Prova - TVQ 2018 - 3a Fase - Torneio Virtual de Químicatorneiovirtualdequimica.iqm.unicamp.br/wp-content/uploads/Exame3a... · 5.A parte objetiva da prova ter a peso de 25% na nota

Prova – TVQ 2018 – 3a Fase

Leia atentamente as instrucoes abaixo:

1. Esta prova contem 10 questoes objetivas e 06 questoes discursivas.

2. Cada questao da parte objetiva e composta por quatro itens, sendo apenas um deles verda-deiro. Nessa parte todas as questoes devem ser respondidas.

3. Na parte discursiva, o aluno deve escolher apenas tres questoes para serem respondidas.

4. Esta prova tem duracao de 4 horas. O aluno devera permanecer em sala por, no mınimo, 1hora desde o seu inıcio.

5. A parte objetiva da prova tera peso de 25% na nota final, de modo que cada questao vale 2,5pontos. Ja as questoes discursivas terao peso de 75%, sendo que cada uma vale 25 pontos.

6. Verifique se seu caderno de respostas contem tres folhas em branco, alem da capa. Cadaquestao discursiva deve ser resolvida numa mesma folha de resposta, podendo ser utilizadoo verso da folha. Nao se deve, porem, responder a mais de uma questao em uma mesmapagina.

7. Pode-se solicitar ao aplicador folhas adicionais para a resolucao das questoes discursivas,caso isto seja necessario.

8. O participante devera entregar ao aplicador somente o seu caderno de respostas, devidamentepreenchido.

9. A correcao das questoes sera feita com base nos dados e valores de constantes disponibili-zados em cada questao.

10. E permitido o uso de calculadora cientıfica nao programavel. E vetada a utilizacao dequalquer outro tipo de aparelho eletronico durante a prova.

11. A prova e individual, sendo proibida qualquer forma consulta.

12. O resultado final estara disponıvel no dia 27/01/2019 e estara disponıvel no site: http:

//torneiovirtualdequimica.com.br/

http://torneiovirtualdequimica.com.br/

http://torneiovirtualdequimica.com.br/

Prova - TVQ 2018 - 3a Fase Questao 1.1

1 Questoes objetivas

1.1

Abaixo esta apresentado o diagrama de energia para a reacao A+B+C. Sobrea reacao em questao afirma-se:

(i) A reacao em questao e endotermica.

(ii) energia de ativacao da reacao corresponde a 40 kJ mol−1.

(iii) Considerando que os reagentes sao lıquidos e o produto corresponde a umsolido, pode-se esperar que a entropia molar da reacao diminui.

Estao corretas as afirmacoes:

a) (i) e (ii).

b) (ii) e (iii).

c) (i) e (iii).

d) Todas as afirmacoes sao verdadeiras.

1


1.2

O nome eter sulfurico, como e conhecido o eter dietılico, e resultado da existen-cia de antigos processos industriais, nos quais ele era produzido atraves da reacao decondensacao do alcool etılico na presenca de solucoes concentradas de acido sulfurico.

Um estudante utilizando a seguinte montagem experimental apresentada abai-xo, realizou o seguinte procedimento encontrado em um livro didatico.

“A 100 mL solucao de Etanol 98% foi adicionado lentamente 50 mL de H2SO4

concentrado. Apos o termino da adicao, utilizando um banho de oleo, ajusta-se atemperatura para 130 ◦C. Durante todo o tempo da reacao e mantido fluxo constantede agua a temperatura ambiente pelo condensador.”

a) A especie A apresenta um atomo com octeto incompleto.

b) Devido a suas propriedades fısicas, o composto B presente sera coletado nobalao de coleta, enquanto o produto desejado (eter dietılico) permanece nobalao reacional.

c) Um dos possıveis subprodutos do processo industrial representado acima e aformacao de poliesteres de formula geral (CH3CH2O)nCH2CH3, com n > 1.

d) O acido sulfurico necessita ser utilizado em grandes quantidades devido a suaatuacao estequiometricamente na reacao.

2


1.3

A chamada reacao de Canizzaro diz respeito ao processo de auto-oxirreducaosofrido por aldeıdos sem hidrogenios α, catalisada por uma base suficientementeforte, ou concentrada, que gera dois produtos em quantidades aproximadamenteiguais, um alcool e um acido carboxılico que, sob as condicoes reacionais basicas,dara origem a um sal de acido carboxılico.

Tendo em vista o enunciado, e a reacao ilustrada acima, considerando comosolvente uma solucao aquosa de metanol, sobre uma possıvel extracao com CH2Cl2para separacao dos produtos gerado pela reacao de Canizzaro, assinale a alternativacorreta:

a) O alcool gerado pela reacao ficaria retido na fase aquosa, juntamente com osolvente metanol e a base residual, enquanto o sal de acido carboxılico ficariana outra fase formada, com o diclorometano.

b) A extracao com diclorometano remove o alcool formado, juntamente com osolvente metanol, e deixa o sal de acido na fase aquosa com a base residual.

c) Tratando a fase aquosa gerada na extracao com uma solucao de acido concen-trado precipitamos o acido carboxılico correspondente do sal de acido formadona reacao, especialmente sob altas temperaturas.

d) Fazendo a evaporacao do CH2Cl2 da fase organica gerada na extracao, conse-guimos cristalizar o alcool obtido na reacao.

3


1.4

Compostos octaedricos possuem varias isomerias diferentes. Dentre elas, desta-cam-se a isomeria cis-trans e a isomeria fac-mer. Exemplos dessas isomerias sao asseguintes:

Um composto octaedrico possui 5 planos de simetria. Pode-se concluir quetrata-se de um isomero:

a) Cis

b) Trans

c) Fac

d) Mer

4


1.5

Dra. Amina esta tendo problemas com seu cromatografo. Nas condicoes emque ele esta sendo operado, ela nao consegue analisar uma amostra, devido a uminterferente com tempo de retencao muito proximo. Para resolver seu problema,cogitou algumas mudancas ao seu aparato.

(i) Aumentar a temperatura do gas de arraste.

(ii) Usar um detector mais sensıvel.

(iii) Diminuir o fluxo do gas de arraste.

Quais das propostas de Dra. Amina podem resolver o problema?

a) Proposta (i).

b) Proposta (ii).

c) Proposta (iii).

d) Nehuma das propostas.

5


1.6

Acidos carboxılicos podem ser ligados a metais de varias maneiras diferentes.Duas dessas maneiras sao as apresentadas a seguir.

Sobre essas duas estruturas (respectivamente: 1 e 2), sao feitas as seguintesafirmacoes:

(i) Se um complexo octaedrico e formado exclusivamente por ligantes da estru-tura 1, a conversao para um complexo octaedrico formado exclusivamente porligantes da estrutura 2 e entropicamente favoravel.

(ii) Ao se comparar bandas de vibracao de ligacoes CO no infravermelho, a es-trutura 1 deve apresentar uma banda de frequencia maior e uma banda defrequencia menor que a estrutura 2.

Sobre as afirmacoes, e correto dizer que:

a) Ambas as afirmacoes estao corretas.

b) Apenas (i) esta correta.

c) Apenas (ii) esta correta.

d) Nenhuma esta correta.

6


1.7

Analogamente ao Nitrogenio, que pode se ligar a tres atomos de hidrogenio,formando uma molecula de amonia, o Fosforo e capaz de juntar-se a outros tresatomos de hidrogenio formando a chamada Fosfina que, assim como na molecula deamonia, possui um par de eletrons livre sobre o atomo central.

A Fosfina, PH3, nao possui, como voce poderia imaginar pensando em termosda teoria de repulsao dos pares eletronicos de valencia, a mesma geometria que amolecula de amonia. Na verdade, os angulos de ligacao da molecula de Fosfina,conforme indicado abaixo, sao proximos de 90◦. Alem disso, a amonia e uma basemais basica que a fosfina.

Sobre o tema, assinale a afirmacao correta :

a) Era de se esperar pela TRPEV que a Fosfina, devido aos tres atomos ligan-tes e ao par de eletrons livre sobre o atomo central, seguisse uma geometriamolecular tetraedrica, com angulo de ligacao proximo a 109◦, assim como amolecula de amonia.

b) A geometria adotada pela Fosfina e uma evidencia da hibridizacao dos orbi-tais atomicos do fosforo para a formacao de orbitais hibridizados sp3 que saoutilizados na ligacao, ja que orbitais hibridizados sp3 sao perpendiculares unsaos outros.

c) O par de eletrons livre sobre o fosforo diz respeito ao seu orbital 3s (puro)que e menos energico e, portanto, menos reativo do que o par solitario sp3 naamonia, o que torna a fosfina menos basica que a amonia.

d) Por ser um atomo mais volumoso que o nitrogenio, o fosforo e mais polarizavelque o nitrogenio e, portanto, torna-se mais suscetıvel a agir como um nucleofilo.O que pela teoria acido-base de Lewis faz da fosfina um acido, logo, e de seesperar que a amonia seja mais basica que a fosfina.

7


1.8

As frases abaixo sao atribuıdas aos cientistas J.J. Thomson e Rutherford, res-pectivamente. Na primeira, Thomson nos da uma explicacao sucinta e um co-mentario sobre a importancia dos resultados de seus experimentos. Na segunda,Rutherford fala com espanto sobre o espalhamento de partıculas α por finas folhasde metal.

“Visto que os raios catodicos transportam uma quantidade de eletricidade nega-tiva, sao desviados por uma forca eletrostatica como se fossem negativamente carre-gados, e sofrem a acao de uma forca, exatamente, como se fosse um corpo carregadonegativamente, movendo-se ao longo do caminho seguido pelos raios, nao vejo comofugir a explicacao de que eles sao cargas de eletricidade negativa transportadas porpartıculas de materia.- J.J. Thomson

“Foi quase inacreditavel, foi como se voce disparasse uma bala de canhao de 40cm em um lenco de papel e ela voltasse e o atingisse.” - Ernest Rutherford

Rutherford sabia que a energia cinetica das partıculas α e muito grande. Assim,ele inferiu que para produzir grande deflexao de partıculas tao energeticas, o atomodeveria possuir uma forca eletrostatica descomunal. Tambem era claro que estaforca teria de ser exercida por um corpo de massa consideravel, pois uma partıculaleve tal como o eletron deveria ser facilmente deslocado pelas partıculas α.

a) Joseph John Thomson, por meio de trabalhos com a condutividade eletricaem gases rarefeitos, conseguiu observar a natureza corpuscular e a naturezaeletrica dos raios catodicos. Para Thomson, atomos eram formados por corpus-culos negativamente carregados, em movimento anelar, dentro de uma esfera,de carga positiva uniforme.

b) O famoso experimento de Robert Andrews Millikan permitiu, partindo de umaigualdade entre a forca eletrica e o peso equivalente, atuantes nas gotas de oleo,descobrir, com boa aproximacao, a carga do eletron partindo da chamada razaocarga massa do eletron, que ele mesmo ja havia descoberto em outra ocasiao.

c) Arnold Sommerfeld, por meio da analise mais refinada dos espectros atomicosdo hidrogenio, foi quem introduziu a ideia de subnıveis energeticos, propondoorbitas elıpticas para a movimentacao do eletron, em completa aversao asorbitas circulares propostas por Bohr.

d) Na epoca em que seu experimento foi realizado pela primeira vez, Rutherfordja tinha a nocao de que o atomo era formado por um nucleo pequeno e denso epor um grande espaco vazio associado a orbita do eletron ao redor do nucleo,por isso o espanto em sua frase. Seu experimento representou uma quebra deparadigmas relacionada a evolucao dos modelos atomicos.

8


1.9

Pontos quanticos, ou quantum dots em ingles, sao partıculas nanometricas decompostos semicondutores, muito estudados nos ultimos anos devidos a suas interes-santes propriedades de absorcao e emissao de radiacao eletromagnetica em diversascondicoes.

O comportamento eletronico de um ponto quantico pode ser modelado, de formasimples, como um eletron em um poco de potencial. Nesse caso as barreiras depotencial sao resultante do eletron estar “preso” nas dimensoes nanometricas dapartıcula do semicondutor, de forma que se chega na seguinte equacao para a energiada radiacao liberada durante a emissao.

E = Ebandgap +kh2

8r2

Onde Ebandgap representa a diferenca de energia entre a banda de valencia econducao no material, h e a constante de Planck, k e uma constante qualquer e r eo raio da partıcula.

Uma das principais classes de pontos quanticos estudados sao os de Cadmio-Telurio, Cd-Te. Um dos seus principais metodos de producao, a partir de partıculascoloidais de Cd-Te que sob aquecimento se decompoem e formam partıculas menorespermite a formacao de nanopartıculas de 2 a 10 nm. Segue abaixo uma figura devalores experimentais para o comprimento de onda maximo de emissao para diversospontos quanticos em funcao de suas dimensoes.

Comprimento maximo de emissao apos irradiacao com laser 405 nm.

Sobre o texto acima e seus conhecimentos de quımica, assinale a alternativaverdadeira.

9


a) O grafico indica uma tendencia proporcional entre o tamanho das partıculase o comprimento de onda de emissao, enquanto a equacao acima descreve umcomportamento inversamente proporcional entre esses mesmos valores.

b) A substituicao do laser de 405 nm por um de 900 nm, porem de maior potencia,permite a deteccao de radiacao emitida de maior intensidade.

c) Conforme o raio das nanopartıculas aumenta (r >> nm) o comportamento daspartıculas se aproxima de semicondutores tradicionais.

d) A producao de pontos quanticos de Cd-Te com espectro de emissao commaximo em 400 nm, atraves do metodo descrito no enunciado e adequada.

10


1.10

Como voce viu na primeira fase deste torneio, Lyman, Balmer e Paschen foramresponsaveis pelo estudo dos espectros de emissao atomico do atomo de hidrogenioassociados, respectivamente, ao 1◦, 2◦ e 3◦ nıvel energetico desse elemento. Tendoem vista seu conhecimento sobre o tema e sabendo que a chamada serie de Balmercompreende emissoes atomicas relacionadas a faixa do visıvel.

Pelo enunciado, podemos afirmar que:

a) A serie de Lyman deve compreender emissoes atomicas associadas a regiao doinfravermelho ou visıvel, sendo de maior comprimento de onda e, portanto, demenor energia, que as emissoes estudadas por Balmer.

b) A serie de Paschen deve compreender emissoes atomicas associadas a regiaodo ultravioleta ou visıvel, sendo de maior comprimento de onda e, portanto,de maior energia, que as emissoes estudadas por Balmer.

c) A serie de Lyman deve compreender emissoes atomicas associadas a regiao doultravioleta ou visıvel, sendo de menor comprimento de onda e, portanto, demaior energia, que as emissoes estudadas por Balmer.

d) A serie de Paschen deve compreender emissoes atomicas associadas a regiaodo infravermelho ou visıvel, sendo de maior comprimento de onda e, portanto,de menor energia, que as emissoes estudadas por Balmer.

11


2 Questoes dissertativas

2.1 Dioxido de Nitrogenio

O gas incolor tetroxido de dinitrogenio (N2O4) pode ser produzido a partir denitrato de chumbo (II) (Pb(NO3)2). A reacao ocorre em duas etapas: (i) decom-posicao termica de Pb(NO3)2 e (ii) dimerizacao do gas marrom dioxido de nitrogenio(NO2).

O arranjo experimental utilizado para produzir N2O4 a partir de Pb(NO3)2 estarepresentado abaixo.

Sobre o enunciado e com base nos seus conhecimentos de Quımica, responda osseguintes itens.

(a) Indique as substancias correspondentes a A, B e C. Em seguida, escreva ebalanceie as duas equacoes quımicas envolvidas na formacao do gas N2O4, noexperimento apresentado anteriormente.

(b) O lıquido C foi coletado com uma seringa e aquecido, gerando um gas decoloracao marrom que empurrou o embolo da seringa. Em seguida, esse gasfoi comprimido e a coloracao variou de marrom escuro para marrom claro.Explique essa observacao experimental.

(c) A fim de utilizar o gas N2O4 em turbinas de aeronaves, pesquisadores da NASAavaliaram o aumento do volume da mistura de gas em funcao da temperatura.Eles fizeram previsoes baseadas na Lei de Charles, entretanto a curva experi-mental e significativamente diferente da tendencia prevista.

12


Experimento para avaliar o aumento do volume do gas em funcao doaumento da temperatura.

Explique porque ocorre a diferenca entre a curva teorica e a experimental.

(d) Apesar de parecer simples, o entendimento a nıvel molecular da sıntese do gasN2O4 sugere a formacao de especies intermediarias como ıon nitrito (NO2

– ),ıon nitronio (NO2

+) e o proprio gas dioxido de nitrogenio (NO2). Escreva asestruturas de Lewis para as essas quatro especies, a hibridizacao do atomo denitrogenio e a suas geometrias moleculares.

(e) Comparando os ıons nitrito e nitronio, qual deve apresentar maior forca deligacao N–O? Explique seu raciocınio.

(f) Determine o numero de oxidacao e a carga do nitrogenio no ıon NO2– . Expli-

que a diferenca entre esses dois conceitos.

13


2.2 Glicose

O estudo de Emil Fischer e muitos outros grandes cientistas do seculo XIXpermitiram a elucidacao estrutural da glicose e de outros compostos na famılia dosacucares. Esses estudos foram fundamentais para as descobertas sobre a atuacao detais acucares nos mais diversos processos bioquımicos, muitos esses que sao essenciaispara a manutencao da vida celular.

As estruturas I e II sao ambas formas da glicose, respectivamente chamadas deformas alfa(α) e beta(β). Em solucao aquosa essas formas se interconvertem atravesde um intermediario acıclico A .


(a) Os compostos I e II sao isomeros? Se sim, indique qual tipo de isomeria elesapresentam.

(b) Represente a estrutura molecular do intermediario A. Quais os grupos funcio-nais presentes nessa especie?

(c) A reacao entre I e A pode ser considerada como um processo redox? Raciona-lize sua resposta.

Considere agora a reacao abaixo, catalisada por enzimas de algumas especiesde fungos. Este processo catalıtico e utilizado em diversos glicosımetros, dis-positivos utilizados para medicao do nıvel de glicose no sangue, atraves do quale possıvel medir a concentracao de glicose no sangue com base na formacao doproduto B.

14


(d) A reacao representada na figura acima pode ser considerada como um processoredox? Racionalize sua resposta.

(e) Qual e a formula molecular da especie B. Como voce chegou nessa resposta?

(f) Em solucoes aquosas o composto IV sofre hidrolise, formando o produto C.Durante essa reacao o pH da reacao e reduzido . Qual e o produto C? Comosua formacao resulta na reducao do pH da solucao?

15


2.3 Celula Eletroquımica

Em seu laboratorio, seu Alceno preparou duas solucoes acidas, uma de per-manganato e outra de dicromato. Apos perceber que cada uma delas poderia serutilizada como uma meia-celula em uma celula galvanica com eletrodos de platina,o senhor Alceno interessou-se por descobrir o potencial dessa possıvel pilha. Assim,decidiu usar a equacao de Nernst. Contudo, ainda que se saiba que a concentracao dasolucao de dicromato e igual a 0,1 mol L−1, nao e sabida a concentracao da solucaode permanganato impossibilitando, portanto, o calculo do potencial da celula.

Para determinar a concentracao de permanganato, nosso heroi decidiu titu-lar uma amostra de 3,1416 g de oxalato de sodio dissolvida em agua destilada eacidificada com acido sulfurico ,sob aquecimento, com uma alıquota da solucao depermanganato. Foi gasto 27,18 mL da solucao.

Considere para resolver o problema :

– E◦(MnO4–/Mn2

+) = + 1,51 V

– E◦(Cr2O72–/Cr3+) = + 1,33 V

– MM(MnO4– ) = 118,935 g mol−1

– MM(H2C2O4) = 90,03 g mol−1


(a) Qual a concentracao da solucao de permanganato?

(b) Mostre a semi-reacao associada ao catodo, ao anodo, e a reacao global balance-ada relacionada ao funcionamento da pilha. Alem disso, construa o diagramade celula para a pilha, explicando brevemente sua estrutura e seus caracteres.

(c) Finalmente, calcule o potencial da pilha idealizada por seu Alceno. Apresentetambem, o potencial padrao da pilha, bem como a energia livre de Gibbspadrao.

(d) Deduza uma expressao para a constante de equilıbrio da reacao e calcule seuvalor numerico. Parta da ideia de que, no equilıbrio, o potencial da celula ezero (Ecel = 0).

16


2.4 Entendendo a Lei de Beer-Lambert

A lei de Beer-Lambert e, como abordado na primeira fase, uma relacao entre aquantidade de luz que atravessa a amostra com, o caminho percorrido pela luz, e aconcentracao da especie que absorve a luz. Essa lei e o resultado de varios estudosque comecam ainda no seculo 18, usualmente baseada apenas em experimentos.

Apesar da origem puramente experimental da lei, foi desenvolvida um modeloteorico para apoiar essa lei experimental. Esse modelo trata a questao como umaabordagem estatıstica.

Uma maneira de se ver esse problema de maneira estatıstica e dividir a solucaoem varias unidades, pela qual a luz deve atravessar, como na figura abaixo. Apesardessa abordagem nao ser muito rigorosa, ela ajuda a ilustrar a origem da lei.

Na figura, cada retangulo e uma dessas unidades, ocupada pela especie absor-vente, que e representada pelo cırculo preto. Quando a luz passa por cada umadessas unidades, existe uma chance da luz ser absorvida. O efeito global e a reducaoda intensidade inicial I0 para a intensidade final I.


(a) Digamos, por exemplo, que a chance da luz atravessar uma unidade e de p.Mostre que se a luz atravessar n unidades, ser irradiada com intensidade I0 e

atravessar a amostra com intensidade I, log(

II0

)= log (p)× n.

Dica: log(ab) = b log(a)

(b) Com esse modelo, e sabendo que a absorbancia e definida como − log(

II0

),

mostre que a absorbancia e proporcional ao caminho optico (caminho por quala luz atravessa) e a concentracao.

(c) Em nosso modelo, qual grandeza e dependente da identidade da especie?

(d) Explique como a escolha do comprimento de onda de maior probabilidadede ser absorvido contribui para uma maior sensibilidade do metodo, e de 2motivos para que se deseje uma alta sensibilidade. Uma premissa do modeloe que cada uma das unidades nao interagem com as outras. Se a interacaoentre cada uma dessas unidades nao for desprezıvel, entao sera observado umdesvio da lei de Beer-Lambert.

17


2.5 Substituicao Nucleofılica

Bem como um dos melhores nucleofilos para carbonos saturados, apesar de suabaixıssima basicidade, o iodeto e, tambem, um dos melhores grupos de saıda emrelacao a esse mesmo ambiente quımico. Dessa maneira, o anion e capaz de reagirrapidamente com uma gama de derivados de alquila e iodetos de alquila podemser formados pelo deslocamento de cloreto ou tosilato pelo iodeto, como ilustrado aseguir.

Nesse contexto, iodetos de alquila sao uteis para reacoes com outros nucleofilosnas quais o iodeto pode ser, novamente, deslocado. Como sugerido no exemploabaixo.


(a) O enunciado fala que o iodeto e um bom nucleofilo apesar de ser uma basefraca, deixando claro que, apesar de certa relacao, esses termos nao sao sinonimos. Explique a diferenca fundamental entre nucleofilicidade e basicidade.

(b) Para a primeira reacao, escreva dois mecanismos para reacao, um via SN1 eoutro via SN2. Explique qual mecanismo voce espera que seja seguido pelareacao e quais motivos lhe levaram a essa conclusao.

(c) Indique a lei de velocidade para cada reacao e explicite as unidades da cons-tante de velocidade. Para o mecanismo SN1, explique como voce escolheu aetapa lenta do processo.

(d) Sobre a figura abaixo, mostre, mecanisticamente, como o iodeto e capaz decatalisar a reacao. Sucintamente, diga por qual motivo a reacao de cima e amais demorada.

18


(e) A formacao do carbocation e um fenomeno presente nas reacoes de substituicaonucleofılica. Um carbocation e uma especie extremamente instavel. Nessesentido algum tipo especial de estabilizacao deve ser fornecido para que hajaa formacao dessa especie. Para cada carbocation abaixo, fale sobre algummecanismo de estabilizacao relacionado.

19


2.6 Sr. Alceno e a busca do tesouro perdido

O Sr. Alceno, nosso tecnico de laboratorio favorito, descobriu recentemente queseu avo deixou para ele como heranca o antigo sıtio de sua famılia em Peruıbe.Desde pequeno, o Sr. Alceno lembra que seu tio Benzeno, um grande contador dehistorias, relatava grandes reservas de ouro naquela regiao.

Sr. Alceno, iludido pelo sonho de ser milionario, resolveu explorar o sıtio embusca do ouro. Com base nos seus conhecimentos quımicos, ele decidiu retirardiversas amostras de solo da regiao e levar para seu laboratorio para realizar aextracao e quantificacao da quantidade de ouro.

Em um dos seus antigos livros do tempo de faculdade ele conseguiu encontraro seguinte procedimento para extracao de ouro.

“Na suspensao de 30 g do minerio em 200 mL agua adicionar inicialmenteNaOH ou Ca(OH)2 ate pH 12. Em seguida adicione 2,5 eq de NaCN. Mantendoagitacao constante inicie o borbulhamento de gas O2 na solucao.

Apos 4 horas interrompa o borbulhamento e filtre a solucao para retirar osresıduos minerais. Transfira o filtrado para um balao de fundo redondo de 250 mLe adicione zinco metalico (de preferencia em po) em excesso. A solucao e entaoaquecida a 60◦C por 2 horas e em seguida H2SO4 e adicionado ate garantir quesolucao se torna acida, mantenha agitacao por mais 2 horas e filtre a solucao pararecuperar o ouro extraıdo. “


(a) Interessado pelas reacoes quımicas por tras do procedimento, o Sr. Alcenoencontrou a seguinte equacao. No entanto parte da folha estava rasgada e asespecies A e B nao conseguiam ser lidas.

Au (s) + NaCN + A + B −−→ Au(CN)2 + NaOH

Quais sao as especies A e B? Balanceie a reacao quımica completa.

(b) Qual e a finalidade do borbulhamento de O2 na mistura reacional? Duranteesta etapa a reacao nao e aquecida, explique como isso permite uma maiorextracao do ouro na forma de Au(CN)2. Justifique sua resposta.

(c) Durante a primeira etapa do processo, na qual e formada a especie Au(CN)2, enecessario a adicao de grandes quantidades de NaOH ou Ca(OH)2 na solucao.Por que sua adicao e necessaria?

(d) A adicao de Zn resulta em um processo redox que leva a precipitacao do ouroem sua forma metalica.

20


Au(CN)2 + Zn (s) −−→ C + Au (s)

Balanceie a reacao acima, diga o numero de eletrons envolvidos e apresente aformula molecular da especie desconhecida C.

(e) Apos a adicao do Zn, o ouro ja e precipitado na sua forma metalica. No entantoainda resta uma etapa final, adicao de H2SO4, antes da filtracao e obtencaodo tao desejado metal. Qual e a finalidade dessa adicao final de H2SO4?

(f) O processo, assim como explicado, tambem poderia ser usado para extracaode metais como cobre, nıquel e ferro ? (Suponha que para todos esses metaiso processo de cianacao ocorre, formando as respectivas especies M(CN)n)

21

1

Hhydrogen

1.008

[1.0078, 1.0082]

1 18

3

Lilithium

6.94

[6.938, 6.997]

4

Beberyllium

9.0122

11

Nasodium

22.990

12

Mgmagnesium

24.305

[24.304, 24.307]

19

Kpotassium

39.098

20

Cacalcium

40.078(4)

37

Rbrubidium

85.468

38

Srstrontium

87.62

38

Srstrontium

87.62

55

Cscaesium

132.91

55

Cscaesium

132.91

56

Babarium

137.33

87

Frfrancium

88

Raradium

5

Bboron

10.81

[10.806, 10.821]

13

Alaluminium

26.982

31

Gagallium

69.723

49

Inindium

114.82

81

Tlthallium

204.38

[204.38, 204.39]

6

Ccarbon

12.011

[12.009, 12.012]

14

Sisilicon 28.085

[28.084, 28.086]

32

Gegermanium

72.630(8)

50

Sntin

118.71

82

Pblead

207.2

7

Nnitrogen

14.007

[14.006, 14.008]

15

Pphosphorus

30.974

33

Asarsenic

74.922

51

Sbantimony

121.76

83

Bibismuth

208.98

8

Ooxygen

15.999

[15.999, 16.000]

16

Ssulfur

32.06

[32.059, 32.076]

34

Seselenium

78.971(8)

52

Tetellurium

127.60(3)

84

Popolonium

9

Ffluorine

18.998

17

Clchlorine

35.45

[35.446, 35.457]

35

Brbromine

79.904

[79.901, 79.907]

53

Iiodine

126.90

85

Atastatine

10

Neneon

20.180

2

Hehelium

4.0026

18

Arargon

39.948

36

Krkrypton

83.798(2)

54

Xexenon

131.29

86

Rnradon

22

Tititanium

47.867

22

Tititanium

47.867

40

Zrzirconium

91.224(2)

72

Hfhafnium

178.49(2)

104

Rfrutherfordium

23

Vvanadium

50.942

41

Nbniobium

92.906

73

Tatantalum

180.95

105

Dbdubnium

24

Crchromium

51.996

24

Crchromium

51.996

42

Momolybdenum

95.95

74

Wtungsten

183.84

106

Sgseaborgium

25

Mnmanganese

54.938

43

Tctechnetium

75

Rerhenium

186.21

107

Bhbohrium

26

Feiron

55.845(2)

44

Ruruthenium

101.07(2)

76

Ososmium

190.23(3)

108

Hshassium

27

Cocobalt

58.933

45

Rhrhodium

102.91

77

Iriridium

192.22

109

Mtmeitnerium

28

Ninickel

58.693

46

Pdpalladium

106.42

78

Ptplatinum

195.08

110

Dsdarmstadtium

29

Cucopper

63.546(3)

47

Agsilver

107.87

79

Augold

196.97

30

Znzinc

65.38(2)

48

Cdcadmium

112.41

80

Hgmercury

200.59

111

Rgroentgenium

112

Cncopernicium

114

Flflerovium

113

Nhnihonium

115

Mcmoscovium

117

Tstennessine

118

Ogoganesson

116

Lvlivermorium

57

Lalanthanum

138.91

58

Cecerium

140.12

59

Prpraseodymium

140.91

60

Ndneodymium

144.24

61

Pmpromethium

62

Smsamarium

150.36(2)

63

Eueuropium

151.96

64

Gdgadolinium

157.25(3)

65

Tbterbium

158.93

66

Dydysprosium

162.50

67

Hoholmium

164.93

68

Ererbium

167.26

69

Tmthulium

168.93

70

Ybytterbium

173.05

71

Lulutetium

174.97

89

Acactinium

90

Ththorium

232.04

91

Paprotactinium

231.04

92

Uuranium

238.03

93

Npneptunium

94

Puplutonium

95

Amamericium

96

Cmcurium

97

Bkberkelium

98

Cfcalifornium

99

Eseinsteinium

100

Fmfermium

101

Mdmendelevium

102

Nonobelium

103

Lrlawrencium

21

Scscandium

44.956

39

Yyttrium

88.906

57-71

lanthanoids

89-103

actinoids

atomic number

Symbolname

conventional atomic weight

standard atomic weight

2 13 14 15 16 17 Key:

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

For notes and updates to this table, see www.iupac.org. This version is dated 28 November 2016. Copyright © 2016 IUPAC, the International Union of Pure and Applied Chemistry.

IUPAC Periodic Table of the Elements

Documents

Prova - TVQ 2018 - 3a Fase - Torneio Virtual de Químicatorneiovirtualdequimica.iqm.unicamp.br/wp-content/uploads/Exame3a... · 5.A parte objetiva da prova ter a peso de 25% na nota