2ª AVALIAÇÃO TRADICIONAL/2017 3ª SÉRIE / PRÉ-VESTIBULAR QUÍMICA RESOLUÇÃO
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- João Henrique Ramalho Mendes
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1 2ª AVALIAÇÃO TRADICIONAL/2017 3ª SÉRIE / PRÉ-VESTIBULAR PROVA DISCURSIVA QUÍMICA RESOLUÇÃO ATENÇÃO! Duração total das provas discursivas + REDAÇÃO: 5 horas 1
2 QUÍMICA 1ª Questão (Douglas) O principal componente do azeite de oliva é o ácido oleico, C18 H34O 2. Ao comer uma salada temperada com azeite de oliva, as células do organismo promovem a oxidação completa desse ácido em CO 2 e H2O. a) Escreva a equação química balanceada da reação de combustão completa do ácido oleico usando os menores coeficientes inteiros. 1 b) Considere a entalpia padrão de combustão do ácido oleico igual a kj mol e a massa molar de C H O 282 g mol. Calcule a quantidade aproximada de energia que uma pessoa adquire quando ingere 14 g de ácido oleico em uma refeição. c) Outra fonte de energia muito utilizada pelo organismo é a glicose (C 6 H 12 O 6 ). Calcule a entalpia padrão de combustão desse açúcar. Dado: Entalpias de formação em kj.mol -1 a 25 C: C 6 H 12 O 6 = -1270; CO 2 = -394; H 2 O = d) Quanto maior a energia liberada na queima de 1g de determinado alimento mais calórico ele é. Qual nutriente é mais calórico, a glicose ou o azeite? Justifique sua resposta apresentando os cálculos. e) Observe o gráfico a seguir: Considerando sua resposta para a letra c, calcule a massa de glicose a ser queimada para fornecer a energia necessária para vaporizar 180g de água. (Dado: massa molar da glicose = 180g.mol -1 ) RESOLUÇÃO A) Equação química balanceada da reação de combustão completa do ácido oleico: 2C 18 H 34 O 2 (l) + 51O 2 (g) 36CO 2 (g) + 34H 2 O(l) B) 1C18H34O 2( ) 51 O 2(g) 18CO 2(g) 17H2O( ) 2 H kj 282 g kj liberados 14 g E 546,099 kj 546 kj Resposta: 546 kj C) C 6 H 12 O O 2 (g) 6CO 2 (g) + 6H 2 O(l) H = H produtos H reagentes H = [6H CO2 + 6H H2O ] [H C6H12O6 + 6H O2 ] E 2
3 H = [6(-394) + 6(-286)] [ ] H = H = kj.mol -1 D) 1 mol de C 18 H 34 O kj 1 mol de C 6 H 12 O kj 282g de C 18 H 34 O kj 180 g de C 6 H 12 O kj 1g de C 18 H 34 O Q 1 1g de C 6 H 12 O Q 2 Q 1 39 kj/g Q 2 = 15,6 kj/g Conclusão: O azeite é mais calórico. E) 1mol de H 2 O kj 1 mol de C 6 H 12 O kj 18g de H 2 O kJ 180 g de C 6 H 12 O kj 180g de H 2 O Q m kj Q = 420 kj m = 26,9 g de C 6 H 12 O 6 Resposta: 26,9g de C 6 H 12 O 6 2ª Questão (Filipe) Cientistas acham metais pesados na água com lama do Rio Doce Análises detectaram níveis de arsênio, de manganês e de chumbo acima do permitido; mas não esclarecem se os contaminantes foram trazidos pela lama ou se já estavam no ambiente quanto a barragem da Samarco se rompeu. Agências federais discordam: Agência Nacional de Águas e Serviço Geológico do Brasil não detectaram contaminação. Nesse primeiro momento, foram medidas as concentrações de dez metais: alumínio dissolvido, ferro dissolvido, arsênio, manganês, selênio, cádmio, chumbo, lítio, níquel e zinco. Em duas amostras também foram encontradas concentrações de chumbo levemente acima do permitido: em um ponto do Rio Gualaxo do Norte (na cidade de Paracatu de Baixo) e no ponto de encontro dele com o Rio do Carmo, na cidade de Rio Doce. ( - acesso em 17/04/2017 às 16h20min) Em conformidade com as informações acima e com os fundamentos da Química: a) determine a configuração eletrônica simplificada (em subníveis de energia) para o cádmio no estado fundamental: Cd (Z = 48) 1 s²2 s²2p 3 s²3p 4 s²3d 4p 5 s²4d [ Kr] Cd: [Kr] 5s² 4d 10 3
4 b) A contaminação de alguns peixes do Rio Doce ultrapassa os limites permitidos por legislação em até 140 vezes. Este, por exemplo, é o nível de arsênio encontrado no peixe roncador, quando o máximo tolerado seria 1mg/Kg. Calcule a massa (em gramas) do referido elemento em 2t do peixe roncador: 140 mg As 1 kg peixe m 2. 10³ kg peixe m = ³ mg de As Obs: Máximo : 1 mg/kg Contaminação: 140 mg / Kg x 10³ m = 280 g de As c) O saturnismo (ou plumbismo) é o nome dado à intoxicação por chumbo, termo derivado do deus romano Saturno, que os romanos acreditavam ser quem lhes concedeu esse metal. Em relação ao referido elemento, determine a configuração eletrônica da camada de valência (em subníveis de energia) para seu cátion tetravalente no estado fundamental: Pb : 8 2e 1 s² 2 s²2p 6 3 s²3p 3d s²4p 4d 4 f 5 s²5p 5d 6 ²6 ² s p camada de valência Pb 4+ : 1s²2s²2p 6 3s²3p 6 4s²3d 10 4p 6 5s²4d 10 5p 6 4f 14 5d 10 d) O ferro, em concentrações adequadas, é extremamente importante para a formação da hemoglobina, da mioglobina e de outras substancias essenciais. É absorvido quase inteiramente no duodeno, por transporte ativo, apenas da forma ferrosa (Fe 2+ ), visto que a maior parte dos alimentos está na forma férrica (Fe 3+ ), por isso há uma importância grande na seleção de alimentos e de medicamentos. Determine o volume (em mm 3 ) do íon bivalente do ferro, sabendo que seu raio é aproximadamente 0,8 Å. Dados: 1 Å = m 4
5 V esfera = 4 3 π. r3 = V = r³ V =.3(0,8.10 )³ V = 4. ( )³ V = 2, m³ V x10 V mm³ e) Determine o número de fótons distintos que podem ser emitidos pelo elétron de valência do átomo neutro de lítio no estado fundamental (Considere apenas os 5 primeiros níveis de energia): Li (Z = 3) 3e 1s² K 2 2s¹ L 1 n = 5 n = 4 n = 3 n = 2 n = 1 6 fótons distintos 5
6 3ª Questão (Tio Piru) Um recipiente cilíndrico de paredes rígidas de 7,2L, a 27 C, com torneira, aberto ao ar, foi ligado a uma bomba de vácuo durante algum tempo. A pressão dentro do cilindro foi reduzida a zero atmosfera. Todo o oxigênio retirado foi usado na combustão completa de 20milimol de um composto orgânico. Esse composto orgânico possui a seguinte composição percentual em massa: DADOS: Massa molar do composto orgânico = 90g/mol. Massas Molares: C=12g/mol, O=16g/mol, H=1g/mol O ar contem 20% de oxigênio. R = 0,08 atm.l/mol.k Pressão atmosférica local = 1 atm. a) Calcule o número de mols de O 2 consumido nessa reação de combustão. Deixe os seus cálculos indicados para explicitar seu raciocínio. T = 27 C = 300 K PV = nrt 1 x 7,2 = n x 0,08 x 300 n = 7,2 0,08 x 300 O 2 20% n = 0,3 mol Ar 0,3 mol 100% n O2 20% n O2 = 0,06 mol O 2 6
7 b) Calcule a massa do composto orgânico que foi queimada. Deixe os seus cálculos indicados para explicitar seu raciocínio. 1 mol 90 g 20 m mol m 1 mol 90 g 0,02 mol m m = 1,8 g composto c) Qual a fórmula empírica ( mínima) desse composto orgânico? CxHyOz n= m/m C 40% 40g 3,33 = , 33 H 6,67% 6,67g 6,67 = 2 1 3,33 O 53,33% 53,33g 3,33 = , 33 CH 2 O d) Qual a fórmula molecular desse composto orgânico? C H 2 O 12 g 2 g 16 g 30 g/mol (CH 2 O) n = 90 g 30 g n = 90 g n = 3 C 3 H 6 O 3 e) Calcule a massa desse composto orgânico que tem o mesmo número de moléculas que 3g de ácido acético, CH 3 COOH. Deixe os seus cálculos indicados para explicitar seu raciocínio. 60 g CH 3 COOH 90 g composto 3 g m M = 4,5 g composto 7
8 4ª Questão (Cleverson) Existem diversos medicamentos que podem ser utilizados para o controle da concentração de colesterol no sangue. Pode-se citar, como exemplo, o ciprofibrato: a) Qual a fórmula molecular do ciprofibrato? C 13 H 14 Cl 2 O 3 b) O número de elétrons pi na molécula? 8 elétrons pi c) O número de átomos de carbono com hibridação sp² na molécula? 7 átomos d) O número de átomos de carbono terciário na molécula do ciprofibrato? 3 átomos e) O percentual em massa de carbono na molécula? 54% 5ª Questão (Ronny) O Bicarbonato de amónio é utilizado como fermento químico em formulações de biscoitos e de bolachas ou de outras aplicações em panificação. CARACTERÍSTICAS Cristais brancos com suave odor a amoníaco Cumpre com os parâmetros estabelecidos pela Directiva 2008/84/CE. Conservar em local fresco e seco. O bicarbonato de amônio, cuja fórmula química é NH 4 HCO 3, sofre decomposição térmica, produzindo amônia, dióxido de carbono e água. Dados: N = 14 ; H = 1 ; C = 12 ; O = 16 8
9 a) Escreva a equação química, balanceada, de decomposição do bicarbonato de amônio. NH 4 HCO 3 (s) NH 3 (g) + CO 2 (g) + H 2 O (g) b) Calcule o volume de gás, a 120 C e à 1 atm, que é obtido na decomposição de todo o conteúdo do produto acima, sabendo que o teor de bicarbonato de amônio é de 79%. Justifique, mostrando os cálculos. Dado: volume molar a 120 ºC e 1 atm = 32L / mol 1º) massa de bicarbonato que reage: 100g produto 79g NH 4 HCO 3 50g produto m m = 39,5g do NH 4 HCO 3 2º) Volume de gás obtido: 1 mol de NH 4 HCO 3 3 mol de gás 79g NH 4 HCO 3 3 x 32L gás 39,5g de NH 4 HCO 3 V V = 48L de gás c) Calcule o teor de nitrogênio no nitrato de amônio. Justifique, mostrando os cálculos. 14g N 79g NH 4 HCO 3 x 100g NH 4 HCO 3 x= 17,72g de N a cada 100g do sal, logo: 17,72% de nitrogênio. d) Sabendo que a variação de entalpia dessa decomposição é de + 18,65 KJ/mol e que a variação de entropia é de +50J/K.mol, a partir de que valor de temperatura, em graus Celsius, a reação se torna espontânea. Justifique, mostrando os cálculos. Para a reação ser espontânea, G< 0 H - T S < 0 18,65 - (T. 50 x 10-3 ) < 0 - T.50 x 10-3 < - 18,65 T > 18,65/ 50 x 10-3 T > 373 K T > 100ºC 9
10 e) Estima-se que para cada grau Celsius de aquecimento é necessário um custo de R$ 0,05 por segundo de reação. Qual o valor que pode ser economizado, reduzindo a temperatura até o menor valor inteiro mínimo, em graus celsius, necessário para a reação ocorrer, durante uma hora. A menor temperatura, com valor inteiro para ocorrer a reação é 101ºC, logo, uma redução de 19ºC. Economia de 19 ºC reduzidos, por segundo: 1ºC 0,05 19ºC y y = 0,95 Economia em 1 hora ( 3600 segundos) 1 segundo 0, segundos R R =
11 TABELA PERÍODICA 11
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