INSTRUÇÕES - novoscursos.ufv.br · INSTRUÇÕES 1. A avaliação terá duração de 4,0 (quatro) horas. ... sem se preocupar com valores numéricos, o diagrama de fases P versus

Avaliação para Seleção de Mestrado em Agroquímica - 2016.II

Número ou código do(a) candidato(a): ________________________

INSTRUÇÕES

1. A avaliação terá duração de 4,0 (quatro) horas.

2. Informe acima e no rodapé desta e das páginas seguintes o número ou código

identificador que lhe foi atribuído. Nenhuma outra forma de identificação é permiti-

da.

2. Confira se seu caderno de questões contém 14 (catorze) folhas, com numeração

de páginas apenas na frente, incluindo esta capa, e 8 (oito) questões distintas. Ob-

serve que algumas questões abrangem mais de uma folha.

3. Só serão consideradas as resoluções e respostas apresentadas em caneta azul ou

preta. Resoluções ou respostas em lápis comum não serão consideradas na corre-

ção.

4. Mostre a sequência de cálculos necessários, quando for o caso. É permitido o uso

de calculadora científica.

5. Utilize os espaços indicados em cada questão para suas respostas apenas na

frente de cada folha.

6. O verso de cada folha desta avaliação poderá ser usado como rascunho, mas

qualquer informação apresentada não será considerada na correção e nota final.

7. Há formulário, fatores de conversão e tabela periódica ao final da avaliação para

consulta. Nenhum outro material poderá ser consultado.

Número ou Código do(a) Candidato(a): ___________ 1/14

Universidade Federal de ViçosaDepartamento de Química

Programa de Pós-Graduação em Agroquímica

Questão 1

(a) Calcular a variação da energia livre de Gibbs (G) e de entropia (S) quando 4,00 mol deum gás ideal são submetidos a um processo isotérmico a 500 K no qual a pressão final é metadedo seu valor inicial. O que os valores de G e S calculados significam fisicamente?


Questão 2

A água pura é um exemplo de substância anômala em relação à maioria dos compostos químicosquando se estudam os fenômenos de mudança de estado físico, uma vez que comportamentosespeciais são observados experimentalmente. Isto pode ser parcialmente comprovado ao seanalisar um diagrama de fases típico (do tipo pressão P versus temperatura T).

(a) Esboce, sem se preocupar com valores numéricos, o diagrama de fases P versus T para aágua pura. Apresente as regiões de sólido (S), líquido (L) e gás (G), bem como as curvas deequilíbrio necessárias, o ponto triplo e o ponto crítico. Não se preocupe com as diferenças deestado cristalino quando a água sólida é submetida a temperaturas muito baixas.

(b) Qual a principal característica no diagrama que você esboçou que permite caracterizar ocomportamento anômalo da água citado acima?


Questão 2 – Continuação

(c) De acordo com a regra das fases de Gibbs, qual o valor do grau de liberdade no ponto triploda água? O que isto significa?

(d) A água pura deve congelar acima ou abaixo de 0 °C em locais acima do nível do mar? Qualparte do diagrama que você esboçou no item (a) acima pode ser usada para justificar suaresposta? Para sua referência, ao nível do mar Patm = 760 mmHg.


Questão 3

Um complexo apresenta a seguinte fórmula: [Co(Cl)3(NH3)2(OH2)].

(a) Desenhe as estruturas de todos os isômeros possíveis, incluindo estereoisômeros, admitindo

uma geometria octaédrica (os seis comprimentos de ligação são iguais).

(b) Supondo que em solução aquosa os íons cloreto sejam substituídos por moléculas de água

formando [Co(NH3)2(OH2)4]Cl3, forneça o nome do sal [Co(NH3)2(OH2)4]Cl3 de um dos

possíveis isômeros (a sua escolha).


Questão 4

Observe o diagrama de orbitais moleculares ao lado, para o

complexo [Co(NH3)6]3+.

(a) preencha-o e indique o (10Dq).

(b) calcule a ordem de ligação.

(c) [Co(NH3)6]3+ dificilmente é reduzido a [Co(NH3)6]2+. Supondo

que os diagramas sejam os mesmos, qual seria a explicação para

esse fato?


Questão 5

(a) Considere a estrutura do composto I abaixo. Determine a configuração R/S e escreva o nome completo para a estrutura I, seguindo as regras da IUPAC.

(I)

(b) Identifique cada estrutura abaixo como uma molécula idêntica (em outra posição) (I), umenantiômero (E), um isômero constitucional (C) ou um diasteroisômero (D) do composto Irepresentado acima.

( ) ( ) ( ) ( ) ( )

(c) Entre as substâncias representadas no quadro ao lado, indique oproduto principal da reação de desidratação do álcool (I) com ácidosulfúrico aquoso (50 %), a quente. Justifique.



(d) Desenhe o mecanismo da reação principal que ocorre durante a desidratação, levando aoproduto selecionado no item (c). Mostre todos os elétrons, inclusive os não-ligantes, as cargasformais diferentes de zero e use setas curvas para representar o mecanismo. Represente cadaetapa em uma linha.


Questão 6

Considere os dados:

Substância pKa Substância pKa Substância pKaNH4

+ 9,2 CH3CH2OH 16 H2 35H2O 15,7 HCCH 25 NH3 38

(a) O esquema abaixo mostra uma estratégia de preparação de um alcino deuterado.

Para que essas reações sejam eficientes, escolha entre as substâncias abaixo o solvente S e osreagentes R1 e R2. De acordo com suas escolhas, indique quais serão os produtos P1 e P2.Justifique suas respostas.

H2O, CH3CH2OH, CH3CH2OCH2CH3, H2, NH4Cl, NH3, ND3, D2O, D2, NaH, NaOH, NaOCH2CH3

R1 = ______________ R2 = ______________ S = ______________

P1 = ______________ P2 = ______________



(b) Complete as equações abaixo com os produtos que seriam formados se ocorressem essasreações ácido-base. Indique se o sentido direto de cada uma delas é favorecido (Se sãoespontâneas ou não).

CH3CH2OH + NH2-

( ) Espontânea ( ) Não espontânea

Justificativa:

HC C- + CH3CH3

( ) Espontânea ( ) Não espontânea

Justificativa:


Questão 7

Uma amostra sólida de massa igual a 5,3530 g, contendo Ca2+, foi completamente dissolvida e ovolume da solução foi completado em um balão volumétrico de 100,00 mL. Dessa soluçãoforam retiradas três alíquotas de 10,00 mL cada e, separadamente, foram acidificadas levemente(HOAc) e tratadas com solução de Na2C2O4 em excesso até a completa precipitação do Ca2+. Osprecipitados foram separados por filtração, lavados e transferidos para erlenmeyers. Osprecipitados foram tratados com H2SO4 até a completa solubilização do oxalato de cálcio. Oácido oxálico formado foi então titulado com solução padronizada de KMnO4 0,1254 mol L-1,consumindo em média 15,85 mL do titulante.

Dado: C2O4= + MnO4

- + H+ Mn2+ + CO2 + H2O

(a) Escreva todas as equações das reações que acontecem nessa determinação.

(b) Calcule o teor (% m/m) de Ca2+ na amostra.

(c) Converta o resultado anterior em teor (% m/m) de CaCl2 na amostra.


Questão 8

Pela legislação brasileira, o teor máximo de cobre permitido em cachaça é de 5,0 mg L-1. Paraverificar a qualidade de cachaças produzidas por pequenos produtores de Viçosa e região,algumas amostras foram adquiridas aleatoriamente no comércio e analisadas com o objetivo dedeterminar o teor de cobre das mesmas por absorção atômica. Para esta determinação, asamostras de cachaça foram abertas conforme procedimento descrito no item B abaixo. Forampreparadas também soluções aquosas de Cu2+ para construção de uma curva analítica a partir deuma solução estoque de 100,0 mg L-1 (item A).

(A) Preparo da curva analítica

(a) Descreva o preparo de 100,0 mL da solução estoque de Cu2+ a 100,0 mg L-1 a partir do sal denitrato de cobre penta-hidratado. Mostre os cálculos envolvidos nesta etapa. Descreva tambémas etapas envolvidas para construção da curva analítica, onde a concentração de cobre varia de0,50 a 10,0 mg L-1.

(b) Indique no quadro abaixo os volumes necessários para preparar 25,00 mL das soluções deCu2+ em diferentes concentrações a partir desta solução estoque. Mostre pelo menos um exemplode cálculo.

V / (mL Cu2+) Concentração / (mg L-1)

A V / (mL Cu2+) Concentração /(mg L-1)

A

0,50 0,023 5,00 0,2151,00 0,041 6,00 0,2542,00 0,080 8,00 0,3413,00 0,129 10,0 0,426

Com esses dados foi feita uma regressão linear para avaliar a correlação dos resultados. Dadosda regressão linear: Y = -9,0631x10-4 + 0,04271X (R = 0,99987).



(B) Determinação do teor de Cu2+ e Abertura das amostras de cachaça

10,0 mL de cada amostra de cachaça foram diluídos em 50,0 mL de água deionizada eanalisados por espectrometria de absorção atômica. Fez-se a leitura destas soluções (3 leituras),obtendo uma absorbância média para uma das amostras de 0,1442 e outra de 0,0425.

(a) Determine a concentração destas amostras em mg/L.

(b) Determine o teor (% m/v) de cobre na amostra.

(c) Comente os resultados.


Dados Adicionais e Formulário de Apoio

T(K) = t(ºC) + 273,15 R = 8,314 J K-1 mol-1 = 0,082 atm L K-1 mol-1

1 atm = 101325 Pa = 101325 N m-2 = 760 mmHg = 760 torr

1 bar = 105 Pa = 0,9869 atm = 750,062 torr ;

1 cal = 4,1868 J = 4,1868 N m

1 L = 1 dm3 = 1000 cm3 = 10-3 m3 1 N = 1 kg m s-2

1 Pa = 1 N m-2 = 1 kg m-1 s-2 = 1 J m-3

T/K = t/ºC + 273,15; pV = nRT; F = C – P + 2

U = U (T, V); H = H (T, p) ; H = U +pV ; G = H – TS ;

dW = – P dV U = Q + W ΔG = ΔH – T ΔS

Para gases ideais: R C C VP n

C C P

P n

C C V

V

T

dQ dS rev dQP = Cp dT dQV = CV dT

V P

G

T

S T

G

P

V

S

dT

dP


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