ENEM Prova resolvida Química

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ENEM 2016 - Prova resolvida

Química

01. Texto I

Biocélulas combustíveis são uma alternativa tecnológica para substituição das baterias convencionais. Em uma biocélula microbiológica, bactérias catalisam reações de oxidação de substratos orgânicos. Liberam elétrons produzidos na respiração celular para um eletrodo, onde fluem por um circuito externo até o cátodo do sistema, produzindo corrente elétrica. Uma reação típica que ocorre em biocélulas microbiológicas utiliza o acetato como substrato.

AQUINO NETO. S. Preparação e caracterização de bioanodos para biocélula e combustível etanol/O . Disponível em: www.teses.usp.br. Acesso em: 23 jun. 2015 (adaptado). 2

Texto II

Em sistemas bioeletroquímicos, os potenciais padrão (E ) apresentam valores característicos. 0' Para as biocélulas de acetato, considere as seguintes semirreações de redução e seus respectivos potenciais: + − − + − + + → + = − + + → = + 0' 2 3 2 0' 2 2 2 CO 7 H 8e CH OO 2 H O E 0,3 V O 4 H 4e 2 H O E 0,8 V

SCOTI, K.; YU, E. H. Microbial electrochemical and fuel cells: fundamentals and applications. Woodhead Publishing Series in Energy. n. 88, 2016 (adaptado).

Nessas condições, qual é o número mínimo de biocélulas de acetato, ligadas em série, necessárias para se obter uma diferença de potencial de 4,4 V?

a) 3 b) 4 c) 6 d) 9 e) 15 Resolução: Alternativa B + − − + − − + + → + = − + + → = + + > − + 0' 2 3 2 0' 2 2 3 2 2 CO 7 H 8e CH OO 2 H O E 0,3 V (inverter)

O 4 H 4e 2 H O E 0,8 V (manter e multiplicar por 2) 0,8 V 0,3 V CH COO 2H O →2CO₂ + 7H+ + 8e− + 2 2O 8H+ + 8e− → 4 − + → + = − = − − = = × = = Δ Δ 2 Global 3 2 2 2 maior menor total (2)H O CH COO 2O 2CO 2H O E E E 0,8 ( 0,3) 1,1 V E 4,4 V 1,1 n 4,4 n 4

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02. O benzeno, um importante solvente para a indústria química, é obtido industrialmente pela destilação do petróleo. Contudo, também pode ser sintetizado pela trimerização do acetileno catalisada por ferro metálico sob altas temperaturas, conforme a equação química:

→

2 2(g ) 6 6( )

3 C H C H

A energia envolvida nesse processo pode ser calculada indiretamente pela variação de entalpia das reações de combustão das substâncias participantes, nas mesmas condições experimentais:

I. C H₂ _2(g)+5O_2(g) →2 CO_{2(g )}+H O₂ _{( )} ∆H0_c = −310 kcal mol 2

II. C H₆ _{6( )} +15O_{2(g )} →6 CO_{2(g )}+3 H O₂ _{( )} ∆H0_c = −780 kcal mol 2

A variação de entalpia do processo de trimerização, em kcal, para a formação de um mol de benzeno é mais próxima de

a) -1.090. b) -150. c) -50. d) +157. e) +470. Resolução: Alternativa B + → + ∆ = − + → + ∆ = − + 0 2 2(g) 2(g) 2(g ) 2 ( ) c 0 6 6( ) 2(g ) 2(g ) 2 ( ) c 2 2(g ) 2(g ) 5

C H O 2 CO H O H 310 kcal mol (manter e multiplicar por 3) 2

15

C H O 6 CO 3 H O H 780 kcal mol (inverter) 2 15 3C H O 2 → 6 CO2(g) + 3H O2 ( ) ∆ = × − 0 c 2(g ) H 3 ( 310) kcal mol 6 CO + 3 H O₂ _{( )} →C H₆ _{6( )} +15O_{2(g )} 2 ∆ = + → = × − + = − Δ Δ 0 c Global 2 2(g ) 6 6( ) H 780 kcal mol 3C H C H H [3 ( 310) 780] kcal mol H 150 kcal mol

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03. Uma pessoa é responsável pela manutenção de uma sauna úmida. Todos os dias cumpre o mesmo ritual: colhe folhas de capim-cidreira e algumas folhas de eucalipto. Em seguida, coloca as folhas na saída do vapor da sauna, aromatizando-a, conforme representado na figura.

Qual processo de separação é responsável pela aromatização promovida?

a) Filtração simples. b) Destilação simples. c) Extração por arraste. d) Sublimação fracionada. e) Decantação sólido-líquido.

Resolução: Alternativa C

Extração por arraste, ou seja, o vapor de água arrasta as substâncias responsáveis pelo aroma presente na sauna.

04. A minimização do tempo e custo de uma reação química, bem como o aumento na sua taxa de conversão, caracterizam a eficiência de um processo químico. Como consequência, produtos podem chegar ao consumidor mais baratos. Um dos parâmetros que mede a eficiência de uma reação química é o seu rendimento molar (R, em %), definido como

= produto ×

reagente limitante

n

R 100

n

em que n_{corresponde ao número de mols. O metanol pode ser obtido pela reação entre brometo} de metila e hidróxido de sódio, conforme a equação química:

+ → +

3 3

CH Br NaOH CH OH NaBr

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O rendimento molar da reação, em que 32 g de metanol foram obtidos a partir de 142,5 g de brometo de metila e 80 g de hidróxido de sódio, é mais próximo de

a) 22 %. b) 40 %. c) 50 %. d) 67 %. e) 75 %. Resolução: Alternativa D = = = + → + 3 3 3 3 CH OH 32; CH Br 95; NaOH 40. CH Br NaOH CH OH NaBr 95 g 40 g 32 g 142,5 g 80 g × = × = > + → + 3 3 32 g 95 80 7.600 142,5 40 5.700 7.600 5.700 CH Br NaOH CH OH NaBr 95 g 40 g 32 g 142,5 g Excesso de reagente 80 g = 3 3 CH OH CH OH m m 48 g

48 g 100 % de ren dim ento 32 g

= ≈

r

r 66,666 % 67 %

05. Em sua formulação, o spray de pimenta contém porcentagens variadas de oleorresina de Capsicum, cujo principio ativo é a capsaicina, e um solvente (um álcool como etanol ou isopropanol). Em contato com os olhos, pele ou vias respiratórias, a capsaicina causa um efeito inflamatório que gera uma sensação de dor e ardor, levando à cegueira temporária. O processo é desencadeado pela liberação de neuropeptídios das terminações nervosas.

Como funciona o gás de pimenta. Disponível em: http://pessoas.hsw.uol.com.br. Acesso em: 1 mar. 2012 (adaptado).

Quando uma pessoa é atingida com o spray de pimenta nos olhos ou na pele, a lavagem da região atingida com água é ineficaz porque a

a) reação entre etanol e água libera calor, intensificando o ardor.

b) solubilidade do princípio ativo em água é muito baixa, dificultando a sua remoção.

c) permeabilidade da água na pele é muito alta, não permitindo a remoção do princípio ativo. d) solubilização do óleo em água causa um maior espalhamento além das áreas atingidas.

e) ardência faz evaporar rapidamente a água, não permitindo que haja contato entre o óleo e o solvente.

Resolução: Alternativa B

A lavagem da região atingida com água (polar) é ineficaz porque o princípio ativo (capsaicina) apresenta baixa polaridade.

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O O H NH O Capsaicina

06. O carvão ativado é um material que possui elevado teor de carbono, sendo muito utilizado para a remoção de com postos orgânicos voláteis do meio, como o benzeno. Para a remoção desses compostos, utiliza-se a adsorção. Esse fenômeno ocorre por meio de interações do tipo intermoleculares entre a superfície do carvão (adsorvente) e o benzeno (adsorvato, substância adsorvida).

No caso apresentado, entre o adsorvente e a substância adsorvida ocorre a formação de:

a) Ligações dissulfeto. b) Ligações covalentes. c) Ligações de hidrogênio.

d) Interações dipolo induzido – dipolo induzido.

e) Interações dipolo permanente – dipolo permanente.

Resolução: Alternativa D

O carvão (C ) e o benzeno (s) (C H ) são substâncias classificadas como apolares 6 6

→ →

= (R 0) .

Conclusão: as forças atrativas envolvidas na atração entre o adsorvente e o adsorvato são do tipo dipolo induzido – dipolo induzido.

07. O aquecimento de um material por irradiação com micro-ondas ocorre por causa da interação da onda eletromagnética com o dipolo elétrico da molécula. Um importante atributo do aquecimento por micro-ondas e a absorção direta da energia pelo material a ser aquecido. Assim, esse aquecimento é seletivo e dependerá, principalmente, da constante dielétrica e da frequência de relaxação do material. O gráfico mostra a taxa de aquecimento de cinco solventes sob irradiação de micro-ondas.

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No gráfico, qual solvente apresenta taxa média de aquecimento mais próxima de zero, no intervalo de 0 s a 40 s? a) H O ₂ b) CH OH ₃ c) CH CH OH ₃ ₂ d) CH CH CH OH 3 2 2 e) CH CH CH CH CH CH ₃ ₂ ₂ ₂ ₂ ₃ Resolução: Alternativa E

De acordo com o gráfico a curva demarcada com o símbolo (n-hexano) apresenta a menor inclinação, ou seja, para esta curva a variação de temperatura tende a zero.

A fórmula do n-hexano é CH CH CH CH CH CH . ₃ ₂ ₂ ₂ ₂ ₃

08. Em meados de 2003, mais de 20 pessoas morreram no Brasil após terem ingerido uma suspensão de sulfato de bário utilizada como contraste em exames radiológicos. O sulfato de bário é um sólido pouquíssimo solúvel em água, que não se dissolve mesmo na presença de ácidos. As mortes ocorreram porque um laboratório farmacêutico forneceu o produto contaminado com carbonato de bário, que é solúvel em meio ácido. Um simples teste para verificar a existência de íons bário solúveis poderia ter evitado a tragédia. Esse teste consiste em tratar a amostra com solução aquosa de HC e, após filtrar para separar os compostos insolúveis de bário, adiciona-se solução aquosa de H SO2 4 sobre o filtrado e observa-se por 30 min.

TUBINO, M.; SIMONI, J. A. Refletindo sobre o caso Celobar®. Química Nova. n. 2, 2007 (adaptado).

A presença de íons bário solúveis na amostra é indicada pela

a) liberação de calor.

b) alteração da cor para rosa.

c) precipitação de um sólido branco. d) formação de gás hidrogênio. e) volatilização de gás cloro.

O teste consiste em tratar a amostra, neste caso de carbonato de bário (BaCO ) com solução ₃ aquosa de HC e, após filtrar para separar os compostos insolúveis de bário, adiciona-se solução aquosa de H SO sobre o filtrado: 2 4

+ → + + + → + 2 3 H CO 3 2 2 2 2 2 4 4 Pr ecipitado (sólido branco)

BaCO (s) 2HC (aq) BaC (aq) H O( ) CO (g) BaC (aq) H SO (aq) BaSO (s) 2HC (aq)

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09. Os feromônios são substâncias utilizadas na comunicação entre indivíduos de uma espécie. O primeiro feromônio isolado de um inseto foi o bombicol, substância produzida pela mariposa do bicho-da-seda.

O uso de feromônios em ações de controle de insetos-praga está de acordo com o modelo preconizado para a agricultura do futuro. São agentes altamente específicos e seus compostos químicos podem ser empregados em determinados cultivos, conforme ilustrado no quadro.

Considerando essas estruturas químicas, o tipo de estereoisomeria apresentada pelo bombicol é também apresentada pelo feromônio utilizado no controle do inseto

a) Sitophilus spp. b) Migdolus fryanus. c) Anthonomus rubi. d) Grapholita molesta. e) Scrobipalpuloides absoluta. Resolução: Alternativa E

Percebe-se que a estrutura do Bombicol apresenta isomeria cis-trans.

OH Bombicol

Este tipo de isomeria também ocorre no composto no feromônio utilizado no controle do inseto Scrobipalpuloides absoluta.

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10. Após seu desgaste completo, os pneus podem ser queimados para a geração de energia. Dentre os gases gerados na combustão completa da borracha vulcanizada, alguns são poluentes e provocam a chuva ácida. Para evitar que escapem para a atmosfera, esses gases podem ser borbulhados em uma solução aquosa contendo uma substância adequada. Considere as informações das substâncias listadas no quadro.

Dentre as substâncias listadas no quadro, aquela capaz de remover com maior eficiência os gases poluentes é o(a) a) fenol. b) piridina. c) metilamina. d) hidrogenofosfato de potássio. e) hidrogenosulfato de potássio. Resolução: Alternativa D

A borracha vulcanizada apresenta enxofre em sua estrutura tridimensional.

A queima dos pneus (fabricados com borracha vulcanizada) libera trióxido de enxofre gasoso

3

(SO ) , um óxido ácido, responsável pela chuva ácida composta por ácido sulfúrico

+ →

3 2 2 4

(SO H O H SO ) .

A substância listada no quadro deverá apresentar o maior caráter básico para neutralizar o poluente que possui caráter ácido, ou seja, terá que apresentar o maior valor de constante de equilíbrio (nesse caso a concentração de ânions OH− será maior).

Como 3,1 10⋅ −2 é o maior valor de constante de equilíbrio listado na tabela, conclui-se que a substância indicada é o hidrogenofosfato de potássio.

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11. A lipofilia é um dos fatores fundamentais para o planejamento de um fármaco. Ela mede o grau de afinidade que a substância tem com ambientes apolares, podendo ser avaliada por seu coeficiente de partição.

Em relação ao coeficiente de partição da testosterona, as lipofilias dos compostos 1 e 2 são, respectivamente,

a) menor e menor que a lipofilia da testosterona. b) menor e maior que a lipofilia da testosterona. c) maior e menor que a lipofilia da testosterona. d) maior e maior que a lipofilia da testosterona. e) menor e igual à lipofilia da testosterona.

Coeficiente de partição (P) neste caso é definido como a concentração da substância indicada (compostos 1, 2 e testosterona) dissolvida em solvente apolar.

Composto 1:

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Testosterona:

Analisando-se as estruturas dos compostos 1, 2 e da testosterona, conclui-se que esta é mais polar, pois apresenta o grupo OH no lugar de X.

Conclusão: os compostos 1 e 2 dissolvem melhor em solventes apolares, ou seja, apresentam maior coeficiente de partição e maior lipofilia (filia = afinidade; lipo = semelhante à gordura) em relação à testosterona.

12. O esquema representa, de maneira simplificada, o processo de produção de etanol utilizando milho como matéria-prima.

A etapa de hidrólise na produção de etanol a partir do milho é fundamental para que

a) a glicose seja convertida em sacarose. b) as enzimas dessa planta sejam ativadas. c) a maceração favorece a solubilização em água.

d) o amido seja transformado em substratos utilizáveis pela levedura. e) os grãos com diferentes composições químicas sejam padronizados.

O amido

(

(C H O )6 10 5 n

)

presente no milho sofre hidrólise formando carboidratos (C H O ) que 6 12 6

fermentam na presença de leveduras produzindo gás carbônico (CO ), etanol (₂ C H O ) e água ₂ ₆ (H O ). 2

+ →

6 10 5 n 2 6 12 6

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C

₆

H

₁₂

O

₆ 2 ADP + 2P 2 ATP 2 NAD 2 NADH2

C

₃

H

₄

O

₃

C

₃

H

₄

O

₃

(ádido pirúvico) (ádido pirúvico)

CO

₂

C

₂

H

₆

O

(etanol)

CO

₂

C

₂

H

₆

O

(etanol) Fermentação alcoólica (glicose)

13. Primeiro, em relação àquilo a que chamamos água, quando congela, parece-nos estar a olhar para algo que se tornou pedra ou terra, mas quando derrete e se dispersa, esta torna-se bafo e ar; o ar, quando é queimado, torna-se fogo; e, inversamente, o fogo, quando se contrai e se extingue, regressa a forma do ar; o ar, novamente concentrado e contraído, torna-se nuvem e nevoeiro, mas, a partir destes estados, se for ainda mais comprimido, torna-se água corrente, e de água torna-se novamente terra e pedras; e deste modo, como nos parece, dão geração uns aos outros de forma cíclica.

PLATÃO. Timeu-Crítias. Coimbra: CECH, 2011.

Do ponto de vista da ciência moderna, os “quatro elementos” descritos por Platão correspondem, na verdade, às fases sólida, líquida, gasosa e plasma da matéria. As transições entre elas são hoje entendidas como consequências macroscópicas de transformações sofridas pela matéria em escala microscópica.

Excetuando-se a fase de plasma, essas transformações sofridas pela matéria, em nível microscópico, estão associadas a uma

a) troca de átomos entre as diferentes moléculas do material. b) transmutação nuclear dos elementos químicos do material. c) redistribuição de prótons entre os diferentes átomos do material.

d) mudança na estrutura espacial formada pelos diferentes constituintes do material. e) alteração nas proporções dos diferentes isótopos de cada elemento presente no material.

Excetuando-se a fase de plasma, essas transformações sofridas pela matéria, em nível microscópico, estão associadas a uma mudança na estrutura espacial formada pelos diferentes constituintes do material, ou seja, pela distância entre as moléculas de água e a intensidade das forças atrativas presentes no estado sólido, líquido e gasoso.

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14. Para cada litro de etanol produzido em uma indústria de cana-de-açúcar são gerados cerca de 18 L de vinhaça que é utilizada na irrigação das plantações de cana-de-açúcar, já que contém teores médios de nutrientes N, P e K iguais a 357 mg/L, 60 mg/L e 2.034 mg/L, respectivamente. SILVA. M. A. S.; GRIEBELER. N. P.; BORGES, L. C. Uso de vinhaça e impactos nas propriedades do solo e lençol freático. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental. n. 1, 2007 (adaptado).

Na produção de 27.000 L de etanol, a quantidade total de fósforo, em kg, disponível na vinhaça será mais próxima de

a) 1. b) 29. c) 60. d) 170. e) 1.000. Resolução: Alternativa B

De acordo com o enunciado da questão em 18 L de etanol a concentração de fósforo (P) é igual a 60 mg/L . Então: 1 L de e tan ol 18 L de vinhaça 27.000 L de e tan ol − = = vinhaça vinhaça 6 V V 486.000 L 1 mg 10 kg 1 L de vinhaça 60 10× −6 kg (P) 486.000 L − = × × = ≈ P 6 6 P P m m 29,16 10 10 kg 29,16 kg m 29 kg

15. Pesquisadores recuperaram DNA de ossos de mamute (Mammuthus primigenius) encontrados na Sibéria, que tiveram sua idade de cerca de 28 mil anos confirmada pela técnica do carbono-14. FAPESP. DNA do mamute é revelado. Disponível em: http://agencia.fapesp.br. Acesso em: 13 ago. 2012 (adaptado).

A técnica de datação apresentada no texto só é possível devido à

a) proporção conhecida entre carbono-14 e carbono-12 na atmosfera ao longo dos anos. b) decomposição de todo o carbono-12 presente no organismo após a morte.

c) fixação maior do carbono-14 nos tecidos de organismos após a morte. d) emissão de carbono-12 pelos tecidos de organismos após a morte. e) transformação do carbono-12 em carbono-14 ao longo dos anos.

Resolução: Alternativa A

A determinação da idade de materiais pode ser feita a partir da medição da sua radioatividade devido à presença do carbono-14.

Esta técnica, que pode ser aplicada a materiais com até 20.000 anos de idade e permite o cálculo da idade de amostras que contenham carbono com um erro máximo de duzentos anos.

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O carbono-14 é formado numa velocidade constante na devido ao choque dos nêutrons presentes nos raios cósmicos (raios provenientes de estrelas, inclusive do Sol) com o nitrogênio presente na atmosfera superior (14₇N + 1₀n→14₆ C+ 1₁H ). O carbono-14 produzido nesta transmutação reage com o gás oxigênio da atmosfera formando gás carbônico.

O gás carbônico produzido será radioativo e se misturará com o gás carbônico não radioativo da atmosfera pela ação dos ventos e sua concentração se manterá constante com o passar do tempo em torno de uma molécula com carbono-14 radioativo para cada um trilhão (1012) de moléculas não radioativas. Tanto o gás carbônico radioativo como o não radioativo serão absorvidos pelas plantas e passarão a fazer parte dos seus tecidos e de seus consumidores.

16. Nucleófilos (Nu ) são bases de Lewis que reagem com haletos de alquila, por meio de uma − reação chamada substituição nucleofílica (S ), como mostrado no esquema: N

− −

− + → − +

R X Nu R Nu X (R = grupo alquila e X = halogênio)

A reação de S entre metóxido de sódio N

− −

= ₃

(Nu CH O ) e brometo de metila fornece um composto orgânico pertencente à função

a) éter. b) éster. c) álcool. d) haleto. e) hidrocarboneto.

Substituindo Nu− (CH O ) e o bromento de metila 3 − (CH Br) na equação fornecida no enunciado, 3

vem: + − − + − − − − − − − + → − + + → − − + 3 3 3 3 CH Br CH O CH CH O Br 3 3 3 3 Éter R X Nu R Nu X CH Br CH O H C O CH Br

17. Os tensoativos são compostos capazes de interagir com substâncias polares e apolares. A parte iônica dos tensoativos interage com substâncias polares, e a parte lipofílica interage com as apolares. A estrutura orgânica de um tensoativo pede ser representada por:

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arranjo é representado esquematicamente por:

Percebe-se que o tensoativo apresenta uma região apolar e outra apolar:

Ao adicionar um tensoativo sobre a água, suas moléculas formam um arranjo ordenado com a região polar voltada para a água (polar).

ENEM 2016 - Segunda aplicação - Prova resolvida

01. O petróleo é um tipo de combustível fóssil, de origem animal e vegetal, constituído principalmente por hidrocarbonetos. Em desastres de derramamento de petróleo, vários métodos são usados para a limpeza das áreas afetadas. Um deles é a biodegradação por populações naturais de microrganismos que utilizam o petróleo como fonte de nutrientes. O quadro mostra a composição química média das células desses microrganismos.

Elemento Composição média celular (%) Carbono 50 Hidrogênio 7 Nitrogênio 11 Fósforo 2 Outros 30

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Para uma efetiva biodegradação, a região afetada deve ser suplementada com a) nitrogênio e fósforo. b) hidrogênio e fósforo. c) carbono e nitrogênio. d) carbono e hidrogênio. e) nitrogênio e hidrogênio. Resolução: Alternativa A

O petróleo é uma mistura de hidrocarbonetos, sendo assim, já fornece carbono e hidrogênio para os microorganismos, ou seja, a região afetada deve ser suplementada com nitrogênio e fósforo, elementos não fornecidos pelo petróleo.

02. O ambiente marinho pode ser contaminado com rejeitos radioativos provenientes de testes com armas nucleares. Os materiais radioativos podem se acumular nos organismos. Por exemplo, o estrôncio−90 é quimicamente semelhante ao cálcio e pode substituir esse elemento nos processos biológicos.

FIGUEIRA, R. C. L.; CUNHA, I. I. L. A contaminação dos oceanos por radionuclídeos antropogênicos. Química Nova na Escola, n. 1, 1998 (adaptado).

Um pesquisador analisou as seguintes amostras coletadas em uma região marinha próxima a um local que manipula o estrôncio radioativo: coluna vertebral de tartarugas, concha de moluscos, endoesqueleto de ouriços-do-mar, sedimento de recife de corais e tentáculos de polvo.

Em qual das amostras analisadas a radioatividade foi menor?

a) Concha de moluscos. b) Tentáculos de polvo.

c) Sedimento de recife de corais. d) Coluna vertebral de tartarugas. e) Endoesqueleto de ouriços-do-mar.

O estrôncio (família IIA ou grupo 2) apresenta propriedades químicas semelhantes ao cálcio (família IIA ou grupo 2) e pode substituí-lo.

O cálcio pode ser encontrado em estruturas derivadas de carbonatos e fosfatos de cálcio, como nas colunas vertebrais de tartarugas, conchas de moluscos, endoesqueletos de ouriços-do-mar e sedimentos de recife de corais

O estrôncio, assim como o cálcio, não poderá ser encontrado, em grandes quantidades, em tentáculos de polvos.

03. Nos anos 1990, verificou-se que o rio Potomac, situado no estado norte-americano de Maryland, tinha, em parte de seu curso, águas extremamente ácidas por receber um efluente de uma mina de carvão desativada, o qual continha ácido sulfúrico (H SO ). Essa água, embora ₂ ₄ límpida, era desprovida de vida. Alguns quilômetros adiante, instalou-se uma fábrica de papel e celulose que emprega hidróxido de sódio (NaOH) e carbonato de sódio (Na CO ) em seus ₂ ₃ processos. Em pouco tempo, observou-se que, a partir do ponto em que a fábrica lança seus rejeitos no rio, a vida aquática voltou a florescer.

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HARRIS, D. C. Análise química quantitativa. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 2012 (adaptado).

A explicação para o retorno da vida aquática nesse rio é a

a) diluição das águas do rio pelo novo efluente lançado nele.

b) precipitação do íon sulfato na presença do efluente da nova fábrica.

c) biodegradação do ácido sulfúrico em contato com o novo efluente descartado. d) diminuição da acidez das águas do rio pelo efluente da fábrica de papel e celulose. e) volatilização do ácido sulfúrico após contato com o novo efluente introduzido no rio.

A explicação para o retorno da vida aquática nesse rio é a diminuição da acidez das águas do rio pelos rejeitos da fábrica de papel e celulose, ou seja, hidróxido de sódio (NaOH) e carbonato de sódio (Na CO ) que têm caráter básico e neutralizam o ácido sulfúrico presente no efluente da ₂ ₃ mina de carvão. + → + + → + + 2 4 2 2 4 2 3 2 4 2 2 2 4 2NaOH H SO 2H O Na SO Na CO H SO H O CO Na SO

04. A energia nuclear é uma alternativa aos combustíveis fósseis que, se não gerenciada de forma correta, pode causar impactos ambientais graves. O princípio da geração dessa energia pode se basear na reação de fissão controlada do urânio por bombardeio de nêutrons, como ilustrado:

+ → + + +

235 95 139

U n Sr Xe 2 n energia

Um grande risco decorre da geração do chamado lixo atômico, que exige condições muito rígidas de tratamento e armazenamento para evitar vazamentos para o meio ambiente.

Esse lixo é prejudicial, pois

a) favorece a proliferação de microrganismos termófilos.

b) produz nêutrons livres que ionizam o ar, tornando-o condutor. c) libera gases que alteram a composição da atmosfera terrestre. d) acentua o efeito estufa decorrente do calor produzido na fissão. e) emite radiação capaz de provocar danos à saúde dos seres vivos.

Resolução: Alternativa E

Esse lixo é prejudicial, pois é composto, entre outros, por elementos químicos que possuem tempo de meia-vida elevado e emitem radiação capaz de provocar danos à saúde dos seres vivos.

05. Em Bangladesh, mais da metade dos poços artesianos cuja água serve à população local está contaminada com arsênio proveniente de minerais naturais e de pesticidas. O arsênio apresenta efeitos tóxicos cumulativos. A ONU desenvolveu um kit para tratamento dessa água a fim de torná-la segura para o consumo humano. O princípio desse kit é a remoção do arsênio por meio de uma reação de precipitação com sais de ferro (III) que origina um sólido volumoso de textura gelatinosa.

Disponível em: http://tc.iaea.org. Acesso em: 11 dez. 2012 (adaptado).

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a) fervura. b) filtração. c) destilação. d) calcinação. e) evaporação. Resolução: Alternativa B

Como um sólido volumoso de textura gelatinosa é formado, das alternativas fornecidas, a filtração seria o processo utilizado, já que separaria fase sólida de fase líquida.

06. O soro fisiológico é uma solução aquosa de cloreto de sódio (NaC ) comumente utilizada para higienização ocular, nasal, de ferimentos e de lentes de contato. Sua concentração é 0,90 % em massa e densidade igual a 1,00 g/mL.

Qual massa de NaC , em grama, deverá ser adicionada à água para preparar 500 mL desse soro?

a) 0,45 b) 0,90 c) 4,50 d) 9,00 e) 45,00 Resolução: Alternativa C = = d 1,00 g /mL 1.000 g /L Em 1 litro (1.000 mL) : 1.000 g NaC 100 % m × = = NaC 0,90 % 0,90 % 1.000 g m 9,0 g 100 % 9,0 g NaC 1.000 mL m' × = = NaC 500 mL 9,0 g 500 mL m' 4,50 g 1.000 mL

07. O principal componente do sal de cozinha é o cloreto de sódio, mas o produto pode ter aluminossilicato de sódio em pequenas concentrações. Esse sal, que é insolúvel em água, age como antiumectante, evitando que o sal de cozinha tenha um aspecto empedrado.

O procedimento de laboratório adequado para verificar a presença do antiumectante em uma amostra de sal de cozinha é o(a)

a) realização do teste de chama.

b) medida do pH de uma solução aquosa. c) medida da turbidez de uma solução aquosa. d) ensaio da presença de substâncias orgânicas. e) verificação da presença de cátions monovalentes.

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O procedimento de laboratório adequado para verificar a presença do antiumectante em uma amostra de sal de cozinha é a medida da turbidez de uma solução aquosa, pois o aluminossilicato de sódio é insolúvel em água.

08. Algumas práticas agrícolas fazem uso de queimadas, apesar de produzirem grandes efeitos negativos. Por exemplo, quando ocorre a queima da palha de cana-de-açúcar, utilizada na produção de etanol, há emissão de poluentes como CO , ₂ SO , _x NO e materiais particulados (MP) _x para a atmosfera. Assim, a produção de biocombustíveis pode, muitas vezes, ser acompanhada da emissão de vários poluentes.

CARDOSO, A. A.; MACHADO, C. M. D.; PEREIRA, E. A. Biocombustível: o mito do combustível limpo. Química Nova na Escola, n. 28, maio 2008 (adaptado).

Considerando a obtenção e o consumo desse biocombustível, há transformação química quando

a) o etanol é armazenado em tanques de aço inoxidável. b) a palha de cana-de-açúcar é exposta ao sol para secagem. c) a palha da cana e o etanol são usados como fonte de energia.

d) os poluentes SO , x NO e MP são mantidos intactos e dispersos na atmosfera. x

e) os materiais particulados (MP) são espalhados no ar e sofrem deposição seca.

Durante a queima da palha de cana de açúcar e do etanol ocorrem reações de combustão, ou seja, transformações químicas nas quais os átomos são rearranjados em novos compostos, entre eles, poluentes.

09. Utensílios de uso cotidiano e ferramentas que contêm ferro em sua liga metálica tendem a sofrer processo corrosivo e enferrujar. A corrosão é um processo eletroquímico e, no caso do ferro, ocorre a precipitação do óxido de ferro (III) hidratado, substância marrom pouco solúvel, conhecida como ferrugem. Esse processo corrosivo é, de maneira geral, representado pela equação química: + + → ⋅ (s) 2(g ) 2 ( ) 2 3 2 (s) Ferrugem 4 Fe 3 O 2 H O 2 Fe O H O

Uma forma de impedir o processo corrosivo nesses utensílios é a) renovar sua superfície, polindo-a semanalmente.

b) evitar o contato do utensílio com o calor, isolando-o termicamente. c) impermeabilizar a superfície, isolando-a de seu contato com o ar úmido.

d) esterilizar frequentemente os utensílios, impedindo a proliferação de bactérias. e) guardar os utensílios em embalagens, isolando-os do contato com outros objetos.

Uma forma de impedir o processo corrosivo nesses utensílios é impermeabilizar a superfície, isolando-a de seu contato com o ar úmido, pois assim, evita-se a reação do ferro sólido com o gás oxigênio e com a água presente na atmosfera, ou seja, evita-se a oxidação.

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+ − − − + + → ⋅ = = = + = − → + + → (s) 2(g ) 2 ( ) 2 3 2 (s) Ferrugem 2 2 3 2 3 oxidação 0 3 redução 2 2 4 Fe 3 O 2 H O 2 Fe O H O Fe : Nox (Fe) 0. O : Nox (O) 0. Fe O : Nox (Fe) 3. Fe O : Nox (O) 2.

4Fe 4Fe 12e

3O 12e 6O

10. A descoberta dos organismos extremófilos foi uma surpresa para os pesquisadores. Alguns desses organismos, chamados de acidófilos, são capazes de sobreviver em ambientes extremamente ácidos. Uma característica desses organismos é a capacidade de produzir membranas celulares compostas de lipídeos feitos de éteres em vez dos ésteres de glicerol, comuns nos outros seres vivos (mesófilos), o que preserva a membrana celular desses organismos mesmo em condições extremas de acidez.

A degradação das membranas celulares de organismos não extremófilos em meio ácido é classificada como a) hidrólise. b) termólise. c) eterificação. d) condensação. e) saponificação. Resolução: Alternativa A

Ésteres sofrem hidrólise em meio ácido.

R

C

O

R'

+

H

OH

H+

R

C

OH

O

+

H

O

R'

De acordo com o texto, uma característica desses organismos é a capacidade de produzir membranas celulares compostas de lipídeos feitos de éteres em vez dos ésteres de glicerol, comuns nos outros seres vivos (mesófilos), o que preserva a membrana celular desses organismos mesmo em condições extremas de acidez, pois neste caso, a hidrólise é evitada.

11. A bauxita é o minério utilizado na fabricação do alumínio, a qual apresenta A ₂O (alumina) ₃ em sua composição. Após o trituramento e lavagem para reduzir o teor de impurezas, o minério é misturado a uma solução aquosa de NaOH (etapa A). A parte sólida dessa mistura é rejeitada e a solução resultante recebe pequenos cristais de alumina, de onde sedimenta um sólido (etapa B). Esse sólido é aquecido até a obtenção de um pó branco, isento de água e constituído unicamente por alumina. Finalmente, esse pó é aquecido até sua fusão e submetido a uma eletrólise, cujos produtos são o metal puro fundido ( A ) e o gás carbônico (CO ). 2

SILVA FILHO, E. B.; ALVES, M. C. M.; DA MOTTA, M. Lama vermelha da indústria de beneficiamento de alumina: produção, características, disposição e aplicações alternativas.

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Nesse processo, as funções das etapas A e B são, respectivamente,

a) oxidar a alumina e outras substâncias e reduzir seletivamente a alumina. b) solubilizar a alumina e outras substâncias e induzir a precipitação da alumina. c) solidificar as impurezas alcalinas e deslocar o equilíbrio no sentido da alumina. d) neutralizar o solo ácido do minério e catalisar a reação de produção da alumina. e) romper as ligações químicas da alumina e diminuir o calor de formação do alumínio.

Nesse processo, as funções das etapas A e B são, respectivamente, solubilizar a alumina e outras substâncias e induzir a precipitação da alumina.

Etapa A: o minério é misturado a uma solução aquosa de NaOH.

+ → + + → 3(s) (aq ) 4(aq ) (s) (aq) 2 ( ) 4(aq )

A (OH) NaOH NaA (OH) ou

A O(OH) NaOH H O NaA (OH)

Etapa B: a parte sólida dessa mistura é rejeitada e a solução resultante recebe pequenos cristais de alumina (semeadura), de onde sedimenta um sólido, o A (OH) . ₃

→ + → + o semeadura com cristais de alu min a 4(aq ) 3(s) (aq ) 1.000 C 3(s) 2 3 2 (g)

NaA (OH) A (OH) NaOH

Posteriormente :

2A (OH) A O 3H O

12. A obtenção do alumínio dá-se a partir da bauxita (A₂O₃⋅3 H O), que é purificada e ₂ eletrolisada numa temperatura de 1.000 o_{C. Na célula eletrolítica, o ânodo é formado por barras}

de grafita ou carvão, que são consumidas no processo de eletrólise, com formação de gás carbônico, e o cátodo é uma caixa de aço coberta de grafita.

A etapa de obtenção do alumínio ocorre no a) ânodo, com formação de gás carbônico.

b) cátodo, com redução do carvão na caixa de aço. c) cátodo, com oxidação do alumínio na caixa de aço. d) ânodo, com depósito de alumínio nas barras de grafita.

e) cátodo, com fluxo de elétrons das barras de grafita para a caixa de aço.

Resolução: Alternativa E

A etapa de obtenção do alumínio ocorre no cátodo, com fluxo de elétrons das barras de grafita (ânodo) para a caixa de aço (cátodo).

Δ → → → → + → 3+ 2-2 3 2- -2 3+ -Global 2 3 2 grafite 2(g) 2(g) 2A O (s) 4A ( ) + 6O ( )

6O ( ) 3O (g) + 12e (Ânodo; oxidação) (+) 4A ( ) + 12e 4A ( ) (Cátodo; redução) (-) 2A O (s) 3O (g) + 4A ( )

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13. Os métodos empregados nas análises químicas são ferramentas importantes para se conhecer a composição dos diversos materiais presentes no meio ambiente. É comum, na análise de metais presentes em amostras ambientais, como água de rio ou de mar, a adição de um ácido mineral forte, normalmente o ácido nítrico (HNO ), com a finalidade de impedir a precipitação de ₃ compostos pouco solúveis desses metais ao longo do tempo.

Na ocorrência de precipitação, o resultado da análise pode ser subestimado, porque

a) ocorreu passagem de parte dos metais para uma fase sólida. b) houve volatilização de compostos dos metais para a atmosfera. c) os metais passaram a apresentar comportamento de não metais. d) formou-se uma nova fase líquida, imiscível com a solução original. e) os metais reagiram com as paredes do recipiente que contém a amostra.

Na ocorrência de precipitação, o resultado da análise pode ser subestimado, porque ocorreu passagem de parte dos metais para uma fase sólida. Como os nitratos derivados do ácido nítrico são solúveis em água, evita-se a precipitação de compostos pouco solúveis de metais ao longo do tempo.

14. Os gráficos representam a concentração na atmosfera, em partes por milhão (ppm), bilhão (ppb) ou trilhão (ppt), dos cinco gases responsáveis por 97 % do efeito estufa durante o período de 1978 a 2010.

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a) CO2 b) CH4 c) N2O d) CFC-12 e) CFC-11 Resolução: Alternativa D (ANULADA)

De acordo com o INEP, embora não haja incorreções nos dados, "as escalas apresentadas podem ter dificultado a visualização dos pontos relativos à concentração de gases e assim, a partir de um cálculo mais sofisticado, permitindo uma segunda interpretação por alguns participantes". Porém, utilizando-se as escalas apresentadas, mesmo com imprecisões e sem a utilização de uma régua milimetrada, pode-se chegar à alternativa D.

Levando-se em conta as últimas duas décadas (1990 a 2010), vem:

− = ≈ Variação : 387 ppm 354 ppm 33 ppm ( ) 354 ppm 100 % 33 ppm ≈ 2 2 CO CO p p 9,3 % de aumento percentual − = ≈ Variação : 323 ppb 307,5 ppb 15,5 ppb ( ) 323 ppb 100 % 15,5 ppb ≈ 2 2 N O N O p p 4,8 % de aumento percentual

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− = ≈ Variação : 540 ppt 480 ppt 60 ppt ( ) 540 ppt 100 % 60 ppt − − ≈ CFC 12 CFC 12 p p 11,11 % de aumento percentual

Conclusão: 11,11 % >9,3 % >4,8 %. O maior aumento percentual de concentração na atmosfera nas últimas duas décadas foi do CFC-12.