Questão 01

Utilizada comumente para desinfecção, a água clorada é obtida por meio de borbulhamento do gás cloro em água, num processo que corresponde à reação descrita nesta equação:

C H O HC O H C2(g) 2 ( ) (aq) (aq) (aq)E, , ,+ + +,+ -

Outro produto igualmente empregado para desinfecção é a água sanitária, que, entre outras formas, pode ser obtida, também, por borbulhamento de gás cloro numa solução de hidróxido de sódio, NaOH (aq), em vez de apenas em água.

1. Considerando a equação da solubilização do cloro gasoso em água, ESCREVA a equação química balanceada que representa a solubilização do mesmo gás numa solução de NaOH(aq).

2. Sabe-se que o gás cloro é pouco solúvel em água; porém, em solução aquosa básica, sua solubilidade aumenta.

Considerando o equilíbrio químico que ocorre no processo de obtenção da água clorada e a equação química escrita no item 1 desta questão, JUSTIFIQUE o aumento da solubilidade do gás cloro quando se usa uma solução básica em vez de apenas água.

3. O teor de cloro em água sanitária pode ser determinado por meio de duas reações químicas, como representado nestas equações:

KI C KC II Na S O NaI Na S O2 2

2 2( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( ) ( ) ( )

aq aq aq aq

aq aq aq aq

2 2

2 2 2 3 2 4 6

"

"

, ,+ +

+ +

Para se determinar o teor de cloro, uma amostra de 100 mL de água sanitária foi analisada. Nesse processo, foram gastos 0,1 mol de Na2S2O3 para reagir, completamente, com o iodo produzido após a adição de iodeto de potássio.

CALCULE a concentração de cloro, em gramas por litro, presente nessa amostra.

(Deixe seus cálculos indicados, explicitando, assim, seu raciocínio.)

Resolução:

1. C 2NaOH Nac Nac O H O2 (g) (aq) (aq) (aq) 2 ( )", , ,+ + + ,

2. Em meio básico, íons OH(aq)- consomem íons H(aq)

+ com formação de água. Com isso, a concentração hidrogeniônica diminui e o equilíbrio da reação do cloro com água é deslocado no sentido da reação direta, isto é, com favorecimento da dissolução do cloro.

3. Cálculo da quantidade de matéria de C 2(aq):

A partir da análise das equações concluímos que:

1 mol de C 2(aq) ———— 2 mol de Na2S2O3(aq)

x mol de C 2(aq) ———— 0,1 mol de Na2S2O3(aq)

x = ,2

0 1

x = 0,05 mol de C 2(aq)

Cálculo da massa molar do C 2:

M(C 2) = 2 • 35,5 = 71 g/mol

Cálculo da massa de C 2 presente nessa amostra:

1 mol de C 2 ———— 71 g

0,05 mol de C 2(aq) ———— y

y = 0,05 • 71 = 3,55 g de C 2

Cálculo da concentração de cloro, em gramas por litro, presente nessa amostra:

C = ,,

Lg

0 13 55

C = 35,5 g/L

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Questão 02

Quandoaquecidoemumrecipientefechado,oI2(s)sublimaeformaI2(g).Estabelece-se,então,oequilíbriorepresentadonestaequação:

I I( ) ( )s g2 2E

1.AssinalandocomumXaquadrículacorrespondente,INDIQUEseasublimaçãoéexotérmicaouendotérmica.

Asublimaçãoéexotérmica.endotérmica.

2.AssinalandocomumXaquadrículacorrespondente,INDIQUEse,comoaumentoda temperatura, a constante de equilíbrio da sublimação do I2 diminui, permanece constanteouaumenta.

Aconstantedeequilíbriodiminui.permanececonstante.aumenta.

3. Dois balões, A e B, abertos e em contato coma atmosfera, estão conectadospor uma válvula, que está, inicialmente, fechada. Nesta figura, estão representados, esquematicamente,osdoisprocedimentosrealizadosnessesistema:

•Procedimento 1–Adiciona-seI2(s)aobalãoAe,imediatamente,osdoisbalõessãotampados.

• Procedimento 2–Aválvulaqueconectaosdoisbalõeséaberta.

AssinalandocomumXaquadrículacorrespondente,INDIQUEse,apósserealizaroprocedimento1eosistemaatingiroequilíbrio,apressãodentrodobalãoAserámenor,igualoumaiorqueapressãodentrodobalãoB.

Considereque,nesseprocesso,oiodosublimaeque,nosdoisbalões,atemperaturasemantémconstante.

Apósoprocedimento1,apressãodentrodobalãoAserámenor.igual.maior.

4. Compare, agora, o estado de equilíbrio do sistema após a realização desses doisprocedimentos.

AssinalandocomumXaquadrículacorrespondente,INDIQUEseapressão,dentrodobalãoB,apósarealizaçãodoprocedimento2,serámenor,igualoumaior queapressãodentrodobalãoA,apósarealizaçãodoprocedimento1.

Considerequeatemperatura,nosdoisbalões,semantémconstanteeque,nobalãoA,continuaahaverI2(s).

Apósoprocedimento2,apressãonointeriordobalãoBserámenor.igual.maior.

Justificativa

Resolução:

1.OprocessodesublimaçãodoI2(s)ocorreapartirdarupturadeinteraçõesintermolecularesdotipodipoloinstantâneo-dipoloinduzido.Osprocessosqueocorremcomarupturadeinteraçõescoesivassãonecessariamenteendotérmicos,poisocorremcomoaumentodaenergiapotencialdaspartículasqueformamosistema.

2. Como o sentido direto do equílibrio em questão é endotérmico um aumento detemperaturadeslocaráoequilíbrionosentidodeconsumirmaisI2(s)eformarmaisI2(g)paraquesejaestabelecidoumnovoestadodeequilíbrio.HaverámaiorconcentraçãodeI2(g)eamesmaconcentraçãodeI2(s),poisaconcentraçãodesólidospuroséconstante,aumentandoovalordaconstantedeequilíbrio.

3.InicialmenteapressãonobalãoAéigualapressãoatmosférica,poisomesmoencontra-seaberto.Contudo,comarealizaçãodoprocesso1,ocorreráasublimaçãodoI2(s),oqueaumentaaquantidadedegásaumentandoapressãonointeriordobalãoA.

4.AaberturadaválvulapromoveadifusãodeI2(g)dobalãoAparaobalãoB,oquediminuiaconcentraçãodessegásnosistema,eacarretaodeslocamentodoequilíbrionosentidodireto,natentativadereporpartedaconcentraçãodiminuídaeatingirumnovoestadodeequilíbrio.Nessemomento,aquantidadedeI2(g)quesedeslocadobalãoAparaobalãoBéamesma,poisavelocidadededifusãoéamesma.Portanto,aconcentraçãodessegásnãosealteracomopassardotempoecomoosdoisbalõesencontram-seàmesmatemperaturaapressãoemamboséigualeconstante.

Resposta:

1.Endotérmico.

2.Aumentaaconstantedeequilíbrio.

3.Maior.

4.Permanececonstante.

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Questão 03

Ometano,CH4,principalconstituintedogásnatural,éumcombustívelconhecido.Um

segundocompostotambémempregadocomocombustíveléonitrometano,CH3NO2,que

éutilizadoemcertoscarrosdecorridaeemaeromodelos.Analiseaequaçãobalanceada

querepresentaacombustãocompletadecadaumdessescombustíveis:

CH4(g)+2O2(g) → CO2(g)+2H2O(g)

CH3NO2(g)+43 O2(g) → CO2(g)+

23H2O(g)+

21 N2(g)

1.Umacaracterísticaimportantedeumcombustívelestárelacionadaàcapacidadedeosprodutosdesuaqueimaexercerempressãosobreopistãodeumcilindrodomotor.

IssopodeseravaliadopormeiodeumquocienteQ,queseobtémaplicando-seestafórmula:

Considerando-se as equações acima representadas, CALCULE o valor de Q para acombustãodometanoedonitrometano.

(Deixeseuscálculosindicados,evidenciando,assim,seuraciocínio.)

Cálculo(metano): Cálculo(nitrometano):

2. Outra característica de um combustível, também importante, é a sua entalpia decombustão, ∆Hq.

Neste quadro, estão indicados os valores de ∆Hqdeformaçãodealgunscompostosnamesmatemperatura:

Considerando esses valores de ∆Hqdeformação,CALCULE o ∆Hqdecombustãode1moldenitrometanogasoso.

(Deixeseuscálculosindicados,evidenciando,assim,seuraciocínio.)

3.Nofuncionamentodeummotor,umamisturadecombustívelearentranocilindroeécomprimidapelopistão.

Aoserqueimada,essamisturaprovocaodeslocamentodopistãodentrodocilindro,comomostrado nestas figuras:

Analise este quadro, em que se apresentam o ∆Hq de combustão e as quantidadesestequiométricasdedoiscombustíveisedooxigênioemumcilindro,queoperaoracomum,oracomoutrodessescombustíveis:

Com base no valor de ∆Hqdecombustãodonitrometanoobtidonoitem2destaquestão,CALCULEocalorliberadonacombustãode1,7moldenitrometano.

4.Considerandoa respostadadano item1–ouseja,ovalor calculadodeQ–enoitem3,ambosdesta questão,EXPLIQUEporqueonitrometano,emcomparaçãocomometano,éumcombustívelqueimprimemaiorpotênciaaummotor.

Resolução:

1.

Q1 4

3

123

21

1,71=+

+ +=

Q1 21 2 1=

++ =

2.

H H CO H O H N H CH NO H O23

21

43

( ) ( ) ( ) ( ) ( )formacao g g fomacao g formacao g formacao g0 0

2 20

20

3 20

2: : := + + - -D D D D D^ ^ ^ ^ ^h h h h h~~

~~

~~

~~

H 39423 242

21 0 75 4

3 00=- + - + - - -D ] ^ ^ ^g h h h

/H kJ mol de CH NO682 ( )g0

3 2=-D

3.

1moldeCH3NO2(g) 682kJliberados

1,7moldeCH3NO2(g) xkJliberados x=1.159,4kJliberados

4.Nocilindrocomnitrometanohá1,7vezesmaismolsdecombustíveldoquenocilindrocommetanoecomoacombustãodonitrometanoliberamaiorquantidadeemmolsdeprodutosgasosos(poisapresentamaiorquocienteQ)queestãosubmetidoaumamaiortemperatura,poisliberamaiorquantidadedecalor,apressãoexercidasobreopistãoémaior.Portanto,acombustãoémaispotentedoqueesta.

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Questão 04

Umgrupodeestudantesfoiencarregadodeinvestigarareaçãodobrometodeter-butila(compostoI)comumasoluçãoaquosadehidróxidodesódio,queresultanaformaçãodeálcoolter-butílico(compostoII)comorepresentadonestaequação:

(CH3)3C–Br+OH–→(CH3)3C–OH+Br–

III

Paraisso,elesrealizaramcincoexperimentos,nascondiçõesindicadasnestequadro:

1.AssinalandocomumXaquadrículacorrespondente,INDIQUEseavelocidadedareaçãodependeapenasdaconcentraçãodobrometodeter-butila,apenasdaconcentraçãodoíonhidróxidooudeambasasconcentrações.

Avelocidadedareaçãodependedaconcentraçãode

(CH3)3C–BrOH–(CH3)3C–BreOH–

2.Omecanismopropostoparaessareaçãoenvolveduasetapas–aprimeiramaislentaqueasegunda:

•Primeiraetapa(lenta) (CH3)3C–Br+OH–→ (CH3)3C++OH–+Br–

•Segundaetapa(rápida)(CH3)3C++OH–+Br–→ (CH3)3C–OH+Br–

Analise estes diagramas, em que se apresenta a energia do sistema inicial,[(CH3)3C–Br+OH–],dosistema intermediário,[(CH3)3C

++OH–+Br–],edosistema final,[(CH3)3C–OH+Br–]:

Considereavelocidaderelativadasduasetapasdessareação.

A)AssinalandocomumXaquadrículacorrespondente,INDIQUEqualdosdiagramas–IouII–representacorretamenteaenergiadeativaçãodasduasetapas.

B)INDIQUE,pormeiodesetas,diretamentenodiagramaquevocê indicoucomoocorreto,aenergiadeativaçãodasduasetapas.

JUSTIFIQUEsuaresposta.

OdiagramacorretoéoI.II.

Justificativa

Resolução:

1.(CH3)3C–Br

Aanálisedosdadosrelativosaosexperimentos1e2revelamquequandodobramosaconcentraçãomolarde(CH3)3C–Br,mantendoconstanteaconcentraçãomolardeOH–avelocidadedareaçãodobra,portantoavelocidadedareaçãodependedaconcentraçãomolarde(CH3)3C–Br.

Aanálisedosdadosrelativosaosexperimentos1e4revelamquequandodobramosaconcentraçãomolardeOH–,mantendoconstanteaconcentraçãomolarde(CH3)3C–Bravelocidadedareaçãomantêm-seconstante,portantoavelocidadedareaçãoindependedaconcentraçãomolardeOH–.

2.A)II

B) Representar a energia de ativação no gráfico escolhido.

H

C.R.

1ª etapa

2ª etapa

E. ativação

O gráfico II apresenta maior energia de ativação para a 1ª etapa. (Etapa lenta como mencionadonoproblema)

Asespéciesnessaetapadevemapresentarummaironúmerodecolisõesparaatingiraenergianecessáriaaoiníciodareação.

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Questão 05

1. O ácido málico pode ser convertido em ácido succínico por meio de duas reações consecutivas – uma de eliminação de água e outra de hidrogenação –, como representado neste esquema:

O composto X, obtido após a reação de desidratação do ácido málico, apresenta dois estereoisômeros.

REPRESENTE a fórmula estrutural de cada um desses dois estereoisômeros.

(Deixe bem explícitas as diferenças entre eles.)

Estereoisômero I Estereoisômero II

2. Por sua vez, o ácido succínico pode ser convertido em anidrido succínico, por meio de uma reação de desidratação, catalisada por ácido sulfúrico, como mostrado neste esquema:

Uma reação análoga pode ser realizada com apenas um dos estereoisômeros do composto X, representados no item 1 desta questão. O outro estereoisômero desse composto não reage nas mesmas condições.

Considerando as estruturas propostas no item 1 desta questão, INDIQUE qual dos dois estereoisômeros do composto X – I ou II – pode produzir um anidrido em reação análoga à descrita para o ácido succínico.

JUSTIFIQUE sua resposta.

Indicação

Justificativa

Resolução:

1.

Estereoisômero I Estereoisômero II

H COOH

H COOH

C

C

(cis)

H COOH

HOOC COOH

C

C

(trans)

2. Indicação: I

Justificativa: O estereoisômero II é do tipo trans. Como a dupla ligação entre os carbonos não apresenta rotação livre, as hidroxilas das carboxilas, responsáveis pela desidratação e formação do anidrido de ácido carboxílico, não estão orientadas (não estão suficientemente próximas) de forma a estabelecer a eliminação de água. O composto cis apresenta as duas carboxilas do mesmo lado do plano estabelecido pela dupla permitindo a desidratação para a formação do anidrido cílico.

H

H

C

C

COOH

COOH

-H O

AnidridoCIS

H

H

C

C

O

O

O

C

C

2

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Questão 06

1.Aáguaoxigenada,H2O2,participa,comoumdosreagentes,demuitasreaçõesdeoxirredução.

A)ESCREVA os coeficientes estequioméricos na frente de cada uma das espécies que participam das reações indicadas pelas equações químicas IeII, de modo que fiquem balanceadas.

B)INDIQUE,em cada caso,seoH2O2atuacomoagenteoxidanteouredutor.

B)INDIQUE,em cada caso,seoH2O2atuacomoagenteoxidanteouredutor.

2. A água oxigenada decompõe-se, como mostrado nesta equação:

2H2O2 (aq) "2H2O (ℓ) + O2(g)

REPRESENTE,porequações balanceadas,asemi-reaçãodeoxidaçãoeasemi-reaçãodereduçãodareaçãodedecomposiçãodaáguaoxigenada,emmeioácido,envolvendoH+ (aq).

Semi-reaçãodeoxidação

Semi-reaçãoderedução

3. Sabe-se que a decomposição da água oxigenada, como representado na equação no item 2 desta questão,é espontânea.

AssinalandocomumX a quadrícula correspondente, INDIQUE se a força eletromotriz dessa reação é menor,igual oumaior que zero.

JUSTIFIQUEsuaresposta.

A força eletromotriz é menor que zero. igual a zero. maior que zero.

Justificativa

Resolução:

1.

MnO H O H Mn H O O2 5 6 2 8 54 2 22

2 2"+ + + +- + + redutor

H O I H H O I1 2 2 2 12 2 2 2"+ + +- + oxidante

2. Semi-reação de redução:

H O 2H 2e 2H O2 2 (aq) (aq) 2 ( )"+ ++ -

,

Semi-reação de oxidação:

H O O 2H 2e2 2 (aq) 2 (aq)(g)" + ++ -

2. Maior que zero.

Justificativa: Os processos eletroquímicos espontâneos são caracterizados por uma força

eletromotriz, ∆E, maior que zero. Isso porque a variação da energia livre de Gibb’s definida

como G n F ED =- : : D , para processos espontâneos é menor que zero, uma vez que n

(número de elétrons envolvidos no processo) e F (constante de Faraday) são positivos.

Comentario: Uma variação de energia livre de Gibb’s implica em uma diminuição da

energia livre para a realização de trabalho e, consequentemente, em um aumento de

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Questão 07

Aprodução de biodiesel, por reação de transesterificação de óleos vegetais, tem sidorealizadapormeiodareaçãodessesóleoscommetanolemexcesso.Comoresultado,obtém-seumamisturadeglicerina,metanoleésteresdediversosácidosgraxos.Essesésteresconstituemobiodiesel.

Analiseafórmulaestruturaldecadaumadestastrêssubstâncias:

Analise,agora,estequadro:

1. Considerando as três substâncias puras – I, II e III – relacionadas nessequadro,ORDENE-assegundoaordem crescente da intensidade das suas interações intermoleculares.

2.Natransesterificação,comoometanoléadicionadoemexcesso,formam-seduasfases–umaricaemmetanoleumaricaembiodiesel.Aglicerinadistribui-seentreessasduasfases,predominando,porém,nafasealcoólica.

Considerando as interações intermoleculares entre os paresglicerina/metanol e glicerina/biodiesel, JUSTIFIQUEessapredominânciadaglicerinanafasealcoólica.

Resolução:

1.Metanol;ricinoleatodemetila;glicerinaouIII<II<I.

2.Obiodiseléumamisturadeésteresquesãosubstânciasmolecularespolarescominteraçãointermolecularesdotipodipolo-instantâneo,dipolo-induzidoe,dipolo-permanentedipolo permanente. O glicerol, um triálcool é uma substânciamolecular polar cujomoléculasinteragempredominantementeatravésdeligaçõesdehidrogênio.Jáometanol,ummonoócool,éconstituídodemoléculaspolaresqueestabelecementresiinteraçõespreferencialmentedotipoligaçõesdehidrogênio.Oglicerolémaissolúvelnafasealcóolica,vistoque,aformaçãodeinteraçõesdotipoligaçõesdehidrogênioentreasmoléculasdessassubstânciasémaisfavoráveltermodinaminamicamentecomparadoàsformadasentreasmoléculasdemetanoledebiodisel.

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