CONSTANTES
Constante de Avogadro = 6,02 x 1023 mol-1
Constante de Faraday (F) = 9,65 x 104 C ⋅ mol-1 = 9,65 x 104 A ⋅ s ⋅ mol-1 = 9,65 x 104 J ⋅ V-1 ⋅ mol-1
Volume molar de gás ideal = 22,4 L (CNTP) Carga elementar = 1,602 x 10-19 C
Constante dos gases (R) = 8,21 x 10-2 atm ⋅ L ⋅ K-1 ⋅ mol-1 = 8,31 J ⋅ K-1 ⋅ mol-1 = 1,98 cal ⋅ K-1 ⋅ mol1 = 62,4 mmHg ⋅ L ⋅ K-1 ⋅ mol-1 Constante gravitacional (g) = 9,81m ⋅ s-2 DEFINIÇÕES Pressão de atm = 760 mmHG = 101325N ⋅ m-2 = 760 Torr 1J = 1N ⋅ m = 1kg ⋅ m2 ⋅ s-2 ; 1 pm = 1 x 10-12 m; 1 e V = 1,602 x 10-19 J Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0º C e 760 mmHg Condições ambientes: 25º C e atm
Condições-padrão: 25º C e atm; concentração das soluções = 1 mol ⋅ L-1
(rigorosamente: atividade unitária das espécies); sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e temperatura em questão.
(s) = sólido. ( ) = líquido. (g) = gás. (aq) = aquoso. (CM) = circuito metálico. (conc) = concentrado. (ua) = unidades arbitrárias. [A] = concentração da espécie química A em mol ⋅ L-1
.
MASSAS MOLARES Elemento Químico Número Atômico Massa Molar (g ⋅ mol-1
) Elemento Químico Número Atômico
Massa Molar (g ⋅ mol-1 ) H 1 1,01 K 19 39,10 Li 3 6,94 Ca 20 40,08 B 5 10,81 Cr 24 52,00 C 6 12,01 Mn 25 54,94 N 7 14,01 Fe 26 55,85 O 8 16,00 Zn 30 65,38 F 9 19,00 Br 35 79,90 Na 11 22,99 Ag 47 107,90 P 15 30,97 Pt 78 195,8 S 16 32,07 Hg 80 200,59 Cl 17 35,45 Pu 94 238
01. Assinale a opção que apresenta os instrumentos de medição
de volume mais indicados para a realização de uma titulação.
a) Bureta e erlenmeyer b) Proveta e erlenmeyer
c) Pipeta volumétrica e erlenmeyer d) Proveta e béquer
e) Pipeta volumétrica e béquer
Solução:
Os instrumentos de medição de volume indicados para a realização de uma titulação são bureta e erlenmeyer.
A solução de concentração conhecida é colocada dentro da bureta. No erlenmeyer é colocada a solução de concentração desconhecida.
Bureta Erlenmeyer
ALTERNATIVA A
02. Cinco amostras idênticas de um mesmo metal são aquecidas a
diferentes temperaturas até à incandescência. Assinale a opção que apresenta a cor da amostra submetida a uma maior temperatura. a) Vermelho b) Laranja c) Amarelo d) Verde e) Branco Solução:
A energia irradiada por unidade de área, por unidade de tempo, de um corpo aquecido, apresenta um máximo diferente para cada temperatura.
O aumento de temperatura desloca esses máximos para regiões de frequências maiores.
Em temperaturas acima de 3000ºC todas as frequências de luz visíveis são emitidas, com intensidades bastante próximas. Assim a cor visualizada será branca.
ALTERNATIVA: E
GGE RESPONDE ITA 2015 – QUÍMICA
1
1
03. O elemento Plutônio-238 é utilizado para a geração de
eletricidade em sondas espaciais.
Fundamenta-se essa utilização porque esse isótopo tem a) longo tempo de meia-vida e é emissor de partículas beta. b) longo tempo de meia-vida e é emissor de partículas gama. c) longo tempo de meia-vida e é emissor de partículas alfa. d) longo tempo de meia-vida e é emissor de partículas delta. e) tempo de meia-vida curto e é emissor de partículas alfa.
Solução:
O isótopo238Pusofre decaimento por emissão de partículas
α
segundo a reação:α
4 2 234 92 7 , 87 2 / 1 238 94Put =anos→ U+Sua utilização em geradores termoelétricos de radioisótopos é indicada por ter tempo de meia-vida longo e não liberar radiações mais penetrantes (
β
,γ
).ALTERNATIVA: C
04. Sendo o pK do NH4OHigual a4,74, o pH de uma solução
aquosa0,10molL−1em NH4Cé a) 1,00. b) 3,74. c) 4,74. d) 5,13. e) 8,87. Solução:
Nesse caso, ocorre hidrólise do íon NH +4
26 , 9 4 3 3 h 26 , 9 74 , 4 14 h b w h 3 3 2 4 10 ] NH [ ] O H ][ NH [ K 10 10 10 K K K K OH H NH O H NH + − + − − − + ++ ↔ + = ⇒ = = ⇒ = =
Como a hidrólise é muito fraca, podemos dizer que:
[ ]
HO 5,13 log l pH M 10 ] O H [ 10 ] O H [ 10 1 , 0 ] O H [ M 1 , 0 ] NH [ e ] O H [ ] NH [ 3 13 , 5 3 26 , 10 3 26 , 9 2 3 4 3 3 = − = = ⇒ = ⇒ = ≅ = + − + − + − + + + ALTERNATIVA: D05. Considere uma reação química hipotética representada pela
equação X→ Produtos. São feitas as seguintes proposições relativas a essa reação:
I. Se o gráfico de [X] em função do tempo for uma curva linear, a lei de velocidade da reação dependerá somente da constante de velocidade.
II. Se o gráfico de
[ ]
X 1em função do tempo for uma curva linear, a ordem de reação será 2.
III. Se o gráfico da velocidade da reação em função de [X] for uma curva linear, a ordem de reação será 1.
IV. Se o gráfico da velocidade de reação em função de [X]2 for uma curva linear, a ordem de reação será 2.
Das proposições acima, está(ão) CORRETA(S) A ( ) apenas I
B ( ) apenas I e II. C ( ) apenas I, llI e IV. D ( ) apenas lll. E ( ) todas.
Solução:
I. V. reação de ordem zero: v = K
II. V. 2°ordem:
[ ] [ ]
[ ] [ ]
Kt X 1 X 1 Kt X 1 X 1 0 0 + = → = − III. V. v=k[x] (1° ordem) IV. V. v=k[x]2 (2° ordem) ALTERNATIVA: E06. Considere as seguintes comparações entre as respectivas
temperaturas de fusão dos polímeros representados pelas suas unidades repetitivas:
Assinale a opção que apresenta a(s) comparação(ões) ERRADA(S). A ( ) Apenas I
B ( ) Apenas I e IV C ( ) Apenas I!e III D ( ) Apenas III e IV E ( ) Apenas IV
Solução:
I. O anel Benzênico do segundo polímero fez com que o monômero do segundo polímero ocupe mais espaço que o monômero do primeiro de forma a haver mais interações no primeiro, além de facilitar o emaranhado do primeiro – verdadeiro
II. O segundo monômero possui dipolo permanente, enquanto que o primeiro é apolar, de forma ao segundo possuir interações mais fortes. Falso
III. Similar ao item I, o segundo polímero apresenta maior facilidade de empacotamento. Falso
IV. O primeiro polímero tem ponto de fusão maior, pois possui cadeia carbônica maior que o segundo. Isso permite que a interação entre as suas moléculas seja mais intensa.
ALTERNATIVA: C
07. Considere a reação química hipotética realizada em sistema
fechado a pressão e temperatura constantes representada pela equação X + Y W + Z. Supondo que no início da reação haja apenas os reagentes X e Y, e considerando um intervalo de tempo que se estende de t = O até um instante t após o equilíbrio ter sido atingido, assinale a opção que apresenta a variação da energia livre de Gibbs.
Solução:
Toda reação espontânea ocorre por diminuição da energia livre até alcançar o equilíbrio onde o mínimo de G é alcançado.
GGE RESPONDE ITA 2015 – QUÍMICA
2
2
ALTERNATIVA: E
08. Borbulha-se gás cloro em solução aquosa diluída de hidróxido
de sódio a 25 °C. Assinale a opção que contém apenas produtos clorados resultantes. a) Cl−,ClO3− b) OCl−,Cl− c) ClO3−,ClO4−,Cl− d) ClO3−,OCl− e) ClO4−,ClO3− Solução:
O gás cloro sofre hidrólise segundo a reação: ) ( 2 ) ( 2 H O Cl g + HCl(aq) +HOCl(aq)
A presença do hidróxido de sódio desloca o equilíbrio para a direita, e a reação ocorre até o fim.
A solução resultante irá conter os sais dos ácidos hipocloroso e clorídrico:: ) ( 2 ) ( ) ( ) ( ) ( )
( HOCl 2NaOH NaCl NaOCl 2H O
HClaq + aq + aq → aq + aq +
ALTERNATIVA: B
09. O grau de dissociação, α, do ácido acético em solução aquosa
0,10molL-1 é 100 vezes menor que o do ácido clorídrico também em
solução aquosa 0,10molL-1 . Com base nestas informações, pode-se afirmar que o PH da solução aquosa do ácido acético 0,10molL-1 é
a) Zero b) Um c) Dois d) Três e) Quatro Solução: 100 HCl H 00 CH3 =α α
Como HCl é um ácido muito forte, temos que αCl=100% Logo, αCH3C00H= 100 100 =1% ou 0,01 Temos a dissociação do CH3C00H: Fim . 1 , 0 . 1 , 0 ) 1 ( 1 , 0 início 0 0 1 , 0 H 00 C CH H 00 C CH3 3 → α α α − → → − + PH= -log [H+]= -log[0,1.0,01]=3 ALTERNATIVA: D
10. Para determinar a entalpia de vaporização do composto
hipotético MX4 ( ), o mesmo foi colocado num recipiente equipado
com uma serpentina de aquecimento resistivo, a 80 °C e sob pressão de 1,0 bar. Para a manutenção da temperatura, foi utilizada uma fonte de 30 V com passagem de corrente de 900 mA durante 30s,
tendo sido vaporizados 2,0 g de MX4( ). Sabendo que a massa
molar desse composto é 200 gmorl-1 assinale a opção que apresenta
a entalpia molar de vaporização em kJmorl-1 ,a 80 °C.
A ( ) 4,1 B ( ) 8,1 C ( ) 81 D ( ) 405 E ( ) 810 Solução: P= V.i = 30 x 0,9 = 27w J 810 s 30 x s J 27 t P E= ⋅∆ = = Foram vaporizadas 2g: mol / KJ 81 mol 01 , 0 J 810 Q mol 01 , 0 mol / g 200 g 2 n VAP= = = = ALTERNATIVA: C
11. Os óxidos de metais de transição podem ter caráter ácido, básico
ou anfótero. Assinale a opção que apresenta o caráter dos seguintes óxidos: CrO, Cr2O3 e CrO3•
a) Ácido, anfótero, básico b) Ácido, básico, anfótero c) Anfótero, ácido, básico d) Básico, ácido, anfótero e) Básico, anfótero, ácido
Solução:
O caráter ácido-base dos óxidos de metais de transição pode ser associado ao número de oxidação (Nox) do metal.
Números de oxidação +1 e +2 estão associados a óxidos básicos; +3 e +4 a óxidos anfóteros e a partir de +5 a óxidos ácidos.
Assim, Cr+2O Cr2
+3
O3 Cr +6
O3
Básico Anfótero Ácido
ALTERNATIVA: E
12. Considere as seguintes reações químicas e respectivas
constantes de equilíbrio. 2 2 NO NO 2 g ( N Então, K3é igual a a) 2 1K K 1 . b) 2 1K K 2 1 . c) 2 1K K 4 1 .
GGE RESPONDE ITA 2015 – QUÍMICA
3
3
d) 2 1 2 1K K 1 . e) 2 2 1K K 1 . Solução: ) g ( 2 ) g ( 2 O N + 2NO(g) K1 ) g ( 2 ) g ( O NO 2 + 2 ) g ( 2 K NO 2 ) g ( 2 NO N2(g) O2(g) K3 2 1 +
( )
( )
( )
( )
(
)
( )
( )
(
)
( )
( )
2 P 2 P 2 P K ) 2 ( K P 2 P ) 2 P ( K P 2 P 2 P P 2 P 2 P K ) 1 ( K 2 P P 2 P 2 P 2 P P K NO O 2 1 N 3 2 1 2 NO NO 2 1 O 2 2 NO 2 NO O NO O 2 NO 2 2 1 1 2 1 O NO 2 1 N O N 2 NO 1 ⋅ = ⋅ = ⇒ ⋅ = ⇒ = ⋅ = ⇒ ⋅ = De (1):( )
( )
( )
( )
K P 2 2 P P 2 P K 2 P 2 P P K NO 2 1 1 2 1 O NO NO 2 1 1 2 1 O O NO 3 ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ = De (2):( ) ( )
2 1 2 1 2 1 NO 2 1 2 2 1 1 NO O NO 3 K K 1 K K 1 2 P K K P 2 P P K ⋅ = ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ = ALTERNATIVA D13. . É de 0,76 V a força eletromotriz padrão, E°, de uma célula
eletroquímica, conforme a reação Zn(s) + 2H+(aq) → Zn2+(aq) + H2(g).
Na concentração da espécie de Zn2+ igual a 1,0 molL-1 e pressão de H2 de 1,0 bar, a 25 °C, foi verificado que a força eletromotriz da célula eletroquímica é de 0,64 V. Nestas condições, assinale a concentração de íons H+ em molL-1.
A ( ) 1,0 x 10-12 B ( ) 4, 2 x 10-4 C ( ) 1,0 x 10-4 D ( ) 1, 0 x 10-2 E ( ) 2, 0 x 10-2
Solução:
( ) 2H Zn H ;E 0,76V Zns + (+aq)→ 2(aq+)+ 2(g) °=
O quociente de reação para a reação acima é:
[ ]
[ ]
2 ) aq ( H 2 ) aq ( H P Zn Q 2(g) + + ⋅ =De acordo com a equação de NERNST:
ALTERNATIVA: D
14. Uma mistura de metanol e água a 25 °C apresenta o volume
parcial molar de água igual a 17,8cm3 mol-1 e o volume parcial molar do metanol igual a 38,4cm3
mol-1 · Com base nestas informações e sendo a massa específica do metanol de O,791 g cm-3 e a da água igual a 1,000 g cm-3, assinale a opção CORRETA do volume total (em cm3) quando se adicionam 15cm3 de metanol em 250cm3 de água nessa temperatura.
a) 250 b) 255 c) 262 d) 270 e) 280 Solução: Componentes puros: g 250 m cm 250 V g 865 , 11 791 , 0 x 15 m cm 15 V ÁGUA 3 ÁGUA METANOL 3 METANOL = ⇒ = = = ⇒ =
Podemos então calcular o número de mols para determinar o volume parcial de cada componente na mistura:
= ⇒ = = ⇒ = = 3 PARCIAL ÁGUA 3 PARCIAL METANOL cm 06 , 247 V mols 88 , 13 n cm 208 , 14 V mol 37 , 0 mol / g 32 g 865 , 11 n 2 1 VTOTAL = 261,3cm 3 ALTERNATIVA C
15. Para uma molécula diatômica,a energia potencial em função da
distância internuclear é representada pela figura ao lado. As linhas horizontais representam os níveis de energia vibracional quanticamnetepermitidos para uma molécula diatômica.Uma amostra contendo um mol de moléculas diatômicas idênticas, na forma de um sólido cristalino, pode ser modelada como um conjunto de osciladores para os quais a energia potencial também pode ser representada qualitativamente pela figura. Em relação a este sólido cristalino, são feitas as seguintes proposições:
I. à temperatura de 0 K, a maioria dos osciladores estará no estado vibracional fundamental, cujo número quântico vibracional, n, é igual a zero.
II. à temperatura de 0 K, todos os osciladores estarão no estado vibracional fundamental, cujo número quântico vibracional, n, é igual a zero.
III. O movimento vibracional cessa a 0 K. IV. O movimento vibracional não cessa a 0 K.
V. O principio de incerteza de Heisenberg será violado se o movimento vibracional cessar.
Das afirmações acima, está(ão) CORRETA(S) apenas a) apenas I e III. b) apenas II e III.
[
]
[ ]
2 ) aq ( H 2 ) aq ( H P Zn log n 0592 , 0 E E Q log n 0592 , 0 E E 2(g) + + ⋅ ⋅ − ° = ∴ ⋅ − ° =[ ]
[ ]
H log 2 0592 , 0 76 , 0 64 , 0 H ) 1 ( ) 1 ( log 2 0592 , 0 76 , 0 64 , 0 2 ) aq ( 2 ) aq ( − + + ⋅ − = ⋅ ⋅ − =[ ]
[ ]
2[ ]
H 10 M 0592 , 0 12 , 0 H log H log ) 2 ( 2 0592 , 0 12 , 0 2 ) aq ( ) aq ( ) aq ( − + + + = ∴ − ≅ − = ⋅ − ⋅ − = −GGE RESPONDE ITA 2015 – QUÍMICA
4
4
c) apenas I, IV e V.. d) apenas II, IV e V. e) apenas II, III e V.
Solução:
I. (falso) À temperatura de 0K todos os osciladores estarão no estado fundamental, que corresponde ao n igual à zero.
II. (verdade) Mesmo motivo do item I.
III. (falso) a energia do oscilador harmônico é da forma hf 2 1 n En +
= , logo no estado fundamental (n = 0), há energia residual que implica existência de vibração.
IV. (verdade) Ver o item III.
V. (verdade) Pois se o movimento cessar a incerteza do movimento linear seria nula (∆p = 0) e a incerteza da posição seria nula (∆x = 0), e isso iria violar tal princípio.
ALTERNATIVA D
16. Dois béqueres, denominados ”X”e “Y”, encontram-se dentro de
um recipiente hermeticamente fechado, à pressão de 1 bar e temperatura de 298 K.o béquer ”X” contém 100 mL de uma solução aquosa de cloreto de sódio cuja concentração é 0,3molL−1. O béquer “Y” contém 100mL de uma solução aquosa de cloreto de sódio cuja concentração é 0,1molL−1. Se o recipiente for mantido fechado e em repouso até alcançar o equilíbrio termodinâmico, assinale o volume final (em mL) da solução no béquer “Y”.
a) 25 b) 50 c) 100 d) 150 e) 200 Solução: X Y mol 03 , 0 n L / mol 3 , 0 M L 1 , 0 mL 100 v X ) x ( NaC ) x ( NaC = = = = → mol 1 , 0 n L / mol 1 , 0 M L 1 , 0 mL 100 v Y ) y ( NaC ) y ( NaC = = = = →
Após o equilíbrio termodinâmico, teremos:
mL 50 v 50 100 v : Logo mL 50 x L 05 , 0 x 4 2 , 0 x x 4 2 , 0 x 1 , 0 x 3 3 , 0 ) x 1 , 0 ( 1 ) x 1 , 0 ( 3 ) x 1 , 0 ( 01 , 0 ) x 1 , 0 ( 03 , 0 v v n ) y ( Nac M ) y ( f ) y ( f ) y ( f n ) x ( f ) x ( NaC m ) x ( NaC ) y ( NaC = ∴ − = = = ∴ = ∴ = ∴ + = − − = + ∴ − = + = = ALTERNATIVA: B
17. São feitas as seguintes comparações cobre as capacidades
caloríficas de diferentes substâncias puras, todas à temperatura ambiente:
I. A capacidade calorífica da água é menor que a do peróxido de hidrogênio.
II. A capacidade calorífica do bromo é menor que a do tetracloreto de carbono.
III. A capacidade calorífica do metanol é menor que a do mercúrio. Assinale a opção que representa a(s) comparação(ões) CORRETA(S): a) apenas I b) apenas I e II c) apenas II d) apenas II e III e) apenas III Solução:
I. (verdadeiro) O peróxido de hidrogênio (H2O2) possui mais ligações
em sua estrutura, logo menor grau de liberdade e, consequentemente, maior capacidade calorífica.
II. (verdadeiro) O tetracloreto tem maior quantidade de ligações, logo, maior número de arranjos. Assim, maior capacidade calorífica. III. (falso) Em geral, os metais apresentam uma capacidade calorífica elevada.
ALTERNATIVA B
19. A figura mostra a variação da massa específica de uma
substância pura com a temperatura à pressão 1 bar. Então, é CORRETO afirmar que Tx pode representar a temperatura
de
a) ebulição da água. b) ebulição do benzeno. c) fusão da água. d) fusão do benzeno.
e) fusão do dióxido de carbono.
Solução:
O gráfico mostra uma diminuição da massa específica da substância quando a temperatura é aumentada antes da tempetatura Tx
indicando um aumento do volume. Após a temperatura Tx
percebe-se:
1-Massa específica superior à massa específica à massa específica antes de Tx
2-A curva de massa específica posterior a Tx indica uma inicial
elevação, devido à uma redução do volume, e uma posterior queda devido ao aumento do volume.
Desta forma, sabe-se que a água líquida possui massa específica superior ao gelo, há uma diminuição do seu volume quando a temperatura aumenta entre 0ºC e 4ºC, e um posterior aumento do volume quando a temperatura aumenta e esta temperatura é superior a 4ºC. Assim Tx pode ser representada pela temperatura de fusão da
água à pressão de 1bar.
ALTERNATIVA C
20. Contribuíram de forma direta para o desenvolvimento do conceito
de pressão atmosférica
a) Friedrich August Kekulé e John Dalton. b) Michael Faraday e Fritz Haber. c) Galileu Galilei e Evangelista Torricelli. d) Jõns Jacob Berzelius e Eduard Büchner.
GGE RESPONDE ITA 2015 – QUÍMICA
5
5
e) Robert Bunsen e Henry Louis Le Chatelier.
Solução:
As contribuições foram de Evangelista Torricelli e Galileu Galilei Evangelista Torricelli realizou experimento para determinar a pressão atmosférica ao nível do mar. Fez uso de um tubo de 1m de comprimento preenchido com mercúrio na seguinte configuração.
Hg Hg Pressão Atmosférica Mesma pressão em todos os pontos d
Através dele, encontrou a altura d de 76cm, determinando a pressão atmosférica como 760mmHg. Torricelli foi discípulo de Galileu, que desenvolveu experimentos relacionados a altura máxima de sucção de água de um respiratório, problemas de bombas hidráulicas, e desenvolveu o termobaroscópio. Os experimentos de Galileu auxiliaram o desenvolvimento dos estudos de Torricelli.
ALTERNATIVA: C
22. Considere uma solução saturada do sal MX que é pouco solúvel
em água destilada a 25 °C. Seja y a condutância da água destilada e (y + 2,0 · 10-7) ohm-1 cm-1 a condutância da solução. Sabendo que as condutividades iônicas molares dos íons M+ e X- são, respectivamente, 60 ohm-1 cm2 mol-1 e 40ohm-1 cm2 mol-1, determine
a solubilidade do MX em água em mol dm-3.
Solução:
Considere C a concentração do sal MX em sua solução saturada. −
+ +
→ (aq) (aq)
(aq) M X
MX
Admitindo que todo sal dissolvido se dissocie temos = Λ = Κ Λ ⋅ + Λ ⋅ = + − molar ade condutivid ade condutivid onde , C C K x m
O valor 2,0 · 10-7 ohm-1 cm-1 está associado à condutividade dos íons em solução.
Assim,
2 · 10-7 ohm-1 cm-1 = c · 60 ohm-1 cm2 mol-1 + c · 40 ohm-1 cm2 mol-1
1 6 3 9 1 2 1 -7 L mol 10 2 c cm mol 10 2 c c mol cm 100 cm 10 2 − − − − − − ⋅ ⋅ = ⇒ ⋅ ⋅ = ⇒ = ⋅
23. Considere uma ração genérica reversível e os dados
cinéticos para a reação direta(D) e inversa (I):
a) Desenhe o gráfico de energia potencial versus coordenada da reação direta.
b) Determine o valor numérico da constante de equilíbrio da reação. c) Qual sentido da reação é endotérmico?
Solução: a) A+B A+B Ea,d Ea,I 2c Coordenada De Reação
b) Considerando-se que a reação é elementar no equilíbrio:
3 2 K K 2 3 K K K K ] B ][ A [ ] C [ ] C [ K ] B ][ A [ K V V c d d c i d 2 i d i d= ⇒ = ⇒ = = = ⇒ =
c) No sentido direto há um aumento de energia potencial, logo neste sentido, a reação é endotérmica.
24. Uma amostra de ferro foi totalmente dissolvida a Fe(II) em
25,0mL de solução ,aquosa ácida. A seguir, a solução de Fe(II) foi titulada com 20mL de uma solução aquosa 0,01moIL-1 em permanganato de potássio. Baseando-se nessas informações, responda os seguintes itens:
a) Qual é a equação iônica balanceada que descreve a reação de titulação?
b) É necessária a adição de indicador para visualização do ponto final da titulação? Por quê?
c) Qual será a variação de cor e as espécies responsáveis por essa variação no ponto de viragem?
d) Qual é o valor numérico da massa (em g) de ferro na amostra dissolvida, considerando que não há interferentes na solução?
Solução:
a) A equação iônica balanceada que descreve a reação de titulação é: O H 4 Mn 1 Fe 5 H 8 O M 1 Fe 5 (2aq+)+ n+7 −4(aq) + (+aq)→ (3aq+)+ (2aq+)+ 2 − = e5 1 x é 5 : dução Re − = e5 5 x é 1 : Oxidação
b) A adição de indicador não é necessária, pois o ponto final da titulação é facilmente identificável devido à coloração violeta muito intensa que a solução de permanganato possui.
c) A solução do analito (Fe2+) é incolor e após a titulação passará uma coloração levemente violeta. Essa variação ocorre devido à presença do íon permanganato, MnO−4.
d) De acordo com a equação química no item a), temos: . mol 10 . 1 ) Fe ( n 10 . 20 . 001 . 5 ) Fe ( n ) MnO ( n . 5 ) Fe ( n 2+ = 4− ⇒ 2+ = −3⇒ 2+ = −3 Portanto, m(Fe)=1.10−3.55,85=5,58.10−2g.
25. Descreve-se o seguinte experimento:
i. São dissolvidas quantidades iguais de ácido benzóico e ciclohexanol em diclorometano.
ii. É adicionada uma solução aquosa 10% massa/massa em hidróxido de sódio à· solução descrita no item
iii. sob agitação. A seguir, a mistura é deixada em repouso até que o equilíbrio químico seja atingido, Baseando-se nessas informações, pedem-se:
a) Apresente a(s) fase(s) líquida(s) formada(s).
b) Apresente o(s) componente(s) da(s) fase(s) formada(s). c) Justifique a sua resposta para o item b, utilizando a(s) equação(ões) química(s) que representa(m) a(s) reação(ões).
GGE RESPONDE ITA 2015 – QUÍMICA
6
6
Solução:
a) Serão formadas duas fases líquidas. Uma fase aquosa e a outra orgânica com o diclorometano como solvente.
b) Fase aquosa: água e benzoato de sódio. Fase orgânica: diclorometano e ciclohexanol
c) A única reação que ocorre quando a solução de hidróxido de sódio é adicionada consiste na formação do sal orgânico, visto que o ciclohexanol só reage com bases muito fortes.
C O OH + NaOH (aq) C O + H2O(l) ONa (a)
26. Considere um elemento galvânico formado por dois
semielementos contendo soluções aquosas ácidas e cujos potenciais na escala do eletrodo de hidrogênio (E°) nas condições-padrão são
E°(Pt / PtO2) = 1,00V e E°( Br /BrO3−) = 1,48V
Baseando-se nessas informações, pedem-se:
a) Calcule o valor numérico da força eletromotriz do elemento galvânico.
b) Apresente as equações químicas que representam as semirreações do anodo e catodo.
c) Apresente a equação química que representa a reação global.
Solução:
a) Considerando os potenciais padrão de redução:
+ −+PtO +4H e 4 2 Pt+2H2O − + −+12H +10e BrO 2 3 Br2+6H2O E°=1,00V E°=1,48V
Como a reação da platina tem um menor potencial, ocorre oxidação com a mesma:
O H 2
Pt+ 2 4H++4e−+PtO2 E°=1,00V
Assim, o potencial do elemento será: E°= 1,48V -1,00V = 0,48V b) O H 10 Pt 5 : Anodo + 2 20H++20e−+5PtO2 − + −+24H +20e BrO 4 : Catodo 3 2Br2+12H2O c) + −+ +4BrO 4H Pt 5 3 2Br2+5PtO2+2H2O
26. Considere um elemento galvânico formado por dois
semielementos contendo soluções aquosas ácidas e cujos potenciais na escala do eletrodo de hidrogênio (E°) nas condições-padrão são
E°(Pt / PtO2) = 1,00V e E°( Br /BrO ) = 1,48V 3− Baseando-se nessas informações, pedem-se:
a) Calcule o valor numérico da força eletromotriz do elemento galvânico.
b) Apresente as equações químicas que representam as semirreações do anodo e catodo.
c) Apresente a equação química que representa a reação global.
Solução:
a) Considerando os potenciais padrão de redução:
+ −+PtO +4H e 4 2 Pt+2H2O − + −+12H +10e BrO 2 3 Br2+6H2O E°=1,00V E°=1,48V
Como a reação da platina tem um menor potencial, ocorre oxidação com a mesma:
O H 2
Pt+ 2 4H++4e−+PtO2 E°=1,00V
Assim, o potencial do elemento será: E°= 1,48V -1,00V = 0,48V
b) O H 10 Pt 5 : Anodo + 2 20H++20e−+5PtO2 − + −+24H +20e BrO 4 : Catodo 3 2Br2+12H2O c) + −+ +4BrO 4H Pt 5 3 2Br2+5PtO2+2H2O
27. Com base no modelo atômico de Bohr.
a) Deduza a expressão para o módulo do momento angular orbital de um elétron na n-ésima órbita de bohr, em termos da constante de Planck, h.
b) O modelo de Bohr prevê corretamente o valor do modulo angular orbital do elétron no átomo de hidrogênio em seu estadi fundamental? Justifique.
Solução:
a)Considere o modelo de Bohr:
+
Rn nv
Usando o modelo ondulatório estacionário para o e− na órbita n:
,...) 2 , 1 n ( n R 2π n= λ =
Segundo principio da dualidade de Broglie: mv
h p h = =
λ Aplicando na primeira equação:
π = ⇒ = π 2 h n mvR mv h n Rn 2 n Momento angular.
b) Desprezando-se efeitos relativísticos, a dedução de Bohr para o hidrogênio é exata quando se trata da descrição dos níveis de energia. No caso do momento angular orbital, apenas no estado fundamental, ou seja, n = 1, a dedução de Bohr é adequada, pois só existe um orbital nesse nível. Nos demais níveis (n>1), existe mais de um valor de momento angular, correspondente aos orbitais, e o modelo de Bohr apenas prevê um único valor para cada n.
28. Escreva a fórmula estrutural do produto majoritário formado na
reação entre 0,1 mol de tolueno (metilbenzeno) e 0,1 mol de C2 nas
seguintes condições:
a) Ausência de luz e presença de pequena quantidade de Fe(s). b) Presença de luz e ausência de Fe(s).
Solução:
a) Na ausência de luz e com catalisador, a reação ocorre por ataque eletrofílico ao anel aromático. Como o –CH3 é orto-para-dirigente,
teremos como produto majoritário:
GGE RESPONDE ITA 2015 – QUÍMICA
7
7
CH3 CH3 Cl
+ Cl
2Fe
orto-cloro-tolueno+ HCl
b) Na presença de luz, a reação passa por um mecanismo radicalar, ocorrendo o ataque no –CH3:
CH3 CH2 - Cl
+ Cl
2Luz
+ HCl
29. Considere os compostos orgânicos metilfenilcetona e propana.
a) Apresente a equação química que representa o equilíbrio tautométrico para cada um dos compostos.
b) Qual da sduas cetonas acima tem maior conteúdo enólico? Justifique. Solução: a) C O H2C H C OH H2C H3C C CH2 O H H3C C CH2 OH
b) A tautometria ocorre por um mecanismo de formação do carbocátion, como mostra a reação a seguir.
H3C C CH3 O H3C C CH2 O H H3C C CH2 OH
Caso o carbocátion seja estabilizado por grupos doadores de e-, torna-se mais difícil o deslocamento do H+ na formação do enol. O radical fenil estabiliza o carbocátion pela ressonância do e-
π
. Assim, no caso da metilfenilcetona, o conteúdo enólico é menor no equilíbrio.
30. Desenhe a formula estrutural (IUPAC) das seguintes espécies
químicas aromáticas.] a) Naftaleno b) Fenantreno c) Antraceno d) Peróxido de benzoíla Solução: a) b) c) d) C O O O C O
