RESOLUÇÃO DA PROVA ABERTA DE QUÍMICA - UFOP 2008/2 Prof. Chrystian Costa Prof. Marcos Cortez

Transcrição

1 RESOLUÇÃO DA PROVA ABERTA DE QUÍMICA - UFOP 008/ Prof. Chrystian Costa Prof. Marcos Cortez GRUPO - TIPO A 01. Desde sua introdução no mercado automobilístico, a produção dos carros do tipo bicombustível tem crescido de forma significativa. Esses automóveis podem ser abastecidos com álcool, com gasolina ou com uma mistura desses dois combustíveis em qualquer proporção. A tabela abaixo fornece o preço (R$/L), a densidade (g/ml) e o calor de combustão (kcal/g) para cada um desses combustíveis. A) Em uma viagem de Belo Horizonte a Ouro Preto, um motorista abasteceu seu veículo com uma mistura contendo 40% de etanol e gastou 8,5 L no percurso. Calcule a energia produzida pelo combustível no trajeto. A.1) Cálculo realizado de acordo com os valores da tabela (kcal/mol) V (mistura) 8,5 L % V/V (álcool) 40% V (álcool)? V (gasol)? mm C H O) 46g / mol ( 6 Ep energia produzida Ep a energia produzida pelo álcool Ep g energia produzida pela gasolina I 8,5 L 100% V (álcool) 40% V combust V álc + V gas V (álcool) 3,40L V gas 8,5 3,4 V gas 5,1 L II.a d (álcool) 0,7774 g/ml V (álcool) 3,40 L 3400 ml m (álcool) d (álcool). V (álcool) 643,16g II.b - d (gas) 0,715 g/ml V (gas) 5,1 L 5100 ml m (gas) d (gas). V (gas) 3633,75g III.a 1 mol (álcool) - -4,5 kcal; 46g (álcool) - -4,5 kcal 643,16g (álcool) - Ep a Ep a - 58,57 kcal III.b 1 mol (gas) - -11,5 kcal; 114g (gas) - -11,5 kcal 3633,75g (gas) - Ep g Ep g - 366,56 kcal Ep Ep a + Ep g Ep -58,57 366,56 Ep -65,13 kcal A.) Cálculo realizado com a unidade kcal/g conforme o enunciado V (mistura) 8,5 L % V/V (álcool) 40% V (álcool)? V (gasol)? Ep energia produzida Ep a energia produzida pelo álcool Ep g energia produzida pela gasolina I 8,5 L 100% V (álcool) 40% V combust V álc + V gas V (álcool) 3,40L V gas 8,5 3,4 V gas 5,1 L II.a d (álcool) 0,7774 g/ml V (álcool) 3,40 L 3400 ml m (álcool) d (álcool). V (álcool) 643,16g II.b - d (gas) 0,715 g/ml V (gas) 5,1 L 5100 ml m (gas) d (gas). V (gas) 3633,75g III.a 1 g (álcool) - -4,5 kcal; 643,16g (álcool) - Ep a Ep a , kcal III.b 1g (gas) - -11,5 kcal 3633,75g (gas) - Ep g Ep g ,1 kcal Ep Ep a + Ep g Ep , 41788,1 Ep -5368,34 kcal Obs.: Percebe-se divergência no item III do plano de resposta. Os valores fornecidos na tabela deveriam ser expressos na unidade kcal/g conforme o enunciado da questão. Portanto o item A dá dupla interpretação. B) Escreva as equações balanceadas para as reações de combustão do etanol e do octano. C H 6 O (l) + 3 O (g) CO (g) + 3 H O (v) C 8 H 18 (l) + 5/ O (g) 8 CO (g) + 9 H O (v)

2 C) Calcule o volume de CO, nas CNTP, que é consumido a partir de R$ 40,00 do octano. I - Gasolina: R$/L,50 1 litro octano R$,50 V oct R$ 40,00 V oct 16,0 L C 8 H 18 (l) + 5/ O (g) 8 CO (g) + 9 H O (v) II d (octano) 0,715 g/ml Conforme a equação acima: V (octano) 16,0 L III 1 mol C 8 H 18 8 mols CO (g) m (octano)? Massa molar (C 8 H 18 ) 114g/mol m (octano) d octano. v octano m (octano) 0,715g/ml ml 114g C 8 H ,0 L CO (g) m (octano) 11400g 11400g C 8 H 18 V CO ) ( V ( CO ) 1790 L D) Identifique qual dos dois combustíveis contribui menos para o aumento do efeito estufa. Justifique. Álcool Etílico. Fatores que justificam a sua menor contribuição: 1 Possui um menor número de átomos de carbono por mol do composto na cadeia. Sua produção é feita a partir da cana-de-açúcar ( biomassa ). Desta forma, parte do CO liberado durante o processo de combustão do álcool etílico é absorvido durante a fotossíntese da cana que foi replantada. Desta forma, o Álcool Etílico não contribui de forma permanente para o agravamento do efeito estufa, fato este que não ocorre com a gasolina, fonte não renovável de energia. 0. O cumeno é uma substância química de grande interesse industrial, pois quando submetido a uma reação de oxidação é possível obter fenol e acetona. Uma variedade de métodos pode ser empregada na produção de cumeno; o esquema a seguir é um exemplo: A) Identifique o tipo de reação envolvida na produção do cumeno a partir do benzeno e do -cloropropano, em presença de catalisador. Substituição eletrófila (alquilação de Friedel-Crafts). B) Forneça as fórmulas estruturais do fenol e da acetona. C) Dê o nome, segundo a IUPAC, do cumeno. Isopropil benzeno.

3 03. Para cada um dos compostos a seguir indique: I) se se trata de um eletrólito ou um não eletrólito; II) se se trata de um ácido forte, um ácido fraco, uma base forte, uma base fraca, um sal, um composto orgânico (se não for ácido, nem base, nem sal); III) quais íons são formados quando ele se dissolve em água (escreva nenhum caso não se formem íons); IV) um nome aceitável. CH 3 NH HClO 4 RbOH Fe 3 (PO 4 ) HOOC COOH II) Base fraca III) e OH- IV) Metilamina + 3 NH 3 III) H 3 O + - e ClO 4 III) Nenhum* * Composto referido já é iônico por natureza I) eletrólito III) Nenhum* * Composto referido já é iônico por natureza III) OOC COO - e H 3 O + II) Ácido forte IV) Ácido perclórico II) Base forte IV) Hidróxido de Rubídio II) Sal IV) Fosfato de ferro II II) Ácido fraco IV) Ácido etanodióico (oxálico) 04. Produtos de limpeza devem ficar fora do alcance de crianças, pois algumas substâncias que eles contêm podem reagir formando compostos capazes de causar a morte. A amônia, por exemplo, está presente em diversos desinfetantes e pode reagir com o gás metano em presença de oxigênio para formar o ácido cianídrico, de acordo com a seguinte reação: A) Faça o balanceamento da equação acima. NH 3(g) + 3 O (g) + CH 4(g) HCN (g) + 6 H O (l) B) Indique os números de oxidação de todos os elementos nos reagentes e nos produtos. Reagente: N - 3 ; O 0 ; H + 1 ; C - 4 Produtos: H + 1 ; C + ; N - 3 ; O - C) Quando se misturam, nas CNTP, volumes iguais dos gases oxigênio e metano nessa reação, algum dos dois estará em excesso? Justifique. Sim, pois para cada 3 mols de gás oxigênio, ou seja, 67, litros de O (g) são necessários, conforme a equação balanceada, mols de metano, 44,8 litros de CH 4(g) nas CNTP; logo, para um mesmo volume destes reagentes, o gás metano estará em excesso. 3

4 05. Uma cozinheira de certo restaurante constatou com sua experiência diária que os panos de prato de algodão são mais eficientes para enxugar vasilhas do que um tecido de poliéster. O algodão é um material polimérico natural composto essencialmente de celulose. O poliéster utilizado nos tecidos, comercializado como Dracon ou Terilene, é composto de um polímero sintético chamado de poli(tereftalato de etileno). As estruturas desses polímeros são mostradas a seguir: A) Tendo em vista a estrutura dos dois polímeros, forneça uma explicação plausível para a maior eficiência do pano de prato de algodão. A formação de ligações de hidrogênio com a água demonstra a maior eficiência do algodão em reter este líquido. B) A celulose é formada por um único monômero. Forneça o nome e a estrutura desse monômero. C) O poli(tereftalato de etileno) é formado por dois monômeros. Forneça a estrutura desses monômeros e identifique as funções orgânicas presentes. 4

5 06. Quando o fosgênio, COCl, é introduzido em um reator, o equilíbrio é alcançado de acordo com a seguinte reação: O gás cloro é verde, enquanto os outros gases são incolores. A quantidade de 0,3 mol de fosgênio é introduzido em um recipiente de 5,0 L a uma certa temperatura e, quando o equilíbrio é alcançado, observa-se a formação de 0,0 mol.l-1 de gás cloro. A) Calcule a constante de equilíbrio K para essa reação na temperatura do experimento. I) Nº de mols produzidos de Cl (g)? M eq (Cl (g) ) 0,0 mol/l 0,0 mol 1 L sc n p 5,0 L sc n p 0,1 mol Cl (g) II) Molaridade das espécies no equilíbrio? n i nº de mols inicial n r/p nº de mols que reagem ou são produzidos n eq nº de mols no equilíbrio M eq concentração mol/l no equilíbrio V 5,0 L COCl CO Cl n i 0,3 mol 0 0 n r/p 0,1 mol 0,1 mol 0,1 mol n eq 0,3 0,1 0, mol 0,1 mol 0,1 mol M eq 0,04 mol/l 0,0 mol/l 0,0 mol/l III) Cálculo da constante de equilíbrio (K) [ P] [ R] [ CO].[ Cl ] [ COCl ] (0,0).(0,0).10 (0,04) 4.10 K 10-4 B) Complete o quadro abaixo indicando como a coloração da mistura seria alterada se o sistema fosse submetido às seguintes mudanças. (Para completar o quadro, utilize as expressões verde mais escuro, verde mais claro ou não se alteraria.) Aumento do volume Adição de mais CO a volume constante Adição de um gás inerte a volume constante Verde mais escuro Verde mais claro Não se alteraria C) Explique como determinar experimentalmente se a reação direta é endotérmica ou exotérmica. Promovendo variações na temperatura; se o aumento de temperatura intensificar a cor verde, o sentido direto será endotérmico, caso contrário, se a coloração tornar-se menos intensa, será exotérmico. 5