PROVA ESCRITA DE CONHECIMENTOS EM QUÍMICA

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1 PROVA ESCRITA DE CONHECIMENTOS EM QUÍMICA INFORMAÇÕES IMPORTANTES: - IDENTIFIQUE TODAS AS FOLHAS DESTA PROVA COM SEU NÚMERO DE INSCRIÇÃO. Obs.: EM HIPÓTESE NENHUMA USE SEU NOME NAS FOLHAS COMO IDENTIFICAÇÃO. - RESPONDA TODAS AS QUESTÕES A TINTA NA FOLHA REFERENTE À QUESTÃO. SE NECESSÁRIO UTILIZE O VERSO. - PARA RASCUNHO USE AS FOLHAS ESPECÍFICAS NO FINAL DA PROVA. ESTAS NÃO SERÃO CONSIDERADAS NA CORREÇÃO. - A DURAÇÃO DA PROVA É DE, NO MÁXIMO, 3 (TRÊS) HORAS. - É PERMITIDO O USO DE CALCULADORA CIENTÍFICA 1

2 1) Qual a quantidade em gramas que devem ser adicionados do sal acetato de sódio dihidratado (pureza 98% m/m) em 250 ml de uma solução de ácido acético 300 mm para torná-la uma solução tampão de ph 5,25? Qual a concentração final desta solução tampão? (pka=4,75) 2

3 2) O ácido fórmico possui pka=3,75. Qual a concentração relativa percentual (α 0 e α 1 ) das formas protonada e dissociada se uma solução 0,10 M deste ácido? 3

4 3) (1,5 pontos) a) Diferencie órbita de orbital. b) Desenhe um diagrama de contorno para cada conjunto de números quânticos, a seguir: i) n=4, l =2; ii) n= 3, l =1; iii) n=2, l =0. c) Todo orbital tem um nó no infinito. Explique. 4

5 4) (1,0 pontos) Defina energia de ionização e, com base no diagrama de Orbitais Moleculares, explique qual das seguintes moléculas N 2 e O 2 apresentaria energia de ionização mais baixa. 5

6 5) O gráfico abaixo apresenta dados experimentais (o) da solubilidade do KNO 3 em água. A linha contínua (-) representa o ajuste linear obtido, onde y = ln s e x = 1/T, sendo s a solubilidade em mol/l e T a temperatura em K. 4 Solubilidade do KNO 3 em água, dados retirado do Handbook dados experimentais ajuste linear 2.5 ln s y = - 2,92e+003*x + 11, /T, K -1 x 10-3 Neste caso, a) Escreva a equação química do produto de solubilidade do KNO 3 ; Em seguida, expresse a constante de equilíbrio em termos da solubilidade, para isto considere a aproximação de soluções diluídas em que ±=1; b) Usando as equações (1) e (2), mostradas abaixo, e o resultado do item a) prove que ln = ; c) Usando o coeficiente angular do ajuste apresentado acima, caracterize o processo como endotérmico ou exotérmico; Justifique a sua conclusão; d) Com base no ajuste apresentado no gráfico acima determine a solubilidade do nitrato de potássio, em g/l, na temperatura de 27 o C; 6

7 Informações: MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO ln K = - G/RT eq. (1) G = H - T S eq. (2) T(K) = T( o C) Massa Molar do KNO 3, M = 101,1032 g/mol 7

8 6) A reação entre magnésio metálico e ácido clorídrico diluído é espontânea e exotérmica. Esta reação ocorre com liberação de gás H 2 (hidrogênio molecular) e formação de MgCl 2 (aq). Através da montagem apropriada podemos acompanhar o volume de gás liberado (ml), na p = 1 atm e T = 27ºC, em função do tempo (min). O resultado experimental (linha contínua) para um determinado ensaio é apresentado no gráfico abaixo V H2,mL t, min Neste caso, a) Considerando que o ácido clorídrico diluído é o reagente em excesso, qual o massa de Mg utilizada na reação cujos dados foram apresentados na figura acima? b) Na figura acima faça o esboço da curva (ou seja, preocupe-se com o aspecto qualitativo apenas) representado a cinética da reação caso a reação seja conduzida com o ácido 2 vezes mais concentrado. c) Explique de forma qualitativa como a temperatura pode afetar os resultados deste experimento. d) Determine a velocidade média de formação do H 2 durante os primeiros 50 minutos de reação, em ml/min. 8

9 Informações: MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO MM(Mg) = 24 g/mol R = 0,082 atm L/ (mol K) 9

10 7) Distribua os cloretos de alquila, mostrados a seguir, em ordem decrescente de reatividade (do mais rápido para o mais lento) como reagente em uma reação S N 2 e explique o porquê de sua resposta. 10

11 8) Ésteres são compostos amplamente empregados em diferentes setores industriais como alimentos, farmacêutica, cosméticos, produtos de higiene pessoal, automotiva e de energia. Estes compostos têm sido produzidos pela reação de um álcool e um ácido carboxílico na presença de catalisadores homogêneos (ácido clorídrico e sulfúrico), como mostrado no esquema abaixo. Representar o mecanismo de reação de síntese de éster catalisada por um ácido forte. Lembrar que R 1 e R 2 são cadeias carbônicas. 11

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