diamina Pentano-1, 5 -diamina 4 4 -amino- N -( -aminopropil)butano-1 -amina 5 N, N -bis-( -aminopropil)butano-1, 4 -diamina 2

3 O TNT ( 2, 4, 6 -trinitrotolueno) é um composto químico com propriedades combustíveis e explosivas. Em condições específicas e controladas, m gramas de TNT entram em combustão completa em presença de ar estequiométrico sem detonar ou explodir. Os produtos dessa reação foram coletados e transferidos para um sistema de captura de 82 L. Ao atingirem equilíbrio térmico com o ambiente ( 27 ), a pressão registrada no sistema de captura foi de 1, 77 atm. Assumindo que a hipótese do gás ideal é válida, que o ar é uma mistura de N 2 e O 2 na proporção volumétrica de 4:1, que todo o nitrogênio existente nos produtos está na forma de uma única substância simples e que não existem produtos sólidos, determine o valor de m. Questão 4 T.N.T ON 2 NO 2 NO 7 5 6(227g/mol) NO 2 ombustão completa: 4NO 7 5 6l 21O2 g 28O2 g 1O 2 l 6N2g onsiderando o nitrogênio: 4NO l 21O g 84N g 28O g 1O l 9N g PV nrt 1,77 82 n,82 n 59 mol 4 mol 118 mol TNT g 118 mol m m 454 g Gases 59 mol Questão 5 1, kg de carbonato de cálcio, na temperatura de 298 K, é introduzido em um forno que opera a 11 kpa. O forno é então aquecido até a temperatura T c na qual ocorrerá a calcinação do carbonato de cálcio. Sabendo-se que o módulo da variação da energia livre de Gibbs da reação de calcinação à temperatura T c é igual a 1,7 kj/mol, determine a temperatura de calcinação T c e a quantidade de calor necessária à completa calcinação do carbonato. Despreze os efeitos de mistura e considere que, para o sistema reacional, aplicam-se as seguintes equações: T G T S f cp T S Sf cp T Dados: Entalpias e entropias de formação a 298 K e capacidades caloríficas médias: Substância Δ f kj /mol ΔS f J/molK p J/molK O 2 g , ao s 66 9, 56, ao s , 11 Reação de calcinação: ao s ao s O g 2 onsiderando: I) A ao PA PaO A A P A T

4 II) B ao PB PaO III) O 2 B B P B T P PO 2 Então: P T P R B A B P B P A PA T T T Sendo: B A e P P B P PA Assim: T P álculo de : 56, 54, 11 Portanto: P f e - álculo de - álculo de S P P S S f : ao O 2 ao kj/ mol : S SaO SO S 2 ao 9, 21 94, S S 158 J/ mol K - álculo de G : G T S 1, T 158 T 152,5 K - álculo da quantidade de calor à completa calcinação ( Q ): Sendo: 1 mol ao 1 g x 1 g x 1 mol ao Logo: Para elevar a temperatura de 298 K à temperatura de calcinação: Q n T 1 ao PaO Q ,5 298 Q1 8 kj Assim: 1molaO 1 mol ao Q2 177 kj Portanto: Q Q Q 1 2 Q Q 26 kj Q2 177 kg Questão 6 O tetracloreto de carbono é um composto orgânico apolar, líquido à temperatura ambiente. Dentre outras aplicações, foi amplamente utilizado no século passado como solvente, como pesticida e na síntese de agentes refrigerantes. Seu emprego comercial, entretanto, foi progressivamente reduzido quando se tornaram evidentes os seus efeitos nocivos à saúde humana e ao meio ambiente. Estudos constataram que a inalação é a principal via de exposição ao tetracloreto de carbono para trabalhadores e para a população em geral em razão de sua pressão de vapor relativamente elevada e de sua lenta degradação no ambiente. 4

5 Supondo que as energias livres padrão de formação Gº f do tetracloreto de carbono, nos estados líquido e vapor a 25 º, sejam 68,6 kj/ mol e 64, kj/ mol respectivamente, determine a sua pressão de vapor, à mesma temperatura, em função da constante e (número de Neper). Sendo: l l v G Assim: 4 4 º f 4 v f 4 Gº Gº l Gº l Gº 64 68,6 Gº 4,6kJ/ mol Portanto: Gº RTnP 4,6 1 8,1 298nP 4,6 1 np 2,476 1 np 1,86 P e 1,86 atm Questão 7 Dê a configuração eletrônica no estado fundamental do elemento com número atômico Z 79. Determine o período e o grupo da Tabela Periódica a que pertence o elemento. Elemento: 79 Au 1 1 Logo: Xe6s 5d Sendo: * 6º período e grupo 11 Questão 8 Estabeleça a relação entre as estruturas de cada par abaixo, identificando-as como enantiômeros, diastereoisômeros, isômeros constitucionais ou representações diferentes de um mesmo composto. a) Br e F F Br b) e l Br c) e l Br l d) e l F F e) e 5

6 a) Mesmo composto b) Enantiômeros c) Mesmo composto d) Diastereoisômeros e) Diastereoisômeros Questão 9 Determine o p no ponto de equivalência da titulação de 25 ml 8, de ácido hipocloroso aquoso a 1 concentração 1, mol/ L, com hidróxido de potássio, 2 mol / L, realizada a 25 º. K com No ponto de equivalência o p é calculado pela hidrólise do íon hipoclorito: lo O lo O aq 2 l aq aq uja constante de hidrólise é: KW 1 1 K K K 8 K 1 2 A omo a concentração da base é o dobro da concentração do ácido, o volume de KO consumido na equivalência será 12, 5mL. Logo a concentração do hipoclorito pode ser calculada por: v ' v' 1, 25' 75, ' omo: 1 mol L O K B e, nesse caso, B 2 8 mol O 1 9 L Então o po será dado por: 2 9 po log 1 9 po 4, p967, 1 2 K K, teremos O Questão 1 A reação abaixo segue a mesma cinética do decaimento radioativo. A 2 B 1 2 Ao se acompanhar analiticamente o desenvolvimento desta reação na temperatura T 1, 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. [ A ]mol/l,22,2,18,16,14,12,1,8,6, Tempo (s) Gráfico 1 oncentração da substância A no tempo 6

7 In K 5, 5,5 6, 6,5 7, 7,5 8, 8,5 9, 9,5 1,,29,,1,2, 1 1/ T (K ) Gráfico 2 In K versus 1/T 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 º onstante de velocidade, k s 5 2, , , 1 52, 1 Finalmente, com um tratamento matemático dos dados da Tabela 1, pode-se construir o Gráfico 2, o qual fornece uma relação entre a constante de velocidade e a temperatura. om base nas informações fornecidas, considerando ainda que ln 2, 69 e que a constante universal dos gases é igual a 8, J/ molk., determine a) a temperatura T 1 ; b) a energia de ativação, em kj / mol, da reação. 1 a) omo a reação é de primeira ordem, fato que pode ser observado pela unidade da constante s, do gráfico 1 podemos obter a meia-vida: t 1 2 4s (tempo necessário para a concentração diminuir de Teremos: ln 2, 69 K K K 1, s p 4 1 Pela tabela fornecida observa-se que a temperatura é 55º. mol, 2 para L b) Equação de ARRENIUS: E K A exp a RT Para linearizarmos tal expressão, aplicaremos o ln dos dois lados da equação: E a 1 ln K ln A R T mol, 1 ) L Tal expressão corresponde a equação de uma reta onde o coeficiente angular a é dado por: E a a R Pelo gráfico 2 obtém-se o coeficiente angular: 98, 52, 4 a a 1, 151,, 29 Ea 4 Ea kj omo: a 115, 1 E a 95, 45 R 8, mol 7

8 Professores: Química Daniel Tostes Everton Gildão Luís ícero Thé Welson olaboradores Aline Alkmin arolina haveiro José Diogo Moisés umberto Digitação e Diagramação Daniel Alves Érika Rezende João Paulo Valdivina Pinheiro Desenhistas Luciano Barros Rodrigo Ramos Vinicius Ribeiro Projeto Gráfico Vinicius Ribeiro Assistente Editorial Valdivina Pinheiro Supervisão Editorial José Diogo Rodrigo Bernadelli Marcelo Moraes opyright Olimpo21 A Resolução omentada das provas do IME poderá ser obtida diretamente no OLIMPO Pré-Vestibular, ou pelo telefone (62) As escolhas que você fez nessa prova, assim como outras escolhas na vida, dependem de conhecimentos, competências, conhecimentos e habilidades específicos. Esteja preparado. 8

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