ITA2007 QUÍMICA

“A matemática é o alfabeto com que Deus escreveu o mundo”Galileu Galilei

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. O 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

IITem

pera

tura

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) Resolução

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 278 ,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 2 .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

2

b) 600 M c) 700 M d) 800 M e) 900 M

Resolução Sabe-se que:

2QQ m L P P r it

= ⋅ = = ⋅Δ

2 23 2 0,015 1ri m L t L= ⋅ ⋅ Δ ⇒ ⋅ = ⋅ ⋅

J800g

L∴ =

___________

___________

1 800Jg

M x

J800

molx M= ⋅

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

Resolução Sabemos que: w P V= ⋅ Δ

e que, pela equação de Clapeyron: P V n R T⋅ Δ = Δ ⋅ ⋅ Logo: w n R T= Δ ⋅ ⋅

180 0,015 2,7gmn mMΔ

Δ = → Δ = ⋅ =

2,7 7404,218,31 330w JM M

= ⋅ ⋅ =

7,4 kJwM

=

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 Pf. Assinale a opção que indica, respectivamente, as comparações CORRETAS entre os volumes inicial (VXi) e final (VXf), da solução no béquer X e entre as pressões de valor inicial (PYi) e final (Pf) no recipiente que contém o béquer Y.

a) VXi < VXf e PYi = Pf b) VXi < VXf e PYi > Pf

3

c) VXi < VXf e PYi < Pf d) VXi > VXf e PYi > Pf e) VXi > VXf e PYi < Pf

Resolução 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<

( ) ( )P x 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 (Qágua) 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

II

III

IVV

t

Qág

ua

a) I b) II c) III d) IV e) V

Resolução

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 Zn2+ no béquer contendo a placa X. II. Serão formados íons Fe2+ no béquer contendo a placa X. III. Serão formados íons Fe2+ no béquer contendo a placa Y. IV. Serão formados íons Fe3+ no béquer contendo a placa Y. V. Serão formados íons Cu2+ no béquer contendo a placa Y.

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Então, das afirmações acima, estão CORRETAS 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.

Resolução

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:

( )2 2sZn Zn e+ −→ +

No sistema formado na placa Y o ferro sofrerá oxidação devido ao seu menor potencial de redução em relação ao cobre. Portanto:

( )0 2 2sFe Fe e+ −→ +

( ) ( )2 3

aq aqFe Fe e+ + −→ +

Alternativa b

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. Resolução

O 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.

CH2 = CH2 Alternativa a

Assinale a opção que apresenta um sal que, quando dissolvido em água, produz uma solução aquosa ácida. a) 2 3Na CO b) 3CH COONa c) 3 3CH NH Cl d) 4 2( )Mg ClO e) NaF Resolução

Dentre os compostos apresentados nas alternativas, o composto 3 3CH NH Cl é formado a partir da reação entre 3 2CH NH (uma base

fraca) e o HCl (um ácido forte). 3 3 3 3CH NH Cl CH NH Cl+ −→ +

Assim a espécie 3 3CH NH + (ácido forte) sofrerá hidrólise, originando um meio ácido.

3 3 2 3 2 3

caracteriza umasolução ácida

CH NH H O CH NH H O+ ++ → +

Alternativa c

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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:

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

0 0 0/ / /0,400 ; 0,700 ; 0,800 ;

aq c aq c aq cA A B B C CE V E V E V+ + += = =

A B B C

AX( mol/L)1

Célula I

BX( mol/L)1 BX( mol/L)1 CX( mol/L)1

Célula II

Ponte Salina Ponte Salina

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. Resolução

Considerando o proposto no texto, tem-se o seguinte esquema de funcionamento das células:

A B B C

ânodo cátodo

ânodocátodo

e-

e-

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

( ( ) ( )aq sC e C+ −+ → ).

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 ( ( ) ( )s aqA A e+ −→ + ).

Alternativa d: Correta. Na célula I, B é o eletrodo positivo, ocorrendo então a redução dos íons B+ da solução ( ( ) ( )aq sB e B+ −+ → ),

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.

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São fornecidos os seguintes resultados dos testes de solubilidade em vários solventes: Teste 1. Os compostos A, B, C, D e E são solúveis em éter etílico. Teste 2. 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. O camposto A é o n-pentano. II. O composto B é o 1-pentanol. III. O composto C é o propianato de etila. IV. O composto D é a pentilamina. V. O 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. Resolução

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 (NaOH) 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.

O 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 (NaOH), 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. O monocristal de grafite é bom condutor de corrente elétrica em uma direção, mas não o é na direção perpendicular à

mesma. III. O 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) CORRETAS(S) a) apenas I, II e III. b) apenas I e III. c) apenas II e IV. d) apenas IV. e) todas. Resolução

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São formas polimórficas do carbono:

O grafite, que forma planos paralelos formados por moléculas de carbono com hibridização sp2.

O diamante, de estrutura de cubo centrado.

O fulereno, que é similar a uma bola de futebol: pentágonos e hexágonos que têm átomos de carbono em seus vértices.

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. Os átomos de carbono, no grafite, apresentam hidrização sp2. Assim, a geometria produzida é do tipo triangular plana

(trigonal), e não tetraédrica. Alternativa a

Em junho deste ano, foi noticiado que um caminhão transportando cilindros do composto t-butil mercaptana (2-metil-2-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 CORRETA desse composto. a) ( )3 23

CH CNH

b) ( )3 3CH CSH

c) ( )3 33CH CNHCH

d) ( )3 2 23CH CCH NH

e) ( )3 23CH CSCH OH

Resolução As fórmulas estrutural e molecular do t-butil mercaptana são, respectivamente:

8

SH

CH3 C CH3 (CH ) CSH3 3

CH3 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 Resolução

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 CORRETA de entalpia, em kJ/mol, da reação química a 298,15 K e 1 bar, representada pela seguinte equação: 4 10( ) 4 8( ) 2( ).g g gC H C H H→ +

Dados eventualmente necessários: ( ) ( ) ( )4 8( ) 2( ) 2 (1)11,4; 393,5; 285,8f g f g fH C H H CO H H Oθ θ θΔ = − Δ = − Δ = − e ( )4 10( ) 2.877,6,c gH C HθΔ = − em que fH θΔ e ,cH θΔ em kJ/mol,

representam as variações de entalpia de formação e de combustão a 298,15K e 1 bar, respectivamente. a) 3.568,3− b) 2.186,9− c) 2.186,9+ d) 125,4+ e) 114,0+ Resolução

Para obter variação de entalpia pedida, podemos operar da seguinte forma:

2( )( ) ( )4 10 2 2 ( )13 4 5 2877,6 kJ/mol2 gg g

ocC H O CO H O H+ → + Δ = −

p rH Hf HfΔ = −

( ) ( ) ( )4 102887,6 4 393,5 5 285 ofH C H⎡ ⎤− = ⎡ − + − ⎤ − Δ⎣ ⎦ ⎣ ⎦

( )4 10 125,8 kJ/molofH C HΔ = −

( ) ( ) ( )4 10 4 8 2g g gC H C H H→ +

p rH Hf HfΔ = −

( ) ( )11,4 125,8HΔ = ⎡ − − − ⎤⎣ ⎦

114kJ/molHΔ =

Alternativa e

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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:

( ) ( ) ( )g g gA B C→ + .

A tabela abaixo mostra a variação de pressão total ( )tp do sistema em função do tempo ( )t :

t (s)

P (mmHg)t

0

55

55

60

200

70

380

80

495

85

640

90

820

95 Considere sejam feitas as seguintes afirmações: I. A reação química obedece à lei de velocidade de ordem zero. II. O tempo de meia-vida da espécie A independe da sua pressão parcial. III. Em um instante qualquer, a pressão parcial de A , AP , pode ser calculada pela equação: 02A tP P P= − , em que 0P é a

pressão do sistema no instante inicial. IV. No tempo de 640 s , a pressão iP é igual a 45 mmHg , em que iP é a soma das pressões parciais de B e C . Então, das afirmações acima, está(ao) CORRETA(S) a) apenas I e II. b) apenas I e IV. c) apenas II e III. d) apenas II e IV. e) apenas IV. Resolução

( ) ( ) ( ) ,g g gA B C→ + com VT⎫⎬⎭

constante

I. Falso, pois a expressão de velocidade é [ ]V k A= .

II. Verdadeiro, o tempo de meia-vida de uma reação de primeira ordem é dada por 1/ 22nt

k= ou 1/ 2

0,7tk

= .

10

III. Verdadeiro. Em um dado instante, temos:

( ) ( ) ( )

0

0

g g gA B C

P zero zerox x xP x x x

→ +

−

Pressão total ( )tP

0tP P x x x= − + +

0tP P x= +

Cálculo da pressão de A 0 0 0AP P x P P= − + −

( )0 02AP P x P= − +

02A tP P P= −

IV. Falso, como a pressão total é dada pela soma das pressões de cada participante, temos. 90 3 90 30 mmHgA B CP P P P P+ + = → = → = .

Onde A B CP P P P= = =

Alternativa c

Assinale a opção que indica a substância que, entre as cinco, apresenta a maior temperatura de ebulição à pressão de 1 atm . a) 3H CCHO b) 3 3H CCOCH c) 3 2H CCONH d) 3H CCOOH e) 3 3H CCOOCH Resolução

Dentre as substâncias citadas a que apresenta maior ponto de ebulição é a etamida (Pe = 221º 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 de dissociação desse indicador seja igual a 58,0 10x − . Assinale a opção que indica a quantidade, em mols, do indicador que, quando adicionada a 1 L de água pura, seja suficiente para que 80% de suas moléculas apresentem a cor vermelha após alcançar o equilíbrio químico. a) 51,3 10x − b) 53,2 10x − c) 59,4 10x − d) 45,2 10x − e) 31,6 10x − Resolução

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No equilíbrio temos:

( ) ( ) ( )( )

aq aqvermelholaranja

HInD H InD+ −+

0,2 n 0,2 n 0,2 n

0,2 n 0,2 n0,8 n

zero zeron molInício

Reage/Forma

Equilíbrio

Dados: 58,0 10 .aK −= ×

Pela equação da constante de equilíbrio, temos:

[ ]

5 0,2 0,28,0 100,8a

H InD n nKHA n

+ −−

⎡ ⎤ ⎡ ⎤⋅ ×⎣ ⎦ ⎣ ⎦= → × =

5

5 38,0 10 0,8 160 10 1,6 100,2 0,2

n n n−

− −× ×= → = × → = ×

×

Alternativa e

Nas condições ambientes, a 1 L de 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 3B AgNO= b) A HCl= e B NaOH= c) A HCl= e 3B CH COONa= d) A KI= e ( )3 2

B Pb NO=

e) ( )3 2A Cu NO= e 2B ZnCl=

Resolução

A condutividade elétrica é função dos íons livres presentes no sistema. Assim, a mistura ( )3 2A Cu NO= e 2B 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.

( ) ( )2 23 32

2 0,03 molH OCu NO Cu NO de íons+ −⎯⎯⎯→ +

( )2 22 2 0,03 molH OZnC Zn C de 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:

( ) ( ) ( ) ( ) ( )2 2 24 4 2 2 , º 0,20 .g aq aq g lO H Br Br H O E V+ −+ + + Δ =

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.

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a) 2,8 3,4pH< < b) 3,8 4,4pH< < c) 4,8 5,4pH< < d) 5,8 6,4pH< < e) 6,8 7,4pH< < Resolução Considerando a equação fornecida no suporte da questão:

( ) ( )2 ( ) ( ) 2 2 ( )4 4 2 2 º 0,20g gAq AqO H Br Br H O E V+ −+ + + Δ =

Pela equação de Nernst, tem-se:

0,0592 logoE E Kn

= −

Sendo 4n = e considerando o equilíbrio, tem-se:

4 4

0,0592 10 0,20 log4 H Br+ −

= − ⋅ ⋅⎡ ⎤ ⎡ ⎤⋅⎣ ⎦ ⎣ ⎦

4 2

0,0592 10 0,20 log4 1H +

= − ⋅ ⋅⎡ ⎤ ⋅⎣ ⎦

40,05920 0,20 log4

H +⎡ ⎤= + ⋅ ⋅ ⎣ ⎦

0,05920 0,20 4 log4

H +⎡ ⎤= + ⋅ ⋅ ⋅ ⎣ ⎦

0,20log0,0592

H +⎡ ⎤− ⋅ =⎣ ⎦

3,38pH = 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 1,222 g de cloreto de bário hidratado ( )2 2BaCl nH O⋅ é aquecida até a eliminação total da água de hidratação,

resultando em uma massa de 1,042 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. Resolução a) cálculo do número de mol de 2.BaCl

Massa molar: 2 208,23BaCl u=

32

1,042 5,0 10208,23

m gn n n mol BaClM

−= → = → = ×

b) cálculo do número de mol de água. Massa molar: 2 18H O u=

13

22

1,222 1,042 1,0 1018

n n mol H O−−= → = ×

c) Determinação da fórmula molecular do sal hidratado. Cálculo do valor de n: ( ) __________

2 2 2208,23 18 208,23 .n BaCl nH O g BaCl+ ⋅

__________2 2 21,222 1,042 .BaCl nH O g BaCl⋅

208,23 18 244,20n+ = 18 35,97n =

2n = Logo, a fórmula molecular do sal hidratado é:

2 22 .BaCl H O⋅

O composto mostrado abaixo é um tipo de endorfina, um dos neurotransmissores produzidos pelo cérebro.

OOH

OO

O O

HO

H N2 NH

NH

NH

SH

NH

a) Transcreva a fórmula estrutural da molécula. b) Circule todos os grupos funcionais. c) Nomeie cada um dos grupos funcionais circulados.

Resolução

a) e b) figura ao lado

OOH

OO

O O

HO

H N2 NH

NH

NH

NH

SH

1

2 3 4 5

6

7

8

c)

* Considerando o aspecto comportamental 1 → fenol 2 → amina 3, 4, 5 e 6 → amida 7 → ácido carboxílico 8 → tioéter (tiocomposto)

* Considerando o aspecto estrutural

1 → hidroxila fenólica 2 → amino 3, 4, 5, e 6 → carboxilamil 7 → carboxila 8 → sulfeto

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Um dos métodos de síntese do clorato de potássio ( )3KClO 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 ( )ºE :

( )ºE V

ELETRODO I : ( ) ( ) ( ) ( ) ( )2 33 6 6 1,45aq l aq aqCl H O ClO H e CM− − + −+ + +

ELETRODO II : ( ) ( ) ( )2 22 2 2 ( ) 0,83aq g lOH H H O e CM− −+ + −

a) Faça um esquema da célula eletrolítica. b) Indique o cátodo. c) Indique a polaridade dos eletrodos. d) Escreva a equação que representa a reação química global balanceada. Resolução

a)

cátodo(eletrodo II) ânodo (eletrodo I)

Gerador

eletrodos (Pt)cuba eletrolítica

C

b) eletrodo II é o cátodo. c) eletrodo II é o negativo e eletrodo I é o positivo. d) ( ) ( ) ( ) ( )2 33 3 6aq aq gC H O C O H e− − + −+ + + (mantém)

( ) ( ) ( )222 2 2 ( 3)aq aqOH H H O e x− −+ + (inverte)

2 33 6 6C H O C O H e− − + −+ + +

2 26 6 6 3H O e OH H− −+ +

_________________________________

( ) ( ) ( ) ( )2 3 23 3aq aq gC H O C O H− −+ +

Em um recipiente que contém 50,00 mL de uma solução aquosa 0,100 mol/L em HCN foram adicionados 8,00 mL de uma solução

aquosa 0,100 mol/L em NaOH . Dado: 10( ) 6,2 10aK HCN −= × . a) Calcule a concentração de íons H + da solução resultante, deixando claros os cálculos efetuados e as hipóteses

simplificadoras. b) Escreva a equação química que representa a reação de hidrólise dos íons CN − .

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Resolução a)

2HCN NaOH NaCN H O→ +

0,1c M= 0,1c M=

Como o NaOH é limitante, sobram 34,2 10 molx − de .HCN Assim, temos: Ionização e Hidrólise Hidrólise do 2:CN CN H O HCN OH− − −+ → +

Ionização do :HCN HCN H CH+ −→ +

2H O H OH+ −+

[ ]H OH

K K KwH

+ −⎡ ⎤ ⎡ ⎤⋅⎣ ⎦ ⎣ ⎦= → ≅

Hipótese: - Admitindo que as concentrações do cianeto sejam iguais, temos que a constante de equilíbrio é igual ao Kw, aproximadamente. - Admitindo que a temperatura seja de 25ºC e 41,0 10 ,Kw x −= temos que a 71,0 10 molH x+ −⎡ ⎤ =⎣ ⎦

b) ( ) 2 ( ) ( )aq aq aqCN H O HCN OH− −+ +

Prepara-se a 25ºC , uma solução por meio da mistura de 25 mL de n-pentano a 45 mL de n-hexano. Dados: massa específica do n-pentano = 0,63 g/mL ; massa específica do n-hexano = 0,66 g/mL ; pressão de vapor do n-pentano = 511 torr ; pressão de vapor do n-hexano = 150 torr . Determine os seguintes valores, mostrando os cálculos efetuados: a) Fração molar do n-pentano na solução. b) Pressão de vapor da solução. c) Fração molar do n-pentano no vapor em equilíbrio com a solução. Resolução a) n-pentano 5 12C H→

n-hexano 6 14C H→

_______

5 121 0,63ml C H gde

5 12

_______5 1225 C Hml C H mde

5 12

15,75C Hm g=

5 12

5 12 5 12

5 12

15,7572

C HC H C H

C H

mn n

M= → =

5 12

0,21C Hn mol=

_______

6 141 0,66ml C H gde

6 14

_______6 1445 C Hml C H mde

6 14

29,7C Hm g=

6 14

6 14

6 14

29,7 0,3486

C HC H

C H

mn mol

M= = =

16

5 12

5 12

5 12 6 14

0,21 0,380,21 0,34

C HC H

C H C H

nX

n n= = =

+ +

b) ( ) 5 12 5 125 12

0,38 511 194,18 torrC HC H C H VV soluçãoP X P= ⋅ = ⋅ =

( ) 6 14 6 146 140,62 150 93 torr

C HC H C H VV soluçãoP X P= ⋅ = ⋅ =

( ) ( ) ( )5 12 6 14194,18 torr 93 torr

C H C HV solução V solução V soluçãoP P P= + = +

( ) 287,18 torrV soluçãoP =

c) Sabe-se que: ( )( )

( )

5 12

5 12

C H misturaC H mistura

total mistura

nX

n=

Como a pressão parcial é proporcional ao número de mol na mistura de vapores e considerando temperatura constante, tem-se:

( )( )

( ) ( )

5 12

5 12

5 12 6 14

C H

C H C H

V misturaC H mistura

V mistura V mistura

PX

P P=

+

( )5 12

194,18torr 0,67194,18torr 93torrC H misturaX = =

+

A tabela abaixo representa os valores das temperaturas de fusão ( )fT e de ebulição ( )eT de halogênios e haletos de hidrogênio.

T (ºC)f

-220

T (ºC)e

-188

-101 -35

-7 59

114 184

-83 20

-115 -85

-89 -67

-51 -35

F2

Cl2

Br2

I2

HF

HCl

HBr

HI a) Justifique a escala crescente das temperaturas fT e eT do 2F ao 2I .

b) Justifique a escala decrescente das temperaturas fT e eT do HF ao HCl .

c) Justifique a escala crescente das temperaturas fT e eT do HCl ao HI .

Resolução

a) 2 2 22F Cl Br I< < < todas as moléculas são apolares e estabelecem forças de Van der Waals. Portanto, a ordem crescente da fT e eT

será função da ordem crescente de massa molecular 2 2 22F Cl Br I< < < .

b) .HF HCl> O HF estabelece ligações intermoleculares mais intensas já que trata-se de uma molécula mais polarizada. c) .HCl HBr HI< < Todas as moléculas são polares e estabelecem interações do tipo dipolo permanente e, portanto, a ordem crescente será função da massa molecular .Cl Br I< <

Obs.: Para esta questão pode ser desprezado os outros efeitos que influenciariam o ponto de fusão como tamanho dos átomos e o empacotamento.

17

Utilizando uma placa polida de cobre puro, são realizados os seguintes experimentos: I. A placa é colocada diretamente na chama do bico de Bunsen. Após um certo período, observa-se o escurecimento da

superfície dessa placa. II. Em seguida, submete-se a placa ainda quente a um fluxo de hidrogênio puro, verificando-se que a placa volta a apresentar a

aparência original. III. A seguir, submete-se a placa a um fluxo de sulfeto de hidrogênio puro, observando-se novamente o escurecimento da placa,

devido à formação de 2Cu S . IV. Finalmente, a placa é colocada novamente na chama do bico de Bunsen, readquirindo a sua aparência original. Por meio das equações químicas balanceadas, explique os fenômenos observados nos quatro experimentos descritos. Resolução

O escurecimento da superfície da placa é devido a formação de 2 ( )sCu O .

I. ( ) 2( ) 2 ( )4 2g ssCu O Cu O+ →

O hidrogênio gasoso promove a redução do cobre do 2 ( )sCu O , originando o ( )sCu .

II. ( ) ( ) ( )2 ( ) 22 2s g sCu O H Cu H O+ → +

A reação do cobre metálico com o sulfeto de hidrogênio origina o ( )2 sCu S .

III. ( ) ( ) ( ) ( )2 2 22 s g s gCu H S Cu S H+ → +

Ocorre a ustulação do ( )2 sCu S originando o ( )sCu .

IV. ( ) ( ) ( ) ( )2 2 22s g s gCu S O Cu SO+ → +

Um cilindro de Volume V contém as espécies A e B em equilíbrio químico representado pela seguinte equação: ( ) ( )2A g B g .

Inicialmente, os números de mols de A e de B são, respectivamente, iguais a 1nA e 1nB . Realiza-se, então, uma expansão isotérmica do sistema até que o seu volume duplique ( )2V de forma que os números de mols de A e de B passem a ser, respectivamente,

2nA e 2nB . Demonstrando o seu raciocínio, apresente a expressão algébrica que relaciona o número final de mols de B ( )2nB unicamente com 1nA , 2nA e 1nB .

Resolução

( ) ( )

1 1

2 2

2g gA B

I nA nBequilibrio

I nA nB⎫⎬⎭

2

1

1C

nBVK nAV

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠=

( )( )

21 2

1

1 1C

nBnBVK nA V nA

V

= =⋅

Duplicando o V isotermicamente temos:

18

22

2

2

2

C

nBVK nAV

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠=

( )( )

22 22 2

2 2

42

2

C

nBnBVK nA V nA

V

= =⋅

Igualando as expressões:

( ) ( )2 22 1

2 12nB nBV nA nAV

=⋅

( )21 2

21

2 nB nAnB

nA⋅ ⋅

=

22 1

1

2 nAnB nBnA

=

Dois recipientes contêm soluções aquosas diluídas de estearato de sódio ( )( )3 2 16

CH CH COONa . Em um deles é adicionada uma

porção de n-octano e no outro, uma porção de glicose, ambos sob agitação. Faça um esquema mostrando as interações químicas entre as espécies presentes em cada um dos recipientes. Resolução

H H

O

Na+O O

O

HH

H H

HH

δ−

δ−

δ−

δ−

CH3 ( )CH2 16 CO

O(estereato de sódio)

(glicose)OH

OHOH

OHOH CH2

O OC

O( )CH2 16

CH3

(estereato de sódio)

CH3 ( )CH2 6CH3 (n-octano)

δ−

δ+

Vale lembrar que está sendo representado apenas algumas das possíveis interações de forma esquemática. Na verdade o sabão fará interação com qualquer ponto polarizado da glicose (aberta ou ciclizada).

19

Dois frascos, eA B , contém soluções aquosas concentradas em HCl e 3NH , respectivamente. Os frascos são mantidos aproximadamente a um metro de distância entre si, à mesma temperatura ambiente. Abertos os frascos, observa-se a formação de um aerossol branco entre os mesmos. Descreva o fenômeno e justifique por que o aerossol branco se forma em uma posição mais próxima a um dos frascos do que ao outro. Resolução

NH3 HCl

Aerossol

A formação do aerossol branco deve-se a reação entre 3NH e HCl formando 4NH Cl (sólido branco). Esse aerossol é formado mais

próximo do frasco contendo ,HCl uma vez que essa substância apresenta menor velocidade de difusão. Sabe-se que a relação entre as velocidades de efusão é dada pela expressão.

3

3

NH HCl

HCl NH

v Mv M

=