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

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Olimpíada de Química do Rio Grande do Sul – 2014

MODALIDADE EM2 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: 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 02: 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 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 03: 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

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Olimpíada de Química do Rio Grande do Sul – 2014 Modalidade EM2

.Questão 04: 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 05: 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 II, III e IV b) Somente I, III e V c) Somente I e IV d) Somente II e IV e) Somente II e V

Questão 06: 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

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Questão 07: 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

Questão 08: 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-seus sais são largamente usados na indústria, em pirotecnia,

fabricação de fósforo de segurança e produção de oxigênio.

HClO2- seus sais são usados para branqueamento de polpa de celulose e

papel e na 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 09: Misturando-se 20,0 mL de solução 0,15 mol.L-1 de ácido sulfúrico com 30 mL de solução de hidróxido de sódio 0,25 mol.L-1, a concentração, em mol.L-1, do sal produzido será igual a:

a) 0,06 b) 0,075 c) 0,15 d) 0,03 e) 0,125

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Questão 10: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 11: Determinado indicador químico fica com coloração amarela em soluções aquosas de concentração hidrogeniônica maior que 1,0 x10-6mol.L-1 e com coloração azul, em soluções aquosas de concentração hidrogeniônica menor que 1,0 x 10-8 mol.L-1. Considere as seguintes substâncias, com seus respecivos 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 12: 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.

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Questão 13: A uma certa temperatura, foram obtidos os seguintes dados para a reação 2 ICl + H2 →I2 + 2 HCl

Concentrações Iniciais [ICl] (mol.L-1) Concentrações Iniciais [H2] (mol.L-1) Velocidade Inicial de formação de I2 (mol.L-1s-1) 0,10 0,10 0,0015 0,20 0,10 0,0030 0,10 0,0500 0,00075

A lei da velocidade para a reação é: a) v = k [ICl]2 [H2] b) v = k [ICl] [H2] 2 c) v= k [ICl] [H2] d) v = k [ICl] [H2] 1/2 e) v = k [ICl]1/2 [H2]

Questão 14: Tendo a disposição de cinco béqueres, contendo inicialmente 100,0 mL de água destilada, numerados sequencialmente de 1 a 5. Observe, na tabela abaixo, a relação entre o número do béquer e a substância a ele adicionada. (Suponha que adicionamos aproximadamente 1,0 g de cada substância e que, usando-se um bastão de vidro, tentou-se dissolver cada substância na água destilada.)

N

0

DO BÉQUER

SUBSTÂNCIA ADICIONADA

1 Nitrato de potássio

2 Cloreto de amônio

3 Cloreto de potássio

4 Cianeto de sódio

5 Dióxido de silício

Em relação aos cinco béqueres acima, podemos afirmar como verdadeiro que:

a) no béquer nº 1, há formação de um precipitado incolor, resistente a todas as tentativas de dissolução.

b) no béquer nº 2, a solução obtida tem propriedades alcalinas com o pH próximo de 8.

c) no béquer nº 3, adicionando-se gotas de uma solução de nitrato de prata, não há formação de precipitado.

d) no béquer nº 4, a solução obtida é alcalina com um pH superior a 7.

e) no béquer nº 5, a solução é ácida em função das propriedades do óxido dissolvido.

Questão 15:Considere o equilíbrio:N2O(g) +NO2 (g) ↔ 3 NO (g) ∆H0 = +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

QUESTÕES ANALÍTICO-EXPOSITIVA

Questão 16: A técnica de datação por carbono-14 para fósseis é bastante comum e conhecida. Considere que o teor de carbono-14 na atmosfera é, atualmente, de 10 ppb (dez partes por bilhão) e o tempo de meia vida do carbono-14 é de 5.730 anos.

a) Sabendo que o carbono-14 é um beta-emissor, escreva a equação que representa essa emissão, evidenciando o novo elemento formado (símbolo, número atômico e número de massa).

b) Certo fóssil apresenta teor de carbono-14 igual a 2,5 ppb. Faça uma estimativa de, há quantos anos, aproximadamente, esse fóssil foi formado. Deixe registrado o seu raciocínio e resposta.

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Questão 17: 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 18: 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 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 19: 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 20: 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.