Olimpíada de Química do Rio Grande do Sul – 2014
MODALIDADE EM 3 Nº INSCRIÇÃO: ____________
Escrever o NÚMERO DE INSCRIÇÃO na grade de respostas e nas folhas de respostas das questões descritivas.
Ao término da prova entregar somente a grade de respostas e as folhas de respostas das questões descritivas.
A prova é constituída de 20 questões que devem ser respondidas com tinta azul ou preta e sem rasuras.
As 15 primeiras questões são de escolha simples (escolher apenas uma alternativa) e devem ter suas respostas marcadas na grade que se encontra na folha de respostas, sem rasuras. Para cada questão CORRETA será atribuído 0,4 ponto.
As questões numeradas de 16 a 20 são descritivas e devem ser respondidas na folha de respostas.
PARTE 1 – QUESTÕES DE ESCOLHA SIMPLES
Questão 01: A atmosfera terrestre é composta principalmente pelos gases nitrogênio, oxigênio e argônio. Os demais gases, devido às suas pequeníssimas quantidades, são referidos como traços, entre os quais estão os gases do efeito estufa, como o gás carbônico, metano (CH4), ozônio e o
óxido nitroso. Vários poluentes industriais podem também estar presentes, como o gás cloro, gases do enxofre (SO2 e SO3 principalmente), gás amônia,
gás clorídrico e o gás cianídrico, dentre outros. Sobre esses gases, são feitas as seguintes afirmações:
I- O CO2 na forma de gelo seco apresenta-se sólido, devido às forças de van
der Waals existentes entre suas moléculas apolares.
II- O metano é uma substância composta, cuja molécula é polar e o oxigênio do ar, é uma substância simples que contém ligações covalentes polares. III- O gás clorídrico e o gás cianídrico são substâncias polares e apresentam geometria linear.
IV- O gás amônia apresenta geometria piramidal e em suas moléculas ocorrem ligações de hidrogênio.
Estão corretas: a) Todas b) Somente I, II e III c) Somente I, III e IV d) Somente III e IV e) Somente II e III
Questão 02: O ácido nítrico é forte, volátil à temperatura ambiente e oxidante enérgico. É o segundo ácido mais fabricado e mais consumido na indústria química, perdendo apenas para o ácido sulfúrico.
Suas principais aplicações são na produção de fertilizante agrícola, de explosivos, de vernizes, resinas sintéticas, corantes, nylon, dentre outras. Seus sais são os nitratos, destacando-se o nitrato de potássio, usado na indústria de pólvora e o nitrato de amônio, na indústria de fertilizantes.
Modernamente, é produzido a partir do processo de Ostwald que consta, basicamente, de três etapas:
1ª etapa: Queima da amônia, resultando no gás monóxido de nitrogênio. 2ª etapa: Reação do monóxido de nitrogênio com oxigênio, produzindo o
dióxido de nitrogênio.
3ª etapa: Reação do dióxido de nitrogênio com água, a alta pressão,
produzindo, por fim, esse ácido e, como subproduto, o monóxido de nitrogênio.
Baseado no texto acima, avalie as seguintes afirmações:
I- Na 1ª etapa, o número de oxidação do nitrogênio varia de 3+ para 2+. II- A geometria molecular do gás produzido na 2ª etapa é linear.
III- No íon nitrato o nitrogênio apresenta número de oxidação 5+. IV- O grau de ionização do ácido nítrico é menor do que 50%.
V- A soma dos menores coeficientes inteiros de todos os compostos envolvidos na reação da 3ª etapa é igual a 7.
Estão corretas: a) Somente I, II, III e V b) Somente II, III e IV c) Somente I, IV e V d) Somente II e IV e) Somente III e V
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Questão 03: O halogênio cloro, na sua forma diatômica, pura e nas CNTP, é
um gás de coloração amarelo-esverdeada, extremamente tóxico, odor irritante e altamente reativo. Devido a essa alta reatividade, na natureza, praticamente só é encontrado na forma combinada, destacando-se os cloretos e cloratos. É o halogênio mais abundante da água do mar. É empregado, principalmente, para potabilizar a água de consumo, como desinfetante, branqueador e oxidante.
Seguem abaixo alguns ácidos de cloro e suas principais aplicações: HClO4-oxidante poderoso, usado na fabricação de explosivos e herbicidas.
HClO3- dá origem a sais largamente usados na indústria, em pirotecnia,
fabricação de fósforo de segurança e produção de oxigênio.
HClO2- dá origem a sais que são usados para branqueamento de polpa de
celulose e papel e desinfecção de águas.
HClO- usado no tratamento de água potável e na produção de desinfetante doméstico.
Sobre esses ácidos, são feitas as seguintes afirmações: I- Todos são oxiácidos e fortes.
II- Os sais derivados do HClO2 são os cloritos.
III- Aquele em que o cloro apresenta menor nox é o ácido hipocloroso. IV- O mais forte é o ácido clórico.
V- No ácido perclórico, o nox do cloro é 5+. Estão corretas: a) Somente I, II e III b) Somente II, IV e V c) Somente I e IV d) Somente II e III e) Somente III e V
Questão 04: 5,52 g de N2O4 encontram-se em equilíbrio com 1,38 g de NO2,
em um recipiente de 2,5 L. O valor da constante de equilíbrio (Kc), para a
reação abaixo vale: N2O4 ↔ 2 NO2
a) 6 x 10-3 mol/L b) 0,5 mol/L c) 167 (mol/L)-1 d) 2 mol/L
e) 4,8 x 102- (mol/L)-1
Questão 05: Pilhas são dispositivos que produzem corrente elétrica, a partir de reações químicas de oxirredução. Considere a imagem que mostra uma célula galvânica (pilha), montada a partir de magnésio e cobre metálicos com soluções aquosas de seus íons. Dados de potencial de redução são também fornecidos:
Após a análise da imagem e dos dados fornecidos, a alternativa correta é: a) Pelo fio metálico externo fluem elétrons do eletrodo de cobre para o eletrodo de magnésio.
b) Com o funcionamento da pilha percebe-se que a fita de magnésio metálico vai aumentando de massa.
c) A pilha funciona com tensão (diferença de potencial): ΔE = + 2,72 V. d) O eletrodo de cobre constitui o ânodo da célula galvânica.
e) A semirreação que ocorre no eletrodo de magnésio é: Mg2+ + 2 e– Mg0.
Questão 06: Considere o equilíbrio: N2O(g) +NO2 (g) ↔ 3 NO (g) ∆H 0
= +156 kJ. A formação de monóxido de nitrogênio é favorecida:
I- Pelo aumento da temperatura da mistura reacional.
II- Pela diminuição do volume do recipiente, a temperatura constante. III- Pela adição de gás hélio à mistura reacional, a volume constante. IV- Pela adição de um catalisador.
Estão corretas: a) Somente I, II e III b) Somente I, III e IV c) Somente II e IV d) Somente II e III e) Somente I
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Questão 07: Determinado indicador químico fica amarelo em soluções
aquosas de concentração hidrogeniônica maior do que 1,0 x10-6 mol.L-1 e azul em soluções aquosas, cuja concentração hidrogeniônica é menor do que 1,0x10-8 mol.L-1. Considere as seguintes substâncias com seus respectivos pH’s aproximados: Substância pH Suco de tomate 4,0 Leite de vaca 6,5 Vinagre 3,0 Leite de magnésia 10,0
Baseado nas informações acima, são feitas as seguintes afirmações: I- Na presença de vinagre, o indicador terá coloração amarela.
II- A concentração hidroxiliônica do suco de tomate é igual a 10-4 mol.L-1. III- Na presença de leite de vaca, o indicador terá a cor azul.
IV- O vinagre é 10 vezes mais ácido do que o suco de tomate. V- O pOH do leite de magnésia é igual a 4.
Estão corretas: a) Somente I, IV e V b) Somente I, II e III c) Somente II, IV e V d) Somente I, III e IV e) Somente II, III e V
Questão 08: No dia-a-dia acontecem vários fenômenos que são espontâneos,
como processos corrosivos, solubilização de sais em água, fusão do gelo, etc. Porém, nem sempre é fácil julgar se um processo é espontâneo. Devido a isso, o físico Gibbs propôs que o fator determinante de espontaneidade é a capacidade de um sistema de realizar um trabalho útil. Tem-se, como exemplo, a máquina a vapor, que se baseia na realização de um trabalho mecânico, graças à vaporização da água. Sobre a espontaneidade da reação, assinale Verdadeiro (V) ou Falso (F):
I. Durante uma reação química, a entropia tende a aumentar, se o número de moléculas aumentar.
II. Uma transformação será espontânea, se a energia livre de Gibbs do sistema diminuir (∆G<0).
III. Em geral, os gases tem entropia muito maior do que os líquidos que, por sua vez, tem entropias um pouco mais altas do que os sólidos.
IV. Para um gás, a entropia diminui com o aumento da temperatura e do volume do recipiente que o contém.
Estão corretas: a) I, II, III, IV b) Somente I, II, III c) Somente I, II, IV d) Somente I e III e) Somente II e IV
Questão 09: Um dos mais promissores combustíveis automotivos desse
século é o biodiesel. Pode ser preparado por meio de um simples aquecimento de um óleo, normalmente vegetal, com um álcool (metanol ou etanol) na presença de um catalisador, cuja reação é chamada de transesterificação. Sobre o biodiesel são feitas as seguintes afirmações: I- É um combustível não renovável, cuja queima é menos poluente, porque o efeito global de emissão de CO2 é menor.
II- Assim como o diesel do petróleo, apresenta como desvantagem a presença de impurezas de S, podendo, portanto, gerar chuva ácida.
III- É um combustível biodegradável. Portanto, em um vazamento acidental, não apresenta riscos ambientais, por ser atóxico e não persistir na natureza. IV-Independente do álcool utilizado, sempre ocorrerá a formação de glicerina. Estão corretas:
a) Todas
b) Somente I, III e IV c) Somente II, III e IV d) Somente I e II e) Somente III e IV
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Questão 10: A análise de 60 g de uma substância produziu 88 g de gás carbônico e 36 g de água. A fórmula mínima dessa substância é:
a) CH2O
b) C2H4O
c) CH2
d) C4H4O
e) C2H6O
Questão 11: Um suplemento dietético amplamente disponível, e que alguns afirmam ter propriedades antienvelhecimento e trazer outros benefícios para a saúde, acaba de revelar seu lado negativo. Até agora considerado seguro, o resveratrol causou anormalidades significativas no desenvolvimento do pâncreas de filhotes de macacos. Por causa desses resultados, os autores do estudo recomendam fortemente que as mulheres grávidas, ou mulheres que planejam engravidar, evitem tomar suplementos de resveratrol. (Inovação tecnológica, 2014).
Sobre o Resveratrol, pode-se afirmar que: a) Sua fórmula molecular é C14H14O3.
b) Apresenta isomeria geométrica cis-trans.
c) Apresenta 3 carbonos terciários e nenhum primário. d) Tem caráter básico.
e) Todos os carbonos têm hibridização sp.
Questão 12: Sobre isomeria óptica, assinale V (verdadeiro) ou F (falso). I- Só as misturas racêmicas não desviam o plano de luz polarizada. II- Uma molécula com um só centro assimétrico é sempre quiral.
III- Dois diastereoisômeros são imagens especulares um do outro e são sobreponíveis.
IV- Um composto que tenha vários centros assimétricos e um plano de simetria é meso.
V- Quando uma estrutura e sua imagem especular não são sobreponíveis, trata-se de um par de enantiômeros.
A ordem correta, de cima para baixo é: a) F, F, V, V, V
b) F, V, V, F, V c) V, F, F, V, F d) F, V, F, V, V e) V, V, V, F, F
Questão 13: As estruturas mostradas abaixo são de substâncias
antirretrovirais comuns em coquetéis de tratamento para pessoas infectadas pelo vírus HIV:
Com respeito às estruturas mostradas, a opção INCORRETA é:
a) O que diferencia os compostos dados é que a emtricitabina apresenta haleto orgânico, já a lamivudina não.
b) Cada estrutura dada apresenta um álcool primário.
c) O grupo (-NH2) de cada estrutura representa uma amina secundária e é
um sítio ácido de Brönsed-Lowry.
d) A lamivudina apresenta caso de isomeria espacial do tipo geométrica, bem como, a emtricitabina.
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Questão 14: A anilina é matéria-prima para a fabricação de uma imensa variedade de corantes, que são amplamente empregados em xampus, tecidos, alimentos industrializados e muitos outros produtos. Sua produção industrial envolve basicamente duas etapas:
- Primeiramente, o benzeno passa por um processo de nitração; - Posteriormente, o composto orgânico resultante é reduzido a anilina.
Sobre a anilina e seu processo de produção citado acima, são feitas as seguintes afirmações:
I- É uma amina aromática, cujo nome oficial é benzilamina. II- Sua fórmula molecular é C6H7NO2.
III- A etapa de nitração corresponde a uma reação de substituição eletrofílica aromática.
IV- A etapa de redução pode ser feita através de uma reação de hidrogenação catalítica.
Está (ão) correta (s):
a) Somente I, III e IV b) Somente II e IV c) Somente III e IV d) Somente I e) Somente II
Questão 15: O material mais comum para o fabrico de preservativos, à exceção do látex, é o poliuretano. Podem também ser feitos a partir de outros materiais sintéticos, como a resina AT-10 ou o poli-isopropeno. Veja a seguir a equação da reação química de síntese do poli-isopreno, bem como um trecho desse polímero, que é um tipo de elastômero.
Sobre o que foi abordado acima, analise as afirmações:
I – O monômero utilizado na produção do poli-isopreno é um alcadieno com o nome oficial de 2-metil-buta-1,3-dieno. Esse monômero apresenta duplas ligações conjugadas, já o polímero formado não apresenta duplas conjugadas.
II – O poli-isopreno é formado por uma reação química de polimerização por condensação.
III – O polímero abordado apresenta elevada massa molecular e é uma substância insolúvel em água por ter caráter apolar.
É(são) correta(s): a) Apenas I. b) Apenas I e III. c) Apenas III. d) Apenas I e II. e) I, II e III.
QUESTÕES ANALÍTICO-EXPOSITIVA
Questão 16: O sulfato de alumínio é o mais tradicional agente coagulante usado no tratamento de água para consumo humano. É empregado na etapa de clarificação, onde provoca a aglutinação da matéria em suspensão, formando flocos que ganham em densidade e sedimentam-se. Pode ser obtido pela reação entre cloreto de alumínio e ácido sulfúrico.
a) Faça a reação balanceada de obtenção desse composto.
b) Partindo-se de 534 g de sal, com 75 % de pureza, calcular a massa de sulfato de alumínio obtida, considerando rendimento de 90 %.
c) Calcule a quantidade de matéria do enxofre existente em 855 g de sulfato de alumínio puro.
d) Faça a reação balanceada de obtenção do sulfato de alumínio, substituindo o sal de alumínio por sua respectiva base.
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Questão 17: Cromo hexavalente é um carcinógeno humano, via inalação. Os
principais compostos de cromo VI são os cromatos, que têm várias aplicações, tais como, pigmentos, inibidores de corrosão e no curtimento de couro. Devido aos altos níveis de toxicidade tem-se buscado alternativas para sua utilização e tratamento. O cromo VI pode ser precipitado com íons bário, chumbo, dentre outros.
Adicionando-se um volume VA de uma solução 0,75 mol/L de cloreto de bário
a um volume VB de uma outra solução 3 mol/L deste mesmo sal, obtém-se
0,12 L de uma solução 1,5 mol/L.
Posteriormente, todo o volume VA é adicionado a 0,1 L de uma solução de
cromato de potássio 0,4 mol/L.
Pergunta-se: qual a concentração, em mol/L, do excesso de íons cloreto presentes nessa última solução?
Questão 18: O sulfato de bário é um sólido branco, de alta densidade e de baixa solubilidade em água. Dentre as suas aplicações destacam-se como um componente de pigmento branco em tintas, em fórmulas pirotécnicas, devido à emissão de luz verde que o bário emite quando é queimado e, principalmente, como contraste artificial em exames radiológicos. Sabendo-se que a constante do produto de solubilidade em água do sulfato de bário, a 250 C, é igual a 1,6 x 10 -9:
a) Calcular a concentração, em mol.L-1, de íons bário, em uma solução saturada desse sal.
b) Calcular a massa, em g, de sulfato de bário contida em 500 L de uma solução saturada desse sal.
c) Escreva uma equação balanceada de obtenção desse sal, usando um ácido e um sal adequados.
Questão 19: Um dos métodos de obtenção de ácido etanoico está
esquematicamente mostrado abaixo:
a) Escreva a fórmula estrutural e o nome oficial de A..
b) Escreva a estrutura de um isômero plano de função para cada um dos produtos da reação, identificando-o pelo seu nome oficial.
c) Qual dos produtos da reação possui maior ponto de ebulição? Justifique.
Questão 20: Considere o esquema sequencial de reações orgânicas. Após, responda as questões propostas.
a) Represente as estruturas dos compostos A, B, C, D, E e F; b) Que caso de isomeria constitucional ocorre entre A e B? c) Que caso de isomeria constitucional ocorre entre E e F?
