Química – Frente IV – Físico-química Prof. Vitor Terra Lista 16 – Revisão Unicamp 1ª Fase INSTRUÇÕES Essa lista contém questões que abordam assuntos da Frente IV dos últimos anos da primeira fase da Unicamp. Como a adoção de questões objetivas na primeira fase é recente (2011), há poucas questões anteriores disponíveis, por isso a lista também tem exercícios de outros vestibulares, que cobram o conteúdo no mesmo estilo da Unicamp. Caso você vá prestar Unicamp, não deixe de fazer pelo menos as questões da Unicamp, além das outras dos assuntos em que você sentiu mais dificuldade durante o ano. Use as dicas para ajudar, caso necessário. Qualquer dúvida, não deixe de perguntar! Bons estudos e PARTIU UNICAMP! QUESTÕES UNICAMP 1. (Unicamp 2014) Em setembro de 2011, no Rio Grande do Sul, pessoas alegaram ter sofrido queimaduras depois de beberem um achocolatado. Em março de 2013, um caso semelhante voltou a ocorrer, agora com um suco de maçã. Em função de problemas semelhantes durante o processo de higienização, o achocolatado foi contaminado por água sanitária e o suco de maçã substituído por soda cáustica 2,5 %. Pode-se afirmar que, comparados aos produtos não contaminados, os líquidos que causaram problemas aos consumidores apresentavam-se a) mais ácidos e, portanto, com maiores valores de pH. b) mais ácidos e, portanto, com menores valores de pH. c) mais básicos e, portanto, com maiores valores de pH. d) mais básicos e, portanto, com menores valores de pH. 2. (Unicamp 2013) Como um químico descreve a cerveja? “Um líquido amarelo, homogêneo enquanto a garrafa está fechada, e uma mistura heterogênea quando a garrafa é aberta. Constitui-se de mais de 8.000 substâncias, entre elas o dióxido de carbono, o etanol e a água. Apresenta um pH entre 4,0 e 4,5, e possui um teor de etanol em torno de 4,5% (v/v)” Sob a perspectiva do químico, a cerveja a) apresenta uma única fase enquanto a garrafa está fechada, tem um caráter ligeiramente básico e contém cerca de 45 gramas de álcool etílico por litro do produto. b) apresenta duas fases logo após a garrafa ser aberta, tem um caráter ácido e contém cerca de 45 mL de álcool etílico por litro de produto. c) apresenta uma única fase logo após a garrafa ser aberta, tem um caráter ligeiramente ácido e contém cerca de 45 gramas de álcool etílico por litro de produto. d) apresenta duas fases quando a garrafa está fechada, tem um caráter ligeiramente básico e contém 45 mL de álcool etílico por 100 mL de produto. CASD Vestibulares 3. (Unicamp 2012) Glow sticks ou light sticks são pequenos tubos plásticos utilizados em festas por causa da luz que eles emitem. Ao serem pressionados, ocorre uma mistura de peróxido de hidrogênio com um éster orgânico e um corante. Com o tempo, o peróxido e o éster vão reagindo, liberando energia que excita o corante, que está em excesso. O corante excitado, ao voltar para a condição não excitada, emite luz. Quanto maior a quantidade de moléculas excitadas, mais intensa é a luz emitida. Esse processo é contínuo, enquanto o dispositivo funciona. Com base no conhecimento químico, é possível afirmar que o funcionamento do dispositivo, numa temperatura mais baixa, mostrará uma luz a) mais intensa e de menor duração que numa temperatura mais alta. b) mais intensa e de maior duração que numa temperatura mais alta. c) menos intensa e de maior duração que numa temperatura mais alta. d) menos intensa e de menor duração que numa temperatura mais alta. 4. (Unicamp 2013) Pressão parcial é a pressão que um gás pertencente a uma mistura teria se o mesmo gás ocupasse sozinho todo o volume disponível. Na temperatura ambiente, quando a umidade relativa do ar é de 100%, a pressão parcial de vapor de água vale 3,0 x 103 Pa Nesta situação, qual seria a porcentagem de moléculas de água no ar? Dados: a pressão atmosférica vale 1,0 x 105 Pa considere que o ar se comporta como um gás ideal. a) 100%. b) 97%. c) 33%. d) 3%. 5. (Unicamp 2012) No funcionamento de um motor, a energia envolvida na combustão do n-octano promove a expansão dos gases e também o aquecimento do motor. Assim, conclui-se que a soma das energias envolvidas na formação de todas as ligações químicas é a) maior que a soma das energias envolvidas no rompimento de todas as ligações químicas, o que faz o processo ser endotérmico. b) menor que a soma das energias envolvidas no rompimento de todas as ligações químicas, o que faz o processo ser exotérmico. c) maior que a soma das energias envolvidas no rompimento de todas as ligações químicas, o que faz o processo ser exotérmico. d) menor que a soma das energias envolvidas no rompimento de todas as ligações químicas, o que faz o processo ser endotérmico. Química – Revisão 1 6. (Unicamp 2011) Uma erupção vulcânica pode ser entendida como resultante da ascensão do magma que contém gases dissolvidos, a pressões e temperaturas elevadas. Esta mistura apresenta aspectos diferentes ao longo do percurso, podendo ser esquematicamente representada pela figura a seguir, onde a coloração escura indica o magma e os discos de coloração clara indicam o gás. 8. (Unicamp 2011) Levando em conta a capacidade da água de dissolver o dióxido de carbono, há uma proposta de se bombear esse gás para dentro dos oceanos, em águas profundas. Considerando-se o exposto no texto inicial e a proposta de bombeamento do dióxido de carbono nas águas profundas, pode-se concluir que esse bombeamento a) favoreceria os organismos que utilizariam o carbonato oriundo da dissolução do gás na água para formar suas carapaças ou exoesqueletos, mas aumentaria o nível dos oceanos. b) diminuiria o problema do efeito estufa, mas poderia comprometer a vida marinha. c) diminuiria o problema do buraco da camada de ozônio, mas poderia comprometer a vida marinha. d) favoreceria alguns organismos marinhos que possuem esqueletos e conchas, mas aumentaria o problema do efeito estufa. OUTRAS QUESTÕES Segundo essa figura, pode-se depreender que a) as explosões nas erupções vulcânicas se devem, na realidade, à expansão de bolhas de gás. b) a expansão dos gases próximos à superfície se deve à diminuição da temperatura do magma. c) a ascensão do magma é facilitada pelo aumento da pressão sobre o gás, o que dificulta a expansão das bolhas. d) a densidade aparente do magma próximo à cratera do vulcão é maior que nas regiões mais profundas do vulcão, o que facilita sua subida. Leia o texto a seguir para responder às questões 7 e 8: Cerca de ¼ de todo o dióxido de carbono liberado pelo uso de combustíveis fósseis é absorvido pelo oceano, o que leva a uma mudança em seu pH e no equilíbrio do carbonato na água do mar. Se não houver uma ação rápida para reduzir as emissões de dióxido de carbono, essas mudanças podem levar a um impacto devastador em muitos organismos que possuem esqueletos, conchas e revestimentos, como os corais, os moluscos, os que vivem no plâncton, e no ecossistema marinho como um todo. 7. (Unicamp 2011) Do ponto de vista químico, inicialmente ocorrem a dissolução do dióxido de carbono gasoso na água e a formação de dióxido de carbono em solução. Uma vez dissolvido na água do mar, o dióxido de carbono reage rapidamente com a água, modificando seu equilíbrio iônico. Assim, a reação do dióxido de carbono com a água a) faz o pH da água aumentar e pode ser representada por CO2 (aq) + H2O (aq) → HCO3- (aq) + H+ (aq). b) faz o pH da água baixar e pode ser representada por CO (aq) + H2O (aq) → 2H+ (aq) + CO2 (aq). c) faz o pH da água baixar e pode ser representada por CO2 (aq) + H2O (aq) → HCO3- (aq) + H+ (aq). d) faz o pH da água aumentar e pode ser representada por CO2 (aq) + H2O (aq) → H2CO3 (aq). CASD Vestibulares 9. (FGV - Adaptada) Créditos de carbono são certificações dadas a empresas, indústrias e países que conseguem reduzir a emissão de gases poluentes na atmosfera. Cada tonelada de CO2 não emitida ou retirada da atmosfera equivale a um crédito de carbono. (http://www.brasil.gov.br/meio-ambiente/2012/04/credito-carbono. Adaptado) Utilizando-se R 0,082 atm L mol1 K 1, a quantidade de CO2 equivalente a 1 (um) crédito de carbono, quando coletado a 1,00 atm e 300 K, ocupa um volume aproximado, em m3, igual a Dados: C = 12; O = 16. a) 200. b) 400. c) 600. d) 800. 10. (UFU-MG) Em uma atividade experimental o professor pegou duas garrafas PET vazias e colocou bexigas cheias na boca de cada uma delas. Em seguida, colocou uma das garrafas em uma bacia com água quente e a outra em uma bacia com água fria. Um dos balões murchou e o outro ficou mais cheio. Sobre estes fatos, assinale a alternativa correta. a) O balão que murchou foi colocado em água quente, pois o aumento da temperatura causou uma contração dos gases da bexiga. b) O balão que ficou mais cheio foi colocado em água quente, devido ao aumento da temperatura do sistema e à expansão dos gases presentes na bexiga. c) O volume do balão que foi colocado em água fria diminuiu, porque a pressão do sistema aumentou, reduzindo o choque das partículas de gás com as paredes do balão. d) Em qualquer um dos casos, o volume dos balões foi alterado, porque o tamanho das partículas de gás foi modificado. Química – Revisão 2 11. (Ufscar - Adaptada) O prêmio Nobel de química em 1996 foi atribuído à descoberta da molécula C60, com forma de bola de futebol, representada na figura. Seguindo a descoberta dos fulerenos, os nanotubos de carbono foram sintetizados. Esses avanços estão relacionados à promissora área de pesquisa que é a nanotecnologia. No C60 cada átomo de carbono está ligado a outros 3 átomos. Dadas as entalpias-padrão de formação do C60(s) (∆H0 = +2300 kJ/mol) e do CO2 (g) (∆H0 = - 390 kJ/mol), a entalpia de combustão completa, em kJ/mol, e a razão entre o número de ligações simples e duplas no C60 são, respectivamente, iguais a a) - 1910 e 3. b) - 1910 e 2. c) - 25700 e 3. d) - 25700 e 2. 12. (UFMG) Ao se sair molhado em local aberto, mesmo em dias quentes, sente-se uma sensação de frio. Esse fenômeno está relacionado com a evaporação da água que, no caso, está em contato com o corpo humano. Essa sensação de frio explica-se CORRETAMENTE pelo fato de que a evaporação da água a) é um processo endotérmico e cede calor ao corpo. b) é um processo endotérmico e retira calor do corpo. c) é um processo exotérmico e cede calor ao corpo. d) é um processo exotérmico e retira calor do corpo. 13. (UEL-PR - Adaptada) Na década de 1950, Jack Kilby e Robert Noyce criaram um dispositivo capaz de conter milhões de transistores por mm2, produzindo transformações na eletrônica. Um dos processos utilizados para a fabricação de circuitos integrados à base de SiO2 fundamenta-se na reação de Si com O2 com emprego de temperaturas que variam de 1000 a 1200°C, quando um rendimento ótimo é atingido. O filme de SiO2 pode ser obtido expondo o silício a alta temperatura em um ambiente contendo oxigênio de alta pureza ou usandose vapor de água. Com base no exposto, assinale a alternativa correta. d) O rendimento da reação de oxidação térmica representada por Si(s) + O2(g) → SiO2(s) poderá ser aumentado pela inserção de agentes redutores no ambiente reacional. 14. (UFMG) Um palito de fósforo não se acende, espontaneamente, enquanto está guardado. Porém basta um ligeiro atrito com uma superfície áspera para que ele, imediatamente, entre em combustão, com emissão de luz e calor. Considerando-se essas observações, é CORRETO afirmar que a reação a) é endotérmica e tem energia de ativação maior que a energia fornecida pelo atrito. b) é endotérmica e tem energia de ativação menor que a energia fornecida pelo atrito. c) é exotérmica e tem energia de ativação maior que a energia fornecida pelo atrito. d) é exotérmica e tem energia de ativação menor que a energia fornecida pelo atrito. 15. (Ufscar - Adaptada) Não se observa reação química visível com a simples mistura de vapor de gasolina e ar atmosférico, à pressão e temperatura ambientes, porque: a) a gasolina não reage com o oxigênio à pressão ambiente. b) para que a reação seja iniciada, é necessário o fornecimento de energia adicional aos reagentes. c) o nitrogênio do ar, por estar presente em maior quantidade no ar e ser pouco reativo, inibe a reação. d) a reação é endotérmica. 16. (UFSM-RS - Adaptada) Entre os guaranis, a liderança religiosa de uma tribo era atribuição do pajé, que se servia do fogo para fazer suas curas e mágicas. A pólvora era o seu artefato preferencial. Os componentes da mistura da pólvora (carvão, salitre e enxofre) eram triturados para a) aumentar a superfície de contato e a velocidade da reação. b) diminuir a intensidade da reação e, assim, manter o fogo por mais tempo. c) elevar a temperatura do fogo por um tempo maior. d) se obter maior tempo de fogo, com menor quantidade de pólvora. 17. (UFMG) O “galinho do tempo”, a seguir representado, é um objeto que indica as condições meteorológicas, pois sua coloração muda de acordo com a temperatura e a umidade do ar. a) Na equação química Si(s) + 2H2O(g) → SiO2(s) + 2H2(g), utilizando vapor de água, o silício é reduzido, o hidrogênio é reduzido e o número de oxidação do oxigênio é aumentado. b) Na equação química Si(s) + O2(g) → SiO2(s), utilizando oxigênio de alta pureza, o número de oxidação do silício é aumentado. c) O rendimento da reação de oxidação térmica representada por Si(s) + O2(g) → SiO2(s) independe da temperatura e do tempo de aplicação do fluxo de O2(g). CASD Vestibulares Química – Revisão 3 Nesse caso, a substância responsável por essa mudança de coloração é o cloreto de cobalto, CoCl2, que, de acordo com a situação, apresenta duas cores distintas - azul ou rosa -, como representado nesta equação: CoCl2 ∙ 6H2O ⇌ CoCl2 + 6 H2O Azul Rosa ΔH > 0 Considerando-se essas informações, é correto afirmar que as duas condições que favorecem a ocorrência, no “galinho do tempo”, da cor azul são : a) Alta temperatura e alta umidade. b) Alta temperatura e baixa umidade. c) Baixa temperatura e alta umidade. d) Baixa temperatura e baixa umidade. 18. (UFMG) A hidroxiapatita, Ca5(PO4)3OH (s), um dos principais componentes dos dentes, participa do sistema em equilíbrio representado pela equação Ca5(PO4)3OH (s) ⇌ 5 Ca2+ (aq) + 3 PO43- (aq) + OH- (aq) Na formação das cáries dentárias, ocorre a desmineralização correspondente ao deslocamento do equilíbrio para a direita. A fluoretação dos dentes ajuda na prevenção das cáries, porque favorece a formação de outro mineral, a fluoroapatita, Ca5(PO4)3F (s), que é mais duro e menos solúvel que a hidroxiapatita: 5 Ca2+ (aq) + 3 PO43-(aq) + F- (aq) ⇌ Ca5(PO4)3F (s) Com relação a esses processos, é INCORRETO afirmar que a) a desmineralização da hidroxiapatita é dificultada por uma dieta rica em íons cálcio. b) a desmineralização da hidroxiapatita é favorecida por ácidos. c) a fluoretação desloca o primeiro equilíbrio para a esquerda. d) o pH da saliva influi na estabilidade da hidroxiapatita dos dentes. 19. (PUC-RS - Adaptada) Jardineiros sabem que o controle do pH do solo é importante para o bom desenvolvimento das plantas. Um exemplo é a cor de alguns tipos de flores, como dálias e hortênsias, que muda de acordo com o pH do solo. As hortênsias, por exemplo, são azuladas em solo ácido e rosadas em solos neutros ou básicos. Em um jardim cujo solo apresenta pH = 5,0, um jardineiro, para obter hortênsias de cor rosa, deveria ajustar esse pH com a) CaCO3 b) H3PO4 c) Aℓ2(SO4)3 d) NH4Cℓ CASD Vestibulares 20. (Fatec - Adaptada) A incorporação de saberes e de tecnologias populares como, por exemplo, a obtenção do sabão de cinzas, a partir de uma mistura de lixívia de madeira queimada com grandes quantidades de gordura animal sob aquecimento, demonstra que já se sabia como controlar uma reação química, cuja finalidade, neste caso, era produzir sabão. De acordo com o conhecimento químico, o sabão de cinzas se forma mediante a ocorrência de reações químicas entre a potassa, que é obtida das cinzas, e os ácidos graxos presentes na gordura animal. www.if.ufrgs.br/ienci/artigos/Artigo_ID241/v15_n2_a2010.pdf Acesso em 21.09.2012. Adaptado A palavra potassa é usada em geral para indicar o carbonato de potássio (K2CO3), que, em meio aquoso, sofre hidrólise. A produção do sabão é possível porque a hidrólise da potassa leva à formação de um meio fortemente a) ácido, promovendo a esterificação. b) ácido, promovendo a saponificação. c) alcalino, promovendo a esterificação d) alcalino, promovendo a saponificação. 21. (Puccamp - Adaptada) Não devem ser lançadas em cursos d'água naturais, soluções aquosas contendo altas concentrações de íons Hg2+ (aq). Uma recomendação para "remover" tais íons, altamente poluidores e tóxicos é precipitá-los sob forma de sulfeto de mercúrio (II), HgS. O produto de solubilidade desse sal em água é da ordem de 10-54. Sendo assim, a "remoção" é tal que, estatisticamente, para dissolver-se UM ÚNICO ÍON Hg2+ contido no HgS, seria necessário um volume de água da ordem de Dado: Constante de Avogadro aproximada = 1024 mol-1 a) dez mil litros. b) mil litros. c) cem litros. d) dez litros. 22. (Puccamp - Adaptada) Água e ar contaminadas por substâncias compostas de chumbo podem provocar alterações cerebrais gravíssimas, se ingeridos em altas concentrações ou por tempo prolongado. Suponha que se queira eliminar, por precipitação, os íons Pb2+(aq) existentes em uma solução. Das seguintes soluções de sais de sódio: carbonato, cromato, sulfeto, sulfato, de concentração 0,01 mol/L, qual irá reter maior quantidade de íons Pb2+(aq), na forma do sal insolúvel? Dados: Produto de solubilidade, a 25°C PbS 7,0×10-29 PbCrO4 1,8×10-14 PbCO3 1,5×10-13 PbSO4 1,3×10-9 a) Carbonato b) Cromato c) Sulfeto d) Sulfato Química – Revisão 4 DICAS 1. Tanto a água sanitária quanto a soda cáustica (NaOH) apresentam caráter básico. 2. Um sistema homogêneo apresenta uma única fase, enquanto um sistema heterogêneo apresenta duas ou mais fases. Ao abrir a garrafa, a cerveja se torna heterogênea devido à liberação de CO2 e à formação de espuma. 4,5% é a porcentagem em volume (% v/v) de álcool, o que quer dizer que, em 1L de cerveja, há 4,5% vezes 1L de álcool. 3. A temperatura mais baixa, a velocidade da reação do éster com o peróxido é menor. Isso quer dizer que uma mesma quantidade dos reagentes vai demorar mais tempo para ser consumida. 4. A porcentagem de moléculas de água no ar é a fração molar (XH2O) da água no ar. Como o ar é uma mistura gasosa e o vapor d’água é um de seus componentes, podemos dizer que: PH2O = XH2O ∙ P, onde PH2O é a pressão parcial de vapor d’água e P é a pressão total da mistura. 5. Lembre-se de que a formação de ligações químicas libera energia, enquanto o seu rompimento absorve energia. A combustão do n-octano é um processo endotérmico ou exotérmico? 6. Observe o que acontece com as bolhas na figura. Podemos considerar que a temperatura do magma é constante e que a pressão sobre as bolhas diminui à medida que se aproxima da saída do vulcão. 7. A fórmula do dióxido de carbono é CO2. O CO2 reage com a água, formando o ácido carbônico, que se ioniza em água, formando H+ mais um ânion. 8. Muitos seres marinhos possuem conchas feitas de carbonato de cálcio (CaCO3). As conchas podem ser destruídas por ácidos, de acordo com a reação: CaCO3 + 2H+ → Ca2+ + H2O + CO2 12. Quem tem mais energia: a água líquida ou o vapor d’água? Logo, para a água líquida virar vapor, ela precisa liberar ou absorver energia? De onde ela vai tirar essa energia? 13. O NOX do elemento silício no Si é zero (substância simples) e é +4 no SiO2. 14. A combustão do fósforo emite luz e calor, ou seja, é exotérmica. Para que ela aconteça, o atrito deve fornecer energia suficiente para superar a energia de ativação. 15. Lembre-se do conceito de energia de ativação. 16. Se os componentes sólidos são triturados, aumenta a superfície de contato entre eles. 17. Para favorecer a formação do galinho azul (CoCl2 ∙ 6H2O), o equilíbrio deve ser deslocado para a esquerda. Quanto maior a umidade do ar, maior a [H2O]. Note que, se ΔH > 0, então no sentido inverso a reação libera calor. A reação inversa vai ser favorecida aumentando ou diminuindo a temperatura? 18. Uma dieta rica em íons cálcio corresponde a uma [Ca2+] mais alta. A presença de ácidos diminui a [OH-]. Com a fluoretação, aumenta a [F-]. Qual a influência dessas mudanças de concentração nos equilíbrios mencionados? 19. Para obter hortênsias de cor rosa, o pH do solo deve aumentar, ou seja, o solo deve ficar mais básico. Apenas uma alternativa tem um sal capaz de neutralizar ácidos: as outras contêm ou um ácido ou um sal que apresenta caráter ácido. 20. O K2CO3 vem de uma base forte (KOH) e um ácido fraco (H2CO3), logo ele deve apresentar caráter básico. 21. O Kps do HgS é 10-54, mas queremos saber qual é a sua solubilidade (S). Veja a equação da sua dissolução: - 9. Nesse caso, P = 1 atm, T = 300 K e o número de mols pode ser encontrado a partir da massa: m = 10³ kg = 106 g, M = 44 g/mol e n = m/M. Queremos descobrir quanto vale V. Não esqueça de passar o resultado encontrado em L para m³. 10. Podemos considerar que o ar dentro dos balões sofreu uma transformação isobárica (a pressão é a pressão atmosférica), então V/T = cte. Ao colocar na água quente (aumentando a T), o que acontece com o V? 11. A equação da combustão do fulereno é: C60 (s) + 60 O2 (g) → 60 CO2 (g) Lembre-se de que a entalpia de combustão de substâncias simples no estado padrão é zero, que é o caso do O2. Além disso, note que, se cada carbono faz 3 ligações, então uma é dupla e duas são simples. CASD Vestibulares HgS ⇌ Hg2+ + S2 S S - Logo Kps = [Pb2+][SO42 ] = S·S = S2. Assim, S2 = 10-54, S = 10-27 mol/L. Logo, é possível dissolver 10-27 mol de Hg2+ em 1 litro de água. Só que vamos considerar que 1 mol tem 1024 íons, logo, é possível dissolver 10-27∙1024 = 10-3 mol de Hg2+ em 1 litro de água. Não se preocupe com essa aproximação grosseira da constante de Avogadro, pois só queremos saber a ordem de grandeza do resultado. 22. O sal que irá reter a maior quantidade de íons Pb2+ é aquele que vai formar uma maior quantidade de precipitado, ou seja, aquele que for menos solúvel em água. Química – Revisão 5 GABARITO 1. C 2. B 3. C 4. D 5. C 6. A 7. C 8. B 9. C 10. B 11. D 12. B 13. B 14. D 15. B 16. A 17. C 18. C 19. A 20. D 21. B 22. C PARTIU UNICAMPÊEEEE! CASD Vestibulares Química – Revisão 6