2ª Olimpíada de Química do Rio de Janeiro OQRJ RJ MODALIDADE EM3

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1 OQ MODALIDADE EM3 Leia atentamente as instruções abaixo: Essa prova destina-se exclusivamente a alunos das 3ª série do Ensino Médio. A prova contém vinte questões objetivas e três questões discursivas. Cada questão objetiva contém cinco alternativas, das quais apenas uma é correta. Assinale na folha de respostas das questões objetivas a alternativa que julgar correta. As questões discursivas devem ser respondidas apenas com caneta azul ou preta. Cada folha de resposta discursiva deve conter somente solução de um único problema. Cada questão objetiva tem o valor de 2 pontos. E cada questão discursiva tem o valor de 20 pontos (serão consideradas soluções parciais e o raciocínio apresentado). As questões discursivas só serão corrigidas caso o aluno atinja um mínimo de pontos na parte objetiva. Este mínimo será determinado posteriormente. A duração da prova será de 4 horas e 30 minutos. É permitido o uso de calculadora científica e régua, estando proibida a utilização de calculadoras gráficas e celulares. Fica proibida a consulta a qualquer material. Boa prova! RIO DE JANEIRO, 23 DE JUNHO 2007.

2 OQ 2007 MODALIDADE EM3

3 OQ 2007 MODALIDADE EM3 Algumas fórmulas úteis: v = λf 2 E = mc hf E = G = H T S Gº = RT ln K Constantes: Constante dos gases: Constante de Planck: R h = 1 = 0,082atm L mol K 6, J s 1 R 1 = 8,314J mol K c ( água) = 1cal. g. C Velocidade da luz: 8 c = 3 10 m / s 1 cal = 4, 2J 1 Å = m Alguns potenciais de redução Alguns valores logarítmicos: log(2,334 x 10 log(2,291x ) ) = = 6,63 10,64 QUESTÕES OBJETIVAS 1) Um oleum corresponde a uma mistura de H 2 SO 4 e SO 3. Quando se diz H 2 SO 4 a 109% significa que o peso de 100g de oleum ficaria 109g após todo SO 3 livre se combinar com água. Qual o percentual de SO 3 livre em um oleum 109%? a) 9% b) 29% c) 40% d) 50% e) 65% 2) A que temperatura as moléculas de O 2 teriam a mesma velocidade média dos átomos de He a 27 C? a) 216 C b) 300 C c) 1000 C d) 2127 C e) 2700 C 3) Sobre o ponto de ebulição de um líquido, é correto afirmar:

4 OQ 2007 MODALIDADE EM3 a) é a temperatura na qual líquido e vapor coexistem em equilíbrio. b) não varia com a pressão atmosférica. c) é a temperatura na qual a pressão de vapor é 1 atm. d) é diretamente proporcional a massa molecular do líquido. e) é a temperatura na qual a pressão de vapor é igual à pressão externa. 4) 20 ml de uma solução 0,100 M de Ba(NO 3 ) 2 foram misturados com 30 ml de uma solução 0,400 M de NH 4 NO 3. A [NO 3 - ] na solução resultante é: a) 0,100 M b) 0,250 M c) 0,280 M d) 0,320 M e) 0,400 M 5) Um precipitado será formado quando uma solução aquosa de ácido clorídrico for adicionado a uma solução aquosa de: a) HgNO 3 b) Ba(NO 3 ) 2 c) NaNO 3 d) ZnSO 4 e) FeSO 4 6) A pressão de vapor de um líquido irá diminuir se: a) o líquido for movido para um recipiente no qual sua área superficial seja muito menor. b) o volume do líquido no recipiente for reduzido. c) o volume da fase do vapor for aumentado. d) o número de mols do líquido for reduzido. e) a temperatura for reduzida. 7) K ps para o iodato de chumbo II, Pb(IO 3 ) 2 é 3,2 x a uma dada temperatura. Qual a solubilidade de Pb(IO 3 ) 2 em mol/l? a) 1,8 x 10-7 b) 3,6 x 10-7 c) 2,0 x 10-5 d) 4,0 x 10-5 e) 8,0 x ) Uma solução aquosa de qual composto abaixo não irá conduzir corrente elétrica? a) Ca(CH 3 COO) 2 b) Ba(OH) 2 c) KOH d) H 3 COH e) Todos os compostos anteriores irão conduzir corrente elétrica. 9) Qual das seguintes substâncias, a ser adicionada em água, não irá alterar o ph? a) NaHCO 3 b) NH 4 Cl c) KCN d) KCl e) CO 2 10) Misturando-se 1L de solução aquosa de HCl de ph = 1 com 10 L de solução aquosa de HCl de ph = 4, qual das opções abaixo contém o valor aproximado de ph da mistura?

5 OQ 2007 MODALIDADE EM3 a) ph = 0,4 b) ph = 1,0 c) ph = 2,0 d) ph = 4,0 e) ph = 5 11) Qual a relação entra as estruturas abaixo? a) compostos idênticos b) enantiômeros c) diasteroisômeros d) isômeros cis/trans e) isômeros constitucionais 12) Assinale a alternativa contendo os ácidos na ordem crescente de pka: a) CH 3COOH < HOOCCHClCOOH < HOOCCH 2COOH < HCOOH < CH 3(CH 2) 6COOH b) HOOCCHClCOOH < CH 3(CH 2) 6COOH < HOOCCH 2COOH < HCOOH < CH 3COOH c) HOOCCHClCOOH < HOOCCH 2COOH < HCOOH < CH 3COOH < CH 3(CH 2) 6COOH d) CH 3COOH < HOOCCH 2COOH < HOOCCHClCOOH < HCOOH < CH 3(CH 2) 6COOH e) CH 3(CH 2) 6COOH < CH 3COOH < HCOOH < HOOCCH 2COOH < HOOCCHClCOOH 13) Uma reação qualquer tem a velocidade equacionada por v = k [A] [B]. Pode-se afirmar que a constante de velocidade k de reações químicas não depende de: a) Temperatura b) Energia de ativação c) Energia cinética das moléculas d) Pressão e) Presença de catalisador 14) Os íons Au + e Au 3+ são necessariamente: a) Isoeletrônicos b) Isótopos c) Isótonos d) Isóbaros e) Alótropos 15) A distribuição eletrônica do 24Cu dada como [Ar] 3d 10 4s 1 a) está ativada b) é a distribuição real pois nesta situação há simetria c) está incorreta d) é a distribuição real porque o nível 3 sempre vem antes do 4 em níveis energéticos e) é a única distribuição eletrônica que mesmo no estado não ativado não obedece ao diagrama de Linus Pauling 16) Se uma hemoglobina tem 0, 335% de ferro, qual o valor aproximado para a menor massa molar possível para esta hemoglobina? a) 1,0 x 10 4

6 OQ 2007 MODALIDADE EM3 b) 1,7 x 10 4 c) 2,5 x10 4 d) 6,7 x 10 4 e) 7,0 x ) Assinale dentre as alternativas abaixo aquela contendo a correta correlação entre a molécula e sua geometria molecular: a) CH 4 quadrado planar b) NH 3 trigonal plana c) XeO 4 tetraédrica d) BF 3 piramidal e) H 2 O linear 18) Considerando os possíveis tipos de ligações carbono-carbono no naftaleno, qual tem menor comprimento? a) 1-2 b) 1-9 c) 2-3 d) 9-10 e) Todas têm comprimentos iguais ) A respeito da radioatividade, é correto afirmar que: a) se a meia-vida do polônio é três minutos, após nove minutos uma amostra desse nuclídeo reduzir-se-á a da sua massa inicial. b) as radiações emitidas por um átomo são diferentes para o átomo combinado e não combinado. c) os raios alfa (α) são íons lítio (Li + ) emitidos por núcleos de átomos radioativos, os raios beta (β) são elétrons emitidos pelos núcleos radioativos e os raios gama (λ) são ondas eletromagnéticas semelhantes aos raios X. d) quando um elemento emite um raio alfa, o seu número atômico decresce três unidades e o seu número de massa decresce cinco unidades. e) quando um átomo X, de número atômico Z e número de massa A, emite um raio beta, forma-se um átomo Y. Assim X e Y são isóbaros. 20) Analise as alternativas: I. A coloração de uma solução de iodo desaparece com a adição de Zn metálico a essa solução. II. Quando se adiciona Ag metálica a uma solução de iodo, a coloração da solução não desaparece. III. Quando se adiciona Ni metálico a uma solução de iodeto, a solução permanece incolor. IV. Quando se adiciona Ag metálica a uma solução de iodeto, a solução fica colorida. V. Quando se adiciona Ni metálico a uma solução de iodo, a coloração não desaparece. VI. Ao ser adicionada a uma solução de iodeto uma solução de alvejante doméstico solução de hipoclorito (ClO - ) -, a solução é colorida. Estão corretas: a) I, II, III e VI b) I, II e III c) III, IV e V d) II, IV e VI e) Todas são corretas QUESTÕES DISCURSIVAS ATENÇÃO: Cada folha de resposta deve conter somente solução de um único problema. Caso não haja espaço suficiente, mais de uma folha de resposta pode ser utilizada para resolver o mesmo problema.

7 OQ 2007 MODALIDADE EM3 Problema 1 A extração é um dos processos de separação mais antigo e mais utilizado pelos químicos. O processo mais frequente é o de extração simples (líquido-líquido), consistindo em agitar a solução ou suspensão da substância desejada com um solvente imiscível em um funil de separação. Os vários solutos presentes, se distribuem, então, entre as camadas (geralmente aquosa e orgânica) de acordo com suas solubilidades relativas. É o caso da trimistina, o principal componente da noz moscada. Problema 2 a) Tem-se 25 cm 3 de uma solução aquosa contendo 2 g de trimistina. Esta solução é agitada com 5mL de ligroína, deixando-se em seguida que este decante. Sabendo que a solubilidade da trimistina, por unidade de volume, é 7,5 vezes maior na ligroína do que na água, à temperatura da experiência, e que ambas as soluções saturadas podem ser consideradas diluídas, calcule a quantidade de trimistina que permanece na camada aquosa. b) Se formos extrair trimistina a partir de n extrações sucessivas, sendo utilizado um volume V 2 de ligroína em cada extração sobre um volume V 1 de solução aquosa contendo uma massa m de trimistina original, qunto de trimistina ficará em solução aquosa em função de n, V1, V2 e m? O dióxido de carbono é um ácido diprótico em solução aquosa. Os valores de pka à 0 ºC são: CO 2(aq) + H 2 O (l) HCO 3 -(aq) + H + (aq) pk a1 = 6,63 HCO 3 - (aq) CO 3 2-(aq) + H + (aq) pk a2 = 10,64 A mudança de volume devido a dissolução de CO 2 pode ser desprezado. A temperatura assumida nos itens abaixo é de 0 ºC. a) A concentração total de dióxido de carbono na água saturada com dióxido de carbono sob uma pressão parcial de 1 bar é 0,0752 mol/l. Calcule o volume do gás dióxido de carbono que pode ser dissolvido em um litro de água nessas condições. b) Calcule a concentração de íons hidrogênio e de CO 2 no equilíbrio, na água saturada com dióxido de carbono sob uma pressão parcial de 1 bar. c) Calcule a concentração de íons hidrogênio no equilíbrio em uma solução aquosa 0,01 mol/l de NaHCO 3 saturada com dióxido de carbono sob uma pressão parcial de 1 bar. d) Calcule a concentração de íons hidrogênio no equilíbrio em uma solução aquosa 0,01 mol/l de Na 2 CO3 saturada com dióxido de carbono sob uma pressão parcial de 1 bar. Ignore a auto-ionizaçao da água. e) A solubilidade do carbonato de cálcio em água à 0 ºC é 0,0012g por 100 ml de água. Calcule a concentração de íons de cálcio em uma solução saturada de carbontato de cálcio em água. Problema 3 Dada a rota sintética apresentada a seguir, responda ao que se segue:

8 OQ 2007 MODALIDADE EM3 CDH 2 CH CH 2 + HBr A A FeBr 3 H Br + B B KMnO 4 C HNO 3 E H 2 SO 4 a) Determine as estruturas representadas pelas letras A, B, C e E e seus respectivos nomes IUPAC. b) Se a primeira reação fosse conduzida em meio com peróxido, seria obtido o mesmo produto A? Em caso negativo, mostre a estrutura e o nome do composto obtido. Justifique. c) Baseado na estrutura proposta para o composto B, seria pertinente esperar que o mesmo pudesse apresentar mais de um comportamento diante de uma dada enzima? Justifique. Nota: na estrutura do primeiro composto, D representa um átomo de deutério.