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O ANGLO RESOLVE A PROVA DE QUÍMICA DO ITA

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O

ANGLO

RESOLVE

A PROVA

DE

QUÍMICA

DO ITA

(2)

QUÍMICA

CONSTANTES

Constante de Avogadro = 6,02

×

1023mol– 1

Constante de Faraday (F) = 9,65

×

104C mol– 1

Volume molar de gás ideal = 22,4 L (CNTP) Carga elementar = 1,602

×

10– 19C

Constante dos gases (R) = 8,21

×

10– 2atm L K– 1mol– 1

8,31 J K–1mol– 1

62,4 mmHg L K– 1mol– 1

1,98 cal mol– 1K– 1

DEFINIÇÕES

Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0°C e 760 mmHg. Condições ambientes: 25°C e 1 atm.

Condições-padrão: 25°C, 1 atm, concentração das soluções: 1 mol/L (rigorosamente: atividade

uni-tária das espécies), sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e tempe-ratura em questão.

(s) ou (c) = sólido cristalino; (

l

) = líquido; (g) = gás; (aq) = aquoso; (CM) = Circuito Metálico.

MASSAS MOLARES

Elemento Número Massa Molar Elemento Número Massa Molar Químico Atômico (g/mol) Químico Atômico (g/mol)

H 1 1,01 C

l

17 35,45 Be 4 9,01 Ar 18 39,95 B 5 10,81 K 19 39,10 C 6 12,01 Cr 24 52,00 N 7 14,01 Mn 25 54,94 O 8 16,00 Se 34 78,96 F 9 19,00 Br 35 79,91 Na 11 22,99 Kr 36 83,80 A

l

13 26,98 Ag 47 107,87 Si 14 28,09 Sn 50 118,71 P 15 30,97 I 53 126,90 S 16 32,06 Pb 82 207,21

As questões de 01 a 20 NÃO devem ser resolvidas no caderno de soluções. Para respondê-las, mar-que a opção escolhida para cada mar-questão na folha de leitura óptica e na reprodução da folha de

leitura óptica (que se encontra na última página do caderno de soluções).

Considere as seguintes espécies no estado gasoso: NF3, BeF2, BC

l

3, C

l

F3, KrF4e SeO42–. Quais delas apresentam momento de dipolo elétrico?

A) Apenas NF3e SeO42–.

B) Apenas BeF2, C

l

F3e KrF4.

C) Apenas BC

l3

, SeO42–e KrF4. D) Apenas NF3e C

l

F3. E) Apenas BeF2, BC

l3

e SeO42–.

QUESTÃO 01

Resposta: D

(3)

Das espécies apresentadas, as que apresentam momento de dipolo elétrico (u→) são:

A adição de glicose sólida (C6H12O6) a clorato de potássio (KC

l

O3) fundido, a 400°C, resulta em uma reação que forma dois produtos gasosos e um sólido cristalino. Quando os produtos gasosos formados nessa reação, e resfriados à temperatura ambiente, são borbulhados em uma solução aquosa 0,1 mol/L em hidróxido de sódio, contendo algumas gotas de fenolftaleína, verifica-se a mudança de cor desta so-lução de rosa para incolor. O produto sólido cristalino apresenta alta condutividade elétrica, tanto no estado líquido como em solução aquosa. Assinale a opção CORRETA que apresenta os produtos forma-dos na reação entre glicose e clorato de potássio:

A) C

l

O2(g), H2(g), C(s). B) CO2(g), H2O(g), KC

l

(s). C) CO(g), H2O(g), KC

l

O4(s). D) CO(g), CH4(g), KC

l

O2(s). E) C

l2

(g), H2O(g), K2CO3(s). 4 KC

l

O3 (l) → 4 KC

l

(s) + 6 O2 (g) C6H12O6 (s) → 6 C(s) + 6 H2O(g) 6 C(s)+ 6 O2 (g) → 6 CO2 (g) 4 KC

l

O3 (l) + C6H12O6 (s)→4 KC

l

(s) + 6 H2O(g) + 6 CO2 (g) (+)

Considere as seguintes configurações eletrônicas de espécies no estado gasoso: I. 1s22s22p1.

II. 1s22s22p3.

III. 1s22s22p4.

IV. 1s22s22p5.

V. 1s22s22p53s1.

Assinale a alternativa ERRADA.

A) As configurações I e IV podem representar estados fundamentais de cátions do segundo período da Tabela Periódica.

B) As configurações II e III podem representar tanto um estado fundamental como um estado excita-do de átomos neutros excita-do segunexcita-do períoexcita-do da Tabela Períodica.

C) A configuração V pode representar um estado excitado de um átomo neutro do segundo período da Tabela Periódica.

D) As configurações II e IV podem representar estados excitados de átomos neutros do segundo perío-do da Tabela Periódica.

E) As configurações II, III e V podem representar estados excitados de átomos neutros do segundo pe-ríodo da Tabela Periódica.

(Geometria) NF3 (Fórmula molecular) (Cálculo do momento dipolar) — — N — F

δ

δ

F

δ

F

δ

+ — u ≠ 0 → → →→ → C

l

F3 — F

δ

δ

F — C

l

δ

F

δ

+ — — — u ≠ 0 → → →→→ Pirâmide Trigonal Forma de “T”

QUESTÃO 02

Resposta: B

RESOLUÇÃO:

RESOLUÇÃO:

400 °C

QUESTÃO 03

Resposta: D

(4)

A. Correta. Exemplos: C(g)

→

C+ (g) + 1e – 1 s2 2s2 2p2 1s22s22p1 (I) Ne(g)

→

Ne+g) + 1e– 1s2 2s2 2p6 1s22s22p5 (IV) B. Correta. Exemplos: (II) 1s2 2s2 2p3

5N

2p3 representa N no estado fundamental

representa N no estado excitado (III) 1s2 2s2 2p4

8O

2p4 representa O no estado fundamental

representa O no estado excitado C. Correta. Exemplos:

10Ne 1s22s22p6 estado fundamental 10Ne 1s22s22p53s1(V) estado excitado

D. Incorreta:

Já vimos que II (1s22s22p3) pode representar o estado excitado do N.

A configuração IV (1s22s22p5) não pode representar um estado excitado, pois há uma única

possibilidade de distribuição de 5 elétrons no subnível p. E. Correta:

Já vimos que 1s22s22p3(II) e 1s22s22p4(III) podem representar átomos no estado excitado.

A configuração 1s22s22p63s1(V) também pode representar átomos do 2ºperíodo no estado excitado.

Exemplo:

10Ne 1s22s22p6 estado fundamental 10Ne 1s22s22p53s1 estado excitado

Observação: nos dados da prova, têm-se os valores dos números atômicos dos elementos do 2º- período,

citados na resolução desta questão.

Considere as seguintes afirmações relativas aos sistemas descritos abaixo, sob pressão de 1 atm: I. A pressão de vapor de uma solução aquosa de glicose 0,1 mol/L é menor do que a pressão de vapor

de uma solução de cloreto de sódio 0,1 mol/L a 25ºC.

II. A pressão de vapor do n-pentano é maior do que a pressão de vapor do n-hexano a 25ºC. III. A pressão de vapor de substâncias puras como: acetona, éter etílico, etanol e água, todas em

ebu-lição, tem o mesmo valor.

IV. Quanto maior for a temperatura, maior será a pressão de vapor de uma substância. V. Quanto maior for o volume de um líquido, maior será a sua pressão de vapor. Destas afirmações, estão CORRETAS

A) apenas I, II, III e IV. D) apenas II, III e IV. B) apenas I, II e V. E) apenas III, IV e V. C) apenas I, IV e V.

I) Solução de glicose mol/L Solução de NaC

l

mol/L

2 NaC

l

→

Na+(aq)+ C

l

(aq)

1 1 i = 2

p p

Kt ηηi=Kt ⋅0 1,

p p

Kt ηη =Kt⋅0 1,

RESOLUÇÃO:

14243 14243

QUESTÃO 04

Resposta: D

RESOLUÇÃO:

↓ ↓ ↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↓ ↓ ↑↓ ↑↓ ↓ ↓↑ ↓

(5)

Na solução de glicose, o número de partículas do soluto é a metade do da solução de NaC

l

; por-tanto, o abaixamento relativo da pressão de vapor na solução de glicose é a metade do da solução de NaC

l

. Conclusão: a pressão de vapor da solução de glicose é maior que a da solução de NaC

l

, e a afirmação I está errada.

II) PE(pentano)



PE(hexano); portanto, Pressão de vapor(pentano)



Pressão de vapor(hexano)

conclusão: II está correta.

III) Na temperatura de ebulição de qualquer substância, a pressão de vapor da substância é igual à pressão exterior. Portanto, III está correta.

IV) Correta. A pressão de vapor aumenta com a temperatura.

V) Incorreta. A pressão de vapor nada tem a ver com o volume do líquido no equilíbrio líquido ←→ vapor.

A figura abaixo mostra como a capacidade calorífica, Cp, de uma substância varia com a temperatura,

sob pressão constante.

Considerando as informações mostradas na figura acima, é ERRADO afirmar que

A) a substância em questão, no estado sólido, apresenta mais de uma estrutura cristalina diferente. B) a capacidade calorífica da substância no estado gasoso é menor do que aquela no estado líquido. C) quer esteja a substância no estado sólido, líquido ou gasoso, sua capacidade calorífica aumenta com

o aumento da temperatura.

D) caso a substância se mantenha no estado líquido em temperaturas inferiores a Tf ,a capacidade

ca-lorífica da substância líquida é maior do que a capacidade caca-lorífica da substância na fase sólida estável em temperaturas menores do que Tf.

E) a variação de entalpia de uma reação envolvendo a substância em questão no estado líquido aumen-ta com o aumento da temperatura.

O gráfico mostra claramente que as alternativas A, B, C e D estão corretas.

Em relação à alternativa E, a entalpia dos reagentes aumenta com a temperatura, e a entalpia dos produtos também aumenta. A variação (

H) praticamente se mantém constante.

Conclusão: a alternativa E é errada.

Produtos (T2) Produtos (T1) Reagentes (T2) Reagentes (T1) ∆HT2 ∆HT1 T2  T1HT 1 ≅ ∆HT2 EN T ALPIA (H) 14 12 10 8 6 4 2 0 10 T1 T2 Tf Te 100 T(K) Tf = Temperatura de fusão Te = Temperatura de ebulição CP (cal K –1 mol –1 )

QUESTÃO 05

Resposta: E

RESOLUÇÃO:

(6)

A respeito de compostos contendo silício, qual das opções abaixo apresenta a afirmação CORRETA? A) Vidros são quimicamente resistentes ao ataque de hidróxido de sódio.

B) Vidros se fundem completamente em um único valor de temperatura na pressão ambiente. C) Quartzo apresenta um arranjo ordenado de suas espécies constituintes que se repente

periodica-mente nas três direções.

D) Vidros comerciais apresentam uma concentração de dióxido de silício igual a 100% (m/m). E) Quartzo é quimicamente resistente ao ataque de ácido fluorídrico.

O quartzo — (SiO2)n — apresenta a seguinte estrutura espacial:

Nessa estrutura, o Si ocupa o centro de um tetraedro e está ligado a 4 átomos de oxigênio, geran-do um arranjo espacial que se repete ordenadamente nas três direções.

Considere uma reação química representada pela equação: Reagentes Produtos. A figura abaixo mostra esquematicamente como varia a energia potencial (Ep) deste sistema reagente em função do avanço da reação química. As letras a, b, c, d e e representam diferenças de energia.

Com base nas informações apresentadas na figura é CORRETO afirmar que

A) a energia de ativação da reação direta é a diferença de energia dada por c – a + d. B) a variação de entalpia da reação é a diferença de energia dada por e – d.

C) a energia de ativação da reação direta é a diferença de energia dada por b + d. D) a variação de entalpia da reação é a diferença de energia dada por e – (a + b). E) a variação de entalpia da reação é a diferença de energia dada por e.

No diagrama apresentado, o segmento X indicará a energia de ativação da reação direta:

Em módulo, o valor de energia correspondente ao segmento X será dado por: X = (c – a) + d EP Reagentes b d c a e Produtos Avanço da reação X EP Reagentes b d c a e Produtos Avanço da reação O — — Si — O O — — — O — — n

QUESTÃO 06

Resposta: C

QUESTÃO 07

Resposta: A

RESOLUÇÃO:

RESOLUÇÃO:

(7)

Considere as seguintes afirmações relativas ao gráfico apresentado abaixo:

I. Se a ordenada representar a constante de equilíbrio de uma reação química exotérmica e a abscissa, a temperatura, o gráfico pode representar um trecho da curva relativa ao efeito da temperatura sobre a constante de equilíbrio dessa reação.

II. Se a ordenada representar a massa de um catalisador existente em um sistema reagente e a abscissa, o tempo, o gráfico pode representar um trecho relativo à variação da massa do catalisador em função do tempo de uma reação.

III. Se a ordenada representar a concentração de um sal em solução aquosa e a abscissa, a temperatura, o gráfico pode representar um trecho da curva de solubilidade deste sal em água.

IV. Se a ordenada representar a pressão de vapor de um equilíbrio líquido

gás e a abscissa, a temperatura, o gráfico pode representar um trecho da curva de pressão de vapor deste líquido. V. Se a ordenada representar a concentração de NO2(g) existente dentro de um cilindro provido de

um pistão móvel, sem atrito, onde se estabeleceu o equilíbrio N2O4(g)

2 NO2(g), e a abscissa, a pressão externa exercida sobre o pistão, o gráfico pode representar um trecho da curva relativa à variação da concentração de NO2em função da pressão externa exercida sobre o pistão, à tempera-tura constante.

Destas afirmações, estão CORRETAS A) apenas I e III.

B) apenas I, IV e V. C) apenas II, III e V. D) apenas II e V. E) apenas III e IV.

I. ERRADA. Se a ordenada representasse a constante de equilíbrio de uma reação química

exotérmica, e a abscissa, a temperatura, a curva seria descendente.

II. ERRADA. Se a ordenada representasse a massa de um catalisador existente em um sis-tema reagente, e a abscissa, o tempo relativo à variação da massa do catalisador, a curva seria uma reta paralela ao eixo das abscissas.

III. CORRETA. IV. CORRETA.

V. ERRADA. Se a ordenada representasse a concentração de NO2(g)existente dentro de um cilin-dro provido de um pistão movel, sem atrito, onde se estabeleceu o equilíbrio N2O4(g) 2NO2(g), e a abscissa, a pressão externa exercida sobre o pistão, a curva seria descendente, pois o aumento de pressão desloca o equilíbrio para a esquerda, diminuindo a concentração de NO2(g).

QUESTÃO 08

Resposta: E

(8)

Para as mesmas condições de temperatura e pressão, considere as seguintes afirmações relativas à condutividade elétrica de soluções aquosas:

I. A condutividade elétrica de uma solução 0,1 mol/L de ácido acético é menor do que aquela do ácido acético glacial (ácido acético praticamente puro).

II. A condutividade elétrica de uma solução 1 mol/L de ácido acético é menor do que aquela de uma solução de ácido tri-cloro-acético com igual concentração.

III. A condutividade elétrica de uma solução 1 mol/L de cloreto de amônio é igual àquela de uma so-lução de hidróxido de amônio com igual concentração.

IV. A condutividade elétrica de uma solução 1 mol/L de hidróxido de sódio é igual àquela de uma so-lução de cloreto de sódio com igual concentração.

V. A condutividade elétrica de uma solução saturada em iodeto de chumbo é menor do que aquela do sal fundido.

Destas afirmações, estão ERRADAS

A) apenas I e II. D) apenas III, IV e V. B) apenas I, III e IV. E) todas.

C) apenas II e V.

Afirmação I: Errada

A quantidade de íons no ácido acético glacial é desprezível, e por esse motivo sua condutividade elétrica é menor que a de uma solução 0,1 mol/L do ácido acético. Afirmação III: Errada

O cloreto de amônio apresenta um grau de dissociação maior que o do hidróxido de amônio; logo, apresenta uma condutividade maior.

Afirmação IV: Errada

Soluções eletrolíticas constituídas por íons diferentes apresentam diferentes con-dutividades elétricas.

Seja S a solubilidade de Ag3PO4em 100 g de água pura numa dada temperatura. A seguir, para a mesma temperatura, são feitas as seguintes afirmações a respeito da solubilidade de Ag3PO4em 100 g de diferentes soluções aquosas:

I. A solubilidade do Ag3PO4em solução aquosa 1 mol/L de HNO3é maior do que S.

II. A solubilidade do Ag3PO4em solução aquosa 1 mol/L de AgNO3é menor do que S.

III. A solubilidade do Ag3PO4em solução aquosa 1 mol/L de Na3PO4é menor do que S.

IV. A solubilidade do Ag3PO4em solução aquosa 1 mol/L de KCN é maior do que S.

V. A solubilidade do Ag3PO4em solução aquosa 1 mol/L de NaNO3é praticamente igual a S. Destas afirmações, estão CORRETAS

A) Apenas I, II e III. D) apenas II, III e V. B) apenas I, III e IV. E) todas.

C) apenas II, III e IV.

Ag3PO4(s)+ aq 3 Ag+

(aq)+ PO 3–

4(aq) (I)

I. Correta. Como o H3PO4é um ácido fraco em relação ao HNO3, os íons H+ fornecidos pelo

HNO3vão retirar os íons PO3–4 (aq)do equilíbrio (I). Com isso o equilíbrio (I) é deslocado para a

direita, aumentando a solubilidade do Ag3PO4(s).

3 H+ (aq)+ 3 NO – 3(aq)+ PO 3– 4(aq) 3 NO – 3(aq)+ H3PO4

II. Correta. A solubilidade do Ag3PO4(s)diminui pelo efeito do íon comum — no caso, o íon Ag+(aq)

fornecido pelo AgNO3.

[Ag+] aumenta

o equilíbrio (I) desloca-se para a esquerda, diminuindo a solubilidade do Ag3PO4(s).

III. Correta, pelo mesmo motivo anterior. Neste caso, o íon comum é o PO3–

4 fornecido pelo Na3PO4.

IV. Correta. Os íons CN–(aq)retiram os íons Ag+(aq)do equilíbrio (I) através da reação. Ag+(aq)+ 2 CN–(aq) →[Ag(CN)2]–

(aq)

Com isso diminui [Ag+](aq), e o equilíbrio (I) desloca-se para a direita, aumentando a solubili-dade do Ag3PO4(s).

V. Correto. Neste caso não há íon comum nem reação química, e por isso não se altera a solubilidade do Ag3PO4(s).

QUESTÃO 09

Resposta: B

RESOLUÇÃO:

→ ← → ←

QUESTÃO 10

Resposta: E

RESOLUÇÃO:

(9)

A massa de um certo hidrocarboneto é igual a 2,60 g. As concentrações, em porcentagem em massa, de carbono e de hidrogênio neste hidrocarboneto são iguais a 82,7% e 17,3%, respectivamente. A fórmula molecular do hidrocarboneto é A) CH4. B) C2H4. C) C2H6. D) C3H8. E) C4H10.

Considerando as porcentagens em massa de carbono e hidrogênio de 82,7% e 17,3%, respectiva-mente, podemos determinar a fórmula mínima:

1

2 = 2 2,5

2 = 5 C2H5

A única substância que apresenta a fórmula mínima acima é C4H10.

Um elemento galvânico é constituído pelos eletrodos abaixo especificados e separados por uma ponte salina.

ELETRODO I: placa de chumbo metálico mergulhada em uma solução aquosa 1 mol/L de nitrato de chumbo.

ELETRODO II: sulfato de chumbo sólido prensado contra uma “peneira” de chumbo metálico mer-gulhada em uma solução aquosa 1 mol/L de ácido sulfúrico.

Nas condições-padrão, o potencial de cada um destes eletrodos, em relação ao eletrodo padrão de hidrogênio, é E0 Pb/Pb2+ = – 0,1264 V (ELETRODO I). EPb/PbSO0 4, SO42 – = – 0,3546 V (ELETRODO II).

Assinale a opção que contém a afirmação CORRETA sobre as alterações ocorridas neste elemento gal-vânico quando os dois eletrodos são conectados por um fio de baixa resistência elétrica e circular corren-te elétrica no elemento.

A) A massa de sulfato de chumbo sólido na superfície do ELETRODO II aumenta. B) A concentração de íons sulfato na solução aquosa do ELETRODO II aumenta. C) O ELETRODO I é o pólo negativo.

D) O ELETRODO I é o anodo.

E) A concentração de íons chumbo na solução aquosa do ELETRODO I aumenta.

Admitindo-se que os valores fornecidos correspondam a potenciais de redução, as semi-reações seriam:

ELETRODO I

{

Pb2+(aq) + 2e– ←→ Pb0(s) E0= – 0,1264 V

ELETRODO II

{

PbSO4 (s) + 2e– ←→ Pb0

(s) + SO2–4 (aq) E0= – 0,3546 V

Na pilha correspondente, ocorreriam os processos: E0REDMaior Redução Pb 2+ (aq) + 2e–→Pb0(s) Cátodo (ELETRODO I) E0REDMenor

Oxidação Pb0(s) + SO2–4 (aq)→PbSO4 (s) + 2e–

Ânodo (ELETRODO II)

Logo, nota-se o aumento da massa de sulfato de chumbo na superfície do ELETRODO II. H :17 3, , , 1 17 3 6 9 = ÷ → C : 82 7, , , 12 6 9 6 9 = ÷ →

123

123

QUESTÃO 11

Resposta: E

RESOLUÇÃO:

QUESTÃO 12

Resposta: A

RESOLUÇÃO:

(10)

Considere os valores da temperatura de congelação de soluções 1 milimol/L das seguintes substâncias: I. A

l2

(SO4)3. II. Na2B4O7. III. K2Cr2O7. IV. Na2CrO4. V. A

l

(NO3)3

9 H2O.

Assinale a alternativa CORRETA relativa à comparação dos valores dessas temperaturas. A) I



II



V



III



IV.

B) I



V



II



III



IV. C) II



III



IV



I



V. D) V



II



III



IV



I. E) V



II



III



IV



I.

Considerando as cinco substâncias, temos: I A

l

2(SO4)3(s)

2A

l

3+

(aq) + 3SO 2 –

4(aq) i = 5

II Na2B4O7(s)

2Na+(aq) + B4O7(aq)2 – i = 3

III K2Cr2O7(s)

2K + (aq) + Cr2O 2 – 7(aq) i = 3 IV Na2CrO4(s)

2Na + (aq) + CrO 2 – 4(aq) i = 3 V A

l

(NO3)3(s)

A

l

3+ (aq) + 3NO3 – (aq) i = 4

Soluções que apresentam maior concentração de partículas possuem menor valor de temperatura de congelação.

Pelas dissociações acima, temos:

I



V



II



III



IV

Qual das substâncias abaixo apresenta isomeria geométrica? A) Ciclo-propano.

B) Ciclo-buteno. C) Ciclo-pentano. D) Ciclo-hexano. E) Benzeno.

Nenhuma das substâncias relacionadas nas alternativas apresenta isomeria geométrica. O ciclo-hexano pode ser encontrado em duas conformações espaciais:

Esse caso caracteriza a chamada isomeria conformacional.

Considere os sistemas apresentados a seguir: I. Creme de leite.

II. Maionese comercial. III. Óleo de soja. IV. Gasolina.

V. Poliestireno expandido.

Destes, são classificados como sistemas coloidais A) apenas I e II.

B) apenas I, II e III. C) apenas II e V. D) apenas I, II e V. E) apenas III e IV.

CADEIRA BARCO

QUESTÃO 13

Resposta: B

RESOLUÇÃO:

RESOLUÇÃO:

QUESTÃO 14

Sem Resposta

QUESTÃO 15

Resposta: D

(11)

Um sistema habitualmente é considerado como coloidal quando as dimensões do disperso se situam entre 1mm e 10mm.

Dentre os sistemas apresentados, o creme de leite (emulsão), a maionese (emulsão) e o poliestireno expandido (espuma sólida) são considerados misturas coloidais.

Assinale a opção que apresenta um par de substâncias isomorfas. A) Grafita(s), diamante(s).

B) Oxigênio(g), ozônio(g).

C) Cloreto de sódio(s), cloreto de potássio(s). D) Dióxido de enxofre(g), trióxido de enxofre(g). E) Monóxido de chumbo(s), dióxido de chumbo(s).

Substâncias isomorfas são as que apresentam o mesmo tipo de retículo cristalino. Dos pares de subs-tâncias apresentados, o único que apresenta subssubs-tâncias que podem ter o mesmo retículo cristalino é o Na+C

l

–e K+C

l

–.

Considere as soluções aquosas obtidas pela dissolução das seguintes quantidades de solutos em 1L de água:

I. 1 mol de acetato de sódio e 1 mol de ácido acético. II. 2 mols de amônia e 1 mol de ácido clorídrico. III. 2 mols de ácido acético e 1 mol de hidróxido de sódio.

IV. 1 mol de hidróxido de sódio e 1 mol de ácido clorídrico. V. 1 mol de hidróxido de amônio e 1 mol de ácido acético. Das soluções obtidas, apresentam efeito tamponante A) apenas I e V.

B) apenas I, II e III. C) apenas I, II, III e V. D) apenas III, IV e V. E) apenas IV e V.

I) (Na+Ac–+ HAc)

1mol 1mol

É um tampão constituído por um ácido fraco (HAc) e sua base conjugada (Ac–).

II) 2 NH3+ HC

l

→

NH4+C

l

–+ NH3.

2mol 1mol

(NH4+C

l

+ NH

3) É um tampão constituído por uma base fraca (NH3) e seu ácido conjugado (NH4+).

III) 2HAc + NaOH

→

Na+Ac–+ HAc + H2O

2mol 1mol tampão igual ao (I)

IV) NaOH + HC

l

→

NaC

l

+ H2O não é tampão.

1mol 1mol

V) NH4OH + HC

l

→

NH4C

l

+ H2O não é tampão.

1mol 1mol

Considere o caráter ácido-base das seguintes espécies: I. H2O.

II. C5H5N (piridina).

III. (C2H5)2 NH (di-etil-amina). IV.

[

(C2H5)2 NH2

]

+(di-etil-amônio).

V. C2H5 OH (etanol).

Segundo a definição ácido-base de Brönsted, dentre estas substâncias, podem ser classificadas como base A) apenas I e II. B) apenas I, II e III. C) apenas II e III. D) apenas III, IV e V. E) todas.

RESOLUÇÃO:

QUESTÃO 16

Resposta: C

RESOLUÇÃO:

QUESTÃO 17

Resposta: B

RESOLUÇÃO:

QUESTÃO 18

Sem Resposta

1442443

(12)

Bases de Bronsted são espécies químicas que podem ser protonadas, isto é, podem receber um pró-ton. A condição para receber prótons é a existência de pares de elétrons livres.

Analisando as estruturas, temos:

Assim, a única substância que não é uma base de Bronsted é o dietilamônio.

A equação química que representa a reação de decomposição do iodeto de hidrogênio é: 2 HI(g)

H2(g) + I2(g);

H (25°C) = – 51,9 kJ.

Em relação a esta reação, são fornecidas as seguintes informações:

a) A variação da energia de ativação aparente dessa reação ocorrendo em meio homogêneo é igual a 183,9 kJ.

b) A variação da energia de ativação aparente dessa reação ocorrendo na superfície de um fio de ouro é igual a 96,2 kJ.

Considere, agora, as seguintes afirmações relativas a essa reação de decomposição:

I. A velocidade da reação no meio homogêneo é igual a da mesma reação realizada no meio hete-rogêneo.

II. A velocidade da reação no meio homogêneo diminui com o aumento da temperatura.

III. A velocidade da reação no meio heterogêneo independe da concentração inicial de iodeto de hidrogêno.

IV. A velocidade da reação na superfície do ouro independente da área superficial do ouro. V. A constante de volocidade da reação realizada no meio homogêneo é igual a da mesma reação

realizada no meio heterogêneo. Destas afirmações, estão CORRETAS A) apenas I, III e IV.

B) apenas I e IV. C) apenas II, III e V. D) apenas II e V. E) nenhuma.

I. Incorreta, porque as energias de ativação da reação nas duas condições são diferentes. II. Incorreta, porque a velocidade de reação sempre aumenta com o aumento da temperatura. III. Incorreta, somente a partir do instante em que o fio de ouro fica saturado de HI nele

adsorvi-do, a velocidade da reação não depende do [HI] inicial.

IV. Incorreta, quanto maior for a área superficial do catalisador, no caso o ouro, maior será a ve-locidade da reação.

V. Incorreta, na mesma temperatura, com [HI] iguais nas duas condições de reação, as velocidades de reação são diferentes; portanto, o valor das constantes de velocidade serão também diferentes.

I:

H H

O

— — pode ser protonada II:

N

pode ser protonada

III: H5C2 — N — H C2H5

pode ser protonada

H5C2 — N — H

C2H5

H

IV: não pode ser protonada

V: H5C2 — O — H pode ser protonada

RESOLUÇÃO:

QUESTÃO 19

Resposta: E

(13)

O frasco mostrado na figura ao lado contém uma solução aquosa sa-turada em oxigênio, em contato com ar atmosférico, sob pressão de 1atm e temperatura de 25°C. Quando gás é borbulhado através des-ta solução, sendo a pressão de entrada do gás maior do que a pressão de saída, de tal forma que a pressão do gás em contato com a solução possa ser considerada constante e igual a 1atm, é

ERRA-DO afirmar que a concentração de oxigênio dissolvido na solução

A) permanece inalterada, quando o gás borbulhado, sob temperatura de 25 °C, é ar atmosférico. B) permanece inalterada, quando o gás borbulhado, sob temperatura de 25°C é nitrogênio gasoso. C) aumenta, quando o gás borbulhado, sob temperatura de 15°C, é ar atmosférico.

D) aumenta, quando o gás borbulhado, sob temperatura de 25°C, é oxigênio praticamente puro. E) permanece inalterada, quando o gás borbulhado, sob temperatura de 25°C, é uma mistura de argônio

e oxigênio, sendo a concentração de oxigênio nesta mistura igual à existente no ar atmosférico.

A Lei de Henry afirma que a solubilidade de um gás em um líquido, a uma dada temperatura, é dire-tamente proporcional à pressão parcial desse gás, exercida sobre a superfície de contato do líquido. No recipiente mostrado no enunciado, a introdução de gás nitrogênio provoca uma diminuição da pressão parcial do gás oxigênio, com conseqüente redução de sua solubilidade em água.

As questões dissertativas, numeradas de 21 a 30, devem ser respondidas no caderno de soluções.

A figura ao lado representa um sistema constituído por dois re-cipientes, A e B, de igual volume, que se comunicam através da válvula V. Água pura é adicionada ao recipiente A através da válvula VA, que é fechada logo a seguir. Uma solução aquosa

1,0 mol/L de NaC

l

é adicionada ao recipiente B através da vál-vula VB, que também é fechada a seguir. Após o equilíbrio ter

sido atingido, o volume de água líquida no recipiente A é igual a 5,0mL, sendo a pressão igual a PA; e o volume de solução aquosa de NaC

l

no recipiente B é igual a 1,0L, sendo a pressão igual a PB. A seguir, a válvula V é aberta (tempo t = zero), sen-do a temperatura mantida constante durante tosen-do o experimento.

a) Em um mesmo gráfico de pressão (ordenada) versus tempo (abscissa), mostre como varia a pressão em cada um dos recipientes, desde o tempo t = zero até um tempo t =

.

b) Descreva o que se observa neste experimento, desde tempo t = 0 até t =

, em termos dos valores das pressões indicadas nos medidores e dos volumes das fases líquidas em cada recipiente.

a) A pressão PAno instante em que a água é colocada no recipiente A e a válvula VAé fechada será

igual à pressão exterior. Depois de estabelecido o equilíbrio líquido←→vapor, a pressão PAserá:

PA= Pressão exterior + Pressão de vapor da água

A pressão PBno instante em que a solução é colocada no recipiente B e a válvula VBé fechada será

igual à pressão exterior. Depois de estabelecido o equilíbrio líquido←→vapor, a pressão PBserá:

PB= Pressão exterior + Pressão de vapor “da solução”

O abaixamento da pressão de vapor da água na solução 1,0 mol/L de NaC

l

é desprezível em relação a PAe PB. Dessa maneira, dentro dos limites do erro experimental, PA= PB.

t = 0 instante em que as válvulas VAe VBforam fechadas.

t1= instante no qual foi atingido o equilíbrio líquido←→vapor

(com as válvulas fechadas).

P = PA= PBno instante 0.

PA= PB= P1= Pressão exterior + Pressão de vapor da água,

depois de estabelecido o equilíbrio líquido←→vapor.

t2= instante em que a válvula V foi aberta.

Vamos comparar as pressões de vapor da água pura e da água na solução, na temperatura ambien-te (25°C): x n n n NaC NaC H O 1 2 1 56 5 = + l = l , n g g mol mol H O2 1000 18 1 55 5 = =

– ,

p p = x i1

QUESTÃO 20

Resposta: B

RESOLUÇÃO:

entrada de gás saída de gás solução aquosa saturada em oxigênio

QUESTÃO 21

RESOLUÇÃO:

PA A B V PB VA VB P1 P tempo P ress ã o no man ô metro t2 ∞ t1 0

(14)

pH

2O(25°C)= 24 mmHg

p = 0,035

24 = 0,84 mmHg

Pressão de vapor da solução = 24 – 0,84 = 23,16 mmHg PA= 760 + 24 = 784 mmHg

PB= 760 + 23,16 = 783,16

784 mmHg

b) O que se observa neste experimento em relação às pressões está indicado no gráfico do item a. Em relação à variação do volume da fase líquida, ele diminui no frasco A e aumenta no frasco B. Início do experimento: volume em A = 5,0 mL; volume em B = 1000 mL

Final do experimento: volume em A = 0 mL; volume em B = 1005 mL Toda a água líquida de A vaporiza e se condensa em B.

Na tabela abaixo são mostrados os valores de temperatura de fusão de algumas substâncias Substância Temperatura de fusão (°C)

Bromo –7

Água 0

Sódio 98

Brometo de Sódio 747

Silício 1414

Em termos dos tipos de interação presentes em cada substância, justifique a ordem crescente de tem-peratura de fusão das substâncias listadas.

De um modo geral, substâncias moleculares que não fazem pontes de hidrogênio (Br2) têm ponto de fu-são menor do que substâncias moleculares que fazem pontes de hidrogênio (H2O).

Estas últimas têm ponto de fusão menor que os dos metais (Na), que, por sua vez, têm pontos de fusão menores que os dos compostos iônicos (NaBr).

O Si é uma substância covalente formada por um arranjo com um número muito grande de átomos, e por esse motivo apresenta o maior P.E.

A equação química que representa a reação de decomposição do gás N2O5é: 2 N2O5(g)

4 NO2 (g) + O2 (g).

A variação da velocidade de decomposição do gás N2O5é dada pela equação algébrica: v = k

[N2O5], em que k é a constante de velocidade desta reação, e [N2O5] é a concentração, em mol/L, do N2O5, em

cada tempo.

A tabela ao lado fornece os valores de

l

n [N2O5] em função do

tempo, sendo a temperatura mantida constante.

a) Determine o valor da constante de velocidade (k) desta reação de decomposição.

Mostre os cálculos realizados.

b) Determine o tempo de meia-vida do N2O5no sistema reagente.

Mostre os cálculos realizados.

a) Para a lei de velocidade, temos: v = k

[N2O5]

E então:

[N2O5] =

α ⋅

e– k ⋅t, onde

α

= concentração no instante t = 0.

Aplicando o logaritmo natural, teremos:

l

n [N2O5] =

l

n

α

– k

t

Utilizando-se os dados fornecidos na tabela para t = 0 – 2,303 =

l

n

α

– k

0

l

n

α

= – 2,303

p p =

= 1 56 5, 2 0 035,

QUESTÃO 22

Tempo(s)

l

n [N2O5] 0 – 2,303 50 – 2,649 100 – 2,996 200 – 3,689 300 – 4,382 400 – 5,075

RESOLUÇÃO:

QUESTÃO 23

RESOLUÇÃO:

(15)

Para t = 100 s: – 2,996 = – 2,303 – k

100 – 0,693 = – k

100 b) t1/2= meia-vida [N2O5]t = 0 t1/2

Aplicando-se o logaritmo natural:

l

n [N2O5]t = 0

t1/2

l

n [N2O5]t = 0–

l

n 2

De acordo com a tabela: – 2,303

t

1/2

– 2,303 – 0,693 – 2,303 t1/2 – 2,996

De acordo com os dados da tabela apresentada: t1/2= 100 s.

Em um balão fechado e sob temperatura de 27ºC, N2O4(g) está em equilíbrio com NO2(g). A pressão total

exercida pelos gases dentro do balão é igual a 1,0atm e, nestas condições, N2O4(g) encontra-se 20% dis-sociado.

a) Determine o valor da constante de equilíbrio para a reação de dissociação do N2O4(g). Mostre os cálculos realizados.

b) Para a temperatura de 27ºC e pressão total dos gases dentro do balão igual a 0,10 atm, deter-mine o grau de dissociação do N2O4(g). Mostre os cálculos realizados.

a) N2O4 2 NO2

α

= 20 % gastos Início 0 gasta forma EQ. + = →1 atm  x PN 2O4= = PNO 2= Kp= Kp= Kc(RT)∆n = Kc

(8,21

10– 2

300)1 Kc= 1 = 6,76

10–3 6 8 21 3⋅ , ⋅ 1 6 P P NO N O 2 2 4 2 2 1 3 2 3 1 6

( )

(

)

=       = 1 3atm 2 3atm 0 8 1 1 2 , , n V atm n V ⋅ 0 8, n V 1 2, n V 0 4, n V 0 8, n V 0 4, n V 0 8, n V 0 4, n V 0 2, n V n V 0 2, n V [N O2 5]t 0 2 = k= 0 693 = 100 0 00693 , ,

QUESTÃO 24

RESOLUÇÃO:

1442443

(16)

b) N2O4 2 NO2 Início 2 n 0 gasta forma 2

α

n 4

α

n EQ. 2 n – 2

α

n 4

α

n

Σ

n = 2 n + 2

α

n 2 n (1 –

α

)

Σ

n = 2 n

(1 +

α

) PNO2= XNO2

P PNO2= = PN 2O4= XN2O4

P PN 2O4= = Kp= = = = = = 1 –

α

2= 2,4

α

2 1 = 3,4

α

2

α

2= = 0,294

α

2= 0,294

α

=

α

= 0,54

α

= 54%

Um produto natural encontrado em algumas plantas leguminosas apresenta a seguinte estrutura:

a) Quais são os grupos funcionais presentes nesse produto?

b) Que tipo de hibridização apresenta cada um dos átomos de carbono desta estrutura? c) Quantas são as ligações sigma e pi presentes nesta substância?

H4 H 5 O 2 1 3 HO H N CH| 2 CH CO| | 2H | NH2 6 7 8 0 294, 1 3 4, 0 4 1 2 2 , –

α

α

0 4 1 1 2 , ( ) ( – )

α

α

α

+ ⋅ 1 6 4 0 1 1 1 1 2

α

α

α

+ , ( ) ( – ) 1 6 4 1 1 0 1 1 1 2

α

α

α

α

α

( )( ) , ( – ) ( ) + + +

1 6 2 1 0 1 1 1 0 1 2 2

α

α

α

α

+    

( )

+    

, – , 1 6 P P NO N O 2 2 4 2

( )

(

)

1 1 0 1 – ,

α

α

+

2 1 2 1 0 1 n n ( – ) ( ) ,

α

α

+

2 1 0 1

α

α

+

, 4 2 1 0 1

α

α

n n ( + ) ⋅ ,

123

QUESTÃO 25

(17)

a)

b) Carbonos 1 2 3 4 5 6 7 8 Tipo de hibridização sp2 sp2 sp2 sp2 sp2 sp3 sp3 sp2

c) Ligações sigma: 23 Ligações pi: 4

A reação química de um determinado alceno X com ozônio produziu o composto Y. A reação do com-posto Y com água formou os comcom-postos A, B e água oxigenada. Os comcom-postos A e B foram identifi-cados como um aldeído e uma cetona, respectivamente. A tabela abaixo mostra as concentrações (%m/m) de carbono e hidrogênio presentes nos compostos A e B:

Compostos Carbono (% m/m) Hidrogênio (% m/m)

A 54,6 9,1

B 62,0 10,4

Com base nas informações acima, apresente

a) as fórmulas moleculares e estruturais dos compostos: X, Y, A e B. Mostre os cálculos realizados, e b) as equações químicas balanceadas relativas às duas reações descritas no enunciado da questão.

a e b

C H O

nº de mol

2 4 1 C2H4O

A sendo aldeído, sua estrutura será etanal

Composto B

C H O

nº de mol

3 6 1 C3H6O

B é uma cetona, e sua estrutura será H3C — C — CH3

O propanona 1 725 1 725 , , 10 4 1 725 , , 5 166 1 725 , , 27 6 16 1 , – g g mol 10 4 1 1 , – g g mol 62 0 12 1 , – g g mol 2 225 2 206 , , 9 1 2 206 , , 4 55 2 206 , , 36 3 16 1 , – g g mol 9 1 1 1 , – g g mol 54 6 12 1 , – g g mol cetona | C| C —— C C —— C | | N — CH2 — CH — C— — — O OH — — O — HO — H — H H NH2 — enol amina terciária ácido carboxílico amina primária 1 4 5 2 3 6 7 8

RESOLUÇÃO:

QUESTÃO 26

O H3C — C H

RESOLUÇÃO:

Composto A

(18)

Assim, temos:

Em um béquer, a 25ºC e 1 atm, foram misturadas as seguintes soluções aquosas: permanganato de potássio (KMnO4), ácido oxálico (H2C2O4) e ácido sulfúrico (H2SO4). Nos minutos seguintes após a homogeneização desta mistura, nada se observou. No entanto, após a adição de um pequeno cristal de sulfato de manganês (MnSO4) a esta mistura, observou-se o descoramento da mesma e a liberação de um gás.

Interprete as observações feitas neste experimento. Em sua interpretação devem constar:

a) a justificativa para o fato de a reação só ser observada após a adição de sulfato de manganês sólido, e

b) as equações químicas balanceadas das reações envolvidas.

a) Nos minutos seguintes à homogeneização da mistura não se observou descoramento porque a velocidade da reação é pequena. O sulfato de manganês age como catalisador, aumentando a velocidade da reação.

b) 2 MnO4–+ 16 H++ 10 e–

→

2 Mn2++ 8 H2O 5 C2O42–

→

10 CO2+ 10 e–

2 MnO4–+ 5 C2O42 –+ 16 H+

→

2 Mn2++ 10 CO2+ 8 H2O

Um béquer de 500 mL contém 400 mL de água pura a 25 ºC e 1 atm. Uma camada fina de talco é espa-lhada sobre a superfície da água, de modo a cobri-la totalmente.

a) O que deverá ser observado quando uma gota de detergente é adicionada na região central da superfície da água coberta de talco?

b) Interprete o que deverá ser observado em termos das interações físico-químicas entre as espécies.

a) O talco se depositará no fundo do béquer.

b) A fina camada de talco, inicialmente, permanece sobre a superfície da água devido à forte inte-ração intermolecular existente na água; ponte de hidrogênio; ou seja, porque a tensão superfi-cial da água é elevada. Ao adicionarmos o detergente, essas interações são enfraquecidas, e por esse motivo o talco se deposita.

Considere o elemento galvânico da QUESTÃO 12, mas substitua a solução aquosa de Pb (NO3)2do

ELETRODO I por uma solução aquosa 1,00

10–5mol/L de Pb (NO3)2,e a solução aquosa de H 2SO4

do ELETRODO II por uma solução aquosa 1,00

10–5mol/L de H2SO4. Considere também que a

tem-peratura permanece constante e igual a 25ºC.

a) Determine a força eletromotriz deste novo elemento galvânico. Mostre os cálculos realizados.

Agora, considerando que circula corrente elétrica no novo elemento galvânico, responda:

b) Qual dos eletrodos, ELETRODO I ou ELETRODO II, será o anodo? c) Qual dos eletrodos será o pólo positivo do novo elemento galvânico? d) Qual o sentido do fluxo de elétrons que circula no circuito externo?

e) Escreva a equação química balanceada da reação que ocorre neste novo elemento galvânico.

Y H3C — C C — CH3 — O — O — — — O CH3 — H ozoneto 2-metil-2-buteno H3C — C C — CH—— 3 + O3

→

— H — CH3 H3C — C C — CH3 — O — O — — — O CH3 — H + H2O

→

H3C — C + C — CH3 + H2O2 O H — — — — — — O CH3 X

QUESTÃO 27

QUESTÃO 28

QUESTÃO 29

RESOLUÇÃO:

RESOLUÇÃO:

(19)

Para o ELETRODO I

Pb2+(aq)+ 2e– Pb

(s) E0= – 0,1264 V

Aplicando a Equação de NERNST: E = E0– E = – 0,1264 – E = – 0,2737 V Para o ELETRODO II PbSO4(s)+ 2e– Pb(s) + SO2 –4(aq) E 0 = – 0,3546 V Pela Equação de NERNST:

E = E0 E = – 0,3546 – E = – 0,2068 V

E = Emaior– Emenor

E = (– 0,2068) – (– 0,2737)

E = 0,0669 V

b) Como o ELETRODO II passa a apresentar maior potencial de redução, torna-se o cátodo. Logo, o ELETRODO I será o ânodo.

c) O ELETRODO II será o pólo positivo.

d) O fluxo de elétrons será do ELETRODO I para o ELETRODO II. e) Pb(s)

Pb2+(aq) + 2e–

PbSO4(s)+ 2e–

Pb

(s)+ SO2 –4(aq)

PbSO4(s)

Pb2+(aq) + SO2 –4(aq)

Explique por que água pura exposta à atmosfera e sob pressão de 1,0atm entra em ebulição em uma temperatura de 100ºC, enquanto água pura exposta à pressão atmosférica de 0,7atm entra em ebulição em uma temperatura de 90ºC.

A pressão de vapor de uma substância aumenta com o aumento da temperatura.

Quando a pressão de vapor se iguala à pressão local (pressão atmosférica), o líquido entra em ebulição; portanto, em um local onde a pressão atmosférica é 0,7atm, a água entra em ebulição em uma tem-peratura menor que 100°C.

0 0591 2 10 5 , log

– 0 0591 2 4 2 , log [SO –] 0 0591 2 1 10 5 , log 0 0591 2 1 2 , log [Pb +]

RESOLUÇÃO:

+

QUESTÃO 30

RESOLUÇÃO:

(20)

Comentário

A banca examinadora elaborou uma prova fundamentalmente conceitual, em que foram exigidos desde conceitos básicos até especificidades extremamente requintadas para um aluno de nível médio.

Incidência

2

4

6

Assunto Nº DE QUESTÕES

1

3

5

7

8

9 10

2

4

6

Assunto Nº DE QUESTÕES

1

3

5

7

8

9 10

Química Geral

Físico-Química

Química Orgânica

Atomística

Físico-Química

Química Orgânica

Atomística

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