▼
QUÍMICA
Questão 1
Amostras de massas iguais de duas substâncias, I e II, foram submetidas independentemente a um processo de
aquecimento em atmosfera inerte e a pressão constante. O gráfico abaixo mostra a variação da temperatura em
função do calor trocado entre cada uma das amostras e a vizinhança.
Temperatura
Dados: ∆Hf e ∆Hv representam as variações de entalpia de fusão e de vaporização, respectivamente, e cp é o
calor específico.
I
II
Calor trocado
Assinale a opção ERRADA em relação à comparação das grandezas termodinâmicas.
A) ∆Hf(I) ∆Hf(II)
B) ∆Hv(I) ∆Hv(II)
C) cp,I(s) cp,II(s)
D) cp, II(g) cp,I(g)
E) cp,II(l) cp,I(l)
Resolução
Pela análise do gráfico, temos:
Substância I:
Temperatura
∆Hvaporização
I
∆Hfusão
Calor trocado
ITA/2007
1
Substância II:
Temperatura
∆Hvaporização
∆Hfusão
II
Calor trocado
Logo: ∆Hfusão (I) ∆Hfusão (II)
∆Hvaporização (I) ∆Hvaporização (II).
Sabe-se também que, durante o aquecimento de uma substância, grandes variações na temperatura indicam pequenos valores de calor específico. Isso também pode ser verificado pela inclinação das curvas de aquecimento:
amostras de baixo calor específico possuem maior inclinação.
Logo: cp,I(s) cp,II(s)
cp,II(l) cp,I(l)
cp,II(g) cp,I(g).
▼
Resposta: B
Questão 2
Um recipiente aberto contendo inicialmente 30 g de um líquido puro a 278 K, mantido à pressão constante de
1 atm, é colocado sobre uma balança. A seguir, é imersa no líquido uma resistência elétrica de 3 Ω conectada,
por meio de uma chave S, a uma fonte que fornece uma corrente elétrica constante de 2 A. No instante em
que a chave S é fechada, dispara-se um cronômetro. Após 100 s, a temperatura do líquido mantém-se
constante a 330 K e verifica-se que a massa do líquido começa a diminuir a uma velocidade constante de
0,015 g/s. Considere a massa molar do líquido igual a M.
Assinale a opção que apresenta a variação de entalpia de vaporização (em J/mol) do líquido.
A) 500 M
D) 800 M
B) 600 M
E) 900 M
C) 700 M
Resolução
Calor dissipado em 1 segundo (∆t = 1 s):
∆ε = Ri2
∆t
∆ε = R ⋅ i2 ⋅ ∆t
∆ε = 3 Ohm ⋅ (2)2 ⋅ (A)2 ⋅ 1 s
∆ε = 12 Ohm ⋅ A2 ⋅ s ∴
∆ε = 12 J
A 330 K, a massa do líquido diminui a uma velocidade constante de 0,015 g/s:
0,015 g  12 J
massa molar (M)  x
x=
M ⋅ 12 ⋅ J ⋅ g ⋅ mol–1
0, 015 g
∴
x = 800 M J mol–1
Resposta: D
ITA/2007
2
▼
Questão 3
Utilizando o enunciado da questão anterior, assinale a opção que apresenta o valor do trabalho em módulo
(em kJ) realizado no processo de vaporização após 180 s de aquecimento na temperatura de 330 K.
4 ,4
M
5 ,4
B)
M
A)
C)
D)
7 ,4
M
E)
8 ,4
M
6 ,4
M
Resolução
1s  0,015 g
180 s  x
x=
180 s ⋅ 0, 015 g
1s
x = 2,7 g massa do líquido vaporizado
τ = P∆V = ∆nRT
τ= m R⋅T
M
τ = 2, 7 g
8, 31 ⋅ JK –1 mol–1 330K
M g mol–1
,2
τ = 7404
J
M
∴
,4
kJ
τ = 7M
▼
Resposta: D
Questão 4
Dois béqueres, X e Y, contêm, respectivamente, volumes iguais de soluções aquosas: concentrada e diluída de
cloreto de sódio na mesma temperatura. Dois recipientes hermeticamente fechados, mantidos à mesma temperatura constante, são interconectados por uma válvula, inicialmente fechada, cada qual contendo um dos
béqueres. Aberta a válvula, após o restabelecimento do equilíbrio químico, verifica-se que a pressão de vapor
nos dois recipientes é Pf. Assinale a opção que indica, respectivamente, as comparações CORRETAS entre os
volumes inicial (VXi) e final (VXf), da solução no béquer X e entre as pressões de vapor inicial (PYi) e final (Pf)
no recipiente que contém o béquer Y.
A) VXi VXf e PYi = Pf
B) VXi VXf e PYi Pf
C) VXi VXf e PYi Pf
D) VXi VXf e PYi Pf
E) VXi VXf e PYi Pf
Resolução
Início: válvula fechada:
ITA/2007
PXi
PYi
X
Y
V Xi
solução concentrada
VYi
solução diluída
3
Como a solução X é mais concentrada, ocorrerá uma menor evaporação do solvente. Logo, a solução X apresentará menor pressão de vapor que a solução Y: PXi PYi
abertura da válvula:
Pf
Pf
X
Y
VXf
PYf
Devido à diferença de pressão de vapor das soluções, ocorrerá transferência de solvente da solução Y para a
solução X, até que as concentrações se igualem.
Logo:
VXi VXf.
Como a solução Y ficará mais concentrada com o passar do tempo, temos:
PYi Pf.
▼
Resposta: B
Questão 5
Utilizando o enunciado da questão anterior, assinale a opção que indica a curva no gráfico abaixo que melhor
representa a quantidade de massa de água transferida (Qágua) ao longo do tempo (t) de um recipiente para
o outro desde o instante em que a válvula é aberta até o restabelecimento do equilíbrio químico.
I
IV
Qágua
II
V
III
t
A) I
B) II
C) III
D) IV
E) V
Resolução
A quantidade de água transferida da solução diluída para a solução concentrada diminui em cada instante
considerado até as duas soluções ficarem com a mesma concentração. Por essa interpretação, a curva (I) do
gráfico estaria correta e a resposta da questão seria (A).
Considerando-se a quantidade total de água transferida da solução diluída para a solução concentrada até as
duas soluções ficarem com a mesma concentração, a curva que mais se aproxima da correta é a (IV), alternativa
(D).
ITA/2007
4
Qágua
Por essa interpretação, a curva correta seria:
t
▼
Resposta: A ou D dependendo da interpretação.
Questão 6
Considere duas placas X e Y de mesma área e espessura. A placa X é constituída de ferro com uma das faces
recoberta de zinco. A placa Y é constituída de ferro com uma das faces recoberta de cobre. As duas placas são
mergulhadas em béqueres, ambos contendo água destilada aerada. Depois de um certo período, observa-se
que as placas passaram por um processo de corrosão, mas não se verifica a corrosão total de nenhuma das faces dos metais. Considere sejam feitas as seguintes afirmações a respeito dos íons formados em cada um dos
béqueres:
I. Serão
II. Serão
III. Serão
IV. Serão
V. Serão
formados
formados
formados
formados
formados
íons
íons
íons
íons
íons
Zn2+ no béquer contendo a placa X.
Fe2+ no béquer contendo a placa X.
Fe2+ no béquer contendo a placa Y.
Fe3+ no béquer contendo a placa Y.
Cu2+ no béquer contendo a placa Y.
Então, das afirmações acima, estão CORRETAS
A) apenas I, II e IV.
B) apenas I, III e IV.
C) apenas II, III e IV.
D) apenas II, III e V.
E) apenas IV e V.
Resolução
placa X: Fe(s) com uma das faces revestida com Zn(s). Como o Fe(s) é um metal mais nobre, o Zn(s) sofre
oxidação, funcionando como um metal de sacrifício, protegendo o Fe(s).
Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e–.
placa Y: Fe(s) com uma das faces revestida com Cu(s). Como o Cu(s) é um metal mais nobre, o Fe(s) sofrerá
oxidação, funcionando como metal de sacrifício e protegendo o Cu(s).
Fe(s) → Fe2+(aq) + 2e–.
Fe2+(aq) → Fe3+(aq) + e–.
▼
Resposta: B
Questão 7
Embrulhar frutas verdes em papel jornal favorece o seu processo de amadurecimento devido ao acúmulo de um
composto gasoso produzido pelas frutas.
Assinale a opção que indica o composto responsável por esse fenômeno.
A) Eteno.
D) Monóxido de carbono.
B) Metano.
E) Amônia.
C) Dióxido de carbono.
ITA/2007
5
Resolução
O composto gasoso que favorece o amadurecimento das frutas é o ETENO.
H2C — CH2
▼
Resposta: A
Questão 8
Assinale a opção que apresenta um sal que, quando dissolvido em água, produz uma solução aquosa ácida.
A) Na2CO3
B) CH3COONa
C) CH3NH3Cl
D) Mg(ClO4)2
E) NaF
Resolução
A hidrólise do composto H3CNH3Cl pode ser representada pela equação:
→ H3CNH2(aq) + H3O+(aq)
H3CNH+3(aq) + H2O(l) ←
A solução obtida apresenta caráter ácido.
▼
Resposta: C
Questão 9
Duas células (I e II) são montadas como mostrado na figura. A célula I consiste de uma placa A(c) mergulhada em
uma solução aquosa 1 mol L–1 em AX, que está interconectada por uma ponte salina a uma solução 1mol L–1 em
BX, na qual foi mergulhada a placa B(c). A célula II consiste de uma placa B(c) mergulhada em uma solução
aquosa 1mol L–1 em BX, que está interconectada por uma ponte salina à solução 1mol L–1 em CX, na qual foi
mergulhada a placa C(c). Considere que durante certo período as duas células são interconectadas por fios metálicos, de resistência elétrica desprezível.
Assinale a opção que apresenta a afirmação ERRADA a respeito de fenômenos que ocorrerão no sistema
descrito.
Dados eventualmente necessários: E0A+(aq)/A(c) = 0,400 V; E0B+(aq)/B(c) = – 0,700 V e E0C+(aq)/C(c) = 0,800 V.
Ponte salina
Ponte salina
A
B
B
AX(1 mol/L)
BX(1 mol/L)
BX(1 mol/L)
CÉLULA I
A) A
B) A
C) A
D) A
E) A
C
CX(1 mol/L)
CÉLULA II
massa da placa C aumentará.
polaridade da semicélula B/B+(aq) da célula II será negativa.
massa da placa A diminuirá.
concentração de B+(aq) na célula I diminuirá.
semicélula A/A+(aq) será o cátodo.
ITA/2007
6
Resolução
De acordo com os potenciais de Redução temos:
C+(aq) + e– → C(c)
E0 = 0,800 V
A(c) → A+(aq) + e–
E0 = – 0,400 V
global C+ (aq) + A(c) → A+(aq) + C(c)
∆E = 0,400 V
Portanto o fluxo de elétrons e o fluxo iônico nas células serão:
e–
e–
e–
ânions
cátions
e–
Ponte salina
–
e–
e–
e–
e–
e–
–
+
A
B
AX(1 mol/L)
BX(1 mol/L)
ânions
e–
B
cátions
Ponte salina
+
C
BX(1 mol/L)
CÉLULA I
e–
CX(1 mol/L)
CÉLULA II
Na semicélula A+ (aq)/A(c) teremos
Oxidação
A(c) → A+ (aq) + e–
Ânodo, corrosão de A(c)
a massa da placa A diminuirá
Na semicélula C+(aq)/C(c) teremos
Redução
C+ (aq) + e– → C(c)
Cátodo, deposição de C(c) no eletrodo
portanto, a massa da placa C aumentará
Devido à polarização das Soluções de BX (1 mol/L) na semicélula B+(aq)/B(c), célula I, observaremos:
B+(aq) + e– → B(c) consumindo B+(aq)
Na célula II, semicélula B+(aq)/B(c), ocorrerá oxidação de B(c), conforme equação que segue:
B(c) → B+(aq) + e–
▼
Resposta: E
Questão 10
Realizaram-se testes de solubilidade de pequenas porções de compostos orgânicos constituídos de cinco átomos
de carbono, denominados de A, B, C, D e E.
São fornecidos os seguintes resultados dos testes de solubilidade em vários solventes:
Teste
Teste
Teste
Teste
1.
2.
3.
4.
Os compostos A, B, C, D e E são solúveis em éter etílico.
Somente os compostos B, C e D são solúveis em água pura.
Somente os compostos B, C e E são solúveis em uma solução aquosa diluída de hidróxido de sódio.
Somente os compostos D e E são solúveis em uma solução aquosa diluída de ácido clorídrico.
Considere sejam feitas as seguintes identificações:
I. O
II. O
III. O
IV. O
V. O
composto
composto
composto
composto
composto
A é o n-pentano.
B é o 1-pentanol.
C é o propionato de etila.
D é a pentilamina.
E é o ácido pentanóico.
Então, das identificações acima, estão ERRADAS
A) apenas I, II e IV.
B) apenas I, III e IV.
C) apenas II e IV.
D) apenas III e V.
E) apenas IV e V.
ITA/2007
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Resolução
Considere a tabela a seguir:
Solubilidade
éter
água
solução aquosa
ácida
solução aquosa
básica
possível
composto
A
X
—
—
—
Pentano
B
X
X
—
X
1-pentanol
C
X
X
—
X
não pode ser éster
D
X
X
X
—
Pentilamina
E
X
—
X
X
não pode ser o ácido
Composto
Justificativa:
• Caso C fosse um éster de 5 carbonos ele seria insolúvel em água.
• Caso E fosse um ácido carboxílico de 5 carbonos ele seria solúvel na água.
O procedimento mais adequado para determinar qualitativamente a função de um composto orgânico
relacionando a sua solubilidade seria o diagrama a seguir:
substância
desconhecida
água
insolúvel
solúvel
NaOH 5%
éter
insolúvel
solúvel
HCl 5%
NaHCO3 5%
insolúvel
solúvel
B
insolúvel
S2
vermelho ao azul ao não altera o
tornassol
tornassol
tornassol
SB
SA
S1
solúvel insolúvel
A1
A2
H2SO4 96%
insolúvel
I
H3PO4 85%
solúvel
N1
ITA/2007
solúvel
insolúvel
N2
8
Tabela 1: Compostos orgânicos relacionados às classes de solubilidade.
S2 Sais de ácidos orgânicos, hidrocloretos de aminas, aminoácidos, compostos polifuncionais (carboidratos, poliálcoois, ácidos, etc.)
SA Ácidos monocarboxílicos, com cinco átomos de carbono ou menos, acídos arenossulfônicos.
SB Aminas monofuncionais com seis átomos de carbono ou menos.
S1 Álcoois, aldeídos, cetonas, ésteres, nitrilas e amidas monofuncionais com cinco átomos de carbono ou
menos.
A1 Ácidos orgânicos fortes: ácidos carboxílicos com menos de seis átomos de carbono, fenóis com grupos
eletrofílicos em posições orto e para, β-dicetonas.
A2 Ácidos orgânicos fracos: fenóis, enóis, oximas, imidas, sulfonamidas, tiofenóis com mais de cinco
átomos de carbono, β-dicetonas, compostos nitro com hidrogênio em α, sulfonamidas.
B
Aminas aromáticas com oito ou mais carbonos, anilinas e alguns oxiéteres.
MN Diversos compostos neutros de nitrogênio ou enxofre contendo mais de cinco átomos de carbono.
N1 Álcoois, aldeídos, metil cetonas, cetonas cíclicas e ésteres contendo somente um grupo funcional e
número de átomos de carbono entre cinco e nove; éteres com menos de oito átomos de carbono;
epóxidos.
N2 Alcenos, alcinos, éteres, alguns compostos aromáticos (com grupos ativantes) e cetonas (além das
citadas em N1).
I
Hidrocarbonetos saturados, alcanos halogenados, haletos de arila, éteres diarílicos, compostos
aromáticos desativados.
Observação: Os haletos e anidridos de ácido não foram incluídos devido a alta reatividade.
Uma vez que apenas a solubilidade em água não fornece informação suficiente sobre a presença de grupos
funcionais ácidos ou básicos, esta deve ser obtida pelo ensaio das soluções aquosas com papel de tornassol ou
outro indicador de pH.
Este procedimento é seguido nos cursos de Química Orgânica em diversas Universidades Estaduais e Federais
do Brasil.
▼
Resposta: D
Questão 11
Considere sejam feitas as seguintes afirmações a respeito das formas cristalinas do carbono:
I. As formas polimórficas do carbono são: diamante, grafite e fulerenos.
II. O monocristal de grafite é bom condutor de corrente elétrica em uma direção, mas não o é na direção perpendicular à mesma.
III. O diamante é uma forma polimórfica metaestável do carbono nas condições normais de temperatura e pressão.
IV. No grafite, as ligações químicas entre os átomos de carbono são tetraédricas.
Então, das afirmações acima, está(ão) CORRETA(S)
A) apenas I, II e III.
B) apenas I e III.
C) apenas II e IV.
D) apenas IV.
E) todas.
Resolução
I. Correta.
O diamante, o grafite e os fulerenos são formas polimórficas do carbono.
II. Correta.
No grafite, apenas três dos elétrons de valência de cada átomo de carbono estão envolvidos na formação
das ligações sigma (σ), utilizando orbitais hídridos sp2. O quarto elétron forma uma ligação π.
ITA/2007
9
Os elétrons π estão deslocalizadas por toda a camada, e, como são móveis, o grafite conduz a corrente
elétrica. A condução pode ocorrer dentro de uma camada, mas não de uma camada para outra.
III. Correta.
A forma mais estável do carbono nas condições ambiente é o grafite, portanto, o diamante é uma forma
metaestável.
IV. Incorreta.
No grafite, temos uma hibridização sp2, na qual um átomo central está ligado a três outros átomos de
carbono numa geometria trigonal plana.
▼
Resposta: A
Questão 12
Em junho deste ano, foi noticiado que um caminhão transportando cilindros do composto t-butil mercaptana
(2-metil-2-propanotiol) tombou na Marginal Pinheiros — cidade de São Paulo. Devido ao acidente, ocorreu o
vazamento da substância. Quando adicionada ao gás de cozinha, tal substância fornece-lhe um odor desagradável.
Assinale a opção que indica a fórmula molecular CORRETA desse composto.
A) (CH3)3CNH2
B) (CH3)3CSH
C) (CH3)3CNHCH3
D) (CH3)3CCH2NH2
E) (CH3)3CSCH2OH
Resolução
O composto t-butil mercaptana pode ser representado por:
—
SH
—
H3C — C — CH3
=
(H3C)3 CSH
CH3
▼
Resposta: B
Questão 13
Assinale a opção que nomeia o cientista responsável pela descoberta do oxigênio.
A) Dalton
B) Mendeleev
C) Gay-Lussac
D) Lavoisier
E) Proust
Resolução
A descoberta do oxigênio é atribuída a Priestley.
Lavoisier foi o primeiro a demonstrar experimentalmente que o ar era uma mistura de oxigênio e “azoto”.
A melhor alternativa, entre as mencionadas é a D.
Resposta: D (com ressalva)
ITA/2007
10
▼
Questão 14
Assinale a opção que indica a variação CORRETA de entalpia, em kJ/mol, da reação química a 298,15 K e 1 bar,
representada pela seguinte equação: C4H10(g) → C4H8(g) + H2(g).
Dados eventualmente necessários: ∆Hθf (C4H8(g)) = – 11,4; ∆Hθf (CO2(g)) = – 393,5; ∆Hθf (H2O(l)) = – 285,8 e
∆Hθc(C4H10(g)) = –2.877,6, em que ∆Hθf e ∆Hθc , em kJ/mol, representam as variações de entalpia de formação e de
combustão a 298,15 K e 1 bar, respectivamente.
A) – 3.568,3
B) – 2.186,9
C) + 2.186,9
D) + 125,4
E) + 114,0
Resolução
13
O2(g) → 4 CO2(g) + 5H2O(l)
2
+ 4 H2(g) → C4H8(g)
C4H10(g) +
∆H = – 2877,6 kJ
4 Cgraf
∆H = – 11,4 kJ
→ 4 Cgraf + 8 O2(g)
4 CO2(g)
1
∆H = + 1574 kJ
5
O2(g)
2
5 H2O(l)
→ 5 H2(g) +
C4H10(g)
→ C4H8(g) + H2(g)
∆H = +1429 kJ
∆H = + 114 kJ
▼
Resposta: E
Questão 15
Durante a utilização de um extintor de incêndio de dióxido de carbono, verifica-se formação de um aerossol
esbranquiçado e também que a temperatura do gás ejetado é consideravelmente menor do que a
temperatura ambiente. Considerando que o dióxido de carbono seja puro, assinale a opção que indica a(s)
substância(s) que torna(m) o aerossol visível a olho nu.
A) Água no estado líquido.
B) Dióxido de carbono no estado líquido.
C) Dióxido de carbono no estado gasoso.
D) Dióxido de carbono no estado gasoso e água no estado líquido.
E) Dióxido de carbono no estado gasoso e água no estado gasoso.
Resolução
O aerossol é constituído de uma fase dispersa (fase visível) formada por água líquida.
▼
Resposta: A
Questão 16
Um recipiente fechado contendo a espécie química A é mantido a volume (V) e temperatura (T) constantes.
Considere que essa espécie se decomponha de acordo com a equação:
A(g) → B(g) + C(g).
A tabela abaixo mostra a variação da pressão total (Pt) do sistema em função do tempo (t):
t
ITA/2007
(s)
0
55
200
380
495
640
820
Pt (mmHg)
55
60
70
80
85
90
95
11
Considere sejam feitas as seguintes afirmações:
I. A reação química obedece à lei de velocidade de ordem zero.
II. O tempo de meia-vida da espécie A independe da sua pressão parcial.
III. Em um instante qualquer, a pressão parcial de A, PA, pode ser calculada pela equação: PA = 2P0 – Pt, em
que P0 é a pressão do sistema no instante inicial.
IV. No tempo de 640 s, a pressão Pi é igual a 45 mmHg, em que Pi é a soma das pressões parciais de B e C.
Então, das afirmações acima, está(ão) CORRETA(S)
A) apenas I e II.
B) apenas I e IV.
C) apenas II e III.
D) apenas II e IV.
E) apenas IV.
Resolução
A(g)
t = 0s
t ≠ 0s
B(g) + C(g)
55 mmHg
(55 – x) mmHg
0
x mmHg
0
x mmHg
Pt = (55 – x) + x + x = (55 + x)mmHg
(tabela)
Pt = 60 mmHg
t = 55s
60 = 55 + x ∴ x = 5 mmHg ∴ PA = 55 – 5 = 50 mmHg
Pelo mesmo raciocínio, podemos construir a tabela:
t(s)
PA(mmHg)
0
55
55
50
200
40
380
30
495
25
640
20
→ PA = 50 mmHg 
 t = 440 s
t = 495 s → PA = 25 mmHg  1/2
t = 55 s
→ PA = 40 mmHg 
 t = 440 s
t = 640 s → PA = 20 mmHg  1/2
t = 200 s
Conclusão: a reação é de 1ª- ordem e v = kP (PA).
A afirmação I é falsa e a afirmação II é correta.
A(g)
P0
PA
B(g) + C(g)
0
0
(P0 – PA) (P0 – PA)
Pt = PA + (P0 – PA) + (P0 – PA)
Pt = 2P0 – PA ∴ PA = 2P0 – Pt
Afirmação III: correta.
t = 640 s
PA = 20 mmHg e PB + PC = 70 mmHg
Pi = 70 mmHg
Afirmação IV: incorreta
Resposta: C
ITA/2007
12
▼
Questão 17
Assinale a opção que indica a substância que, entre as cinco, apresenta a maior temperatura de ebulição à
pressão de 1 atm.
A) H3CCHO
D) H3CCOOH
B) H3CCOCH3
E) H3CCOOCH3
C) H3CCONH2
Resolução
—
—
A substância de maior temperatura de ebulição é a acetamida.
O
—
H3C — C
N—H
—
H
▼
Resposta: C
Questão 18
Um indicador ácido-base monoprótico tem cor vermelha em meio ácido e cor laranja em meio básico.
Considere que a constante de dissociação desse indicador seja igual a 8,0 × 10–5. Assinale a opção que indica
a quantidade, em mols, do indicador que, quando adicionada a 1 L de água pura, seja suficiente para que 80%
de suas moléculas apresentam a cor vermelha após alcançar o equilíbrio químico.
A) 1,3 × 10–5
D) 5,2 × 10–4
B) 3,2 × 10–5
E) 1,6 × 10–3
C) 9,4 × 10–5
Resolução
O equilíbrio do indicador ácido-base pode ser representado por
→ H+ + Ind–
H Ind ←
Prevalecendo H Ind ⇒ coloração vermelha
Prevalecendo Ind– ⇒ coloração laranja
H Ind
Início
→
←
H+
+
Ind–
x mol/L
0
0
Consumidos
Formados
Formados
0,2x
0,2x
0,2x
Equilíbrio 0,8x mol/L
0,2x mol/L
0,2x mol/L
Ka =
[H+ ][Ind− ]
[HInd]
8, 0 ⋅ 10−5 =
0, 2x ⋅ 0, 2x
0, 8 x
x = 1,6 ⋅ 10–3
Resposta: E
ITA/2007
13
▼
Questão 19
Nas condições ambientes, a 1 L de água pura, adiciona-se 0,01 mol de cada uma das substâncias A e B descritas
nas opções abaixo. Dentre elas, qual solução apresenta a maior condutividade elétrica?
A) A = NaCl
e
B = AgNO3
B) A = HCl
C) A = HCl
e
e
B = NaOH
B = CH3COONa
D) A = Kl
e
B = Pb(NO3)2
E) A = Cu(NO3)2
e
B = ZNCl2
Resolução
A maior condutividade elétrica está relacionada à maior concentração de íons na solução.
Cu2+ + 2NO3–
Cu(NO3)2
ZnCl2
Zn2+ + 2 Cl–
[Cu(NO3)2] = 0,01 mol/L ∴ [íons] = 0,03 mol/L
[ZnCl2] = 0,01 mol/L ∴ [íons] = 0,03 mol/L
▼
Resposta: E
Questão 20
Considere a reação química representada pela equação abaixo e sua respectiva força eletromotriz nas condições-padrão:
→ 2Br2(g) + 2H2O(l),
O2(g) + 4H+(aq) + 4Br–(aq) ←
∆E0 = 0,20 V.
Agora, considere que um recipiente contenha todas as espécies químicas dessa equação, de forma que todas
as concentrações sejam iguais às das condições-padrão, exceto a de H+. Assinale a opção que indica a faixa de
pH a qual na reação química ocorrerá espontaneamente.
A) 2,8 pH 3,4
B) 3,8 pH 4,4
C) 4,8 pH 5,4
D) 5,8 pH 6,4
E) 6,8 pH 7,4
Resolução
Como a reação é espontânea nas condições-padrão (∆E0 0), conclui-se que, quando [H+] = 1 mol/L (pH = 0),
a reação ocorre, logo não se deve atribuir um limite inferior para o pH.
Pode-se, sim, calcular o limite superior deste pH através da equação de Nernst.
No recipiente só o H+ não está nas condições-padrão, logo a equação de Nernst para a reação dada pode ser
assim escrita:
→
O2(g) + 4H+(aq) + 4Br–(aq) ←
2 Br2(g) + H2O(l)
∆E = ∆E0 − 0, 0591 ⋅ log 1+ 4
4
[H ]
Para que a reação seja espontânea, ∆E 0, ou seja,
∆E0 0, 0591 ⋅ log 1+ 4
4
0, 20 ITA/2007
[H ]
0, 0591
⋅ log[H+ ]−4
4
14
0, 20 0, 0591
⋅ (− 4) ⋅ log[H+ ]
4
0, 0591
⋅ 4 ⋅ −1 ⋅ log[H+ ]
14243
4
pH
0,20 0,0591 ⋅ pH
0, 20 pH 0, 20
0, 0591
pH 3,4
Logo a única alternativa possível é a A.
Resposta: A
▼
As questões dissertativas, numeradas de 21 a 30, devem ser resolvidas e respondidas no caderno
de soluções.
Questão 21
Uma amostra de 1,222 g de cloreto de bário hidratado (BaCl2 ⋅ nH2O) é aquecida até a eliminação total da
água de hidratação, resultando em uma massa de 1,042 g.
Com base nas informações fornecidas e mostrando os cálculos efetuados, determine:
a) o número de mols de cloreto de bário.
b) o número de mols de água e
c) a fórmula molecular do sal hidratado.
Resolução
∆
BaCl2 ⋅ nH2O
BaCl2 + nH2O
1,222g
1,042 g
0,18 g
1, 042 g
= 0, 005 mol BaCl 2
a) nBaCl 2 =
208, 23 g / mol
b) nH2O =
0,18 g
= 0, 010 mol H2O
18 g / mol
c) BaCl2 ⋅ nH2O
0, 005 mol
0, 005 mol
0, 010 mol
0, 005 mol
1
2
▼
BaCl2 ⋅ 2 H2O
Questão 22
O composto mostrado abaixo é um tipo de endorfina, um dos neurotransmissores produzidos pelo cérebro.
O
N
H
O
—
—
O
H
N
OH
—
—
—
N
H
O
—
H
N
—
—
—
H2N
O
—
S
—
CH3
HO
ITA/2007
15
a) Transcreva a fórmula estrutural da molécula.
b) Circule todos os grupos funcionais.
c) Nomeie cada um dos grupos funcionais.
Resolução
amida
amina
ácido carboxílico
O
—
—
O
OH
—
N
H
—
N
H
O
H
N
—
—
—
—
—
H2N
O
H
N
O
tioérex
—
S
CH3
—
▼
HO
fenol
Questão 23
Um dos métodos de síntese do clorato de potássio (KClO3) é submeter uma solução de cloreto de potássio
(KCl) a um processo eletrolítico, utilizando eletrodos de platina. São mostradas abaixo as semi-equações que
representam as semi-reações em cada um dos eletrodos e os respectivos potenciais elétricos na escala do
eletrodo de hidrogênio nas condições-padrão (E0):
ELETRODO I:
Cl–(aq)
+ 3 H2O(l)
ELETRODO II: 2 OH–(aq) + H2(g)
→
←
→
←
ClO3–
(aq) +
6H+(aq)
+
6e–(CM)
2H2O(l) + 2e– (CM)
a) Faça um esquema da célula eletrolítica.
b) Indique o cátodo.
c) Indique a polaridade dos eletrodos.
d) Escreva a equação que representa a reação química global balanceada.
Resolução
a)
–
+
K+
eletrodo II
Pt
Cl–
H2O
Pt
eletrodo I
Esquema da célula eletrolítica
b) Cátodo
Redução
Eletrodo II
→ 2OH–(aq) + H2(g)
2H2O(l) + 2e– ←
c) Eletrodo I pólo +
Eletrodo II pólo –
ITA/2007
16
E0(V)
1,45
– 0,83
D) KCl(aq) → K+(aq) + Cl–(aq)
Eletrodo I
→ Cl– + 6 H+(aq) + 6 e–
Cl–(aq) + 3H2O(l) ←
3
Eletrodo II
→ 6(OH–)(aq) + 3 H2(g)
6 H2O(l) + 6e– ←
6 H+(aq) + 6(OH–)(aq) → 6H2O(l)
▼
→ K+(aq) + ClO –(aq) + 3 H2(g)
KCl(aq) + 3H2O(l) ←
3
Questão 24
Em um recipiente que contém 50,00 mL de uma solução aquosa 0,100 mol/L em HCN foram adicionados 8,00 mL
de uma solução aquosa 0,100 mol/L em NaOH. Dado: Ka(HCN) = 6,2 × 10–10.
a) Calcule a concentração de íons H+ da solução resultante, deixando claros os cálculos efetuados e as
hipóteses simplificadoras.
b) Escreva a equação química que representa a reação de hidrólise dos íons CN–.
Resolução
a) Cálculo do número de mol de NaOH e HCN
VNaOH = 8,00 mL
[NaOH] = 0,100 mol/L
0,100 mol
nNaOH
1000 mL
8,0 mL
nNaOH = 0,8 ⋅ 10–3 mol
VHCN = 50,00 mL
[HCN] = 0,100 mol/L
0,100 mol
nHCN
1000 mL
50,00 mL
nHCN = 5 ⋅ 10–3 mol
Reação de neutralização total da base (NaOH):
HCN
início
NaOH
→
NaCN
+
H2O
5 ⋅ 10–3 mol
0,8 ⋅ 10–3mol
0
0
gasta
gasta
forma
forma
reage 0,8 ⋅
final
+
10–3 mol
0,8 ⋅
4,2 ⋅ 10–3 mol
10–3 mol
0
10–3 mol
0,8 ⋅ 10–3mol
0,8 ⋅ 10–3 mol
0,8 ⋅ 10–3 mol
0,8 ⋅
Vfinal = VNaOH + VHCN = 8,00 + 50,00 = 58,00 mL = 58 ⋅ 10–3 L
Como o sal NaCN sofre dissociação, na solução haverá 0,8 ⋅ 10–3mol de CN–.
Estabelecendo o equilíbrio, temos:
HCN(aq)
H+(aq)
→
CN–(aq)
início
4,2 ⋅ 10–3 mol
0
0,8 ⋅ 10–3 mol
reage
gasta
x
forma
x
forma
x
(4,2 ⋅ 10–3 – x)mol
x mol
(0,8 ⋅ 10–3 + x) mol
equilíbrio
ITA/2007
→
←
17
Como o Ka é muito pequeno, então a quantidade de ácido que irá ionizar é muito pequena, sendo possível
desprezar a quantidade x.
Ka =
[H+ ] ⋅ [CN− ]
[HCN]
[H+ ] ⋅
6, 2 ⋅ 10−10 =
0, 8 ⋅ 10−3
58 ⋅ 10−3
4, 2 ⋅ 10−3
58 ⋅ 10−3
[H+] = 6, 2 ⋅ 10−10 =
6, 2 ⋅ 10−10 ⋅ 4, 2 ⋅ 10−3
0, 8 ⋅ 10−3
[H+] = 3,2 ⋅ 10–9 mol/L
B) Equação de hidrólise do CN–:
▼
CN–(aq) H2O(l)
→ HCN(aq) + OH–(aq)
←
Questão 25
Prepara-se, a 25°C, uma solução por meio da mistura de 25 mL de n-pentano e 45 mL de n-hexano.
Dados: massa específica do n-pentano = 0,63 g/mol; massa específica do n-hexano = 0,66 g/mol; pressão de
vapor do n-pentano = 511 torr; pressão de vapor do n-hexano = 150 torr.
Determine os seguintes valores, mostrando os cálculos efetuados:
a) Fração molar do n-pentano na solução.
b) Pressão de vapor da solução.
c) Fração molar do n-pentano no vapor em equilíbrio com a solução.
Resolução
mC5H12 = 25mL ⋅ 0,63 g/mL = 15,75 g
MC5H12 = 72 g/mol ∴ nC5H12 =
15, 75 g
= 0,22 mol
72 g / mol
mC6H14 = 45mL ⋅ 0,66 g/mL = 29,7 g
MC6H14 = 86 g/mol ∴ nC6H14 =
xC5H12 =
29, 7 g
= 0,35 mol
86 g / mol
0, 22
∼ 0,40 ∴ nC H = 0, 35 −
∼ 0,61 −
∼ 0,60
= 0,39 −
6 14
0,57
0,57
a) Fração molar do C5H12 na solução = 0,40
b) Pressão de vapor da solução = 384 mmHg
PC5H12 = 0,40 ⋅ 511 = 204 mmHg
PC6H14 = 0,60 ⋅ 300 = 180 mmHg
Psolução = 204 + 180 = 384mmHg
c) Fração molar do C5H12 no vapor em equilíbrio com a solução = 0,53 = 53%
xC5H12 =
ITA/2007
PC5H12
Ptotal
=
204
= 0,53 = 53%
384
18
▼
Questão 26
A tabela abaixo apresenta os valores das temperaturas de fusão (Tf) e de ebulição (Tc) de halogênios e haletos
de hidrogênio.
Tf (0°C)
Te (0°C)
F2
–220
–188
Cl2
Br2
I2
HF
HCl
HBr
HI
–101
–7
114
– 83
– 115
– 89
– 51
–35
59
184
20
– 85
– 67
– 35
a) Justifique a escala crescente das temperaturas Tf e Te do F2 ao I2.
b) Justifique a escala decrescente das temperaturas Tf e Te do HF ao HCl.
c) Justifuque a escala crescente das temperaturas Tf e Te do HCl ao HI.
Resolução
a) Tf e Te crescentes:
F2 Cl2 Br2 I2
Tamanho das moléculas em ordem crescente:
F2 Cl2 Br2 I2
Massas molares crescentes:
F2 Cl2 Br2 I2
Como um aumento do tamanho das moléculas, temos um aumento da intensidade das ligações
intermoleculares do tipo dipolo induzido-dipolo induzido.
b) Tf e Te decrescentes:
HF HCl
As ligações entre as moléculas do HCl (dipolo permanente — dipolo permanente) são de menor intensidade
(mais fracas) do que as ligações de hidrogênio presentes entre as moléculas de HF.
c) Tf e Te crescentes:
▼
HCl HBr HI
Tamanho das moléculas em ordem crescente:
HCl HBr HI
Massas molares crescentes:
HCl HBr HI
Com o aumento do tamanho das moléculas, teremos um aumento na intensidade das ligações intermoleculares do tipo dipolo-dipolo.
Questão 27
Utilizando uma placa polida de cobre puro, são realizados os seguintes experimentos:
I. A placa é colocada diretamente na chama do bico de Bunsen. Após um certo período, observa-se o
escurecimento da superfície dessa placa.
II. Em seguida, submete-se a placa ainda quente a um fluxo de hidrogênio puro, verificando-se que a placa
volta a apresentar a aparência original.
III. A seguir, submete-se a placa a uma fluxo de sulfeto de hidrogênio puro, observando-se novamente o
escurecimento da placa, devido à formação de Cu2S.
IV. Finalmente, a placa é colocada novamente na chama de bico de Bunsen, readquirindo a sua aparência
original.
Por meio das equações químicas balanceadas, explique os fenômenos observados nos quatro experimentos
descritos.
ITA/2007
19
Resolução
I) Cu(s) + O2(g) → CuO(s)
Oxidação do cobre do Nox = zero para Nox = + 2.
II) CuO(s) + H2(g) → Cu(s) + H2O(v)
Redução do cobre do Nox = + 2 para Nox = zero.
III)2Cu(s) + H2S(g) → Cu2S(s) + H2(g)
Oxidação do cobre do Nox = zero para Nox = + 1.
IV) Cu2S(s) + O2(g) → 2Cu(s) + SO2(g)
▼
Reação de ustulação. Redução do cobre do Nox = + 1 para Nox = zero.
Questão 28
Um cilindro de volume V contém as espécies A e B em equilíbrio químico representado pela seguinte equação:
→ 2B(g). Inicialmente, os números de mols de A e de B são respectivamente, iguais a nA1 e nB1.
A(g) ←
Realiza-se, então, uma expansão isotérmica do sistema até que o seu volume duplique (2V) de forma que os
números de mols de A e de B passem a ser, respectivamente, nA2 e nB2. Demonstrando o seu raciocínio,
apresente a expressão algébrica que relaciona o número final de mols de B (nB2) unicamente com nA1, nA2 e nB1.
Resolução
→ 2B(g)
Equilíbrio: A(g) ←
Kc =
[B]2
[ A]
Situação 1
nA1
nB1
V, T
No equilíbrio temos:
[ A] =
n nA1
=
V
V
[B] =
n nB1
=
V
V
Substituindo no Kc:
 nB 2
 1
(nB1)2
 V 
=
Kc1 =
 nA  V ⋅ nA1
 1
 V 
Ao se promover uma expansão isotérmica, a pressão interna diminui, o que faz o equilíbrio se deslocar para
a direita e as novas quantidades de mols de A e B passam a ser nA2 e nB2 respectivamente.
ITA/2007
20
Situação 2:
nA2
nB2
2V, T
No equilíbrio temos:
[ A] =
n nA2
=
V
2V
n nB2
=
V
2V
Substituindo no Kc:
[B] =
 nB 2
 2
(nB2 )2
 2V 
Kc2 =
=
 nA  2V ⋅ nA2
 2
 2V 
Como a temperatura é mesma, Kc1 = Kc2.
Kc1 = Kc2
(nB1)2
(nB2)2
(nB )2 ⋅ nA2
⇒ (nB2)2 = 2 1
=
nA1
V ⋅ nA1 2V ⋅ nA2
1
▼
 2 ⋅ nA  2
(nB1)2 ⋅ nA2
2
nB2 = 2
= (nB1) ⋅ 

nA1
 nA1 
Questão 29
Dois recipientes contêm soluções aquosas diluídas de estearato de sódio (CH3(CH2)16COONa). Em um deles é
adicionada uma porção de n-octano e no outro, uma porção de glicose, ambos sob agitação. Faça um esquema mostrando as interações químicas entre as espécies presentes em cada um dos recipientes.
Resolução
O estearato de sódio, ao dissolver-se em água, sofre dissociação:
H3C(CH2)16COONa(aq) → H3C(CH2)16COO–(aq) + Na+(aq)
—
—
Recipiente I: n-octano + estearato de sódio
O
C
—
Na+ — O
—
H
O–
H
Ocorrerão interações entre a parte apolar do estearato e o n-octano, chamadas de Dipolo-induzido, e ligações
de hidrogênio entre a água e a parte aniônica do estearato.
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21
—
—
Recipiente II: glicose + estearato de sódio
O
OH
OH
—
O
—
O–
—
—
C
—
O
—
—
OH
OH
—
H
OH
H
▼
ocorrerá a formação de pontes de hidrogênio.
Questão 30
Dois frascos, A e B, contêm soluções aquosas concentradas em HCl e NH3, respectivamente. Os frascos são
mantidos aproximadamente a um metro de distância entre si, à mesma temperatura ambiente. Abertos os
frascos, observa-se a formação de um aerossol branco entre os mesmos. Descreva o fenômeno e justifique por
que o aerossol branco se forma em uma posição mais próxima a um dos frascos do que ao outro.
Resolução
Os frascos ao serem abertos liberaram NH3(g) e HCl(g). Esses gases, ao entrarem em contato, reagiram:
NH3(g) + HCl(g) → NH4Cl(s)
aerossol branco
Este aerossol se forma na posição mais próxima ao frasco de HCl, pois a velocidade de difusão do NH3(g) é
maior do que a do HCl(g).
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22
CO MENTÁRIO
Foi uma prova tradicional do ITA. As questões não foram criativas, nem contextualizadas e muitas delas
exigiram conhecimentos não abordados no Ensino Médio.
ITA/2007
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