Olimpíada Brasileira de Química/2005

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Estela Guimarães Balsemão
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Programa Nacional limpíadas de Química limpíada Brasileira de Química/005 MDALIDADE A FASE III Solução das Questôes estes de múltipla-escolha este 01 0 0 04 05 06 07 08 09 10 C E B A A B E D C D

1 Programa Nacional limpíadas de Química limpíada Brasileira de Química/005 MDALIDADE A FASE III Solução das Questôes estes de múltipla-escolha este C E B A A B E D C D Questões analítico-expositivas - soluções escolhidas QUESÂ 11 - Resolução apresentada pelo estudante Douglas Pinheiro Brilhante - Colégio Ari de Sá - CE. a. composto X é a amônia (NH ) pois pelas reações com o sódio metálico e Cu percebe-se a formação de gás hidrogênio (H ) e nitrogênio (N ), respectivamente, logo o composto deve ser formado por nitrogênio e hidrogênio. b. 4NH N 6H NH Na NaNH H NH Cu Cu H N NH H S NH C NH 4 HS ou (NH 4 ) S NH CNH H c. 1 L ou 1000g de H dissolve 750 L de NH (em CNP) MM 17 g / mol de NH 750,4,48 mol de NH % massa de NH 569, ,16, ,16 g de NH 569, ,16 0,6 ou 6, % d. ph -log [H ] -log (5, ) 78-(0,741) 1,6

2 limpíada Brasileira de Química Fase III e. Equilíbrio: Kb [ NH ][. H ] [ NH. H ] Kw Kw [ H ]. [ H ] [ H ] [ H ] [ NH. H ] [ NH ] inicial [ H ] [ ] [ ] [ H ] NH H Kb [ NH. H ] , ,4.10 1,84.10 (1, ,76 1,84.10 Após diluição a concentração de NH.H é 9,9 mol/l [ ] [ ] [ ] ) 18,76 1,81.10 d 0,88 Br g / L N H.H H Cl K 5 N H H - Kbc 1,81.10,16 Volume de solução [ ] [ ] 1,.10 9 [ BrCl,9. ] H H 178 ml (1,78 L ) log [ ] 0,88 ph H log ( 1,.10 ) 0,88,48 Conc ph. 14molar 0,88 de NH1, 18,78 mol / L 1,78 QUESÂ 1 - Resolução apresentada pelo estudante Cássio Sozinho Amorim - Ideal Militar - PA. a. A equação química da decomposição é a seguinte: BrCl (g) Br (g) Cl (g) b. A expressão da constante de equilíbrio é a seguinte: 5 0,01 Para o sistema estar em equilíbrio o quociente reacional deve ser igual à constante de equilíbrio. quociente reacional é o seguinte: [ Br ] [ Cl ] 0,5 Q c [ BrCl ] ( 0,5 ) 0,5 Q c Como o Q c foi diferente de K c, o sistema não está em equilíbrio. 1 79

3 Programa Nacional limpíadas de Química c. quociente reacional é muito menor que a constante de equilíbrio, o que significa que a razão entre as concentrações dos produtos e reagentes está pequena. Para aumentar as concentrações dos produtos, então, a reação vai proceder na direção da formação destes, isto é, para a direita. d. K c. (R) Dn, em que Dn é a variação do n o. de mols [n produtos n reagentes ].. (0,08.77) -. (0,08.77) o. 1 K c e. BrCl Br Cl Início 0,5 0,5 0,5 reação - x x x equilíbrio 0,5-x 0,5x 0,5x ( 0,5 x ) ( 0,5 x ) ( 0,5 x ) ( 0,5 x ) ( 0,5 x ) 0,5 0,5 x x 4 ( 0,5 x) 0,5 x 8x x ( 1 8 ) 0,5 x 4 0,5 x [BrCl] 0,5.0,094 0,06 mol/l [Br ] [Cl ] 0,5 0,094 0,44 mol/l 1,16 1, 8 ( 1 8 1, 41 ) 1, 41 0, 5 x ( 1 11, 8 ) 1,16 x 0, 094 QUESÂ 1 - Resolução apresentada pela estudante Mirella Simões Santos - Colégio écnico Industrial - Prof. Mário Alquati - FURG - RS. a. Segundo os dados da questão pode-se ver que a transformação que está acontecendo com o gás analisado pelo estudante é isobárica, ou seja, durante essa transformação a pressão permanece constante e com isso o volume 600 varia proporcionalmente de acordo com a temperatura. b. Vol um e / ml emperatura / K 80

4 limpíada Brasileira de Química Fase III c) 1 7 K 18 K V1 00 ml V 50 ml Como podemos observar pelo gráfico esboçado na questão b, conforme a temperatura aumenta o volume também aumenta. Utilizando 1, V1, e V como exemplos temos: V1/1 V/ Assim, substituindo pelos valores dados na tabela teremos: 00 ml / 7 K 50 ml / 18 K Com isso veremos que a razão V1/1 é proporcional à razão V/. Analisando um pouco mais veremos que para qualquer temperatura que seja elevado o gás seu volume (em ml) poderá ser encontrado utilizando a fórmula: V * 1,1 valor aproximado QUESÂ 14 - Resolução apresentada pela estudante haís Macedo Bezerra erceiro Jorge - Colégio 7 de setembro - CE. i) U 8. A massa atômica de um elemento é calculada ln t fazendo-se uma média 1/ ponderada. A massa do isótopo é multiplicada ela sua abundância, segundo a formula abaixo: mu. PU mu. PU mu PU 8 onde, m massa e p porcentagem. Dados experimentais comprovam que a massa atômica do elemento urânio é aproximadamente 8u. A determinação da abundância isotópica também poderia ser feita com base na meia-vida dos isótopos do urânio determinada a partir da fórmula: isótopo que apresenta o maior tempo de meia-vida é o U 8 : 4, anos. U (N ). 6H U N 8 18H 81

5 Programa Nacional limpíadas de Química Isso significa que o U 8 é o isótopo mais abundante do elemento químico urânio. ii) x U (S) (G) U x y(s) 0,8g 0,06g 0,98g 0,8 n U 1,4 x10 /1,4 x10 1x x 8 n 0,06 16,75 x10 /1,4 x10,64 x y 8 Óxido U U (s) iii) U (N ). z H (S) 4 (g) U (s) U (N ) z H 0,865g 0,679g 0,186g U (N ) H MM 94 g/mol 0,679g U(N) - 0,186g y 94g - x (g) x 107,9g de H Portanto : n m M n 107,9 g 18 g / mol H 6 mols U (N ). 6 H (s) U (N ) (s) 6 H (g) R sal nitrato de uranila apresenta 6 moléculas de água de hidratação iv) Reação: U (N ). 6 H (s) U 8 (g) N (g) 18H (g) MM U (N ). 6H 50 g/mol m U 0,98g MM U 84 g/mol U (N ). 6 H (s). 50g - 84g/mol U x - 0,98g U U (N ). 6 H (S) 8

6 limpíada Brasileira de Química Fase III R x 0,71g do composto hidratado são necessários. QUESÂ 15 - Resolução apresentada pela estudante Deborah Damaris liveira Brasil Soares - Colégio 7 de setembro - CE. a. Pela equação de Clapeyron, temos: m P. V. M P. V N. R. P. V. R. m M R. A massa inicial de gás (m 1 ) era: A massa depois do vazamento (m ): P V M m. 1. P V M 1 m R... A massa que escapou: 5,178 5,05 0,15 g E representamos por (m): m m 1 m Por ser inelástico, o recipiente não pode sofrer deformação, conseqüentemente seu volume não se altera. Dados: P 1 1atm P 0,8atm 0 C 9 K R 0,08. L. mol -1. K -1 m P V. M P. V. M ( P P ) 1..( 1 0,8) V. M 1 m 0,5. M 0,085. M 0,15 0,15 0,085. M,005 0,08.9 4,06 M 5, g/mol b. Este dado não é suficiente para identificar o gás, pois não temos conhecimento dos elementos que o formam ou de suas proporções. QUESÂ 16 - Resolução apresentada pela estudante Karina Diniz Pereira - CLEC - MG.. a. CH CH CH (aq) NaH (aq) CH CH C - Na (aq) H (aq) b. n (ácido) inicial 74 g x 1 mol / 74 g 1 mol CH CH CH n (base) inicial 16 g NaH x 1 mol/ 40 g 0,4 mol NaH 8

7 Programa Nacional limpíadas de Química Como a reação é de 1:1, o NaH reage todo e sobra 0,6 mol de ácido. Como K a é muito pequeno, K a 1, x 10-5, a ionização deste ácido é desprezível e, após o equilíbrio de ionização ter sido atingido, há aproximadamente 0,6 mol de CH CH CH. utro fator que inibe a ionização do ácido, tornando ainda mais coerente a aproximação, é o fato de existirem íons CH CH C - (provenientes do sal formado na neutralização e que se dissocia totalmente). Ionização do ácido: CH CH C H (aq) CH CH C - (bas e conjugada) H A base conjugada presente no sistema é proveniente quase somente da dissociação do sal CH CH CNa. Como é formado 0,4 mol desse sal, o número de mols da base conjugada é aproximadamente 0,4 mol. CH CH C _ hidrolisa-se, mas essa hidrólise ocorre em pequena extensão: c. K hidrólise K w /K a /1, x10-5 7,58 x Esse valor é muito pequeno. CH CH CH CH CH C - H concentração concentração [ H (0,6 ] [ C Hmol/L) C H C - ] (0,4 mol/l) 1, x [ C H C H C H ] Substituindo os valores de [CH CH C ] e de [CH CH CH], obtemos [H ] 1,98x10 5. Assim, ph -log[h ] ph - log 1,98 x ,70 d. 0,01 mol base reage 0,01 mol de ácido. Como havia 0,60 mol de ácido, sobra 0,59 mol e a concentração da base conjugada aumenta para 0,41 mol/l. Seguindo o mesmo raciocínio do item c, obtemos: [H ] 1,90 x 10 _ 5, logo ph 4,7. ph aumenta pouco, pois a solução resultante é um tampão ácido: existem CH CH CH e CH CH C _. É melhor estar preparado para uma oportunidade e não ter nenhuma, do que ter uma oportunidade e não estar preparado. 84

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