ENGENHARIA DO AMBIENTE ENGENHARIA DE MATERIAIS QUIMICA 2º TESTE 30 NOVEMBRO 2006

ENGENHARIA DO AMBIENTE

ENGENHARIA DE MATERIAIS

QUIMICA

2º TESTE – 30 NOVEMBRO 2006

Leia atentamente todas as perguntas antes de principiar a responder. Mesmo quando tal não for mencionado explicitamente, deve justificar o mais completamente possível as suas respostas.

Duração: 1h 30m

I

1 – (0.5) No laboratório determinou experimentalmente a viscosidade do etilenoglicol (CH2OHCH2OH) e do glicerol (CH2OHCH2OHCH2OH). Qual dos dois compostos

apresenta maior viscosidade? Justifique.

2 – (0.5) Nos testes de miscibilidade então efectuados um dos produtos mistério (n-hexano) apenas se misturou com um dos três solventes à sua disposição (H2O, CCl4 e

CH3OH). Indique qual o solvente, justificando o resultado.

II

1 – (2.0) Utilizando a Teoria do Enlace de Valência descreva as ligações (hibridações, tipos e ângulos de ligação, orbitais envolvidas) na molécula do ácido acético

(CH3COOH).

III

Uma liga de cunhagem de moedas é constituída por 98% de prata (rmet = 1,45Å) e 2%

de cobre (rmet = 1,28Å).

1 – (0.5) Indique qual o tipo de liga que formam, justificando. 2 – (1.0) Calcule a densidade da liga.

NA = 6.023 x 1023 partículas/mole 3 3 3 3 4 r Vccc _       =

( )

Os compostos de coordenação de Co (II) podem apresentar dois números de coordenação: 4 e 6.

a) (0.5) Diga que tipos de estruturas podem formar em cada um destes nºs de coordenação.

b) (0.5) O composto diclorotetraamino cobalto(II) pode apresentar iómeros geométricos? Identifique-os através de um desenho de cada um deles.

V

1) (1.0) Considere as seguintes reacções de polimerização: a) n CH2CHCl → (CH2CHCl)n policloreto de vinilo (PVC)

b) n HOCO(CH2)4COOH + n H2N(CH2)6NH2 → (CO(CH2)4CONH(CH2)6NH)n + n H2O Nylon 6,6

Indique o tipo de reacção de polimerização que se verifica em cada uma delas e quais os principais tipos de interacções que existem entre as cadeias de cada um dos polímeros obtidos.

VI

1 – (0.75) Sabendo que um composto iónico adopta uma determinada estrutura de acordo com os valores relativos dos raios do catião e do anião envolvidos determine, justificando, quais as estruturas que apresentam o óxido de berílio (BeO) e o óxido de Magnésio (MgO) (Recorra à Tabela Periódica para obter os raios iónicos respectivos). Razões críticas: NC4/NC6 = 0.414; NC6/NC8 = 0.732

ENGENHARIA DO AMBIENTE 1ª FASE

QUÍMICA

3º TESTE – 17 JANEIRO 2007

Leia atentamente todas as perguntas antes de principiar a responder. Mesmo quando tal não for mencionado explicitamente, deve justificar o mais completamente possível as suas respostas.

Duração: 1h 30m

I

Numa das aulas de laboratório preparou uma pilha de concentração de sulfato de cobre/cobre. Considere a pilha Cu(s)|Cu2+(aq, 0.1M)||Cu2+(aq, 0.01M)|Cu(s):

1(0.4) – Escreva as reacções catódica e anódica, e indique, justificando, qual dos eléctrodos se irá comportar como cátodo, o da esquerda ou o da direita; caso a ordem dos eléctrodos esteja trocada na representação da pilha, reescreva esta última na ordem correcta.

2 (0.3) – Calcule a força electromotriz da pilha.

3 (0.3) – Calcule a concentração para a qual as reacções da pilha se encontram em equilíbrio.

EºCu2+/Cu = + 0,34V

II

Para determinar a acidez de um vinagre comercial principiou por o diluir 1:10 e da solução preparada retirou 10 ml para titular com uma solução 0,05M de NaOH. a) (0,5) Escreva a equação da reacção de titulação.

b) (0,5) Se utilizar 19,5 ml de NaOH na titulação, qual a percentagem em massa do ácido acético (CH3COOH) no vinagre comercial? Apresente todos os cálculos

III

Considere os valores das energias de Gibbs e entropias padrão a 298 K apresentadas na tabela seguinte:

Gº(kJmol-1) Sº(JK-1mol-1)

O2(g) 0,0 205,03

H2(g) 0,0 130,59

H2O(liq) -237,19 69,94

a) (1,2) Calcule os valores de ∆Gº298, ∆Hº298, e ∆Sº298 para a reacção

H2(g) + ½ O2(g) ↔ H2O (liq)

b) (0,4) Dos factores entálpico e entrópico atrás calculados diga qual deles se opõe à realização desta reacção no sentido directo. Justifique.

c) (0,4) Como poderia actuar para tornar espontânea a reacção inversa? Justifique. IV

(1,0) Descreva os processos electroquímicos que ocorrem durante o processo de corrosão de uma barra metálica imersa em água na qual se encontra dissolvida uma quantidade considerável de oxigénio.

V

(1,0) Dado que o produto de solubilidade a 298 K, Kps, do hidróxido de Magnésio é 34x10-12, calcule a solubilidade do referido sal e a concentração do ião hidróxido numa solução aquosa saturada.

VI

(1,0) Uma mistura de hidrogénio, iodo e iodeto de hidrogénio, todos com uma concentração de 0,002 mol/l, foi introduzida num reactor aquecido a 490ºC. Sabendo que a esta temperatura a constante de equilíbrio da reacção

H2 + I2 ↔ 2HI

(Kc) é igual a 46, preveja em que sentido é que a reacção terá tendência a evoluir nestas condições experimentais.

ENGENHARIA DE MATERIAIS 1ª FASE

QUÍMICA

3º TESTE – 17 JANEIRO 2007

Leia atentamente todas as perguntas antes de principiar a responder. Mesmo quando tal não for mencionado explicitamente, deve justificar o mais completamente possível as suas respostas.

Duração: 1h 30m

I

Numa das aulas de laboratório preparou uma pilha de concentração de sulfato de cobre/cobre. Considere a pilha Cu(s)|Cu2+(aq, 0.1M)||Cu2+(aq, 0.01M)|Cu(s):

1(0.4) – Escreva as reacções catódica e anódica, e indique, justificando, qual dos eléctrodos se irá comportar como cátodo, o da esquerda ou o da direita; caso a ordem dos eléctrodos esteja trocada na representação da pilha, reescreva esta última na ordem correcta.

2 (0.3) – Calcule a força electromotriz da pilha.

3 (0.3) – Calcule a concentração para a qual as reacções da pilha se encontram em equilíbrio.

EºCu2+/Cu = + 0,34V

II

Na aula de laboratório efectuou uma montagem em que ligou um prego de ferro a uma barra de zinco com um fio metálico e mergulhou ambas as peças num gel com dois indicadores: um indicador de OH- (fenolftaleína – cor carmim) e um indicador da prsença de Fe2+ ( ferricianeto de potássio – cor azul).

a) (0,5) Justifique o facto de, nesta experiência não aparecer azul em torno do prego.

b) (0,5) O que acontece se retirar a barra de zinco totalmente para fora da solução e a secar completamente, mantendo a ligação com um fio ao prego? Justifique.

III

Considere os valores das energias de Gibbs e entropias padrão a 298 K apresentadas na tabela seguinte:

Gº(kJmol-1) Sº(JK-1mol-1)

O2(g) 0,0 205,03

H2(g) 0,0 130,59

H2O(liq) -237,19 69,94

d) (1,2) Calcule os valores de ∆Gº298, ∆Hº298, e ∆Sº298 para a reacção

H2(g) + ½ O2(g) ↔ H2O (liq)

e) (0,4) Dos factores entálpico e entrópico atrás calculados diga qual deles se opõe à realização desta reacção no sentido directo. Justifique.

f) (0,4) Como poderia actuar para tornar espontânea a reacção inversa? Justifique. IV

(1,0) Descreva os processos electroquímicos que ocorrem durante o processo de corrosão de uma barra metálica imersa em água na qual se encontra dissolvida uma quantidade considerável de oxigénio.

V

(1,0) Dado que o produto de solubilidade a 298 K, Kps, do hidróxido de Magnésio é 34x10-12, calcule a solubilidade do referido sal e a concentração do ião hidróxido numa solução aquosa saturada.

VI

(1,0) Uma mistura de hidrogénio, iodo e iodeto de hidrogénio, todos com uma concentração de 0,002 mol/l, foi introduzida num reactor aquecido a 490ºC. Sabendo que a esta temperatura a constante de equilíbrio da reacção

H2 + I2 ↔ 2HI

(Kc) é igual a 46, preveja em que sentido é que a reacção terá tendência a evoluir nestas condições experimentais.

ENGENHARIA DO AMBIENTE

ENGENHARIA DE MATERIAIS

2ª FASE

QUIMICA

1º TESTE – 30 NOVEMBRO 2006

Leia atentamente todas as perguntas antes de principiar a responder. Mesmo quando tal não for mencionado explicitamente, deve justificar o mais completamente possível as suas respostas.

Duração: 2 horas

I

1 – (0.75) Recorrendo à teoria do electrão livre (Partícula na caixa) calcule o comprimento de onda de absorção do pentadieno (CH2CHCHCHCH3).

2 - (0.25) Esboce diagramas das orbitais π HOMO (orbital ocupada de maior energia) e LUMO (orbital vazia de menor energia).

2 2 2 8m L h n E e n = h = 6.63 x 10-34 J.s me = 9.110 x 10-31 kg c = 2.998 x 108 m.s-1 dc-c = 141 pm II

1 – (0.5) No laboratório determinou experimentalmente a viscosidade do etilenoglicol (CH2OHCH2OH) e do glicerol (CH2OHCH2OHCH2OH). Qual dos dois compostos

apresenta maior viscosidade? Justifique.

2 – (0.5) Nos testes de miscibilidade então efectuados um dos produtos mistério (n-hexano) apenas se misturou com um dos três solventes à sua disposição (H2O, CCl4 e

CH3OH). Indique qual o solvente, justificando o resultado.

III

1 – (2.0) Utilizando a Teoria do Enlace de Valência descreva as ligações (hibridações, tipos e ângulos de ligação, orbitais envolvidas) na molécula do ácido acético.

IV

1 – (1.5) Esboce um diagrama de níveis de energia para a molécula de oxigénio recorrendo à Teoria das Orbitais Moleculares; considere que ocorre mistura entre as orbitais s e p quando da formação das orbitais moleculares.

2 – ( 0.5) Indique, justificando, quais as propriedades magnéticas do oxigénio.

3 – (0.5) Qual das espécies apresenta maior energia de ionização, o oxigénio atómico ou o oxigénio molecular? Justifique.

V

Os compostos de coordenação de Co (II) podem apresentar dois números de coordenação: 4 e 6.

c) (0.5) Diga que tipos de estruturas podem formar em cada um destes nºs de coordenação.

d) (0.5) O composto diclorotetraamino cobalto(II) pode apresentar iómeros geométricos? Identifique-os através de um desenho de cada um deles.

VI

1) (1.0) Considere as seguintes reacções de polimerização: a) n CH2CHCl → (CH2CHCl)n policloreto de vinilo (PVC)

b) n HOCO(CH2)4COOH + n H2N(CH2)6NH2 → (CO(CH2)4CONH(CH2)6NH)n + n H2O Nylon 6,6

Indique o tipo de reacção de polimerização que se verifica em cada uma delas e quais os principais tipos de interacções que existem entre as cadeias de cada um dos polímeros obtidos.

VII

a) (1.0) Recorrendo às regras de Slater ordene por ordem crescente os raios do Cl e do Br.

b) (0.5) Calcule a distancia H-F na molécula de HF, sabendo que esta apresenta um momento dipolar de 1.91 D.

qelectrão =1.6022 x 10-19 C

1 D = 3.336 x 10-30 C.m %CI = 16|χA-χB| + 3.5|χA-χB|2

ENGENHARIA DO AMBIENTE 2ª FASE

QUÍMICA

2º TESTE – 17 JANEIRO 2007

Leia atentamente todas as perguntas antes de principiar a responder. Mesmo quando tal não for mencionado explicitamente, deve justificar o mais completamente possível as suas respostas.

Duração: 2h 00m

I

Numa das aulas de laboratório preparou uma pilha de concentração de sulfato de cobre/cobre. Considere a pilha Cu(s)|Cu2+(aq, 0.1M)||Cu2+(aq, 0.01M)|Cu(s):

1(0.4) – Escreva as reacções catódica e anódica, e indique, justificando, qual dos eléctrodos se irá comportar como cátodo, o da esquerda ou o da direita; caso a ordem dos eléctrodos esteja trocada na representação da pilha, reescreva esta última na ordem correcta.

2 (0.3) – Calcule a força electromotriz da pilha.

3 (0.3) – Calcule a concentração para a qual as reacções da pilha se encontram em equilíbrio.

Eº Cu2+/Cu = +0,34V

II

Para determinar a acidez de um vinagre comercial principiou por o diluir 1:10 e da solução preparada retirou 10 ml para titular com uma solução 0,05M de NaOH. c) (0,5) Escreva a equação da reacção de titulação.

d) (0,5) Se utilizar 19,5 ml de NaOH na titulação, qual a percentagem em massa do ácido acético (CH3COOH) no vinagre comercial? Apresente todos os cálculos

efectuados.

III

Considere os valores das energias de Gibbs e entropias padrão a 298 K apresentadas na tabela seguinte:

Gº(kJmol-1) Sº(JK-1mol-1)

O2(g) 0,0 205,03

H2O(liq) -237,19 69,94

g) (1,2) Calcule os valores de ∆Gº298, ∆Hº298, e ∆Sº298 para a reacção

H2(g) + ½ O2(g) ↔ H2O (liq)

h) (0,4) Dos factores entálpico e entrópico atrás calculados diga qual deles se opõe à realização desta reacção no sentido directo. Justifique.

IV

(1,0) Descreva os processos electroquímicos que ocorrem durante o processo de corrosão de uma barra metálica imersa em água na qual se encontra dissolvida uma quantidade considerável de oxigénio.

V

(1,0) Dado que o produto de solubilidade a 298 K, Kps, do hidróxido de Magnésio é 34x10-12, calcule a solubilidade do referido sal e a concentração do ião hidróxido numa solução aquosa saturada.

VI

(1,0) Uma mistura de hidrogénio, iodo e iodeto de hidrogénio, todos com uma concentração de 0,002 mol/l, foi introduzida num reactor aquecido a 490ºC. Sabendo que a esta temperatura a constante de equilíbrio da reacção

H2 + I2 ↔ 2HI

(Kc) é igual a 46, preveja em que sentido é que a reacção terá tendência a evoluir nestas condições experimentais.

VII

O ZnS (blenda) pode ser descrito como uma estrutura cúbica de faces centradas (CFC) de iões S2-, em que os iões Zn2+ ocupam intertícios tetraédricos.

1 – (0,5) Calcule a percentagem de interstícios ocupados. 2 – (0,8) Calcule a densidade teórica do ZnS.

3 – (0,6) Indique em cada um destes pares de compostos, qual o mais duro. Justifique.

a) ZnS e NaCl b) ZnS e ZnO

( )

1 – (0,8) Esboce o diagrama de bandas do vanádio (V) metálico e indique qual a fracção daquela banda que está preenchida.

2 – (0,7) Diga qual destes dois metais, vanádio e zinco, apresenta maior valor de temperatura de fusão. Justifique.

ENGENHARIA DE MATERIAIS 2ª FASE

QUÍMICA

2º TESTE – 17 JANEIRO 2007

Leia atentamente todas as perguntas antes de principiar a responder. Mesmo quando tal não for mencionado explicitamente, deve justificar o mais completamente possível as suas respostas.

Duração: 2h 00m

I

Numa das aulas de laboratório preparou uma pilha de concentração de sulfato de cobre/cobre. Considere a pilha Cu(s)|Cu2+(aq, 0.1M)||Cu2+(aq, 0.01M)|Cu(s):

1(0.4) – Escreva as reacções catódica e anódica, e indique, justificando, qual dos eléctrodos se irá comportar como cátodo, o da esquerda ou o da direita; caso a ordem dos eléctrodos esteja trocada na representação da pilha, reescreva esta última na ordem correcta.

2 (0.3) – Calcule a força electromotriz da pilha.

3 (0.3) – Calcule a concentração para a qual as reacções da pilha se encontram em equilíbrio.

Eº Cu2+/Cu = +0,34V

II

Na aula de laboratório efectuou uma montagem em que ligou um prego de ferro a uma barra de zinco com um fio metálico e mergulhou ambas as peças num gel com dois indicadores: um indicador de OH- (fenolftaleína – cor carmim) e um indicador da presença de Fe2+ ( ferricianeto de potássio – cor azul).

c) (0,5) Justifique o facto de, nesta experiência não aparecer azul em torno do prego.

d) (0,5) O que acontece se retirar a barra de zinco totalmente para fora da solução e a secar completamente, mantendo a ligação com um fio ao prego? Justifique.

III

Considere os valores das energias de Gibbs e entropias padrão a 298 K apresentadas na tabela seguinte:

Gº(kJmol-1) Sº(JK-1mol-1)

O2(g) 0,0 205,03

H2(g) 0,0 130,59

i) (1,2) Calcule os valores de ∆Gº298, ∆Hº298, e ∆Sº298 para a reacção

H2(g) + ½ O2(g) ↔ H2O (liq)

j) (0,4) Dos factores entálpico e entrópico atrás calculados diga qual deles se opõe à realização desta reacção no sentido directo. Justifique.

IV

(1,0) Descreva os processos electroquímicos que ocorrem durante o processo de corrosão de uma barra metálica imersa em água na qual se encontra dissolvida uma quantidade considerável de oxigénio.

V

(1,0) Dado que o produto de solubilidade a 298 K, Kps, do hidróxido de Magnésio é 34x10-12, calcule a solubilidade do referido sal e a concentração do ião hidróxido numa solução aquosa saturada.

VI

(1,0) Uma mistura de hidrogénio, iodo e iodeto de hidrogénio, todos com uma concentração de 0,002 mol/l, foi introduzida num reactor aquecido a 490ºC. Sabendo que a esta temperatura a constante de equilíbrio da reacção

H2 + I2 ↔ 2HI

(Kc) é igual a 46, preveja em que sentido é que a reacção terá tendência a evoluir nestas condições experimentais.

VII

O ZnS (blenda) pode ser descrito como uma estrutura cúbica de faces centradas (CFC) de iões S2-, em que os iões Zn2+ ocupam intertícios tetraédricos.

1 – (0,5) Calcule a percentagem de interstícios ocupados. 2 – (0,8) Calcule a densidade teórica do ZnS.

3 – (0,6) Indique em cada um destes pares de compostos, qual o mais duro. Justifique.

a) ZnS e NaCl b) ZnS e ZnO

( )

1 – (0,8) Esboce o diagrama de bandas do vanádio (V) metálico e indique qual a fracção daquela banda que está preenchida.

2 – (0,7) Diga qual destes dois metais, vanádio e zinco, apresenta maior valor de temperatura de fusão. Justifique.

ENGENHARIA DO AMBIENTE QUÍMICA

1º EXAME – 17 JANEIRO 2007

Leia atentamente todas as perguntas antes de principiar a responder. Mesmo quando tal não for mencionado explicitamente, deve justificar o mais completamente possível as suas respostas.

Duração: 2h 30m

1 – (1,0) Recorrendo à teoria do electrão livre (Partícula na caixa) calcule o comprimento de onda de absorção do butadieno (CH2CHCHCH2).

2 2 2 8m L h n E e n = h = 6.63 x 10 -34 J.s me = 9.110 x 10-31 kg c = 2.998 x 108 m.s-1 dc-c = 141 pm

2 - Nos testes de miscibilidade efectuados no laboratório o éter dietílico (CH3OCH3)

apenas se misturou com etanol, não sendo miscível em tetracloreto de carbono nem água.

a) (0,4) Identifique os tipos de interacção entre 2 moléculas de éter etílico. b) (0,6) Justifique a miscibilidade apresentada por este composto com os três

solventes acima referidos.

3 - Numa das aulas de laboratório preparou uma pilha de concentração de sulfato de cobre/cobre. Considere a pilha Cu(s)|Cu2+(aq, 0.1M)||Cu2+(aq, 0.01M)|Cu(s):

a (0.6) – Escreva as reacções catódica e anódica, e indique, justificando, qual dos eléctrodos se irá comportar como cátodo, o da esquerda ou o da direita; caso a ordem dos eléctrodos esteja trocada na representação da pilha, reescreva esta última na ordem correcta.

b (0.4) – Calcule a força electromotriz da pilha.

4 - (1,0) Para determinar a acidez de um vinagre comercial principiou por o diluir 1:10 e da solução preparada retirou 10 ml para titular com uma solução 0,05M de NaOH.) Se utilizar 19,5 ml de NaOH na titulação, qual a percentagem em massa do ácido acético (CH3COOH) no vinagre comercial? Apresente todos os cálculos efectuados.

5 - (2,5) Utilizando a Teoria do Enlace de Valência descreva as ligações (hibridações, tipos e ângulos de ligação, orbitais envolvidas em cada ligação) na molécula da dimetilnitrosamina.

N N O CH3

6

a) (2,0) Esboce um diagrama de níveis de energia para a molécula de NO recorrendo à Teoria das Orbitais Moleculares; considere que ocorre mistura entre as orbitais s e p quando da formação das orbitais moleculares.

b) (0.5) Indique, justificando, quais as propriedades magnéticas do NO.

c) (1,0) Sabendo que o momento dipolar da molécula HI é de 0,42 D calcule a distância entre estes dois átomos na referida molécula.

qelectrão = 1,6022 x 10-19C 1D = 3,336 x 10-30C.m

%CI = 16|χA-χB+ 3,5χA-χB2

7 - Considere os valores das energias de Gibbs e entropias padrão a 298 K apresentadas na tabela seguinte:

Gº(kJmol-1) Sº(JK-1mol-1)

O2(g) 0,0 205,03

H2(g) 0,0 130,59

H2O(liq) -237,19 69,94

k) (2,0) Calcule os valores de ∆Gº298, ∆Hº298, e ∆Sº298 para a reacção

H2(g) + ½ O2(g) ↔ H2O (liq)

l) (0,5) Dos factores entálpico e entrópico atrás calculados diga qual deles se opõe à realização desta reacção no sentido directo. Justifique.

m) (0,5) Como poderia tornar espontânea a reacção inversa? Justifique.

8 - O ZnS (blenda) pode ser descrito como uma estrutura de faces centradas (CFC) de iões S2-, em que os iões Zn2+ ocupam intertícios tetraédricos.

a) (0,8) Calcule a percentagem de interstícios ocupados. b) (1,2) Calcule a densidade teórica do ZnS.

c) (0,8) Indique em cada um destes pares de compostos, qual o mais duro. Justifique. i) ZnS e NaCl i) ZnS e Zn

9 -

a – (1,2) Esboce o diagrama de bandas do vanádio (V) metálico e indique qual a fracção daquela banda que está preenchida.

b – (1,0) Diga qual destes dois metais, vanádio e zinco, apresenta maior valor de temperatura de fusão. Justifique.

c – ( 1,0) Diga qual destes dois elementos, vanádio e zinco, apresenta maior raio. Apresente todos os cálculos efectuados para justificar a sua resposta.

10 - (1,0) Descreva os processos electroquímicos que ocorrem durante o processo de corrosão de uma barra metálica imersa em água na qual se encontra dissolvida uma quantidade considerável de oxigénio.

ENGENHARIA DE MATERIAIS QUÍMICA

1º EXAME – 17 JANEIRO 2007

Leia atentamente todas as perguntas antes de principiar a responder. Mesmo quando tal não for mencionado explicitamente, deve justificar o mais completamente possível as suas respostas.

Duração: 2h 30m

1 – (1,0) Recorrendo à teoria do electrão livre (Partícula na caixa) calcule o comprimento de onda de absorção do butadieno (CH2CHCHCH2).

2 2 2 8m L h n E e n = h = 6.63 x 10 -34 J.s me = 9.110 x 10-31 kg c = 2.998 x 108 m.s-1 dc-c = 141 pm

2 - Nos testes de miscibilidade efectuados no laboratório o éter dietílico (CH3OCH3)

apenas se misturou com etanol, não sendo miscível em tetracloreto de carbono nem água.

d) (0,4) Identifique os tipos de interacção entre 2 moléculas de éter etílico. e) (0,6) Justifique a miscibilidade apresentada por este composto com os três

solventes acima referidos.

3 - Numa das aulas de laboratório preparou uma pilha de concentração de sulfato de cobre/cobre. Considere a pilha Cu(s)|Cu2+(aq, 0.1M)||Cu2+(aq, 0.01M)|Cu(s):

a (0.6) – Escreva as reacções catódica e anódica, e indique, justificando, qual dos eléctrodos se irá comportar como cátodo, o da esquerda ou o da direita; caso a ordem dos eléctrodos esteja trocada na representação da pilha, reescreva esta última na ordem correcta.

b (0.4) – Calcule a força electromotriz da pilha.

4 - Na aula de laboratório efectuou uma montagem em que ligou um prego de ferro a uma barra de zinco com um fio metálico e mergulhou ambas as peças num gel com dois indicadores: um indicador de OH- (fenolftaleína – cor carmim) e um indicador da prsença de Fe2+ ( ferricianeto de potássio – cor azul).

e) (0,5) Justifique o facto de, nesta experiência não aparecer azul em torno do prego.

f) (0,5) O que acontece se retirar a barra de zinco totalmente para fora da solução e a secar completamente, mantendo a ligação com um fio ao prego? Justifique. 5 - (2,5) Utilizando a Teoria do Enlace de Valência descreva as ligações (hibridações, tipos e ângulos de ligação, orbitais envolvidas em cada ligação) na molécula da dimetilnitrosamina. N N O CH3 CH3 6

b) (2,0) Esboce um diagrama de níveis de energia para a molécula de NO recorrendo à Teoria das Orbitais Moleculares; considere que ocorre mistura entre as orbitais s e p quando da formação das orbitais moleculares.

b) (0.5) Indique, justificando, quais as propriedades magnéticas do NO.

f) (1,0) Sabendo que o momento dipolar da molécula HI é de 0,42 D calcule a distância entre estes dois átomos na referida molécula.

qelectrão = 1,6022 x 10-19C 1D = 3,336 x 10-30C.m

%CI = 16|χA-χB+ 3,5χA-χB2

7 - Considere os valores das energias de Gibbs e entropias padrão a 298 K apresentadas na tabela seguinte:

Gº(kJmol-1) Sº(JK-1mol-1)

O2(g) 0,0 205,03

H2(g) 0,0 130,59

H2O(liq) -237,19 69,94

n) (2,0) Calcule os valores de ∆Gº298, ∆Hº298, e ∆Sº298 para a reacção

H2(g) + ½ O2(g) ↔ H2O (liq)

o) (0,5) Dos factores entálpico e entrópico atrás calculados diga qual deles se opõe à realização desta reacção no sentido directo. Justifique.

p) (0,5) Como poderia tornar espontânea a reacção inversa? Justifique.

8 - O ZnS (blenda) pode ser descrito como uma estrutura de faces centradas (CFC) de iões S2-, em que os iões Zn2+ ocupam intertícios tetraédricos.

d) (0,8) Calcule a percentagem de interstícios ocupados. e) (1,2) Calcule a densidade teórica do ZnS.

f) (0,8) Indique em cada um destes pares de compostos, qual o mais duro. Justifique. i) ZnS e NaCl i) ZnS e Zn

9 -

a – (1,2) Esboce o diagrama de bandas do vanádio (V) metálico e indique qual a fracção daquela banda que está preenchida.

b – (1,0) Diga qual destes dois metais, vanádio e zinco, apresenta maior valor de temperatura de fusão. Justifique.

c – ( 1,0) Diga qual destes dois elementos, vanádio e zinco, apresenta maior raio. Apresente todos os cálculos efectuados para justificar a sua resposta.

10 - (1,0) Descreva os processos electroquímicos que ocorrem durante o processo de corrosão de uma barra metálica imersa em água na qual se encontra dissolvida uma quantidade considerável de oxigénio.

ENGENHARIA DO AMBIENTE

QUIMICA

2º EXAME – 31 JANEIRO 2007

Leia atentamente todas as perguntas antes de principiar a responder. Mesmo quando tal não for mencionado explicitamente, deve justificar o mais completamente possível as suas respostas.

Duração: 2h 30m

1 - Na aula de laboratório utilizou o hexadieno (CH2CHCHCHCH2CH3) no lugar do

butadieno (CH2CHCHCH2) para prever, pela teoria do electrão livre (Partícula na

caixa), o comprimento de onda de absorção de de dienos conjugados.

a) (0,5) Será de esperar que ambos os compostos apresentem valores idênticos ou diferentes de comprimento de onda de absorção teóricos calculados usando a teoria do electrão livre? Justifique.

b) (0,5) À medida que o nº de ligações conjugadas dos dienos estudados na aula de laboratório aumenta, a diferença entre os valores experimentais e os valores teóricos calculados usando a teoria do electrão livre aumentam consideravelmente. Justifique esta tendência.

2 2 2 8m L h n E e n = h = 6.63 x 10 -34 J.s me = 9.110 x 10-31 kg c = 2.998 x 108 m.s-1 dc-c = 141 pm 2 –

a) (0,5) Porque razão o éter dietílico não é solúvel em água, sendo ambos compostos polares?

b) (0,5) Explique como é possível o NH4Cl se dissolver em água com diminuição

da temperatura da solução.

3 –

a) (0,7) Calcule a força electromotriz da pilha CuCu2+(0,1M)Ag+(0,1M)Ag. b) (0,3) O que sucede se tentar guardar nitrato de cloreto de chumbo (PbCl2) num

recipiente de cobre? E de zinco? Justifique.

4 –

a) (0,7) O vinagre comercial ( densidade = 1,01) apresenta uma concentração em ácido acético (CH3COOH) de 6% m/m. Calcule o volume necessário de uma

solução 0,5M de NaOH para titular uma toma de 10 ml de vinagre. Apresente todos os cálculos efectuados.

b) (0,3) Se em vez de utilizar NaOH utilizasse Ca(OH)2 qual seria o volume

necessário? Justifique.

5 –

a) (2,5) Utilizando a Teoria do Enlace de Valência descreva as ligações (hibridações, tipos e ângulos de ligação, orbitais envolvidas em cada ligação) na molécula de C2H3CN.

b)

c) (1,0) Coloque por ordem crescente de momentos dipolares as seguintes moléculas: C C H C H N C N C H C N C H C N 6 –

a) (2,0) A molécula de C2 é diamagnética. Justifique utilizando a Teoria das

Orbitais Moleculares. Nota: Considere que se verifica mistura s-p.

b) (0,5) Qual das espécies apresenta maior energia de ionização, o C atómico ou o C2 molecular? Justifique.

7 – (1,5) A reacção entre fragmentos de Li metálico e água dá-se à superfície do líquido, violentamente e com produção de hidrogénio. Porque razão o pedaço de Li não

submerge e a reacção se dá no interior da água? Recorra aos dados da Tabela Periódica para efectuar os cálculos necessários para justificar este facto – ATENÇÃO: Não são aceites justificações que recorram apenas à apresentação de valores isolados retirados da Tabela Periódica! NA = 6.023x1023 partículas/mol 3 3 3 3 4 r Vccc        =

( )

8 –

a) (2,0) Calcule a constante de equilíbrio da reacção H2 + I2 ↔ 2HI a 298 K

∆Hº(kJmol-1) ∆Sº(JK-1mol-1)

I2 0,0 116,1

H2 0,0 130,59

HI 26,48 206,6

R = 8,314 Jmol-1K-1

b) (0,5) A reacção em questão é endotérmica ou exotérmica? Justifique.

c) (0,5) Qual dos factores, entálpico ou entrópico, favorece a reacção no sentido directo? Justifique.

d) (1,5) Calcule o pH de uma solução 0,100 M de HF (Ka = 6,8x10-4) a 25ºC.

9 –

a) (1,0) Explique quantitativamente porque razão a diferença entre a 3ª energia de ionização do magnésio e a 2ª EI é bastante superior à diferença registada entre a 2ª EI e a 1ª EI do mesmo elemento. Apresente todos os cálculos efectuados. b) (1,0) Coloque por ordem crescente de dureza os seguintes pares de compostos

iónicos:

i) NaCl e NaF ii)NaCl e MgCl2

10 - Considere o complexo [Pt(NH3)2Cl2].

a) (0,5) Quais as geometrias possíveis para este complexo?

b) (1,0) Sabendo que o complexo é diamagnético, e recorrendo à Teoria do Enlace de Valência, determine qual a geometria adoptada pelo complexo.

c) (0,5) Este complexo pode apresentar isómeros geométricos.Quais? Desenhe-os e escreva os seus nomes.

ENGENHARIA DE MATERIAIS

QUIMICA

2º EXAME – 31 JANEIRO 2007

Leia atentamente todas as perguntas antes de principiar a responder. Mesmo quando tal não for mencionado explicitamente, deve justificar o mais completamente possível as suas respostas.

Duração: 2h 30m

1 - Na aula de laboratório utilizou o hexadieno (CH2CHCHCHCH2CH3) no lugar do

butadieno (CH2CHCHCH2) para prever, pela teoria do electrão livre (Partícula na

caixa), o comprimento de onda de absorção de de dienos conjugados.

c) (0,5) Será de esperar que ambos os compostos apresentem valores idênticos ou diferentes de comprimento de onda de absorção teóricos calculados usando a teoria do electrão livre? Justifique.

d) (0,5) À medida que o nº de ligações conjugadas dos dienos estudados na aula de laboratório aumenta, a diferença entre os valores experimentais e os valores teóricos calculados usando a teoria do electrão livre aumentam consideravelmente. Justifique esta tendência.

2 2 2 8m L h n E e n = h = 6.63 x 10 -34 J.s me = 9.110 x 10-31 kg c = 2.998 x 108 m.s-1 dc-c = 141 pm 2 –

c) (0,5) Porque razão o éter dietílico não é solúvel em água, sendo ambos compostos polares?

d) (0,5) Explique como é possível o NH4Cl se dissolver em água com diminuição

da temperatura da solução.

3 –

c) (0,7) Calcule a força electromotriz da pilha CuCu2+(0,1M)Ag+(0,1M)Ag. d) (0,3) O que sucede se tentar guardar nitrato de cloreto de chumbo (PbCl2) num

recipiente de cobre? E de zinco? Justifique.

4 – Ao estudar no laboratório os fenómenos de corrosão mergulhou um prego num gel aquoso.

a) (0,5) Porque razão a corrosão do prego (indicada pelo aparecimento de uma cor azul, proveniente da reacção de Fe2+ com ferricianeto de potássio) ocorre preferencialmente na parte mais afastada da superfície?

b) (0,5) Se o prego estivesse dobrado e totalmente mergulhado no gel, como se distribuiriam as cores azul e vermelha (resultante da reacção do OH- formado por redução do oxigénio com fenolftaleína)? Justifique.

5 –

d) (2,5) Utilizando a Teoria do Enlace de Valência descreva as ligações (hibridações, tipos e ângulos de ligação, orbitais envolvidas em cada ligação) na molécula de C2H3CN.

e)

f) (1,0) Coloque por ordem crescente de momentos dipolares as seguintes moléculas: C C H C H N C N C H C N C H C N 6 –

c) (2,0) A molécula de C2 é diamagnética. Justifique utilizando a Teoria das

Orbitais Moleculares. Nota: Considere que se verifica mistura s-p.

d) (0,5) Qual das espécies apresenta maior energia de ionização, o C atómico ou o C2 molecular? Justifique.

7 – (1,5) A reacção entre fragmentos de Li metálico e água dá-se à superfície do líquido, violentamente e com produção de hidrogénio. Porque razão o pedaço de Li não

submerge e a reacção se dá no interior da água? Recorra aos dados da Tabela Periódica para efectuar os cálculos necessários para justificar este facto – ATENÇÃO: Não são aceites justificações que recorram apenas à apresentação de valores isolados retirados da Tabela Periódica! NA = 6.023x1023 partículas /mol 3 3 3 3 4 r V_{ccc }       =

( )

8 –

a) (2,0) Calcule a constante de equilíbrio da reacção H2 + I2 ↔ 2HI a 298 K

∆Hº(kJmol-1) ∆Sº(JK-1mol-1)

I2 0,0 116,1

H2 0,0 130,59

HI 26,48 206,6

R = 8,314 Jmol-1K-1

b) (0,5) A reacção em questão é endotérmica ou exotérmica? Justifique.

c) (0,5) Qual dos factores, entálpico ou entrópico, favorece a reacção no sentido directo? Justifique.

d) (1,5) Calcule o pH de uma solução 0,100 M de HF (Ka = 6,8x10-4) a 25ºC.

9 –

c) (1,0) Explique quantitativamente porque razão a diferença entre a 3ª energia de ionização do magnésio e a 2ª EI é bastante superior à diferença registada entre a 2ª EI e a 1ª EI do mesmo elemento. Apresente todos os cálculos efectuados. d) (1,0) Coloque por ordem crescente de dureza os seguintes pares de compostos

iónicos:

i) NaCl e NaF ii)NaCl e MgCl2

10 - Considere o complexo [Pt(NH3)2Cl2].

d) (0,5) Quais as geometrias possíveis para este complexo?

e) (1,0) Sabendo que o complexo é diamagnético, e recorrendo à Teoria do Enlace de Valência, determine qual a geometria adoptada pelo complexo.

(0,5) Este complexo pode apresentar isómeros geométricos.Quais? Desenhe-os e escreva os seus nomes.