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007 ITA QUÍMICA A matemática é o alfabeto com que Deus escreveu o mundo Galileu Galilei Temperatura Amostras de massas iguais de duas substâncias, I e II, foram submetidas independentemente a um processo
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007 ITA QUÍMICA A matemática é o alfabeto com que Deus escreveu o mundo Galileu Galilei Temperatura Amostras de massas iguais de duas substâncias, I e II, foram submetidas independentemente a um processo de aquecimento em atmosfera inerte e a pressão constante. gráfico abaixo mostra a variação da temperatura em função do calor trocado entre cada uma das amostras e a vizinhança. Dados: ΔHf e ΔHv representam as variações de entalpia de fusão e de vaporização, respectivamente, e cp é o calor específico. I II Calor trocado Assinale a opção ERRADA em relação à comparação das grandezas termodinâmicas. a) ΔHf (I) ΔHf (II) b) ΔHv (I) ΔHv (II) c) cp,i(s) cp,ii(s) d) cp,ii(g) cp,i(g) e) cp,ii(1) cp,i(1) Analisando o gráfico observa-se que durante a vaporização houve uma maior troca de calor em I. Portanto, ΔHv(I) ΔHv(II) Alternativa b Um recipiente aberto contendo inicialmente 30 g de um líquido puro a 78 K, mantido à pressão constante de 1 atm, é colocado sobre uma balança. A seguir, é imersa no líquido uma resistência elétrica de 3 Ω conectada, por meio de uma chave S, a uma fonte que fornece uma corrente elétrica constante de A. No instante em que a chave S é fechada, dispara-se um cronômetro. Após 100 s, a temperatura do líquido mantém-se constante a 330 K e verifica-se que a massa do líquido começa a diminuir a uma velocidade constante de 0,015 g / s. Considere a massa molar do líquido igual a M. Assinale a opção que apresenta a variação de entalpia de vaporização (em J/mol) do líquido. a) 500 M b) 600 M c) 700 M d) 800 M e) 900 M Sabe-se que: Q Q = m L P = P = r i Δt ri = m L Δt 3 = 0,015 L 1 J L = 800 g 1g 800J M x J x = 800 M mol Alternativa d Utilizando o enunciado da questão anterior, assinale a opção que apresenta o valor do trabalho em módulo (em kj) realizado no processo de vaporização após 180s de aquecimento na temperatura de 330 K. a) 4,4/ M b) 5,4/ M c) 6,4/ M d) 7,4/ M e) 8,4/ M Sabemos que: w= P Δ V e que, pela equação de Clapeyron: P Δ V =Δn R T Logo: w=δn R T Δm Δ n= Δ m= 180 0,015 =,7g M,7 7404,1 w= 8, = J M M 7,4 w = kj M Alternativa d Dois béqueres, X e Y, contêm, respectivamente, volumes iguais de soluções aquosas: concentrada e diluída de cloreto de sódio na mesma temperatura. Dois recipientes hermeticamente fechados, mantidos à mesma temperatura constante, são interconectados por uma válvula, inicialmente fechada, cada qual contendo um dos béqueres. Aberta a válvula, após o restabelecimento do equilíbrio químico, verifica-se que a pressão de vapor nos dois recipientes é P f. Assinale a opção que indica, respectivamente, as comparações CRRETAS entre os volumes inicial (VX i ) e final (VX f ), da solução no béquer X e entre as pressões de valor inicial (PY i ) e final (P f ) no recipiente que contém o béquer Y. a) VX i VX f e PY i = P f b) VX i VX f e PY i P f c) VX i VX f e PY i P f d) VX i VX f e PY i P f e) VX i VX f e PY i P f À medida que a concentração de uma solução aumenta, tem-se uma diminuição da pressão de vapor. Assim, observa-se uma transferência de vapor do recipiente que contém o béquer Y para o recipiente que contém o béquer X, onde o sistema apresenta menor concentração. Logo, as relações são: Pressão de vapor (P) e volume (V): Py() i Py( f ) Vy() i Vy( f ) Vx() i Vx( f ) Px() i Px( f ) Px ( ) f = Py( f) Logo, a alternativa que mostra a relação correta é a Alternativa b Utilizando o enunciado da questão anterior, assinale a opção que indica a curva no gráfico abaixo que melhor representa a quantidade de massa de água transferida (Q água ) ao longo do tempo (t) de um recipiente para o outro desde o instante em que a válvula é aberta até o restabelecimento do equilíbrio químico. I Qágua III II IV V a) I b) II c) III d) IV e) V t Sendo a transferência de água um processo de primeira ordem, a curva que melhor representa tal situação é a curva III. Alternativa c Considere duas placas X e Y de mesma área e espessura. A placa X é constituída de ferro com uma das faces recoberta de zinco. A placa Y é constituída de ferro com uma das faces recoberta de cobre. As duas placas são mergulhadas em béqueres, ambos contendo água destilada aerada. Depois de um certo período, observa-se que as placas passaram por um processo de corrosão, mas não se verifica a corrosão total de nenhuma das faces dos metais. Considere sejam feitas as seguintes afirmações a respeito dos íons formados em cada um dos béqueres: I. Serão formados íons Zn + no béquer contendo a placa X. II. Serão formados íons Fe + no béquer contendo a placa X. III. Serão formados íons Fe + no béquer contendo a placa Y. IV. Serão formados íons Fe 3+ no béquer contendo a placa Y. V. Serão formados íons Cu + no béquer contendo a placa Y. 3 Então, das afirmações acima, estão CRRETAS a) apenas I, II e IV. b) apenas I, III e IV. c) apenas II, III e IV. d) apenas II, III e V. e) apenas IV e V. No sistema formado na placa X, o zinco sofrerá oxidação (metal de sacrifício) devido ao seu menor potencial de redução em relação ao ferro. Portanto: + Zn Zn + e ( s) No sistema formado na placa Y o ferro sofrerá oxidação devido ao seu menor potencial de redução em relação ao cobre. Portanto: 0 + Fe Fe + e Alternativa b ( s) Fe Fe + e + 3+ ( aq) ( aq) Embrulhar frutas verdes em papel jornal favorece o seu processo de amadurecimento devido ao acúmulo de um composto gasoso produzido pelas frutas. Assinale a opção que indica o composto responsável por esse fenômeno. a) Eteno. b) Metano. c) Dióxido de carbono. d) Monóxido de carbono. e) Amônia. amadurecimento de algumas frutas é favorecido pelo aumento da concentração de alguns hormônios vegetais dentre eles, o gás etileno ou eteno. Assim, a alternativa correta é a. CH = CH Alternativa a Assinale a opção que apresenta um sal que, quando dissolvido em água, produz uma solução aquosa ácida. a) NaC 3 b) CH3CNa c) CH3NH3Cl d) Mg( Cl 4) e) NaF Dentre os compostos apresentados nas alternativas, o composto CH3NH3Cl é formado a partir da reação entre CH3NH (uma base fraca) e o HCl (um ácido forte). + CH3NH3Cl CH3NH3 + Cl Assim a espécie CH3NH + 3 (ácido forte) sofrerá hidrólise, originando um meio ácido. Alternativa c + + CH3NH3 + H CH3NH + H 3 caracteriza uma solução ácida 4 Duas células (I e II) são montadas como mostrado na figura. A célula I consiste de uma placa A (c) mergulhada em uma solução aquosa 1 mol L -1 em AX, que está interconectada por uma ponte salina a uma solução 1 mol L -1 em BX, na qual foi mergulhada a placa B (c). A célula II consiste de uma placa B (c) mergulhada em uma solução aquosa 1 mol L -1 em BX, que está interconectada por uma ponte salina à solução 1 mol L -1 em CX, na qual foi mergulhada a placa C (c). Considere que durante certo período as duas células são interconectadas por fios metálicos, de resistência elétrica desprezível. Assinale a opção que representa a afirmação ERRADA a respeito de fenômenos que ocorrerão no sistema descrito. Dados eventualmente necessários: E = 0, 400 V; E = 0,700 V; E = 0,800 V; A+ ( aq) / A( c) B+ ( aq) / B( c) C+ ( aq) / C( c) Ponte Salina Ponte Salina A B B C AX( 1 mol/l) BX( 1 mol/l) BX( 1 mol/l) CX( 1 mol/l) Célula I Célula II a) A massa da placa C aumentará. b) A polaridade da semicélula B/B + (aq) da célula II será negativa. c) A massa da placa A diminuirá. d) A concentração de B + (aq) na célula I diminuirá. e) A semicélula A/A + (aq) será o cátodo. Considerando o proposto no texto, tem-se o seguinte esquema de funcionamento das células: ânodo cátodo e - e - ânodo A B B C cátodo célula I célula II Alternativa a: Correta. Sendo a placa C o eletrodo positivo, ocorrerá a redução dos íons C + da solução aumentando sua massa + C + e C ). ( ( aq) ( s) Alternativa b: Correta. Na célula II B/B + (aq) corresponde ao ânodo, sendo o pólo negativo. + Alternativa c: Correta. Sendo A o ânodo da célula I, ocorrerá diminuição de sua massa devido ao processo de oxidação ( A( s) A( aq) + e ). Alternativa d: Correta. Na célula I, B é o eletrodo positivo, ocorrendo então a redução dos íons B + + da solução ( B( aq) + e B( s) ), diminuindo assim sua concentração. Alternativa e: Incorreta. A semicélula A/A + (aq) será o ânodo, já que A é um redutor mais forte do que C. Alternativa e Realizaram-se testes de solubilidade de pequenas porções de compostos orgânicos constituídos de cinco átomos de carbono, denominados de A, B, C, D e E. 5 São fornecidos os seguintes resultados dos testes de solubilidade em vários solventes: Teste 1. s compostos A, B, C, D e E são solúveis em éter etílico. Teste. Somente os compostos B, C e D são solúveis em água pura. Teste 3. Somente os compostos B, C e E são solúveis em uma solução aquosa diluída de hidróxido de sódio. Teste 4. Somente os compostos D e E são solúveis em uma solução aquosa diluída de ácido clorídrico. Considere sejam feitas as seguintes identificações: I. camposto A é o n-pentano. II. composto B é o 1-pentanol. III. composto C é o propianato de etila. IV. composto D é a pentilamina. V. composto E é o ácido pentanóico. Então, das identificações acima, estão ERRADAS a) apenas I, II e IV. b) apenas I, III e IV. c) apenas II e IV. d) apenas III e V. e) apenas IV e V. São dadas cinco substâncias, e pede-se associar cada uma delas um dos nomes dados nos itens de I a V. Assim: i) Como E reage tanto com base (NaH) quanto com ácido (HCl), dentre os citados só pode ser um éster e, portanto, o propionato de etila. ii) Como D reage com ácido (HCl) seria portanto a outra substância além de E que poderia sofrer a reação, a pentilamina. composto A não é solúvel em água pura e portanto trata-se do pentano. iii) Sendo C a outra substância capaz de reagir com a base (NaH), por exclusão sobra o ácido pentanóico, então B é o pentanol que reage com hidróxido de sódio e solúvel em água. Portanto, as identificações corretas são: A n-pentano B 1-pentanol C ácido pentanóico D propilamina E propionato de etila Alternativa d Considere sejam feitas as seguintes afirmações a respeito das formas cristalinas do carbono: I. As formas polimórficas do carbono são: diamante, grafite e fulerenos. II. monocristal de grafite é bom condutor de corrente elétrica em uma direção, mas não o é na direção perpendicular à mesma. III. diamante é uma forma polimórfica metaestável do carbono nas condições normais de temperatura e pressão. IV. No grafite, as ligações químicas entre os átomos de carbono são tetraédricas. Então, das afirmações acima, está(ao) CRRETAS(S) a) apenas I, II e III. b) apenas I e III. c) apenas II e IV. d) apenas IV. e) todas. 6 São formas polimórficas do carbono: grafite, que forma planos paralelos formados por moléculas de carbono com hibridização sp. diamante, de estrutura de cubo centrado. fulereno, que é similar a uma bola de futebol: pentágonos e hexágonos que têm átomos de carbono em seus vértices. Alternativa a I) Verdadeiro. Ver figuras acima. II) Verdadeiro. Há condução de corrente nos planos indicados na figura, mas não no sentido perpendicular a eles. III) Verdadeiro. Ver figuras acima. IV) Falso. s átomos de carbono, no grafite, apresentam hidrização sp. Assim, a geometria produzida é do tipo triangular plana (trigonal), e não tetraédrica. Em junho deste ano, foi noticiado que um caminhão transportando cilindros do composto t-butil mercaptana (-metil-- propanotiol) tombou na Marginal Pinheiros cidade de São Paulo. Devido ao acidente, ocorreu o vazamento da substância. Quando adicionada ao gás de cozinha, tal substância fornece-lhe um odor desagradável. Assinale a opção que indica a fórmula molecular CRRETA desse composto. a) ( CH ) b) ( CH ) c) ( CH ) d) ( CH ) e) ( CH ) CNH CSH CNHCH CCH NH 3 3 CSCH H 3 3 As fórmulas estrutural e molecular do t-butil mercaptana são, respectivamente: 7 SH CH 3 C CH 3 (CH ) CSH 3 3 CH 3 Alternativa b Assinale a opção que nomeia o cientista responsável pela descoberta do oxigênio. a) Dalton b) Mendeleev (sic) c) Gay-Lussac d) Lavoisier e) Proust A verdadeiro descobridor do oxigênio foi Joseph Priestley em 1774 e, portanto, a questão não teria resposta, já que Lavoisier foi responsável apenas pelo nome oxigênio. Alternativa d Assinale a opção que indica a variação CRRETA de entalpia, em kj/mol, da reação química a 98,15 K e 1 bar, representada pela seguinte equação: CH. 4 10( g ) CH 4 8( g) + H( g) Dados eventualmente necessários: θ θ θ θ Δ H f ( C4H8( g) ) =11, 4; Δ H f ( C( g) ) =393,5; Δ H f ( H (1) ) = 85,8 e Δ Hc ( C4H10( g) ) =.877,6, em que Δ H θ f e ΔH θ c, em kj/mol, representam as variações de entalpia de formação e de combustão a 98,15K e 1 bar, respectivamente. a) 3.568,3 b).186,9 c) +.186,9 d) + 15, 4 e) + 114,0 Para obter variação de entalpia pedida, podemos operar da seguinte forma: 13 o CH ( ) ( ) 4C + 5H ( ) ( ) H 877,6 kj/mol g g g Δ c = Δ H = Hf Hf p r o ( ) ( ) ( HCH f 4 10) 887,6 = 4 393, Δ o Δ H ( C4H10) = 15,8 kj/mol f CH CH + H 4 10( g) 4 8( g) ( g) Δ H = Hf Hf p r ( 11,4 ) ( 15,8) Δ H = Δ H = 114kJ/mol Alternativa e 8 Durante a utilização de um extintor de incêndio de dióxido de carbono, verifica-se formação de um aerossol esbranquiçado e também que a temperatura do gás ejetado é consideravelmente menor do que a temperatura ambiente. Considerando que o dióxido de carbono seja puro, assinale a opção que indica a(s) substância(s) que torna(m) o aerossol visível a olho nu. a) Água no estado líquido. b) Dióxido de carbono no estado líquido. c) Dióxido de carbono no estado gasoso. d) Dióxido de carbono no estado gasoso e água no estado líquido. e) Dióxido de carbono no estado gasoso e água no estado gasoso. Alternativa a A ejeção do gás promove uma diminuição da temperatura próximo ao extintor condensando a água presente nesse ambiente. Assim, o aerossol torna-se visível a olho nu. Um recipiente fechado contendo a espécie química A é mantido a volume ( V ) e temperatura ( T ) constante. Considere que essa espécie se decomponha de acordo com a equação: A B + C. ( g) ( g) ( g) A tabela abaixo mostra a variação de pressão total ( pt ) do sistema em função do tempo ( t ) : t (s) P t (mmhg) Considere sejam feitas as seguintes afirmações: I. A reação química obedece à lei de velocidade de ordem zero. II. tempo de meia-vida da espécie A independe da sua pressão parcial. III. Em um instante qualquer, a pressão parcial de A, P A, pode ser calculada pela equação: PA = P0 Pt, em que P 0 é a pressão do sistema no instante inicial. IV. No tempo de 640 s, a pressão Pi é igual a 45 mmhg, em que P i é a soma das pressões parciais de B e C. Então, das afirmações acima, está(ao) CRRETA(S) a) apenas I e II. b) apenas I e IV. c) apenas II e III. d) apenas II e IV. e) apenas IV. A( ) B( ) + C( ), com V g g g T constante I. Falso, pois a expressão de velocidade é V = k[ A]. II. n Verdadeiro, o tempo de meia-vida de uma reação de primeira ordem é dada por t 1/ k t = 0,7. 1/ k 9 III. IV. Verdadeiro. Em um dado instante, temos: A( ) B g ( g) + C( g) P0 zero zero x x x P x x x 0 Pressão total ( P t ) P = P x + x + x t 0 Pt = P0 + x Cálculo da pressão de A P = P x + P P A ( ) P = P x+ P A 0 0 PA = P0 Pt Falso, como a pressão total é dada pela soma das pressões de cada participante, temos. PA + PB + PC = 90 3P = 90 P = 30 mmhg. nde P = PA = PB = PC Alternativa c Assinale a opção que indica a substância que, entre as cinco, apresenta a maior temperatura de ebulição à pressão de 1atm. a) HCCH 3 b) HCCCH 3 3 c) HCCNH 3 d) H3CCH e) H3CCCH 3 Dentre as substâncias citadas a que apresenta maior ponto de ebulição é a etamida (Pe = 1º C). A elevada temperatura de ebulição deve-se a maior possibilidade de ligações de hidrogênio devido aos dois hidrogênios ligados ao nitrogênio, que inclusive possibilita a dimerização. Alternativa c Um indicador ácido-base monoprótico tem cor vermelha em meio ácido e cor laranja em meio básico. Considere que a constante 5 de dissociação desse indicador seja igual a 8,0 x 10. Assinale a opção que indica a quantidade, em mols, do indicador que, quando adicionada a 1Lde água pura, seja suficiente para que 80% de suas moléculas apresentem a cor vermelha após alcançar o equilíbrio químico. 5 a) 1,3 x 10 5 b) 3, x 10 5 c) 9,4 x 10 4 d) 5, x 10 3 e) 1, 6 x 10 10 No equilíbrio temos: Início Reage/Forma HInD H + InD + ( vermelho) ( aq) ( aq) ( laranja) n mol zero zero 0, n 0, n 0, n Dados: 5 = 8,0 10. K a Equilíbrio 0,8 n 0, n 0, n Pela equação da constante de equilíbrio, temos: + H InD 5 0,n 0,n Ka = 8,0 10 = 0,8n [ HA] 5 8,0 10 0,8 n= n= n= 1,6 10 0, 0, Alternativa e 5 3 Nas condições ambientes, a 1Lde água pura, adiciona-se 0,01 mol de cada uma das substâncias A e B descritas nas opções abaixo. Dentre elas, qual solução apresenta a maior condutividade elétrica? a) A = NaCl e B = AgN3 b) A = HCl e B = NaH c) A = HCl e B = CH3CNa d) A = KI e B = Pb( N 3 ) e) A = Cu( N 3 ) e B = ZnCl = e B = ZnC apresentará um maior número de íons gerados por 0,01 mol de cada substância, já que são compostos solúveis e não reagem entre si. A condutividade elétrica é função dos íons livres presentes no sistema. Assim, a mistura ( ) A Cu N 3 H + ( ) + ( ) Cu N3 Cu N 3 0,03molde íons H + ZnC Zn + C ( 0,03molde íons) Total = 0,06 mol de íons Alternativa e Considere a reação química representada pela equação abaixo e sua respectiva força eletromotriz nas condições-padrão: + 4H + 4Br Br + H, Δ Eº = 0,0 V. + ( g) ( aq) ( aq) ( g) ( l) Agora, considere que um recipiente contenha todas as espécies químicas dessa equação, de forma que todas as concentrações sejam iguais às das condições-padrão, exceto a de H +. Assinale a opção que indica a faixa de ph na qual a reação química ocorrerá espontaneamente. 11 a),8 ph 3,4 b) 3,8 ph 4, 4 c) 4,8 ph 5, 4 d) 5,8 ph 6,4 e) 6,8 ph 7, 4 Considerando a equação fornecida no suporte da questão: + 4H + 4Br Br + H Δ Eº = 0,0V + ( g) ( Aq) ( Aq) ( g) ( ) Pela equação de Nernst, tem-se: 0,059 E = Eo log K n Sendo n = 4 e considerando o equilíbrio, tem-se: 0, = 0,0 log H Br 0, = 0,0 log 4 4 H + 1 0, = 0,0+ log H + 4 0,059 0= 0,0+ 4 log H + 4 0,0 log H + = 0,059 ph = 3,38 valor limite Assim a opção que indica a faixa de ph na qual a reação química ocorrerá espontaneamente é representado pela Alternativa a Uma amostra de 1, g de cloreto de bário hidratado ( BaCl nh ) é aquecida até a eliminação total da água de hidratação, resultando em uma massa de 1,04 g. Com base nas informações fornecidas e mostrando os cálculos efetuados, determine: a) o número de mols de cloreto de bário, b) o número de mols de água e c) a fórmula molecular do sal hidratado. a) cálculo do número de mol de BaCl. Massa molar: BaCl = 08,3u m 1,04g 3 n= n= n= 5,0 10 mol BaCl M 08,3 b) cálculo do número de mol de água. Massa molar: H = 18u 1 1, 1,04 18 n= n= 1, 0 10 mol H c) Determinação da fórmula molecular do sal hidratado. Cálculo do valor de n: 08, n BaCl nh 08, 3 g BaCl. ( ) 1, BaCl nh 1,04 g BaCl. 08, n = 44, 0 18n = 35,97 n = Logo, a fórmula molecular do sal hidratado é: BaCl H. composto mostrado abaixo é um tipo de endorfina, um dos neurotransmissores produzidos pelo cérebro. H H N N N H N N H H H H S H a) Transcreva a fórmula estrutural da molécula. b) Circule todos os grupos funcionais. c) Nomeie cada um dos grupos funcionais circulados. a) e b) figura ao lado H HN N N H N N H H H 6 7 H S 8 H c) * Considerando o aspecto comportamental 1 fenol amina 3, 4, 5 e 6 amida 7 ácido carboxílico 8 tioéter (tiocomposto) 1 * Considerando o aspecto estrutural 1 hidroxila fenólica amino 3, 4, 5, e 6 carboxilamil 7 carboxila 8 sulfeto 13 Um dos métodos de síntese do clorato de potássio ( KCl3 ) é submeter uma solução de cloreto de potássio ( KCl ) a um processo eletrolítico, utilizando eletrodos de platina. São mostradas abaixo as semi-equações que representam as semi-reações em cada um dos eletrodos e os respectivos potenciais elétricos na escala do eletrodo de hidrogênio nas condições-padrão ( E º ) : Eº( V ) + ELETRD I : Cl ( ) + 3H ( ) Cl3 ( ) + 6H ( ) + 6e ( CM ) 1,45 aq l aq aq ELETRD II : H ( ) + H ( ) H ( ) + e ( CM ) 0,83 aq g l a) Faça um esquema da célula eletrolítica.
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