Resolução da UNICAMP ª Fase.

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1 Resolução da UNICAMP ª Fase. 1- Na década de 1970, a imprensa veiculava uma propaganda sobre um fertilizante que dizia: contém N, P, K, mais enxofre. Pode-se afirmar que o fertilizante em questão continha em sua formulação, respectivamente, os elementos químicos: a) nitrogênio, fósforo, potássio e enxofre, cujo símbolo é S. b) níquel, potássio, criptônio e enxofre, cujo símbolo é Ex. c) nitrogênio, fósforo, potássio e enxofre, cujo símbolo é Ex. d) níquel, potássio, cálcio e enxofre, cujo símbolo é S. Resposta: Alternativa A. Resolução: De acordo com a simbologia mostrada em tabelas periódicas, N, P e K correspondem, respectivamente aos elementos químicos nitrogênio, fósforo e potássio. O símbolo do elemento enxofre é S. 2- O controle da umidade do solo, através da irrigação, pode contribuir substancialmente para a melhoria de rendimento da produção de algodão no Nordeste do Brasil, permitindo a sua produção, principalmente nas áreas semiáridas da região. No entanto, o uso da irrigação implica necessariamente a acumulação gradativa de sais na superfície do solo, o que pode trazer reflexos negativos sobre a produção agrícola. (Adaptado de Acessado em 01/07/2012.) Desse texto, pode-se inferir que os sais dissolvidos na água da irrigação se acumulam na superfície do solo em função: a) da rápida filtração da água de irrigação, pois no Nordeste o solo é muito arenoso e as chuvas são escassas. b) da sublimação da água de irrigação, após a água se transformar nos gases H 2 e O 2, devido à alta temperatura na superfície. c) da sublimação da água de irrigação, associada à escassez de chuva no Nordeste. d) da evaporação da água de irrigação e da escassez de chuva no Nordeste. Resposta: Alternativa D. Resolução comentada: O sal está dissolvido na água, portanto, irá se acumular na superfície do solo quando se separar dela por meio da evaporação, já que é uma região escassa em termos de chuva.

2 3- Como um químico descreve a cerveja? Um líquido amarelo, homogêneo enquanto a garrafa está fechada, e uma mistura heterogênea quando a garrafa é aberta. Constitui-se de mais de substâncias, entre elas o dióxido de carbono, o etanol e a água. Apresenta um ph entre 4,0 e 4,5, e possui um teor de etanol em torno de 4,5 % (v/v). Sob a perspectiva do químico, a cerveja: a) apresenta uma única fase enquanto a garrafa está fechada, tem um caráter ligeiramente básico e contém cerca de 45 gramas de álcool etílico por litro do produto. b) apresenta duas fases logo após a garrafa ser aberta, tem um caráter ácido e contém cerca de 45 ml de álcool etílico por litro de produto. c) apresenta uma única fase logo após a garrafa ser aberta, tem um caráter ligeiramente ácido e contém cerca de 45 gramas de álcool etílico por litro de produto. d) apresenta duas fases quando a garrafa está fechada, tem um caráter ligeiramente básico e contém 45 ml de álcool etílico por 100 ml de produto. Resposta: Alternativa B. Resolução: Quando aberta a cerveja apresentará mais de uma fase, já que se torna uma mistura heterogênea. No caso haverá duas fases devido ao gás carbônico. Sendo o ph entre 4 e 4,5, tem-se um caráter ácido. Em relação ao teor de etanol: 4,5 ml de etanol 100 ml de cerveja. X 1000 ml de cerveja. X = 45 ml de etanol. 4-Em junho de 2012 ocorreu na cidade do Rio de Janeiro a Conferência Rio+20. Os principais focos de discussão dessa conferência diziam respeito à sustentabilidade do planeta e à poluição da água e do ar. Em relação a esse último aspecto, sabemos que alguns gases são importantes para a vida no planeta. A preocupação com esses gases é justificada, pois, de um modo geral, pode-se afirmar que: a) o CH 4 e o CO 2 estão relacionados à radiação ultravioleta, o O 3, à chuva ácida e os NOx, ao efeito estufa. b) o CH 4 está relacionado à radiação ultravioleta, o O 3 e o CO 2, ao efeito estufa e os NOx, à chuva ácida. c) os NOx estão relacionados ao efeito estufa, o CH 4 e o CO 2, à radiação ultravioleta e o O 3, à chuva ácida.

3 d) o O 3 está relacionado à radiação ultravioleta, o CH 4 e o CO 2, ao efeito estufa e os NOx, à chuva ácida Resposta: Alternativa D. Resolução: O O 3 está presente na camada de ozônio, e está relacionado à radiação ultravioleta, pois é o responsável por reter os raios ultravioletas. CH 4 e CO 2, por sua vez estão relacionados ao efeito estufas, pois são os responsáveis por reter parte da radiação solar na Terra, logo, em excesso, causam o efeito estufa. Já os óxidos de nitrogênio reagem com vapor d água da chuva e formam ácidos, estando relacionados à chuva ácida. 5-Entre os vários íons presentes em 200 mililitros de água de coco há aproximadamente 320 mg de potássio, 40 mg de cálcio e 40 mg de sódio. Assim, ao beber água de coco, uma pessoa ingere quantidades diferentes desses íons, que, em termos de massa, obedecem à sequência: potássio>sódio=cálcio. No entanto, se as quantidades ingeridas fossem expressas em mol, a sequência seria: a) potássio>cálcio=sódio. b) cálcio=sódio>potássio. c) potássio>sódio>cálcio. d) cálcio>potássio>sódio. Dados de massas molares em g/mol: cálcio = 40, potássio = 39 e sódio = 23. Resposta: Alternativa C. Resolução: Mols em 200 ml: Potássio 1 mol 39 x 10 3 mg. X 320 mg. X = 8 x 10-3 mols. Cálcio: 1 mol 40 x 10 3 mg X 40 mg. X = 1 x 10-3 mols

4 Sódio: 1 mol 23 x 10 3 mg X 40 mg X = 1,9 x 10-3 mols. Logo, a alternativa C representa a ordem. 6-Uma prática de limpeza comum na cozinha consiste na remoção da gordura de panelas e utensílios como garfos, facas, etc. Na ação desengordurante, geralmente se usa um detergente ou um sabão. Esse tipo de limpeza resulta da ação química desses produtos, dado que suas moléculas possuem: a) uma parte com carga, que se liga à gordura, cujas moléculas são polares; e uma parte apolar, que se liga à água, cuja molécula é apolar. b) uma parte apolar, que se liga à gordura, cujas moléculas são apolares; e uma parte com carga, que se liga à água, cuja molécula é polar. c) uma parte apolar, que se liga à gordura, cujas moléculas são polares; e uma parte com carga, que se liga à água, cuja molécula é apolar. d) uma parte com carga, que se liga à gordura, cujas moléculas são apolares; e uma parte apolar, que se liga à água, cuja molécula é polar. Resposta: Alternativa B Resolução: O sabão ou o detergente possuem uma parte apolar, que é a cadeia de hidrocarbonetos, que se liga á gordura, também apolar; e uma parte polar, que se liga a água: Exemplo: Disponível em: < Acesso em: 29/04/2014.

5 Resolução UNICAMP ª Fase. Observação: Abaixo seguem as questões da 2ª fase da unicamp 2013 com as respostas esperadas pela banca corretora, as quais foram retiradas do site: 1- Na discussão atual sobre a sustentabilidade do planeta, o termo 3R tem sido usado para se referir a práticas - Reutilizar, Reciclar e Reduzir - que podem ser adotadas para diminuir o consumo de materiais e energia na produção de objetos. a) Tendo em vista a sustentabilidade do planeta, ordene os verbos reutilizar, reciclar e reduzir, colocando em primeiro lugar a ação que levaria a uma diminuição mais significativa do consumo energético e material e, em último, a ação que levaria a uma diminuição menos significativa. Reduzir, reutilizar, reciclar. b) Em um condomínio residencial há quatro grandes recipientes para receber, separadamente, metais, vidros, papéis e plásticos. Seria importante que houvesse outro recipiente, que até poderia ser menor, para receber outro tipo de material. Que material seria esse, sabendo-se que, do ponto de vista ambiental, ele é mais prejudicial que os outros mencionados? Explique por que esse material é muito prejudicial ao ambiente, quando aí descartado. O material seria constituído de pilhas e baterias. Esses dispositivos são constituídos, em parte, de metais pesados e outras substâncias com alto potencial poluidor. 2- O carro flex pode funcionar com etanol ou gasolina, ou com misturas desses combustíveis. A gasolina comercial brasileira é formada por uma mistura de hidrocarbonetos e apresenta, aproximadamente, 25 % de etanol anidro em sua composição, enquanto o etanol combustível apresenta uma pequena quantidade de água, sendo comercializado como etanol hidratado. a) Do ponto de vista das interações intermoleculares, explique, separadamente: (1) por que a gasolina comercial brasileira, apesar de ser uma mistura de hidrocarbonetos e etanol, apresenta-se como um sistema monofásico; e (2) por que o etanol combustível, apesar de ser uma mistura de etanol e água, apresenta-se como um sistema monofásico.

6 1- A gasolina comercial apresenta-se como uma fase única devido às interações intermoleculares que existem entre as moléculas apolares dos hidrocarbonetos que a constituem e a parte apolar da molécula de etanol. 2- O etanol combustível apresenta-se também como uma fase única devido às fortes interações intermoleculares do tipo ligação de hidrogênio que existem entre seu grupo OH e as moléculas de água. b) Em um tanque subterrâneo de gasolina comercial houve uma infiltração de água. Amostras do líquido contido no tanque, coletadas em diversos pontos, foram juntadas em um recipiente. Levando em conta as possíveis interações intermoleculares entre os componentes presentes no líquido, complete o desenho do recipiente na figura apresentada abaixo. Utilize, necessariamente, a legenda fornecida, de modo que fique evidente que houve infiltração de água. 3- O glutamato monossódico (hidrogenoglutamato de sódio) utilizado para reforçar o aroma e o sabor de produtos alimentícios (umami) é um sal derivado do ácido glutâmico, um dos vinte aminoácidos essenciais. O nome sistemático desse aminoácido é ácido 2-aminopentanodioico. Ele pode ser descrito simplificadamente como uma molécula formada por uma cadeia de cinco átomos de carbono com duas extremidades de grupos carboxílicos e um grupo amino ligado ao carbono adjacente a um dos grupos carboxílicos. a) A partir da descrição acima, escreva a fórmula estrutural do ácido glutâmico. b) Fazendo reagir o ácido glutâmico descrito acima com uma base, é possível preparar o hidrogenoglutamato de sódio. Escreva a equação química dessa reação de preparação do

7 hidrogenoglutamato de sódio a partir do ácido glutâmico. 4-Na década de 1960, desenvolveu-se um foguete individual denominado Bell Rocket Belt", que fez grande sucesso na abertura das Olimpíadas de Simplificadamente, esse foguete funciona à base da decomposição de peróxido de hidrogênio contido no compartimento 2, onde ele é estável. Abrindo-se a válvula 3, o peróxido de hidrogênio passa para o compartimento 4, onde há um catalisador. Nesse compartimento, o peróxido se decompõe muito rapidamente, de acordo com a equação abaixo: H 2 O 2(l) H 2 O (g) + ½ O 2(g) ; H= - 54 kj mol-1 Com base nessas informações, responda: a) No funcionamento do dispositivo há liberação ou absorção de energia? Justifique. Há liberação de energia. Como mostra a equação termoquímica, a entalpia da reação tem sinal negativo, o que significa que é uma reação que libera energia (exotérmica). b) Considerando a decomposição total de 68 quilogramas de peróxido de hidrogênio contidos no dispositivo, quantos metros cúbicos de gases são produzidos? Leve em conta que nas condiçoes de uso do dispositivo o volume molar gasoso é de 0,075 m 3 mol -1. H 2 O 2(l) H 2 O (g) + ½ O 2(g) 34 g ([1,0+0,5] x 0,075 m 3 ) g (68 kg) V, então V= ( x 1,5 x 0,075) / 34

8 V = 225 m 3 volume produzido de gases. 5- Na reciclagem de embalagens de alumínio, usam-se apenas 5% da energia despendida na sua fabricação a partir do minério de bauxita. No entanto, não se deve esquecer a enorme quantidade de energia envolvida nessa fabricação (3,6x106 joules por latinha), além do fato de que a bauxita contém (em média) 55% de óxido de alumínio (alumina) e 45% de resíduos sólidos. a) Considerando que em 2010 o Brasil produziu 32x10 6 toneladas de alumínio metálico a partir da bauxita, calcule quantas toneladas de resíduos sólidos foram geradas nesse período por essa atividade. Levando se em conta o óxido de alumínio, Al 2 O 3 2Al + 3/2 O 2 (2x27)+(3x16) g (102 g) 2x27 g (54 g) Massa de óxido em x10 6 toneladas M óxido = 60,4 x 10 6 toneladas M óxido (60,4 x 10 6 ) toneladas 55 % M resíduos 45 % M resíduos = 49,5 x 10 6 toneladas b) Calcule o número de banhos que poderiam ser tomados com a energia necessária para produzir apenas uma latinha de alumínio, estimando em 10 minutos o tempo de duração do banho, em um chuveiro cuja potência é de W. Dado: W = J s -1. Consumo de energia em 1 banho = W x (10 x 60) s = 1,8 x10 6 joules. 1 banho 1,8 x10 6 joules X banhos 3,6 x10 6 joules X= 2 banhos 6-Um efluente industrial contaminado por Cr6+ recebe um tratamento químico que consiste na sua acidificação e na adição de ferro metálico. O ferro metálico e o ácido reagem entre si, dando origem ao íon Fe2+. Este, por sua vez, reage com o Cr6+, levando à formação dos íons Fe3+ e Cr3+. Depois desse passo do tratamento, o ph do efluente é aumentado por adição de uma base, o que leva à formação dos correspondentes hidróxidos pouco solúveis dos íons metálicos presentes. Os hidróxidos sólidos formados podem, assim, ser removidos da água.

9 a) Em relação ao tratamento químico completo do efluente industrial acima descrito, dê um exemplo de reação em que não houve transferência de elétrons e um exemplo de reação em que houve transferência de elétrons. Sem transferência de elétrons: reação de formação do hidróxido de Fe 3+ ou do hidróxido de Cr 3+. Com transferência: reação entre o ferro metálico e o ácido, ou a reação entre o íon Cr 6+ e o íon Fe 2+. b) O resíduo sólido obtido ao final do processo de tratamento químico pode ser separado da água por decantação ou por filtração. Desenhe dois esquemas para representar essas técnicas, incluindo possíveis legendas. 7- Pegada de carbono, do Inglês carbon footprint, é a massa de gases do efeito estufa emitida por uma determinada atividade. Ela pode ser calculada para uma pessoa, uma fábrica, um país ou qualquer dispositivo, considerando-se qualquer intervalo de tempo. Esse cálculo, no entanto, é bem complexo e requer informações muito detalhadas. Por isso, no lugar da pegada de carbono, utiliza-se o fator de emissão de CO 2, que é definido como a massa emitida de CO 2 por atividade. Uma pessoa, por exemplo, tem um fator de emissão de cerca de 800 gramas de CO 2 por dia, catabolizando açúcar (CH 2 O)n e gordura (CH 2 )n. a) Tomando por base os dois combustíveis humanos citados (açúcar e gordura), qual deles teria maior fator de emissão de CO 2, considerando-se uma mesma massa consumida? Justifique. CH 2 O + O 2 CO 2 + H 2 O 2 CH O 2 2 CO H 2 O 30 g 44 g 28 g 88 g

10 30 g X X = ~ 94 gramas Portanto, para uma mesma massa de combustíveis (30 g), a gordura tem maior fator de emissão de CO2 (94 g contra 44 g emitidos pelo açúcar). b) Uma pessoa utiliza diariamente, em média, 150 gramas de gás butano (C 4 H 10 ) cozinhando alimentos. O fator de emissão de CO 2 relativo a esse cozimento é maior, menor ou igual ao da catabolização diária do ser humano indicada no texto? Justifique. 2 C 4 H O 2 8 CO H 2 O 116 g 352 g 150 g X X = 455 g Portanto, o cozimento tem menor fator de emissão de CO 2 (455 g) que o catabolismo humano (800 g). 8-A maturação e o amaciamento da carne bovina podem ser conseguidos pela adição de uma solução de cloreto de cálcio di-hidratado na concentração de 0,18 mol por litro. Obtém-se um melhor resultado injetando-se 50 mililitros dessa solução em 1 quilograma de carne. Concentrações mais elevadas de cloreto de cálcio interferem no sabor e na textura da carne, comprometendo sua qualidade. a) Considerando o enunciado acima, que massa de cloreto de cálcio di-hidratado seria necessária para se obter o melhor resultado da maturação de 1 kg de carne bovina? O sal utilizado é o CaCl 2.2H 2 O, cuja massa molar é (40+ 2x35, ) = 147 g mol-1. Como a concentração C = n / V, então n = C x V= 0,18 mol L-1 x 0,05 L, então n= 0,009 mol. Portanto, será necessária uma massa de CaCl 2.2H 2 O= 0,009 mol x 147 g mol -1 ; m = 1,323 gramas. b) Sabendo-se que o íon cálcio é quem ativa o sistema enzimático responsável pelo amaciamento da carne, caso o cloreto de cálcio di-hidratado fosse substituído por cloreto de cálcio anidro, na mesma concentração (mol/l), o resultado obtido no processo seria o mesmo? Responda sim ou não e justifique sua resposta levando em conta apenas o aspecto estequiométrico dessa substituição.

11 O sal hidratado tem a fórmula CaCl 2.2H 2 O e o sal anidro CaCl 2. Como o texto informa que as concentrações de ambas as soluções em mol L -1 são iguais, e como as substâncias guardam a mesma proporção estequiométrica de 1 mol substância : 1 mol de íon Ca 2+, então ambas as soluções contêm a mesma concentração de Ca 2+ e portanto o resultado da maturação seria o mesmo.