Uso SPG EXAME DE APAIDADE IQ/USP 1 o SEMESTRE / 2009 PRVA DE EIMETS GERAIS EM QUÍMIA ome do andidato: ADER DE QUESTÕES Instruções: Escreva seu nome de forma legível Das 10 (dez) questões constantes neste caderno, o(a) candidato(a) deve responder obrigatoriamente as questões de números 1 a 4. Além disso, deve responder outras quatro (4) questões de sua livre escolha entre as de números 5 a 10 A nota final será dada pela média aritmética das notas de oito questões É expressamente proibido fazer qualquer anotação e/ou marca que permita sua identificação nas demais folhas desta prova Resolva cada questão na folha correspondente à mesma no caderno de respostas (não será considerada nenhuma resposta assinalada no caderno de questões) desempenho nesta prova será utilizado para ingresso no programa de Pós- Graduação e na classificação dos candidatos à bolsa da instituição
QUESTÕES BRIGATÓRIAS (1 a 4) Questão 1 a) Que tipos de forças intermoleculares podem agir entre as moléculas das seguintes substâncias: (i) 2, (ii) 2 4, (iii) 2, (iv) F, (v)i 4 e (vi) benzeno. b) Explique as seguintes observações em termos do tipo e intensidade das forças intermoleculares: (i) o ponto de fusão do xenônio é -112º e o do argônio é -189º. (ii) o ponto de ebulição do pentano é 36,1º, enquanto o do 2,2-dimetil propano é 9,5º. (iii) o ponto de ebulição do dimetil éter é -24,8º e o do etanol é 78º. Questão 2 Para a determinação de cobre, a uma amostra de 0,5500 g de bronze, dissolvida em 3, foi adicionado excesso de KI. iodo formado foi titulado com 15,35 ml de solução 0,1055 mol L -1 a 2 S 2 3. a) Seria possível dissolver a liga metálica utilizando l? Justifique. b) Escreva as equações químicas balanceadas envolvidas na determinação de cobre. c) alcule a porcentagem de cobre na liga. Dados: E 0 (u 2+ /u) = 0,337 V; E 0 (u 2+ /ui) = 0,86 V; E 0 (I 3- /I - ) = 0,536 V; E 0 (S 4 6 2- /S 2 3 2- ) = 0,08 V. Questão 3 Justifique de forma suscinta as afirmações abaixo, dizendo se as mesmas são verdadeiras ou falsas. Respostas sem justificativa não serão aceitas. a) p de uma solução aquosa de ácido clorídrico com concentração 10-8 mol L -1 pode ser calculado diretamente pela [l] ionizado. b) Dos híbridos de ressonância ao lado, E é o mais estável. c) As estruturas de ressonância abaixo explicam porque o próton-alfa (em A B negrito) tem acidez relativamente alta. 2 3 2 3 D E Questão 4 onsiderando uma reação elementar hipotética A (g) + B (g) (g) + calor; pedese: a) Esboce o diagrama de energia da reação, indicando no mesmo as energias de reagentes, produtos e estado de transição e os valores de G e #G; b) que ocorreria com os valores de K (constante de equilíbrio), G e #G caso fosse utilizado um catalisador nessa reação?
QUESTÕES 5 a 10 Responda quatro das seis questões a seguir Questão 5 a figura abaixo encontram-se sobrepostos os espectros de absorção de soluções de duas substâncias puras: cafeína e ácido salicílico. a) Supondo uso de cubeta de 10 mm de caminho óptico e concentração de cafeína de 1,0x10-4 mol L -1, determine, aproximadamente, a freqüência da radiação e a absortividade molar deste analito no máximo de absorção mostrado. b) Esboce o espectro aproximado que resultaria da mistura 1:1 das duas soluções puras (considere que não há reação). c) omo se procederia para determinar ácido salicílico e cafeína numa mistura de concentrações desconhecidas dos dois analitos? a f e ín a afeína Absorbância Ácido salicílico Á c id o S a lic ílid o o m p r im e n t o d e n d a (n m ) Questão 6 A cinética da reação de segunda ordem entre tiossulfato e brometo de n-propila, 2- S 2 3 + Br Br - SS - 3 + foi estudada a 310,5 K. A concentração do íon S 2 3 2- foi determinada por titulação em diferentes intervalos de tempo t. Foram usados na titulação V ml de uma solução 0,02572 mol L -1 de I 2 para cada alíquota (10,02 ml) retirada da mistura reacional. A concentração inicial de tiossulfato, presente em excesso, era 0,100 mol L -1. s valores de t e V seguem na tabela abaixo: t (s) 0 1110 2010 3192 5052 7380 11232 78840 V (ml) 37,63 35,20 33,63 31,90 29,86 28,04 26,01 22,24 Pede-se: a) alcule a constante de velocidade dessa reação; b) Escreva o mecanismo da reação.
Questão 7 Esquematize um fluxograma simplificado para a separação de cada um dos componentes de uma mistura aquosa preparada a partir de um tablete do medicamento Fluimucil Gripe. s componentes são 200 mg de -acetilcisteína (pk a 3,2), 500 mg de paracetamol (pk a 9,5) e 40 mg de cloridrato de pseudoefedrina (pk a 4,6). Para tal, você dispõe no laboratório, além da vidraria, de soluções aquosas 5% de a 3, a 2 3 ou a e 1% de ácido acético ou l, bem como éter etílico. 2 Questão 8 l cloridrato de pseudoefedrina S -acetilcisteína paracetamol Dadas as entalpias de vaporização (kj/mol) dos elementos metálicos na tabela abaixo: a) Explique a tendência observada nos metais alcalinos. b) Explique a tendência observada quando se comparam os metais alcalinos aos metais de transição. c) Discuta o uso de sódio em lâmpadas de descarga elétrica (lâmpadas de rua) e de tungstênio como filamento em lâmpadas incandescentes. Questão 9 A fem medida a 25 o da pilha Pt Mn (s) Mnl 2(aq, 0,0010 mol L -1 ), l (aq, 0,0100 mol L -1 ) 2(g,0,25 bar) Pt foi de 2,376 V. onsidere que o coeficiente de atividade é igual a 1 e que a fugacidade é igual a pressão. Responda as questões abaixo: a) Escreva e balanceie a reação redox da pilha. b) alcule o potencial padrão do eletrodo Mn (s) Mnl 2(aq) c) Determine o Gº da pilha e a constante de equilíbrio. A constante de equilíbrio será a mesma a 50 o? d) Explique qualitativamente a dependência da fem da pilha em função do p (aumenta, decresce ou permanece a mesma?) Dados: E 0 ( 2(g) / 2 )=1,229V; Gº = -nfeº; Gº = -RTlnK; G r = Gº + RTlnQ; E = Eº-(RT/nF)lnQ; F=96500 J.V -1.mol -1 ; R = 8,314 J K -1 mol -1. 1 atm = 1 bar
Questão 10 A figura abaixo representa a curva de titulação potenciométrica de uma alíquota de 20,0 ml de solução tampão de carbonato ( 3 = / 3 - ) com l 0,100 mol L -1 como titulante, adicionado com auxílio de uma bureta. 11,0 10,0 Titulação de solução tampão de carbonato 20,0 ml, com l 0,100 mol/l) 9,0 8,0 p 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 16,0 18,0 20,0 Volume de titulante (ml) a) Estime graficamente o p da solução tampão inicial e o pka do par conjugado 3 - / 2 3. b) Para realizar a mesma titulação usando dois indicadores visuais, qual seria o pka do indicador apropriado para a detecção do primeiro e segundo ponto final? c) Para preparar um litro deste tampão, qual a massa de carbonato de sódio e de bicarbonato de sódio a ser utilizada? (a = 23,0 g mol -1 ; = 1,0 g mol -1 ; = 16,0 g mol -1 ; = 12,0 g mol -1 ).