GGE RESPONDE VESTIBULAR IME 2009 (QUÍMICA) mol x = 10,0L H 2 RESOLUÇÃO: Reação global: 2NiOOH (s) + 2H 2 O (l) + Cd (s) 2Ni(OH) 2(s) + Cd(OH) 2(s)

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1 GGE RESPONDE VESTIBULAR IME 009 (QUÍMIA) QUÍMIA - 0/0/ Sjam as rprsntaçõs para configuraçõs ltrônicas do r (Z 4) abaio. Idntifiqu qual a configuração corrta para o stado fundamntal pliqu por qu as dmais stão rradas. P f V nf. R. T,46 0 nf 0,08 00 nf mol Obsrv qu, além do O (0,4 mol), dv istir outro gás para compltar mol no final da combustão. omo sobraram apnas O O, dvmos considrar qu ist 0,6 mol d O no stado gasoso, o qu é uma incorência pois nas condiçõs finais (T 7 P,46 atm) a água dvria star líquida. omo o composto A aprsnta isomria gométrica, l dv sr um alcno ou um ciclano: Assim, quacionando as raçõs: + O o (g) + O 0,4 mol 0,4mol + 0,4mol (g) + / O(g) O(g) Y mol Y mol n( O) 0,6 y + 0, 4 y 0,mol 0,4 n T + 0, 0, 0,4 0, 4 Assim a fórmula molcular do composto srá 48. a) ERRADA, m um msmo orbital, não podm istir dois létrons com msmo SPIN (Princípio da Eclusão d Pauli). b) ERTA. c) ERRADA, pois o stado mais stávl d um subnívl corrspond a configuração com o númro máimo possívl d létrons dsmparlhados (Rgra d und). Assim, no subnívl d, os 4 létrons dvriam stá dsmparlhados. d) ) ERRADAS, pois a nrgia da configuração 4s d 5 é mnor qu a nrgia da configuração 4s d Uma mistura gasosa d hidrogênio um composto A stá contida m um rcipint d 0,0 L, sob prssão d 0,74 atm tmpratura d 7. Postriormnt, adiciona-s ao rcipint a quantidad stoquimétrica d oigênio para a combustão complta da mistura, qu gra 7,6 g d O. Quando a mistura d produtos é rsfriada a 7, o carbono hidrogênio. Sab-s, ainda, qu o composto A é gasoso a 5 atm. onsidrando qu os gass s comportam idalmnt, a) dtrmin a fórmula molcular d A as prssõs parciais d A d hidrogênio nas condiçõs iniciais do problma; b) sabndo qu A aprsnta isomria cis-trans, rprsnt as possívis struturas dos isômros. Dtrminação das prssõs parciais: n 0, mol 0,4 n A 0,mol A ; P A PT A; P P T PA 0,74 0,47 atm P 0,49 atm b) IS Trans a) Mistura Inicial V 0,0L PT 0,74 atm T 7 00k om tais dados iniciais, podmos calcular o númro d mols total da mistura: PV n T RT 0,74 0 n T 0,08 00 nt na + n 0, mol Vamos quacionar as raçõs d combustão: A(g) + O(g) O(g) + O( l) (g) + O(g) O( l) 7,6 mo 7,6g n O 0,4 mol 44 om ss rsultado, podmos concluir qu, na amostra d A (g), ist 0,4 mol d carbono. omo o O foi adicionado m quantidad stquiométrica, no fim da combustão só istm O O. om o dado da prssão final (,46 atm), podmos obtr o númro d mols total: 0. A pilha rcarrgávl d níqul/cádmio, usada m divrsos quipamntos ltrônicos portátis, constitui-s, basicamnt, d um ltrodo mtálico d cádmio, um ltrodo d oi-hidróido d níqul (NiOO) dpositado sobr um suport d níqul um ltrólito aquoso d hidróido d potássio, na forma d pasta. Na dscarga da pilha, o cádmio mtálico é consumido. Uma pilha dss tipo foi rcarrgada compltamnt durant 485 s, com corrnt d A. Pd-s: a) a ração da smi-pilha NiOO(s) Ni(O) (s) a ração global qu ocorrm na dscarga da pilha; b) a massa d NiOO istnt na pilha quando a msma stá carrgada. a) Ração da smi-pilha d níqul: NiOO (s) + O (l) + - Ni(O) (s) + O - (aq) Ração da smi-pilha d cádmio: d (s) + O - (l) + d (s) Ni(O) (s) + - Ração global: NiOO (s) + O (l) + d (s) Ni(O) (s) + d(o) (s)

2 GGE RESPONDE VESTIBULAR IME 009 (QUÍMIA) b) i A Δt 485s Q total Assim na rcarga total, podmos calcular o númro d mols d létrons: - mol , mol - Assim, d acordo com a quação da smi-pilha d níqul: - mol ( ) mol NiOO 0,mol( ) y y 0, mol (NiOO) m NiOO 0, mol M NiOO 0, mol 9 g/mol 9,g 04. A ração d um composto A (m csso) com gás bromo sob luz ultraviolta gra principalmnt os compostos B. A ração d B com KO m solução alcoólica gra D, o qual rag com, na prsnça d próidos, formando novamnt o composto B. Est último é uma substância orgânica acíclica saturada, cuja anális lmntar rvla a prsnça apnas d átomos d carbono, hidrogênio bromo. Sab-s qu a prssão osmótica d uma solução d 4, g d B m 80 ml d solvnt a 7 é igual a atm. om bas nsts dados, dtrmin as fórmulas struturais dos compostos A, B, D. B omposto d ; Ocíclico;saturado Fórmula : + -y y Prssão Osmótica: π M B.R.T M B Molaridad d B 4, MB. MMB Massa Molar d B MB 0,8 Substituindo os dados: 4,..0,08.00 MM 0,8 B MM B g Ora: 80 B + y y álculo da Massa: +(+-y).+y y. onsidrando a formação d compostos na primira ração dada. Luz ultraviolta onsidrando qu sta srá uma ração d substituição com a ntrada d apnas um m cada, istência d no mínimo carbonos m A KO alcólico KOA alcólico Ração d D com m prsnça d próido: Sgu rgra contrária a d Markownikoff próido Logo: 05. A um rator d 6 L d capacidad, contndo L d um líquido não-volátil uma crta quantidad d um gás inrt nãosolúvl, são adicionados dois gass puros insolúvis A B, qu ragm ntr si sgundo a ração irrvrsívl A(g) + B(g) (g) onsidrando qu o rator é mantido a 00 K durant a ração, qu no instant inicial não há composto no rator utilizando os dados da tabla abaio, dtrmin a prssão total no rator ao término da ração. Tmpo (min) n A (mols) n B (mols) P T (atm) 0 0,5 0,75,05 τ 0,5 y,59 Substituindo: y 4+79 B 7 B podm sr: Ração com KO (alcólico) dando D: na 0,5 mol nb 0,75 mol T 00 k PT,05 atm Aplicando lapyron: P T V n T R T,05 5 n T 0,08 00 n T,86 mols

3 GGE RESPONDE VESTIBULAR IME 009 (QUÍMIA) n T n A + n B + n gás inrt,86 n gás inrt 0,6 mol Ração até o instant τ: A + B Início: 0,5 mol 0,75 mol 0 Rag: 0,5 mol 0,5 mol 0,5 mol t τ: 0,5 mol 0,50 mol 0,5 mol Usando-s o procsso d Dow tm-s: Gás inrt: 0,6 mol n T (τ),6 mols,6 0,08 00 P V n T R T P ' 5 P,64 atm prssão sprada no caso do gás sr insolúvl. D acordo com a tabla, a prssão no instant τ val,59 atm. Assim, uma part d (g) s dissolv no líquido:,59 5 P ral V n T R T n T 0,08 00 n T,58 mols n (dissolvido),6,58 0,0 mols ontinuando: Assim, considrando a validad da Li d nry para o gás, podmos ncontrar a rlação d solubilidad do msmo: 0,5 mol (formado) 0,0 mol (dissolvido) Vamos analisar o final da ração: A + B Início: 0,5 0,75 0 Rag: 0,5 0,5 0,5 Final: 0 0,5 0,5 n T (final) 0,5 + 0,5 + 0,6 (gás inrt) n (dissolvido) Vamos analisar a quantidad dissolvida: 0,5 mol (formado) 0,0 mol (dissolvido) 0,5 mol (formado) 0,06 mol (dissolvido) Assim: n T (final), mols, 0,08 00 P T, atm 5 Pod-s obtr o fnol por outros procssos como pla hidrólis do cloro bnzno (Procsso Rachig) + l + O (ar) 06. O ácido orto-hidroibnzóico, mais conhcido como ácido salicílico, é um componnt rcomndado por drmatologistas atua na pl ajudando as células s rnovarm mais rapidamnt através da sfoliação suprficial, vitando assim qu os poros fiqum obstruídos. Proponha uma rota sintética para a obtnção do ácido salicílico a partir do bnzno. 07. onsidr a proposta d u procsso para a obtnção da cmntita, squmatizada abaio. Ácido salicílico 4 (g) F(s) Procsso isotérmico T 98K 4 (g) + (g) F (s) F(s) Ácido auto hidroibnzóico Rota? Primiro prcisa-s obtr o fnol, pois a hidroila é orto para dirignt. Sab-s qu a nrgia livr d Gibbs molar stá rlacionada dirtamnt com a constant d quilíbrio d uma ração química, conform a sguint quação trmodinâmica: Δ Gração RT InK p Dtrmin as fraçõs molars na fas gasosa, na situação d quilíbrio, avali s o procsso é viávl.

4 GGE RESPONDE VESTIBULAR IME 009 (QUÍMIA) RESOLUÇÃO REAÇÃO: Δ o 5,-(-74,8)99,9 KJ ΔS o.0,6+04,6-8,-.7, ΔS o 97,7J/k ΔG o Δ o -TΔS o ΔG o 99900J-98k.97,7J/K70785,4J Vamos dtrminar o K p : 70785,4 K p EP EP( 8,57) 8,4.98 ( K ),9. p 0 Ração: Início: atm 0 Rag: Final: - K p P (),9.0 P4 6, P 6,4.0 atm P atm 4 Fraçõs Molars: 7 6,4.0 O valor muito baio da constant d quilíbrio dmonstra qu ss procsso é inviávl na prática. 08. onsidr 00ml d uma solução tampão aquosa (p4,70) -5 qu contém,g d ácido bnzóico (K a 4,50.0 ). A fim d trair o ácido dssa solução, utiliza-s o msmo volum d um solvnt orgânico imiscívl m água. A mistura é agitada, diada m rpouso, após a sparação d fass, ating o quilíbrio ( K 0,5) Na fas orgânica, o ácido bnzóico não s dissocia, mas sofr o sguint procsso d dimrização parcial ( Kd ) : alcul a concntração final do ácido bnzóico na fas aquosa após a tração dscrita acima. Logo: [ + ] 0-4,7 Volum 00 ml 0, L Dissociação ao ácido A (aq) + + A - Molaridad: 0-47 M? + 4,7 [ ] [A ] 5 0 [A ] k A 4,5 0 [A] [A - ] 4,5 0-0, [A - ] 4,5 [A - ],5 Adição do solvnt orgânico [A aq ] [A] (org) k E 0,5? [A] org [A] org k 0,5 [A] aq Dimrização parcial [A] org [A] k d /? E [A] org [A] [A] [A] 4 org [A] Ora m trmos d mols; a quantidad d mols d ácido inicial srá igual a quantidad d mols d ácido não dissociado na fas aquosa ( 0,), mais a quantidad d ânions (,5 0,), mais a quantidad d ácido na fas orgânica 0,, somado a 0(duas) vzs a quantidad d dimro formado 0, Somando: +, , 0, (mols inicial) +,75 0 Rsolvndo a quação: 0,5 molar 09. Uma amostra d massa g d dtrminado lmnto 00 radioativo z Q (mia-vida,0 anos) dcai, por mio d uma missão alfa, grando o lmnto R (mia-vida 4,5 anos). Est, por sua vz, mit uma partícula bta, dando origm ao lmnto stávl S. Sab-s qu as fraçõs molars dos lmntos Q S são funçõs do tmpo d dcaimnto, prssas, rspctivamnt, por: kt k k t k k t Q s k k k k Ond k k são as constants d vlocidad da primira da sgunda ração d dcaimnto, rspctivamnt. Sabndo qu o máimo d uma função da forma f(t) at - bt, b<a<0, t>0, é obtido quando a at b bt 0, dtrmin a máima quantidad, m massa, qu é atingida plo lmnto R. MM AG Bnzóico (6) g, Númro d mols inicial 0, d Raçõs d dcaimnto: 00 K z Q + α + z R 96 K 0 96 R S. z β + z (t / anos) (t / 4,5 anos) p 4,7 fio tampão 4

5 GGE RESPONDE VESTIBULAR IME 009 (QUÍMIA) Vamos dtrminar os valors das constants: K K ln 0,0 ano anos ln 0,0 ano 4,5 anos Vamos agora dtrminar a fração molar d R m função do tmpo: R (t) Q R K R K K K t K K R + K K K K K K K kt K t K Kt K K t K K t R + K K K K k t t ( ) k k R k k A fração molar máima d R ocorrrá quando: k k t k t + k 0 -k t k -k t k k -kt Ln k t k k t(k k) Ln k L ( n ) t 0,0 0,4 t 4anos 0,0 MÁ R MÁ R MÁ 0,0 ( 0,0 0,8 (0,44 0,9), R 0,45 00 Vamos calcular o númro d mols inicial d z Q : ) t n g Q 0,0mol 00g / mol omo o númro d mols total dos átomos prmanc constant durant os dcaimntos, ntão: n total 0,0 mol n MÁ R 0,45 0,0 mol n MÁ R 0,0045 mol m MÁ R 0,0045 mol 96 g/mol m MÁ R 0,4 g Dados trmodinâmicos F(s) F (s) 4 (g) (g) Δ (kj mol ) 0 5,0-74,80 0 Δ S 0 (J mol ) 7,0 04,6 86, 0,6 Potncial d ltrodo: d(o) (s) d(s), E - 0,8V Enrgia Livr d Gibbs: ΔG - nfe F mol - R 0,08 atm.l.mol -.K - 8,4 J.mol - K - ; log 0,0; In 0,69; In,0. Ol All F O 0. Dtrmin as struturas das substâncias idntificadas plas ltras d A a J no squma abaio: Dados Massa atômicas (u.m.a.) O d Ni