DEFINIÇÕES - estaticog1.globo.comestaticog1.globo.com/2010/12/17/ITA2011_4dia.pdf · Com exceção do cloreto de sódio, que forma uma solução com caráter neutro (pH = 7), os

QQUUÍÍMMIICCAACONSTANTES

Constante de Avogadro = 6,02 x 1023 mol–1

Constante de Faraday (F) = 9,65 x 104C 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 mol–1 = 62,4 mmHg L K–1 mol–1

Constante gravitacional (g) = 9,81 m s–2

DEFINIÇÕES

Pressão de 1 atm = 760 mmHg = 101325 N m−2 = 760 Torr 1J = 1 Nm = 1 kg m2 s−2

Condições normais de temperatura e pressão (CNTP):0°C e 760 mmHg.Condições ambientes: 25°C e 1 atm.Condições-padrão: 25°C, 1 atm, concentração das so lu -ções: 1 mol L–1 (rigorosamente: atividade unitária das es -pé cies), sólido com estrutura cristalina mais estável nascondições de pressão e temperatura em questão.(s) = sólido. (l) = líqui do. (g) = gás. (aq) = aquoso.(CM) = cir cuito metá li co. (conc) = concentrado.(ua) = uni dades arbi trá rias. [A] = con cen tração daespécie química A em mol L–1.

MASSAS MOLARES

ElementoQuímico

Número Atômico

Massa Molar(g mol–1)

H 1 1,01

Li 3 6,94

C 6 12,01

N 7 14,01

O 8 16,00

F 9 19,00

Ne 10 20,18

Na 11 22,99

Mg 12 24,30

Al 13 26,98

Si 14 28,08

S 16 32,07

Cl 17 35,45

Ca 20 40,08

II TTAA ((44ºº DDIIAA )) –– DDEEZZEEMMBBRROO//22001100

1 BBA solução aquosa 6% em massa de água oxigenada(H2O2) é geralmente empregada como agente bran -queador para tecidos e cabelos. Pode-se afirmar que aconcentração aproximada dessa solução aquosa, expressaem volumes, é

a) 24. b) 20. c) 12. d) 10. e) 6.

ResoluçãoConcentração expressa em volumes significa o volumede O2 liberado em 1L de solução nas CNTP.Considerando densidade da solução 1g . mL–1, nestecaso:

100g de solução = 100mL de solução

Em 100g de solução, há 6g de H2O2 e 94g de H2O.

Cálculo da quantidade de matéria de oxigênio libera -do:H2O2 ⎯⎯⎯→ H2O + ½O2

34g ––––––––––––––––– 0,5molx = 0,088mol

6g ––––––––––––––––– x

Cálculo do volume de O2 liberado nas CNTP:

1 mol –––––– 22,4L

0,088 mol –––––– x

x = 1,97L

Concentração em volumes: = 19,7, aproxi-

mando temos 20 volumes.

ElementoQuímico

Número Atômico

Massa Molar(g mol–1)

Mn 25 54,94

Fe 26 55,85

Co 27 58,93

Cu 29 63,55

Zn 30 65,39

As 33 74,92

Br 35 79,90

Mo 42 95,94

Sb 51 121,76

I 53 126,90

Ba 56 137,33

Pt 78 195,08

Au 79 196,97

Hg 80 200,59

1970mL––––––––100mL


2 EEAssinale a opção que apresenta o ácido mais forte, consi -derando que todos se encontram nas mesmas condiçõesde concentração, temperatura e pressão.

a) CH3COOH b) CH3CH2COOH

c) (CH3)3CCOOH d) ClCH2COOH

e) Cl3CCOOH

Resolução

O composto é o ácido mais forte,

pois possui três átomos de cloro ligados ao carbono α.Os átomos de cloro tendem a atrair elétrons, au -mentando a força ácida.

3 DDA 25°C, três frascos (I, II e III) contêm, respectivamente,soluções aquosas 0,10 mol L–1 em acetato de sódio, emcloreto de sódio e em nitrito de sódio.

Assinale a opção que apresenta a ordem crescenteCORRETA de valores de pHx (x = I, II e III) dessassoluções sabendo que as constantes de dissociação (K), a25°C, dos ácidos clorídrico (HCl), nitroso (HNO2) eacético (CH3COOH), apresentam a seguinte relação:

KHCl > KHNO2> KCH3COOH

a) pHI < pHII < pHIII b) pHI < pHIII < pHII

c) pHII < pHI < pHIII d) pHII < pHIII < pHI

e) pHIII < pHII < pHI

ResoluçãoCom base no valor das constantes de ionização,podemos concluir que o ácido clorídrico (HCl), que éum ácido forte, está mais ionizado do que o nitroso(HNO2), que é um ácido moderado, e do que o acético(CH3 COOH), que é um ácido fraco.Com exceção do cloreto de sódio, que forma umasolução com caráter neutro (pH = 7), os sais nitrito desódio e acetato de sódio, sofrem hidrólise salina,formando soluções básicas (pH > 7).Como o ácido acético é mais fraco que o nitroso, asolução do sal acetato de sódio é mais básica que a donitrito de sódio.

↑ Kh =

Portanto:pHII < pHIII < pHI

Cl — Cα — C

Cl| O

|Cl

//

/

OH

Kw––––Ka ↓


4 BBA 25°C, as massas específicas do etanol e da água, ambospuros, são 0,8 g cm–3 e 1,0 g cm–3, respectivamente.Adicionando 72 g de água pura a 928 g de etanol puro,obteve-se uma solução com 1208 cm3 de volume.Assinale a opção que expressa a concentração destasolução em graus Gay-Lussac (°GL).

a) 98 b) 96 c) 94 d) 93 e) 72

ResoluçãoCálculo do volume de etanol:

0,8g ––––– 1 cm3

928g ––––– Vetanol

Vetanol = 1160cm3

Por definição, °GL é o volume de etanol puro (em cm3)para 100 cm3 de mistura.

Neste caso:

1208 cm3 ––––––– 100%

1160 cm3 ––––––– x

⇒ x = 96% 96°GL


5 CCConsidere a energia liberada em

I. combustão completa (estequiométrica) do octano e em

II. célula de combustível de hidrogênio e oxigênio.

Assinale a opção que apresenta a razão CORRETA entre

a quantidade de energia liberada por átomo de hidrogênio

na combustão do octano e na célula de combustível.

Dados: Energias de ligação, em kJ mol–1:

C — C 347 H — H 436

C — H 413 H — O 464

C = O 803 O = O 498

a) 0,280 b) 1,18 c) 2,35 d) 10,5 e) 21,0

ResoluçãoA variação de entalpia de uma reação química depen -de apenas dos estados final e inicial e não do caminhoda reação.Cálculo da variação de entalpia da reação de com -bustão do octano (C8H18):

2C8H18 + 25O2 → 16CO2 + 18H2O

ΔH = 32 176kJ – 42 400kJ = – 10 224kJ

Cálculo da variação de entalpia da reação de hidro gê -

nio e oxigênio na célula de combustível:

2H2 + O2 → 2H2O

ΔH = + 1 370kJ – 1 856kJΔH = – 486kJ

Cálculo da energia liberada por átomo de H para acombustão completa do octano:

EC8H18= = 284

Ligações rompidas Ligações formadas

H — H: 2 . 436kJO= O: 498kJ

––––––––––1 370kJ

H — O: – 4 . 464kJ––––––––––

– 1 856kJ

10 224––––––

36kJ

––––––––mol de H

kJ––––––––mol de H

Ligações rompidas Ligações formadas

H — C: 36 . 413kJC — C: 14 . 347kJO= O: 25 . 498kJ

––––––––––32 176kJ

C = O: – 32 . 803kJ

H — O: – 36 . 464kJ––––––––––––– 42 400kJ


Cálculo da energia liberada por átomo de H para areação de hidrogênio e oxigênio na célula de com -bustível:

EH2

= = 121,5

Seja R a razão pedida:

R = = 2,357

Aproximando para 2,35.

6 CCEm um experimento eletrolítico, uma corrente elétricacircula através de duas células durante 5 horas. Cadacélula contém condutores eletrônicos de platina. A pri -meira célula contém solução aquosa de íons Au3+ en -quanto que, na segunda célula, está presente uma soluçãoaquosa de íons Cu2+.Sabendo que 9,85 g de ouro puro foram depositados naprimeira célula, assinale a opção que corresponde à massa decobre, em gramas, depositada na segunda célula eletro lítica.

a) 2,4 b) 3,6 c) 4,8 d) 6,0 e) 7,2

ResoluçãoComo a corrente elétrica e o tempo são os mesmos nasduas células, então a carga elétrica é a mesma (mesmaquantidade em mol de elétrons).Cálculo da quantidade em mol de elétrons (cuba comAu3+):

Au3+ + 3e– ⎯→ Au3mol –––––– 196,97g

x –––––– 9,85g

Cálculo da massa de cobre formada:Cu2+ + 2e– ⎯→ Cu

2mol –––––– 63,55g0,15mol –––––– y

y = 4,8 g de Cu

x = 0,15 mol de e–

486––––

4kJ

––––––––mol de H

kJ––––––––mol de H

284––––121,5


7 AAA combustão de um composto X na presença de aratmosférico ocorre com a formação de fuligem.Dos compostos abaixo, assinale a opção que contém ocomposto X que apresenta a maior tendência de combus -tão fuliginosa.

a) C6H6 b) C2H5OH c) CH4

d) CH3(CH2)6CH3 e) CH3OH

ResoluçãoApresenta maior tendência de combustão fuliginosa ocomposto com maior porcentagem de carbono.

C6H6 M = 78g/mol 78g –––– 100%72g de C –––– xx = 92,3% de C

C2H5OH M = 46g/mol 46g –––– 100%24g de C –––– xx = 52,2% de C

CH4 M = 16g/mol 16g –––– 100%12g de C –––– xx = 75,0% de C

CH3(CH2)6CH3 M = 114g/mol 114g –––– 100%96g de C –––– xx = 84,2% de C

CH3OH M = 32g/mol 32g –––– 100%12g de C –––– xx = 37,5% de C

Portanto, o composto com maior porcentagem decarbono e com maior tendência de combustãofuliginosa é C6H6.

8 BBNas condições ambientes, assinale a opção que contémapenas óxidos neutros.a) NO2, CO e Al2O3 b) N2O, NO e COc) N2O, NO e NO2 d) SiO2, CO2 e Al2O3e) SiO2, CO2 e CO

ResoluçãoSão classificados como óxidos neutros N2O, NO e CO,que não reagem com água, ácido e base.NO2, CO2 e SiO2 são óxidos ácidos, enquanto Al2O3 éóxido anfótero.


9 BBAssinale a opção que apresenta a fórmula molecular dopolímero que pode conduzir corrente elétrica.

a) –[ CH2 – CH2 –]n

b) –[ CH = CH –]n

c) –[ CF2 – CF2 –]n

d) –[ CHCH3 – CH2 –]n

e) –[ CHOH – CH2 –]n

ResoluçãoO polímero que pode conduzir corrente elétrica éaquele que apresenta estrutura com duplas ligaçõesconjugadas:

–[ CH = CH–]n

→ … …

A deslocalização dos elétrons pi (π) possibilita acondução de corrente elétrica, após o processo dedopagem.

10 EESão descritos abaixo dois experimentos, I e II, nos quaishá sublimação completa de uma mesma quantidade dedióxido de carbono no estado sólido a 25 °C:

I. O processo é realizado em um recipiente herme -ticamente fechado, de paredes rígidas e indeformáveis.

II. O processo é realizado em cilindro provido de umpistão, cuja massa é desprezível e se desloca sem atrito.

A respeito da variação da energia interna do sistema (ΔU),calor (q) e trabalho (w), nos experimentos I e II, assinalea opção que contém a afirmação ERRADA.

a) qI > 0 b) |wII| > |wI | c) ΔUI > ΔUII

d) |wII| ≠ 0 e) ΔUII = qII

ResoluçãoProcesso I: Sublimação do dióxido de carbono, pro -cesso endotérmico. Ocorre a volume constante, por -tanto, o trabalho é nulo.ΔUI = qI + wI ⇒ ΔUI = qIqI > 0, processo endotérmico

Processo II: sublimação do dióxido de carbono com aexpansão do cilindro.qI = qII, pois é a mesma massa que se sublima namesma temperatura.

wII < 0, pois ocorre expansão.

ΔUII = qII + wII, logo ΔUI > ΔUII

A alternativa falsa é a e, pois ΔUII = qII + wII


11 EEAssinale a opção CORRETA que apresenta o potencialde equilíbrio do eletrodo Al3+ / Al, em volt, na escala doeletrodo de referência de cobre-sulfato de cobre, àtemperatura de 25 °C, calculado para uma concentraçãodo íon alumínio de 10–3 mol L–1.

Dados: Potenciais de eletrodo padrão do cobre-sulfato de

cobre (E0CuSO4/Cu) e do alumínio (E0

Al3+/Al), na escala do

eletrodo de hidrogênio, nas condições-padrão:

E0CuSO4/Cu = 0,310 V

E0Al3+/Al = – 1,67 V

a) –1,23 b) –1,36 c) –1,42

d) –1,98 e) –2, 04

ResoluçãoA variação de potencial (ΔE) não depende do eletrodode referência; neste caso, temos:

Cu2+ + Al ⎯→ Al 3+ + Cu

ΔE = EredCu– EredAl

= EredCu– EredAl

(eletrodo referência: (eletrodo referência:hidrogênio) CuSO4/Cu)

+ 0,310 – (– 1,67) = – EredAl

Cálculo do potencial de redução do alumínio para aconcentração de íon alumínio de 10–3mol L–1.

Equação de Nernst:

E = E0 – . log Q

E = – 1,98 – . log (V)

E = – 1,98 – 0,059 (V)

E = – 2,0391V

zero

EredCu

EredAl= – 1,98V

0,059––––––

n

0,059––––––

31

–––––10–3

E = – 2,04V


12 AAEm um experimento de laboratório, cloreto de alumínio,cloreto de zinco e carbonato de sódio são dissolvidos,individualmente, em três recipientes separados contendoágua neutra aerada com pH = 7. Uma placa de ferrometálico é imersa em cada um dos recipientes, que sãomantidos à temperatura de 25 °C.

Admitindo-se as condições experimentais apresentadasacima, são feitas as seguintes afirmações em relação àinfluência da hidrólise dos sais na velocidade de corrosãodas placas metálicas:

I. O cátion alumínio hidratado forma soluções aquosasque aceleram a corrosão do ferro.

II. As soluções aquosas produzidas pela hidrólise doânion carbonato inibem a corrosão do ferro.

III. A corrosão do ferro é inibida pela solução aquosaformada no processo de hidrólise do cátion zincohidratado.

Das afirmações acima, está(ão) CORRETA(S) apenas

a) I e II. b) I e III. c) II. d) II e III. e) III.

ResoluçãoA corrosão do ferro pode ser expressa pela equação:Fe0(s) ⎯→ Fe2+(aq) + 2e–

O íon H+ (melhor oxidante que o Fe2+) pode retirarelétrons do ferro (oxidação), provocando sua corrosão.

Fe(s) + 2H+(aq) ⎯→ Fe2+(aq) + H2(g)

Portanto:I. Verdadeira.A hidrólise do íon alumínio hidratado forma íon H+

acelerando a corrosão do ferro.[Al (H2O)6]3+(aq) → [Al (H2O)5(OH)]2+(aq) + H+(aq)

II. Verdadeira.O íon carbonato sofre hidrólise básica:CO3

2–(aq) + H2O(l) →← HCO3–(aq) + OH–(aq)

A presença de íons OH– neutraliza os íons H+ dasolução, inibindo a corrosão do ferro.

III. Falsa.A hidrólise do cátion zinco hidratado forma íon H+ eacelera a corrosão do ferro.

[Zn (H2O)6]2+(aq) → [Zn (H2O)5(OH)]+(aq) +H+(aq)


13 AAA reação catalisada do triacilglicerol com um álcool(metanol ou etanol) produz glicerol (1,2,3-propanotriol) euma mistura de ésteres alquílicos de ácidos graxos decadeia longa, mais conhecido como biodiesel. Essa reaçãode transesterificação envolve o equilíbrio representadopela seguinte equação química balanceada:

em que: R’, R”, R’” = cadeias carbônicas dos ácidosgraxos e R = grupo alquil do álcool reagente.

A respeito da produção do biodiesel pelo processo detransesterificação, são feitas as seguintes afirmações:

I. O hidróxido de sódio é dissolvido completamentee reage com o agente transesterificante paraproduzir água e o íon alcóxido.

II. Na transesterificação catalisada por álcali, osreagentes empregados nesse processo devem sersubstancialmente anidros para prevenir a formaçãode sabões.

III. Na reação de produção do biodiesel pela rotaetílica, com catalisador alcalino, o alcóxidoformado inibe a reação de saponificação.

Das afirmações acima, está(ão) CORRETA(S) apenas

a) I e II. b) I e III. c) II. d) II e III. e) III

ResoluçãoI. Verdadeira: O hidróxido de sódio é dissolvido no

álcool (agente transesterificante) para a formaçãodo catalisador (íon alcóxido) e água.

R — OH + NaOH ⎯→ R — O –Na+ + H2Oálcool

II. Verdadeira. A presença de água promoveria ahidró lise dos ésteres, levando à reação de sapo -nificação pelo ataque do íon hidróxido.

III. Falsa: O que inibe a reação de saponificação é aausência de água, pois esta promove a hidrólisealcalina dos ésteres.


14 AAUm sistema em equilíbrio é composto por n0 mol de umgás ideal a pressão P0, volume V0, temperatura T0 eenergia interna U0. Partindo sempre deste sistema emequilíbrio, são realizados isoladamente os seguintesproces sos:

I. Processo isobárico de T0 até T0/2.

II. Processo isobárico de V0 até 2V0.

III. Processo isocórico de P0 até P0/2.

IV. Processo isocórico de T0 até 2T0.

V. Processo isotérmico de P0 até P0/2.

VI. Processo isotérmico de V0 até V0/2.

Admitindo que uma nova condição de equilíbrio para essesistema seja atingida em cada processo x (x = I, II, III, IV,V e VI), assinale a opção que contém a informaçãoERRADA.

a) UV = UVI/2 b) UVI = U0 c) PIV = PVI

d) TII = 4TIII e) VI = VV/4

ResoluçãoComo o sistema não tem variação na quantidade dematéria, pode-se utilizar a relação:

I) ⇒ ;

II) ⇒ ; ;

III) ⇒ ; ;

IV) ⇒ ; ;

P1V1 P2V2–––––– = –––––

T1 T2

P0V0 P0VI–––––– = –––––

T0 T0–––2

1VI = V0 . –––

2 U0 = 2UI

P0V0 P0 . 2V0–––––– = –––––––

T0 TIITII = 2T0 UII = 2U0

UIIU0 = ––––

2

P0V0 P0 . V0–––––– = –––––––

T0 2(TIII)

T0TIII = –––2

U0UIII = ––––

2

U0 = 2UIII

P0V0 PIV . V0–––––– = ––––––––

T0 (2T0)PIV = 2P0 TIV = 2T0

UIVU0 = ––––

2


V) ⇒ ; ;

VI) ⇒ ; ;

Considerando que a energia interna (U), em umsistema com gás ideal, só depende da temperatura (T),a alternativa errada afirma que a energia interna dossistemas V e VI são diferentes. Porém, se a trans -

formação é isótermica, .

15 DDQuando aquecido ao ar, 1,65 g de um determinadoelemento X forma 2,29 g de um óxido de fórmula X3O4.Das alternativas abaixo, assinale a opção que identifica oelemento X.

a) Antimônio b) Arsênio c) Ouro

d) Manganês e) Molibdênio

ResoluçãoPor estequiometria, calcula-se a massa molar doóxido:

3Mn ⎯⎯⎯⎯⎯→ 1 Mn3O4

1,65g ⎯⎯⎯⎯⎯→ 2,29g

3 . 54,94g ⎯⎯⎯⎯⎯→ x

x = (g) = 228,75g

Cálculo da massa molar do óxido Mn3O4 :

M = (3 . 54,94 + 16,00 . 4) g/mol

M = 228,75g/mol

3 . 54,94 . 2,29–––––––––––––

1,65

P0V0 P0 . VV–––––– = ––––––––

T0 2 . (T0)VV = 2 . V0 TV = T0

U0 = UV

P0V0 PVI . V0–––––– = ––––––––(T0) (T0) 2

PVI = 2 . P0 TVI = T0

U0 = UVI

UV = UVI


16 DDAssinale a opção que apresenta a ordem crescenteERRADA de solubilidade em água das substânciasabaixo, nas condições ambientes.

a) C5H12 < C5H11Cl < C5H11OH

b) C5H11OH < C4H9OH < C3H7OH

c) CH4 < C2H6 < C2H4O

d) CCl2F2 < CClF3 < CF4

e) N2 < O2 < NO

Resolução• Quanto maior a polaridade do composto, maior a

sua solubilidade em água.A opção que apresenta a ordem crescente ERRA -DA de solubilidade em água das substâncias, nascondições ambientes, é:

• A ordem correta é:

O CF4 é apolar e CCl F3 é a molécula mais polar,portanto é a mais solúvel em água.

CCl2F2 < CClF3 < CF4

CF4 < CCl2F2 < CCl F3


17 DDConsidere as seguintes afirmações:

I. Um coloide é formado por uma fase dispersa e outradispersante, ambas no estado gasoso.

II. As ligações químicas em cerâmicas podem ser do tipocovalente ou iônica.

III. Cristal líquido apresenta uma ou mais fasesorganizadas acima do ponto de fusão do sólidocorrespondente.

Então, das afirmações acima, está(ão) CORRETA(S)

a) apenas I. b) apenas I e II.

c) apenas II. d) apenas II e III.

e) apenas III.

ResoluçãoI) Falsa.

Um coloide é formado por uma fase dispersa eoutra dispersante.Exemplos:disperso sólido + dispersante gasoso ⇒ fumaçadisperso líquido + dispersante gasoso ⇒ neblinadisperso líquido + dispersante líquido ⇒ maioneseSe ambos forem gases, a mistura é homogênea etrata-se de uma solução e não de um coloide.

II) Verdadeira.Cerâmicas são formadas a partir do tratamentotérmico de sólidos, podendo ser:Compostos iônicos: ex.: alumina (Al2O3);Compostos moleculares: ex: carbetos (Si3C4, TiCetc.).

III) Verdadeira.Cristais líquidos são substâncias, numa certa faixade temperatura imediatamente acima dos seuspontos de fusão, que exibem propriedades delíquido (movimento, escoamento) e sólido (elevadaorde nação, rigidez), simultaneamente.


18 CCAssinale a opção que apresenta a relação ERRADA arespeito do comprimento de ligação (R) entre pares demoléculas (neutras, cátions ou ânions), todas no estadogasoso.a) RCO em CO < RCO em CO2

b) RNO em NO+ < RNO em NO–

c) RNO em NO2– < RNO em NO2

+

d) RNN em N2F2 < RNN em N2F4

e) RSO em SO3 < RSO em SO32–

Resolução

a) Correta. RCO < RCO2

O comprimento da ligação no CO é menor.A ligação π diminui o comprimento da ligação.

b) Correta. RNO+ < R

NO–

Devido à deficiência de elétrons no NO+, o com -primento de ligação fica mais curto.

c) Errada. RNO2

– > RNO2

+

NO2– NO2

+

– +

[O — N = O]– [O — N = O]+

Devido à deficiência de elétrons no NO2+, o com -

primento de ligação fica mais curto.

d) Correta. RN2F2

< RN2F4

N2F2 N2F4

A ligação dupla é mais curta que a ligação simples.

F — N = N — F

F F

N — N

F F

NO+

[N — O]+

NO–

[N — O]–

� •• •• •• •• O •• N •• •• O •••• � � •• •• ••

O •• N •• •• O •••• �

CO

πC σ O

π

CO2

π σO=C=O

σ π


d) Correta. RSO32– > RSO3

SO3

Estrutura ressonante

SO32–

Ligação simples

� �2–

Na estrutura ressonante, o comprimento da liga -ção está entre o comprimento de uma ligaçãosimples e o comprimento de uma ligação dupla.

O O O|| | |S ↔ S ↔ S

O O O O O O

O — S — O|

O


19 DDA figura mostra o perfil reacional da decomposição de umcomposto X por dois caminhos reacionais diferentes, I eII. Baseado nas informações apresentadas nessa figura,assinale a opção ERRADA.

a) O caminho reacional II envolve duas etapas.

b) A quantidade de energia liberada pelo caminhoreacional I é igual à do caminho reacional II.

c) O composto K é um intermediário no processoreacional pelo caminho II.

d) O caminho reacional I mostra que a decomposição deX é de primeira ordem.

e) O caminho reacional II refere-se à reação catalisada.

ResoluçãoO gráfico mostra dois caminhos para a decomposiçãodo composto X:Caminho reacional I: apresenta-se em uma únicaetapa:

2X ⎯→ 2T + Z

Trata-se de uma decomposição de segunda ordem:v = k [X]2

Caminho reacional II: apresenta-se em duas etapas:1.a etapa: X + 2Y + 2W ⎯→ 2T + K (rápida)

(menor energia de ativação)

2.a etapa: X + K ⎯→ 2Y + 2W + Z (lenta)

Os compostos Y e W atuam como catalisadores, poisparticipam do processo mas não são consumidos e ocomposto K é intermediário, pois é produzido na 1.a

etapa e consumido na 2.a etapa.A variação de entalpia (ΔH) nos dois processos é amesma, pois só depende das entalpias inicial e final.


20 EEConsidere dois cilindros idênticos (C1 e C2), de paredesrígidas e indeformáveis, inicialmente evacuados. Oscilindros C1 e C2 são preenchidos, respectivamente, comO2(g) e Ne(g) até atingirem a pressão de 0,5 atm etemperatura de 50°C. Supondo comportamento ideal dosgases, são feitas as seguintes afirmações:

I. O cilindro C1 contém maior quantidade de matériaque o cilindro C2.

II. A velocidade média das moléculas no cilindro C1 émaior que no cilindro C2 .

III. A densidade do gás no cilindro C1 é maior que adensidade do gás no cilindro C2.

IV. A distribuição de velocidades das moléculas contidasno cilindro C1 é maior que a das contidas no cilindroC2.

Assinale a opção que apresenta a(s) afirmação(ões)CORRETA(S).

a) Apenas I e III. b) Apenas I e IV.

c) Apenas II. d) Apenas II e IV.

e) Apenas III.

ResoluçãoAplicando a equação dos gases ideais, temos:Cilindro I: P V = nO2

R TCilindro II: P V = nNe R T

Assim, como P, T e V são constantes, obteremos arelação:

Portanto, a quantidade de matéria, em mols, é amesma nos dois cilindros.A densidade dos gases é dada pela equação:

Sendo M a massa molar do gás, concluímos que adensidade do gás oxigênio contido no cilindro I émaior, pois apresenta maior massa molar que o Ne.Dois gases, na mesma temperatura, apresentam amesma energia cinética média. Quanto maior a massamolar, menor a velocidade média das moléculas.

A distribuição de velocidades das moléculas contidasno cilindro C1 é menor que a das contidas no cilindroC2.As moléculas pesadas viajam com velocidade perto doseu valor médio. As moléculas leve apresentam umintervalo mais largo de velocidades.

P V nO2 R T

––––– = ––––––––– ⇔P V nNe R T

nO2 = nNe

P Md = –––––

R T


A única afirmação correta é a III.

AS QUESTÕES DISSERTATIVAS, NUMERADASDE 21 A 30, DEVEM SER RESPONDIDAS NOCADERNO DE SOLUÇÕES.

AS QUESTÕES NUMÉRICAS DEVEM SER DE -SEN VOLVIDAS ATÉ O FINAL, COM APRE SEN -TAÇÃO DO VALOR ABSOLUTO DO RESULTADO.

21A velocidade de uma reação química é dada pela seguinte

equação: v = ; em que β e α são constantes e C,

a concentração do reagente.

Calcule o valor do produto αC quando a velocidade dareação atinge 90% do seu valor limite, o que ocorrequando αC >> 1.

ResoluçãoNo valor limite de velocidade, αC >> 1, podendo-sedizer que 1 + αC = αCA velocidade no valor limite pode ser expressa por:

= =

Quando a velocidade atinge 90% do valor limite:

v = 0,9

Escrevendo a expressão da velocidade fornecida:

v =

Substituindo, teremos:

0,9 =

=

0,9 (1 + αC) = αC

0,9 + 0,9αC = αC

0,1αC = 0,9

βC–––––––1 + αC

βCv = –––––––

1 + αC

βC––––αC

β––––

α

β––––

α

βC––––––1 + αC

β––––

αβC

––––––1 + αC

0,9––––

αC

––––––1 + αC

αC = 9


22Determine a constante de equilíbrio, a 25 °C e 1,0 atm, dareação representada pela seguinte equação química:

2MnO–4 (aq) + 3Mn2+ (aq) + 2H2O (l) →←

→← 5MnO2 (s) + 4H+ (aq)

São dadas as semiequações químicas e seus respectivospotenciais elétricos na escala do eletrodo de hidrogênio,nas condições-padrão:

2MnO–4 (aq) + 8H+ (aq) + 6e– →←

→← 2MnO2 (s) + 4H2O (l) ; E0MnO–

4/MnO2= 1,70V

3MnO2 (s) + 12H+ (aq) + 6e– →←→← 3Mn2+ (s) + 6H2O (l) ; E0

MnO2/Mn2+ = 1,23V

ResoluçãoCálculo da diferença de potencial:

2MnO–4 (aq) + 8H+(aq) + 6e– →←

→← 2MnO2 (s) + 2H2O(l) E = + 1,70V

3Mn2+ (aq) + 6H2O(l) →← 2H2O(l)

→← 3MnO2(s) + 12H+(aq) + 6e– E = – 1,23V

4H+(aq)–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––2MnO–

4 (aq) + 3Mn2+ (aq) + 2H2O (l) →←→← 5MnO2 (s) + 4H+ (aq) ΔE = + 0,47V

No equilíbrio, ΔE é nulo.

Usando a Equação de Nernst:

ΔE = ΔE0 – . log Q

0 = + 0,47 – . log K

. log K = 0,47

log K =

log K = 47,8

0,059––––––

n

0,059––––––

6

0,059––––––

6

0,47 . 6––––––0,059

K = 1047,8


23Para cada conjunto de substâncias, escolha aquela queapresenta a propriedade indicada em cada caso. Justifiquesua resposta.

a) Entre acetona, ácido acético e ácido benzoico, qualdeve apresentar a maior entalpia de vaporização?

b) Entre hidrogênio, metano e monóxido de carbono, qualdeve apresentar o menor ponto de congelamento?

c) Entre flúor, cloro e bromo, qual deve apresentar maiorponto de ebulição?

d) Entre acetona, água e etanol, qual deve apresentarmenor pressão de vapor nas condições ambientes?

e) Entre éter, etanol e etilenoglicol, qual deve apresentarmaior viscosidade nas condições ambientes?

Resoluçãoa) O ácido benzoico deve apresentar a maior entalpia

de vaporização, pois estabelece ligações dehidrogênio e apresenta a maior cadeia.

b) O hidrogênio apresenta o menor ponto decongelamento, pois é apolar e apresenta a menormassa molar.

c) O flúor, o cloro e o bromo são apolares; sendoassim, o bromo (Br2) possui o maior ponto deebulição, pois possui a maior massa molar.

d) A água apresenta a menor pressão de vapor, poisestabelece mais ligações de hidrogênio entre suasmoléculas que o etanol.

e) O etilenoglicol apresenta maior viscosidade nascondições ambientes, pois possui o maior númerode ligações de hidrogênio.


24A reação química hipotética representada pela seguinte

equação: 2AB2C ⎯⎯→k 2AB2 + C2 foi acompanhada

experimentalmente, medindo-se as concentrações das

espécies [AB2C], [AB2] e [C2] em função do tempo. A

partir destas informações experimentais, foram determi -

nadas a constante de velocidade (k) e a lei de velocidade

da reação.

Com base nessa lei de velocidade, o mecanismo abaixofoi proposto e aceito:

Mecanismo: AB2C ⎯⎯→k1 AB2 + C lenta

AB2C + C ⎯⎯→k2 AB2 + C2 rápida

Explique como foi possível determinar a constante develocidade (k) .

ResoluçãoA velocidade da reação é dada pela etapa lenta domecanismo:

AB2C → AB2 + C

Trata-se de uma reação de primeira ordem:

v = k [AB2C]1

A equação de velocidade, integrada em função do

tempo, pode ser expressa por:

ln = – kt

Em que [AB2C]0 é a concentração no instante t = 0, e[AB2C]t é a concentração no instante t.

O gráfico pode ser representado da seguinte maneira:

A constante k pode ser determinada pelo coeficienteangular da reta.

k = –

[AB2C]t––––––––[AB2C]0

ln [AB2C]––––––––

t


25Em um frasco de vidro, uma certa quantidade deBa(OH)2.8H2O(s) é adicionada a uma quantidade, emexcesso, de NH4NO3 (s), ambos pulverizados. Quando osdois reagentes são misturados, observa-se a ocorrência deuma reação química. Imediatamente após a reação, ofrasco é colocado sobre um bloco de madeira umedecido,permanecendo aderido a ele por um certo período detempo.

Escreva a equação química balanceada que representa areação observada. Explique por que o frasco ficou aderidoao bloco de madeira, sabendo que o processo dedissolução em água do NH4NO3 (s) é endotérmico.

Resolução

Equação química da reação:

Ba(OH)2 . 8H2O(s) + NH4NO3(s) →

→ Ba(NO3)2(aq) + 2NH3(g) + 10H2O(l)

O NH4NO3 se dissolve na água formada absorvendo

calor da vizinhança, esfriando o frasco.

Ao colocá-lo sobre o bloco de madeira umedecido, a

água congela e prende o frasco.


26Escreva as fórmulas estruturais das substâncias A, B, C,D, E e F apresentadas nas seguintes equações químicas:

CH3CH2CH2Br + CN– → A + B

A + H2O ⎯⎯→H+

C + D

A ⎯⎯⎯→LiAlH4 E

A ⎯⎯⎯→CH3MgBr

F

ResoluçãoTemos as reações:


27O dióxido de carbono representa, em média, 0,037% dacomposição volumétrica do ar seco atmosférico, nascondições ambientes. Esse gás, dissolvido em água, sofreum processo de hidratação para formar um ácidodiprótico, que se ioniza parcialmente no líquido.

Admitindo-se que água pura seja exposta a CO2 (g)atmosférico, nas condições ambientes, e sabendo que oequilíbrio entre as fases gasosa e líquida desse gás édescrito pela lei de Henry, calcule:

a) a solubilidade do CO2 (aq), expressa em mg L–1, nascondições especificadas acima, sabendo que aconstante da lei de Henry para CO2 gasoso dissolvidoem água a 25 °C é 3,4 x 10–2 mol L–1 atm–1.

b) a concentração molar do ânion bicarbonato, expressaem mol L–1, sabendo que a constante de dissociaçãoácida para o primeiro equilíbrio de ionização do ácidodiprótico a 25 °C é 4,4 x 10–7.

Resoluçãoa) Cálculo da pressão parcial do CO2:

PCO2= XCO2

. P = . 1 atm = 3,7 . 10–4 atm

Cálculo da concentração de CO2(aq):

KH =

3,4 . 10–2 =

[CO2(aq)] = 1,258 . 10–5 mol . L–1

[CO2(aq)] = 1,3 . 10–5 mol . L–1

Cálculo da solubilidade do CO2(aq) em mgL–1:1 mol de CO2 ––––––––– 44 000mg

1,3 . 10–5 mol de CO2 ––––––––– x x = 0,572mg

b) CO2(aq) + H2O(l) →← H+(aq) + HCO3– (aq)

K = 4,4 . 10–7 =

4,4 . 10–7 . (1,3 . 10–5 – x) = x2

5,7 . 10–12 – 4,4 . 10–7 . x = x2

0,037––––––

100

[CO2(aq)]–––––––––

PCO2

[CO2(aq)]–––––––––3,7 . 10–4

solubilidade = 0,6 mg . L–1

início1,3 . 10–5

mol . L–1 — —

reage eforma

x x x x

equilí-brio

1,3 . 10–5 – x x x

x . x–––––––––––––

1,3 . 10–5 – x

[H+] [HCO3–]

–––––––––––––[CO2]


x2 + 4,4 . 10–7 . x – 5,7 . 10–12 = 0

x1 = – 2,6 . 10–6 (não pode)

x2 = + 4,4 . 10–6

A concentração molar do ânion bicarbonato é4,4 . 10–6 mol . L–1.

[HCO–3]= 4,4 . 10–6 mol/L

28Em um processo hidrometalúrgico, conduzido nas condi -ções ambientes, o mineral calcopirita (CuFeS2) élixiviado em solução aquosa de sulfato férrico. Durante oprocesso, o sulfato férrico é regenerado a partir da adiçãode ácido sulfúrico e oxigênio gasoso a essa soluçãoaquosa.

Sabendo que a calcopirita é um semicondutor que sofrecorrosão eletroquímica em meios aquosos oxidantes e,admitindo-se que esse mineral, empregado no processode lixiviação, é quimicamente puro, escreva as equaçõesquímicas balanceadas das reações que representam:

a) a etapa de lixiviação de CuFeS2 (s) com sulfato férricoaquoso.

b) a etapa de regeneração da quantidade exata de matériatotal do sulfato férrico consumido no processo delixiviação da etapa “a”, com adição de solução aquosadiluída de ácido sulfúrico e injeção de gás oxigênio.

c) a reação global do processo de lixiviação da calco -pirita, considerando-se as etapas “a” e “b” acima.

Resoluçãoa) A equação química que representa a lixiviação

com sulfato férrico aquoso é a que se segue (osulfato férrico é um sal solúvel, portanto, seráescrito apenas o íon Fe3+):

CuFeS2 (s) + 4Fe3+(aq) →

→ Cu2+(aq) + 5 Fe2+(aq) + 2S(s)

b) A equação que representa a regeneração do íonférrico (oxidação do íon ferroso a férrico) é:

4H+(aq) + O2(aq) + 4Fe2+(aq) →

→ 4Fe3+(aq) + 2H2O (l)

c) Equação global (soma das etapas a e b):

CuFeS2(s) + 4H+(aq) + O2(aq) →

→ Cu2+(aq) + Fe2+(aq) + 2H2O(l) + 2S(s)


29O produto de solubilidade em água, a 25 °C, do sal hipo -tético M(IO3)2 é 7,2 x 10–9.

Calcule a solubilidade molar desse sal em uma soluçãoaquosa 2,0 x 10–2 mol L–1 de M(NO3)2.

ResoluçãoA expressão do produto de solubilidade do sal M(IO3)2é:M(IO3)2(s) ←⎯

⎯→ M2+(aq) + 2IO–3 (aq)

KPS = [M2+] . [IO3–]2

Numa solução 2,0 . 10–2 mol L–1 de M(NO3)2, temos:

M(NO3)2 ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯→ M2+ + 2NO–3

↓ ↓

1 mol ––––––––––––––– 1 mol

2,0 . 10–2 mol L–1 –––––––––– n

n = 2,0 . 10–2 mol L– 1 de íons M2+

Ao se adicionar M(IO3)2 numa solução

2,0 . 10–2 mol L–1 de M(NO3)2 , teremos:

M(IO3)2 (s) ←⎯⎯→ M2+(aq) + 2 IO3

–(aq)

Como o valor de KPS é pequeno, a concentração de íonsM2+ na solução é praticamente 2,0 . 10– 3 mol . L–1

KPS = [M2+] . [IO3–]2

7,2 . 10–9 = (2,0 . 10–2) . (2x)2

7,2 . 10– 9 = 2,0 . 10– 2 . 4 . x2

x2 = 9,0 . 10– 8

x = 3,0 . 10– 4 mol L–1

A solubilidade do sal vale 3,0 . 10–4 mol L–1

início 2,0 . 10–2 0

solubiliza-se x 2x

equilíbrio 2,0 . 10–2 + x 2x


30Estima-se que a exposição a 16 mg m–3 de vapor demercúrio por um período de 10 min seja letal para um serhumano. Um termômetro de mercúrio foi quebrado e todoo seu conteúdo foi espalhado em uma sala fechada de10m de largura, 10m de profundidade e 3m de altura,mantida a 25 °C.

Calcule a concentração de vapor de mercúrio na sala apóso estabelecimento do equilíbrio Hg (l) →← Hg (g), sabendoque a pressão de vapor do mercúrio a 25 °C é 3 x 10–6 atm,e verifique se a concentração de vapor do mercúrio nasala será letal para um ser humano que permaneça em seuinterior por 10 min.

ResoluçãoAdmitindo que o mercúrio se volatilize na salaatingindo o equilíbrio, a pressão de vapor do mercúrioserá 3 . 10–6 atm.Aplicando a equação de estado, temos:PV = n R T

P = R T

P = [Hg] R T

[Hg] =

[Hg] =

[Hg] = 1,23 . 10–7 mol . L–1

Cálculo da concentração de mercúrio na sala em mg m–3:1 mol de Hg –––––––– 200,59 . 103mg

1,23 . 10–7 mol de Hg . L–1 ––––––––– xx = 2,46 . 10–2 mg . L–1

1L ––––––––––––––– 2,46 . 10–2 mg103L (m3) –––––––––––––– yy = 24,6 mg[Hg] = 24,6 mg/m3

Essa concentração será letal para um ser humano.

n––––

V

P––––RT

3 x 10–6 atm–––––––––––––––––––––––––––––––––

8,21 . 10–2 atm L . K–1 . mol–1 . 298K


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DEFINIÇÕES - estaticog1.globo.comestaticog1.globo.com/2010/12/17/ITA2011_4dia.pdf · Com exceção do cloreto de sódio, que forma uma solução com caráter neutro (pH = 7), os