CONSTANTES

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

Constante de Faraday (F) = 9,65 x104 C mol−1

Volume molar de gás ideal = 22,4 L (CNTP)Carga elementar = 1,602 x 10 19− CConstante dos gases (R) =

= 8,21 x 10 2− atm L K 1− mol−1 == 8,31 J K 1− mol−1 == 62,4 mmHg L K 1− mol−1 == 1,98 cal mol−1 K 1−

DEFINIÇÕES

Condições normais de temperatura epressão (CNTP): 0 Co e 760 mmHg.

Condições ambientes: 25 Co e 1 atm.

Condições-padrão: 25 Co , 1 atm, concentra-

ção das soluções: 1 mol L−1 (rigorosamente:atividade unitária das espécies), sólido comestrutura cristalina mais estável nas condi-ções de pressão e temperatura em questão.(s) ou (c) = sólido cristalino; (l) = (�) = líquido;(g) = gás; (aq) = aquoso; (CM) = circuito metá-lico; [A] = concentração da espécie química Aem mol L 1− e (ua) = unidades arbitrárias.

MASSAS MOLARES

ElementoQuímico

NúmeroAtômico

Massa Molar(g mol−1)

H 1 1,01C 6 12,01N 7 14,01O 8 16,00F 9 19,00

Na 11 22,99Al 13 26,98Si 14 28,09P 15 30,97S 16 32,06Cl 17 35,45Ar 18 39,95K 19 39,10Ca 20 40,08Ti 22 47,88

Cr 24 52,00Mn 25 54,94Fe 26 55,85Zn 30 65,37Br 35 79,91Ag 47 107,87Sb 51 121,75I 53 126,90

Xe 54 131,30Ba 56 137,34Pt 78 195,09Hg 80 200,59Pb 82 207,21

As questões de 01 a 20 NÃO devem ser resol-vidas no caderno de soluções. Para respon-dê-las, marque a opção escolhida para cada ques-tão na folha de leitura óptica e na reprodu-ção da folha de leitura óptica (que se encon-tra na última página do caderno de soluções).

O abaixamento da temperatura de congelamen-to da água numa solução aquosa com concentra-ção molal de soluto igual a 0,100 mol kg−1 é0,55 oC. Sabe-se que a constante crioscópicada água é igual a 1,86 oC kg mol−1. Qual dasopções abaixo contém a fórmula molecularCORRETA do soluto?a) [Ag(NH3)]Cl. b) [Pt(NH3)4 Cl2]Cl2 .c) Na[Al(OH)4]. d) K3[Fe(CN)6 ].e) K4[Fe(CN)6].

alternativa B

O fenômeno crioscópico pode ser descrito pela lei:∆T K W iS S= ⋅ ⋅

Aplicando os dados do exercício temos:0,55 1,86 0,100 i i 3= ⋅ ⋅ ∴ ≅Considerando que as substâncias apresentadasestão totalmente dissociadas, somente o comple-xo da alternativa B tem i ≅ 3:

1[Pt(NH ) C ]C3 4 2 2H2O

� �

H2O3 4 2 (aq)

2(aq)1[Pt(NH ) C ] 2 C� �

+ −+

Questão 1

Qual das opções apresenta uma substânciaque ao reagir com um agente oxidante ([O]),em excesso, produz um ácido carboxílico?a) 2-propanol.c) ciclobutano.e) etanol.

b) 2-metil-2-propanol.d) propanona.

alternativa E

Na oxidação do etanol, temos:

Uma solução líquida é constituída de1,2-dibromo etileno (C H Br )2 2 2 e 2,3-dibromopropeno (C H Br )3 4 2 . A 85 oC, a concentração do1,2-dibromo etileno nesta solução é igual a0,40 (mol/mol). Nessa temperatura as pressõesde vapor saturantes do 1,2-dibromo etileno e do2,3-dibromo propeno puros são, respectivamen-te, iguais a 173 mmHg e 127 mmHg. Admitin-do que a solução tem comportamento ideal, éCORRETO afirmar que a concentração (emmol/mol) de 2,3-dibromo propeno na fase ga-sosa é igual aa) 0,40.d) 0,52.

b) 0,42.e) 0,60.

c) 0,48.

alternativa D

A = 1,2-dibromo etilenoB = 2,3-dibromo propenoEntão:Numa solução a soma das frações molares é 1:x x 1A B+ =0,4 x 1B+ =∴ =x 0,6BAplicando a lei de Raoult:p(solução) = x(solvente) ⋅ p(solvente) , temos:

p 0,4 173 69,2 mmHgA = ⋅ =p 0,6 127 76,2 mmHgB = ⋅ =

Sendo assim, a fração molar de B na fase gasosaserá:

xp

p76,2

69,2 76,20,52B

B

A B=

+=

+=

p.

Uma mistura de azoteto de sódio, NaN3(c), ede óxido de ferro (III), Fe O2 3(c), submetida auma centelha elétrica reage muito rapidamen-te produzindo, entre outras substâncias, nitro-gênio gasoso e ferro metálico. Na reação entreo azoteto de sódio e o óxido de ferro (III) mis-turados em proporções estequiométricas, a re-lação (em mol/mol) N2(g)/Fe O2 3(c) é igual a

a) 12

. b) 1. c) 32

. d) 3. e) 9.

alternativa E

Cálculo da relação mol/mol entre N / Fe O (c)2(g) 2 3 ,

não considerando as demais substâncias forma-das:Através do balanceamento por redox temos:

6 NaN 1 Fe O 9 N 2 Fe3(c) 2 3(c) 2(g) (s)0+ → + +�

Logo a relação N / Fe O912(g) 2 3(c) = .

Uma determinada substância cristaliza nosistema cúbico. A aresta da célula unitáriadessa substância é representada por z, amassa específica por µ e a massa molar porM. Sendo Nav igual ao número de Avogadro,qual é a expressão algébrica que permite de-terminar o número de espécies que formam acélula unitária desta substância?

a)zM

3 µ b) z M3

µc) z3

µ

d)z M Nav3

µe)

z NavM

3 µ

alternativa E

Temos:Vm=µ

(I)

nmM

m n M= ⇒ = ⋅ (II)

química 2

Questão 2

Questão 3

Questão 4

Questão 5

nx

Nav= (III)

onde x é o número de espécies.

Substituindo (II) em (I):Vn M= ⋅µ

(IV)

Substituindo (III) em (IV):V

xNav

M=

⋅

µ

Como em uma célula unitária V = z3 , conclui-se

que z

xNav

Mx

z NavM

33

=⋅

⇒ =µ

µ.

Sabendo que o estado fundamental do átomode hidrogênio tem energia igual a −13,6 eV,considere as seguintes afirmações:I. O potencial de ionização do átomo de hidro-gênio é igual a 13,6 eV.II. A energia do orbital 1s no átomo de hidro-gênio é igual a −13,6 eV.III. A afinidade eletrônica do átomo de hidro-gênio é igual a −13,6 eV.IV. A energia do estado fundamental da mo-lécula de hidrogênio, H2(g), é igual a− ×(2 13,6) eV.V. A energia necessária para excitar o elétrondo átomo de hidrogênio do estado fundamen-tal para o orbital 2s é menor do que 13,6 eV.Das afirmações feitas, estão ERRADASa) apenas I, II e III.b) apenas I e III.c) apenas II e V.d) apenas III e IV.e) apenas III, IV e V.

alternativa D

I e II. Corretas. Observe o gráfico:

III. Errada. A afinidade eletrônica é a energia en-volvida quando adiciona-se um elétron a um áto-mo gasoso e isolado.A afinidade eletrônica é diferente do potencial deionização porque a energia do orbital 1s muda emfunção do número de elétrons:

E E1s1 1s 2≠

IV. Errada. Na molécula H2 , os elétrons encon-tram-se em um orbital molecular de energia dife-rente do orbital atômico 1s.V. Correta. A energia para excitar um elétron de1s para 2s (n = 2) é menor que a energia de ioni-zação (n = ∞).

Qual das substâncias abaixo apresenta omenor valor de pressão de vapor saturantena temperatura ambiente?a) CCl4 .d) CH Cl2 2 .

b) CHCl3 .e) C H Cl2 5 .

c) C Cl2 6 .

alternativa C

De modo geral, a pressão de vapor a temperaturaambiente diminui com o aumento de duas grande-zas:1ª) A massa molecular.2ª) A intensidade de forças de atração intermole-culares.O C C2 6� apresenta a menor pressão de vapor atemperatura ambiente porque:• apresenta uma massa molecular muito maiorque os demais compostos;• apesar do fato de suas moléculas serem apola-res, as dimensões moleculares e o número deelétrons permitem a formação de apreciáveis di-polos induzidos e, em decorrência, forças inter-moleculares de atração que dificultam a mudançade estado físico.

Considere as seguintes espécies químicas noestado gasoso, bem como os respectivos áto-mos assinalados pelos algarismos romanos:

I II III IV

↓ ↓ ↓ ↓

ONNO2, FClO2, ICl3 e F ClO4−

Os orbitais híbridos dos átomos assinaladospor I, II, III e IV são respectivamente:

química 3

Questão 6Questão 7

Questão 8

a) sp , sp , dsp e d sp2 3 3 2 3.

b) sp , sp , sp e dsp2 2 3 3.

c) sp , dsp , d sp e sp3 3 2 3 3.

d) sp , sp , dsp e d sp3 2 3 2 3.

e) sp, dsp , sp e dsp3 3 3.

alternativa A

Uma estrutura possível e a hibridação correspon-dente ao átomo indicado são:

Na pressão de 1 atm, a temperatura de subli-mação do CO2 é igual a 195 K. Na pressão de67 atm, a temperatura de ebulição é igual a298 K. Assinale a opção que contém a afirma-ção CORRETA sobre as propriedades doCO2 .a) A pressão do ponto triplo está acima de1 atm.b) A temperatura do ponto triplo está acimade 298 K.c) A uma temperatura acima de 298 K e napressão de 67 atm, tem-se que o estado maisestável do CO2 é o líquido.

d) Na temperatura de 195 K e pressões me-nores do que 1 atm, tem-se que o estado maisestável do CO2 é o sólido.e) Na temperatura de 298 K e pressões maio-res do que 67 atm, tem-se que o estado maisestável do CO2 é o gasoso.

alternativa A

Com os dados fornecidos, podemos construir oseguinte diagrama genérico de fases:

Assim, podemos observar que a pressão do pon-to triplo está acima de 1 atm.

Considere os equilíbrios químicos abaixo eseus respectivos valores de pK (pK = −log K),válidos para a temperatura de 25 oC (K re-presenta constante de equilíbrio químico).

pK

Fenol: C6H5OH (aq)

H+ (aq) + C6H5O− (aq)

9,89

Anilina: C H NH ( ) H O( )6 5 2 2� �+C H NH (aq) OH (aq)6 5 3

+ + −9,34

Ácidoacético:

CH COOH(aq)3CH COO (aq) H (aq)3

− ++4,74

Amônia: NH (g) H O( )3 2+ �

NH (aq) OH (aq)4+ −+

4,74

Na temperatura de 25 oC e numa razão devolumes ≤ 10, misturam-se pares de soluçõesaquosas de mesma concentração. Assinale aopção que apresenta o par de soluções aquo-sas que ao serem misturadas formam umasolução tampão com pH próximo de 10.

química 4

Questão 9

Questão 10

a) C6H5OH(aq) / C6H5NH2(aq).

b) C6H5NH2(aq) / C H NH Cl(aq)6 5 3 .

c) CH COOH(aq)3 / NaCH COO(aq)3 .

d) NH (aq)3 / NH Cl(aq)4 .

e) NaCH COO(aq)3 / NH Cl(aq)4 .

alternativa D

A 25 Co , misturando-se volumes iguais (razão en-tre volumes menor que 10) de soluções de mes-ma concentração de NH3(aq) e NH C4 (aq)� , tere-

mos a seguinte situação:

NH H O NH OH3(aq) 2 ( ) 4(aq) (aq)+ ++ −�

[OH ][NH ]

[NH ]K3

4b

−+= ⋅ , como [NH3 ] ≅ [NH4

+]

temos:

[OH ] K 10 1,82 10bpKb 5− − −≅ ≅ ≅ ⋅

[OH ] [H ] 10 14− + −⋅ =

[H ]10

1,82 105,5 10

14

510+

−

−−≅

⋅≅ ⋅

pH log [H ] log 5,5 10 10≅ − = − ⋅+ −

pH 9,3 (valor próximo de 10)≅

A decomposição química de um determina-do gás A (g) é representada pela equação:A (g) → B (g) + C (g). A reação pode ocorrernuma mesma temperatura por dois caminhosdiferentes (I e II), ambos com lei de velocida-de de primeira ordem. Sendo v a velocidadeda reação, k a constante de velocidade, ∆H avariação de entalpia da reação e t1/2 o tempode meia-vida da espécie A, é CORRETOafirmar que

a) ∆ ∆H HI II< . b)kk

(t )(t )

I

II

1 / 2 II

1 / 2 I= .

c) k[B][C]

[A]I = . d) v k[B][C]

[A]II II= .

e)vv

kk

I

II

II

I= .

alternativa B

Para a situação descrita, temos:

v k AI I= [ ]0 (I)

v k AII II= [ ]0 (II)

A concentração de meia-vida é metade da inicial:

[ ]A 1/ 2 =[ ]A 0

2

Substituindo em (I) e (II) e resolvendo, temos:

(t )n2k

(III)1/ 2 II

= �

(t )n2k

(IV)1/ 2 IIII

= �

Então, a razão entre (III) e (IV) é:

kk

(t )

(t )I

II

1/ 2 II

1/ 2 I= .

Para minimizar a possibilidade de ocorrên-cia de superaquecimento da água durante oprocesso de aquecimento, na pressão ambien-te, uma prática comum é adicionar pedaçosde cerâmica porosa ao recipiente que con-tém a água a ser aquecida. Os poros da ce-râmica são preenchidos com ar atmosférico,que é vagarosamente substituído por águaantes e durante o aquecimento. A respeitodo papel desempenhado pelos pedaços decerâmica porosa no processo de aquecimen-to da água são feitas as seguintes afirma-ções:I. a temperatura de ebulição da água é au-mentada.II. a energia de ativação para o processo deformação de bolhas de vapor de água é dimi-nuída.III. a pressão de vapor da água não é aumen-tada.IV. o valor da variação de entalpia de vapori-zação da água é diminuído.Das afirmações acima está(ão) ERRADA(S)a) apenas I e III.c) apenas II.e) todas.

b) apenas I, III e IV.d) apenas II e IV.

química 5

Questão 11

Questão 12

alternativa B

Um líquido pode ser aquecido momentaneamentea uma temperatura superior à sua Te sem entrarem ebulição. Esse fenômeno é conhecido comosuperaquecimento. Nessas condições, pode ocor-rer a formação de bolhas grandes, o que é incon-veniente para os procedimentos de laboratório.A colocação de cacos de cerâmica porosa ou ou-tros materiais permite uma formação mais fácil depequenas e numerosas bolhas de vapor de água(diminuição da energia de ativação). Portanto, aafirmação II é correta.A temperatura de ebulição e o ∆H de vaporizaçãonão são alterados pela presença da cerâmica(afirmações I e IV são erradas).Durante o aquecimento da água e o conseqüenteaumento da temperatura ocorre um aumento dapressão de vapor (afirmação III está errada).

Considere as seguintes comparações de calo-res específicos dos respectivos pares dassubstâncias indicadas.I. tetracloreto de carbono (�, 25 oC) > metanol(�, 25 oC).II. água pura (�, −5 oC) > água pura (s, −5 oC).III. alumina (s, 25 oC) > alumínio (s, 25 oC).IV. isopor (s, 25 oC) > vidro de janela (s, 25 oC).

Das comparações feitas, está(ão) CORRE-TA(S)a) apenas I e II. b) apenas I, II e III.c) apenas II. d) apenas III e IV.e) apenas IV.

alternativa E

O calor específico (J/g Co⋅ ) de um material de-pende fundamentalmente da composição, da es-trutura e do relacionamento entre as partículasexistentes.Então:I. Incorreta. O metanol apresenta atrações inter-moleculares (ligações de hidrogênio) mais fortesque o CC 4� .II. Incorreta. O gelo apresenta um número maiorde ligações de hidrogênio que a água líquida.III. Incorreta. Os cristais iônicos (A O2 3� ) apresen-tam, tipicamente, menores calores específicosque os cristais metálicos (A�).IV. Correta. O isopor é constituído de macromolé-culas ao passo que o vidro é um material amorfoformado de partículas menores.

Considere a reação representada pela equa-ção química 3A(g) + 2B(g) → 4E(g). Estareação ocorre em várias etapas, sendo que aetapa mais lenta corresponde à reação re-presentada pela seguinte equação química:A(g) + C(g) → D(g). A velocidade inicial destaúltima reação pode ser expressa por

− =∆∆[ ]At

5,0 mol s 1− . Qual é a velocidade ini-

cial da reação (mol s 1− ) em relação à espécieE?a) 3,8. b) 5,0. c) 6,7. d) 20. e) 60.

alternativa C

Em um processo químico com várias etapas, aetapa mais lenta é a determinante da velocidadede todo o processo. Então, ocorre o consumo de5 mols de A por segundo.Usando-se os coeficientes estequiométricos, te-mos:

5 mols As

4 mols E3 mols A

6,7mols E

s⋅ ≅

Obs.: considerando a notação − ∆∆[ ]At

do enuncia-

do, a unidade de velocidade seria mol ⋅ �−1 ⋅s −1.

Indique a opção que contém a equação quí-mica de uma reação ácido-base na qual aágua se comporta como base.a) NH H O NH OH3 2 4+ .b) NaNH H O NH NaOH2 2 3+ + .c) Na CO H O NaHCO NaOH2 3 2 3+ + .d) P O 3H O 2H PO2 5 2 3 4+ .e) TiCl 2H O TiO 4HCl4 2 2+ + .

alternativa D

Um esquema para visualizar a água comportan-do-se como base (doador de par de elétrons) é:

química 6

Questão 13

Questão 14

Questão 15

Dois compartimentos, 1 e 2, têm volumesiguais e estão separados por uma membranade paládio, permeável apenas à passagem dehidrogênio. Inicialmente, o compartimento 1contém hidrogênio puro (gasoso) na pressãoP 1H2 , puro = atm, enquanto que o comparti-

mento 2 contém uma mistura de hidrogênioe nitrogênio, ambos no estado gasoso, compressão total P (P P ) 1mist H2 N2= + = atm.Após o equilíbrio termodinâmico entre osdois compartimentos ter sido atingido, éCORRETO afirmar que:a) P 0H2 , puro = .

b) P PH2 , puro N2 , mist= .

c) P PH2 , puro mist= .

d) P PH2 , puro H2 , mist= .

e) P 2compartimento 2 = atm.

alternativa D

Haverá passagem de H2(g) do compartimento 1para o compartimento 2 até a pressão de H2 puro(PH2 , puro) igualar-se à pressão parcial do H2 na

mistura (PH 2 , .mist ).

A uma determinada quantidade de dióxido demanganês sólido, adicionou-se um certo volu-me de ácido clorídrico concentrado até o desa-parecimento completo do sólido. Durante areação química do sólido com o ácido obser-vou-se a liberação de um gás (Experimento1). O gás liberado no Experimento 1 foi bor-bulhado em uma solução aquosa ácida de io-deto de potássio, observando-se a liberação deum outro gás com coloração violeta (Experi-mento 2). Assinale a opção que contém a afir-mação CORRETA relativa às observaçõesrealizadas nos experimentos acima descritos.a) No Experimento 1, ocorre formação deH (g)2 .b) No Experimento 1, ocorre formação deO (g)2 .c) No Experimento 2, o pH da solução aumen-ta.d) No Experimento 2, a concentração de iode-to na solução diminui.

e) Durante a realização do Experimento 1, aconcentração de íons manganês presentes nosólido diminui.

alternativa D

No experimento 1, temos:

MnO 4 HC2(s) (aq)+ →�

→ + +MnC C 2 H O2(aq) 2(g) 2 ( )� � �

O gás liberado foi C 2� .

No experimento 2, temos:

C 2 KI I 2 KC2(g) (aq) 2(g) (aq)� �+ → +(violeta)

Portanto a concentração de iodeto diminui.

Duas soluções aquosas (I e II) contêm, res-pectivamente, quantidades iguais (em mol) edesconhecidas de um ácido forte, K >> 1, e deum ácido fraco, K 10 10≅ − (K = constante dedissociação do ácido). Na temperatura cons-tante de 25 oC, essas soluções são tituladascom uma solução aquosa 0,1 mol L 1− deNaOH. A titulação é acompanhada pela me-dição das respectivas condutâncias elétricasdas soluções resultantes. Qual das opçõesabaixo contém a figura com o par de curvasque melhor representa a variação da condu-tância elétrica (Cond.) com o volume deNaOH (V )NaOH adicionado às soluções I e II,respectivamente?a) b)

c) d)

e)

química 7

Questão 16

Questão 17

Questão 18

alternativa C

As curvas de titulação devem ter pontos de infle-xão num mesmo volume de base, já que as titula-ções são feitas nas mesmas condições (exclui-sea alternativa B).Após a inflexão das curvas as condutividades au-mentam devido ao excesso de íons Na+ e OH −

que não reagem (excluem-se as alternativas D e E).Um ácido forte tem alta condutividade e um ácidofraco tem baixa condutividade (exclui-se a alter-nativa A).

Num cilindro, provido de um pistão móvel sematrito, é realizada a combustão completa decarbono (grafita). A temperatura no interiordo cilindro é mantida constante desde a in-trodução dos reagentes até o final da reação.Considere as seguintes afirmações:I. A variação da energia interna do sistema éigual a zero.II. O trabalho realizado pelo sistema é iguala zero.III. A quantidade de calor trocada entre o sis-tema e a vizinhança é igual a zero.IV. A variação da entalpia do sistema é igualà variação da energia interna.Destas afirmações, está(ão) CORRETA(S)a) apenas I.c) apenas I, II e III.e) apenas III e IV.

b) apenas I e IV.d) apenas II e IV.

alternativa D

A combustão completa (total) da grafite é repre-sentada por:

C O(s) 2(g) 2(g)O C+ →

A relação entre as grandezas termodinâmicas,energia interna (∆U), variação de entalpia (∆H) e otrabalho realizado é expressa pela relação:

∆ ∆H U= + τNas condições do experimento, o trabalho (τ) éexercido em função da variação do número demols de gás (∆n). Observando a equação quími-ca, concluímos que ∆n = 0 (1 mol O2 → 1 molCO2 ).

Então:

τ = 0∆ ∆U H=

As únicas afirmações corretas são II e IV.

Considere o elemento galvânico mostradona figura a seguir. O semi-elemento A con-tém uma solução aquosa, isenta de oxigê-nio, 0,3 mol L−1 em Fe2+ e 0,2 mol L−1

em Fe3+ . O semi-elemento B contém umasolução aquosa, também isenta de oxigênio,0,2 mol L 1− em Fe2+ e 0,3 mol L 1− em Fe3+ .M é um condutor metálico (platina). A tempe-ratura do elemento galvânico é mantida cons-tante num valor igual a 25 oC. A partir doinstante em que a chave “S” é fechada, consi-dere as seguintes afirmações:I. O sentido convencional de corrente elétricaocorre do semi-elemento B para o se-mi-elemento A.II. Quando a corrente elétrica for igual azero, a relação de concentrações [Fe3+ (aq)] /[Fe2+ (aq)] tem o mesmo valor tanto no semi-elemento A como no semi-elemento B.III. Quando a corrente elétrica for igual a zero,a concentração de Fe2+ (aq) no semi-elementoA será menor do que 0,3 mol L 1− .IV. Enquanto o valor da corrente elétrica fordiferente de zero, a diferença de potencial en-tre os dois semi-elementos será maior do que0,118 log (3/2).V. Enquanto corrente elétrica fluir pelo circui-to, a relação entre as concentrações[Fe3+ (aq)] / [Fe2+ (aq)] permanece constantenos dois semi-elementos.

Das afirmações feitas, estão CORRETASa) apenas I, II e III.c) apenas III e V.e) todas.

b) apenas I, II e IV.d) apenas IV e V.

química 8

Questão 19

Questão 20

alternativa A

Como o Eredo

. do Fe(aq)3 + é maior que o do Fe(aq)

2 + e

como o valor do potencial depende da concentra-ção molar da espécie, a semi-célula que tiver amaior concentração molar de íons Fe(aq)

3 + será o

cátodo da pilha. Nesse caso, o eletrodo B atuarácomo cátodo e o eletrodo A como ânodo.As semi-reações de eletrodo serão:

Catódica: Fe 1e Fe (B)(aq)3

red.

(aq)2+ − ++

Anódica: Fe Fe 1e (A)(aq)2

oxi.

(aq)3+ + −+

I. Correta. Numa pilha o sentido convencional dacorrente é do cátodo (B) para o ânodo (A).II. Correta. Quando a corrente for nula, a célulaentrou em equilíbrio, desse modo, o E (A)red. éigual ao E (B)red. . Assim sendo, aplicando-se aequação de Nernst tem-se que:

E (B) E 0,0592 log[Fe ]

[Fe ](I)red. red.

o3

2= ++

+

E (A) E 0,0592 log[Fe ]

[Fe ](II)oxi. oxi.

o3

2= −+

+ ou

E (A) E 0,0592 log[Fe ]

[Fe ](III)red. red.

o3

2= ++

+

Para que (I) seja igual a (III), a relação[Fe ]/ [Fe ]3 2+ + deve ser a mesma nas duasequações.III. Correta. No eletrodo A ocorrerá consumo dosíons Fe2 + até que o sistema entre em equilíbrio(i = 0). Desse modo, a [Fe ]2 + , no equilíbrio, será

menor que no início, ou seja, inferior a 0,3 mol ⋅L 1− .IV. Incorreta. O cálculo da ddp entre os eletrodospode ser feito usando-se a expressão:

ddp E (B) E (A)red. red.= − =

= − =+

+

+

+0,0592 log[Fe ]

[Fe ]0,0592 log

[Fe ]

[Fe ]

3B

2B

3A

2A

=⋅⋅

+ +

+ +0,0592 log[Fe ] [Fe ]

[Fe ] [Fe ]

3B

2A

2B

3A

Substituindo os valores das concentrações iniciaistem-se:

ddp 0,0592 log0,3 0,30,2 0,2

0,1184 log32

V= ⋅⋅

=

Como a ddp diminui com o funcionamento da pi-

lha, ela nunca será maior do que 0,1184 log32

V.

V. Incorreta. Até o equilíbrio ser atingido, a relação[Fe ]/ [Fe ]3 2+ + aumenta em A e diminui em B.

As questões dissertativas, numeradas de21 a 30, devem ser respondidas no ca-derno de soluções.

Quando submersos em “águas profundas”, osmergulhadores necessitam voltar lentamenteà superfície para evitar a formação de bolhasde gás no sangue.i) Explique o motivo da NÃO formação de bo-lhas de gás no sangue quando o mergulhadordesloca-se de regiões próximas à superfíciepara as regiões de “águas profundas”.ii) Explique o motivo da NÃO formação debolhas de gás no sangue quando o mergulha-dor desloca-se muito lentamente de regiõesde “águas profundas” para as regiões próxi-mas da superfície.iii) Explique o motivo da FORMAÇÃO de bo-lhas de gás no sangue quando o mergulhadordesloca-se muito rapidamente de regiões de“águas profundas” para as regiões próximasda superfície.

Resposta

I. O deslocamento da superfície para a região daságuas profundas aumenta a pressão sobre o mer-gulhador ( )p p patm água= +. . Em decorrênciadisso, a quantidade de N2 dissolvido no sangueaumenta devido à maior solubilidade de N2 nosangue.II. Devido à maior presença de gases dissolvidosno sangue, o mergulhador precisa voltar lenta-mente de modo que ocorram as trocas gasosas,permitindo o decréscimo gradativo de N2 dissolvi-do sem atingir a saturação.III. Em "águas profundas", a quantidade de gasesdissolvidos no sangue é significativamente maior(devido à maior solubilidade de gases a altaspressões) do que na superfície.O deslocamento rápido para superfície impõe umdecréscimo na pressão sobre o mergulhador e,portanto, na solubilidade, provocando saturação eformação das bolhas.

química 9

Questão 21

Descreva um processo que possa ser utilizadona preparação de álcool etílico absoluto, 99,5 %(m/m), a partir de álcool etílico comercial,95,6 % (m/m). Sua descrição deve conter:i) A justificativa para o fato da concentraçãode álcool etílico comercial ser 95,6 % (m/m).ii) O esquema da aparelhagem utilizada e afunção de cada um dos componentes destaaparelhagem.iii) Os reagentes utilizados na obtenção do ál-cool etílico absoluto.iv) As equações químicas balanceadas paraas reações químicas envolvidas na prepara-ção do álcool etílico absoluto.v) Seqüência das etapas envolvidas no pro-cesso de obtenção do álcool etílico absoluto.

Resposta

i) O álcool etílico comercial 95,6% (m/m) é umamistura azeotrópica que não pode ser desdobra-da por uma destilação comum.ii) A operação básica é a destilação fracionadacom adição de benzeno, que forma um azeótroponovo (água, álcool e benzeno) com temperaturade ebulição menor que o álcool:

(1) Leitura de temperatura para identificação dasfrações:Tmenor : fração azeótropo.

Tmaior : fração álcool com teor maior que 95,6%.

(2) Permite um resfriamento prévio que leva a fra-ção de maior Te (álcool) de volta ao estado líquido

e, por gravidade, ao frasco de destilação.(3) Água de refrigeração.

(4) No condensador ocorre a condensação dosvapores de cada uma das frações.(5) Este recipiente contém a mistura álcool comer-cial mais benzeno, a ser destilada (balão de desti-lação).(6) Balão que contém a fração destilada.iii) Após a destilação com benzeno, a fração ricaem álcool é colocada para reagir CaO(s) ou outroreagente que combine-se rapidamente com aágua residual.iv) CaO H O Ca(OH)2 2+ →v)

Determine a massa específica do ar úmido, a25 oC e pressão de 1 atm, quando a umidaderelativa do ar for igual a 60 %. Nessa tempe-ratura, a pressão de vapor saturante daágua é igual a 23,8 mmHg. Assuma que o arseco é constituído por N (g)2 e O (g)2 e que asconcentrações dessas espécies no ar seco sãoiguais a 79 e 21 % (v/v), respectivamente.

Resposta

Na mistura gasosa que constitui o ar atmosféricoúmido (N2 , O2 e H O2 ) as pressões parciais dasespécies são:

p60

10023,8 14,28 mmHgH2O = ⋅ =

p79

100(760 14,28) 589,12 mmHN2 = ⋅ − = g

p21

100(760 14,28) 156,60 mmHgO2 = ⋅ − =

Na mistura, essas pressões apresentam as se-guintes porcentagens:

% p14,28760

100% 1,88%H2O = ⋅ =

% p589,12

760100% 77,52%N2 = ⋅ =

química 10

Questão 22

Questão 23

% p156,60

760100% 20,60%O2 = ⋅ =

Sendo a pressão parcial de um gás na mistura di-retamente proporcional ao seu número de mols,temos que a massa molar média do ar atmosféri-co úmido será:

1,88% M 77,52% M 20,60% MH2 N2 O2O + + =

= ⋅ + ⋅ +1,88% 18,02 77,52% 28,02

+ ⋅ =20,60% 32 28,65g

molAssim:

pVmM

RT= onde M = massa molar média do

ar atmosférico úmido

dpMRT

=

d760 28,6562,4 298

= ⋅⋅

= 1,17 g L 1−

A figura a seguir apresenta esboços de curvasrepresentativas da dependência da velocida-de de reações químicas com a temperatura.Na Figura A é mostrado como a velocidade deuma reação de combustão de explosivos de-pende da temperatura. Na Figura B é mostra-do como a velocidade de uma reação catalisa-da por enzimas depende da temperatura. Jus-tifique, para cada uma das Figuras, o efeitoda temperatura sobre a velocidade das res-pectivas reações químicas.

Resposta

a) A velocidade da reação aumenta lentamenteaté atingir a temperatura de explosão. A partirdesse ponto, a velocidade cresce bruscamentedevido à energia fornecida pela própria reação eao aumento da superfície de contato com o oxigê-nio do ar.

b) As enzimas são proteínas e dependem de umatemperatura ótima para realizar as reações. Antesde atingir o ponto ótimo (maior velocidade) a velo-cidade cresce conforme aumento da temperatura.Após atingir o ponto máximo, a enzima tem suaestrutura protéica alterada pela temperatura (des-naturação) de modo que perde eficiência na catá-lise da reação, ocorrendo decréscimo na veloci-dade.

A corrosão da ferragem de estruturas deconcreto ocorre devido à penetração de águaatravés da estrutura, que dissolve cloretose/ou sais provenientes da atmosfera ou daprópria decomposição do concreto. Essa solu-ção eletrolítica em contacto com a ferragemforma uma célula de corrosão.A Figura A, a seguir, ilustra esquematica-mente a célula de corrosão, formada.No caderno de soluções, faça uma cópia destafigura no espaço correspondente à resposta aesta questão. Nesta cópiai) identifique os componentes da célula decorrosão que funcionam como anodo e catododurante o processo de corrosão eii) escreva as meia-reações balanceadas paraas reações anódicas e catódicas.

A Figura B, a seguir, ilustra um dos métodosutilizados para a proteção da ferragem metá-lica contra corrosão.No caderno de soluções, faça uma cópia destafigura, no espaço correspondente à resposta aesta questão. Nesta cópiai) identifique os componentes da célula ele-trolítica que funcionam como anodo e catododurante o processo de proteção contra corro-são eii) escreva as meia-reações balanceadas paraas reações anódicas e catódicas.

química 11

Questão 24

Questão 25

Sugira um método alternativo para proteçãoda ferragem de estruturas de concreto contracorrosão.

Resposta

Dependendo da concentração de oxigênio e im-purezas, serão formadas áreas de oxidação e re-dução ao longo da estrutura de Fe.• Áreas anódicas: baixa concentração de O2(g) ealta concentração de íons.

Equação anódica: Fe Fe 2 e(s) (aq)2→ ++ −

• Áreas catódicas: alta concentração de O2(g) ebaixa concentração de íons.

Equação catódica: O 2 H O 4 e 4 OH2 2+ + →− −

Nessa figura, temos representada uma proteçãocatódica, isto é, uma fonte de tensão é instaladana estrutura e impõe sobre ela uma sobrevolta-gem, fornecendo elétrons no lugar do Fe.

• Reação catódica:

Fe 2 e Fe2 + −+ →• Reação anódica: nas baterias e/ou 2 C�

− →→ + −C 2 e2� .Outra maneira de proteção contra corrosão estáesquematizada a seguir:

Escreva a estrutura de Lewis para cada umadas moléculas abaixo, prevendo a geometriamolecular (incluindo os ângulos de ligação) eos orbitais híbridos no átomo central.a) XeOF4 b) XeOF2 c) XeO4 d) XeF4

Resposta

A estrutura possível, a geometria e a hibridaçãocorrespondentes ao átomo central para cadacomposto é:

• geometria qua-drado piramidal• hibridaçãosp d3 2

• geometria em T• hibridação sp d3

• geometria tetraé-drica• hibridação sp3

• geometria qua-drado planar

hibridaçãosp d3 2

química 12

Questão 26

a)

b)

c)

d)

Explique por que a temperatura de hidroge-nação de ciclo-alcanos, catalisada por níquelmetálico, aumenta com o aumento da quanti-dade de átomos de carbono presentes nos ci-clo-alcanos.

Resposta

Os ciclo-alcanos tornam-se mais estáveis confor-me aumenta o número de átomos de carbono nociclo. Deste modo, a temperatura necessária paraa hidrogenação catalisada por níquel metálicoserá maior nos ciclo-alcanos superiores. A expli-cação destes fatos pode ser encontrada nos ân-gulos de ligação dos átomos de carbono nos ci-clos. Lembrando que um carbono saturado (sp )3

é mais estável com ângulos de ligação de109 28’o

temos:

A partir do ciclo-butano, as moléculas não sãoplanas permitindo que os átomos de carbonoapresentem ângulos de ligação mais próximos dovalor mais estável (109 28'o ).Por exemplo, no ciclo-hexano temos dois isôme-ros conformacionais

nos quais os ângulos de ligação conferem à es-trutura uma maior estabilidade.

O tempo de meia-vida (t1 2/ ) do decaimentoradioativo do potássio 40 (19

40K) é igual a

1,27 x 109 anos. Seu decaimento envolve osdois processos representados pelas equaçõesseguintes:

I. 1940K → 20

40Ca + −10e

II. 1940K + −1

0e → 1840Ar

O processo representado pela equação I é res-ponsável por 89,3 % do decaimento radioativodo 19

40K , enquanto que o representado pela

equação II contribui com os 10,7 % restantes.Sabe-se, também, que a razão em massa de

1840Ar e 19

40K pode ser utilizada para a datação

de materiais geológicos.Determine a idade de uma rocha, cuja razãoem massa de 18

40Ar/1940K é igual a 0,95. Mostre

os cálculos e raciocínios utilizados.

Resposta

A cada tempo de meia-vida, 10,7% da metade damassa do potássio é convertida em 18

40 Ar. Dessa

forma, pode-se montar uma tabela relacionando amassa de 19

40 K e a massa formada de 1840 Ar.

t 12

0 1 2 3

1940 K M

M2

M4

M8

1840 Ar O 0,107

M2

0,107M4

0,107M8

Passados n tempos de meia-vida, a massa de

1840 Ar total na rocha é a soma de uma PG de ter-

mo inicial 0,107M2

e razão12

, isto é,

m 0,107M2

12

1

12

1Ar

n

= ⋅

−

−

=

= ⋅ −

0,107M 1

12

n

e a massa de potássio é mK = M

2n .

Logo:mm

0,107 (2 1)Ar

K

n= ⋅ −

Paramm

0,95Ar

K= , temos 0,95 = 0,107 (2 1n − ) ⇔

⇔ 8,88 = 2 1n − ⇔ 2n = 9,88 ⇔ n = log2 9,88 ~

~ 3,3 tempos de meia-vida.

Logo, a rocha tem aproximadamente 3,3 ⋅ 1,27 == 4,19 bilhões de anos.

química 13

Questão 27

Questão 28

Os seguintes experimentos foram realizadospara determinar se os cátions Ag+ , Pb2+ ,

Sb2+ , Ba2+ e Cr3+ eram espécies constituin-tes de um sólido de origem desconhecida esolúvel em água.a) Uma porção do sólido foi dissolvida emágua, obtendo-se uma solução aquosa chama-da de X.b) A uma alíquota de X foram adicionadas al-gumas gotas de solução aquosa concentradaem ácido clorídrico, não sendo observada ne-nhuma alteração visível na solução.c) Sulfeto de hidrogênio gasoso, em quantida-de suficiente para garantir a saturação damistura, foi borbulhado na mistura resultan-te do Experimento B, não sendo observadanenhuma alteração visível nessa mistura.d) A uma segunda alíquota de X foi adiciona-da, gota a gota, solução aquosa concentradaem hidróxido de amônio. Inicialmente, foi ob-servada a turvação da mistura e posterior de-saparecimento dessa turvação por adição demais gotas da solução de hidróxido de amônio.A respeito da presença ou ausência dos cátionsAg+ , Pb2+ , Sb2+ , Ba2+ e Cr3+ , o que se podeconcluir após as observações realizadas noi) Experimento B?ii) Experimento C?iii) Experimento D?Sua resposta deve incluir equações químicasbalanceadas para as reações químicas obser-vadas e mostrar os raciocínios utilizados.Qual(ais) dentre os cátions Ag+ , Pb2+ , Sb2+ ,

Ba2+ e Cr3+ está(ão) presente(s) no sólido?

Resposta

Analisando-se a seqüência feita, têm-se:i) A adição de HC�(aq) à mistura de cátions provo-caria a precipitação dos cloretos de prata e dechumbo (II). Como isso não foi observado, con-clui-se que não há Ag + ou Pb2 + na mistura inicial.ii) A ausência de um precipitado após a adição deH S2 (g) à mistura resultante indica que a soluçãonão contém íons de antimônio, pois estes formamsulfetos alaranjados insolúveis. Já os sulfetos debário e cromo (III) são solúveis ou não se formamem presença de água.

iii) Adicionando-se, gota a gota, NH OH4 (aq) à mis-tura final, observa-se a formação de um precipita-do gelatinoso verde-azulado de Cr(OH)3 :

Cr 3 NH OH Cr(OH) 3 NH(aq)3

4 (aq) 3(s) 4(aq)+ ++ +

Em excesso de solução amoniacal, ocorre a dis-solução do precipitado devido à formação decomplexos amoniacais solúveis de cromo violetaou rosado:

Cr(OH) 6 NH OH3(s) 4 (aq)+ →

→ +[Cr(NH ) ](OH) 6 H3 6 3(aq) 2O ( )�

Já os íons Ba2 + não precipitam em meio amonia-cal. Logo, o único íon presente na amostra inicialé o Cr3 + .Comentário: a literatura afirma que as formasmais comuns dos íons de antimônio são Sb3 + eSb5 + e não Sb2 + como indicado no enunciadodo exercício.

Um elemento galvânico, chamado de I, éconstituído pelos dois eletrodos seguintes,separados por uma membrana porosa:IA. Chapa de prata metálica, praticamentepura, mergulhada em uma solução 1 mol L 1−

de nitrato de prata.IB. Chapa de zinco metálico, praticamentepuro, mergulhada em uma solução 1 mol L 1−

de sulfato de zinco.Um outro elemento galvânico, chamado de II,é constituído pelos dois seguintes eletrodos,também separados por uma membrana poro-sa:IIA. Chapa de cobre metálico, praticamentepuro, mergulhada em uma solução 1 mol L 1−

de sulfato de cobre.IIB. Chapa de zinco metálico, praticamentepuro, mergulhada em uma solução 1 mol L 1−

de sulfato de zinco.Os elementos galvânicos I e II são ligados emsérie de tal forma que o eletrodo IA é conecta-do ao IIA, enquanto que o eletrodo IB é co-nectado ao IIB. As conexões são feitas atra-vés de fios de cobre. A respeito desta monta-gemi) faça um desenho esquemático dos elemen-tos galvânicos I e II ligados em série. Nestedesenho indique:

química 14

Questão 29

Questão 30

ii) quem é o elemento ativo (aquele que forne-ce energia elétrica) e quem é o elemento pas-sivo (aquele que recebe energia elétrica),iii) o sentido do fluxo de elétrons,iv) a polaridade de cada um dos eletrodos: IA,IB, IIA e IIB ev) as meia-reações eletroquímicas balancea-das para cada um dos eletrodos.

Resposta

O esquema representativo desta associação emsérie é:

v) IA : 2 Ag(aq)+ + 2 e−

red.2 Ag(s)

IB : Zn(s)

oxi.Zn(aq)

2 + + 2 e−

IIA : Cu(s)

oxi.Cu(aq)

2 + + 2 e−

IIB : Zn(aq)2 + + 2 e−

red.Zn(s)

química 15