Questão 1. Questão 2. Resposta. Resposta

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1 Questão 1 Devido à toxicidade do mercúrio, em caso de derramamento desse metal, costuma-se espalhar enxofre no local para removê-lo. Mercúrio e enxofre reagem, gradativamente, formando sulfeto de mercúrio. Para fins de estudo, a reação pode ocorrer mais rapidamente, se as duas substâncias forem misturadas num almofariz. Usando esse procedimento, foram feitos dois experimentos. No primeiro, 5,0 g de mercúrio e 1,0 g de enxofre reagiram, formando 5,8 g do produto, sobrando 0, g de enxofre. No segundo experimento, 1,0 g de mercúrio e 1,6 g de enxofre forneceram 11,6 g do produto, restando,0 g de mercúrio. a) Mostre que os dois experimentos estão de acordo com a lei da conservação da massa Lavoisier) e a lei das proporções definidas Proust). b) Existem compostos de g I) e de g II). onsiderando os valores das massas molares e das massas envolvidas nos dois experimentos citados, verifique se a fórmula do composto formado, em ambos os casos, é gs ou g S. Mostre os cálculos. Dados: massas molares: g mol 1 ) mercúrio g) enxofre S)... 3 a) No primeiro experimento, temos uma massa inicial de 5,0 1,0 = 6,0 g e uma massa final de 5,8 0, = 6,0 g. No segundo experimento, temos uma massa inicial de1,0 1,6 = 13,6 g e uma massa final de 11,6,0 = 13,6 g. Em ambos os casos, nota-se que a massa dos sistemas permanece constante. Portanto, os dois experimentos estão de acordo com a lei da conservação da massa Lavoisier). Para verificar a lei das proporções definidas Proust) devemos encontrar a proporção entre as massas dos reagentes: 1º experimento: m g 5,0 = = 6,5 ms 0,8 º experimento: m g 10,0 = = 6,5 ms 1,6 Portanto, como obteve-se a mesma proporção nos dois experimentos, estes estão de acordo com a lei de Proust. b) álculo da proporção entre mercúrio e enxofre nos dois compostos citados: gs: m g 00 = = 6,5 ms 3 g S: m g 400 = = 1,5 ms 3 omo nos dois experimentos obteve-se a proporção 6,5 vide item a) entre as massas de mercúrio e enxofre, o composto formado, em ambos os casos, foi o gs. Questão Um dos métodos industriais de obtenção de zinco, a partir da blenda de zinco, ZnS, envolve quatro etapas em seqüência: I. Aquecimento do minério com oxigênio do ar atmosférico), resultando na formação de óxido de zinco e dióxido de enxofre. II. Tratamento, com carvão, a alta temperatura, do óxido de zinco, resultando na formação de zinco e monóxido de carbono. III. Resfriamento do zinco formado, que é recolhido no estado líquido. IV. Purificação do zinco por destilação fracionada. Ao final da destilação, o zinco líquido é despejado em moldes, nos quais se solidifica. a) Represente, por meio de equação química balanceada, a primeira etapa do processo. b) Indique o elemento que sofreu oxidação e o elemento que sofreu redução, na segunda etapa do processo. Justifique. c) Indique, para cada mudança de estado físico que ocorre na etapa IV, se ela é exotérmica ou endotérmica. 3 a) ZnS Zn S b) Zn Zn redução 0 oxidação 0

2 química elemento zinco sofre redução, pois há diminuição do seu número de oxidação de para 0. elemento carbono sofre oxidação pois há aumento do seu número de oxidação de 0 para. c) Zn ) Zng) : processo endotérmico Δ > 0) Zng) Zn ): processo exotérmico Δ < 0) Zn ) Zns) : processo exotérmico Δ < 0) Questão 3 Em um exame, para o preenchimento de uma vaga de químico, as seguintes fórmulas estruturais foram apresentadas ao candidato: 3 ácido láctico ácido oxálico A seguir, o examinador pediu ao candidato que determinasse, experimentalmente, o calor liberado ao fazer-se a mistura de volumes definidos de duas soluções aquosas, de mesma concentração, uma de hidróxido de sódio e outra de um dos três ácidos carboxílicos apresentados, sem revelar qual deles havia sido escolhido. Foi informado ao candidato que, quando o ácido e a base reagem na proporção estequiométrica, o calor liberado é máximo. ácido cítrico s resultados obtidos foram os seguintes: Volume da solução de base/ml Volume da solução de ácido/ml alor liberado/j Diante dos resultados obtidos, o examinador pediu ao candidato que determinasse qual dos ácidos havia sido utilizado no experimento. Para responder, o candidato construiu uma tabela e um gráfico do calor liberado versus x base, definido como: V xbase = base, equivalente a Vbase Vácido n xbase = base nbase nácido onde: n = quantidade de ácido ou de base em mol) V = volume da solução de ácido ou de base em ml) a) Reproduza, na página ao lado, a tabela e o gráfico que devem ter sido obtidos pelo candidato. Pelos pontos do gráfico, podem ser traçadas duas retas, cujo cruzamento corresponde ao máximo calor liberado. b) Determine o valor de x base que corresponde ao ponto de cruzamento das retas em seu gráfico. c) Qual foi o ácido escolhido pelo examinador? Explique. d)indiquequaléoreagentelimitanteparao experimento em que o calor liberado foi 1400 J e para aquele em que o calor liberado foi 1500 J. Explique. x base alor liberado / J alor liberado / J , 0,4 0,6 0,8 1,0 x base

3 química 3 a) Aplicando-se a fórmula dada para o cálculo de x base, pode-se construir a seguinte tabela: x base 0 0,3 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 alor liberado / J gráfico do calor liberado versus x base é: alor liberado / J , 0,4 0,6 0,8 1,0 x base cruzamento das duas retas indica que o valor máximo de calor liberado é de J, aproximadamente. b) Pelo gráfico, o valor de x base que corresponde ao máximo calor liberado é de, aproximadamente, 0,675. c) álculo do volume de base no ponto de máxima liberação de calor: Vbase = x base Vbase V ácido ) Vbase = 0, = 33,75 ml Logo, V ácido é igual a 16,5 ml. A relação entre os volumes de base e de ácido nesse ponto é de 33,75 para 16,5, ou seja, aproximadamente : 1. omo essa relação é a mesma em número de mol, sabe-se que mol da base reagem estequiometricamente com 1 mol do ácido. Tal situação ocorrerá apenas com um ácido diprótico, nesse caso, o ácido oxálico: Na 4 Na4 d) Abaixo do ponto de equivalência, o volume de base é inferior a 33,75 ml, o que indica que há um excesso de ácido oxálico presente. Acima do ponto estequiométrico, o volume de base supera 33,75 ml, indicando que há excesso de Na. Desse modo, quando o calor liberado for J, o reagente limitante será o hidróxido de sódio, e quando o calor liberado for J, o limitante será o ácido oxálico. Questão 4 Foram misturados,00 L de um alcano de m átomos de carbono por molécula e,00 L de outro alcano de n átomos de carbono por molécula, ambos gasosos. Esses alcanos podem ser quaisquer dois dentre os seguintes: metano, etano, propano ou butano. Na combustão completa dessa mistura gasosa, foram consumidos 3,00 L de oxigênio. Todos os volumes foram medidos nas mesmas condições de pressão e temperatura. a) Escreva a equação da combustão completa de um alcano de n átomos de carbono por molécula. Para identificar os dois alcanos que foram misturados, conforme indicado acima, é preciso considerar a lei de Avogadro, que relaciona o volume de um gás com seu número de moléculas. b) Escreva o enunciado dessa lei. c) Identifique os dois alcanos. Explique como chegou a essa conclusão. 3n 1 a) n n n n 1) b) Lei de Avogadro: "Volumes iguais de quaisquer gases medidos nas mesmas condições de pressão e temperatura contêm o mesmo número de moléculas." c) As equações genéricas de combustão multiplicadas por são: 3n 1 n n n n 1) 3m 1 m m m m 1) Pela Lei de Avogadro, a relação entre os volumes dos gases, medidos a mesma T e P, é também a relação entre as moléculas gasosas presentes. onseqüentemente, temos: n n m m : : 3 Então: 3n 1 3m 1 = 3 3n 3m = 1

4 química 4 Para a equação ser verdadeira, m e n devem corresponder aos números 3 e 4. Portanto, os alcanos são o propano 3 8) eo butano 4 10 ). Questão 5 Mesmo em regiões não poluídas, a água da chuva não apresenta p igual a 7, devido ao atmosférico, que nela se dissolve, estabelecendo-se os equilíbrios g) aq) equilíbrio 1 aq) ) aq) 3aq) equilíbrio No equilíbrio 1, o valor da concentração de dissolvido na água, [ aq)], é obtido pela lei de enry, que fornece a solubilidade do na água, em função da pressão parcial desse gás, P, no ar: [ aq)] = k P, onde k = 35, 10 mol L 1 atm 1, a 5 o. valor da constante do equilíbrio, a 5 o, é 4, mol L 1. a) Atualmente, a concentração de na atmosfera se aproxima de 400 ppm. alcule a pressão parcial de para um local em que a pressão do ar é 1,0 atm. b) Escreva a expressão da constante do equilíbrio. c) alcule o p da água da chuva o gráfico a seguir poderá ajudar, evitando operações como extração de raiz quadrada e de logaritmo). bservação: ppm = partes por milhão. a) álculo da pressão parcial do : P = X P T 400 P = P = 4 10 atm b) A expressão da constante do equilíbrio é: [ ] [ 3 ] K = [ ] c) om base nos dados do problema, podemos construir uma tabela: aq) ) aq) 3aq) início y 0 0 reação x x x equilíbrio y x x x Sendo que y x = k P Lei de enry), temos: [ ] [ 3 ] K = k P K = x k P 7 4 x = 4,4 10 3, x 6, 10 1 álculo do p da água da chuva: p =log [ ] p =log 6, 10 1 p =log 6, log 10 1 p = 6 log 1 6, do gráfico, log 6, 0,4) p 5,6 log x 1/ ) 0,5 0,4 0,3 0, 0,1 0, x Questão 6 A adição de a alcenos ocorre em duas etapas. Na primeira delas, o íon, proveniente do, liga-se ao átomo de carbono da dupla ligação que está ligado ao menor número de outros átomos de carbono. Essa nova ligação ) é formada à custa de um par eletrônico da dupla ligação, sendo gerado um íon com carga positiva, chamado carbocátion, que reage imediatamente com o íon cloreto, dando origem ao produto final.

5 química 5 A reação do 1-penteno com, formando o -cloropentano, ilustra o que foi descrito. = 3 1ª etapa 1ª etapa 3 _ ª etapa carbocátion a) Escreva a fórmula estrutural do carbocátion que, reagindo com o íon cloreto, dá origem ao seguinte haleto de alquila: 3 b) Escreva a fórmula estrutural de três alcenos que não sejam isômeros cis-trans entre si e que, reagindo com, podem dar origem ao haleto de alquila do item anterior. c) Escreva a fórmula estrutural do alceno do item b que não apresenta isomeria cis-trans. Justifique. a) Fórmula do carbocátion: b) As fórmulas dos alcenos são: _ ª etapa c) alceno a seguir não apresenta isomeria cis-trans, porque um dos átomos de carbono da insaturação está ligado a dois grupos iguais átomos de ): 3 3 Questão 7 Um químico, pensando sobre quais produtos poderiam ser gerados pela desidratação do ácido 5 hidróxi pentanóico, imaginou que a) a desidratação intermolecular desse composto poderia gerar um éter ou um éster, ambos de cadeia aberta. Escreva as fórmulas estruturais desses dois compostos. b) a desidratação intramolecular desse composto poderia gerar um éster cíclico ou um ácido com cadeia carbônica insaturada. Escreva as fórmulas estruturais desses dois compostos. a) éter de cadeia aberta que pode ser formado é: 4 4 éster de cadeia aberta que pode ser formado é: 4 4 b) éster cíclico que pode ser formado é:,

6 química 6 ácido com cadeia carbônica insaturada que pode ser formado é: Questão 8 A celulose é um polímero natural, constituído de alguns milhares de unidades de glicose. Um segmento desse polímero é representado por Produz-se o acetato de celulose, usado na fabricação de fibras têxteis, fazendo-se reagir a celulose com anidrido acético. Um exemplo de reação de triacetilação é: 3 glicerol unidade monomérica 610 5) 3 3 anidrido acético 610 5) n= celulose ácido acético 3 triacetato de glicerila a) Escreva a unidade monomérica da celulose após ter sido triacetilada, isto é, após seus três grupos hidroxila terem reagido com anidrido acético. Represente explicitamente todos os átomos de hidrogênio que devem estar presentes nessa unidade monomérica triacetilada. b) alcule a massa de anidrido acético necessária para triacetilar 97 g de celulose. c) alcule o número de unidades monoméricas, presentes na cadeia polimérica de certa amostra de celulose cuja massa molar média é 4, g mol 1. Dados: massas molares g mol 1 ) anidrido acético unidade monomérica da celulose a) 3 3 b) álculo da massa de anidrido acético: 1 mol monômero 97 g celulose 16 g celulose m. molar 3 mol an. acético 10 g an. acético = 1 mol monômero 1 mol an. acético eq. química m. molar = g an. acético c) A partir das massas molares g mol 1 ) podemos aferir as massas moleculares u). Então, o cálculo do número de unidades monoméricas por molécula de celulose é: 5 4,86 10 u 1 unidade monomérica = 1 molécula celulose 16 u unidades monoméricas = molécula celulose Questão 9 Existem soluções aquosas de sais e glicose, vendidas em farmácias, destinadas ao tratamento da desidratação que ocorre em pessoas que perderam muito líquido. Uma dessas soluções tem a seguinte composição: 3

7 química 7 oncentração Substância mol / 500 ml de solução loreto de sódio 1,8 10 itrato de potássio monoidratado itrato de sódio diidratado 3 3,3 10 1, Glicose 6,3 10 a) alcule a concentração, em mol L 1,dos íons sódio e dos íons citrato, nessa solução. b) Tal solução aquosa apresenta atividade óptica. Qual das espécies químicas presentes é responsável por essa propriedade? Justifique. Dados: glicose Fórmulas estruturais: a) álculo da concentração molar dos íons sódio Na ): 1,8 10 mol Na 1 mol Na = 0,5 L solução 1molNa conc. molar fórmula = 3,6 10 mol/l provenientes do Na 3 ) 3 1,7 10 mol Na3it 3molNa = 0,5 L solução 1 mol Na 3it conc. molar fórmula = 1,0 10 mol/l provenientes do Na3 it) [Na ] total = [Na ] Na [Na ] Na3it = = 3,6 10 1,0 10 = 4,6 10 mol/l citrato de sódio Na Na Na álculo da concentração molar dos íons citrato 3 it ): 3 3 3,3 10 mol K 3it 1 mol it = 0,5 L solução 1 mol K 3it conc. molar fórmula = 6, mol/l provenientes do K 3 it) 3 3 1,7 10 mol Na3it 1 mol it = 0,5 L solução 1 mol Na 3it conc. molar fórmula = 3, mol/l provenientes do Na3 it) [it ] total = [it ] K [it ] 3it Na3it = 3 3 = 6,6 10 3,4 10 = 1 10 mol/l b) A atividade óptica dessa solução se deve à glicose, pois esta apresenta átomos de carbono assimétricos: * * * * Questão 10 * = carbono assimétrico Foi montada uma pilha em que o pólo positivo era constituído por um bastão de paládio, mergulhado numa solução de cloreto de paládio e o pólo negativo, por um bastão de níquel, mergulhado numa solução de sulfato de níquel. As semi-reações que representam os eletrodos são: Pd e Pd Ni e Ni a) Escreva a equação que representa a reação química que ocorre quando a pilha está funcionando sentido espontâneo). b) que acontece com as concentrações de Pd e Ni durante o funcionamento da pilha? Explique.

8 química 8 c) s dados da tabela abaixo sugerem que o princípio de Le hâtelier se aplica à reação química que acontece nessa pilha. Explique por quê. Experimento [Pd ] /moll 1 [Ni ] /moll 1 E / V A 1,00 0,100 1,7 B 1,00 1,00 1,4 0,100 1,00 1,1 E = diferença de potencial elétrico a) As semi-reações e a equação global da pilha níquel-paládio são: pólo positivo: redução Pd e Pd cátodo pólo negativo: oxidação Ni Ni e ânodo equação global: Ni Pd Ni Pd b) Durante o funcionamento da pilha, a concentração de Pd diminui reagente) e a concentração de Ni aumenta produto). c) Analisando-se os dados tabelados, nota-se que a diminuição da concentração molar de Ni produto) faz com que a diferença de potencial aumente em relação ao valor padrão 1,4 V). Em contrapartida, a diminuição da concentração molar de Pd reagente) diminui a diferença de potencial da pilha. Isto está de acordo com o Princípio de Le hatelier, uma vez que a diminuição da concentração de um produto desloca o equilíbrio no sentido direto aumento do potencial) e a diminuição da concentração de um reagente desloca o equilíbrio no sentido inverso diminuição do potencial). Química uma prova sem surpresas s enunciados clássicos foram longos, com muitos dados, fórmulas e gráficos, possivelmente intimidando muitos candidatos. A prova apresentou 50% de questões de média e alta dificuldade, o que deve ser apropriado para cumprir as finalidades da prova. Algumas das mais fundamentais leis da Química estiveram presentes: Lavoisier, Proust e Avogadro. Físico- Química 40% Química Geral e Descritiva 0% Química rgânica 40%