1

GABARITO R4 QUÍMICA

SETOR 1301

Resposta da questão 01: a) A formação do polímero ocorre a partir do glicerol, conforme indicado no texto.

Possível polímero de cadeia ramificada:

b) Quanto maior for o grau de polimerização menor o número de hidroxilas restantes, já que estas são utilizadas na polimerização e menor será a solubilidade deste polímero em etanol. Quanto menor for o grau de polimerização maior o número de hidroxilas restantes, já que estas são utilizadas na polimerização e maior será a solubilidade deste polímero em etanol (polar dissolve polar - pontes de hidrogênio entre as hidroxilas). Analisando a tabela;

Amostra

Solubilidade (% em massa)

Hexano (solvente apolar)

Etanol (solvente polar)

2

polímero 1 3 13 (mais solúvel)

polímero 2 2 3

13 > 3, conclui-se que o polímero 1 é o mais solúvel, ou seja, possui maior quantidade de hidroxilas não utilizadas no processo de polimerização, consequentemente é o polímero de menor grau de polimerização. Resposta da questão 02: a) Reação entre acetato de etila (CH3CO2CH2CH3) e metilamina (CH3NH2) e seus produtos:

b) Fórmula de A e C:

Resposta da questão 03:

a) Dados: Solubilidade do KOH em etanol a 25 C 40 g em 100 mL .

Adicionou-se 1,5 g de KOH a 35 mL de etanol, agitando-se continuamente a mistura.

100 mL (e tanol) 40 g (KOH)

35 mL (e tanol) KOH

KOH

m

m 14 g (valor máximo que pode ser dissolvido)

Foi colocado 1,5 g.

1,5 g 14 g

Conclusão: toda a quantidade de KOH empregada no procedimento descrito, se dissolveu.

3

b) Tem-se a seguinte reação de transesterificação:

c) Utilizando-se excesso de solução de KOH em água, vem:

Resposta da questão 04: a) Teremos uma molécula formada por uma cadeia de cinco átomos de carbono com duas extremidades de grupos carboxílicos e um grupo amino ligado ao carbono adjacente a um dos grupos carboxílicos:

b) Teremos:

Resposta da questão 05 a) Fórmula estrutural do ácido acético:

b) Teremos:

c) Massa molares dos gases envolvidos:

4

2

2

2

CO 44 g/mol (produzido)

O 32 g/mol(presentes no ar)

N 28 g/mol

Nas mesmas condições de pressão e temperatura, a densidade de um gás pode ser dada por:

(molar)

(molar)

Md

V

Como o volume molar é o mesmo, quanto maior a massa molar, mais denso será o gás e vice-versa. O gás carbônico formado é mais denso do que os outros gases presentes no sistema e se acumula na parte de baixo do recipiente. Quando o gás carbônico alcança o pavio da vela impede o contato do gás oxigênio com o pavio e a combustão cessa. Com o aumento do raio do recipiente, e supondo o mesmo volume de gás carbônico (em 3 segundos), o gás se acomodará na parte de baixo do recipiente e não atingirá o pavio e a vela continuará acessa. Resposta da questão 06: a) As moléculas das hidantoínas produzidas nas reações podem ser utilizadas na descoberta dos aminoácidos que as compõe. Por exemplo:

A partir da tabela da página de resposta obtemos os aminoácidos.

b) A condensação dos três aminoácidos obtidos na tabela anterior, na ordem dada, gerando o peptídeo desconhecido pode ser representada:

5

6

SETOR 1302

Resposta da questão 01: a) Equação química balanceada que representa a transformação investigada:

4 4Zn(s) CuSO (aq) Cu(s) ZnSO (aq)

b) O reagente limitante no experimento é o sulfato de cobre 4(CuSO ). Observe:

Experimento Quantidade de matéria de Zn(s) (mol)

Quantidade de matéria de Cu2+(aq) (mol)

Quantidade de matéria total* (mol)

Tf (°C)

3 0,7 0,3 1,0 27,9

Quantidade de matéria total = soma das quantidades de matéria iniciais de Zn(s) e Cu2+(aq).

4 4

2 24

Zn(s) CuSO (aq) Cu(s) ZnSO (aq)

ou

Zn(s) Cu (aq) SO (aq)

2 24Cu(s) Zn (aq) SO (aq)

2 2Zn(s) Cu (aq) Cu(s) Zn (aq)

1mol

0,3 mol reage;excesso de

0,4 mol(0,7 0,3)

1mol

0,7 mol

Limi tante

0,3 mol

c) Teremos:

Experimento Quantidade de matéria de Zn(s) (mol)

Quantidade de matéria de Cu2+(aq) (mol)

Quantidade de matéria total* (mol)

Tf (°C)

4 X = 0,5 mol Y = 0,5 mol 1,0 T4

Quantidade de matéria total = soma das quantidades de matéria iniciais de Zn(s) e Cu2+(aq). A temperatura T4 será a maior possível quando: X = Y = 0,5 mol, pois a quantidade total de matéria é 1,0 mol e não há excesso de reagente. Resposta da questão 02: a) Na reciclagem quaternária, o material polimérico é usado diretamente como combustível para gerar energia térmica ou elétrica, isto significa que ocorrerá liberação de gás carbônico e de poluentes como o monóxido de carbono durante a combustão. Portanto, a reciclagem secundária, na qual ocorre reutilização dos materiais descartados, seria melhor do que a quaternária. b) De acordo com a Lei de Lavoisier a soma das massas dos polímeros e gás oxigênio (reagentes) será igual à soma das massas de água e gás carbônico (produtos) formados na combustão. Resposta da questão 03:

a) Equação química da decomposição térmica que ocorreu com o nitrato de amônio 4 3(NH NO ) :

4 3 2 2NH NO (s) N O(g) 2H O(g)Δ

.

b) Teremos:

7

4 3 2 2

produtos reagentes

NH NO (s) N O(g) 2H O(g)

366 kJ 82 kJ 2( 242) kJ

H H H

H [ 82 kJ 2( 242) kJ] [ 366 kJ]

H 36 kJ

H 0 o processo de decomposição é exotérmico.

Δ

Δ

Δ

Δ

Δ

Resposta da questão 04: a) A produção mundial de gás cloro é de 60 milhões de toneladas por ano, então:

22H O( ) 2H (aq) 2OH (aq)

2NaC (aq) 2Na (aq) 2C (aq)

( ) 2C (aq) 2C (g) 2e (ânodo; oxidação)

( ) 2H (aq) 2e 2

2 2 2

H (g) (cátodo; redução)

2NaC (aq) 2H O( ) 2Na (aq) 2OH (aq) C (g) H (g)

71 g

6 6

60 milhões 1 tonelada

2 g

60 10 10 g 2

2

H

12H

m

m 1,69 10 g 1,69 milhões de toneladas

b) Teremos:

Resposta da questão 05: a) O volume do gás depende das condições de pressão e temperatura e, também, do número de mols de moléculas. A massa atômica, número de prótons ou de nêutrons não interfere na medição. b) Com a solução de sacarose (C12H22O11) não ocorreria eletrólise, pois o aluno estaria testando uma solução molecular que não conduz corrente elétrica. Resposta da questão 06: a) Exemplo de reação em que não houve transferência de elétrons (não houve alteração do Nox):

Reações de formação do 3Fe(OH) ou do 3Cr(OH) :

3

3

33

Fe (aq) 3OH (aq) Fe(OH) (s)

Cr (aq) 3OH (aq) Cr(OH) (s)

Exemplo de reação em que houve transferência de elétrons (alteração do Nox):

8

2

6 2 3 3

Fe(s) 2H (aq) H (g) Fe (aq)

Cr (aq) 3Fe (aq) 3Fe (aq) Cr (aq)

b) Teremos:

Observação: Na decantação a água pode ser retirada por sifonação. Resposta da questão 07: a) Termos:

Semirreação de oxidação Cu(s) Cu (aq) 2e

Semirreação de redução 3 2 22H (aq) NO (aq) e H O( ) NO (g)

b) A estudante percebeu que o cobre metálico não reagiu com a solução de ácido clorídrico, ou seja, não reage com cátions H . A estudante percebeu, também, que o cobre metálico não reagiu com a solução de nitrato de sódio, ou seja, não reage com ânions

3NO . Mas, a estudante mostrou que o cobre metálico reage com o ânion nitrato 3(NO ) em meio ácido.

Resposta da questão 08: a) Teremos:

2 3 2

3A O 2A O

2

102 g

2 3A O

54 g

m

2 3

6

6A O

32 10 t

m 60,44 10 t

Então:

660,44 10 t

Resíduos

55 %

m

6Resíduos

45 %

m 49,45 10 t

b) Estimando em 10 minutos o tempo de duração do banho, em um chuveiro cuja potência é de 3.000 W, teremos:

9

6

6

3000 W (10 60)s 1,8 10 J (1banho)

1,8 10 J

6

1banho

3,6 10 J n

n 2 banhos

Resposta da questão 09: a) Teremos para o açúcar:

2 n 2 2 2(CH O) nO nCO nH O

30n g

2

consumida

CO

44n g

m 30n g

m 44n g

Para a gordura:

2 n 2 2 2

3(CH ) nO nCO nH O

2

14n g

44n g

30n g2

2

CO

CO

m'

m' 94,28n g

2 2CO COm' (94,28n g) m (44n g)

A gordura apresenta maior fator de emissão de CO2. b) Teremos:

4 10 2 2 2

13C H O 4CO 5H O

2

58 g

4 44 g

150 g

2

2

CO

CO

m

m 455,17 g

No texto, o fator de emissão é de cerca de 800 gramas de CO2 por dia, portanto o fator de emissão de CO2 relativo a esse cozimento (455,17 g) é menor do que o da catabolização diária do ser humano indicada no texto.

10

SETOR 1303

Resposta da questão 01: a) Teremos:

2 2

2 2

nP eq

2HI

PH I

0eq

eq

2

2

2

H (g) I (g) 2HI (g)

1mol 1mol 0 (início)

x x 2x (durante estequiometria)

(1 x) (1 x) 2x (equilíbrio)

K K (RT)

(P )K 55

P P

n 2 (1 1) 0

55 K (RT)

K 55

(2x)55

(1 x) (1 x)

(2x)55

(1 x)

Δ

Δ

Extraindo a raiz quadrada, vem:

2

2

(2x)55

(1 x)

(2x) (2x)7,416 7,416

(1 x) (1 x)

2x 7,416 7,416x

9,416x 7,416

7,416x 0,78759 0,79

9,416

HI

HI

n 2x 2 0,79 1,58

n 1,58 mol

b) Valor da pressão parcial de hidrogênio como função do valor da pressão total da mistura no equilíbrio:

mistura

2

2

2

2

2 2

2

2

2 2

n

HH

mistura

HH

mistura

H H

mistura mistura

HH mistura

mistura

H

H (g) I (g) 2HI (g)

(1 x) (1 x) 2x (equilíbrio)

(1 0,79) (1 0,79) 1,58 (equilíbrio)

0,21 0,21 1,58 (equilíbrio)

PX

P

nX

n

n P

n P

nP P

n

P

2 2

2

2

mistura H mistura

H mistura

H mistura

0,21 0,21P P P

(0,21 0,21 1,58) 2

P P 0,105

P 0,105 P

Resposta da questão 02: a) Análise do gráfico:

11

Conclusão: um aumento da acidez do sangue desfavorece o transporte de oxigênio no sangue, ou seja, quanto maior a acidez do

sangue, menor a porcentagem de saturação da hemoglobina por 2O .

b) Análise do gráfico:

A pressão parcial do 2O diminui e a porcentagem de saturação da hemoglobina por 2O também.

Conclusão: uma pessoa que se encontrar em uma região de grande altitude na qual a concentração de gás oxigênio seja baixa,

apresentará dificuldades de respiração, pois a porcentagem de saturação da hemoglobina por 2O também será baixa.

Resposta da questão 03:

a) Sabe-se que a energia cinética é dada por: 2

cinética1

E m v2

.

Como s L

vt t

Δ

Δ Δ , substituindo, vem:

2

cinética

2 2cinética

1 LE m

2 t

m 2 E t L

Δ

Δ

b) Teremos:

9 16 5 2

peptídeo

Peptídeo : C H O N S

MM 9 12 16 1 5 16 2 14 32 264 u

c) De acordo com o gráfico a linha mais próxima de 264 u é a II:

12

Quando ocorre a combinação do peptídeo com o sódio (Na = 23), a massa aumenta e conclui-se que a linha mais próxima ao peptídeo representado por II é a linha IV:

Resposta da questão 04: a) Equação química balanceada que representa a reação que ocorre no motor de um carro movido a gasolina (C8H18):

8 18 2 2 22C H ( ) 25O (g) 16CO (g) 18H O(v) .

b) Cálculo da variação percentual da concentração de CO2 em relação ao valor da época pré-industrial:

atual pré industrialC C C

C 400,4 ppm 280,0 ppm 120,4 ppm

Δ

Δ

100 % 280,0 ppm

p 120,4 ppm

p 43,0 %

c) A concentração de 2CO (curva B) é menor, pois com o passar do tempo este gás foi retirado da atmosfera pelo processo da

fotossíntese e precipitação de chuvas. Resposta da questão 05: a) Teremos:

13

Curva ascendente: velocidade de absorção do álcool maior do que a velocidade de metabolização. De acordo com o gráfico, para quatro doses, após uma hora do consumo da bebida alcoólica a velocidade de metabolização do álcool será maior que a velocidade da absorção para a corrente sanguínea. b) Um teste do bafômetro realizado duas horas após a ingestão de destilado acusou a presença de 0,019 miligramas de álcool por litro de ar expirado por um condutor. A proporção entre as concentrações de álcool (sangue: ar expirado) é de 2300:1. Teremos, por litro de ar expirado:

2300 mg / L 1mg

c 0,019 mg

c 43,7 mg / L

De acordo com o gráfico após duas horas a concentração corresponde a três doses de destilado. Resposta da questão 06: a) Equações químicas adequadas:

2 2

2 2 2 3 3

CO (g) CO (aq)

CO (aq) H O( ) H CO (aq) H (aq) HCO (aq)

De acordo com a reação química descrita pela equação acima se percebe que o meio fica ácido. De acordo com o enunciado a solução ficou vermelha, isto significa que houve saturação, ou seja, que o pH é inferior a 4,5 (vide tabela). b) No final da etapa I se observou a liberação de muitas bolhas de gás carbônico, isto significa que o equilíbrio foi deslocado para a

esquerda e que a concentração de íons H

diminui:

2 2esquerda

2 2 2 3 3esquerda esquerda

CO (g) CO (aq)

CO (aq) H O( ) H CO (aq) H (aq) HCO (aq)

Consequentemente o pH aumenta e supera 4,5. A solução muda da coloração vermelha para laranja. c) Foram feitas as seguintes observações: Etapa 1: liberação de bolhas de gás carbônico e a solução ficou laranja. Etapa 4: houve liberação de poucas bolhas e a solução ficou amarela.

14

Conclui-se que a pressão da fase gasosa no interior da seringa, nas situações ilustradas pelas figuras II e V, não é a mesma:

2

2

2

2

2

COcons tante cons tante

COcons tante cons tante

CO

CO

CO

P V n R T

P V n R T

n k P

n k P

n k P

Resposta da questão 07:

a) No funcionamento do dispositivo há liberação de energia (reação exotérmica), pois o sinal do H é negativo, ou seja, a variação de entalpia é negativa. b) Teremos:

2 2 2 21H O 1H O g ½ O g

34 g

1,5 mol de gases

34 g 3

3

1,5 0,075 m

68 10 g

gases

3gases

V

V 225 m

Resposta da questão 08: a) Teremos:

mP V R T

M

m P M P Md

V R T R T

Como P e R são cons tantes :

P Md

R T

Metano

Média do ar

Média do ar

Me tano

P 16 Pd 16

R T RT

P 28,8 Pd 28,8

R T RT

P28,8d RT

d

P

16RT

Metano

Metano Média do ar

1,8 d

d d

O metano ascende na atmosfera, pois sua densidade é menor do que a densidade média do ar. b) Não seria possível obter a mistura com a composição acima mencionada pela simples mistura desses gases. O ar tem, aproximadamente, 21 % em volume de gás oxigênio. Se o metano fosse misturado ao oxigênio, este apresentaria uma porcentagem menor que 21 % na mistura. Resposta da questão 09: a) Oxigênio: O2 /// Hélio: He /// Nitrogênio: N2. b) A pressão parcial é uma porcentagem da pressão total. Pressão parcial = (porcentagem) × Pressão total Pi = 0,24 × 9000 kPa Pi = 2160 kPa ou 2,16 ×103 kPa.

15

c) A massa molar média equivale à média ponderada: M = (16% × 32)(oxigênio) + (24% × 4)(hélio) + (60% × 28)(nitrogênio) = 22,88 = 22,9 g/mol.