o anglo resolve a prova de Química do ITA dezembro de 2007

É trabalho pioneiro.

Prestação de serviços com tradição de confiabilidade.

Construtivo, procura colaborar com as Bancas Examinadoras em sua

tarefa de não cometer injustiças.

Didático, mais do que um simples gabarito, auxilia o estudante no

processo de aprendizagem, graças a seu formato: reprodução de cada

questão, seguida da resolução elaborada pelos professores do Anglo.

No final, um comentário sobre as disciplinas.

O Instituto Tecnológico de Aeronáutica — ITA — é uma escola de

engenharia mundialmente conhecida.

Com o mesmo zelo com que trata seus excelentes cursos

(Engenha-ria Aeronáutica, Engenha(Engenha-ria Mecânica Aeronáutica, Engenha(Engenha-ria de

Infra-Estrutura Aeronáutica, Engenharia Elétrica e Engenharia de

Computação), trata seu vestibular, que é realizado em 4 dias:

1

º-

dia: FÍSICA, com 20 questões de múltipla escolha e 10 questões

dissertativas.

2

º-

dia: PORTUGUÊS, com 25 questões de múltipla escolha e uma

redação, e INGLÊS, com 20 questões de múltipla escolha.

3

º-

dia: MATEMÁTICA, com 20 questões de múltipla escolha e 10

questões dissertativas.

4

º-

dia: QUÍMICA, com 20 questões de múltipla escolha e 10

questões dissertativas.

A prova de Inglês é eliminatória e não entra na classificação final.

Em Matemática, Física e Química, as questões de múltipla escolha

equivalem a 50% do valor da prova, e a parte dissertativa, aos

ou-tros 50%.

Na prova de Português, as questões de múltipla escolha equivalem

a 50% do valor da prova, e a Redação, a 50%.

Só é corrigida a parte dissertativa dos 650 melhores classificados

nas questões de múltipla escolha.

Serão considerados aprovados nos exames de escolaridade os

candi-datos que obtiverem nota igual ou superior a 40 (na escala de 0 a

100) e média igual ou superior a 50 (na escala de 0 a 100).

A nota final é a média aritmética das provas de Matemática, Física,

Química e Português.

o

anglo

resolve

a prova de

Química

do ITA

dezembro

de 2007

Considere a equação química, não balanceada, que representa a reação do sulfeto de cádmio em solução aquosa de ácido nítrico:

CdS + HNO₃→Cd(NO₃)₂+ NO + Y + H₂O Pode-se afirmar que, na equação química não balanceada, a espécie Y é A) Cd(HSO₄)₂ B) CdSO₄ C) SO₃ D) SO₂ E) S HNO₃+ 3 H+_{+ 3e}–_{→NO + 2 H} 2O (⋅2) S2–_→S0_{+ 2e}– _(⋅3) 2 HNO₃+ 6 H+_{+ 6 e}–_{→2 NO + 4 H} 2O 3 S2–_{→3 S}0_{+ 6 e}– (+) 2 HNO₃+ 6 H+_{+ 3 S}2–_{→2 NO + 4 H} 2O + 3 S0 CdS + HNO₃→Cd(NO₃)₂+ NO + S + H₂O – 2 + 5 + 5 + 2 0 S (– 2 →0) ∴cedeu 2e– _{3 S} N (+ 5 →+ 2) ∴recebeu 3e– _{2 HNO} 3(que se reduziu)

2 HNO₃(que se reduziu) →2 NO

3 CdS + 8 HNO₃→3 Cd(NO₃)₂+ 2 NO + 3 S + 4 H₂O Resposta: E

Considere as reações químicas representadas pelas equações abaixo: I. H₃CCHCH₂+ HI →H₃CCHICH₃

II. H₃CCOOH + NaOH_→H₃CCOONa + H₂O

III. LiAlH₄+ 4(H₃C)₂CO + 4 H₂O _→4(H₃C)₂CHOH + LiOH + Al(OH)₃ IV. C₆H₆ONa + CH₃CH₂Cl →C₆H₆OCH₂CH₃+ NaCl

V. H₃CCH₂OH + HCl →H₃CCH₂Cl+ H₂O

Assinale a opção que apresenta as equações químicas que configuram reações de óxido-redução. A) Apenas I e II B) Apenas I e III C) Apenas II e IV D) Apenas III e IV E) Apenas V Questão 2

▼

▼

Resolução Questão 1

▼

▼

A

A

A

U

U

U

Q

Q

Q

_ÍÍÍM

_M

_MIII

_C

_C

_C

Considerando que cada par covalente seja “transferido” para o átomo mais eletronegativo, obtêm-se os seguintes números de oxidação:

EQUAÇÃO I

O carbono secundário se oxida de –1 para zero. O carbono primário da dupla se reduz de – 2 para – 3. EQUAÇÃO II

Não houve oxidorredução EQUAÇÃO III

Li Al H₄ → “hidreto metálico” ⇒ Nox do H = –1

+1 +3 –1

Como todos os hidrogênios dos produtos possuem Nox = + 1, houve oxidação: H oxidação→ H

– 1 + 1

O processo de redução ocorre na transformação de uma cetona em álcool secundário.

EQUAÇÃO IV

Não houve oxido-redução.

— — — O–Na+ –2 +1 H — C — C — Cl — — H H H H + –1 –1 –3 C₆H₅ONa — O — C — C — H — — H H — — H H –2 –1 –3 + NaCl +1 –1 C₅H₅OCH₂CH₃ — C ——— O +2 redução _{— C —}— O — H — H zero N_OX do C = +2 N_OX do C = zero H₃C — C_——— O — H O + NaOH –1 +1 +1 –2 +1 — — — O– _Na+ _{+ H} 2O O –1 +1 +1 –2 H₃C — C H — C — C — C — H —H — H — I +1 —H zero —H –3 –1 –3 H — C — C —— C — H + HI —H — H +1 +1 +1 — H –1 +1 –2 —H+1 +1 +1 –1 –3 H — Resolução

EQUAÇÃO V

Não houve oxido-redução. Resposta: E

Uma amostra de um ácido dicarboxílico com 0,104g de massa é neutralizada com 20cm3_{de uma solução aquosa}

0,1molL–1em NaOH. Qual das opções abaixo contém a fórmula química do ácido constituinte da amostra? A) C₂H₂O₄

B) C₃H₄O₄ C) C₄H₄O₄ D) C₄H₆O₄ E) C₅H₈O₄

Massa do ácido dicarboxílico = 0,104 g NaOH V = 20 cm3_{= 20 ⋅10}–3_L ηη= 0,1 mol ⋅L–1 0,1 mol NaOH 1,0 L x 20 ⋅10–3_L x = 2 ⋅10–3_{mol NaOH} x = 2 ⋅10–3_{mol OH}–

Ácido dicarboxílico → 2 H+_{por molécula de ácido}

Neutralização 1 H+_{= 1 OH}–

2 ⋅10–3_{mol OH}–_{neutralizam 2 ⋅10}–3_{mol H}+

1442443 1 mol ácido 2 mol H+

x 2 ⋅10–3_{mol H}+

x = 10–3_{mol do ácido}

10–3_{mol ácido 0,104 g}

1 mol ácido x

x = 104 g = massa molar do ácido

Dentre as alternativas, o único ácido dicarboxílico de massa molar = 104 g/mol é:

Resposta: B C — C — C_——— OH O — — — HO O H₂ ácido propanodióico = C3H4O4 Resolução Questão 3

▼

▼

— — H — C — C — O — H H H — — H H –3 –1 –2 +1 — — C — C — Cl –1 –1 +1 –2 +1 + H — O — H + HCl +1 –1

Carbamato de amônio sólido (NH₂COONH₄) decompõe-se em amônia e dióxido de carbono, ambos gasosos. Considere que uma amostra de carbamato de amônio sólido esteja em equilíbrio químico com CO₂(g) e NH₃(g) na temperatura de 50°C, em recipiente fechado e volume constante. Assinale a opção CORRETA que apresenta a constante de equilíbrio em função da pressão total P, no interior do sistema.

A) 3 P D) 2/9 P2

B) 2 P2 _{E) 4/27 P}3

C) P3

NH₂COONH₄(s) →_{← 2 NH3}(g) + CO₂(g)

No equilíbrio as pressões parciais são proporcionais ao número de mol, nas mesmas condições. Como o número de mol de NH₃é o dobro do número de mol do CO₂, temos:

P_NH 3= 2 ⋅PCO2 Considerando que: P_CO 2= x P_NH 3= 2x

No equilíbrio, a pressão total P é a soma das pressões parciais. Assim: P = P_NH 3+ PCO2 P = 2x + x P = 3x Na expressão do k_P, temos: k_P= (P_NH 3) 2_⋅(P CO2) k_P= (2x)2_⋅x k_P= 4x3

Sendo , substituindo na expressão do k_p, temos:

Resposta: E

Considere cinco frascos contendo, cada um, uma solução aquosa saturada de sulfato de cálcio em equilíbrio químico com seu corpo de fundo. A cada um dos cinco frascos é adicionada uma solução aquosa saturada, sem corpo de fundo, de um dos seguintes sais, respectivamente:

I. CaSO₄ IV.NaCl

II. CaCl2 V. KNO₃

III. MgSO₄

Assinale a opção que indica os sais cujas soluções aquosas saturadas aumentam a massa do sulfato de cálcio sólido nos frascos em que são adicionadas.

A) Apenas I e II D) Apenas III e IV

B) Apenas I e IV E) Apenas IV e V C) Apenas II e III Questão 5

▼

▼

k_P = 4P 27 3 k_P= P      4 3 3 x=P 3 Resolução Questão 4

▼

▼

Ocorrerá precipitação de CaSO₄(s) se o equilíbrio for deslocado para a esquerda. CaSO₄(s) →_{← Ca}2+_{(aq) + SO}2–

4 (aq)

A adição de uma solução saturada de CaSO₄(aq) não desloca o equilíbrio, pois as concentrações molares per-manecem as mesmas.

Nos casos das soluções dos sais CaCl2 e MgSO4, ocorrerá precipitação de CaSO4(s) devido ao efeito do íon

comum — respectivamente Ca2+_{(aq) e SO}2– 4 (aq).

As soluções IV e V não deslocam o equilíbrio. Resposta: C

Um frasco contém uma solução aquosa de brometo de sódio e outro frasco, uma solução aquosa de ácido clorídrico saturada nos gases componentes do ar atmosférico. O conteúdo de cada um dos frascos é mistura-do e ocorre uma reação química. Qual das opções abaixo contém a equação química que melhor representa a reação acima mencionada?

A) 2 Cl–(aq) + 2 H+(aq) + O₂(g) _→ H₂O (l) + Cl2(g) B) 4 Br–_{(aq) + O}

2(g) + 4 H+(aq) → 2 Br2(l) + 2 H2O (l)

C) Cl–(aq) + O₂(g) + H+(aq) _→ HClO₃(aq) D) 2 Br–_{(aq) + 2 H}+_{(aq) → Br}

2(l) + H2(g)

E) 2 Cl–(aq) + H₂O (l) + O₂(g) _→ 2 OH–(aq) + Cl2(g)

Por ser o cloro mais eletronegativo do que o bromo, este apresenta maior potencial de redução. Ered_Cl

2
E

red Br2

Nessa reação teremos, assim, a oxidação do íon Br–_:

Eoxi_{Br –}
Eoxi_Cl–

2Br–_{(aq) → Br}

2(l) + 2e–

Os elétrons perdidos nessa oxidação serão recebidos pelo O₂(g) em meio ácido (H+(aq)). O₂(g) + 4 H+(aq) + 4 e– _{→ 2 H}

2O (l)

Somando as semi-reações, temos: 4 Br–_{(aq) → 2 Br} 2(l) + 4 e– O₂(g) + 4 H+(aq) + 4 e– _{→ 2 H} 2O (l) 4 Br–_{(aq) + O} 2(g) + 4 H+(aq) → 2 Br2(l) + 2 H2O (l) Resposta: B Na+ Br– + H + Cl– ocorre reação N₂ O₂ Resolução 1 2 3 2 1 2 Questão 6

▼

▼

Resolução

Assinale a opção CORRETA que corresponde à variação da concentração de íons Ag+_{provocada pela adição,}

a 25°C, de um litro de uma solução 0,02 mol L–1em NaBr a um litro de uma solução aquosa saturada em AgBr. Dado: Kps_AgBr(298K)= 5,3 ⋅10–13.

A) 3 ⋅10–14 D) 1 ⋅10– 4

B) 5 _⋅10–11 E) 1 _⋅10–2

C) 7 ⋅10–7

AgBr(s) →_{← Ag}+(aq) + Br–(aq)

x x x

K_S= [Ag+] ⋅[Br–] 5,3 ⋅10– 13_{= x}2

x = 7,28 ⋅10– 7_mol/L

A concentração inicial de Ag+(aq) é igual a 7,28 ⋅10– 7_mol/L.

A adição de 1,0 L de solução 0,02 mol/L de NaBr a 1,0 L de uma solução saturada de AgBr provocará um deslocamento do equilíbrio para a esquerda, precipitando AgBr(s).

Na mistura das soluções, a concentração do Br–adicionado é 0,01 mol/L, pois o volume total é igual a 2,0 L. Assim, teremos no equilíbrio:

AgBr(s) →_{← Ag}+(aq) + Br–(aq)

K_S= [Ag+] ⋅[Br–] 5,3 ⋅10– 13_{= x ⋅10}– 2

A variação da concentração dos íons Ag+_{é igual a:}

7,28 ⋅10– 7_{– 5,3 ⋅10}– 11

_≅

_{7 ⋅10}– 7_mol/L

Resposta: C

O processo físico de transformação do milho em pipoca pode ser um exemplo de reação química. Se for assim entendido, qual é a ordem dessa reação, considerando um rendimento do processo de 100%?

A) zero D) três

B) um E) pseudozero

C) dois

The rate of popping of popcorn was measured in oil and in air. Kinetic data for lifetimes of individual kernels from a large population were obtained in oil at six constant temperatures (180-250°C) and also in an air-popper at 202°C. The data are characterized by an induction period, which is, significantly, followed by a

first-order decrease in the number of unpopped kernels versus time. The activation energy for the first order

process is 166.7kJ/mol between 180 and 210°C, and 53.8 kJ/mol between 210 and 250°C. These data are consistent with a model that assumes 1) that the rate of heat transfer into a kernel follows Newton’s law of cooling; 2) that in a sample of kernels there exists a distribution of critical pressures; 3) that for an individual kernel, the probability of popping is directly proportional to the difference between the internal aqueous

Resolução Questão 8

▼

▼

x=5 3 10⋅ = ⋅ mol L 10 5 3 10 13 2 11 , , / – – – 0 01 7 28 10 2 7 , , – + ⋅ Resolução Questão 7

▼

▼

x 0,01 mol/L 1442443

vapor pressure and the kernel’s critical pressure; and 4) that the measured rate constant at any temperature is an average overall of the kernels in the sample with critical pressures equal to or less than the internal aqueous vapor pressure. Minimum popping temperatures predicted by the model are 181 ± 2°C (oil) and 187 ± 2°C (air), in good agreement with previously reported direct measurements.

Publisher: American Association of Cereal Chemists, Inc.

Resposta: B

A reação hipotética A(s) + B(aq) → C(g) + D(aq) + E(l) é autocatalisada por C(g). Considerando que essa reação ocorre em sistema fechado, volume constante e sob atmosfera inerte, assinale a opção que apresenta a curva que melhor representa a variação da massa de A(s), m_A, em função do tempo, desde o início da reação até imediatamente antes do equilíbrio químico ser estabelecido dentro do sistema.

A) D)

B) E)

C)

Na autocatálise, o produto da reação é o catalisador (C); desse modo, a reação será mais rápida com o passar do tempo, pois a concentração do catalisador aumenta, o que é verificado no gráfico E.

Resposta: E

Dois recipientes contêm volumes iguais de dois líquidos puros, com calores específicos diferentes. A mistura dos dois líquidos resulta em uma solução ideal. Considere que sejam feitas as seguintes afirmações a respeito das pro-priedades da solução ideal resultante, nas condições-padrão e após o estabelecimento do equilíbrio químico:

I. A temperatura da solução é igual à média aritmética das temperaturas dos líquidos puros. II. O volume da solução é igual à soma dos volumes dos líquidos puros.

III. A pressão de vapor da solução é igual à soma das pressões parciais de vapor dos líquidos constituintes da mesma. Assinale a opção CORRETA que contém a(s) propriedade(s) que é(são) apresentada(s) pela solução resultante.

A) Apenas I e II D) Apenas II e III

B) Apenas I e III E) Apenas III

C) Apenas II Questão 10

▼

▼

m_A tempo Resolução m_A tempo m_A tempo m_A tempo m_A tempo m_A tempo Questão 9

▼

▼

Afirmação I. Falsa. A temperatura final depende da massa de cada líquido e de seu calor específico. Afirmação II. Correta. A soma de volumes é verdadeira no caso de formação de soluções ideais. Afirmação III. Correta.

Em uma solução ideal, cada componente tem uma pressão de vapor dada pela lei de Raoult: Líquido puro A = P_A= x_A(l)P_A

Líquido puro B = P_B= x_B(l)P_B

onde x_A(l) é a fração molar de A na mistura líquida e P_Aé a pressão de vapor de A puro; o mesmo vale para B. Pela lei de Dalton, a pressão total do vapor é a soma das pressões parciais.

P_total= P_A+ P_B= x_A(l) ⋅P_A+ x_B(l) ⋅P_B

Resposta: D

Uma tubulação de aço enterrada em solo de baixa resistividade elétrica é protegida catodicamente contra corro-são, pela aplicação de corrente elétrica proveniente de um gerador de corrente contínua. Considere os seguintes parâmetros:

I. Área da tubulação a ser protegida: 480 m2_;

II. Densidade de corrente de proteção: 10 mA/m2

Considere que a polaridade do sistema de proteção catódica seja invertida pelo período de 1 hora. Assinale a opção CORRETA que expressa a massa, em gramas, de ferro consumida no processo de corrosão, calculada em função de íons Fe2+(_{aq). Admita que a corrente total fornecida pelo gerador será consumida no processo de}

corrosão da tubulação.

A) 1 ×10– 3 _{D) 5}

B) 6 ×10– 2 _{E) 20}

C) 3 ×10– 1

Para a área de 1,0 m2_{, teremos:}

i = 10 mA = 10–2_A t = 3600 s = 36 ⋅102_s Q = i ⋅t = (10– 2) (36 ⋅102_{) = 36 C} corrosão Fe(s) → Fe(aq) + 2 e– 1 mol 2 mol 55,85 g 2(9,65 ⋅104_)C m 36 C m = (55,85) ⋅(36) = 1,04 ⋅10–2g 2 ⋅9,65 ⋅104 Resolução Questão 11

▼

▼

P_A,puro P_B,puro P = P_A + P_B P_A P_B 0 Fração molar de A, x_A 1 P ressão Resolução

Para a área de 480 m2_:

m = 480(1,04 ⋅10–2_{g) = 499 ⋅10}–2_{g = 4,99 g}

Resposta: D

Considere um elemento galvânico formado pelos dois eletrodos (I e II), abaixo especificados e mantidos sepa-rados por uma ponte salina:

Eletrodo I: chapa retangular de zinco metálico parcialmente mergulhada em uma solução aquosa 1,0 ×10–3_{mol L}–1_{de cloreto de zinco;}

Eletrodo II: chapa retangular de platina metálica parcialmente mergulhada em uma solução aquosa de ácido clorídrico de pH = 2, isenta de oxigênio e sob pressão parcial de gás hidrogênio de 0,5 atm. Assinale a opção CORRETA que expressa o valor calculado aproximado, na escala do eletrodo padrão de hidrogênio (EPH), da força eletromotriz, em volt, desse elemento galvânico atuando à temperatura de 25°C, sabendo-se que log 2 = 0,3 e E_Zn0 2+_/Zn= – 0,76 V (EPH).

A) 0,54 D) 0,84

B) 0,64 E) 0,94

C) 0,74

Eletrodo I: Zn2+_{(aq) + 2e}–_→Zn0_(s)

Nas condições padrão ([Zn2+_{] = 1 M) ⇒}

_ε

0_{= – 0,76 V}

Para uma solução 1,0 ×10–3_{M de Zn}2+_:

ε

= (– 0,76) – 0,09

ε

I= – 0,85 V

Eletrodo II: 2H+_{(aq) + 2e}–_→H 2(g)

Nas condições padrão ([H+_{] = 1M, P}

H2= 1atm) ⇒

ε

0= 0 V

Para uma solução de pH = 2 ([H+_{] = 10}– 2_{M) e com P}

H2= 0,5 atm:

ε

= (0) – 0,11

ε

II= – 0,11 V

Como numa pilha a ddp sempre é positiva, temos: ∆

ε

=

ε

_(maior)–

ε

_(menor) ∆

ε

=

_ε

_II–

_ε

_I ∆

ε

= (– 0,11) – (– 0,85) ∆

ε

= 0,74 V Resposta: C

ε

= − ⋅ − ( ) , log , ( ) 0 0 059 2 0 5 10 2 2

ε ε

= − ⋅ + 0 2 0 059, ₂ log [ ] n P H H

ε

= − − ⋅ − ( 0 76, ) 0 059, log 2 1 10 3

ε ε

= − ⋅ + 0 2 0 059, 1 log [ ] n _Zn Resolução Questão 12

▼

▼

300 gramas de gelo a 0°C foram adicionados a 400 gramas de água a 55°C. Assinale a opção CORRETA para a temperatura final do sistema em condição adiabática.

Dados: calor de fusão do gelo = 80 cal g–1_{; calor específico do gelo = 0,50 cal g}–1_K–1_{; calor específico da água}

líquida = 1cal g–1_K–1_.

A) – 4°C D) + 3°C

B) – 3°C E) + 4°C

C) 0°C

Calor absorvido na fusão do gelo: Q = mL

Q = 24 000 cal absorvido

Considerando uma temperatura final da água de 0°C, temos: Q = mc ∆t

Q = 22 000 cal liberado até 0°C

Como o calor absorvido é maior que o liberado, restará gelo fundente e a água resfriará até 0°C, ficando o sistema com temperatura final de 0°C.

Resposta: C

Assinale o valor da constante de equilíbrio, nas condições-padrão, da reação química descrita pela seguinte equação:

Sn2+_{(aq) + 2 Fe}3+_{(aq) Sn}4+_{(aq) + 2 Fe}2+_(aq)

Dados eventualmente necessários: Potenciais de eletrodo em relação ao eletrodo padrão de hidrogênio nas condições-padrão:

E_Fe02+_/Fe= – 0,44 V E0_Fe3+_/Fe= – 0,04 V E_Fe03+_/Fe2+= 0,76 V E0_Sn4+_/Sn2+= 0,15 V

A) 1021 _{D) 10}12

B) 1018 _{E) 10}9

C) 1015

No equilíbrio:

Cálculo da força eletromotriz da reação: ∆

ε

° =

_ε

_maior–

_ε

_menor

∆

ε

° = 0,76 V – 0,15 V = 0,61 V. Pela equação de Nernst:

∆

ε

=∆

ε

°– RT⋅ nF ln Q

Sn+2_{(aq) + 2Fe}+3_{(aq) Sn}+4_{(aq) + 2 Fe}+2 (aq) +2 +4 +3 +2 oxidação redução Resolução Questão 14

▼

▼

Q g cal g K = ⋅ ⋅ ⋅ 400 1 55 Q g cal g =300 ⋅80 Resolução Questão 13

▼

▼

No equilíbrio, temos:

∆

ε

= OV e Q = K; daí:

Considerando condições padrão (temperatura 25°C), podemos reorganizar a equação:

20,67 = log K

K = 1020,67_≅1021

Resposta: A

Qual das opções abaixo apresenta o elemento químico que é utilizado como dopante para a confecção do semicondutor tipo-p?

A) Boro D) Arsênio

B) Fósforo E) Nitrogênio

C) Enxofre

Nos semicondutores do tipo p, o silício é dopado com átomos de boro. Quando o B, que apresenta 3 elétrons na camada de valência, é incluído no cristal de Si, que apresenta 4 elétrons na camada de valência, ocorre uma deficiência de 1 elétron ao redor do átomo de B, o que gera um “buraco positivo”.

Assim, há uma grande tendência para que os elétrons livres do arsênio, presentes num semicondutor n usado acoplado ao do tipo p, movam-se em direção à placa de silício com B, ocupando os “buracos positivos”.

Resposta: A

O explosivo plástico conhecido como PBX é constituído de uma parte polímérica, normalmente um poliure-tano. A formação do poliuretano é atribuída à reação entre um poliol com

A) um isocianato. D) uma estearina.

B) uma amina. E) uma oleína.

C) uma anilina. Questão 16

▼

▼

• • _• • Si — — • • Si — • • Si — — • • • • Si — As Si — • • • • Si —_— • • Si_— • • Si —_— elétron livre figura 2 _{semicondutor n} Si — — • • Si — • • Si — — • • • • • Si — B Si — • • • • Si —_— • • Si_— • • Si —_— buraco positivo

figura 3 _{leg: semicondutor p}

• • • Resolução Questão 15

▼

▼

0 61 0 059 2 , V= , ⋅logK ∆

ε

° =0 059, ⋅log n K ∆

ε

° =RT⋅ nF lnK

A poliuretana é um polímero de rearranjo e pode ser obtida pela reação entre o diisocianato de parafenileno e o etilenoglicol. A reação pode ser representada pela equação:

A estrutura desse polímero pode ser representada por:

Resposta: A

Assinale a opção que contém o polímero que, por ser termoplástico e transparente, pode ser empregado na fabricação de pára-brisa de aeronaves.

A) polietileno D) policarbonato

B) polipropileno E) poli(álcool vinílico)

C) poli(tetrafluoroetileno)

Os policarbonatos são polímeros termoplásticos que permitem a produção de placas transparentes resistentes a choques.

Sua obtenção pode ser representada pela seguinte reação:

Resposta: D

Considere que os quatro processos químicos, descritos a seguir nos itens I a IV, são realizados isobárica e isoter-micamente:

I. KNO₃(s)→K+_{(aq) + NO}–

3 (aq)

II. H₂O(l) →H₂O(g)

III. C(grafita)→C(diamante) IV. 2Na(s) + 1/2 O₂(g) →Na₂O(s)

Questão 18

▼

▼

HO — — C — — — CH— ₃ O — OH + Cl — C — Cl + HO — — CH₃ — C — CH_{— 3} — CH₃ — OH Difenolpropano grupo característico _{— O — C — O —} — —O ( ) Fosgênio Resolução Questão 17

▼

▼

— O — C — N — — N — C — O — CH₂ — CH₂ — O — C — N — — — — — O O — — O — H — H — N — C — O — CH₂ — CH₂ — — H — H _n — — O O —— C —— N — — N —— C —— O + HO — CH₂ — CH₂ — OH + – + – 14444444244444443 14444244443

Diisocianato de parafenileno Etilenoglicol

144444444444444424444444444444443 O —— C —— N — — N — C — O — CH₂ — CH₂ — OH — — — H O Resolução

Qual das opções abaixo contém os processos químicos cuja variação de energia interna é nula?

A) Apenas I e II D) Apenas III e IV

B) Apenas I, II e III E) Nenhum processo

C) Apenas II e III

Numa transformação isobárica temos: ∆U = ∆H –

_τ

, onde

∆U = variação da energia interna ∆H = variação da entalpia

τ

= trabalho associado a transformação que pode ser calculado pela expressão

τ

= P∆V = ∆nRT

Nas reações I e III não há realização de trabalho (

_τ

= 0), já que não há gases participando delas. Assim

0

∆U = ∆H –

_τ

⇒ ∆U = ∆H ≠ 0

Nas reações II e IV, embora haja variação volumétrica, respectivamente devido à formação e ao consumo de gás, a energia associada ao trabalho não é suficiente para “anular” a energia associada ao processo de trans-formação (∆H).

Desse modo, como |∆H| ≠ |

τ

|, temos: ∆U = ∆H –

_τ

∆U ≠ 0

Assim, em nenhum processo a variação da energia interna é nula. Resposta: E

Assinale a opção ERRADA que apresenta (em kJ/mol) a entalpia padrão de formação (∆H_f) da substância a 25°C.

A)_∆H_f(H₂(g)) = 0 D)_∆H_f(Br₂(g)) = 0

B)∆H_f(F₂(g)) = 0 E)∆H_f(Cl2(g)) = 0

C)∆H_f(N₂(g)) = 0

À entalpia padrão de formação foi atribuído o valor 0, para substâncias simples, na variedade alotrópica mais estável, no seu estado físico a 1 atm e 25°C.

Nessas condições, o Br₂é um líquido, assim, o correto seria: ∆H_f(Br₂(l)) = 0

Resposta: D

Qual das substâncias abaixo não é empregada na fabricação da pólvora negra?

A) trinitrotolueno D) nitrato de sódio

B) enxofre E) nitrato de potássio

C) carvão

A pólvora negra é uma mistura de carvão, enxofre e nitratos. O trinitrotolueno é um explosivo, obtido pela reação entre tolueno e ácido nítrico, conhecido pela sigla TNT.

Resposta: A Resolução Questão 20

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Resolução Questão 19

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▼

Resolução

Considere as seguintes moléculas no estado gasoso: OF₂, BeF₂, AlCl2e AlS₂.

A) Dê as estruturas de Lewis e as geometrias moleculares de cada uma das moléculas. B) Indique as moléculas que devem apresentar caráter polar.

a)

b) São polares as moléculas OF₂e AlCl₂

Um cilindro provido de pistão móvel, que se desloca sem atrito e cuja massa é desprezível, foi parcialmente preenchido com água líquida. Considere que o sistema atinge o equilíbrio químico à temperatura T e pressão P_i. Num dado momento, o sistema é perturbado por uma elevação brusca do pistão, atingindo novo equilíbrio a uma pressão P_fe à mesma temperatura T. Considere que água líquida permanece no sistema durante todo o processo.

a) Esboce um gráfico da pressão interna no interior do cilindro versus tempo considerando o intervalo de tempo compreendido entre os dois equilíbrios químicos. Indique no gráfico as pressões P_ie P_f.

b) A pressão final, P_f, será maior, menor ou igual à pressão inicial, P_i? Justifique.

a) Dentro do cilindro, ocorre o seguinte equilíbrio:

H₂O(l) H₂O(g),

Logo, a pressão interna do cilindro deve-se à pressão do vapor de água.

Com a elevação brusca do pistão, ocorre diminuição da concentração de água gasosa; isso desloca o equilíbrio acima para a direita, o que favorece a evaporação da água.

Como resta água no recipiente, ocorrerá um novo equilíbrio, em que a concentração de água gasosa final será igual à inicial e, portanto, a pressão final será igual à inicial.

Resolução Questão 22

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O F F u → u → u_resultante ≠ 0 → Al _u→ u → u_resultante ≠ 0 → Cl Cl OF₂ angular BeF₂ linear O x x xx x x xx Fx_x x x x x Fx_x x x x x F x x x x x x x x _Be x x F x x x x x x angular S x x x x x x _{x x S} x x x x x Al x x xx x x x x x x x x x Cl xx x x Cl Al linear AlCl₂ x x Resolução Questão 21

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▼

Com isso, podemos construir o seguinte gráfico:

b) A pressão final será igual à pressão inicial, como justificado na letra a.

A equação é uma expressão semi-empírica utilizada para a determinação de massas molares

de solutos, M, presentes em soluções reais. Nesta fórmula, πé a pressão osmótica, em atm; C, a concentração de soluto, em g/dm3_{; R, a constante universal dos gases; T, a temperatura da solução e b, uma constante. O}

gráfico abaixo mostra valores experimentais de _π/C versus C para uma solução aquosa a 20°C de um soluto desconhecido. Determine o coeficiente linear do gráfico e, com esse valor, determine a massa molar do soluto.

A equação semi-empírica é:

Portanto:

Sendo R = 8,21 ⋅10– 2_{atm ⋅L ⋅K}– 1_⋅mol– 1_e

T = 293,15 K (20ºC) RT = 24,068 atm ⋅L ⋅mol– 1 temos: π C = M +b C⋅ 24 068, π C R T M bC = + π= + π= +   _ ⇔ R T MC bC R T M bC C 2 Resolução 0,0750 0,0745 0,0740 0,0735 0,0730 0,0725 0,0720 0,0715 0,0710 0,0705 20 30 40 50 Concentração de soluto (g/dm3₎ P ressão osmótica/

Concentração de soluto (atm

⋅ dm 3/g) π= RT + M C bC 2 Questão 23

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▼

P_f P_i P tempo

Para C = 20 g/dm3

Para C = 50 g/dm3

Temos, então, o sistema:

– 0,2625 ⋅10– 2 _{= – 30 ⋅b}

∴ b = 8,75 ⋅10– 5_{atm ⋅dm}3_⋅g– 1

Cálculo da massa molar: Para C = 20 g/dm3

∴ M = 344,44 g/mol Para C = 30 g/dm3

∴ M = 344,44 g/mol

Em um laboratório, a 20ºC e utilizando um sistema adequado, H₂(g) foi obtido através da reação entre uma amostra de uma liga de 0,3 g de magnésio e um litro de uma solução aquosa 0,1 mol L– 1_{em HC}l_{. Um}

manô-metro indicou que a pressão no interior do recipiente que contém o H₂(g) era de 756,7 Torr. Sabendo-se que a pressão de vapor d’água a 20ºC é 17,54 Torr e o volume de H₂(g) obtido foi 0,200 L, determine a pureza da amostra da liga de magnésio (massa de magnésio × 100/massa total da amostra), considerando que somente o magnésio reaja com o HCl.

Mg_(s)+ 2 HCl(aq) →MgCl₂(aq) + H₂(g) P_H2(seco) = 756,70 – 17,54 = 739,16 mmHg n PV RT mmHg L mmHg L K mol K mol H2 739 16 0 200 62 4 293 0 008 1 1 = = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ − ⋅ − , , , , Resolução Questão 24

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▼

6 9875 10, ⋅ –2=24 068, M 7 425 10, ⋅ –2– ,0 4375 10⋅ –2= 24 068, M 7 425 10, ⋅ –2=24 068, ⋅50 8 75 10⋅ , ⋅ –5 M 6 9875 10, ⋅ –2=24 068, M 7 1625 10, ⋅ –2– ,0 175 10⋅ –2= 24 068, M 7 1625 10, ⋅ –2= 24 068, ⋅20 8 75 10⋅ , ⋅ –5 M 7 1625 10 24 068 20 7 425 10 24 068 50 1 2 2 , , , , (– ) – – ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = + = + M b M b 0 07425, =24 068, +50⋅ M b 0 071625, = 24 068, +20⋅ M b











n_H

2= nMg= 0,008 mol

m_Mg= 0,008 mol ⋅24 g/mol = 0,192 g Mg pura Pureza da amostra =

Apresente as respectivas fórmulas químicas estruturais das espécies químicas (A, B, C, D, E) presentes nas seguintes equações químicas:

CH₃CH₂CH₂Cl → A

CH₃CHClCH₃ → A

CH₃CH₂CHClCH₃ → B + C

(H₃C)₂CCH₂ → D → E

Dois cilindros (I e II) são providos de pistões, cujas massas são desprezíveis e se deslocam sem atrito. Um mol de um gás ideal é confinado em cada um dos cilindros I e II. São realizados, posteriormente, dois tipos de ex-pansão, descritos a seguir:

a) No cilindro I, é realizada uma expansão isotérmica à temperatura T, de um volume V até um volume 2V, con-tra uma pressão externa constante P.

b) No cilindro II, é realizada uma expansão adiabática, de um volume V até um volume 2V, contra uma pressão externa constante P.

Determine os módulos das seguintes grandezas: variação da energia interna, calor trocado e trabalho reali-zado para os dois tipos de expansão.

Questão 26

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▼

H — C — C — C — H + KOH/etanol —H —H —Cl — — — H H H H — C — C —H — — — H H H — — C — H + KCl + H₂O H — C — C — C — H + KOH/etanol —H C— l H— — — — H H H A 2H — C — C — C — C — H + 2KOH/etanol — H C_— l H_— — — — H H H — H — H H — C — C — H _— H_— — — — H H H — H — — C — C — H + H — C — C — C_— H — H — H H — — C — H + 2KC_l + 2H₂O H₃C — C_{— —} CH₃ H — — C — H + H(HSO₄) H₃C ——— C — H_— CH₃ —OSO3H — H —H HOH ∆ H3C — C — CH— 3 + H2SO4 CH₃ —OH B C E — — H H D Resolução Questão 25

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0 192 0 3 0 64 64 , , , % g g = ∴ de pureza KOH (etanol) KOH (etanol) KOH (etanol) H₂SO₄ H₂O, calor

a) Cilindro I

Para uma expansão reversível isotérmica, causamos a equação: portanto:

Como é isotérmica, ∆U = 0, então ∆U = q + ω q = –ω Portanto: ∆U = 0, ω= – (8,31 ⋅ln 2 ⋅T) e q = (8,31 ⋅ln 2 ⋅T) em módulo |∆U| = 0 |ω| = (8,31 ⋅ln 2 ⋅T) e |q | = (8,31 ⋅ln 2 ⋅T) b)∆U = q + ωAdiabática q = 0 ∆U = ω ω= – p_ex∆V ω= – p ⋅V, q = 0 e ∆U = – p ⋅V, ou seja, módulo |ω| = p ⋅V, |q| = 0 e |∆U| = p ⋅V

Uma chapa de ferro é colocada dentro de um reservatório contendo solução aquosa de ácido clorídrico. Após um certo tempo observa-se a dissolução do ferro e formação de bolhas gasosas sobre a superfície metálica. Uma bolha gasosa, de massa constante e perfeitamente esférica, é formada sobre a superfície do metal a 2,0 metros de profundidade. Calcule:

a) o volume máximo dessa bolha de gás que se expandiu até atingir a superfície do líquido, admitindo-se que a temperatura é mantida constante e igual a 25ºC e que a base do reservatório está posicionada ao nível do mar. b) a massa de gás contida no volume em expansão da bolha.

Sabe-se que no processo corrosivo que originou a formação da bolha de gás foram consumidos 3,0 ×1015_átomos

de ferro.

Dado: massa específica da solução aquosa de HClé igual a 1 020 kg m– 3_{na temperatura de 25ºC.}

Questão 27

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J K J K J K J K ω=– ,8 31⋅ln2⋅T⋅ J K ω=– ,8 31J ⋅ ⋅ 2 K T ln ω= –1mol⋅8 31, J ⋅ ⋅ 2 K mol T n V V l ω= – nRT n V V final inicial l 1 mol massa desprezível

⇒

1 mol massa desprezível V 2V expansão T cte Resolução

a) Fe(c) + 2HCl(aq) →FeCl₂(aq) + H₂(q) 1 mol 1 mol 6,0 ⋅1023 _{átomos 1 mol} 3,0 ⋅1015_{átomos x} x = x = 5,0 ⋅10–9_{mol de H} 2

O volume máximo da bolha é dado por: P⋅V = nRT

1 atm⋅V = 5,0 ⋅10–9_{mol ⋅8,21 ⋅10}–2_{atm L K}–1_mol–1_{⋅298 K}

V = 12 ⋅232,9 ⋅10–11_L V ≅1,2 ⋅10–7_L b) 1,0 mol H₂2,0 g 5,0 ⋅10–9_{mol H} 2x x = 10–8_{g de H} 2

Suponha que um pesquisador tenha descoberto um novo elemento químico, M, de número atômico 119, está-vel, a partir da sua separação de um sal de carbonato. Após diversos experimentos foi observado que o ele-mento químico M apresentava um comportaele-mento químico semelhante aos eleele-mentos que constituem a sua família (grupo).

a) Escreva a equação balanceada da reação entre o elemento M em estado sólido com a água (se ocorrer). b) O carbonato do elemento M seria solúvel em água? Justifique a sua resposta.

Distribuição eletrônica

119M 86[Rn] — 7s25f146d107p6 ∴ Metal alcalino

a) M(s) + H₂O(l) → M+(aq) + OH–(aq) + H₂(g)

b) M₂CO₃seria solúvel em água porque, como regra, os sais de metais alcalinos são solúveis em água.

Durante a realização de um estudo de corrosão, foi montado um sistema constituído por um elemento galvâ-nico com as seguintes características:

I. Anodo de ferro e catodo de platina;

II. Área de exposição ao meio corrosivo de ambos os eletrodos igual a 100,0 cm2_;

III. Circuito eletrolítico mantido por ponte salina; IV. Eletrodos interconectados por fio de cobre;

V. Eletrólito formado por solução aquosa ácida, livre de oxigênio atmosférico.

Considerando que ocorre perda de massa do eletrodo de ferro, calcule a corrente de corrosão (em ampère) equiva-lente ao fluxo de elétrons no sistema, decorrente do processo de dissolução metálica, se esse metal apresentar uma taxa de corrosão uniforme de 350mdd.

Dado: mdd mg (miligrama por decímetro quadrado por dia, de ferro metálico corroído)

dm dia = ⋅ 2 Questão 29

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▼

1 2 8s1 Resolução Questão 28

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▼

V mol atm LK mol K

atm = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ − − − − 5 0 10 8 21 10 298 1 9 2 1 1 , , 3,0 ⋅1015 _{átomos ⋅1 mol} 6,0 ⋅1023_átomos Resolução

Área = 100 cm2_{ou 1dm}2

Taxa de conversão do ferro =

Em 1 dia são corroídos

1 dia →

86 400 s

x 1 s

O número de mol de ferro corroído em 1s é igual a:

Fe → Fe2+ _{+ 2 e}– 1mol 2 mol 1mol 2 ⋅(96 500 C) 7,25 ⋅10– 8mol x x ≅1,4 ⋅10–2C Q = l ⋅t 1,4 ⋅10–2C = i ⋅1s i = 1,4 ⋅10–2A

A reação de combustão 2 SO₂(g) + O₂(g) _→ 2 SO₃(g) é lenta e pode ser representada pela figura abaixo.

Esta mesma reação pode ser catalisada pelo NO₂(g) em duas etapas, sendo que a primeira é bem mais lenta que a segunda. Numa mesma figura, esboce o perfil da curva da reação não-catalisada e da reação catalisada pelo NO₂(g). Energia (Kcal/mol) Caminho da reação Questão 30

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n g g mol mol = 4 05 10⋅ = ⋅ 55 85 7 25 10 6 8 , , / , – – x mg s s dm mg dm g dm = ⋅ = = ⋅ ⋅ ⋅ 350 1 86400 4 05 10 4 05 10 2 3 2 6 2 , – , – 350 2 mg dm 24 60 60 86400 h dia h s s ⋅ min⋅ = min 350 2 mg dm 350 2 mg dm dia Resolução

Reação sem catalisador:

2SO₂+ O₂→2 SO₃(uma etapa) Reação com catalisador:

2 SO₂+ 2 NO₂→2 SO₃+ 2 NO (1ª- etapa) 2 NO + O₂ →2NO₂ (2ª- etapa) 2 SO₂+ O₂ →2SO₃

A presença do catalisador abaixa a energia de ativação e por isso aumenta a velocidade da reação.

(1) representa a energia de ativação da 1ª- etapa. (2) representa a energia de ativação da 2ª- etapa.

Como 1
2, a 1ª- etapa é a etapa lenta e a 2ª- etapa é a etapa rápida.

Energia (Kcal/mol) Caminho da reação |∆H| da reação 1 2 sem catalisador energia de ati vação sem catalisador com catalisador Resolução +

A banca examinadora manteve a sua tradição: elaborou uma prova trabalhosa, com um nível de dificul-dade acima do normalmente trabalhado nos bons cursos de Ensino Médio.

TT

T

N

N

N

E

E

E

M

M

M Á

Á

Á O

O

O

O

O

O

C

C

C

R

R

R

III