Exercícios de Química ITA/IME 2012 Prof. Arthur Reis Fortaleza/CE 1. (IME) Na figura abaixo, o cilindro A, de volume Va, contém um gás inicialmente à pressão Po e encontra-se conectado, através de uma tubulação dotada de uma válvula (1), a um vaso menor de volume Vb, repleto do mesmo gás à pressão p, tal que Po > p > Patm, onde Patm é a pressão atmosférica local. Abre-se a válvula 1 até que a pressão fique equalizada nos dois vasos, após o que, fecha-se esta válvula e abre-se a válvula 2 até que a pressão no vaso menor B retorne ao seu valor inicial p, completando 1 ciclo de operação. Sabendo-se que o sistema é mantido a uma temperatura constante T, pede-se uma expressão para a pressão do vaso após N ciclos. 2. A idade das rochas coletadas da lua na missão Apolo 16 tem sido determinada pelas razões 87Rb/ 86Sr e 87Sr/86Sr de diferentes minerais encontrados na amostra. a) O 87Rb é um emissor beta. Escreva a equação do decaimento nuclear. A meia vida para esse decaimento é de 4,8.10^10 anos. b) Calcule a idade da rocha. Você pode assumir que a razão inicial de 87Sr/86Sr é a mesma em A e B e que 87Sr e 86Sr são estáveis. 3. A velocidade de isomerização de isoleucina em ossos fossilizados pode ser usada como uma indicação da temperatura estimada da amostra analisada. 1 P r o j e t o R u m o a o I T A w w w. r u m o a o i t a. c o m 16/06/2012
A 20ºC, essa reação possui meia-vida de 125000 anos e sua energia de ativação é de 139,7kJ/mol. Após um longo tempo, a razão alo/iso atinge um valor de equilíbrio de 1,38. Você pode assumir que a contante de equilíbrio não depende da temperatura. A dependência da concentração com o tempo para uma reação reversível é dada pela equação: Para uma mandíbula de hipopótamo encontrada na África do Sul, a atual razão alo/iso encontrada é de 0,42. Datação radiométrica, a qual é independente da temperatura, determinou a idade do osso, que foi de 38600 anos. a) Assumindo que o isômero allo não estava presente inicialmente, determine as constantes para as reações direta e inversa e a constante de isomerização total (k1 + k-1). b) Calcule a temperatura de conservação média do osso do hipopótamo no osso. 4. Quais são as estruturas de A, B e C? 5. Indique se os seguintes pares de compostos são indenticos (A), enantiômeros (B), diastereoisômeros ( C) ou isômeros constitucionais (D). a) b) 2 P r o j e t o R u m o a o I T A w w w. r u m o a o i t a. c o m 16/06/2012
c) d) e) 6. Complete a sequência de A a I. 7. (IME) O elemento constituinte da substancia simples A possui um nome que em grego significa verde. Livre, como molecula, e um gas venenoso. Na crosta terrestre, encontra-se combinado a outros elementos, como minerais em depositos subterraneos e em oceanos. E soluvel em agua e tambem em eter. Quando A reage com hidroxido de sodio em solucao aquosa, produz a substancia composta B, usada como agente alvejante e bactericida. Quando A reage com sódio fundido, produz a substancia composta C, que é essencial ao ser humano. A eletrolise de C, em solucao aquosa, produz no catodo de ferro a substância simples D. A substancia simples E é o produto gasoso da reação, sob aquecimento, entre sódio metalico e nitrato de sodio. Ao reagir E com D, produz-se a substancia composta F, utilizada na fabricação de acido nitrico, corantes, explosivos, medicamentos, detergentes e, ainda, na forma de seus sais, como fertilizante. 3 P r o j e t o R u m o a o I T A w w w. r u m o a o i t a. c o m 16/06/2012
Determine: a) as formulas moleculares de B, C, E e F; b) as equacoes quimicas das reacoes de producao de B, E e F; c) o nome e a formula do composto produzido pela reacao de F com acido nitrico em solução aquosa. 8. (ITA 2012) A figura apresenta a variação de velocidade em função do tempo para a reação química hipotética não catalisada representada pela equação A2 + B2 2AB. Reproduza esta figura no caderno de soluções, incluindo no mesmo gráfico, além das curvas da reação catalisada, as da reação não catalisada, explicitando ambas as condições. 9. (ITA 2010) Considere o seguinte mecanismo de reação genérica: A4+ + B2+ A3+ + B3+ (etapa lenta) A4+ + B3+ A3+ + B4+ (etapa rápida) C+ + B4+ C3+ + B2+ (etapa rápida) Com relação a este mecanismo, assinale a opção ERRADA. A ( ) A reação global é representada pela equação C+ + 2A4+ C3+ + 2A3+. B ( ) B2+ é catalisador. C ( ) B3+ e B4+ são intermediários da reação. D ( ) A lei de velocidade é descrita pela equação v = k[c+ ][A4+ ]. E ( ) A reação é de segunda ordem. 10. O estireno é um hidrocarboneto aromático, facilmente polimerizável, que pode ser preparado a partir da reação entre benzeno e acetileno, conforme a equação química abaixo: C2H2(g) + C6H6(g) C6H5 CH=CH2(g) A constante de equilíbrio (Kp) desta reação, em fase gasosa, à temperatura de 1040 K e pressão de 1 atm (101,325 kpa) é igual a 4,457. Calcule a composição da mistura em equilíbrio, quando: a) Os compostos de partida são misturados em razão estequiométrica. b) A reação é iniciada com um excesso de 100% de acetileno (C2H2(g)). 4 P r o j e t o R u m o a o I T A w w w. r u m o a o i t a. c o m 16/06/2012
Gabarito 1) Pn = p + [(Po p). Va^n/(Va + Vb)^n]. 2) a) 87Rb37 87Sr38 + 0b-1. b) t = 3,8.10^9 anos. 3) a) k1 = 1,07.10^-5 ano-1. / k-1 = 7,77.10^-6 ano-1. b) T = 299,5K. 4) 5) a) Diastereoisômero; b) Enantiômero; c) Enantiômero; d) Diastereoisômero; e) Enantiômero; f) Enantiômero. 6) 7) a) B: NaClO; C: NaCl; E: N2; F: NH3. b) Cl2(g) + 2NaOH(aq) NaCl(aq) + NaClO(aq) + H20(l). 5Na(s) + NaNO3(s) + calor Na2O(s) + N2(g). N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g). c) NH4NO3 nitrato de amônio. 8) Vide comentário ITA 2012. 9) D. 10) a) X(C2H2) = 0,32 = X (C6H6); X (C6H5-CH=CH2) = 0,265. b) X (C2H2) = 0,576; X (C6H6) = 0,152; X (C6H5-CH=CH2) = 0,057. 5 P r o j e t o R u m o a o I T A w w w. r u m o a o i t a. c o m 16/06/2012