O ANGLO RESOLVE A PROVA DE QUÍMICA DO ITA

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1 ANGL RESLE A PRA DE QUÍMICA D ITA É trabalho pioneiro. Prestação de serviços com tradição de confiabilidade. Construtivo, procura colaborar com as Bancas Examinadoras em sua tarefa árdua de não cometer injustiças. Didático, mais do que um simples gabarito, auxilia o estudante em seu processo de aprendizagem. 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 Mecânica Aeronáutica, Engenharia de Infra-Estrutura, Engenharia Elétrica e Engenharia de Computação), trata seu vestibular. De forma inteligente, em 4 dias de prova, tem conseguido selecionar os candidatos mais aptos.

2 QUÍMICA CNSTANTES Constante de Avogadro = 6,0 0 3 mol Constante de Faraday (F) = 9, C mol olume molar de gás ideal =,4 L (CNTP) Carga elementar =, C Constante dos gases (R) = 8, 0 atm L K mol 8,3 J K mol 6,4 mmhg L K mol,98 cal mol K DEFINIÇÕES Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0 C e 760mmHg. Condições ambientes: 5 C e atm. Condições-padrão: 5 C, atm, concentração das soluções: mol/l (rigorosamente: atividade unitária das espécies), sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e temperatura em questão. (s) ou (c) = sólido cristalino; (l) = líquido; (g) = gás; (aq) = aquoso; (CM) = Circuito Metálico. MASSAS MLARES Elemento Número Massa Molar Elemento Número Massa Molar Químico Atômico (g/mol) Químico Atômico (g/mol) H,0 Cl 7 35,45 Be 4 9,0 Ar 8 39,95 B 5 0,8 K 9 39,0 C 6,0 Cr 4 5,00 N 7 4,0 Mn 5 54,94 8 6,00 Se 34 78,96 F 9 9,00 Br 35 79,9 Na,99 Kr 36 83,80 Al 3 6,98 Ag 47 07,87 Si 4 8,09 Sn 50 8,7 P 5 30,97 I 53 6,90 S 6 3,06 Pb 8 07, As questões de 0 a 0 NÃ devem ser resolvidas no caderno de soluções. Para respondê-las, marque a opção escolhida para cada questão na folha de leitura óptica e na reprodução da folha de leitura óptica (que se encontra na última página do caderno de soluções). QUESTÃ 0 Resposta: D Considere as seguintes espécies no estado gasoso: NF 3, BeF,BCl 3,ClF 3, KrF 4 e Se 4. Quais delas apresentam momento de dipolo elétrico? A) Apenas NF 3 e Se. 4 B) Apenas BeF,ClF 3 e KrF 4. C) Apenas BCl 3,Se 4 e KrF 4. D) Apenas NF 3 e ClF 3. E) Apenas BeF,BCl 3 e Se 4. ITA/00 ANGL ESTIBULARES 3

3 Das espécies apresentadas, as que apresentam momento de dipolo elétrico (u ) são: (Fórmula molecular) NF 3 (Geometria) N δ F δ F δ + Fδ Pirâmide Trigonal (Cálculo do momento dipolar) u 0 ClF 3 δ + Fδ δ F Cl δ F Forma de T u 0 QUESTÃ 0 Resposta: B A adição de glicose sólida (C 6 H 6 ) a clorato de potássio (KCl 3 ) fundido, a 400 C, resulta em uma reação que forma dois produtos gasosos e um sólido cristalino. Quando os produtos gasosos formados nessa reação, e resfriados à temperatura ambiente, são borbulhados em uma solução aquosa 0,mol/L em hidróxido de sódio, contendo algumas gotas de fenolftaleína, verifica-se a mudança de cor desta solução de rosa para incolor. produto sólido cristalino apresenta alta condutividade elétrica, tanto no estado líquido como em solução aquosa. Assinale a opção CRRETA que apresenta os produtos formados na reação entre glicose e clorato de potássio: A) Cl (g), H (g), C(s). B) C (g), H (g), KCl(s). C) C(g), H (g), KCl 4 (s). D) C(g), CH 4 (g), KCl (s). E) Cl (g), H (g), K C 3 (s). 400 C 4KCl 3(l) 4KCl (s) + 6 (g) C 6 H 6(s) 6C (s) + 6H (g) 6C (s) + 6 (g) 6C (g) 4KCl 3(l) + C 6 H 6(s) 4KCl (s) + 6H (g) + 6C (g) (+) QUESTÃ 03 Resposta: D Considere as seguintes configurações eletrônicas de espécies no estado gasoso: I. s s p. II. s s p 3. III. s s p 4. I. s s p 5.. s s p 5 3s. Assinale a alternativa ERRADA. A) As configurações I e I podem representar estados fundamentais de cátions do segundo período da Tabela Periódica. B) As configurações II e III podem representar tanto um estado fundamental como um estado excitado de átomos neutros do segundo período da Tabela Períodica. C) A configuração pode representar um estado excitado de um átomo neutro do segundo período da Tabela Periódica. D) As configurações II e I podem representar estados excitados de átomos neutros do segundo período da Tabela Periódica. E) As configurações II, III e podem representar estados excitados de átomos neutros do segundo período da Tabela Periódica. 4 ITA/00 ANGL ESTIBULARES

4 A. Correta. Exemplos: C (g) C + (g) + e s s p s s p (I) Ne (g) Ne + g) + e s s p 6 s s p 5 (I) B. Correta. Exemplos: (II) s s p 3 5 N p 3 (III) s s p 4 p representa N no estado fundamental representa N no estado excitado 8 representa no estado fundamental representa no estado excitado C. Correta. Exemplos: 0 Ne s s p 6 estado fundamental 0 Ne s s p 5 3s () estado excitado D. Incorreta: Já vimos que II (s s p 3 ) pode representar o estado excitado do N. A configuração I (s s p 5 ) não pode representar um estado excitado, pois há uma única possibilidade de distribuição de 5 elétrons no subnível p. E. Correta: Já vimos que s s p 3 (II) e s s p 4 (III) podem representar átomos no estado excitado. A configuração s s p 6 3s () também pode representar átomos do º período no estado excitado. Exemplo: 0 Ne s s p 6 estado fundamental 0 Ne s s p 5 3s estado excitado bservação: nos dados da prova, têm-se os valores dos números atômicos dos elementos do º- período, citados na resolução desta questão. QUESTÃ 04 Resposta: D Considere as seguintes afirmações relativas aos sistemas descritos abaixo, sob pressão de atm: I. A pressão de vapor de uma solução aquosa de glicose 0,mol/L é menor do que a pressão de vapor de uma solução de cloreto de sódio 0,mol/L a 5ºC. II. A pressão de vapor do n-pentano é maior do que a pressão de vapor do n-hexano a 5ºC. III. A pressão de vapor de substâncias puras como: acetona, éter etílico, etanol e água, todas em ebulição, tem o mesmo valor. I. Quanto maior for a temperatura, maior será a pressão de vapor de uma substância.. Quanto maior for o volume de um líquido, maior será a sua pressão de vapor. Destas afirmações, estão CRRETAS A) apenas I, II, III e I. D) apenas II, III e I. B) apenas I, II e. E) apenas III, I e. C) apenas I, I e. p I) Solução de glicose K K mol/l p t ηη = t 0, p Solução de NaCl K i K mol/l p t ηη = t 0, NaCl Na + (aq) + Cl (aq) i = ITA/00 ANGL ESTIBULARES 5

5 Na solução de glicose, o número de partículas do soluto é a metade do da solução de NaCl; portanto, o abaixamento relativo da pressão de vapor na solução de glicose é a metade do da solução de NaCl. Conclusão: a pressão de vapor da solução de glicose é maior que a da solução de NaCl, e a afirmação I está errada. II) PE (pentano) PE (hexano) ; portanto, Pressão de vapor (pentano) Pressão de vapor (hexano) conclusão: II está correta. III) Na temperatura de ebulição de qualquer substância, a pressão de vapor da substância é igual à pressão exterior. Portanto, III está correta. I) Correta. A pressão de vapor aumenta com a temperatura. ) Incorreta. A pressão de vapor nada tem a ver com o volume do líquido no equilíbrio líquido vapor. QUESTÃ 05 Resposta: E A figura abaixo mostra como a capacidade calorífica, C p, de uma substância varia com a temperatura, sob pressão constante. 4 C P (cal K mol ) T f = Temperatura de fusão T e = Temperatura de ebulição 0 0 T T T f T e 00 T(K) Considerando as informações mostradas na figura acima, é ERRAD afirmar que A) a substância em questão, no estado sólido, apresenta mais de uma estrutura cristalina diferente. B) a capacidade calorífica da substância no estado gasoso é menor do que aquela no estado líquido. C) quer esteja a substância no estado sólido, líquido ou gasoso, sua capacidade calorífica aumenta com o aumento da temperatura. D) caso a substância se mantenha no estado líquido em temperaturas inferiores a T f, a capacidade calorífica da substância líquida é maior do que a capacidade calorífica da substância na fase sólida estável em temperaturas menores do que T f. E) a variação de entalpia de uma reação envolvendo a substância em questão no estado líquido aumenta com o aumento da temperatura. gráfico mostra claramente que as alternativas A, B, C e D estão corretas. Em relação à alternativa E, a entalpia dos reagentes aumenta com a temperatura, e a entalpia dos produtos também aumenta. A variação ( H) praticamente se mantém constante. Produtos (T ) ENTALPIA (H) Produtos (T ) Reagentes (T ) H T H T Reagentes (T ) T T H T H T Conclusão: a alternativa E é errada. 6 ITA/00 ANGL ESTIBULARES

6 QUESTÃ 06 Resposta: C A respeito de compostos contendo silício, qual das opções abaixo apresenta a afirmação CRRETA? A) idros são quimicamente resistentes ao ataque de hidróxido de sódio. B) idros se fundem completamente em um único valor de temperatura na pressão ambiente. C) Quartzo apresenta um arranjo ordenado de suas espécies constituintes que se repente periodicamente nas três direções. D) idros comerciais apresentam uma concentração de dióxido de silício igual a 00% (m/m). E) Quartzo é quimicamente resistente ao ataque de ácido fluorídrico. quartzo (Si ) n apresenta a seguinte estrutura espacial: Si Nessa estrutura, o Si ocupa o centro de um tetraedro e está ligado a 4 átomos de oxigênio, gerando um arranjo espacial que se repete ordenadamente nas três direções. n QUESTÃ 07 Resposta: A Considere uma reação química representada pela equação: Reagentes Produtos. A figura abaixo mostra esquematicamente como varia a energia potencial (E p ) deste sistema reagente em função do avanço da reação química. As letras a, b, c, d e e representam diferenças de energia. E P d e Reagentes a b c Produtos Avanço da reação Com base nas informações apresentadas na figura é CRRET afirmar que A) a energia de ativação da reação direta é a diferença de energia dada por c a + d. B) a variação de entalpia da reação é a diferença de energia dada por e d. C) a energia de ativação da reação direta é a diferença de energia dada por b + d. D) a variação de entalpia da reação é a diferença de energia dada por e (a + b). E) a variação de entalpia da reação é a diferença de energia dada por e. No diagrama apresentado, o segmento X indicará a energia de ativação da reação direta: E P X d e Reagentes a b c Produtos Avanço da reação Em módulo, o valor de energia correspondente ao segmento X será dado por: X = (c a) + d ITA/00 ANGL ESTIBULARES 7

7 QUESTÃ 08 Resposta: E Considere as seguintes afirmações relativas ao gráfico apresentado abaixo: I. Se a ordenada representar a constante de equilíbrio de uma reação química exotérmica e a abscissa, a temperatura, o gráfico pode representar um trecho da curva relativa ao efeito da temperatura sobre a constante de equilíbrio dessa reação. II. Se a ordenada representar a massa de um catalisador existente em um sistema reagente e a abscissa, o tempo, o gráfico pode representar um trecho relativo à variação da massa do catalisador em função do tempo de uma reação. III. Se a ordenada representar a concentração de um sal em solução aquosa e a abscissa, a temperatura, o gráfico pode representar um trecho da curva de solubilidade deste sal em água. I. Se a ordenada representar a pressão de vapor de um equilíbrio líquido gás e a abscissa, a temperatura, o gráfico pode representar um trecho da curva de pressão de vapor deste líquido.. Se a ordenada representar a concentração de N (g) existente dentro de um cilindro provido de um pistão móvel, sem atrito, onde se estabeleceu o equilíbrio N 4 (g) N (g), e a abscissa, a pressão externa exercida sobre o pistão, o gráfico pode representar um trecho da curva relativa à variação da concentração de N em função da pressão externa exercida sobre o pistão, à temperatura constante. Destas afirmações, estão CRRETAS A) apenas I e III. B) apenas I, I e. C) apenas II, III e. D) apenas II e. E) apenas III e I. I. ERRADA. Se a ordenada representasse a constante de equilíbrio de uma reação química exotérmica, e a abscissa, a temperatura, a curva seria descendente. II. ERRADA. Se a ordenada representasse a massa de um catalisador existente em um sistema reagente, e a abscissa, o tempo relativo à variação da massa do catalisador, a curva seria uma reta paralela ao eixo das abscissas. III. CRRETA. I. CRRETA.. ERRADA. Se a ordenada representasse a concentração de N (g) existente dentro de um cilindro provido de um pistão movel, sem atrito, onde se estabeleceu o equilíbrio N 4(g) N (g), e a abscissa, a pressão externa exercida sobre o pistão, a curva seria descendente, pois o aumento de pressão desloca o equilíbrio para a esquerda, diminuindo a concentração de N (g). 8 ITA/00 ANGL ESTIBULARES

8 QUESTÃ 09 Resposta: B QUESTÃ 0 Resposta: E Para as mesmas condições de temperatura e pressão, considere as seguintes afirmações relativas à condutividade elétrica de soluções aquosas: I. A condutividade elétrica de uma solução 0, mol/l de ácido acético é menor do que aquela do ácido acético glacial (ácido acético praticamente puro). II. A condutividade elétrica de uma solução mol/l de ácido acético é menor do que aquela de uma solução de ácido tri-cloro-acético com igual concentração. III. A condutividade elétrica de uma solução mol/l de cloreto de amônio é igual àquela de uma solução de hidróxido de amônio com igual concentração. I. A condutividade elétrica de uma solução mol/l de hidróxido de sódio é igual àquela de uma solução de cloreto de sódio com igual concentração.. A condutividade elétrica de uma solução saturada em iodeto de chumbo é menor do que aquela do sal fundido. Destas afirmações, estão ERRADAS A) apenas I e II. D) apenas III, I e. B) apenas I, III e I. E) todas. C) apenas II e. Afirmação I: Errada A quantidade de íons no ácido acético glacial é desprezível, e por esse motivo sua condutividade elétrica é menor que a de uma solução 0,mol/L do ácido acético. Afirmação III: Errada cloreto de amônio apresenta um grau de dissociação maior que o do hidróxido de amônio; logo, apresenta uma condutividade maior. Afirmação I: Errada Soluções eletrolíticas constituídas por íons diferentes apresentam diferentes condutividades elétricas. Seja S a solubilidade de Ag 3 P 4 em 00g de água pura numa dada temperatura. A seguir, para a mesma temperatura, são feitas as seguintes afirmações a respeito da solubilidade de Ag 3 P 4 em 00g de diferentes soluções aquosas: I. A solubilidade do Ag 3 P 4 em solução aquosa mol/l de HN 3 é maior do que S. II. A solubilidade do Ag 3 P 4 em solução aquosa mol/l de AgN 3 é menor do que S. III. A solubilidade do Ag 3 P 4 em solução aquosa mol/l de Na 3 P 4 é menor do que S. I. A solubilidade do Ag 3 P 4 em solução aquosa mol/l de KCN é maior do que S.. A solubilidade do Ag 3 P 4 em solução aquosa mol/l de NaN 3 é praticamente igual a S. Destas afirmações, estão CRRETAS A) Apenas I, II e III. D) apenas II, III e. B) apenas I, III e I. E) todas. C) apenas II, III e I. Ag 3 P 4(s) + aq 3Ag + (aq) +P3 (I) 4(aq) I. Correta. Como o H 3 P 4 é um ácido fraco em relação ao HN 3, os íons H + fornecidos pelo HN 3 vão retirar os íons P 3 do equilíbrio (I). Com isso o equilíbrio (I) é deslocado para a 4 (aq) direita, aumentando a solubilidade do Ag 3 P 4(s). 3H + (aq) + 3N + P 3 3N + H 3(aq) 4(aq) 3(aq) 3 P 4 II. Correta. A solubilidade do Ag 3 P 4(s) diminui pelo efeito do íon comum no caso, o íon Ag + (aq) fornecido pelo AgN 3. [Ag + ] aumenta o equilíbrio (I) desloca-se para a esquerda, diminuindo a solubilidade do Ag 3 P 4 (s). III. Correta, pelo mesmo motivo anterior. Neste caso, o íon comum é o P 3 4 fornecido pelo Na 3 P 4. I. Correta. s íons CN (aq) retiram os íons Ag+ (aq) do equilíbrio (I) através da reação. Ag + (aq) +CN (aq) [Ag(CN) ] (aq) Com isso diminui [Ag + ] (aq), e o equilíbrio (I) desloca-se para a direita, aumentando a solubilidade do Ag 3 P 4(s).. Correto. Neste caso não há íon comum nem reação química, e por isso não se altera a solubilidade do Ag 3 P 4(s). ITA/00 ANGL ESTIBULARES 9

9 QUESTÃ Resposta: E A massa de um certo hidrocarboneto é igual a,60g. As concentrações, em porcentagem em massa, de carbono e de hidrogênio neste hidrocarboneto são iguais a 8,7% e 7,3%, respectivamente. A fórmula molecular do hidrocarboneto é A) CH 4. B) C H 4. C) C H 6. D) C 3 H 8. E) C 4 H 0. Considerando as porcentagens em massa de carbono e hidrogênio de 8,7% e 7,3%, respectivamente, podemos determinar a fórmula mínima: 8, 7 69, C: = 69, = 7, 3 69, H: = 7, 3,5 = 5 C H 5 A única substância que apresenta a fórmula mínima acima é C 4 H 0. QUESTÃ Resposta: A Um elemento galvânico é constituído pelos eletrodos abaixo especificados e separados por uma ponte salina. ELETRD I: placa de chumbo metálico mergulhada em uma solução aquosa mol/l de nitrato de chumbo. ELETRD II: sulfato de chumbo sólido prensado contra uma peneira de chumbo metálico mergulhada em uma solução aquosa mol/l de ácido sulfúrico. Nas condições-padrão, o potencial de cada um destes eletrodos, em relação ao eletrodo padrão de hidrogênio, é E 0 = 0,64 (ELETRD I). Pb/Pb + E 0 Pb/PbS 4,S 4 = 0,3546 (ELETRD II). Assinale a opção que contém a afirmação CRRETA sobre as alterações ocorridas neste elemento galvânico quando os dois eletrodos são conectados por um fio de baixa resistência elétrica e circular corrente elétrica no elemento. A) A massa de sulfato de chumbo sólido na superfície do ELETRD II aumenta. B) A concentração de íons sulfato na solução aquosa do ELETRD II aumenta. C) ELETRD I é o pólo negativo. D) ELETRD I é o anodo. E) A concentração de íons chumbo na solução aquosa do ELETRD I aumenta. Admitindo-se que os valores fornecidos correspondam a potenciais de redução, as semi-reações seriam: ELETRD I { Pb + (aq) + e Pb 0 (s) E 0 = 0,64 ELETRD II { PbS 4(s) + e Pb 0 (s) + S 4(aq) E 0 = 0,3546 Na pilha correspondente, ocorreriam os processos: E 0 RED Maior Redução Cátodo E 0 RED Menor xidação Ânodo 3 3 Pb + (aq) + e Pb 0 (s) (ELETRD I) Pb 0 (s) + S 4(aq) PbS 4(s) + e (ELETRD II) Logo, nota-se o aumento da massa de sulfato de chumbo na superfície do ELETRD II. 0 ITA/00 ANGL ESTIBULARES

10 QUESTÃ 3 Resposta: B Considere os valores da temperatura de congelação de soluções milimol/l das seguintes substâncias: I. Al (S 4 ) 3. II. Na B 4 7. III. K Cr 7. I. Na Cr 4.. Al(N 3 ) 3 9H. Assinale a alternativa CRRETA relativa à comparação dos valores dessas temperaturas. A) I II III I. B) I II III I. C) II III I I. D) II III I I. E) II III I I. Considerando as cinco substâncias, temos: I Al (S 4 ) 3(s) Al 3 + (aq) + 3S 4(aq) i = 5 II Na B 4 7(s) Na + (aq) + B 4 7(aq) i = 3 III K Cr 7(s) K + (aq) + Cr 7(aq) i = 3 I Na Cr 4(s) Na + (aq) + Cr 4(aq) i = 3 Al(N 3 ) 3(s) Al N (aq) 3 (aq) i = 4 Soluções que apresentam maior concentração de partículas possuem menor valor de temperatura de congelação. Pelas dissociações acima, temos: I II III I QUESTÃ 4 Sem Resposta Qual das substâncias abaixo apresenta isomeria geométrica? A) Ciclo-propano. B) Ciclo-buteno. C) Ciclo-pentano. D) Ciclo-hexano. E) Benzeno. Nenhuma das substâncias relacionadas nas alternativas apresenta isomeria geométrica. ciclo-hexano pode ser encontrado em duas conformações espaciais: CADEIRA BARC Esse caso caracteriza a chamada isomeria conformacional. QUESTÃ 5 Resposta: D Considere os sistemas apresentados a seguir: I. Creme de leite. II. Maionese comercial. III. Óleo de soja. I. Gasolina.. Poliestireno expandido. Destes, são classificados como sistemas coloidais A) apenas I e II. B) apenas I, II e III. C) apenas II e. D) apenas I, II e. E) apenas III e I. ITA/00 ANGL ESTIBULARES

11 QUESTÃ 6 Resposta: C QUESTÃ 7 Resposta: B Um sistema habitualmente é considerado como coloidal quando as dimensões do disperso se situam entre mm e 0mm. Dentre os sistemas apresentados, o creme de leite (emulsão), a maionese (emulsão) e o poliestireno expandido (espuma sólida) são considerados misturas coloidais. Assinale a opção que apresenta um par de substâncias isomorfas. A) Grafita(s), diamante(s). B) xigênio(g), ozônio(g). C) Cloreto de sódio(s), cloreto de potássio(s). D) Dióxido de enxofre(g), trióxido de enxofre(g). E) Monóxido de chumbo(s), dióxido de chumbo(s). Substâncias isomorfas são as que apresentam o mesmo tipo de retículo cristalino. Dos pares de substâncias apresentados, o único que apresenta substâncias que podem ter o mesmo retículo cristalino é o Na + Cl e K + Cl. Considere as soluções aquosas obtidas pela dissolução das seguintes quantidades de solutos em L de água: I. mol de acetato de sódio e mol de ácido acético. II. mols de amônia e mol de ácido clorídrico. III. mols de ácido acético e mol de hidróxido de sódio. I. mol de hidróxido de sódio e mol de ácido clorídrico.. mol de hidróxido de amônio e mol de ácido acético. Das soluções obtidas, apresentam efeito tamponante A) apenas I e. B) apenas I, II e III. C) apenas I, II, III e. D) apenas III, I e. E) apenas I e. I) (Na + Ac + HAc) mol mol É um tampão constituído por um ácido fraco (HAc) e sua base conjugada (Ac ). + II) NH 3 + HCl NH 4 Cl + NH 3. mol mol + (NH 4 Cl + NH 3 ) É um tampão constituído por uma base fraca (NH 3 ) e seu ácido conjugado (NH + 4 ). III) HAc + NaH Na + Ac + HAc + H mol mol tampão igual ao (I) I) NaH + HCl NaCl + H mol mol não é tampão. ) NH 4 H + HCl NH 4 Cl + H não é tampão. mol mol QUESTÃ 8 Sem Resposta Considere o caráter ácido-base das seguintes espécies: I. H. II. C 5 H 5 N (piridina). III. (C H 5 ) NH (di-etil-amina). I. [(C H 5 ) NH ] + (di-etil-amônio).. C H 5 H (etanol). Segundo a definição ácido-base de Brönsted, dentre estas substâncias, podem ser classificadas como base A) apenas I e II. B) apenas I, II e III. C) apenas II e III. D) apenas III, I e. E) todas. ITA/00 ANGL ESTIBULARES

12 Bases de Bronsted são espécies químicas que podem ser protonadas, isto é, podem receber um próton. A condição para receber prótons é a existência de pares de elétrons livres. Analisando as estruturas, temos: I: H H pode ser protonada II: N pode ser protonada III: H 5 C N H C H 5 pode ser protonada I: H H 5 C N H C H 5 não pode ser protonada : H 5 C H pode ser protonada Assim, a única substância que não é uma base de Bronsted é o dietilamônio. QUESTÃ 9 Resposta: E A equação química que representa a reação de decomposição do iodeto de hidrogênio é: HI(g) H (g) + I (g); H (5 C) = 5,9 kj. Em relação a esta reação, são fornecidas as seguintes informações: a) A variação da energia de ativação aparente dessa reação ocorrendo em meio homogêneo é igual a 83,9 kj. b) A variação da energia de ativação aparente dessa reação ocorrendo na superfície de um fio de ouro é igual a 96, kj. Considere, agora, as seguintes afirmações relativas a essa reação de decomposição: I. A velocidade da reação no meio homogêneo é igual a da mesma reação realizada no meio heterogêneo. II. A velocidade da reação no meio homogêneo diminui com o aumento da temperatura. III. A velocidade da reação no meio heterogêneo independe da concentração inicial de iodeto de hidrogêno. I. A velocidade da reação na superfície do ouro independente da área superficial do ouro.. A constante de volocidade da reação realizada no meio homogêneo é igual a da mesma reação realizada no meio heterogêneo. Destas afirmações, estão CRRETAS A) apenas I, III e I. B) apenas I e I. C) apenas II, III e. D) apenas II e. E) nenhuma. I. Incorreta, porque as energias de ativação da reação nas duas condições são diferentes. II. Incorreta, porque a velocidade de reação sempre aumenta com o aumento da temperatura. III. Incorreta, somente a partir do instante em que o fio de ouro fica saturado de HI nele adsorvido, a velocidade da reação não depende do [HI] inicial. I. Incorreta, quanto maior for a área superficial do catalisador, no caso o ouro, maior será a velocidade da reação.. Incorreta, na mesma temperatura, com [HI] iguais nas duas condições de reação, as velocidades de reação são diferentes; portanto, o valor das constantes de velocidade serão também diferentes. ITA/00 ANGL ESTIBULARES 3

13 QUESTÃ 0 Resposta: B frasco mostrado na figura ao lado contém uma solução aquosa saturada em oxigênio, em contato com ar atmosférico, sob pressão de atm e temperatura de 5 C. Quando gás é borbulhado através desta solução, sendo a pressão de entrada do gás maior do que a pressão de saída, de tal forma que a pressão do gás em contato com a solução possa ser considerada constante e igual a atm, é ERRA- D afirmar que a concentração de oxigênio dissolvido na solução entrada de gás saída de gás solução aquosa saturada em oxigênio A) permanece inalterada, quando o gás borbulhado, sob temperatura de 5 C, é ar atmosférico. B) permanece inalterada, quando o gás borbulhado, sob temperatura de 5 C é nitrogênio gasoso. C) aumenta, quando o gás borbulhado, sob temperatura de 5 C, é ar atmosférico. D) aumenta, quando o gás borbulhado, sob temperatura de 5 C, é oxigênio praticamente puro. E) permanece inalterada, quando o gás borbulhado, sob temperatura de 5 C, é uma mistura de argônio e oxigênio, sendo a concentração de oxigênio nesta mistura igual à existente no ar atmosférico. A Lei de Henry afirma que a solubilidade de um gás em um líquido, a uma dada temperatura, é diretamente proporcional à pressão parcial desse gás, exercida sobre a superfície de contato do líquido. No recipiente mostrado no enunciado, a introdução de gás nitrogênio provoca uma diminuição da pressão parcial do gás oxigênio, com conseqüente redução de sua solubilidade em água. QUESTÃ As questões dissertativas, numeradas de a 30, devem ser respondidas no caderno de soluções. A figura ao lado representa um sistema constituído por dois recipientes, A e B, de igual volume, que se comunicam através da válvula. Água pura é adicionada ao recipiente A através da válvula A,que é fechada logo a seguir. Uma solução aquosa,0 mol/l de NaCl é adicionada ao recipiente B através da válvula B, que também é fechada a seguir. Após o equilíbrio ter sido atingido, o volume de água líquida no recipiente A é igual a 5,0mL, sendo a pressão igual a P A ; e o volume de solução aquosa de NaCl no recipiente B é igual a,0l, sendo a pressão igual a P B. A seguir, a válvula é aberta (tempo t = zero), sendo a temperatura mantida constante durante todo o experimento. a) Em um mesmo gráfico de pressão (ordenada) versus tempo (abscissa), mostre como varia a pressão em cada um dos recipientes, desde o tempo t = zero até um tempo t =. b) Descreva o que se observa neste experimento, desde tempo t = 0 até t =, em termos dos valores das pressões indicadas nos medidores e dos volumes das fases líquidas em cada recipiente. a) A pressão P A no instante em que a água é colocada no recipiente A e a válvula A é fechada será igual à pressão exterior. Depois de estabelecido o equilíbrio líquido vapor, a pressão P A será: P A = Pressão exterior + Pressão de vapor da água A pressão P B no instante em que a solução é colocada no recipiente B e a válvula B é fechada será igual à pressão exterior. Depois de estabelecido o equilíbrio líquido vapor, a pressão P B será: P B = Pressão exterior + Pressão de vapor da solução abaixamento da pressão de vapor da água na solução,0mol/l de NaCl é desprezível em relação a P A e P B. Dessa maneira, dentro dos limites do erro experimental, P A = P B. A A P A B B P B t = 0 instante em que as válvulas A e B foram fechadas. t = instante no qual foi atingido o equilíbrio líquido vapor (com as válvulas fechadas). P = P A = P B no instante 0. P A = P B = P = Pressão exterior + Pressão de vapor da água, depois de estabelecido o equilíbrio líquido vapor. t = instante em que a válvula foi aberta. Pressão no manômetro P P 0 t t tempo amos comparar as pressões de vapor da água pura e da água na solução, na temperatura ambiente (5 C): p 000 g n x NaC = l = xi n = H = 55 5mol 8 g mol =, p nnacl + nh 56, 5 4 ITA/00 ANGL ESTIBULARES

14 p H (5 C) = 4mmHg p p = 56 5 = 0,, 035 p = 0,035 4 = 0,84mmHg Pressão de vapor da solução = 4 0,84 = 3,6mmHg P A = = 784 mmhg P B = ,6 = 783,6 784mmHg b) que se observa neste experimento em relação às pressões está indicado no gráfico do item a.em relação à variação do volume da fase líquida, ele diminui no frasco A e aumenta no frasco B. Início do experimento: volume em A = 5,0 ml; volume em B = 000 ml Final do experimento: volume em A = 0 ml; volume em B = 005 ml Toda a água líquida de A vaporiza e se condensa em B. QUESTÃ Na tabela abaixo são mostrados os valores de temperatura de fusão de algumas substâncias Substância Temperatura de fusão ( C) Bromo 7 Água 0 Sódio 98 Brometo de Sódio 747 Silício 44 Em termos dos tipos de interação presentes em cada substância, justifique a ordem crescente de temperatura de fusão das substâncias listadas. De um modo geral, substâncias moleculares que não fazem pontes de hidrogênio (Br ) têm ponto de fusão menor do que substâncias moleculares que fazem pontes de hidrogênio (H ). Estas últimas têm ponto de fusão menor que os dos metais (Na), que, por sua vez, têm pontos de fusão menores que os dos compostos iônicos (NaBr). Si é uma substância covalente formada por um arranjo com um número muito grande de átomos, e por esse motivo apresenta o maior P.E. QUESTÃ 3 A equação química que representa a reação de decomposição do gás N 5 é: N 5 (g) 4 N (g) + (g). A variação da velocidade de decomposição do gás N 5 é dada pela equação algébrica: v = k [N 5 ], em que k é a constante de velocidade desta reação, e [N 5 ] é a concentração, em mol/l, do N 5,em cada tempo. A tabela ao lado fornece os valores de ln [N 5 ] em função do tempo, sendo a temperatura mantida constante. a) Determine o valor da constante de velocidade (k) desta reação de decomposição. Mostre os cálculos realizados. b) Determine o tempo de meia-vida do N 5 no sistema reagente. Mostre os cálculos realizados. a) Para a lei de velocidade, temos: v = k [N 5 ] E então: [N 5 ] = α e k t, onde α = concentração no instante t = 0. Aplicando o logaritmo natural, teremos: ln [N 5 ] = ln α k t Utilizando-se os dados fornecidos na tabela para t = 0,303 = ln α k 0 ln α =,303 Tempo(s) ln [N 5 ] 0,303 50,649 00, , , ,075 ITA/00 ANGL ESTIBULARES 5

15 Para t = 00s:,996 =,303 k 00 0,693 = k 00 0, 693 k = = 0, b) t / = meia-vida [N 5 ] t = 0 t / [ N 5 ] t = 0 Aplicando-se o logaritmo natural: t ln [N 5 ] / t=0 ln [N 5 ] t=0 ln De acordo com a tabela: t,303 /,303 0,693 t 44443,303 /,996 De acordo com os dados da tabela apresentada: t / = 00s. QUESTÃ 4 Em um balão fechado e sob temperatura de 7ºC, N 4 (g) está em equilíbrio com N (g). A pressão total exercida pelos gases dentro do balão é igual a,0atm e, nestas condições, N 4 (g) encontra-se 0% dissociado. a) Determine o valor da constante de equilíbrio para a reação de dissociação do N 4 (g). Mostre os cálculos realizados. b) Para a temperatura de 7ºC e pressão total dos gases dentro do balão igual a 0,0atm, determine o grau de dissociação do N 4 (g). Mostre os cálculos realizados. a) N 4 N α = 0% n Início 0 gasta forma EQ. 08, n 0, n 08, n 04, n 04, n gastos 04, n, n + = atm 08, n x 08, n atm P N = = 4, n P N = 3 atm 0, n 3 atm K p = K p = K c (RT) n 6 ( PN ) ( PN ) = 4 3 = 3 6 = K c (8, 0 300) K c = = 6, , 3 6 ITA/00 ANGL ESTIBULARES

16 b) N 4 N Início n 0 gasta forma αn 4αn EQ. n αn 3 4αn Σn = n + αn n( α) Σn = n ( + α) P N = X N P 4α n P N = 0, = n( + α) α 0, + α P N 4 = X N 4 P n ( α) P N = 0, = 4 n ( + α) ( PN ) K p = ( PN ) 4 + α α 0, = = = α ( 0, ) + α α 0, + α 4α 0, ( + α)( + α) ( α) ( + α) 4α 0, ( + α) ( α) 6 04, α = = ( + α) ( α) 04, α α α =,4α = 3,4α α = = 0,94 34, α = 0,94 α = 0, 94 α = 0,54 α = 54% QUESTÃ 5 Um produto natural encontrado em algumas plantas leguminosas apresenta a seguinte estrutura: H 4 H 5 NH H 3 H N CH CH C H a) Quais são os grupos funcionais presentes nesse produto? b) Que tipo de hibridização apresenta cada um dos átomos de carbono desta estrutura? c) Quantas são as ligações sigma e pi presentes nesta substância? ITA/00 ANGL ESTIBULARES 7

17 a) amina primária H H cetona C NH C C N CH CH C C C amina H terciária H H ácido enol carboxílico b) Carbonos Tipo de hibridização sp sp sp sp sp sp 3 sp 3 sp c) Ligações sigma: 3 Ligações pi: 4 QUESTÃ 6 A reação química de um determinado alceno X com ozônio produziu o composto Y. A reação do composto Y com água formou os compostos A, B e água oxigenada. s compostos A e B foram identificados como um aldeído e uma cetona, respectivamente. A tabela abaixo mostra as concentrações (%m/m) de carbono e hidrogênio presentes nos compostos A e B: Compostos Carbono (% m/m) Hidrogênio (% m/m) A 54,6 9, B 6,0 0,4 Com base nas informações acima, apresente a) as fórmulas moleculares e estruturais dos compostos: X, Y, A e B. Mostre os cálculos realizados, e b) as equações químicas balanceadas relativas às duas reações descritas no enunciado da questão. a e b Composto A C H 54, 6 g 9, g 36, 3g g mol g mol 6 g mol nº de mol 455, 9,, 5, 06, 06, 06 4 C H 4 A sendo aldeído, sua estrutura será H 3 C C Composto B H C H 6, 0 g 0, 4 g 7, 6 g g mol g mol 6 g mol nº de mol 5, 66 0, 4, 75, 75, 75, 75 etanal 3 6 C 3 H 6 B é uma cetona, e sua estrutura será H 3 C C CH 3 propanona 8 ITA/00 ANGL ESTIBULARES

18 Assim, temos: H 3 C C C CH H X CH 3 -metil--buteno Y H 3 C C C CH 3 H CH 3 ozoneto H 3 C C C CH 3 H CH 3 + H H 3 C C + C CH 3 + H H CH 3 QUESTÃ 7 Em um béquer, a 5ºC e atm, foram misturadas as seguintes soluções aquosas: permanganato de potássio (KMn 4 ), ácido oxálico (H C 4 ) e ácido sulfúrico (H S 4 ). Nos minutos seguintes após a homogeneização desta mistura, nada se observou. No entanto, após a adição de um pequeno cristal de sulfato de manganês (MnS 4 ) a esta mistura, observou-se o descoramento da mesma e a liberação de um gás. Interprete as observações feitas neste experimento. Em sua interpretação devem constar: a) a justificativa para o fato de a reação só ser observada após a adição de sulfato de manganês sólido, e b) as equações químicas balanceadas das reações envolvidas. a) Nos minutos seguintes à homogeneização da mistura não se observou descoramento porque a velocidade da reação é pequena. sulfato de manganês age como catalisador, aumentando a velocidade da reação. b) Mn 4 + 6H + + 0e Mn + + 8H 5 C 4 0C + 0e Mn C 4 + 6H + Mn + + 0C + 8H QUESTÃ 8 QUESTÃ 9 Um béquer de 500mL contém 400mL de água pura a 5ºC e atm. Uma camada fina de talco é espalhada sobre a superfície da água, de modo a cobri-la totalmente. a) que deverá ser observado quando uma gota de detergente é adicionada na região central da superfície da água coberta de talco? b) Interprete o que deverá ser observado em termos das interações físico-químicas entre as espécies. a) talco se depositará no fundo do béquer. b) A fina camada de talco, inicialmente, permanece sobre a superfície da água devido à forte interação intermolecular existente na água; ponte de hidrogênio; ou seja, porque a tensão superficial da água é elevada. Ao adicionarmos o detergente, essas interações são enfraquecidas, e por esse motivo o talco se deposita. Considere o elemento galvânico da QUESTÃ, mas substitua a solução aquosa de Pb(N 3 ) do ELETRD I por uma solução aquosa, mol/l de Pb(N 3 ), e a solução aquosa de H S 4 do ELETRD II por uma solução aquosa, mol/l de H S 4. Considere também que a temperatura permanece constante e igual a 5ºC. a) Determine a força eletromotriz deste novo elemento galvânico. Mostre os cálculos realizados. Agora, considerando que circula corrente elétrica no novo elemento galvânico, responda: b) Qual dos eletrodos, ELETRD I ou ELETRD II, será o anodo? c) Qual dos eletrodos será o pólo positivo do novo elemento galvânico? d) Qual o sentido do fluxo de elétrons que circula no circuito externo? e) Escreva a equação química balanceada da reação que ocorre neste novo elemento galvânico. ITA/00 ANGL ESTIBULARES 9

19 Para o ELETRD I Pb + (aq) + e Pb (s) E 0 = 0,64 Aplicando a Equação de NERNST: E = E 0 0, 059 log [ Pb + ] E = 0,64 0, 059 log 0 5 E = 0,737 Para o ELETRD II PbS 4(s) + e Pb (s) + S 4(aq) E 0 = 0,3546 Pela Equação de NERNST: E = E 0 0, 059 log [ S4 ] E = 0,3546 0, 059 log 0 5 E = 0,068 E = E maior E menor E = ( 0,068) ( 0,737) E = 0,0669 b) Como o ELETRD II passa a apresentar maior potencial de redução, torna-se o cátodo. Logo, o ELETRD I será o ânodo. c) ELETRD II será o pólo positivo. d) fluxo de elétrons será do ELETRD I para o ELETRD II. e) Pb (s) Pb + (aq) + e PbS 4(s) + e Pb (s) + S 4(aq) + PbS 4(s) Pb + (aq) + S 4(aq) QUESTÃ 30 Explique por que água pura exposta à atmosfera e sob pressão de,0atm entra em ebulição em uma temperatura de 00ºC, enquanto água pura exposta à pressão atmosférica de 0,7atm entra em ebulição em uma temperatura de 90ºC. A pressão de vapor de uma substância aumenta com o aumento da temperatura. Quando a pressão de vapor se iguala à pressão local (pressão atmosférica), o líquido entra em ebulição; portanto, em um local onde a pressão atmosférica é 0,7atm, a água entra em ebulição em uma temperatura menor que 00 C. 0 ITA/00 ANGL ESTIBULARES

20 Comentário A banca examinadora elaborou uma prova fundamentalmente conceitual, em que foram exigidos desde conceitos básicos até especificidades extremamente requintadas para um aluno de nível médio. Incidência Testes Assunto Atomística Química Geral Físico-Química Química rgânica Nº DE QUESTÕES Questões Dissertativas Assunto Atomística Físico-Química Química rgânica Nº DE QUESTÕES ITA/00 ANGL ESTIBULARES