FUVEST 2016 Primeira fase e Segunda fase

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1 FUVEST 2016 Prieira fase e Segunda fase ONHEIMENTOS GERAIS 1. Existe vários odelos para explicar as diferentes propriedades das substâncias quíicas, e teros de suas estruturas subicroscópicas. onsidere os seguintes odelos: I. oléculas se ovendo livreente; II. íons positivos iersos e u ar de elétrons deslocalizados; III. íons positivos e negativos forando ua grande rede cristalina tridiensional. Assinale a alternativa que apresenta substâncias que exeplifica, respectivaente, cada u desses odelos. a) b) c) d) e) I II III gás cloreto de ferro sólido nitrogênio sódio sólido água cloreto de iodo sólido líquida sódio sólido gás cloreto de nitrogênio sódio sólido iodo sólido água diaante ferro sólido líquida sólido gás água diaante etano líquida sólido Resolução: Alternativa A Análise dos odelos: I. Moléculas se ovendo livreente: estado gasoso. II. Íons positivos iersos e u ar de elétrons deslocalizados: ligação etálica. Professora Sonia 2. Ua estudante recebeu ua aostra de ácido benzoico sólido contendo ipurezas. Para purificá-lo, ela optou por efetuar ua recristalização. No procediento adotado, o sólido deve ser dissolvido e u solvente aquecido, e a solução assi obtida deve ser resfriada. Sendo as ipurezas ais solúveis à teperatura abiente, ao final deve ser obtidos cristais de ácido benzoico puro. Para escolher o solvente apropriado para essa purificação, a estudante fez testes de solubilidade co etanol, água e heptano. Inicialente, os testes fora efetuados à teperatura abiente, e a estudante descartou o uso de etanol. A seguir, efetuou testes a quente, e o heptano não se ostrou adequado. Nos testes de solubilidade, a estudante observou a foração de sistea heterogêneo quando tentou dissolver o ácido benzoico ipuro e à teperatura abiente a quente a) água água b) etanol heptano c) água heptano d) etanol água e) heptano água Resolução: Alternativa No procediento adotado, o sólido deve ser dissolvido e u solvente aquecido, e a solução assi obtida deve ser resfriada, pois as ipurezas ais solúveis à teperatura abiente. Os testes fora efetuados a quente, e a estudante descartou o uso do heptano (apolar). onclui-se que, a quente, o heptano não dissolveu o ácido benzoico (olécula ista), ne as ipurezas, ou seja, ocorreu a foração de u sistea heterogêneo. III. Íons positivos e negativos forando ua grande rede cristalina tridiensional: ligação iônica. onclusão: I. Gás nitrogênio (N 2). II. Ferro sólido (Fe). III. loreto de sódio sólido (Na l). Os testes fora efetuados à teperatura abiente, e a estudante descartou o uso de etanol (polar). onclui-se que, à teperatura abiente, o etanol dissolveu tanto o ácido benzoico coo as ipurezas. Podeos inferir que, nestas condições, a água (ais polar) dissolveria as ipurezas e foraria u sistea heterogêneo co o ácido benzoico que se dissolve be e água quente. 1

2 . O biogás pode substituir a gasolina na geração de energia. Sabe-se que 60 %, e volue, do biogás são constituídos de etano, cuja cobustão copleta libera cerca de 900 kj/ol. Ua usina produtora gera litros de biogás por dia. Para produzir a esa quantidade de energia liberada pela queia de todo o etano contido nesse volue de biogás, será necessária a seguinte quantidade aproxiada (e litros) de gasolina: Note e adote: - Volue olar nas condições de produção de biogás: 24 l/ol; - energia liberada na cobustão copleta da gasolina: 4,5 10 kj/l. 4 O ainoácido N-etil-fenilalanina pode ser obtido pela esa sequência reacional, epregando-se, e lugar do cloreto de aônio (NH l), o reagente H NH l. 4 N-etil-fenilalanina Nessa transforação, o aldeído que deve ser epregado é a) 0,7 b) 1,0 c) 1,7 d), e) 4,5 Resolução: Alternativa B Sabe-se que 60 %, e volue, do biogás são constituídos de etano, coo são gerados L de biogás por dia, ve: 60 Ve tano = L = L V = 24 L.ol n olar do e tano L = = 50 ols 24 L.ol e tano 1 1 ol de etano 900kJ 50 ols de etano 4 E = kj = 4,5 10 kj e tano E e tano Resolução: Alternativa A A partir da análise da estrutura da N-etilfenilalanina, ve: H H H H H N H H H 2 O R H H O + Energia liberada na cobustão copleta da 4 gasolina = 4,5 10 kj. onclusão: 1 L de gasolina gera a esa quantidade de energia do etano presente no biogás. 4. U aldeído pode ser transforado e u ainoácido pela sequência de reações: H H R H H H H N H H 2 N H KN (aq) NH 4 l (aq) H H H H H H 2 O H 2

3 5. Para que u planeta abrigue vida nas foras que conheceos, ele deve apresentar gravidade adequada, capo agnético e água no estado líquido. Alé dos eleentos quíicos presentes na água, outros tabé são necessários. A detecção de certas substâncias e u planeta pode indicar a presença dos eleentos quíicos necessários à vida. Observações astronôicas de cinco planetas de fora do sistea solar indicara, neles, a presença de diferentes substâncias, confore o quadro a seguir: Planeta Substâncias observadas tetracloreto de carbono, sulfeto de I carbono e nitrogênio dióxido de nitrogênio, argônio e II hélio etano, dióxido de carbono e III dióxido de nitrogênio argônio, dióxido de enxofre e IV onóxido de dicloro onóxido de dinitrogênio, V onóxido de dicloro e nitrogênio onsiderando as substâncias detectadas nesses cinco planetas, aquele e que há quatro eleentos quíicos necessários para que possa se desenvolver vida seelhante à da Terra é a) I. b) II. c) III. d) IV. e) V. Resolução: Alternativa Quatro eleentos quíicos necessários para que possa se desenvolver vida seelhante à da Terra: carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio. onclusão: etano (H 4), dióxido de carbono (O 2) e dióxido de nitrogênio (NO 2) (Planeta III). 6. U dirigível experiental usa hélio coo fluido ascensional e octano (8H 18) coo cobustível e seu otor, para propulsão. Suponha que, no otor, ocorra a cobustão copleta do octano: à edida que o cobustível é queiado, parte da água contida nos gases de exaustão do otor é condensada e arazenada coo lastro. O restante do vapor de água e o gás carbônico são liberados para a atosfera. Qual é a porcentage aproxiada da assa de vapor de água forado que deve ser retida para que a assa de cobustível queiado seja copensada? Note e adote: - Massa olar (g/ ol) : H2O = 18; O2 = 2; O2 = 44; 8H18 = 114. a) 11 % b) 16 % c) 9 % d) 50 % e) 70 % Resolução: Alternativa E 8H18(g) + 25 O2(g) 8 O2(g) + 9 H2 O(g) g 9 18 g Massa a ser retida = 114 g 162 g assa de água forada 114 g = 0,707 = 70,707 % 70 % 162 g 7. A estrutura do DNA é forada por duas cadeias contendo açúcares e fosfatos, as quais se liga por eio das chaadas bases nitrogenadas, forando a dupla hélice. As bases tiina, adenina, citosina e guanina, que fora o DNA, interage por ligações de hidrogênio, duas a duas e ua orde deterinada. Assi, a tiina, de ua das cadeias, interage co a adenina, presente na outra cadeia, e a citosina, de ua cadeia, interage co a guanina da outra cadeia. onsidere as seguintes bases nitrogenadas: H + 25 O 8 O + 9 H O (g) 2(g) 2(g) 2 (g) Para copensar a perda de assa do dirigível

4 As interações por ligação de hidrogênio entre adenina e tiina e entre guanina e citosina, que existe no DNA, estão representadas corretaente e: Duas ligações de hidrogênio. Três ligações de hidrogênio. 8. Sabe-se que os etais ferro 0 (Fe ), 0 0 agnésio (Mg ) e estanho (Sn ) reage co soluções de ácidos inerais, liberando gás hidrogênio e forando íons divalentes e solução. Fora feitos três experientos e que três aostras etálicas de esa assa reagira, separada e copletaente, co ua solução aquosa de ácido clorídrico ( H l (aq) ) de concentração 0,1 ol/l. Os resultados obtidos fora: olocando-se os valores de V1, V2 e V e orde decrescente, obté-se Resolução: Alternativa As interações por ligação de hidrogênio entre adenina e tiina e entre guanina e citosina, que existe no DNA, que apresenta aior eficiências, estão representadas corretaente e: Note e adote: Massa olar (g/ol): Mg a) V2 > V > V1 b) V > V1 > V2 c) V1 > V > V2 d) V2 > V1 > V e) V1 > V2 > V Fe Sn Resolução: Alternativa D. As três aostras etálicas de esa assa reagira, separada e copletaente, co 4

5 ua solução aquosa de ácido clorídrico (H ) de concentração 0,1 ol/l. Então: l (aq) Experiento 1: Fe(s) + 2H l(aq) H (g) + Fe l (aq) 56 g 2 ol 5,6 g 0,2 ol nhl [H l] = V1 0,2 0,1 = V1 = 2 L V1 2 2 Experiento 2: = + = (5,6 ) g aostra Fe Mg Fe Mg Mg(s) + 2H l(aq) H (g) + Mg l (aq) 24 g 2 ol Mg g n (I)Hl Mg 1 Mg n(i)h l = ol = ol Fe(s) + 2H l(aq) H (g) + Fe l (aq) (5,6 ) g 56 g 2 ol Mg 2 (5,6 Mg ) 5,6 n(ii)h l = = n(i)h l + n(ii)h l [H l] = V2 1 Mg 5,6 Mg + = ,1 V2 28 Mg , V2 = 0,1 n ( Mg ) Hl 2 2 ol 16 Mg + 67, Mg + 67,2 V2 = = 0,1,6 V2 = L onclusão : V2 > V1. Experiento : = + = (5,6 ) g aostra Fe Sn Fe Sn Sn(s) + 2H l(aq) H (g) + Sn l (aq) 24 g 2 ol Sn g n (III)Hl 2 Sn 2 Sn n(iii)h l = ol = ol Mg Mg 2 2 Fe(s) + 2H l(aq) H (g) + Fe l (aq) 56 g (5,6 ) g Sn ( ) 2 ol Hl (5,6 Mg ) 5,6 Sn n(iv)h l = = ol n(iii)h l + n(iv)h l [H l] = V 2 Sn 5,6 Sn + = ,1 V 2 28 Sn , V = 0,1 6 Sn + 666, Sn + 666, 4 V = = 0,1,2 V = 2 6 L Sn n o nclusão : V < V1. Tereos : V > V e V < V ou V > V onclusão final : V > V > V Fenol e etanal (aldeído fórico), e presença de u catalisador, reage forando u políero que apresenta alta resistência térica. No início desse processo, pode-se forar u coposto co u grupo H2 ligado no carbono 2 ou no carbono 4 do anel aroático. O esquea a seguir apresenta as duas etapas iniciais do processo de polierização para a reação no carbono 2 do fenol. onsidere que, na próxia etapa desse processo de polierização, a reação co o etanal ocorra no átoo de carbono 4 de u dos anéis de Sn. Assi, no esquea 5

6 10. O fleróvio ( F l)é u eleento quíico artificial, de núero atôico 114. Na tabela periódica, está situado iediataente abaixo do eleento de núero atôico 82, que é o chubo (Pb), coo é ostrado na figura a seguir: A e B pode ser, respectivaente, Note e adote: Nueração dos átoos de carbono do anel aroático do fenol Até o oento, só foi possível sintetizar poucos átoos de fleróvio na fora dos isótopos 288 e 289 pela fusão dos eleentos plutônio e cálcio e u acelerador de partículas. Para o fleróvio-289, o processo de síntese pode ser representado pela equação nuclear a seguir: Pu + a Fl + n onsidere as seguintes afirações: I. A aparência acroscópica do fleróvio é desconhecida, as, provavelente, será a de u sólido etálico. II. Na foração do fleróvio-288, por processo análogo ao da síntese do fleróvio-289, são liberados prótons. III. No grupo da tabela periódica ao qual pertence o fleróvio, há eleentos que fora óxidos covalentes. É correto o que se afira apenas e Resolução: Alternativa B. A partir do esquea fornecido, tereos: O H H H H 2 H H H + H H H H (I) (4) (2) H H 2 H + H H H H H H H H H H (A) H 2 H H H H (A) H 2 H H H H 2 H H H H 2 H H H + H 2 O H (B) H 2 H H H H a) I. b) II. c) III. d) I e III. e) II e III. Resolução: Alternativa D. Análise das afirações: I. orreta. A aparência acroscópica do fleróvio é desconhecida, as, provavelente, será a de u sólido etálico, pois se encontra no grupo 14 abaixo do chubo. 6

7 II. Incorreta. Na foração do fleróvio-288 por processo análogo ao da síntese do fleróvio- 289, são liberados 4 nêutrons Pu + a Fl + 4 n III. orreta. No grupo da tabela periódica ao qual pertence o fleróvio (4A ou 14), há eleentos que fora óxidos covalentes. 11. Dispõe-se de 2 litros de ua solução aquosa de soda cáustica que apresenta ph 9. O volue de água, e litros, que deve ser adicionado a esses 2 litros para que a solução resultante apresente ph 8 é a) 2 b) 6 c) 10 d) 14 e) ph = 9 [H ] = 10 ol/l + 14 o [H ] [ ] = 10 (25 ; 1 at) [ ] = 10 [ ] = o ol/l ph = 8 [H ] = 10 ol/l [H ] [ ] = 10 (25 ; 1 at) 10 [ ] = 10 [ ] = 10 ol/l Μ V = Μ' V' (diluição) ol/l 2 L = 10 ol/l (2 L + V adicionado ) V adicionado = 18 L Resolução: Alternativa E. Segundo dia Questão 5. O anal do Panaá liga os oceanos Atlântico e Pacífico. Sua travessia é feita por navios de carga genericaente chaados de Panaax, cujas diensões deve seguir deterinados parâetros, para não causar danos ao anal ou à própria ebarcação. onsidere u Panaax e fora de u paralelepípedo reto-retângulo, co 200 de copriento e 0 de largura. Quando esse navio, carregado, ainda está no ar do aribe, no Oceano Atlântico, seu calado, que é a distância entre a superfície da água e o fundo do casco, é de 10. O calado varia confore a densidade da água na qual o navio está navegando, e essa densidade, por sua vez, depende da concentração de cloreto de sódio na água. O gráfico acia apresenta a variação da densidade da água do ar, a o 25 e função da concentração de Na l, e ol/l. a) alcule a assa de água deslocada por esse navio, quando ainda está no ar do aribe, 7

8 sabendo que concentração de cloreto de sódio nesse ar é 5 g/l. A concentração salina no interior do anal é enor do que no ar do aribe, pois o anal é alientado por u grande lago de água doce. b) onsiderando que a densidade da água no interior do anal é 1,0 g/l e que o calado áxio peritido no interior do anal é de 12, o Panaax citado poderá cruzar o anal e segurança? Explique, ostrando os cálculos. Note e adote: assa olar (g/ol) Na l teperatura édia da água do ar do aribe: 25 o Resolução: a) A concentração de cloreto de sódio nesse ar é 5,0 g/l. A partir deste valor e da assa olar do cloreto de sódio pode-se calcular a concentração e ol/l. oncentração cou = oncentração olar Massa olar oncentração cou oncentração olar = Massa olar M Nal = 58 g/ol 5 g/l oncentração olar (Na l) = = 0, ol/l 58 g/ol oncentração olar (Na l) 0,6 ol/l A partir do gráfico calcula-se a densidade: d = 1,02 g/l = g/l = g/10 d = kg/ onsiderando o Panaax e fora de u paralelepípedo reto-retângulo, co 200 de copriento e 0 de largura e calado de 10, pode-se calcular o volue ierso do navio. V = = ierso 8

9 d = água deslocada V ierso água do ar do aribe deslocada = d V ierso Professora Sonia = kg/ água do ar do aribe deslocada água do ar do aribe deslocada água do ar do aribe deslocada = kg 7 = 6,12 10 kg b) A densidade da água no interior do anal é 1,0 g L e que o calado áxio peritido no interior do anal é de 12, co estes valores pode-se calcular a assa de água do canal deslocada. d = densidade da água no int erior do canal água do canal d = 1,0 g L = g/l = kg/ água do canal alado áxio = 12 V = = d água deslocada do canal água do canal = V água deslocada do canal água deslocada do canal kg/ = água deslocada do canal água deslocada do canal água do canal = kg 7 = 7,2 10 kg Princípio de Arquiedes: todo sólido ergulhado nu fluido recebe ua força chaada epuxo, vertical e para cia, de intensidade igual ao peso do fluido deslocado. Epuxo = assa do fluido deslocado aceleração da gravidade assa do fluido deslocado densidade do fluido deslocado = volue do fluido deslocado assa do fluido deslocado = densidade do fluido deslocado volue do fluido deslocado Então, Epuxo = densidade do fluido deslocado volue do fluido deslocado aceleração da gravidade Se o epuxo do navio no canal for igual ou superior ao epuxo na água do ar, o navio flutuará. Daí, água do ar do aribe deslocada água deslocada do canal = 6,12 10 kg 7 = 7,2 10 kg 7 Epuxo = densidade do fluido deslocado volue do fluido deslocado aceleração da gravidade Epuxo no ar do aribe = kg/ aceleração da gravidade Epuxo no ar do aribe = kg/ aceleração da gravidade Epuxo no anal = kg/ aceleração da gravidade Epuxo no anal = kg/ aceleração da gravidade onclusão : kg/ g > kg/ g O epuxo da água do canal é aior do que na água do ar. O navio poderá cruzar o canal e segurança. g 9

10 Observação teórica: sob o ponto de vista apenas da análise da densidade, coo a assa de água deslocada, para u eso volue de casco, no ar é enor do que a assa de água deslocada no canal, concluí-se que o navio poder cruzar o canal e segurança. Para u eso valor de volue V: 7 6,12 10 kg dágua do ar deslocada = V dágua do ar deslocada < d 7 água do canal deslocada 7,2 10 kg dágua do canal deslocada = V E outras palavras, o navio é enos denso do que a água do canal, por isso ele flutua Questão 6. Atendendo às recoendações da Resolução 55/AMLURB, de 2015, e vigor na cidade de São Paulo, as sacolas plásticas, fornecidas nos superercados, passara a ser feitas de polietileno verde, assi chaado não e virtude da cor das sacolas, as pelo fato de ser produzido a partir do etanol, obtido da cana-de-açúcar. Atualente, é peritido aos superercados paulistanos cobrar pelo forneciento das sacolas verdes. O esquea a seguir apresenta o processo de produção do polietileno verde : a) E ua fábrica de polietileno verde, são produzidas 28 il toneladas por ano desse políero. Qual é o volue, e, de etanol consuido por ano nessa fábrica, considerando rendientos de 100 % na produção de etileno e na sua polierização? (E seus cálculos, despreze a diferença de assa entre os grupos terinais e os do interior da cadeia poliérica.) b) Mantendo-se os níveis atuais de produção de cana-de-açúcar, coo u auento na exportação de açúcar pode afetar o valor pago pelo consuidor, pelas novas sacolas? Explique. Note e adote: assas olares (g/ol) H O densidade do etanol nas condições da fábrica: 0,8 g/l Resolução: a) A partir das inforações do enunciado, ve: H = 46 g/ol 2 5 H 2 4 = 28g/ol ( H H ) = 28g/ol

11 = t = kg polietileno E tan ol Eteno n H n H + nh O Etileno n H n( H H ) Etileno Polietileno P,T n( H H ) ( H H ) n Global n n H nh O + ( H H ) 46n g e tanol 28n g kg etanol = kg d = 0,8 g/l = 800 g/l = 800 kg/ d V V e tanol e tanol e tanol = V = V d e tanol kg = = 57, kg/ e tanol e tanol 4 = 5,75 10 Professora Sonia b) Mantendo-se os níveis atuais de produção de cana-de-açúcar, u auento na exportação de açúcar pode diinuir a oferta desta para o ercado interno. o a diinuição de oferta de cana de açúcar para a fabricação do políero, este poderá ficar ais caro afetando o valor pago pelo consuidor. Questão 7. A hortênsia (Hydrangea acrophylla) produz flores azuis quando cultivada e solo de ph < 5. Quando o ph do solo é aior do que 5, as flores torna-se rosadas. U jardineiro recebeu ua encoenda de hortênsias rosadas. Ele dispõe de u jardi plano, co as foras e diensões descritas na figura abaixo, e cujo solo apresenta ph = 4. Para obter u solo adequado à produção de flores rosadas, o jardineiro deverá adicionar uniforeente 00 g de calcário doloítico por 2 de terreno. a) alcule a assa, e quilograas, de calcário doloítico necessária para a correção do solo do jardi. O calcário doloítico é ua istura de carbonato de cálcio e carbonato de agnésio. Ao adquirir u pacote desse produto, o jardineiro observou que, no rótulo, sua coposição estava expressa na fora das porcentagens, e assa, dos óxidos de cálcio e de agnésio que poderia ser obtidos a partir dos correspondentes carbonatos contidos no calcário doloítico. b) alcule a porcentage, e assa, de carbonato de agnésio presente no calcário doloítico adquirido pelo jardineiro. 11

12 Resolução: a) A partir das diensões do jardi fornecidas no enunciado pode-se calcular sua área e consequenteente a assa de calcário doloítico necessária para a correção do solo tendo e vista que o jardineiro deverá adicionar uniforeente 00 g de calcário doloítico por 2 de terreno. Área do retângulo = 4 = Área do triângulo = = 2 2 Área do jar di = Área do retângulo Área do triângulo 2 2 Área do jardi = 12 2 Área do jardi = calcário = kg kg calcário 2 b) A partir das inforações do enunciado sobre o calcário doloítico Lieira (obtido pelo jardineiro), ve: ao % MgO % = kg =.000 g calcário 20 MgO =.000 g = 600 g 100 MgO = 40 g/ol MgO = 84 g/ol MgO + O MgO 2 40 g 84 g 600 g MgO = g g pmgo = = 0,42 = 42 %.000 g p = 42 % MgO MgO 12

13 Questão 16. A figura abaixo ilustra as principais etapas do trataento de água destinada ao consuo huano. a) Na etapa de floculação, ocorre a foração de flóculos de hidróxido de aluínio, nos quais se aglutina partículas de sujeira, que depois decanta. Esse processo ocorre pela adição de sulfato de aluínio [A l 2 (SO 4 ) ] e cal virge (ao) à água ipura. Se apenas sulfato de aluínio fosse adicionado à água, ocorreria a transforação representada pela equação quíica: A l (SO ) (s) 6 H O( l) 2 A l() (s) 6 H (aq) SO (aq). Explique o que ocorre co o ph da água após a adição de cal virge. b) A água não tratada está containada, entre outras substâncias, por hidrocarbonetos policíclicos aroáticos (HPA). Esses hidrocarbonetos apresenta caráter lipofílico. onsiderando a estrutura da ebrana celular plasática, o caráter lipofílico dos HPA facilita ou dificulta a entrada dos hidrocarbonetos nas células dos indivíduos que ingere a água containada? Explique. Resolução: a) A cal virge reage co a água forando hidróxido de cálcio que reage co os cátions diinuindo a acidez do sistea. + H ao(s) + H( l) a() (aq) l + a() (aq) 6H (aq) 6H O( ) a (aq) onsequenteente o ph auenta. 2 b) Hidrocarbonetos policíclicos aroáticos (HPA) são apolares e lipofílicos. A ebrana plasática é lipoproteica (predoinanteente apolar). oo apolar tende a dissolver apolar, concluí-se que o caráter lipofílico dos HPA facilita a entrada dos hidrocarbonetos nas células. 1

14 Terceiro dia Questão 1. Águas que apresenta alta concentração de íons a 2+ ou Mg 2+ dissolvidos são chaadas de águas duras. Se a concentração total desses íons for superior a 100 g/l tais águas não pode ser utilizadas e tubulações de áquinas industriais, devido à obstrução dos tubos causada pela foração de sais insolúveis contendo esses íons. U quíico deverá analisar a água de ua fonte, isenta de íons Mg 2+, as contendo íons a 2+, para verificar se é adequada para uso e ua indústria. Para tal, ua aostra de 200 L de água dessa fonte foi isturada co ua solução de carbonato de sódio (Na2O ), e quantidade suficiente para haver reação copleta. O sólido forado foi cuidadosaente separado, seco e pesado. A assa obtida foi 0,060 g. a) Escreva a equação quíica, na fora iônica, que representa a foração do sólido. b) A água analisada é adequada para uso industrial? Justifique, ostrando os cálculos. Note e adote: assas olares (g/ol) O Na... 2 a Resolução: a) Equação quíica, na fora iônica, que representa a foração do sólido: a (aq) + 2Na (aq) + O (aq) ao (s) + 2Na (aq) a (aq) O (aq) ao (s) b) De acordo co o enunciado se a concentração total desses íons for superior a 100 g/l, a água não será adequada. (se parado, sec o e pesado) = 0,060 g ao V = 200 L = 0,2 L ao 2+ a = 100 g/ol nao = M 0,060 nao = = 0,0006 ol n 2+ = 0,0006 ol 100 a a = 40 g/ol = 0, = 0,024 g = 24 g 2+ a oncentração = V 24 g oncentração = = 120 g/l 0,2 L 120 g/l > 100 g/l onclusão : a água não é adequada, pois concentração excede 100 g/l. 14

15 Questão 2. E ua oficina de galvanoplastia, ua peça de aço foi colocada e u recipiente contendo solução de sulfato de croo (III) [r 2(SO 4) ], a fi de receber u revestiento de croo etálico. A peça de aço foi conectada, por eio de u fio condutor, a ua barra feita de u etal X, que estava ergulhada e ua solução de u sal do etal X. As soluções salinas dos dois recipientes fora conectadas por eio de ua ponte salina. Após algu tepo, observou-se que ua caada de croo etálico se depositou sobre a peça de aço e que a barra de etal X foi parcialente corroída. A tabela a seguir fornece as assas dos coponentes etálicos envolvidos no procediento: a) Escreve a equação quíica que representa a seirreação de redução que ocorreu neste procediento. b) O responsável pela oficina não sabia qual era o etal X, as sabia que podia ser agnésio (Mg), zinco (Zn) ou anganês (Mn), que fora íons divalentes e solução nas condições do experiento. Deterine, ostrando os cálculos necessários, qual desses três etais é X. Note e adote: assas olares (g/ol) Mg r Mn Zn Resolução: a) A peça de aço foi colocada e u recipiente contendo solução de sulfato de croo (III) [r (SO ) ], a fi de receber u revestiento de croo etálico. Então, r (SO ) (aq) 2r (aq) SO (aq) + r (aq) + e r(s) (redução) b) A assa do croo depositado pode ser obtida a partir da tabela fornecida no enunciado. = 102,08 g 100,00 g = 2,08 g r r = 52 g/ol + r (aq) + e r(s) (redução) ols e 52 g n 2,08 g n = 0,12 ol de elétrons no circuito = 100,00 g 96,70 g =,0 g n X X,0 = ol M X 15

16 fora íon divalente 2 X(s) X (aq) + 2e 1 ol + 2 ols e,0 ol M X,0 MX = 2 = 55 g/ol 0,12 M = 55 g/ol X X é o anganês. 0,12 ol e Questão. A vitaina, presente e sucos de frutas coo a anga, pode sofrer processos de degradação e certas condições. U pesquisador fez u estudo sobre a degradação da vitaina contida e sucos de anga coerciais, deterinando a variação da concentração dessa vitaina co o tepo, e diferentes teperaturas. O gráfico da figura 2 representa os dados de degradação da vitaina e três diferentes teperaturas, 25 o, 5 o e 45 o, estando identificada a curva referente ao experiento realizado a 5 o. a) No estudo a 5 o, a velocidade édia de degradação da vitaina é a esa nos intervalos de tepo correspondentes aos 0 prieiros dias e aos 0 últios dias do estudo? Explique, apresentando cálculos das velocidades (e g.l -1.dia -1 ), para esses dois intervalos de tepo. O núero de oléculas co ua deterinada energia cinética varia co a teperatura, confore está ilustrado na figura a seguir. Suponha que a figura se refira à energia das oléculas de vitaina presentes no suco, cujo processo de degradação está sendo estudado nas teperaturas de 5 o e de 45 o. Na figura, está representada, tabé, a energia de ativação desse processo de degradação. b) Identifique, no gráfico abaixo, qual das curvas representa os dados da variação da concentração de vitaina co o tepo, a 45 o. Justifique sua escolha, utilizando a figura acia para fundaentar sua explicação. 16

17 Resolução: a) A velocidade édia de degradação da vitaina não é a esa nos intervalos de tepo correspondentes aos 0 prieiros dias e aos 0 últios dias do estudo. Pode-se calcular a velocidade édia de degradação da vitaina nos 0 prieiros dias e nos últios 0 dias da experiência a partir do gráfico fornecido no enunciado. Δt = 0 dias Δoncentração = 270,0 210,0 = 60 g/l v v édia de deg radação (0 0) édia de deg radação (0 0) Δoncentração 60 g/l = = Δt 0 dias 1 1 = 2 g.l.dia 17

18 Δt = 0 dias Δoncentração = 10,0 100,0 = 0 g/l v v édia de deg radação (90 120) édia de deg radação (90 120) Δoncentração 0 g/l = = Δt 0 dias 1 1 = 1 g.l.dia onclusão: a velocidade édia de degradação da vitaina não é a esa, pois g.l.dia 1 g.l.dia. b) O processo de degradação está sendo estudado nas teperaturas de 5 (T 1) e de 45 (T 2). De acordo co o enunciado T2 > T 1. Percebe-se que o núero de oléculas co energia acia da energia de ativação é aior e T 2, conclui-se que a velocidade de degradação da vitaina é aior e 2 45 (T ). A curva que representa os dados da variação da concentração de vitaina co o tepo, a 45 o é aquela que apresenta a aior inclinação nu dado intervalo de tepo. 18

19 Questão 4. Na produção de biodiesel, o glicerol é forado coo subproduto. O aproveitaento do glicerol ve sendo estudado, visando à obtenção de outras substâncias. O 1,-propanodiol, epregado na síntese de certos políeros, é ua dessas substâncias que pode ser obtida a partir do glicerol. O esquea a seguir ilustra o processo de obtenção do 1,-propanodiol. a) Na produção do 1,-propanodiol a partir do glicerol, tabé pode ocorrer a foração do 1,2- propanodiol. oplete o esquea a seguir que representa a foração do 1,2-propanodiol a partir do glicerol. b) O glicerol é líquido à teperatura abiente, apresentando ponto de ebulição de 290 o a 1 at. O ponto de ebulição do 1,-propanodiol deve ser aior, enor ou igual ao do glicerol? Justifique. 19

20 Resolução: a) O esquea fornecido no enunciado ilustra o processo de obtenção do 1,-propanodiol. A partir da análise do esquea dado, para o 1,2-propanodiol, tereos: H H 2 H 2 glicerol H + H 2 H 2 prop-1-en-2,-diol O H O H 2 H 2 H 2 H H 2 H prop-1-en-2,-diol H 1-hidróxi-propan-2-ona O H 2 H + H H H 2 H H 1-hidróxi-propan-2-ona 1,2-propanodiol opletando a figura, ve: b) O glicerol apresenta ua hidroxila a ais do que o 1,-propanodiol, consequenteente faz ais ligações de hidrogênio (pontes de hidrogênio) e isto intensifica as forças interoleculares. o a intensificação das forças interoleculares a teperatura de ebulição será aior. onclusão: o ponto de ebulição do 1,-propanodiol deve ser enor do que o do glicerol. Questão 5. A oxidação de SO 2 a SO é ua das etapas da produção de ácido sulfúrico. 2 SO (g) + O (g) 2SO (g) H < E ua indústria, diversas condições para essa oxidação fora testadas. A tabela a seguir reúne dados de diferentes testes: 20

21 a) E qual dos quatro testes houve aior rendiento na produção de SO? Explique. b) E u dado instante t 1, fora edidas as concentrações de SO 2, O 2, e SO e u reator fechado, a 1000, obtendo-se os valores: [SO ] = 1,0 ol L; [O ] = 1,6 ol L; [SO ] = 20 ol L. 2 2 onsiderando esses valores, coo é possível saber se o sistea está ou não e equilíbrio? No gráfico abaixo, represente o coportaento das concentrações dessas substâncias no intervalo de tepo entre t 1 e t 2, considerando que, e t 2, o sistea está e equilíbrio quíico. Note e adote: Para a reação dada K = 250 a 1000 o Resolução: a) A partir da análise do equilíbrio, ve: Pr ocesso exotérico favorecido pela di inuição da teperatura 2 SO (g) + O (g) 2SO (g) H < Pr ocesso endotérico favorecido pela elevação da teperatura 2 SO (g) + O (g) 2SO (g) H < ols 1 ol volues P V = k 2 ols 2 volues Deslocaento favorecido pela elevação da pressão volues 2 volues Deslocaento favorecido pela di inuição da pressão Maior rendiento na produção de SO significa deslocaento para a direita. 21

22 oparativaente, o processo deve ocorre e teperatura baixa e pressão elevada, ou seja, o teste núero 1: Núero do teste Reagentes Pressão (at) Teperatura ( ) 1 SO 2(g) + excesso de O 2(g) b) Para o sistea estar e equilíbrio, o quociente de equilíbrio deve coincidir co a constante de equilíbrio. K = 250 c Q : quociente de equilíbrio [SO ] Q = [SO ] [O ] (20 ol/l) Q = = 250 (ol/l) 2 1 (1,0 ol/l) (1,6 ol/l) 250 = 250 Q = K c onclusão : O sistea está e equilíbrio. 2 1 oportaento das concentrações dessas substâncias no intervalo de tepo entre t 1 e t 2, considerando que, e t 1 e t 2, o sistea esteja e equilíbrio quíico: Questão 6. A gelatina é ua istura de polipeptídeos que, e teperaturas não uito elevadas, apresenta a propriedade de reter oléculas de água, forando, assi, u gel. Esse processo é chaado de gelatinização. Poré, se os polipeptídeos fore hidrolisados, a istura resultante não ais apresentará a propriedade de gelatinizar. A hidrólise pode ser catalisada por enzias, coo a broelina, presente no abacaxi. E ua série de experientos, todos à esa teperatura, aostras de gelatina fora isturadas co água ou co extratos aquosos de abacaxi. Na tabela a seguir, fora descritos os resultados dos diferentes experientos. 22

23 a) Explique o que ocorreu no experiento que peritiu a gelatinização, eso e presença do extrato de abacaxi. Na hidrólise de peptídeos, ocorre a ruptura das ligações peptídicas. No caso de u dipeptídeo, sua hidrólise resulta e dois ainoácidos. b) oplete no esquea a seguir, escrevendo as fórulas estruturais planas dos dois produtos da hidrólise do peptídeo representado abaixo. Resolução: a) De acordo co o texto fornecido no enunciado, a hidrólise dos polipeptídeos pode ser catalisada por enzias, coo a broelina, presente no abacaxi. No experiento o reagente utilizado foi o extrato de abacaxi previaente fervido e neste caso ocorreu a gelatinização. Isto significa que a hidrólise não foi possível, ou seja, a fervura degradou a broelina que não atuou no processo. b) De acordo co o enunciado, na hidrólise de peptídeos, ocorre a ruptura das ligações peptídicas. No caso de u dipeptídeo, sua hidrólise resulta e dois ainoácidos. 2

24 Então, H H HO O HO O H H O H 2H2 H NH H NH H 2 H + H NH 2 ligação peptídica HO O O H H 2 H2 NH 2 ainoácido 1 + HO N H 2 H H O H H H NH H2 H ainoácido 2 opletando o esquea da figura, ve: 24