Dados: i) Entalpias de combustão: (g) ΔH 890 kj/ mol( forma água líquida) ii) CO(g) + H (g) C(grafite) + H O ΔH = -131kJ / mol

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Henrique Morais Beppler
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1 08 IME "A matemática é alfabet cm que Deus escreveu mund" Galileu Galilei Questã 0 Sabend-se que 48 5 Ti e V sã, respectivamente, isóbar e isótn de um nuclíde X, determine para ín hiptétic X a) a cnfiguraçã eletrônica; b) a camada de valência; c) tds s númers quântics d elétrn mais energétic. Resluçã: A = 48 A = 5 Ti Z = V Z = Cm x é isóbar de Ti, A x 48. Cm x é isótn de V, Nx = 8 lg: Zx = Ax - Nx = 48-8 = 0 a) x - (e- ) s s p 6 s p6 4s d b) CV = 4s c) elétrn mais energétic se encntra n últim term espectrscópic. d n = m = - S= - Questã 0 As alquilações e acilações de Friedel-Crafts sã reações de grande imprtância sintética na Química rgânica. Entretant, elas apresentam algumas especificidades que devem ser cnsideradas n planejament de estratégias de síntese de cmpsts rgânics. As questões abaix frmuladas abrdam algumas dessas especificidades. a) A mnalquilaçã d benzen cm brmet de n-butila gera cm prdut principal sec-butilbenzen (64 a 68% da mistura), em detriment d n-butilbenzen ( a 6% da mistura). Explique a razã desse fenômen. b) Nã crrem alquilações de Friedel-Crafts a se adicinar clrbenzen u clreten a benzen, mesm em presença de AlCl. Pr quê? c) Um prblema cmum nas alquilações de Friedel-Crafts é a crrência de plialquilações, ist é, de nvas alquilações n anel armátic já alquilad. Pr utr lad, é extremamente difícil a crrência de pliacilações em acilações de Friedel-Crafts. Qual mtiv dessa diferença de cmprtament entre as duas reações?

2 Resluçã: a) Quand halet º reagem na presença de um ácid de Lewis (clret de alumíni) frma um cmplex, semelhante a carbcátin, que também sfrem rearranjs típics ds carbcátins. H + Br (64 a 68%) Frma cmplex de mair estabilidade (6 a %) Frma cmplex mens estável b) s cmpsts halet de arila e de vinila nã frmam carbcátins u cmplexs estáveis. c) Uma vez alquilads s cmpsts mnssubstituíds cm grups alquilas sã ativads, que favrece a plialquilaçã. Enquant que s grups acilas sã desativantes nas reações de substituiçã, lg diminui a reatividade d anel mnacilad. Questã 0 A refrma cm vapr d`água, a temperaturas altas, é um métd industrial para prduçã de hidrgêni a partir de metan. Calcule a entalpia de reaçã desse prcess. Dads: i) Entalpias de cmbustã: C(grafite) ΔH 94kJ/ ml H(g) ΔH 86 kj / ml( frma água líquida) CH 4 (g) ΔH 890 kj/ ml( frma água líquida) ii) C(g) + H (g) C(grafite) + H ΔH = -kj / ml Resluçã: Equações entalpias ferecids I. C(grs) + C (g) ΔH = -94 kj / ml II. H(g)+ (g) H() ΔH = - 86 kj / ml III. CH 4(g) + 0(g) C (g) H ( ) ΔH = kj / ml IV. C(g) H (g) C(grst.) + H (g) ΔH = -kj / ml Refrma: CH (g) H (v) H (g) +C(g) ΔH=? 4 Vams: a) inverter a I. b) inverter a II e multiplicá-la pr. c) inverter a IV. Lg terems: I. C (g) C(grs) + (g) ΔH = 94 kj / ml II.H() H(g)+(g) H() ΔH = 86 x kj smad-seas equações: III. CH 4(g) + 0(g) C (g) H( ) ΔH = - 890kJ / ml IV. C(grst.) H(v) C(g) + H (g) ΔH = +kj / ml Refrma: CH (g) H (v) H (g) + C (g) 4 ΔH = + 07 kj / ml CH. 4

3 Questã 04 Um cmpst rgânic de fórmula C x H y z, quand desidratad, gera um hidrcarbnet que, quand submetid a um prcess de plimerizaçã pr adiçã, resulta em macrmléculas lineares de pes mlecular médi 74 g/ml, cntend 7 mers pr macrmlécula. Determine, cm base nessas infrmações, s valres ds índices x, y e z d cmpst inicial e apresente (s) nme (s) IUPAC da(s) mlécula(s) que pde(m) ser cmpst inicial. Resluçã: C H H Δ C H Pliadiçã C H C=-x=x (y-)x=y- ( x + y -) 7 = 74 Cnsiderand y-=x ( x + x ) 7 = 74 ( 4x) 7 = 74 8x = 74 x = 74 / 8 x= Lg terems: Alcen CH 6 HC-CH=CH Prpen Plímer [ CH CH] Pliprpen X Y Z X Y- X Y- Álcl CH n CH 8 H HC-CH -CH H HC-CH-CH Prpan l 7 Prpanl Questã 05 Dê as fórmulas estruturais planas de dez isômers mncíclics de cinc membrs da ciclpentanna. Resluçã: H H H H H 4 H 5

4 Questã 06 Em um vas fechad, crreu a reaçã de, gramas de Xe(g) cm excess de F (g) cuja pressã parcial é de,4 atm e a pressã ttal de 6 atm. Tal reaçã frmu exclusivamente cmpst aplar A, que pssui 4 pares de elétrns nã ligantes. Em seguida, fram adicinads 9,5 g de platina na frma sólida, que reagiram exclusivamente cm cmpst A para frmar um prdut X, recuperand gás nbre. Cnsiderand cmprtament de gás ideal e sabend que as reações crreram à temperatura de 400 C, determine: a) a massa de flúr que nã reagiu; b) a estrutura de Lewis d cmpst A; e c) a massa d prdut X btid. Resluçã:, g Xe 0, ml g/ ml P P reage eq,4 6 Xe F Da reaçã Xe g F g XeF g 4 P reage P F Xe Substituind na equaçã P, Atm que equivale a 0, ml Xe Lg F reage 0, ml F excess 0, ml a) 0, ml 8 g/ ml 7,6 g F b) F Xe F F F c) XeF gpt s Xeg PtF s 4 4 0, ml 0, ml 0, ml lg M 0,7 7, g Questã 07 Às vezes deseja-se remver um u mais íns de uma sluçã. Para esse fim, agentes precipitantes pdem ser empregads em uma técnica cnhecida cm precipitaçã seletiva, que permite separar íns em sluçã, devid às diferenças de slubilidade entre seus sais. Após a açã d precipitante, crre a depsiçã, e precipitad pde ser remvid de diversas frmas, enquant s demais íns permanecem em sluçã. prcess muitas vezes é cnduzid pr mei de um rigrs cntrle d ph da sluçã e d empreg de cncentrações adequadas d agente precipitante. ín sulfet, pr exempl, é muit usad para separar íns metálics, prque as slubilidades de seus sais estendem-se sbre uma grande faixa. Cnsidere uma sluçã em que estã presentes s íns Cu +, a uma cncentraçã 0,00 M, e Ni +, a uma cncentraçã 0,00 M. A sluçã é mantida saturada cm sulfet de hidrgêni a uma cncentraçã 0,00 M, pr mei d brbulhament cntínu desse gás na sluçã. Determine valr máxim da faixa de ph em que é pssível separar s dis íns. Admita: cnstante d prdut de slubilidade d CuS: K ps = 6,0 0 7 cnstante d prdut de slubilidade d NiS: K ps =,0 0 9 cnstantes de dissciaçã iônica d ácid sulfídric: K a =,0 0 7 ; K a =, 0 4 lg (,0) = 0,0 4

5 Resluçã: Fazend a inizaçã parcial e psterir cálcul d HS HS H K 7 a 4 a, 0 HS S H K 0 H S S H K ( glbal),0 a K glbal K a K a a : Cálcul para manutençã d Cu disslvid: CuS s Cu aq S aq Kps Cu S S 5 S 0 ml/l Cálcul da manutençã d Ni : NiS s Ni aq S aq Kps Ni S S 7 S 0 ml/l Prtant, cm sulfet de HS H S H S K glbal a HS H 0, 0 0, 0 H 7 0 H 0,40 H u H 0 ml/l 7 Ni é mais slúvel e a partir da cncentraçã máxima d 40 6 lg: S, tems: Cm ist: ph lg H phlg 0 ph lg lg 0 ph0, ph,7 Lg, a partir de um ph,7, haverá a separaçã ds íns pr precipitaçã. Questã 08 Dadas as reações rgânicas abaix, desenhe as estruturas planas ds cmpsts () a (5). R N H () H + H, () H + SCL NaH () NaR NaH (4) H + LiAlH 4 (5) 5

6 Resluçã: R C N Hidrólise Ácida R C () NH H H + Reduçã SCl R C R C NaH () H () Cl NaR NaH R C R (4) R CH NH (5) Questã 09 Para a reaçã A + B C, fram cnstatads experimentalmente s seguintes perfis de cncentraçã mlar (ml/l) versus temp (h): [ A] [ B] Decaiment expnencial Temp Temp bserva-se ainda, experimentalmente, que a cncentraçã d reagente B cai à metade d valr inicial em 95 h. Determine: a) A lei de velcidade; b) valr da cnstante de velcidade. Resluçã: Para element B tem-se que T é de 95 h. a) V K A x B y Cm base n gráfic, cm passar d temp [ ] de A permanece cnstante, lg nã interfere na velcidade. Verifica-se ainda que gráfic crrespnde a um decaiment de ª rdem. V K B b) T n K 0,69 K 95 K 0,0055 K,55 0 h Questã 0 Um circuit de galvanplastia em escala labratrial é prvid de uma fnte elétrica de 0 W, alimentada pr uma rede dméstica de 0 V. circuit é cnstituíd pr três cubas eletrlíticas ligadas em série que cntêm, respectivamente, uma sluçã de nitrat de prata, uma sluçã de sulfat de cbre e L de uma sluçã de NaCl mlar. Pretende-se fazer recbriment de uma peça de 00 cm de superfície pr uma película de prata cm 40 µm de espessura e recbriment de utra peça cm cbre, além de eletrlisar uma parte d NaCl. Pede-se calcular: a) a massa de cbre que será depsitada na segunda peça; b) a fraçã de íns Cl que serã xidads; c) temp requerid para a peraçã. Dads: Massa específica da prata: 0,5 g/cm ; Equivalente eletrquímic d clr: 0,89 mg/c; Equivalente eletrquímic da prata:,9 mg/c. 6

7 Resluçã: a) Cátd Ând Cátd Ând Cátd Ând NaCl AgN CuS 4 L Vlume de Ag Vlume de Ag 40 cm d ag m v m 0,54 0 m 4, g Ag 6 Ml/L Sabend que equivalente eletrquímic da prata é,9 mg/ C C,90 g x 4, g x,750 C Cu e Cu C 6,5 g,750 C x x, g C b) Para clr, sabems que equivalente é 0,89 mg/ C C 0,890 g,750 x x, 46 g m N MM, 46 N 5,5 N 0,04 mls c) Pu i 0 i 0 ia QiT T,750 s 7

8 QUÍMICA Luis Cícer Tass Welsn Willian Clabradres Aline Alkmin Cirill Sales Digitaçã e Diagramaçã Kleuber Umbert Márcia Santana Revisr Cels Faria Desenhista Rdrig Rams Prjet Gráfic Vinicius Ribeir Supervisã Editrial Aline Alkmin Rdrig Bernadelli Cpyright limp04 A Resluçã Cmentada das prvas d IME pderá ser btida diretamente n LIMP Pré-Vestibular, u pel telefne (6) As esclhas que vcê fez nessa prva, assim cm utras esclhas na vida, dependem de cnheciments, cmpetências, cnheciments e habilidades específics. Esteja preparad. 8

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GGE RESPONDE IME DADOS GGE RESPNDE DADS 48 51 01. Sabendo-se que Ti e V são, respectivamente, isóbaro e 3 isótono de um nuclídeo X, determine para o íon hipotético X 1: a) a configuração eletrônica; b) a camada de valência;