Olimpíada de Química do Rio Grande do Sul – 2014
MODALIDADE EM1 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: Considere as seguintes misturas binárias: Homogênea S-L; heterogênea L-L e homogênea L-L. Para separar completamente os componentes dessas misturas, pode-se utilizar, respectivamente:
a) destilação simples, decantação, destilação fracionada b) destilação simples, sifonação, centrifugação
c) evaporação, filtração, destilação fracionada d) centrifugação, destilação simples, evaporação e) filtração, destilação fracionada, destilação simples
Questão 02: A tabela a seguir relaciona propriedades físicas de algumas substâncias:
Amostra Densidade (g/mL) Ponto de Fusão
(0C) Ponto de Ebulição (0C) a 1 atm Álcool comum 0,80 - 117 78,5 Pentano 0,65 - 130 36 CCl4 1,60 - 23 76,5 Fenol 1,07 41 182 Água pura 1,00 0 100
Com base nessa tabela, pode-se afirmar:
I. Pentano e álcool comum são líquidos a 25 0C e 1 atm.
II. 50 mL de álcool comum possuem maior massa que 25 mL de CCl4.
III.O CCl4, no sistema formado por CCl4 e água pura, constitui a fase superior.
IV. Abaixo de 100 0C, o fenol encontra-se somente no estado líquido.
V. A substância mais volátil é o pentano.
Assinale a alternativa que possui a(s) afirmativa(s) correta(s): a) Somente II, III e IV
b) Somente I, II e III c) Somente III, IV e V d) Somente I e V e) Somente IV
Questão 03: Entre as afirmativas a seguir, assinale a correta: a) O íon cloreto é menor do que o átomo de cloro.
b) Um elétron é transferido do átomo de cloro para o átomo de potássio, quando esses se ligam.
c) O íon sódio possui 4 subníveis energéticos completamente preenchidos. d) Os íons originados dos átomos de cloro e cálcio são isoeletrônicos do átomo de argônio.
e) O halogênio pertencente ao terceiro período da tabela periódica é o enxofre.
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.Questão 04: Na coluna da esquerda estão alguns compostos de sódio e, na
coluna da direita, algumas de suas aplicações importantes.
Compostos Aplicações Importantes I – NaNO3 ( ) Fabricação de sabões
II- NaF ( ) Prevenção de cáries dentárias III- NaOH ( ) Desinfetante e alvejante IV- NaI ( ) Tratamento do bócio endêmico V- NaClO ( ) Explosivos e fertilizantes Assinale a alternativa que relaciona corretamente cada composto com suas respectivas aplicações.
a) III, II, V, IV, I b) V, II, III, I, IV c) III, IV, V, II, I d) III, II, I, IV, V e) I, II, V, IV, III
Questão 05: Sobre modelo atômico e elementos químicos são feitas as seguintes afirmações.
I. Considerando os níveis de energia de um átomo, um salto quântico do primeiro nível para o nível 3 é menos energético do que um salto quântico do primeiro nível para o nível 2.
II. Ao voltar de um estado ativado para a sua posição fundamental, o elétron recebe energia na forma de ondas eletromagnéticas.
III. Os elétrons são responsáveis pela maior parte da massa do átomo. IV. Dois átomos que possuem o mesmo número de prótons pertencem ao mesmo elemento químico.
V. Um elemento químico é identificado pelo seu número de massa. Assinale a alternativa que possui a(s) afirmativa(s) correta(s): a) Somente II, III e IV
b) Somente I, II e III c) Somente III, IV e V d) Somente I, IV e V e) Somente IV
Questão 06: 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
Questão 07: Considere as três substâncias: HCl, HBr e HF. Das afirmativas abaixo, assinale a correta:
a) A ordem crescente de ponto de ebulição é HF<HCl<HBr. b) As três substâncias fazem ligações de hidrogênio. c) Somente o HCl e o HBr fazem ligações de hidrogênio. d) Todas as substâncias são moléculas polares.
Olimpíada de Química do Rio Grande do Sul – 2014 Modalidade EM1 Questão 08: Em uma aula de laboratório de química o professor solicitou a um
grupo de alunos que produzissem um gás combustível, um gás não-combustível e um sal insolúvel, nesta ordem, usando apenas uma solução de ácido clorídrico.
Para isso, forneceu ao grupo, uma pequena amostra das seguintes substâncias:
A- limalhas de ferro B- solução de amoníaco C- solução de nitrato de prata D- bicarbonato de sódio, em pó E- salmoura caseira
Assinale a alternativa cujas amostras que, ao reagirem com a solução do ácido clorídrico, atendem a solicitação do professor.
a) B, D, E b) A, D, C c) D, A, C d) B, A, E e) A, D, B
Questão 09: Compostos contendo enxofre estão entre as principais impurezas que existem em combustíveis derivados de petróleo, como óleo diesel e gasolina.
Durante a queima industrial ou em veículos automotores desses combustíveis, são lançados na atmosfera uma grande quantidade de dióxido de enxofre, um dos principais responsáveis pela chuva ácida. Esse gás reage com o oxigênio presente no ar, originando o trióxido de enxofre que, em contato com a água, produz o ácido sulfúrico.
Baseado nessa última reação, um químico quer produzir 4,9 kg de ácido sulfúrico. O volume de trióxido de enxofre, nas CNTP, que ele deve usar, considerando rendimento da reação de 70 % é:
a) 784 L b) 1600 L c) 1120 L d) 336 L e) 3430 L
Questão 10: Abaixo estão representados alguns materiais usados em um laboratório de química:
Assinale a alternativa que relaciona corretamente o material com a sua respectiva aplicação.
( ) Para aquecimentos a seco (calcinações).
( ) Para medidas aproximadas de volumes de líquidos. ( ) Para separação de líquidos imiscíveis.
( ) Para dosagens precisas de líquidos, em análises volumétricas. ( ) Para preparar ou diluir soluções.
( ) Para condensar vapores em uma destilação. ( ) Para facilitar filtrações, por redução de pressão. a) V, I, VI, VII, IX, III, X
b) VIII, IV, VI, VII, IX, X, III c) II, VII, I, IV, VI, II, X d) V, I, VI, IV, IX, II, III e) V, IV, I, VII, VI, III, VIII
Olimpíada de Química do Rio Grande do Sul – 2014 Modalidade EM1 Questão 11: Em uma aula de química inorgânica sobre os tipos de reações, o
professor realizou dois experimentos.
No 1º experimento, ele misturou uma solução de nitrato de chumbo II com uma solução de iodeto de potássio. Percebeu-se a formação de um sólido insolúvel amarelo.
No 2º experimento, ele adicionou uma certa quantidade de solução de ácido sulfúrico, em uma solução de carbonato de sódio. Percebeu-se uma certa efervescência.
Ao questionar os alunos sobre esses experimentos, ele levantou as seguintes afirmações:
I- Em ambos os experimentos as reações são de dupla troca.
II- No 1º experimento, a reação é de dupla troca, mas no 2º experimento, é de deslocamento.
III- O sólido insolúvel amarelo formado é o iodeto de chumbo II, de fórmula
química PbI2.
IV- A efervescência observada no 2º experimento foi causada pelo desprendimento de um gás de caráter neutro.
V- Em ambos os experimentos, há formação de sais solúveis. Estão corretas:
a) Somente I, III e V b) Somente II, III e IV c) Somente I e IV d) Somente II e IV e) Somente II e V
Questão 12: 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 II e III d) Somente I e IV e) Somente III e V
Questão 13: Tetracloreto de carbono (CCl4) é um líquido incolor, com cheiro
adocicado e característico, que pode ser detectado a baixas concentrações. Foi muito usado como agente extintor e como agente refrigerante. Hoje a sua produção e seu uso estão muito restritos, pois seus vapores destroem a camada de ozônio e podem causar danos severos ao organismo humano, principalmente no sistema nervoso central, pulmão, fígado e rins, além de
possuírem um potencial risco carcinogênico. À temperatura de 25 0C, quais
substâncias abaixo são solúveis em tetracloreto de carbono?
I- MgCl2 II- NH3 III- CO2 IV- I2 V- CS2 a) Somente I, II e V b) Somente II, III e IV c) Somente III, IV e V d) Somente II e IV e) Somente III e V
Olimpíada de Química do Rio Grande do Sul – 2014 Modalidade EM1 Questão 14: A tabela abaixo, mostra a solubilidade de gases em água pura,
em g de soluto/10 g de água, a pressão de 1 atm.
Gás Temperatura 0C 0 20 50 100 N2 0,0029 0,0019 0,0012 0 O2 0,0069 0,004 0,0027 0 CO2 0,335 0,169 0,076 0 SO2 22,8 10,6 4,3 1,8 NH3 89,9 51,8 28,4 7,4
Baseando-se nesta tabela, assinale a afirmativa INCORRETA:
a) Para todos os gases, quanto menor a temperatura, maior é a solubilidade. b) Em todas as temperaturas, o gás de caráter básico é o que apresenta maior solubilidade.
c) Na temperatura de ebulição da água, os gases de geometria linear são totalmente insolúveis.
d) Na temperatura de congelamento da água, o principal constituinte do ar atmosférico é o mais insolúvel.
e) Na temperatura de ebulição da água, os gases ácidos são totalmente insolúveis.
Questão 15: 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
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) Escreva 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 de enxofre existente em 855 g de sulfato de alumínio puro.
d) Escreva a reação balanceada de obtenção do sulfato de alumínio, substituindo o sal de alumínio por sua respectiva base.
Olimpíada de Química do Rio Grande do Sul – 2014 Modalidade EM1 Questão 17: Considere as seguintes substâncias: cloreto de cobre II, trióxido
de enxofre, nitrato de prata, óxido de magnésio, tetrafluoreto de silício, ácido sulfídrico, hidreto de fósforo e brometo de zinco.
a) Escreva a fórmula química das substâncias iônicas. b) Escreva a fórmula química das substâncias moleculares. c) Dê a geometria das substâncias moleculares.
d) Faça a reação balanceada entre nitrato de prata e brometo de zinco.
Questão 18: O elemento metálico X é não- magnético, bom condutor de calor e muito usado em panelas de cozinha, latas, em papel para embalagem de assados e em diversas ligas metálicas. O cátion de X é isoeletrônico do cátion de outro elemento metálico Y, usado em pirotecnia e em folhas fotográficas. Além disso, seu hidróxido é empregado na medicina como antiácido e laxante. Os cátions de X e Y são também isoeletrônicos do ânion do elemento Z, que apresenta 9 prótons.
Baseado no texto escreva:
a) O subnível mais energético do elemento X e do ânion do elemento Z. b) O período e o grupo da tabela periódica do elemento Y.
c) As fórmulas químicas e o nome dos compostos formados pelos cátions X e Y com o ânion Z.
d) A ordem crescente de raio atômico e de eletronegatividade, dos elementos X, Y e Z.
Questão 19: Confirmado o uso de bromato em mistura para bolo. “O Ministério
da Agricultura (Mapa), coletou cinco amostras de mistura para bolo, para analisar bromato. Dessas, quatro indicaram a presença da substância. O bromato de potássio é potencialmente cancerígeno, sendo proibido seu uso no Brasil. Ele é utilizado para melhorar o crescimento da massa.” (Correio do Povo, 14 de junho de 2014).
O bromato de potássio é adicionado à farinha. Durante o processo de aquecimento da massa resultante, ocorre a decomposição desse sal em seu respectivo brometo, e a liberação de um gás, que é o responsável pela obtenção de um pão de maior volume e de melhor textura.
Baseado no texto acima:
a) Faça a reação balanceada de decomposição do referido sal.
b) Qual o número de oxidação do bromo nos respectivos compostos da
reação?
c) Se forem adicionados 501 g de bromato de potássio na farinha, calcule o volume, em L, de gás liberado, nas CNTP.
Questão 20: Deseja-se reaproveitar cada composto presente em um determinado resíduo sólido de um laboratório de química.
A tabela abaixo fornece algumas propriedades físicas de cada componente desse resíduo. Composto Ponto de Fusão (OC) d (g/cm 3 ) Solubilidade em água, a 25 0C KNO3 334 --- Solúvel MgCl2 714 --- Solúvel BaSO4 ---- 4,5 Insolúvel PEBD (polietileno de
baixa densidade) ---- 0,91 Insolúvel
Baseado nos dados disponíveis, proponha um procedimento completo, através de um fluxograma, que permita a recuperação de cada um desses compostos.
Nesse fluxograma, deve constar o nome da operação de separação usada, bem como, os componentes presentes em cada etapa.
