QUÍMICA
1ª Parte – Questões de
Múltipla Escolha
1 e
O reboco das paredes de casas pode ser feito com a
aplicação de uma pasta feita de argamassa com água.
A argamassa é uma mistura de areia com cal extinta,
Ca(OH)2. Nas paredes, a pasta vai endurecendo devido
à evaporação da água e subseqüente reação do hidróxido de cálcio com o gás carbônico do ar. O reboco
seco é constituído por uma mistura rígida de areia e
a) Ca3(PO4)2.
b) CaSiO3.
c) CaSO4.
d) Ca(HCO3)2.
e) CaCO3.
Resolução
O hidróxido de cálcio reage com o gás carbônico, conforme a equação da reação:
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O
O reboco seco é, portanto, constituído por uma mistura
rígida de areia e CaCO3.
2 c
Para identificar dois gases incolores, I e II, contidos em
frascos separados, um aluno, sob a orientação do professor, reagiu cada gás, separadamente, com gás
oxigênio, produzindo em cada caso um outro gás, que
foi borbulhado em água destilada. O gás I produziu um
gás castanho e uma solução fortemente ácida, enquanto que o gás II produziu um gás incolor e uma
solução fracamente ácida. A partir desses resultados, o
aluno identificou corretamente os gases I e II como
sendo, respectivamente,
b) NO2 e SO2.
a) CO e SO2.
c) NO e CO.
d) NO2 e CO.
e) SO2 e NO.
Resolução
O gás I reagiu com o gás oxigênio, produzindo um gás
castanho e uma solução fortemente ácida, portanto,
trata-se do gás NO:
NO + 1/2 O2 →
H2O
NO2 → HNO3
123
123
gás
castanho
ácido
forte
O gás II reagiu com o gás oxigênio, produzindo um gás
incolor e uma solução fracamente ácida, portanto,
trata-se do gás CO:
H2O
OBJETIVO
U F S C a r - J a n e i r o /2 0 0 2
CO + 1/2 O2 →
CO2 → H2CO3
123
123
gás
incolor
ácido
fraco
3 d
O flúor tem um papel importante na prevenção e controle da cárie dentária. Estudos demonstram que, após
a fluoretação da água, os índices de cáries nas populações têm diminuído. O flúor também é adicionado a
produtos e materiais odontológicos. Suponha que o
teor de flúor em determinada água de consumo seja
0,9 ppm (partes por milhão) em massa. Considerando
a densidade da água 1 g/mL, a quantidade, em miligramas, de flúor que um adulto ingere ao tomar 2 litros
dessa água, durante um dia, é igual a
a) 0,09.
b) 0,18.
c) 0,90.
d) 1,80.
e) 18,0.
Resolução
Cálculo da massa de água fluoretada em 2L, admitindo
densidade igual a 1g/mL
1g de H2O ––––––––––– 1mL
x
___________ 2000mL
x = 2000g de H2O
Cálculo da massa de flúor nesses 2 litros dessa água
0,9g de flúor ––––––––––– 106g de água
y
___________ 2000g de água
0,9 . 2000
y = ––––––––––
g = 1,8 . 10 –3g de flúor =
10 6
= 1,8mg de flúor.
4 a
Físicos da Califórnia relataram em 1999 que, por uma
fração de segundo, haviam produzido o elemento mais
pesado já obtido, com número atômico 118. Em 2001,
eles comunicaram, por meio de uma nota a uma
revista científica, que tudo não havia passado de um
engano. Esse novo elemento teria sido obtido pela fusão nuclear de núcleos de 86Kr e 208Pb, com a liberação
de uma partícula. O número de nêutrons desse “novo
elemento” e a partícula emitida após a fusão seriam,
respectivamente,
a) 175, nêutron.
b) 175, próton.
c) 176, beta.
d) 176, nêutron.
e) 176, próton.
Resolução
Escrevendo a equação nuclear do processo de fusão
descrito no enunciado, temos:
86 Kr
36
+
208Pb
82
z
y
→ 118 A e x b
Cálculo de x:
OBJETIVO
U F S C a r - J a n e i r o /2 0 0 2
36 + 82 = 118 + x ∴ x = 0
1
portanto a partícula formada é um nêutron ( 0 n)
Logo y = 1.
Cálculo de z:
86 Kr
36
+
208Pb
82
z
→ 118 A e
1
0n
86 + 208 = z + 1
z = 293
Cálculo do número de nêutrons do elemento A:
N=A–Z
N = 293 – 118 = 175
5 b
A borracha natural é um elastômero (polímero elástico), que é obtida do látex coagulado da Hevea
brasiliensis. Suas propriedades elásticas melhoram
quando aquecida com enxofre, processo inventado por
Charles Goodyear, que recebe o nome de
a) ustulação.
b) vulcanização.
c) destilação.
d) sinterização.
e) galvanização.
Resolução
O processo inventado por Charles Goodyear para melhorar as propriedades elásticas da borracha natural recebeu o nome de vulcanização.
6 b
A sacarose (açúcar comum), cuja estrutura é mostrada
na figura, é um dissacarídeo constituído por uma
unidade de glicose ligada à frutose.
A solubilidade da sacarose em água deve-se
a) ao rompimento da ligação entre as unidades de glicose e frutose.
b) às ligações de hidrogênio resultantes da interação
da água com a sacarose.
c) às forças de van der Waals, resultantes da interação
da água com a unidade de glicose desmembrada.
d) às forças de dipolo-dipolo, resultantes da interação
da água com a unidade de frutose desmembrada.
e) às forças de natureza íon-dipolo, resultantes da
interação do dipolo da água com a sacarose.
OBJETIVO
U F S C a r - J a n e i r o /2 0 0 2
Resolução
A sacarose possui grupos hidroxila (—OH) que se unem
às moléculas de água por ligações de hidrogênio.
7 d
A epinefrina (adrenalina), fórmula estrutural representada na figura, é uma substância que aumenta a
pressão sangüínea e força a contração cardíaca e a pulsação. É o agente químico secretado pelo organismo
em momentos de tensão. Pode ser administrada em
casos de asma brônquica para abrir os canais dos pulmões.
HO
—
HO —
—
—
— CH — CH2 — NH
OH
CH3
As funções orgânicas presentes na epinefrina são
a) álcool, amida e fenol.
b) álcool, aldeído e amina.
c) amina, cetona e fenol.
d) álcool, amina e fenol.
e) álcool, aldeído e amida.
Resolução
A epinefrina possui as seguintes funções orgânicas
HO
—
OH
CH3
→
—
→
fenol
—
— CH — CH2 — NH → amina
HO —
álcool
8 c
O estanho é usado na composição de ligas metálicas
como bronze (Sn-Cu) e solda metálica (Sn-Pb). O
estanho metálico pode ser obtido pela reação do
minério cassiterita (SnO2) com carbono, produzindo
também monóxido de carbono. Supondo que o
minério seja puro e o rendimento da reação seja de
100%, a massa, em quilogramas, de estanho produzida a partir de 453 kg de cassiterita com 96 kg de carbono é
a) 549.
b) 476.
c) 357.
d) 265.
e) 119.
Resolução
Equação química da reação de obtenção do Sn:
SnO2
1 mol = 151g
OBJETIVO
+
2C
2mol = 24g
→
Sn
+
2 CO
1 mol = 119g
U F S C a r - J a n e i r o /2 0 0 2
Cálculo do reagente limitante:
SnO2 + 2C
SnO2
151g –––– 24g
+
2C
151g –––– 24g
453kg –––– a
b
a = 72kg
–––– 96g
b = 604kg
reagente limitante é SnO2
Cálculo da massa de Sn obtida
SnO2 → Sn
151g → 119g
453kg → x
} x = 357kg
9 b
Na tabela, são dados os valores de entalpia de combustão do benzeno, carbono e hidrogênio.
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
substância
calor de combustão
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
– 3268 kJ/mol
C6H6( l)
C(s)
– 394 kJ/mol
H2(g)
– 286 kJ/mol
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
A entalpia de formação do benzeno, em kJ/mol, a partir de seus elementos, é
a) + 2588.
b) + 46.
c) – 46.
d) – 618.
e) – 2588.
Resolução
Equação pedida: 6C(s) + 3H2(g) → C6H6(l)
Equações fornecidas:
15
a) C6H6(l) + ––– O2(g) → 6CO2(g) + 3H2O(l)
2
∆H = –3268 kJ/mol
b) C(s) + O2(g) → CO2(g)
∆H = –394kJ/mol
1
c) H2(g) + –– O2(g) → H2O( l)
2
∆H = –286kJ/mol
Cálculo do ∆H (calor de formação) da equação pedida, segundo a lei de Hess:
15
6CO2(g)+ 3H2O(l)→ C6H6(l) + ––– O2 ∆H = +3268kJ/mol
2
6C(s) + 6O2(g) → 6CO2(g)
OBJETIVO
∆H = –2364kJ/mol
U F S C a r - J a n e i r o /2 0 0 2
3
3H2(g) + –– O2(g) → 3H2O(l)
∆H = –858kJ/mol
2
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
6C(s) + 3H2(g) → C6H6(l)
∆H = +46kJ/mol
10 e
O pH do sangue humano de um indivíduo saudável
situa-se na faixa de 7,35 a 7,45. Para manter essa faixa
de pH, o organismo utiliza vários tampões, sendo que
o principal tampão do plasma sangüíneo consiste de
ácido carbônico e íon bicarbonato. A concentração de
íons bicarbonato é aproximadamente vinte vezes
maior que a concentração de ácido carbônico, com a
maior parte do ácido na forma de CO2 dissolvido. O
equilíbrio químico desse tampão pode ser representado pela equação:
→ H CO (aq) ←
→ H+(aq) + HCO – (aq)
CO2(g) + H2O(l) ←
2
3
3
Analise as afirmações seguintes.
I. Quando uma pequena quantidade de base entra em
contato com uma solução tampão, os íons hidróxido
reagem com o ácido do tampão, não alterando praticamente o pH dessa solução.
II. Quando a concentração de íons bicarbonato no
sangue aumenta, o pH também aumenta.
III. Quando a concentração de CO2 no sangue aumenta, o pH diminui.
São corretas as afirmações:
a) I, apenas.
b) II, apenas.
c) III, apenas.
d) I e II, apenas. e) I, II e III.
Resolução
I – (correta)
Solução tampão sofre pequenas variações de pH pela
adição de pequenas quantidades de substâncias ácidas ou básicas.
II – (correta)
O aumento de íons bicarbonato no sangue desloca o
equilíbrio para a esquerda, consumindo íons H+,
aumentando o pH.
III – (correta)
O aumento da concentração de CO2 no sangue desloca o equilíbrio para a direita, produzindo íons H+, diminuindo o pH.
OBJETIVO
U F S C a r - J a n e i r o /2 0 0 2
2ª Parte – Questões Discursivas
31
O titânio metálico é mais forte e mais leve que o aço,
propriedades que conferem a este metal e suas ligas
aplicações nobres nas indústrias aeronáutica e naval. É
extraído do mineral ilmenita, formado por óxido de
titânio(IV) e óxido de ferro(II). O FeO é removido por
separação magnética. A 900°C, o TiO2 é aquecido com
coque, C(s), e gás cloro, produzindo tetracloreto de
titânio e dióxido de carbono. O TiCl4 líquido a 10001150°C é reduzido a titânio metálico após tratamento
com magnésio metálico.
a) Escreva as equações, devidamente balanceadas,
das reações de obtenção do TiCl4 e do Ti metálico.
b) Calcule quantas toneladas de Ti metálico (massa
molar 48 g/mol) podem ser produzidas a partir de
2,0 toneladas de TiO2.
Resolução
a) Equação de obtenção do TiCl4:
∆
TiO2(s) + C(s) + Cl2(g) → TiCl4(l) + CO2(g)
Equação de obtenção do Ti metálico:
+4
0
TiCl4(l) + 2Mg(s) → Ti(s) + 2MgCl2(s)
redução
↑
|––––––––––––––––––––
b) Somando as equações acima, temos:
TiO2(s) + C(s) + Cl2(g) + 2Mg(s) → CO2(g) + Ti(s) + 2MgCl2(s)
↓
↓
1 mol
1 mol
123
123
80g –––––––––––––––––––––––––––––– 48g
2,0t –––––––––––––––––––––––––––––– x
x = 1,2t de titânio
32
O Cipro (ciprofloxacino) é um antibiótico administrado por via oral ou intravenosa, usado contra infecções
urinárias e, recentemente, seu uso tem sido recomendado no tratamento do antraz, infecção causada pelo
microorganismo Bacillus anthracis. A fórmula estrutural deste antibiótico é mostrada na figura.
OBJETIVO
U F S C a r - J a n e i r o /2 0 0 2
a) Qual a fórmula molecular deste antibiótico?
b) Qual a porcentagem em massa de carbono?
Resolução
a) A fórmula molecular do antibiótico é C17H18N3O3F
b) A massa molar do antibiótico é MM = 331 g/mol,
sendo 204 g/mol a massa de carbono nele contida.
331g –––––––––––– 100%
204g –––––––––––– x
x = 61,6%
33
A obtenção de novas fontes de energia tem sido um dos
principais objetivos dos cientistas. Pesquisas com células
a combustível para geração direta de energia elétrica vêm
sendo realizadas, e dentre as células mais promissoras,
destaca-se a do tipo PEMFC (Proton Exchange Membran
Fuel Cell), representada na figura. Este tipo de célula utiliza como eletrólito um polímero sólido, o Nafion. A célula opera de forma contínua, onde os gases oxigênio e
hidrogênio reagem produzindo água, convertendo a energia química em energia elétrica e térmica. O desenvolvimento dessa tecnologia tem recebido apoio mundial,
uma vez que tais células poderão ser utilizadas em veículos muito menos poluentes que os atuais, sem o uso de
combustíveis fósseis.
2 H+(aq) + 2 e– → H2(g)
E0 = 0,0V
1/2 O2(g) + 2 H+(aq) + 2 e– → H2O(l)
E0 = +1,2V
OBJETIVO
U F S C a r - J a n e i r o /2 0 0 2
a) Para a pilha em questão, escreva as semi-reações
de oxidação e redução e a reação global. Calcule a
diferença de potencial da pilha.
b) Em qual compartimento se dá a formação de água?
Resolução
a) H2 é introduzido no ânodo, logo sofre oxidação. O2 é
introduzido no cátodo, logo sofre redução. Então,
temos:
Ânodo: H2(g) → 2H+(aq) + 2e–
semi-equação de oxidação
1
Cátodo: –– O2(g) + 2H+(aq) + 2e–
2
→ H2O(l)
semi-equação de redução
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
1
equação global
H2(g) + –– O2(g) → H2O(l)
2
∆V = Eoxi + Ered
∆V = +0,0V + 1,2V
∆V = +1,2V
b) Ocorre a formação de água no cátodo.
34
Dois isômeros de fórmula molecular C4H10O, rotulados
como compostos I e II, foram submetidos a testes físicos e químicos de identificação. O composto I apresentou ponto de ebulição igual a 83°C e o composto II
igual a 35°C. Ao reagir os compostos com solução
violeta de permanganato de potássio em meio ácido, a
solução não descoloriu em nenhum dos casos.
a) Que tipo de isomeria ocorre entre esses compostos? Por que o isômero I apresenta maior ponto
de ebulição?
b) Explique por que o isômero I não reagiu com a
solução ácida de KMnO4. Qual o nome IUPAC do
composto I?
Resolução
Com a fórmula C4H10O existem os isômeros da função
álcool e função éter.
Isômeros da função álcool:
CH3 — CH2 — CH2 — CH2 — OH 1-butanol
(álcool primário)
CH3 — CH — CH2 — CH3
|
OH
OBJETIVO
2-butanol
(álcool secundário)
U F S C a r - J a n e i r o /2 0 0 2
CH3 — CH — CH2
|
|
CH3
CH3
OH
|
CH3 — C — CH3
|
OH
2-metil-1-propanol
(álcool primário)
2-metil-2-propanol
(álcool terciário)
Isômeros da função éter:
CH3 — O — CH2 — CH2 — CH3
metoxipropano
CH3 — CH2 — O — CH2 — CH3
etoxietano
CH3 — O — CH — CH3
|
metoxi isopropano
CH3
Os álcoois, por apresentarem um grupo OH em sua
estrutura, estabelecem pontes de hidrogênio, portanto
apresentam ponto de ebulição maior que o éter correspondente.
Os álcoois primários e secundários sofrem oxidação,
portanto reagem com permanganato de potássio.
Os álcoois terciários não sofrem oxidação, portanto
não reagem com permanganato de potássio.
a) A isomeria existente entre os compostos I e II é a
isomeria de função.
O composto I, por ser um álcool, apresenta ponte de
hidrogênio e, portanto, tem maior ponto de ebulição
que o composto II, um éter.
b) O composto I, por ser um álcool terciário, não reage
com permanganato de potássio, portanto não sofre
oxidação.
O nome oficial do composto I é:
CH3
|
CH3 — C — CH3
2-metil-2-propanol
|
OH
35
O óxido nítrico, NO, é um importante intermediário na
fabricação do ácido nítrico pelo processo Ostwald. É
produzido na atmosfera por fenômenos naturais, como
relâmpagos, sendo também liberado em decorrência
de atividades humanas, tornando-se um dos responsáveis pela formação da chuva ácida. A reação de formação de NO é representada pela equação:
N2(g) + O2(g)
OBJETIVO
→
←
2 NO(g)
∆Ho = + 180 kJ
U F S C a r - J a n e i r o /2 0 0 2
a) Neste sistema em equilíbrio a 25°C, num recipiente
de 10 L, existem 0,10 mol de N2 e 0,02 mol de O2.
Se a constante de equilíbrio Kc a 25°C é igual a
4,5 . 10–31, qual será a concentração em mol/L de
NO no equilíbrio, nesta temperatura?
b) O que se verifica com o equilíbrio e a constante de
equilíbrio, quando a temperatura do sistema é aumentada? Justifique.
Resolução
a) A expressão da constante de equilíbrio da reação
→ 2NO(g) é:
N2(g) + O2(g) ←
[NO]2
KC = ––––––––
[N2] [O2]
n
[ ] = ––– (mol/L)
V
Substituindo os dados fornecidos, temos:
[NO]2
4,5 . 10–31 = –––––––––––––––
0,10
0,02
––––– –––––
10
10
( )( )
[NO] = Ï···········
9 . 10–36
[NO] = 3 . 10–18 mol/L
b) Temos um processo endotérmico (∆H > 0), portanto
o aumento da temperatura irá deslocar o equilíbrio
para a direita, favorecendo a formação de NO, conseqüentemente o valor da constante de equilíbrio
aumentará.
OBJETIVO
U F S C a r - J a n e i r o /2 0 0 2