CONSTANTES Constante de Avogadro = 6,02 x 1023 mol-1 Constante de Faraday (F) = 9,65 x 104 C 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 = 8,31 J K – 1 = 62,4 mmHg L K – 1 = 1,98 cal K – 1 mol – 1 Constante gravitacional (g) = 9,81 m s– 2

DEFINIÇÕES Pressão = 1 atm = 760 mmHg = 101325 N m – 2 = 760 Torr 1 N = 1 kg m s – 2 Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0 ºC e 760 mmHg Condições ambientes: 25 ºC e 1 atm. Condições-padrão: 25 ºC, 1 atm; concentração das soluções: 1 mol L – 1 (rigorosamente: atividade unitária das espécies), sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e temperatura em questão. (s) ou (c) = sólido cristalino; (l) ou ( ) = líquido; (g) = gás; (aq) = aquoso; (graf) = grafite; (CM) = circuito metálico;

(conc) = concentrado; (ua) = unidades arbitrárias; (A) = concentração da espécie química A em mol L – 1. MASSAS MOLARES

Elemento Químico

Número Atômico

Massa Molar (g mol – 1)

Elemento Químico

Número Atômico

Massa Molar (g mol – 1)

H 1 1,01 Cl 17 35,45 Be 4 9,01 K 19 39,10 B 5 10,81 Ca 20 40,08 C 6 12,01 Fe 26 55,85 N 7 14,01 Cu 29 63,55 O 8 16,00 Zn 30 65,39 F 9 19,00 As 33 74,92 Na 11 22,99 Br 35 79,91 Mg 12 24,31 Ag 47 107,87 Al 13 26,98 Cd 48 112,41 P 15 30,97 Sn 50 118,71 S 16 32,06 I 53 126,90

Pt 78 195,08

Considere uma amostra nas condições ambientes que contém uma mistura racêmica constituída das substâncias dextrógira e levógira do tartarato duplo de sódio e amônio. Assinale a opção que contém o método mais adequado para a separação destas substâncias. a) Catação. b) Filtração. c) Destilação. d) Centrifugação. e) Levigação.

Resolução: Os cristais das substâncias dextrógira e levógira do tartarato duplo de sódio e amônio são visivelmente distintos podendo utilizar de lupa e pinça para sua separação, e logo, o método mais adequado para sua separação é por catação. Observação: Foi Pasteur o primeiro homem a separar essas substâncias utilizando esse método.

Q u e s t ã o 0 1

2

Alternativa A Considere os seguintes óxidos (I, II, III, IV e V):

I. CaO II. N2O5 III. Na2O IV. P2O5 V. SO3

Assinale a opção que apresenta os óxidos que, quando dissolvidos em água pura, tornam o meio ácido. a) Apenas I e IV b) Apenas I, III e V c) Apenas II e III d) Apenas II, IV e V e) Apenas III e V

Resolução Considerando as equações:

2( ) 2 ( ) ( ) ( )2+ −+ → +S aq aqCaO H O Ca OH

( )2 5 2 ( ) ( ) 3( )2 2S aq aqN O H O H NO+ −+ → +

2 ( ) 2 ( ) ( ) ( )2 2+ −+ → +s aq aqNa O H O Na OH

( )2 5( ) 2 ( ) 3( )2 2+ −+ → +s aq aqP O H O H PO 2

3( ) 2 ( ) ( ) 4( )2 + −+ → +s aq aqSO H O H SO

Assim, os únicos óxidos que tornam o meio ácido são II, IV e V.

Alternativa D

Assinale a opção que apresenta a equação química que representa uma reação envolvendo a uréia [CO(NH2)2] que NÃO ocorre sob aquecimento a 90ºC e pressão de 1 atm. a) CO(NH2)2(s) + 2HNO2(aq) → 2N2(g) + CO2(g) + 3H2O( ) b) CO(NH2)2(s) → N2(g) + 1/2 O2(g) + CH4(g) c) CO(NH2)2(s) + H2O( ) → 2NH3(g) + CO2(g)

d) CO(NH2)2(s) + H2O( ) + 2HCl(aq) → 2NH4Cl(aq) + CO2(g) e) CO(NH2)2(s) + 2NaOH (aq) → Na2CO3(aq) + 2NH3(g)

Resolução A única reação química que não ocorre nas condições citadas é a conversão da uréia em 4( ) 2( ),g gCH N e 2( ).gO Esse processo é impossível em

termos termodinâmicos, já que 2( )gO é extremamente oxidante e 4( ) ,gCH é um bom redutor, ou seja, reagiriam entre si quando entrassem em

contato. Não sendo possível formar 2( )gO e 4( )gCH como produtos.

Alternativa B

São fornecidas as seguintes informações a respeito de titulação ácido-base:

Q u e s t ã o 0 2

Q u e s t ã o 0 3

Q u e s t ã o 0 4

3

A) A figura mostra as curvas de titulação de 30,0 mL de diferentes ácidos (I, II, III, IV e V), todos a 0,10 mol L–1, com uma

solução aquosa 0,10 mol L–1 em NaOH. B) O indicador fenolftaleína apresenta o intervalo de mudança de cor entre pH 8,0 a 10,0, e o indicador vermelho de metila, entre

pH 4,0 a 6,0.

Considerando estas informações, é CORRETO afirmar que a) o indicador vermelho de metila é mais adequado que a fenolftaleína para ser utilizado na titulação do ácido IV. b) o indicador vermelho de metila é mais adequado que a fenolftaleína para ser utilizado na titulação do ácido V. c) o ácido III é mais forte que o ácido II. d) os dois indicadores (fenolftaleína e vermelho de metila) são adequados para a titulação do ácido I. e) os dois indicadores (fenolftaleína e vermelho de metila) são adequados para a titulação do ácido III. Resolução Na titulação do ácido I, ao redor do ponto de equivalência, o pH muda bruscamente de 4 para 10, evidenciando se tratar de um ácido forte. Assim sendo, ambos os indicadores poderiam ser utilizados nessa titulação.

Alternativa D

Considere as seguintes afirmações a respeito da variação, em módulo, da entalpia ( HΔ ) e da energia interna ( UΔ ) das reações químicas, respectivamente representadas pelas equações químicas abaixo, cada uma mantida a temperatura e pressão constantes: I. H2O(g) 1/2O2 (g) → H2O2(g); I IH UΔ > Δ

II. 4NH3(g) + N2(g) → N2H4(g); II IIH UΔ < Δ

III. H2(g) + F2(g) → 2HF(g) III IIIH UΔ > Δ

IV. HCl(g) + 2O2(g) → HClO4(l); IV IVH UΔ < Δ

V. CaO(s) + 3C(s) → CO(g) + CaC2(s); V VH UΔ > Δ

Das afirmações acima, estão CORRETAS a) apenas I, II e V. c) apenas II, IV e V. e) todas. b) apenas I, III e IV. d) apenas III e V. Resolução Ver comentário: Segundo a 1ª Lei da Termodinâmica, sob pressão constante, temos que:

trabalhoH U P VΔ = Δ + Δ

Analisando a expressão, concluímos que: Se 0V H UΔ < ⇒ Δ < Δ

Q u e s t ã o 0 5

4

Se 0V H UΔ > ⇒ Δ > Δ Se 0V H UΔ = ⇒ Δ = Δ O volume ocupado pela mistura é proporcional ao número de moléculas sob temperatura e pressão constantes. No caso das reações, o número de moléculas de gases é proporcional aos coeficientes estequiométricos da equação química, assim: I: Incorreto, pois 0Δ <V visto que o número de moléculas de gases diminui. II: Correta, pois 0Δ <V III: Incorreto, pois 0Δ =V visto que o número de gases não varia. IV: Correta, pois 0Δ >V V: Correta, pois 0Δ >V uma vez que o número de moléculas de gases aumenta. Portanto, a alternativa correta é a C. Se levar-se em conta os módulos de ΔH e ,ΔV não existem dados suficientes para assinalar-se a

alternativa correta. Alternativa C

Considere as afirmações abaixo, todas relativas à temperatura de 25 °C, sabendo que os produtos de solubilidade das substâncias hipotéticas XY, XZ e XW são, respectivamente, iguais a 10–8, 10–12 e 10–16, naquela temperatura.

I. Adicionando-se 1 × 10–3 mol do ânion W proveniente de um sal solúvel a 100 mL de uma solução aquosa saturada em XY sem corpo de fundo, observa-se a formação de um sólido. II. Adicionando-se 1 × 10–3 mol do ânion Y proveniente de um sal solúvel a 100 mL de uma solução aquosa saturada em XW sem corpo de fundo, não se observa a formação de sólido. III. Adicionando-se 1 × 10–3 mol de XZ sólido a 100 mL de uma solução aquosa contendo 1 × 10–3 mol L–1 de um ânion Z proveniente de um sal solúvel, observa-se um aumento da quantidade de sólido. IV. Adicionando-se uma solução aquosa saturada em XZ sem corpo de fundo a uma solução aquosa saturada em XZ sem corpo de fundo, observa-se a formação de um sólido. Das afirmações acima, está(ao) CORRETA(S) a) apenas I e II. b)) apenas I e III. c)) apenas II. d) apenas III e IV. e) apenas IV. Resolução Para as respectivas soluções saturadas:

[ ] [ ][ ] [ ][ ] [ ]

4

8

6

10 mol/L

10 mol/L

10 mol/L

X Y

X W

X Z

−

−

−

= =

= =

= =

I. Em 100 mL de solução saturada em XY há 10-5 mol de X e são adicionados 10-3 mol de W. Assim, desconsiderando qualquer aumento de volume decorrente da adição em ânion W:

[ ] [ ]3

4 61

1010 10 ( )10 psX W K XW

−− −

−⋅ = ⋅ = >

Portanto, a afirmação está correta, pois haverá precipitação do sólido XW até que [ ] [ ] .⋅ = psX W K XW

II. A afirmação está correta porque a solução ficará insaturada em relação a XY, de acordo com os seguintes cálculos, desconsiderando qualquer aumento de volume da solução:

[ ] [ ]3

8 101

1010 1010 psX Y K XY

−− −

−⋅ = ⋅ = <

III. Esta proposição está incorreta, pois a adição do sódio XZ numa solução aquosa do ânion Z não aumentará a quantidade de sódio XZ porque não há íons X de outra fonte para a precipitação. Na verdade, ocorrerá dissolução de uma parte de sólido adicionado para que ocorra a saturação em relação à substância XZ.

Q u e s t ã o 0 6

5

IV. Esta proposição está incorreta. Uma vez que se misturam duas soluções aquosas saturadas sem corpo de fundo do mesmo soluto XZ, a solução resultante permanecerá saturada, sem corpo de fundo.

Alternativa A

O diagrama de fases da água está representado na figura. Os pontos indicados (I, II, III, IV e V) referem-se a sistemas contendo uma mesma massa de água líquida pura em equilíbrio com a(s) eventual(ais) fase(s) termodinamicamente estável(eis) em cada situação. Considere, quando for o caso, que os volumes iniciais da fase vapor são iguais. A seguir, mantendo-se as temperaturas de cada sistema constantes, a pressão é reduzida até Pf. Com base nestas informações, assinale a opção que apresenta a relação ERRADA entre os números de mol de vapor de água (n) presentes nos sistemas, quando a pressão é igual a Pf. a) <I IIIn n b) <I IVn n

c) <III IIn n

d) <III Vn n e) <IV Vn n Resolução Consultando o diagrama, concluímos que em I e III temos apenas água líquida, pura. Como as massas de líquido são iguais, na situação final teremos massas iguais de vapor de água. Portanto,

.=t IIIn n

Alternativa A

Considere um calorímetro adiabático e isotérmico, em que a temperatura é mantida rigorosamente constante e igual a 40 ºC. No interior deste calorímetro é posicionado um frasco de reação cujas paredes permitem a completa e imediata troca de calor. O frasco de reação contém 100 g de água pura a 40 ºC. Realizam-se cinco experimentos, adicionando uma massa m1 de um sal X ao frasco de reação. Após o estabelecimento do equilíbrio termodinâmico, adiciona-se ao mesmo frasco uma massa m2 de um sal Y e mede-se a variação de entalpia de dissolução (ΔH). Utilizando estas informações e as curvas de solubilidade apresentadas na figura, excluindo quaisquer condições de metaestabilidade, assinale a opção que apresenta a correlação CORRETA entre as condições em que cada experimento foi realizado e o respectivo Δ H.

a) Experimento 1: X = KNO3; m1 = 60 g; Y = KNO3; m2 = 60 g; ΔH > 0 b) Experimento 2: X = NaClO3; m1 = 40 g; Y = NaClO3; m2 = 40 g; ΔH > 0 c) Experimento 3: X = NaCl; m1 = 10 g; Y = NaCl; m2 = 10 g; ΔH < 0 d) Experimento 4: X = KNO3; m1 = 60 g; Y = NaClO3; m2 = 60 g; ΔH = 0 e) Experimento 5: X = KNO3; m1 = 60 g; Y = NH4Cl; m2 = 60 g; ΔH < 0 Resolução A partir das curvas de solubilidade ascendentes, pode-se afirmar que as dissoluções dos sais são endotérmicas ( )0 .Δ >H Então:

Experimento 1: a dissolução de m1 (60 g) de KNO, a solução saturada. Portanto, não é possível a medição do ΔH de dissolução da porção m2. Experimento 2: a 40ºC, ambas as massas, m1 (40 g) e m2 (40 g), de NaClO3 são solúveis permitindo a medição do ΔH de dissolução.

Alternativa B

Q u e s t ã o 0 7

Q u e s t ã o 0 8

6

A figura mostra cinco curvas de distribuição de velocidade molecular para diferentes gases (I, II, III, IV e V) a uma dada temperatura. Assinale a opção que relaciona CORRETAMENTE a curva de distribuição de velocidade molecular a cada um dos gases.

a) I = H2, II = He, III = O2, IV = N2 e V = H2O. b) I = O2, II = N2, III = H2O, IV = He e V = H2. c) I = He, II = H2, III = N2, IV = O2 e V = H2O. d) I = N2, II = O2, III = H2, IV = H2O e V = He. e) I = H2O, II = N2, III = O2, IV = H2 e V = He.

Resolução Quanto maior for o valor da massa molecular do gás, menor será sua velocidade molecular. Portanto, de acordo com o diagrama fornecido, temos: I = O2, II = N2, III = H2O, IV = He e V = H2.

Alternativa B

Considere as respectivas reações químicas representadas pelas seguintes equações químicas: I. 2KMnO4 + 3H2SO4 + 5H2O2 → 1X + 2Y + 8H2O + 5O2 II. 4CrO3 + 6H2SO4 → 2Z + 6H2O + 3O2 III. 2K2Cr2O7 + 10H2SO4 → 4KHSO4 + 2W + 8H2O + 3O2

Em relação às equações químicas I, II e III é CORRETO afirmar que a) o produto X é KHSO4. b) o produto Y é Mn(SO4)2. c) o produto Z é CrSO4. d) o peróxido de hidrogênio atua como agente oxidante. e) os produtos Z e W representam o mesmo composto químico. Resolução As equações químicas completas são: I. 4 2 4 2 2 4 4 2 22 3 4 1 2 8 5+ + → + + +KMnO H SO H O K SO MnSO H O O

II. 3 2 4 2 4 3 2 26 2 ( ) 6 3+ → + +CrO H SO Cr SO H O O

III. 2 2 7 2 4 4 2 4 32 10 4 2 ( )+ → +K Cr O H SO KHSO Cr SO

Alternativa E

Assinale a opção que apresenta a substância que pode exibir comportamento de cristal líquido, nas condições ambientes.

a)

Q u e s t ã o 0 9

Q u e s t ã o 1 0

Q u e s t ã o 1 1

7

b)

c)

d)

e) Resolução Um cristal líquido tem propriedades tanto de um sólido cristalino (uma certa organização) como do líquido (fluidez). Compostos que podem formar cristais líquidos tendem a ter moléculas longas e rígidas.

Alternativa D Considere quatro séries de experimentos em que quatro espécies químicas (X, Y, Z e W) reagem entre si, à pressão e temperatura constantes. Em cada série, fixam-se as concentrações de três espécies e varia-se a concentração (C0) da quarta. Para cada série, determina-se a velocidade inicial da reação (v0) em cada experimento. Os resultados de cada série são apresentados na figura, indicados pelas curvas X, Y, Z e W, respectivamente. Com base nas informações fornecidas, assinale a opção que apresenta o valor CORRETO da ordem global da reação química.

a) 3 b) 4 c) 5 d) 6 e) 7 Resolução: A variação da velocidade da reação depende da variação da concentração da quarta espécie. Relacionando-se as expressões da lei da velocidade para duas concentrações, temos

0

0

,'

a0

a0

V kCV kC

= em que a é ordem de reação.

Assim 0 0

0 0

loglog log' ' log

V C Va aV C C⎛ ⎞ ⎛ ⎞ Δ

= ⇒ =⎜ ⎟ ⎜ ⎟ Δ⎝ ⎠ ⎝ ⎠

Aplicando-se essa relação para cada espécie, temos que: espécie X, ordem zero; espécie Y, ordem 1; espécie Z, ordem 2; espécie W, ordem 2.

Logo, a lei de velocidade é dada por [ ] [ ] [ ]2 2V k Y Z W= ⋅ ⋅ e a ordem global da reação é 5 . Alternativa C

Q u e s t ã o 1 2

8

Considere soluções de SiCl4/CCl4 de frações molares variáveis, todas a 25 ºC. Sabendo que a pressão de vapor do CCl4 a 25 ºC é igual a 114,9 mmHg, assinale a opção que mostra o gráfico que melhor representa a pressão de vapor de CCl4 (PCCl4

) em função da fração molar de SiCl4 no líquido ( )4

1SiClx .

a) b)

c) d)

e)

Resolução Segundo a Lei de Raoult, a pressão de vapor do solvente, na solução, é diretamente proporcional à fração molar de suas partículas. Para

40,0=SIClX , a pressão de vapor é dada pelo CCl4 puro, 114,9 mmHg. À medida que a fração molar do SiCl4 aumenta, a pressão de vapor da

mistura diminui, até tornar-se nula quando 4

1,0SiClX = . Como a pressão de vapor é função linear da fração molar, o gráfico será uma reta com

coeficiente angular negativo.

Alternativa E

Um recipiente fechado, mantido a volume e temperatura constantes, contém a espécie química X no estado gasoso a pressão inicial Po. Esta espécie decompõe-se em Y e Z de acordo com a seguinte equação química: X(g) → 2Y (g) + 1/2 Z (g). Admita que X, Y e Z tenham comportamento de gases ideais. Assinale a opção que apresenta a expressão CORRETA da pressão (P) no interior do recipiente em função do andamento da reação, em termos da fração α de moléculas de X que reagiram. a) P = [1+ (1/2) α]P0. b) P = [1+ (2/2) α]P0. c) P = [1+(3/2) α]P0. d) P = [1+(4/2) α]P0. e) P = [1+ (5/2) α]P0. Resolução O quadro apresenta o comportamento dos gases ideais, em número de mols, na reação, partindo-se de 1 mol de X:

( )

( ) ( ) ( )11 22

1 mol 0 01mol 2 mol mol211 mol 2 mol mol2

g g gX Y Z

início

reage

final

α α α

α α α

→ +

− + +

−

Q u e s t ã o 1 3

Q u e s t ã o 1 4

9

Em que número de mol final é 312

⎛ ⎞+ α⎜ ⎟⎝ ⎠

Para gases ideais, mantendo-se V e T constantes, a pressão é diretamente proporcional ao número de mols ( ).∼P n Assim:

00

1 31231

2

⎡ ⎤⎛ ⎞= = ⇒ = + α⎜ ⎟⎢ ⎥⎡ ⎤⎛ ⎞ ⎝ ⎠⎣ ⎦+ α⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠⎣ ⎦

estado inicial PV RT P Pestado final PV

Alternativa C

Um elemento galvânico é constituído pelos eletrodos abaixo especificados, ligados por uma ponte salina e conectados a um multímetro de alta impedância. Eletrodo a: Placa de chumbo metálico mergulhada em uma solução aquosa 1 mol L–1 de nitrato de chumbo. Eletrodo b: Placa de níquel metálico mergulhada em uma solução aquosa 1 mol L–1 de sulfato de níquel. Após estabelecido o equilíbrio químico nas condições-padrão, determina-se a polaridade dos eletrodos. A seguir, são adicionadas pequenas porções de KI sólido ao Eletrodo a, até que ocorra a inversão de polaridade do elemento galvânico.

Dados eventualmente necessários: Produto de solubilidade de PbI2: Kps (PbI2) = 8,5 x 10–9 Potenciais de eletrodo em relação ao eletrodo padrão de hidrogênio nas condições-padrão:

2 22

0 0 0/ / /

0,13V; 0, 25V; 0,53VPb Pb Ni Ni I I

E E E+ + −= − = − =

Assinale a opção que indica a concentração CORRETA de KI, em mol L–1, a partir da qual se observa a inversão de polaridade dos eletrodos nas condições-padrão. a) 1 × 10–2 b) 1 × 10–3

c) 1 × 10–4 d) 1 × 10–5 e) 1 × 10–6

Resolução: Até o equilíbrio ser atingido, as semi-reações da pilha chumbo-níquel serão: Cátodo +: ( )2 02 ( )Pb aq e Pb s+ −+ →

Ânodo –: 2( ) ( ) 2Ni s Ni aq e+ −→ + A equação de equilíbrio dessa pilha será:

2 0 2( ) ( ) ( ) ( )+ ++ +Ni s Pb aq Pb s Ni aq Adicionando-se ( )KI s até que ocorra a inversão de polaridade, ou seja, o eletrodo de níquel passe a atuar como cátodo e o de chumbo como

ânodo, o 2+Pb restante será precipitado na forma de 2 ( )PbI s até que o Echumbo seja menor que 0 .níquelE Aplicando-se a Equação de Nernst para

esta nova célula, cuja semi-reação é 2 ( ) 2 ( ),+ −+ → oPb aq e Pb s tem-se que:

0 0,059 log2

= −E E Q

Como 2/0, 25Vo

Pb PbE + < − e

2

1 ,+

=⎡ ⎤⎣ ⎦

QPb

obtem-se:

2

0,059 10,13 log 0,252 +

− < −⎡ ⎤⎣ ⎦Pb

2

10,0296 log 0,12Pb +

− < −⎡ ⎤⎣ ⎦

2

1log 4+

>⎡ ⎤⎣ ⎦Pb

42

1 10+

>⎡ ⎤⎣ ⎦Pb

Q u e s t ã o 1 5

10

2 40 10 mol/LPb + −⎡ ⎤< <⎣ ⎦

Substituindo-se na expressão do Kps do 2 ( ),PbI s chega-se ao valor da concentração molar mínima dos íons iodeto: 22 1 1 0,01 mol/Lps mínima mínima

K Pb I I+ − −⎡ ⎤ ⎡ ⎤ ⎡ ⎤= → ≅⎣ ⎦ ⎣ ⎦ ⎣ ⎦

Cálculo da concentração molar mínima de KI:

[ ] 20,01 10 mol/L1mínima

KI −= ⇒

Alternativa A

São dadas as semi-equações químicas seguintes e seus respectivos potenciais elétricos na escala do eletrodo de hidrogênio nas condições-padrão:

Com base nestas informações, assinale a opção que contém a afirmação CORRETA, considerando as condições-padrão. a) A formação de FeCl2 a partir de Fe fundido e Cl2 gasoso apresenta ΔH > 0. b) Tanto a eletrólise ígnea do FeCl2(s) quanto a do FeCl3(s), quando realizadas nas mesmas condições experimentais, produzem as mesmas quantidades em massa de Fe(s). c) Uma solução aquosa de FeCl2 reage com uma solução aquosa de ácido clorídrico, gerando H2 (g). d) Borbulhando Cl2 (g) em uma solução aquosa de Fe2+, produz-se 1 mol de Fe3+ para cada mol de Cl− em solução. e) Fe2+ tende a se oxidar em solução aquosa ácida quando o meio estiver aerado. Resolução Uma solução aquosa ácida de Fe2+ tende a se oxidar a Fe3+ em presença do ar (O2), com um ΔE = +0,4580V

Alternativa E

Duas células (I e II) são montadas como mostrado na figura. A célula I contém uma solução aquosa 1 mol L−1 em sulfato de prata e duas placas de platina. A célula II contém uma solução aquosa 1 mol L−1 em sulfato de cobre e duas placas de cobre. Uma bateria fornece uma diferença de potencial elétrico de 12 V entre os eletrodos Ia e IIb, por um certo intervalo de tempo. Assinale a opção que contém a afirmativa ERRADA em relação ao sistema descrito.

a) Há formação de O2 (g) no eletrodo Ib. b) Há um aumento da massa do eletrodo Ia. c) A concentração de íons Ag+ permanece constante na célula I. d) Há um aumento de massa do eletrodo IIa. e) A concentração de íons Cu2+ permanece constante na célula II.

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11

Resolução O esquema de polaridade dos eletrodos nesta eletrólise é:

As semi-reações do processo são: Ia = cátodo : ( ) ( ) ;

reduçãoaq sAg e Ag+ −+ ⎯⎯⎯→

Ib – ânodo ⊕: 2 ( )2 oxidaçãoH O ⎯⎯⎯⎯→ 12( ) ( )4 4 ;g aqO H e+ −+ +

IIa = cátodo : 2( ) ( )2 ;reduçãoaq sCu e Cu+ −+ ⎯⎯⎯→

Ib – ânodo ⊕: 2( ) ( ) 2 ;oxidaçãos aqCu Cu e+ −⎯⎯⎯⎯→ +

Desse modo, há diminuição da concentração molar dos íons prata na célula I.

Alternativa C

Considere as afirmações abaixo, todas relacionadas a átomos e íons no estado gasoso:

I. A energia do íon Be2+, no seu estado fundamental, é igual à energia do átomo de He neutro no seu estado fundamental. II. Conhecendo a segunda energia de ionização do átomo de He neutro, é possível conhecer o valor da afinidade eletrônica do íon He2+. III. Conhecendo o valor da afinidade eletrônica e da primeira energia de ionização do átomo de Li neutro, é possível conhecer a energia envolvida na emissão do primeiro estado excitado do átomo de Li neutro para o seu estado fundamental. IV. A primeira energia de ionização de íon H− é menor do que a primeira energia de ionização do átomo de H neutro. V. O primeiro estado excitado do átomo de He neutro tem a mesma configuração eletrônica do primeiro estado excitado do íon Be2+.

Então, das afirmações acima, estão CORRETAS a) apenas I e III. b) apenas I, II e V. c) apenas I e IV. d) apenas II, IV e V. e) apenas III e V.

Resolução I. Incorreta. A energia da estrutura depende também do número atômico. Como esta é a única diferença entre as espécies, concluímos que as suas energias são diferentes. II. Correta. A segunda energia de ionização do He neutro é a energia necessária (absorvida) para: 2He He e+ + −→ + Como afinidade eletrônica é a energia liberada no processo inverso, concluímos que, em módulo, elas são iguais. III. Incorreta. As energias envolvidas na afinidade eletrônica e no primeiro potencial de ionização do Li neutro estão associadas ao mesmo orbital, o que não acontece com a emissão do estado excitado (o elétron muda de orbital). IV. Correta. O elétron a ser retirado no H– está mais distante do núcleo que o de H. Portanto, a sua primeira energia de ionização é menor. V. Correta. As duas espécies apresentam a mesma configuração eletrônica no primeiro estado excitado.

Alternativa D

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Uma reação química hipotética é representada pela seguinte equação: X(g) + Y(g) → 3Z(g). Considere que esta reação seja realizada em um cilindro provido de um pistão, de massa desprezível, que se desloca sem atrito, mantendo-se constantes a pressão em 1 atm e a temperatura em 25 ºC. Em relação a este sistema, são feitas as seguintes afirmações:

I. O calor trocado na reação é igual à variação de entalpia. II. O trabalho realizado pelo sistema é igual a zero. III. A variação da energia interna é menor do que a variação da entalpia. IV. A variação da energia interna é igual a zero. V. A variação da energia livre de Gibbs é igual à variação de entalpia.

Então, das afirmações acima, estão CORRETAS a) apenas I, II e IV. b) apenas I e III. c) apenas II e V. d) apenas III e IV. e) apenas III, IV e V. Resolução: I. Correta. O calor trocado na reação sob pressão constante é igual à variação de entalpia. Segundo a 1ª Lei da Termodinâmica sob pressão constante, temos que:

II. Incorreta. Na reação, o número de moléculas de cada gás é proporcional aos coeficientes estequiométricos e ao volume ocupado sob temperatura e pressão constantes. Como ocorre aumento do número de moléculas, concluímos que aumentou o volume, portanto o sistema realizou trabalho. III. Correta. Como 0Vp >Δ⋅ , concluímos que UH Δ>Δ . IV. Incorreta. A variação de energia interna é diferente de zero. V. Incorreta. Como STHG Δ⋅−Δ=Δ e no sistema existe variação de entropia (varia o número de moléculas de gases), concluímos que GΔ (variação da energia livre de Gibbs) é diferente de HΔ (variação da entalpia).

Alternativa B

A figura apresenta cinco curvas (I, II, III, IV e V) da concentração de uma espécie X em função do tempo. Considerando uma reação química hipotética representada pela equação X(g)→ Y(g), assinale a opção CORRETA que indica a curva correspondente a uma reação química que obedece a uma lei de velocidade de segunda ordem em relação à espécie X.

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

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Resolução: Para uma reação de segunda ordem, temos:

Sendo 0[ ][ ]

2x

x = pode-se obter a relação entre tempo de meia-vida (t1/2) e a constante cinética (k) pela expressão 1/ 20

1[ ]

tk x

= .

Para diferentes valores de [x]0 deve-se obter o mesmo valor de k . Assim, para a curva V, temos:

Logo, a curva V é a única que obedece à cinética de segunda ordem.

Alternativa E Considere as informações abaixo: a) PbCrO4(s) é um sólido amarelo que é solúvel em água quente. b) AgC (s) forma um cátion de prata solúvel em solução aquosa de NH3. c) O sólido branco 2PbC (s) é solúvel em água quente, mas os sólidos brancos AgC (s) e 22CHg (s) não o são. d) Uma solução aquosa contendo o cátion de prata do item b), quando acidulada com HC , forma o sólido AgC (s). e) 22CHg (s) forma uma mistura insolúvel contendo Hg( ), que tem cor prata, e CHgNH2 (s), que é preto, em solução aquosa de NH3. Uma amostra sólida consiste em uma mistura de cloretos de Ag+, Hg +2

2 e Pb2+. Apresente uma seqüência de testes experimentais

para identificar os íons Ag+, Hg +22 e Pb2+ presentes nesta amostra.

Resolução Inicialmente, transfere-se a mistura sólida para um béquer, acrescenta-se água e ferve-se. Faz-se então uma filtração a quente. Resfria-se o filtrado. A formação de um sólido branco ( 2PbC ) identifica o íon Pb2+. O resíduo da filtração deve ser lavado com água quente e acrescenta-se K2CrO4 à água de lavagem fria até que não se forme mais sólido amarelo. Isso garante que não há Pb2+ no resíduo. Então acrescenta-se solução de NH3 ao resíduo.

A formação de um precipitado preto ( CHgNH2 (s) + Hg( )) identifica o íon Hg +22 .

Faz-se então uma filtração. Acidula-se o filtrado com HC . A formação de um sólido branco identifica o íon Ag+.

Calcule o valor do potencial elétrico na escala do eletrodo de hidrogênio nas condições-padrão (Eº) da semi-equação química

CuI(s) + e−(CM) →← Cu(s) + I−(aq). Dados eventualmente necessários: Produto de solubilidade do CuI(s):

Kps (CuI) = 1,0x10−12

Semi-equações químicas e seus respectivos potenciais elétricos na escala do eletrodo de hidrogênio nas condições-padrão (Eº):

I. Cu2+(aq) + e−(CM) Cu+(aq); oIE = 0,15V

II. Cu2+(aq) + 2e−(CM) Cu(s); oIIE = 0,34V

III. Cu+(aq) + e−(CM) Cu(s); oIIIE = 0,52V

IV. I2(s) + 2e−(CM) 2I−(aq); oIVE = 0,54V

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Resolução:

Como trata-se das condições-padrão, temo para equação abaixo que: 1,0mol/LI −⎡ ⎤ =⎣ ⎦

Como 12 12( ) 10 1,0 10 mol/LKps CuI Cu I Cu+ − − + −⎡ ⎤ ⎡ ⎤ ⎡ ⎤= = ⇒ = ⋅⎣ ⎦ ⎣ ⎦ ⎣ ⎦

Pela equação de Nernst, para a reação III, temos: 0,0592 10,52 log

1E

Cu+

−=

⎡ ⎤⎣ ⎦

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0,0592 10,52 log 0,19V1 10

E E−

−= ⇒ = −

Para obtermos a reação pedida basta adicionarmos as equações: 1 - ( ) ( ) ( )s aq aqCuI Cu I+ −+ 1 0GΔ = pois está em equilíbrio

2 - ( ) ( )( )aq sCu e CM Cu+ −+ ( )2 1 0,19G FΔ = − ⋅ ⋅ −

3 - ( ) ( ) ( )( )s s aqCuI e CM Cu I− −+ + 3GΔ Como 3 1 2G G GΔ = Δ + Δ , temos:

( )3 0 0,19FE F− = − −

3 0,19VE∴ = −

Esboce graficamente o diagrama de fases (pressão versus temperatura) da água pura (linhas cheias). Neste mesmo gráfico, esboce o diagrama de fases de uma solução aquosa 1 mol kg−1 em etilenoglicol (linhas tracejadas).

Resolução Esboço do diagrama de fases:

Uma reação química genérica pode ser representada pela seguinte equação:

A(s) B(s) + C(g)

Sabe-se que, na temperatura Teq, esta reação atinge o equilíbrio químico, no qual a pressão parcial de C é dada por PC,eq. Quatro recipientes fechados (I, II, III e IV), mantidos na temperatura Teq, contêm as misturas de substâncias e as condições experimentais especificadas abaixo: I. A(s) + C(g) ; PC,I < PC,eq II. A(s) + B(s) ; PC,II = 0 III. A(s) + C(g) ; PC,III >>> PC,eq IV. B(s) + C(g) ; PC,IV > PC,eq Para cada um dos recipientes, o equilíbrio químico citado pode ser atingido? Justifique suas respostas. Resolução Como a pressão parcial de C é diretamente proporcional ao seu número de partículas, concluímos: • Recipientes I e II: o equilíbrio químico pode ser atingido se o número de partículas de A for suficiente para, na decomposição, formar mais partículas de C, tornando PC,I = PC,eq.

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• Recipiente III: o equilíbrio não pode ser atingido, pois o número de partículas de C deve diminuir e, para isso, C deve reagir com B formando A. Como não existem partículas de B, a reação inversa não ocorre. • Recipiente IV: o equilíbrio pode ser atingido, pois C reage com B formando A (sentido inverso do sistema), o que diminui PC,IV, até igualar a PC,eq. Apresente as respectivas fórmulas químicas estruturais das espécies químicas (A, B, C, D, E) presentes nas seguintes equações químicas:

( tan )3 2 2

KOH e olCH CH CH C A⎯⎯⎯⎯⎯→ ( tan )

3 3KOH e olCH CHC CH A⎯⎯⎯⎯⎯→

( tan )3 2 3

KOH e olCH CH CHC CH B C⎯⎯⎯⎯⎯→ +

( ) 2 4 2 ,3 22

H SO H O calorH C CCH D E⎯⎯⎯→ ⎯⎯⎯⎯→ Resolução De acordo com as informações fornecidas, temos:

Portanto o gráfico T(ºC) x t(min) é:

Para cada um dos processos listados abaixo, indique se a variação de entropia será maior, menor ou igual a zero. Justifique suas respostas. a) N2 (g, 1 atm, T = 300 K) → N2 (g, 0,1 atm, T = 300 K) b) C (grafite) → C (diamante) c) solução supersaturada → solução saturada d) sólido amorfo → sólido cristalino e) N2(g) → N2 (g, adsorvido em sílica) Resolução a)

0SΔ > , pois a diminuição da pressão nesse sistema implica no aumento de volume e, conseqüentemente, no aumento da probabilidade posicional das moléculas de N2.

b)C(grafite) → C(diamante)

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0SΔ < , pois a formação de diamante a partir de grafite envolve a diminuição da mobilidade da estrutura carbônica, o que é constatado pela maior dureza do diamante em relação ao grafite. c) solução supersaturada solução saturada→

0SΔ > , pois aumenta a estabilidade do sistema. d) sólido amorfo sólido cristalino→

0SΔ < , pois há aumento da organização estrutural, ou seja, diminui a probabilidade posicional das partículas. e)

0SΔ < , pois o fenômeno de adsorção implica na restrição de movimento das moléculas gasosas.

A equação química hipotética A D→ ocorre por um mecanismo que envolve as três reações unimoleculares abaixo (I, II e III). Nestas reações,

IHΔ representa as variações de entalpia, e Eai, as energias de ativação.

I. A B→ ; rápida, IHΔ , EaI

II. B C→ ; lenta, IIHΔ , EaII

III. C D→ ; rápida, IIIHΔ , EaIII

Trace a curva referente à energia potencial em função do caminho da reação A D→ , admitindo que a reação global A D→ seja exotérmica e considerando que: 0II IH HΔ > Δ > ; aI aIIIE E< .

Resolução:

Suponha que um pesquisador tenha descoberto um novo elemento químico, M, de número atômico 119, estável, a partir da sua separação de um sal de carbonato. Após diversos experimentos foi observado que o elemento químico M apresentava um comportamento químico semelhante aos elementos que constituem a sua família (grupo). a) Escreva a equação balanceada da reação entre o elemento M um estado sólido com a água (se ocorrer). b) O carbonato do elemento M será solúvel em água? Justifique a sua resposta. Resolução: a)

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b) Todos os produtos formados podem ser usados como monômeros de reações de polimerização por adição, porque apresentam, cada um deles, uma insaturação. c)

Monômero cloreto de vinila acrilonitrilo(a) acetato de vinila cloreto de vinilideno Polímero policloreto de vinila (PVC) poliacrilonitrilo(a) poliacetato de vinila (PVA) policloreto de vinilideno

São descritos, a seguir, dois experimentos e respectivas observações envolvendo ossos limpos e secos provenientes de uma ave.

I. Um osso foi imerso em uma solução aquosa 10 % (v/v) em ácido fórmico. Após certo tempo, observou-se que o mesmo havia se tornado flexível. II. Um outro osso foi colocado em uma cápsula de porcelana e submetido a aquecimento em uma chama de bico de Bunsen. Após um longo período de tempo, observou-se que o mesmo se tornou frágil e quebradiço.

a) Explique as observações descritas nos dois experimentos. b) Baseando-se nas observações acima, preveja o que acontecerá se um terceiro osso limpo e seco for imerso em uma solução aquosa 1mg L−1 em fluoreto de sódio e, a seguir, em uma solução aquosa a 10 % (v/v) em ácido fórmico. Justifique a sua resposta. Resolução: O tecido ósseo é constituído por uma matriz orgânica colagênica e outras proteínas (25%), 10% de água e o restante é constituído de carbonato de cálcio e hidroxiapatita: Ca5(PO4)3OH. a) No procedimento I, o ácido fórmico reage com os carbonatos e torna mais solúvel a hidroxiapatita, desmineralizando o osso. Isso explica a sua flexibilidade. No procedimento II, o aquecimento decompõe a matriz orgânica do osso. O osso, rico em minerais, torna-se quebradiço e frágil. b) A imersão na solução de fluoreto converte a hidroxiapatita em fluorapatita, Ca5(PO4)3F, que é muito menos solúvel em meio ácido. Desse modo, a desmineralização do osso, quando imerso na solução ácida, será menor ou ocorrerá em pequena escala. Considere as seguintes espécies no estado gasoso: BF3, SnF −

3 , BrF3, KrF4 e BrF5. Para cada uma delas, qual é a hibridização do átomo central e qual o nome da geometria molecular? Resolução:

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