4. UNESP) Um estudante montou a célula eletroquímica ilustrada na figura, com eletrodos de Cu(s) e Ni(s) de massas conhecidas.

Transcrição

1 Revisão Específicas 1. (UNESP-2013) O esquema apresentado descreve os diagramas energéticos para uma mesma reação química, realizada na ausência e na presença de um agente catalisador. Com base no esquema, responda qual a curva que representa a reação na presença de catalisador. Explique sua resposta e faça uma previsão sobre a variação da entalpia dessa reação na ausência e na presença do catalisador. 2. (UNESP) A indústria de doces utiliza grande quantidade de açúcar invertido para a produção de biscoitos, bolos, bombons, dentre outros produtos. O açúcar invertido consiste em um xarope transparente, isento de odores, com poder edulcorante maior que o da sacarose e é obtido a partir da reação de hidrólise ácida ou enzimática, de acordo com a equação: Em uma reação de hidrólise enzimática, inicialmente, a concentração de sacarose era de 0,12 mol L 1. Após 10 h de reação, a concentração caiu para 0,06 mol L 1 e, após 20 h de reação, a concentração caiu para 0,03 mol L 1. Determine a meia-vida da reação e a velocidade média de consumo da sacarose, em mol L 1 min 1, no intervalo entre 600 e min. 3. (UNESP) Considerando a utilização do etanol como combustível para veículos automotores, escreva a equação química balanceada da sua combustão no estado gasoso com O2 (g), produzindo CO2 (g) e H2O (g). Dadas para o etanol CH3CH2OH (g) a massa molar (g mol 1 ) igual a 46 e a densidade igual a 0,80 g/cm 3, calcule a massa, em gramas, de etanol consumida por um veículo com eficiência de consumo de 10 km/l, após percorrer 115 km, e o calor liberado em kj, sabendo-se que o calor de combustão do etanol CH3CH2OH (g) é igual a kj/mol 4. UNESP) Um estudante montou a célula eletroquímica ilustrada na figura, com eletrodos de Cu(s) e Ni(s) de massas conhecidas. A 25ºC e 1 atm, quando as duas semicélulas foram ligadas entre si, a célula completa funcionou como uma célula galvânica com ΔE = 0,59 V. A reação prosseguiu durante a noite e, no dia

2 seguinte, os eletrodos foram pesados. O eletrodo de níquel estava mais leve e o eletrodo de cobre mais pesado, em relação às suas massas iniciais. Considerando Cu +2 (aq) + 2e Cu(s) e E o red = +0,34V, escreva a equação da reação espontânea que ocorre na pilha representada na figura e calcule o potencial de redução da semicélula de Ni +2 /Ni 0. Defina qual eletrodo é o cátodo e qual eletrodo é o ânodo. 5. (UNESP) A imagem mostra uma transformação química que ocorre com formação de precipitado. Foram adicionadas a uma solução de íons (Ba 2+ ), contida em um tubo de ensaio, gotas de uma solução que contém íons sulfato (SO4 2 ). Escreva a equação completa dessa transformação química quando o cloreto de bário e o sulfato de magnésio, devidamente dissolvidos em água, são colocados em contato, e explique se a mesma imagem pode ser utilizada para ilustrar a transformação que ocorre se a solução de cloreto de bário for substituída por NaOH (aq). 6. (Fuvest) O hidrogênio tem sido apontado como possível fonte de energia do futuro. Algumas montadoras de automóveis estão construindo carros experimentais que podem funcionar utilizando gasolina ou hidrogênio líquido como combustível.

3 Considere a tabela a seguir, contendo dados obtidos nas mesmas condições, sobre a energia específica (quantidade de energia liberada pela combustão completa de 1 g de combustível) e o conteúdo de energia por volume (quantidade de energia liberada pela combustão completa de 1 L de combustível), para cada um desses combustíveis: a) Com base nos dados da tabela, calcule a razão entre as densidades da gasolina líquida e do hidrogênio líquido (dgasolina(l)/ dhidrogênio(l)). Mostre os cálculos. b) Explique por que, embora a energia específica do hidrogênio líquido seja maior do que a da gasolina líquida, o conteúdo de energia por volume do hidrogênio líquido é menor do que o da gasolina líquida. 7. (Fuvest) O glicerol pode ser polimerizado em uma reação de condensação catalisada por ácido sulfúrico, com eliminação de moléculas de água, conforme se representa a seguir: a) Considerando a estrutura do monômero, pode se prever que o polímero deverá ser formado por cadeias ramificadas. Desenhe a fórmula estrutural de um segmento do polímero, mostrando quatro moléculas do monômero ligadas e formando uma cadeia ramificada. Para investigar a influência da concentração do catalisador sobre o grau de polimerização do glicerol (isto é, a porcentagem de moléculas de glicerol que reagiram), foram efetuados dois ensaios: Ao final desses ensaios, os polímeros 1 e 2 foram analisados separadamente. Amostras de cada um deles foram misturadas com diferentes solventes, observando se em que extensão ocorria a dissolução parcial de cada amostra. A tabela a seguir mostra os resultados dessas análises:

4 b) Qual dos polímeros formados deve apresentar menor grau de polimerização? Explique sua resposta, fazendo referência à solubilidade das amostras em etanol. 8.(Fuvest) O observatório de Mauna Loa, no Havaí, faz medições diárias da concentração de dióxido de carbono na atmosfera terrestre. No dia 09 de maio de 2013, a concentração desse gás atingiu a marca de 400 ppm. O gráfico abaixo mostra a curva de crescimento da concentração de dióxido de carbono ao longo dos anos (curva B) e, também, a curva que seria esperada, considerando o CO2 gerado pelo consumo de combustíveis fósseis (curva A). a) Escreva a equação química balanceada que representa a reação que ocorre no motor de um carro movido a gasolina (C8H18), e que resulta na liberação de CO2 e vapor de água para a atmosfera. b) A concentração de CO2 na atmosfera, na época pré-industrial, era de 280,0 ppm. Adotando o valor de 400,4 ppm para a concentração atual, calcule a variação percentual da concentração de CO2 em relação ao valor da época pré-industrial. c) Dê uma explicação para o fato de os valores observados (representados na curva B) serem menores do que os valores esperados (representados na curva A). 9. (Fuvest) Nos anos de 1970, o uso do inseticida DDT, também chamado de 1,1,1-tricloro-2,2-bis (para-clorofenil)etano, foi proibido em vários países. Essa proibição se deveu à toxicidade desse inseticida, que é solúvel no tecido adiposo dos animais. Para monitorar sua presença em um ambiente marinho do litoral canadense, amostras de ovos de gaivotas, recolhidos nos ninhos, foram analisadas. O gráfico ao lado mostra a variação da concentração de DDE (um dos produtos gerados pela degradação do DDT) nos ovos, ao longo dos anos.

5 a) No período de 1970 a 1985, foi observada uma diminuição significativa da concentração de DDE nos ovos das gaivotas. A partir de 1970, quanto tempo levou para que houvesse uma redução de 50% na concentração de DDE? b) O DDE é formado, a partir do DDT, pela eliminação de HCl. Escreva, usando fórmulas estruturais, a equação química que representa a formação do DDE a partir do DDT. c) Um estudo realizado no litoral dos EUA mostrou que a concentração total de DDT e de seus derivados na água do mar era cerca de 5x10-5 ppm; no fitoplâncton, 4x10-2 ppm; em peixes pequenos, 0,5 ppm; em peixes grandes, 2 ppm; e, em aves marinhas, 25 ppm. Dê uma explicação para o fato de a concentração dessas substâncias aumentar na ordem apresentada. 10. (Fuvest) Dois tipos de reação, bastante utilizados na síntese e transformação de moléculas orgânicas, são: Ozonólise - reação química em que cada carbono da ligação dupla de um composto orgânico forma uma ligação dupla com oxigênio, como exemplificado: Condensação aldólica - reação química em que dois compostos carbonílicos se unem e perdem água, formando um novo composto carbonílico com uma ligação dupla adjacente ao grupo carbonila, como exemplificado: Em 1978, esses dois tipos de reação foram utilizados na síntese do hormônio progesterona, de acordo com a sequência ao lado, em que A e A identificam, respectivamente, partes das fórmulas estruturais dos produtos I e II, cujas representações, ao lado, não estão completas. Na página de resposta, complete as fórmulas estruturais a) do composto I;

6 b) do composto II, em que A é um anel constituído por 6 átomos de carbono, e em que o anel B não possui grupo carbonila.

7 Gabarito ,12 mol.l - >;1 0,03 mol.l - >;1 0,06 mol.l - ; Cálculo da meia-vida: Observa-se que a cada 10 horas, a concentração cai pela metade. Portanto, conclui-se que o tempo de meia-vida é de 10 horas. Cálculo da velocidade da reação: 10h = 600 min [Sacarose] = 0,06 mol.l 1 20h = 1200 min [Sacarose] = 0,03 mol.l 1 variação da concentração de sacarose = velocidade média variação do tempo Vm = ( 0,03-0,06) ( ) Vm = 5 x 10-5 mol/l. minuto 3. C2H6O(g) + 3O2(g) 2CO2(g) + 3H2O(g) Cálculo da massa 10km 1L 115km x

8 x = 115 = 11,5L ou 11, cm 3 10 Como d = 0,80g/cm 3 1cm 3 0,80g 11, cm 3 m m = 9,2 103g Cálculo do calor libertado 1mol (etanol) 46g libertam 1277kJ 9,2 103g libertam y y = 9, kj = 255, kj Reação: Níquel mais leve: sofre oxidação - ânodo Ni 0 (s) Ni +2 (aq) + 2é - Logo, cobre sofre redução cátodo: Cu +2 (aq) + 2e - Cu 0 (s). Ni 0 (s) Ni +2 (aq) + 2e Cu+ 2 (aq) + 2e - Cu 0 (s) Ni 0 (s) + Cu +2 (aq) Ni +2 (aq) + Cu 0 (s) Potencial de redução: E = Eoxi + Ered. 0,59 = Eoxi + 0,34 Eoxi = 0,25 V / Ered = -0,25 V 5. BaCl2(aq) + MgSO4(aq) BaSO4(s) + MgCl2(aq) Equação iônica Ba 2+ (aq) + SO4 2 (aq) BaSO4(s) A imagem pode ser utilizada, pois ocorre precipitação de Mg(OH)2(s). 2NaOH(aq) + MgSO4(aq) Mg(OH)2(s) + 2NaCl(aq) Equação iônica 2OH (aq) + Mg2+(aq) Mg(OH)2(s)

9 a) A reação de combustão da gasolina que ocorre no motor pode ser representada pela equação: C8H /2 O2 8CO2 + 9H2O

10 b) Cálculo da variação percentual da concentração de CO2: Δ[CO2] = 400,4 280,0 = 120,4 ppm Variação percentual = = 43% 280,0 Houve uma variação (aumento) de 43% na concentração de CO2. c) Devido às crises energéticas mundiais houve aumento do preço do petróleo e, consequentemente, diminuição do consumo. Isso levou à busca por fontes alternativas de energia e ao desenvolvimento de motores mais eficientes e de menor consumo. Esses fatores podem explicar a diminuição da emissão de CO2 em relação aos valores esperados. 9.

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