2010-2011 RESOLUÇÃO COMENTADA ITA O ELITE CURITIBA aprova mais porque tem qualidade, seriedade e profissionalismo como lemas. Confira alguns de nossos resultados e comprove porque temos mais a oferecer. ITA Elite Curitiba: 6 anos de existência, 6 anos aprovando no ITA !!! 13 alunos aprovados! TARCÍSIO AUGUSTO BONFIM GRIPP (ITA 2010) ALLISON FAUAT SCHRAIER (ITA 2010) LEONARDO FRISSO MATTEDI (ITA 2009) JULIANO A. DE BONFIM GRIPP (ITA 2008) LUCAS BRIANEZ FONTOURA (ITA 2008) MAURICIO FLAVIO D. DE MORAES (ITA 2008) CAMILA SARDETO DEOLINDO (ITA 2007) VITOR ALEXANDRE C. MARTINS (ITA 2007) GABRIEL KENDJY KOIKE (ITA 2006) RICARDO ITIRO SABOTA TOMINAGA (ITA 2006) YVES CONSELVAN (ITA 2006) EDUARDO HENRIQUE LEITNER (ITA 2005) FELLIPE LEONARDO CARVALHO (ITA 2005) IME 2011: 8 dos 10 aprovados do Sul. Só dá Elite! Bruna Morrone: 1ª do Sul! 2010: Dos 5 aprovados de Curitiba, 4 são ELITE, sendo os 2 melhores colocados da ativa e os 2 melhores da reserva !!! 2009: Do SUL inteiro foram 8 aprovados, todos de Curitiba, e 6 do ELITE !!! 2008: 10 aprovados (3 primeiros da Ativa, 5º da Ativa e 6 entre os 10 1ºs da Reserva) 2007: 11 dos 16 aprovados do Paraná, incluindo os 4 melhores da ativa e os 4 melhores da reserva 2006: Os 4 únicos aprovados do Paraná 2005: 7 aprovados e os 3 únicos convocados do Paraná AFA 2011: 27 Aprovados!!! Mais uma vez Elite é líder! Bruna Morrone:1ª Região Sul e 10ª Nacional 2010: 12 convocados, sendo 9 entre os 13 primeiros do Paraná! Destaque para Tarcísio Gripp: 1º do Sul, 10º do Brasil 2009: 15 aprovados entre os 20 do Paraná (incluindo os 3 primeiros lugares) Leonardo Augusto Seki: 2º lugar nacional e 1º do Paraná! 2008: 13 aprovados 1ºs lugares do Paraná em todas as opções de carreira 2007: 10 dos 14 convocados do Paraná 2006: 11 dos 18 convocados do PR, incluindo: 1º Lugar do Paraná (6° do Brasil) em Aviação 1º Lugar do Paraná (9º do Brasil) em Intendência ESPCEX 2010: 13 aprovados! 2009: Dos 10 primeiros colocados do Paraná, 5 são ELITE! E dos 26 aprovados no Paraná, 10 são ELITE! 2008: 9 aprovados GUILHERME PAPATOLO CONCEIÇÃO 1º do Paraná e 9º do Brasil BRUNO TRENTINI LOPES RIBEIRO 2º do Paraná e 32º do Brasil 2007: 9 convocados no Paraná 2006: 9 convocados no Paraná (turma de 20 alunos) 2005: 100% de aprovação! QUÍMICA Resultados crescentes em MEDICINA nos últimos anos em universidades como UFPR, Evangélica e PUC-PR ! Definitivamente o melhor curso ! Escola Naval 2010: Único a aprovar no PR e em SC! 2009: Único a aprovar no PR e em SC! 2008: 9 aprovados 2007: 70% de aprovação na 1ª fase 2005: 100% de aprovação! FUVEST 2010: LETRAS - Taciane Domingues Ferreira ENG. MECÂNICA - Rafael Fernandes Domingues GEOLOGIA - Adrianna Virmond UNICAMP 2010: ENG. MECÂNICA - Rafael Fernandes Domingues UFPR 2010: 16 aprovados (Tânia Hadas em Medicina) 2009: 17 aprovados 2008: 9 aprovados 2007: 70% de aprovação na 1ª fase 2006: 1° Lugar em Eng. Mecânica 2° Lugar em Eng. Eletrônica 2005: 1ºLugar Direito (matutino) 1ºLugar Relações Públicas UFTPR 2010: 16 aprovados. Inverno 2009: 16 aprovações nos cursos mais concorridos Inverno 2008: 1º, 2º e 4º lugares – Eng. Ind. Mecânica 1º e 2º lugares – Eng. Eletrônica / Eletrotécnica 1º lugar – Eng. de Computação Verão 2008: 13 aprovados 2007: 11 aprovados em vários cursos 2006: 1° Lugar em Eng. Mecânica 2° Lugar em Eng. Eletrônica 2005: 85% de aprovação em Engenharia, com 5 dos 8 1ºs colocados de Eng. Mecânica. UFSC 2010 ENGENHARIA QUÍMICA – Fernanda Brandalise Nunes Só no ELITE você encontra: Turmas pequenas de alto desempenho. Simulados semanais/quinzenais. A maior carga horária e os melhores professores! EPCAr 2010: Jean Ricardo Ferrer 2007: 3 dos 4 convocados do Paraná 2006: 2 convocados 2005: 1º lugar do Paraná 3013 5400 www.ELITECURITIBA.com.br EEAR 2010: 6 aprovações 2009: 3 aprovações: MURILO R. MESQUITA ROMULO CORREA DA SILVA COSTA GUILHERME RODOLFO HALUCH CASAGRANDE 2008: 4 aprovações (2ºs lugares dos grupos 1 e 2) 2006: 2 convocados CURSO PRÉ VESTIBULAR ELITE CURITIBA 17/DEZ/2010 -1- (41) 3013 5400 www.elitecuritiba.com.br 2010-2011 RESOLUÇÃO COMENTADA ITA 17/DEZ/2010 QUÍMICA O termo “volume” para a água oxigenada se refere à “quantidade de oxigênio gasoso liberado, nas CNTP, a cada 1L de solução”. QUÍMICA CONSTANTES Constante de Avogadro = 6,02 x 1023 mol–1 Constante de Faraday (F) = 9,65 x 104 C mol–1 = 9,65 x 104 A s mol–1 = 9,65 x 104 J V–1 mol–1 Volume molar de gás ideal = 22,4 L (CNTP) Carga elementar = 1,602 x 10–19 C Constante dos gases (R) = 8,21 x 10–2 atmLK–1 mol–1 = 8,31 JK–1 mol–1 = 1,98 calK–1 mol–1 = 62,4 mm Hg LK–1 mol–1 Constante gravitacional (g) = 9,81 ms–2 DEFINIÇÕES Pressão de 1 atm = 760 mmHg = 101325 Nm–2 = 760 Torr 1 J = 1 Nm = 1 kgm2s–2 Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0 °C e 760 mmHg Condições ambientes: 25 °C e 1 atm Condições-padrão: 25 °C e 1 atm; concentração das soluções = 1 mol L–1 (rigorosamente: atividade unitária das espécies): sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e temperatura em questão. (s) = sólido. ( ) = líquido. (g) = gás. (aq) = aquoso. (CM) = circuito metálico. (conc) = concentrado. (ua) = unidades arbitrárias. [A] = concentração da espécie química A em mol L–1. Elemento Químico Número Atômico Massa Molar (g mol–1) Elemento Químico Número Atômico Massa Molar (g mol–1) MASSAS MOLARES H Li C N O F Ne Na Mg Al Si S Cl Ca 1 3 6 7 8 9 10 11 12 13 14 16 17 20 1,01 6,94 12,01 14,01 16,00 19,00 20,18 22,99 24,30 26,98 28,08 32,07 35,45 40,08 Mn Fe Co Cu Zn As Br Mo Sb I Ba Pt Au Hg 25 26 27 29 30 33 35 42 51 53 56 78 79 80 54,94 55,85 58,93 63,55 65,39 74,92 79,90 95,94 121,76 126,90 137,33 195,08 196,97 200,59 01. A solução aquosa 6% em massa de água oxigenada (H2O2) é geralmente emprega como agente branqueador para tecidos e cabelos. Pode-se afirmar que a concentração aproximada dessa solução aquosa, expressa em volumes, é a) 24. b) 20. c) 12. d) 10. e) 6. Solução: CURSO PRÉ VESTIBULAR ELITE CURITIBA A partir da equação: H2O2 H2O + ½ O2, temos: 34g de H2O2 --------- 11,2 L (CNTP) 60g de H2O2 --------- V V = 19,76 L Opção: B 02. Assinale a opção que apresenta o ácido mais forte, considerando que todos se encontram nas mesmas condições, de concentração, temperatura e pressão. a) CH3COOH b) CH3CH2COOH c) (CH3)3 CCOOH d) C CH2COOH e) C 3CCOOH Solução: Dentre os ácidos apresentados possuirá maior caráter ácido aquele que tiver como ligantes ao carbono vizinho à carboxila elementos mais eletronegativos. Qualquer fator que estabilize o ânion carboxilato, em relação ao ácido não dissociado, desloca o equilíbrio para maior dissociação, ou seja, maior acidez. Qualquer fator que estabilize o ácido em relação ao carboxilato resultará em redução da acidez. Lembre-se de que o átomo de carbono é elétrondeficiente no ácido, mas elétron-excedente no carboxilato. Assim, um substituinte elétron-doador estabiliza a carboxila e reduz a dissociação, enquanto um elétron-aceptor estabiliza o ânion carboxilato, facilitando sua formação ou aumentando a acidez. Ao compararmos o ácido cloro acético e o tricloro acético temos pKa do primeiro = 2,86 e pKa do segundo = 0,70. Sendo assim, o tricloro acético é o mais ácido. Opção: E 03. A 25°C, três fracos (I, II e III) contêm, respectivamente, soluções aquosas 0,10 mol L-1 em acetato de sódio, em cloreto de sódio e em nitrito de sódio. Assinale a opção que apresenta a ordem crescente CORRETA de valores de pHx (x=I, II e III) dessas soluções, sabendo que as constantes de dissociação (K), a 25°C, dos ácidos clorídrico (HC ) , nitroso (HNO2) e acético (CH3COOH), apresenta a seguinte relação: KCH KHNO2 KCH3COOH a) b) c) d) e) pHI < pHII < pHIII pHI < pHIII < pHII pHII < pHI < pHIII pHII < pHIII < pHI pHIII < pHII < pHI Solução: Como o Na+ é um íon espectador que não causa hidrólise, o pH da solução de um sal de sódio depende dos ânions do sal. Neste caso: acetato, cloreto, e nitrito. No equilíbrio dos ácidos associados a estes ânions podemos observar que quanto menor a constante de dissociação, maior será o grau de hidrólise. Por exemplo para o nitrito temos: -2- (41) 3013 5400 www.elitecuritiba.com.br 2010-2011 RESOLUÇÃO COMENTADA ITA H2O( ) H(aq) OH(aq) Kw H(aq) NO2(aq) HNO2(aq) 1 / KHNO2 --------------------------------------------------- H2O( ) NO2(aq) HNO2(aq) OH(aq) Kw / KHNO2 Desta forma, quanto menor for K, mais hidrólise teremos, e por consequência mais básico fica o meio. Como KHCl KHNO KCH COOH então pHII pHIII pHI . 2 QUÍMICA Solução: C8H18 + 25/2 O2 8 CO2 + 9 H2O H = (7.347) + (8.143) + (12,5.498) – (16.803) – (18.464) H = - 5112 kJ/mol de C8H18 H = - 284 kJ/mol de H. H2 + ½ O2 H2O H = 436 + 249 – 928 H = - 243 kJ/mol de H2 = - 121,5 kJ/mol de H H(C8H18 ) 284 H(H2O) 121,5 3 Opção: D 04. A 25°C, as massas específicas do etanol e da água, ambos puros, são 0,8 g cm-3 e 1,0 g cm-3, respectivamente. Adicionando 72 g de água pura a 928 g de etanol puro, obteve-se uma solução com 1208 cm3 de volume. Assinale a opção que expressa a concentração desta solução em graus Gay–Lussac (°GL). a) 98 b) 96 c) 94 d) 93 e) 72 Solução: A concentração em graus Gay-Lussac é a porcentagem em volume. 72g de água = 72cm³ 928g de etanol = 928g 1160cm3 0,8g.cm3 A adição dos dois líquidos deveria formar (1160+72)cm 3 =1232 cm3 de solução. Formaram-se, no entanto, 1208 cm3 de solução conforme o enunciado. Houve uma contração de volume. De fato, a concentração ocorre porque o álcool faz com a água mais ligações de hidrogênio do que faz com ele próprio. A concentração seria então: 1160mL de álcool .100% 96%. 1208 mL de solução Opção: B 05. Considere a energia liberada em: I. em II. combustão completa (estequiométrica) do octano e célula de combustível de hidrogênio e o oxigênio. Assinale a opção que apresenta a razão CORRETA entre a quantidade de energia liberada por átomo de hidrogênio na combustão do octano e na célula de combustível. Dados: Energias de ligação, em kJ mol-1: a) b) c) d) e) 0,280 1,18 2,35 10,5 21,0 C–C C–H C=O 247 413 803 H–H H–O O=O 436 464 498 CURSO PRÉ VESTIBULAR ELITE CURITIBA 17/DEZ/2010 H(C8H18 ) 2,35 H(H2O) Opção: C 06. Em um experimento eletrolítico, uma corrente elétrica circula através de duas células durante 5 horas. Cada célula contém condutores eletrônicos de platina. A primeira célula contém solução aquosa de íons Au 3+ enquanto que, na segunda célula, está presente uma solução aquosa de íons Cu2+. Sabendo que 9,85 g de ouro puro foram depositados na primeira célula, assinale a opção que corresponde à massa de cobre, em gramas, depositada da segunda célula eletrolítica. a) 2,4 b) 3,6 c) 4,8 d) 6,0 e) 7,2 Solução: Na primeira célula eletrolítica temos o consumo de 0,05 mos de Au, pois: 9,85 g de Au = 9,85g/(196,97g/mol) = 0,05 mols. A semi reação de redução do ouro é representada por: Au3+ + 3e Au Para cada mol de Au depositados temos o consumo de 3 mols de elétrons, portanto, na primeira célula temos o consumo de 0,15 mols de elétrons. Na segunda célula haverá o mesmo consumo de elétrons e de acordo com a semi reação de redução do íon cobre, teremos: Cu2+ + 2e Cu Para cada mol de elétrons consumido temos um mol de cobre formados. 2 mol e – 1 mol Cu 0,15 mol de e – 0,075 mol de Cu Sendo a massa molar do cobre igual a 63,55 g/mol Massa de cobre depositada = 0,075mol. 63,55g/mol = 4,8 g Opção: C 07. A combustão de um composto X na presença de ar atmosférico ocorre com a formatação de fuligem. Dos compostos abaixo, assinale a opção que contém o composto X que apresenta a maior tendência de combustão fuliginosa. a) C6H6 b) C2H5OH c) CH4 d) CH3(CH2)6CH3 e) CH3OH -3- (41) 3013 5400 www.elitecuritiba.com.br 2010-2011 RESOLUÇÃO COMENTADA ITA Solução: A formação de fuligem ocorre quando há uma impossibilidade de ocorrência de combustão completa. Isto pode ser devido a dois fatores: a) devido à insuficiência de O2 . Nestes casos é formado CO, ou simplesmente C (fuligem). b) devido ao processo suficientemente energéticas. 17/DEZ/2010 QUÍMICA a) b) condições c) Analisando o ítem a) temos que as estequiometrias de queima completa, por mol do combustível, são: d) 9 C 6 H 6 O2 6CO2 3H 2 O 2 C 2 H5OH 3O2 2CO2 3H2O CH4 2O2 1CO2 2H2O 25 CH 3 (CH2 )6 CH 3 O2 8CO2 9H2O 2 3 CH 3OH O2 1CO2 2H2O 2 e) Logo podemos observar que as maiores demandas de oxigênio do ar para a combustão completa estão associadas a queima do CH3 (CH2 )6 CH3 e do C 6 H6 . 10. São descritos abaixo dois experimentos, I e II, nos quais há sublimação completa de uma mesma quantidade de dióxido de carbono no estado sólido a 25C: não ocorrer em Solução: Para que um composto seja condutor é necessário que ele apresente elétrons com um mínimo de mobilidade e no caso de polímeros isso se verifica com a presença de ligação pi. Daí temos como resposta a letra B Opção: B Analisando o ítem b) podemos observar que as energias de ligação são maiores no caso do benzeno, pois as ligações têm caráter intermediário entre ligação simples e dupla, requerendo mais energia a quebra destas ligações que no caso do CH3 (CH2 )6 CH3 , que possui somente ligações simples. Desta forma o benzeno apresenta maior estabilidade e demanda mais energia para a quebra de suas ligações. Em condições de mesma energia, o benzeno então tem maior chance de gerar fuligem. II. O processo é realizado em um recipiente hermeticamente fechado, de paredes rígidas e indeformáveis. O processo é realizado em cilindro provido de um pistão, cuja massa é desprezível e se desloca sem atrito. A respeito da variação da energia interna do sistema (U) , calor (q) e trabalho (w), nos experimentos I e II, assinale a opção que contém a afirmação ERRADA. a) qI > 0 Opção: D 08. Nas condições ambientes, assinale a opção que contém apenas óxidos neutros. a) NO2, CO e Al2O3 b) N2O, NO e CO c) N2O, NO e NO2 d) SiO2, CO2 e Al2O3 e) SiO2, CO2 e CO Solução: Os óxidos neutros não apresentam características ácidas nem básicas. Não reagem com água, nem com ácidos, nem com bases. O fato de não apresentarem caráter ácido ou básico não significa que sejam inertes. São formados por não-metais ligados ao oxigênio, e geralmente apresentam-se no estado físico gasoso. Alguns exemplos: I. CO : monóxido de carbono NO : óxido de nitrogênio II N2O: óxido de nitrogênio I b) wII wI c) UI UII d) wII 0 e) UII qII Solução: O processo I não realizará trabalho pois não haverá variação de volume no processo. Já no processo II teremos um trabalho positivo, de expansão do gás e do pistão móvel do cilindro. Pela primeira lei da termodinâmica teremos: ∆UI = qI e ∆UII = qII - wII Para que o processo de sublimação ocorra é necessário fornecermos calor ao sistema, sendo assim, temos qI e qII positivas e iguais. Logo, a única alternativa que apresenta informação errada de acordo com a análise anterior é a E. Opção: E Opção: B 09. Assinale a opção que apresenta a fórmula molecular do polímero que pode conduzir corrente elétrica. CURSO PRÉ VESTIBULAR ELITE CURITIBA -4- (41) 3013 5400 www.elitecuritiba.com.br 2010-2011 RESOLUÇÃO COMENTADA ITA QUÍMICA 11. Assinale a opção CORRETA que apresenta o potencial I. 3 de equilíbrio do eletrodo A / A , em volt, na escala do eletrodo de referência de cobre-sulfato de cobre, à temperatura de 25C, calculado para uma concentração do íon alumínio de 10–3 mol L–1. II. III. Dados: Potenciais de eletrodo padrão do cobre-sulfato de cobre E CuSO4 /Cu e do alumínio E A 3 /A , na escala do eletrodo de hidrogênio, nas condições-padrão: ECuSO4 /Cu 0,310 V EA 3 /A –1,67 V 17/DEZ/2010 Das a) b) c) d) e) O cátion alumínio hidratado forma soluções aquosas que aceleram a corrosão do ferro. As soluções aquosas produzidas pela hidrólise do ânion carbonato inibem a corrosão do ferro. A corrosão do ferro é inibida pela solução aquosa formada no processo de hidrólise do cátion zinco hidratado. afirmações acima, está (ão) CORRETAS (S) apenas I e II I e III II II e III III Solução: a) b) c) d) e) – – – – – 1,23 1,36 1,42 1,98 2,04 Solução: Como a questão de fato se refere a uma pilha com os dois eletrodos em questão, podemos considerar este como o problema inicial. O potencial padrão desta pilha (em relação ao EPH) seria dado por: 2 3Cu(aq) 6eCM 3Cu(s) 0 0,310V 3 2Al(s) 6eCM 2Al(aq) 0 1,67V -----------------------------------------------------------2 3 3Cu(aq) 2Al(s) 3Cu(s) 2Al(aq) 0 1,98V Como o problema toma o eletrodo de cobre como referência, a concentração do cátion cobre é 1M enquanto a concentração do cátion de alumínio é menor que 1M, por esta razão é necessário corrigir o potencial: 0 [Al3 ]2 0,059 log 6 [Cu2 ]3 1,98 (103 )2 0,059 log 6 13 1) Nenhum dos cátions disponíveis é capaz de oxidar o ferro. 2) Dessa forma, uma possível oxidação do ferro deve ocorrer pela reação abaixo representada. O2 4H 2Fe0 2 Fe2 2H2O 2,04V Como o problema é saber o potencial do eletrodo de alumínio em relação ao de cobre, e já sabendo que o de alumínio tem menor potencial temos que: Al3 /Al CuSO4 /Cu 2,04V Opção: E Portanto, a solução salina capaz de acelerar a corrosão da placa de ferro deverá apresentar pH ácido (pH < 7). Por isso, de soluções de cloreto de alumínio e de cloreto de zinco, sais de hidrólise ácida, aceleram a corrosão. As afirmativas I e II estão corretas e a afirmativa III está errada, pois o carbonato de sódio sofre hidrólise básica. Opção: A 12. Em um experimento de laboratório, cloreto de alumínio, cloreto de zinco e carbonato de sódio são dissolvidos, individualmente, em três recipientes separados contendo água neutra aerada com PH = 7. Uma placa de ferro metálico é imersa em cada um dos recipientes, que são mantidos à temperatura de 25C. Admitindo-se as condições experimentais apresentadas acima, são feitas as seguintes afirmações em relação à influência da hidrólise dos sais na velocidade de corrosão das placas metálicas: CURSO PRÉ VESTIBULAR ELITE CURITIBA 13. A reação catalisada do triacilglicerol com um álcool (metanol ou etanol) produz glicerol (1, 2, 3-propanotriol) e uma mistura de ésteres alquílicos de ácidos graxos de cadeia longa, mais conhecido como biodiesel. Essa reação de transesterificação envolve o equilíbrio representado pela seguinte equação química balanceada: -5- (41) 3013 5400 www.elitecuritiba.com.br 2010-2011 RESOLUÇÃO COMENTADA ITA 17/DEZ/2010 QUÍMICA em que: R’, R’’, R’’’ = cadeias carbônicas dos ácidos graxos e R = grupo alquil do álcool reagente. A respeito da produção do biodiesel pelo processo de transesterificação, são feitas as seguintes afirmações: I. O hidróxido de sódio é dissolvido completamente e reage com o agente transesterificante para produzir água e o íon alcóxido. II. Na transesterificação catalisada por álcali, os reagentes empregados nesse processo devem ser substancialmente anidros para prevenir a formação de sabões. III. Na reação de produção do biodiesel pela rota etílica, com catalisador alcalino, o alcóxido formado inibe a reação de saponificação. Das afirmações acima, está(ao) CORRETA(S) apenas a) I e II b) I e III c) II d) II e III e) III Solução: I. ERRADA, pois a reação do álcalis em questão ocorrerá com o tricilglicerol e não com o agente transesterificante, que é um álcool. II. CORRETA, pois a presença de água no meio reacional de uma transesterificação promove a reação de saponificação, o que leva a formação de um sal orgânico (sabão neste caso) III. ERRADA, pois a saponificação necessita de presença de água e não é inibida pela formação de qualquer tipo de íon alcóxido. Opção: C 14. Um sistema em equilíbrio é composto por n0 mol de um gás ideal a pressão P0, volume V0, temperatura T0 e energia interna U0. Partindo sempre deste sistema em equilíbrio, são realizados isoladamente os seguintes processos: I. Processo isobárico de T0 até T0/2. II. Processo isobárico de V0 até 2V0. III. Processo isocórico de P0 até P0/2. IV. Processo isocórico de T0 até 2T0. V. Processo isotérmico de P0 até P0/2. VI. Processo isotérmico de V0 até V0/2. Admitindo que uma nova condição de equilíbrio para esse sistema seja atingida em cada processo x (x = I, II, III, IV, V e VI), assinale a opção que contém a informação ERRADA. a) UV = UVI/2 b) UVI = U0 c) PIV = PVI d) TII = 4TIII e) VI = VV/4 A partir dos gráficos das transformações acima podemos concluir que PIV = PVI, que VI = VV/4 e que TII = 4TIII . Para avaliarmos as alternativas A e B temos que analisar a expressão da primeira lei da termodinâmica para as transformações. ∆UV = UV – U0 = 0 (isotérmica), UV = U0, ∆UVI = UVI – U0 = 0 (isotérmica), UVI = U0. Opção: A Solução: CURSO PRÉ VESTIBULAR ELITE CURITIBA -6- (41) 3013 5400 www.elitecuritiba.com.br 2010-2011 RESOLUÇÃO COMENTADA ITA 15. Quando aquecido ao ar 1,65 g de um determinado elemento X forma 2,29 g de um óxido de fórmula X 3O4. Das alternativas abaixo, assinale a opção que indica o elemento X. a) Antimônio b) Arsênio c) Ouro d) Manganês e) Molibdênio Solução: No óxido temos: mX 1,65 165 mO 2,29 1,65 64 17/DEZ/2010 QUÍMICA b) c) d) e) apenas apenas apenas apenas I e II. II. II e III. III. Solução: I. ERRADA, pois quando as duas fases são gasosas tem-se, necessariamente uma solução. II. CORRETA, pois temos cerâmicas que apresentam carbonatos, fosfatos, e outras espécies que possuem ligações tanto covalentes como iônicas em sua estrutura. III. CORRETA, os cristais líquidos são compostos que estão entre o estado líquido e o estado sólido de uma determinada substância, tendo ponto de fusão superior ao do respectivo sólido. Considerando um mol temos: mX 3MX 165 mO 4MO 64 Opção: D 165.4MO 64.3 165.4.16 MX 64.3 165.4.16 MX 64.3 MX 55g / mol 18. Assinale a opção que apresenta a relação ERRADA a respeito do comprimento de ligação (R) entre pares de moléculas (neutras, cátions ou ânions), todas no estado gasoso. a) RCO em CO RCO em CO2 MX Logo é o Manganês. Opção: D 16. Assinale a opção que apresenta a ordem crescente ERRADA da solubilidade em água das substâncias abaixo, nas condições ambientes. C5H11C C5H11OH a) C5H12 b) C5H11OH c) C2H4 d) CC 2F2 e) N2 C4H9OH C2H6 O2 C3H7OH CH4 CC F3 CF4 NO Solução: A molécula do CF4 possui momento de dipolo nulo, portanto, trata-se de uma substância apolar, e sua solubilidade em água é menor que a solubilidade das substâncias CCl2 F2 e CClF3 , cujas moléculas têm momento de dipolo maior que zero. Opção: D 17. Considere as seguintes afirmações: I. Um coloide é formado por uma fase dispersa e outra dispersante, ambas no estado gasoso. II. As ligações químicas em cerâmicas podem ser do tipo covalente ou iônica. III. Cristal líquido apresenta uma ou mais fases organizadas acima do ponto de fusão do sólido correspondente. b) RNO em NO RNO em NO– c) RNO em NO2– RNO em NO2 d) RNN em N2F2 RNN em N2F4 e) RSO em SO3 RSO em SO32– Solução: A – Correta. No composto monóxido de carbono temos uma ligação covalente dupla e uma covalente dativa, enquanto que no composto dióxido de carbono temos uma ligação covalente dupla entre cada átomo de oxigênio e carbono. Sendo assim, no primeiro composto podemos interpretar como uma ligação tripla, que possui comprimento menor que uma dupla. C=OeO=C=O B – Correta. No cátion NO+ temos uma ligação covalente tripla, enquanto que no ânion NO- temos uma ligação covalente simples e uma dativa entre o átomo de oxigênio e de nitrogênio Sendo assim, no primeiro composto a ligação é menor porque a tripla possui comprimento menor que uma dupla. C – Errada. No ânion NO2- temos a deslocalização de uma ligação pi. No cátion NO2+ temos uma ligação covalente dupla entre cada átomo de oxigênio e nitrogênio. A ressonância de ligação apresenta comprimento maior que as ligações duplas. D – Correta. No composto N2F2, entre cada átomo de N temos uma ligação covalente dupla, enquanto que no composto N2F4 entre cada átomo de nitrogênio temos uma ligação covalente simples. De fato, está correta, pois a ligação dupla é menor que a ligação simples. E – Correta. No composto SO3 temos uma ligação covalente dupla entre cada átomo de enxofre e oxigênio, enquanto que no ânion SO32- temos uma ligação covalente dupla e duas ligações simples no total entre os átomos de enxofre e oxigênio, gerando uma deslocalização da ligação pi. Como a ligação pi é mais curta que a deslocalização por esta última gerar ressonância entre uma ligação simples e dupla, teremos então a alternativa correta. Opção: C Então, das afirmações acima, está(ão) CORRETA(S) a) apenas I. CURSO PRÉ VESTIBULAR ELITE CURITIBA -7- (41) 3013 5400 www.elitecuritiba.com.br 2010-2011 RESOLUÇÃO COMENTADA ITA 19. A figura mostra o perfil reacional da decomposição de um composto X por dois caminhos reacionais diferentes, I e II. 17/DEZ/2010 QUÍMICA IV. A distribuição de velocidades das moléculas contidas no cilindro C1 é maior que a das contidas no cilindro C2. Assinale a opção que apresenta a(s) afirmação(ões) CORRETA(S). a) Apenas I e III. b) Apenas I e IV. c) Apenas II. d) Apenas II e IV. e) Apenas III. Solução: I. Falsa: Quantidade de matéria é dada por número de mols. Volumes iguais de gases diferentes, nas mesmas condições de temperatura e pressão encerram o mesmo número de moléculas. Portanto, o número de mols é igual nos dois cilindros. Baseado nas informações apresentadas nessa figura, assinale a opção ERRADA. a) O caminho reacional II envolve duas etapas. b) A quantidade de energia liberada pelo caminho reacional I é igual à do caminho reacional II. c) O composto K é um intermediário no processo reacional pelo caminho II. d) O caminho reacional I mostra que a decomposição de X é de primeira ordem. e) O caminho reacional II refere-se à reação catalisada. Solução: a) CORRETA. O caminho reacional II envolve realmente duas etapas, com transformação de 2X+2Y+2W → X+2T+K na primeira etapa e X+2T+K → 2T + Z + 2Y + 2W na segunda etapa. b) CORRETA. A energia liberada nos dois caminhos é igual, pois é a diferença entre os patamares dos reagentes e dos produtos, e nos dois casos temos os mesmos patamares. c) CORRETA. Durante o processo dois pode-se identificar a presença de K durante o processo, mas não ao final, caracterizando assim K como um intermediário. d) ERRADA. Não é possível caracterizar a ordem do processo no gráfico fornecido. É necessária a avaliação das variações de concentrações no tempo. e) CORRETO. A reação I, em presença de 2Y + 2W (catalisador), é de fato a reação II, que ocorre com menor energia de ativação que a reação I, evidenciando a catálise. Opção: D 20. Considere dois cilindros idênticos (C1 e C2), de paredes rígidas e indeformáveis, inicialmente evacuados. Os cilindros C1 e C2 são preenchidos, respectivamente, com O2(g) e Ne(g) até atingirem a pressão de 0,5 atm e temperatura de 50C. Supondo comportamento ideal dos gases, são feitas as seguintes afirmações: I. O cilindro C1 contém maior quantidade de matéria que o cilindro C2. II. A velocidade média das moléculas no cilindro C1 é maior que no cilindro C2. III. A densidade do gás no cilindro C1 é maior que a densidade do gás no cilindro C2. CURSO PRÉ VESTIBULAR ELITE CURITIBA II. Falsa: VO2 VNe MNe 20,18 1 MO2 32 VO2 VNe III. Verdadeira: A densidade do gás é proporcional à sua massa molar. Como a massa molar de O2 é maior que a massa molar de Ne ,dO dNe . 2 IV. Falsa: Há maior número de átomos de Ne do que de molécula de O2 com velocidade maior. Opção: E AS QUESTÕES DISSERTATIVAS, NUMERADAS DE 21 A 30, DEVEM SER RESPONDIDAS NO CADERNO DE SOLUÇÕES. AS QUESTÕES NUMERADAS DEVEM SER DESENVOLVIDAS ATÉ O FINAL, COM APRESENTAÇÃO DO VALOR ABSOLUTO DO RESULTADO. 21. A velocidade de uma reação química é dada pela seguinte equação: v C ; em que e são 1 C constantes e C, a concentração do reagente. Calcule o valor do produto C quando a velocidade da reação atinge 90% do seu valor limite, o que ocorre quando C >>1. Solução: Como C>>1, temos então que 1+ C = C, daí tiramos que V = 0,9 x C/C Igualando a expressão dada: 0,9 x C/C= C/(1+C) 0,9x+0,9xxxC = xxC xC = 9 22. Determine a constante de equilíbrio, a 25 C e 1,0 atm, da reação representada pela seguinte equação química: 2MnO4 (aq) 3Mn2 (aq) 2H2O( ) 5MnO2(s) 4H (aq) São dadas as semiequações químicas e seus respectivos potenciais elétricos na escala do eletrodo de hidrogênio, nas condições-padrão: -8- (41) 3013 5400 www.elitecuritiba.com.br 2010-2011 RESOLUÇÃO COMENTADA ITA 4 2MnO2 (s) 4H2O( ) 3MnO2 (s) 12H (aq) 6e 3Mn2 (aq) 6H2O( ) 2MnO (aq) 8H (aq) 6e E MnO /MnO 1,70 V 4 E MnO 2 2 /Mn2 1,23 V Solução: Invertendo a segunda semiequação fornecida chegamos a reação de oxirredução apresentada. Sendo assim, no processo temos envolvidos 6 mols de elétrons. Para calcular a constante de equilíbrio da reação podemos utilizar a equação de Nernst: E = E0 – (RT/nF).(ln Q) ou E = E0 – (0,0592/n).(log Q) Onde Q é o quociente da reação e n o número de mols envolvidos na oxirredução. Quando um sistema atinge o equilíbrio, a energia livre dos produtos é igual à energia livre dos reagentes, ou seja, ΔG = 0. Quando este sistema pertence a uma célula galvânica, a célula não produz tensão, ou seja, "E" da célula é zero, pois não existe reação ocorrendo em nenhum dos sentidos. No equilíbrio, a expressão Q da lei de ação das massas passa a ser igual a K. Ao escrevermos a equação de Nernst para as duas semiequações apresentadas e ao diminuirmos uma da outra chegamos a: 1,7 = (0,0592/6).(log Kdireta) , 1,23 = (0,0592/6).(log Kinversa) 0,47 = (0,0592/6).(log (Kdireta/ Kinversa)) 0,47 = (0,0592/6).(log Q) K = 1047,64 23. Para cada conjunto de substâncias, escolha aquela que apresenta a propriedade indicada em cada caso. Justifique sua resposta. a) Entre acetona, ácido acético e ácido benzóico, qual deve apresentar a maior entalpia de vaporização? b) Entre hidrogênio, metano e monóxido de carbono, qual deve apresentar o menor ponto de congelamento? c) Entre flúor, cloro e bromo, qual deve apresentar maior ponto de ebulição? d) Entre acetona, água e etanol, qual deve apresentar menor pressão de vapor nas condições ambientes? e) Entre éter, etanol e etilenoglicol, qual deve apresentar maior viscosidade nas condições ambientes? O H3C C acetona 58 g/mol O O H3C CH3 QUÍMICA A entalpia de vaporização é a quantidade de calor que deve ser fornecida a um mol da substância na temperatura de ebulição para que esta passe da fase líquida para a fase vapor. Dois fatores são importantes: as forças intermoleculares e a massa molar. As forças intermoleculares são comparativamente mais baixas para a acetona, que não forma pontes de hidrogênio. Já o ácido acético e o benzóico formam pontes de hidrogênio. As massas molares da acetona e do ácido acético são similares, e o ácido benzóico tem massa molar de praticamente o dobro das dos outros compostos. Podemos esperar que o ácido benzóico necessite de mais energia por mol para a vaporização, devido a sua maior massa molar e às interações moleculares mais fortes. b) O ponto de congelamento ser mais alto ou mais baixo depende da massa molar e das interações intermoleculares. A molécula de hidrogênio é a mais leve das três e é apolar, isto é, vai apresentar forças fracas. Desta forma será a que tem o menor ponto de congelamento. c) As substâncias são uma sequência de substâncias simples dos halogênios. As forças intermoleculares são similares no caso dos três compostos, todos apolares, mas as massas molares em ordem crescente são: flúor, cloro e bromo. O ponto de ebulição mais alto será da molécula de maior massa, isto é, do bromo. d) Comparando forças intermoleculares temos que a água possui ligações mais energéticas, com até 4 pontes de hidrogênio. O etanol consegue até 3 pontes de hidrogênio, e a acetona não forma pontes de hidrogênio. Em termos de massas molares, a acetona tem 58 g/mol, o etanol tem 46 g/mol e a água 18g/mol. Mesmo a água tendo menor massa molar, as forças intermoleculares são mais fortes e são fator preponderante, fazendo com que a água tenha menor pressão de vapor. e) eter etanol etilenoglicol - maior viscosidade em tamb A viscosidade depende principalmente das forças intermoleculares do fluído. Desta forma temos que o éter tem forças relativamente fracas comparadas com o etanol e o etilenoglicol (etano-1,2-diol), que formam pontes de hidrogênio. O etilenoglicol forma mais pontes de hidrogênio, e desta forma apresentará maior viscosidade. 24. A reação química seguinte equação: C OH OH ácido acético 60 g/mol ácido benzóico hipotética k 2AB2C 2AB2 C2 representada foi pela acompanhada experimentalmente, medindo-se as concentrações das espécies Solução: a) 17/DEZ/2010 AB2C , AB2 e C2 em função do tempo. A partir destas informações experimentais, foram determinada a constante de velocidade (k) e a lei de velocidade da reação. Com base nessa lei de velocidade, o mecanismo abaixo foi proposto e aceito: Mecanismo : k 1 AB2C AB2 C lenta k2 AB2 C AB2 C2 rápida 122 g/mol Explique como foi possível determinar a constante de velocidade (k). CURSO PRÉ VESTIBULAR ELITE CURITIBA -9- (41) 3013 5400 www.elitecuritiba.com.br 2010-2011 RESOLUÇÃO COMENTADA ITA QUÍMICA Solução: v k1 AB2C d AB2C dt ln Solução: Na primeira reação temos uma substituição nucleofílica, representada abaixo: (1ª ordem) – Etapa lenta AB2C f K. AB2C AB2C f kt AB2C0 d AB2C AB2C AB2C0 t ln AB2C ln AB2C 17/DEZ/2010 t kdt 0 CH3CH2CH2Br CN CH3CH2CH2CN Br Na segunda reação temos uma hidrólise da nitrila, representada abaixo: f Conhecendo-se as concentrações de AB2C ao longo do tempo, pode-se determinar a constante k. Na terceira reação temos uma redução: O gráfico ln [AB2C] x t ficaria: Na quarta reação temos um reagente de Grignard: ln [AB 2C] ln [AB 2C] 0 k seria o coeficiente angular. t 25. Em um frasco de vidro, uma certa quantidade de Ba(OH)2.8H2O(s) é adicionada a uma quantidade, em excesso, de NH4NO3(s), ambos pulverizados. Quando os dois reagentes são misturadas, observas-se a ocorrência de uma reação química. Imediatamente após a reação, o frasco é colocado sobre um bloco de madeira umedecido,permanecendo aderido a ele por um certo período de tempo. Escreva a equação química balanceada que representa a reação observada. Explique por que o frasco ficou aderido ao bloco de madeira, sabendo que o processo de dissolução em água do NH4NO3(s) é endotérmico. Solução: Ba(OH)2. 8H2O(S) + NH4NO3(S) BaNO3(aq) + NH3(g) H2O(l) BaNO3(aq) + NH4OH(aq) 26. Escreva as fórmulas estruturais das substâncias A, B, C, D, E e F apresentadas nas seguintes equações químicas: CH3CH2CH2Br H2O A A Solução: a) Como o CO2 representa 0,037% em volume do ar, podemos considerar que pCO2 tem uma pressão parcial 0,00037 atm , nas condições ambientes ao nível do mar. Como a CN H LiA H4 CH3MgBr – C A B D ele constante 2 O processo de dissolução do nitrato de amônio é endotérmico, logo o sistema absorve calor do meio, que neste caso é a água que foi colocada sobre o bloco de madeira, congelando esta e fazendo o frasco aderir na superfície do referido bloco. A 27. O dióxido de carbono representa, em média, 0,037% da composição volumétrica do ar seco atmosférico, nas condições ambientes. Esse gás, dissolvido em água, sofre um processo de hidratação para formar um ácido diprótico, que se ioniza parcialmente no líquido. Admitindo-se que água pura seja exposta a CO2(g) atmosférico, nas condições ambientes, e sabendo que o equilíbrio entre as fases gasosa e líquida desse gás é descrito pela lei de Henry, calcule: a) a solubilidade do CO2(aq), expressa em mg L–1, nas condições especificadas acima, sabendo que a constante da lei de Henry para CO2 gasoso dissolvido em água a 25C é 3,4 x 10–2 mol L–1 atm–1. b) a concentração molar do ânion bicarbonato, expressa em mol L–1, sabendo que a constante de dissociação ácida para o primeiro equilíbrio de ionização do ácido diprótico a 25C é 4,4 x 10–7. da 1 Lei de Henry caso é 3, 4.10 mol.L .atm , temos que a concentração de CO2 em solução aquosa em equilíbrio é de: [CO2(aq) ] k.pCO2 [CO2(aq) ] 3, 4.102 mol.L1.atm1 . 0,00037 atm 5 1 [CO2(aq) ] 1,26.10 mol.L A massa molar do CO2 é 44 g/mol, logo [CO2(aq) ] 5,54.104 g.L1 [CO2(aq) ] 5,54.101mg.L1 E F CURSO PRÉ VESTIBULAR ELITE CURITIBA neste 1 - 10 - (41) 3013 5400 www.elitecuritiba.com.br 2010-2011 RESOLUÇÃO COMENTADA ITA 17/DEZ/2010 QUÍMICA b) Particularizando para o volume de 1L, o que não perde a generalidade, teremos uma quantidade total de CO2 a) solubilizado de 1 O Fe2 (SO4 )3 H2O 2 2 São consumidos 2 mols de 2Fe2 (SO4 )3. 2Fe SO4 H2SO4 nCO2 [CO2(aq) ].V nCO2 1,26.105 mol H2CO3(aq) H 3(aq) H2CO3(aq) início variação equilíbrio Kd 7 HCO (aq) H n -x n-x Kd(25o C) 4, 4.10 Supondo CuFeS2 2H2SO4 O2 CuSO4 FeSO4 2S 2H2O HCO 0 x x 0 x x 29. O produto de solubilidade em água, a 25°C, do sal hipotético M(IO3)2 é 7,2 x 10-9. Calcule a solubilidade molar desse sal em uma solução aquosa 2,0 x 10-2 mol L-1 de M(NO3)2. Solução: Para um dos sais hipotético temos a equação: M(IO3)2(S) M2+(aq) + 2 IO3-(aq) 2 x (EQ I) 1,26.105 x x 105 1,26.105 x 1,26.105 4, 4.107 (II) 3(aq) x2 nx 4, 4.107 (I) c) Equação (I) + 2x Equação (II): No equilíbrio com o bicarbonato temos que (aq) CuFeS2 2Fe2(SO4 )3 CuSO4 5FeSO4 2S b) x2 1,26.105 Já para o sal M(NO3)2 temos a equação: M(NO3)2(S) M2+(aq) + 2 NO3-(aq) de onde tiramos que o número de mols de M+2 presente é a própria concentração do sal uma vez que os nitratos são solúveis em água. Então M = 2,0x10-2 M para o cátion M+. Como o Kps é muito pequeno, podemos considerar que o M+2 dissolvido é todo proveniente do nitrato, então ao adicionarmos a solução de iodato na solução de nitrato passamos a ter a seguinte expressão: x2 5,54.1012 x 2,35.106 mol De fato resolvendo a EQ I temos: x 2,14.106 mol o que demonstra a validade da aproximação. Logo a concentração de bicarbonato é: [M+2].[IO3-]2 = 7,2x10-9 2,0x10-2.(2X)2 = 7,2x10-9 X = 3,0x10-4M HCO3(aq) 2,14.106 mol / L 28. Em um hidrometalúrgico, conduzido nas condições ambientes, o mineral calcopirita (CuFeS2) é lixiviado em solução aquosa de sulfato férrico. Durante o processo, o sulfato férrico é regenerado a partir da adição de ácido sulfúrico e oxigênio gasoso a essa solução aquosa. Sabendo que a calcopirita é um semicondutor que sofre corrosão eletroquímica em meios aquosos oxidantes e, admitindo-se que se mineral, empregado no processo de lixiviação, é quimicamente puro, escreva as equações químicas balanceadas das reações que representam: a) a etapa de lixiviação de CuFeS2 (S) com sulfato férrico aquoso. b) a etapa de regeneração da quantidade exata de matéria total do sulfato férrico consumido no processo de lixiviação da etapa “a”, com adição de solução aquosa diluída de ácido sulfúrico e injeção de gás oxigênio. c) a reação global do processo de lixiviação da calcopirita, considerando-se as etapas “a” e “b” acima. Solução: Considerando que a calcopirita corresponde a [M+2].[IO3-]2 = 7,2x10-9 CuS.FeS, tem-se: CuS Fe2(SO4 )3 CuSO4 2FeSO4 S 30. Estima-se que a exposição a 16 mg m-3 de vapor de mercúrio por um período de 10 min seja letal para um ser humano. Um termômetro de mercúrio foi quebrado e todo o seu conteúdo foi espalhado em uma sala fechada de 10m de largura, 10m de profundidade e 3m de altura, mantida a 25°C. Calcule a concentração de vapor de mercúrio na sala após o estabelecimento do equilíbrio Hg sabendo que a pressão de vapor do mercúrio a 25°C é 3 x 10–6 atm, e verifique se a concentração de vapor do mercúrio na sala será letal para um ser humano que permaneça seu interior por 10 min. Solução: Partindo da equação para o cálculo de pressão de vapor, temos: ∏ = M .R.T Substituindo os valores fornecidos de pressão de vapor e temperatura, temos: 3 x 10-6 atm. 101325 Pa/atm = M . 8,31 J/mol.K . 298K M = 1,23. 10-4 Pa.mol/J = 1,23. 10-4 mol/m3 Sabendo que a massa molar do mercúrio é 200,59 g/mol, teremos como concentração mássica do mercúrio na sala: C = 1,23. 10-4 mol/m3. 200,59 g/mol = 0,0246 g/m3 = 24,6 mg/m3 A concentração será letal, pois superior a 16 mgm-3 FeS Fe2 (SO4 )3 3FeSO4 S CURSO PRÉ VESTIBULAR ELITE CURITIBA Hg (g) , - 11 - (41) 3013 5400 www.elitecuritiba.com.br
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