CONSTANTES
23
−1
Constante de Avogadro = 6,02 x 10 mol
Constante de Faraday (F) = 9,65 x 104 C 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 atm L K −1 mol −1
8,31 J K −1 mol −1
62,4 mmHg L K −1 mol −1
1,98 cal mol −1 K −1
DEFINIÇÕES
Condições normais de temperatura e
pressão (CNTP): 0o C e 760 mmHg.
Condições ambientes: 25o C e 1 atm.
Condições padrão: 25o C, 1 atm, concentrações das soluções 1 mol/L (rigorosamente: atividade unitária das espécies), sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições
de pressão e temperatura em questão.
(s) ou (c) = sólido cristalino; (l) = líquido; (g) =
= gás; (aq) = aquoso; (CM) = Circuito Metálico.
MASSAS MOLARES
Elemento
Químico
H
B
C
N
O
F
Na
Mg
Al
P
S
Cl
K
Ca
Cr
Fe
Ni
Número
Atômico
1
5
6
7
8
9
11
12
13
15
16
17
19
20
24
26
28
Massa Molar
(g/mol)
1,01
10,81
12,01
14,01
16,00
19,00
22,99
24,31
26,98
30,97
32,06
35,45
39,10
40,08
52,00
55,85
58,69
Cu
Br
Ag
Sn
Xe
Ba
29
35
47
50
54
56
63,54
79,91
107,87
118,71
131,29
137,33
As questões de 01 a 20 NÃO devem ser resolvidas no caderno de soluções. Para
respondê-las, marque a opção escolhida para
cada questão na folha de leitura óptica e
na reprodução da folha de leitura óptica
(que se encontra na última página do caderno
de soluções).
Questão 1
Uma camada escura é formada sobre objetos
de prata expostos a uma atmosfera poluída
contendo compostos de enxofre. Esta camada
pode ser removida quimicamente envolvendo
os objetos em questão com uma folha de alumínio. A equação química que melhor representa a reação que ocorre neste caso é
a) 3 Ag2 S(s) + 2 Al(s) → 6 Ag(s) + Al2 S 3 (s)
b) 3 Ag2O(s) + 2 Al(s) → 6 Ag(s) + Al2O 3 (s)
c) 3 AgH(s) + Al(s) → 3 Ag(s) + AlH 3 (s)
d) 3 Ag2 SO4 (s) + 2 Al(s) →
→ 6 Ag(s) + Al2 S 3 (s) + 6 O2 (g)
e) 3 Ag2 SO 3 (s) + 2 Al(s) →
→ 6 Ag(s) + Al2 S 3 (s) + 9/2 O2 (g)
alternativa A
A camada escura que se forma sobre objetos de
prata é decorrente da oxidação da prata metálica
pelos compostos de enxofre. Portanto essa camada é composta de Ag 2 S .
Na remoção dessa camada com alumínio ocorre
uma reação de oxidorredução na qual o metal
alumínio sofre oxidação e o cátion Ag + redução.
Equação balanceada:
2 Al(s) + 3 Ag 2 S(s) → 6 Ag (s) + Al 2 S3(s)
química 2
Questão 2
A 25oC, adiciona-se 1,0 mL de uma solução
aquosa 0,10 mol/L em HCl a 100 mL de uma
solução aquosa 1,0 mol/L em HCl. O pH da
mistura final é
a) 0
b) 1
c) 2
d) 3
e) 4
alternativa A
Solução 1: [HCl]1 = 0,1 mol/ l
V1 = 1,0 ml
Solução 2: [HCl] 2 = 1,0 mol/ l
V2 = 100 ml
Mistura final:
[HCl]1 ⋅ V1 + [HCl] 2 ⋅ V2
[HCl]f =
V1 + V2
0,1 ⋅ 1,0 + 1,0 ⋅ 100
≅ 1,0 mol
1,0 + 100
Como [H + ] = [HCl]
[HCl]f =
pHfinal = −log [H + ] = −log 1 = 0
pressão ambientes são mantidas constantes e
iguais, respectivamente, a 25°C e 1 atm. Com
o decorrer do tempo, e enquanto as duas fases estiverem presentes, é ERRADO afirmar
que
a) a temperatura do conteúdo do copo permanecerá constante e igual a aproximadamente
0°C.
b) a massa da fase sólida diminuirá.
c) a pressão de vapor da fase líquida permanecerá constante.
d) a concentração (mol/L) de água na fase líquida será igual à da fase sólida.
e) a massa do conteúdo do copo diminuirá.
alternativa D
A concentração molar é expressa por
m
n
m
d
M
=
=
=
V
V
V ⋅M
M
Então, como a água sólida apresenta densidade
diferente da água líquida, as concentrações
(mol/L) nas duas fases do sistema serão diferentes.
Questão 3
Assinale a opção relativa aos números de
oxidação CORRETOS do átomo de cloro nos
compostos KClO2 , Ca(ClO)2 , Mg(ClO 3 )2 e
Ba(ClO4 )2 , respectivamente.
a) −1, −1, −1 e −1
b) +3, +1, +2 e +3
c) +3, +2, +4 e +6
d) +3, +1, +5 e +6
e) +3, +1, +5 e +7
alternativa E
Os números de oxidação corretos do cloro estão
indicados ao lado do composto:
KClO 2 ( +3)
Ca(ClO) 2 ( +1)
Mg(ClO3 ) 2 ( +5)
BaClO4 ( +7)
Questão 4
Um copo aberto, exposto à atmosfera, contém
água sólida em contato com água líquida em
equilíbrio termodinâmico. A temperatura e
Questão 5
Considere as afirmações abaixo relativas à
concentração (mol/L) das espécies químicas
presentes no ponto de equivalência da titulação de um ácido forte (do tipo HA) com
uma base forte (do tipo BOH):
I. A concentração do ânion A − é igual à concentração do cátion B+ .
II. A concentração do cátion H + é igual à
constante de dissociação do ácido HA.
III. A concentração do cátion H + consumido é
igual à concentração inicial do ácido HA.
IV. A concentração do cátion H + é igual à
concentração do ânion A − .
V. A concentração do cátion H + é igual à concentração do cátion B+ .
Das afirmações feitas, estão CORRETAS
a) apenas I e III.
b) apenas I e V.
c) apenas I, II e IV.
d) apenas II, IV e V.
e) apenas III, IV e V.
química 3
alternativa A
As soluções de um ácido forte e da base forte estão, respectivamente, totalmente ionizada e dissociada:
+
−
+ A(aq)
HA(aq) 100% H(aq)
Então temos: [HA]inicial = [H + ] (afirmação III é
correta)
+
−
+ OH(aq)
BOH(s) 100% B(aq)
No ponto de equivalência da titulação, temos a
neutralização estequiométrica
+
−
H(aq)
+ OH(aq)
→ H 2 O( l)
e a presença dos íons espectadores B + e A − , cujas concentrações molares são iguais (afirmação I
é correta).
A constante de ionização é expressa por:
[H + ] ⋅ [A − ]
e, no caso de um ácido forte,
[HA]
seu valor numérico é muito grande. No ponto de
equivalência, a [H + ] presente é devida à au-
Ka =
to-ionização da água: [H + ]equiv. ≅ 10 −7 mol/ l.
Logo, K a ≠ [H + ]equiv. (afirmação II é errada).
No ponto de equivalência temos:
+
[H ]equiv. ≅ 10
−7
+
−
mol/ l. Como [B ] = [A ] e não
necessariamente iguais a 10 −7 mol/l, concluímos
que as afirmações IV e V são erradas.
Questão 6
Quando carbeto de alumínio (Al 4C3 ) é adicionado em um béquer contendo água líquida a
25o C, ocorre a formação de hidróxido de alumínio e a liberação de um gás. O gás formado
éo
a) H2 b) CO c) CO2 d) CH4 e) C2 H2
alternativa D
A hidrólise de carbetos salinos, como o Al4C3 ,
fornece principalmente CH4 .
Questão 7
Considere as seguintes afirmações relativas a
reações químicas em que não haja variação
de temperatura e pressão:
I. Uma reação química realizada com a adição de um catalisador é denominada heterogênea se existir uma superfície de contato visível entre os reagentes e o catalisador.
II. A ordem de qualquer reação química em
relação à concentração do catalisador é igual
a zero.
III. A constante de equilíbrio de uma reação
química realizada com a adição de um catalisador tem valor numérico maior do que o da
reação não catalisada.
IV. A lei de velocidade de uma reação química realizada com a adição de um catalisador,
mantidas constantes as concentrações dos demais reagentes, é igual àquela da mesma
reação não catalisada.
V. Um dos produtos de uma reação química
pode ser o catalisador desta mesma reação.
Das afirmações feitas, estão CORRETAS
b) apenas I e V.
a) apenas I e III.
d) apenas II, IV e V.
c) apenas I, II e IV.
e) apenas III, IV e V.
alternativa B
I. Correta. Uma reação química na qual o catalisador está em uma fase diferente da dos reagentes, formando deste modo uma superfície de contato visível catalisador-reagentes, é denominada
catálise heterogênea.
Exemplo:
2 CO(g) + O 2(g)
Pt-NiO(s)
2 CO 2(g)
II. Errada. Em certas reações químicas, a ordem
de reação em relação à [catalisador] não é igual a
zero, quer dizer, a [catalisador] afeta a velocidade
da reação química.
Exemplo:
2 H 2 O 2(aq)
−
I(aq)
2 H 2 O( l) + O 2(g)
A expressão da Lei da Velocidade de reação determinada experimentalmente é
V = K [H 2 O 2 ]1 ⋅ [I − ]1
A reação é de primeira ordem em relação à concentração do catalisador.
III. Errada. A constante de equilíbrio químico somente varia em função da temperatura.
IV. Errada. A expressão da Lei de Velocidade de
uma reação química não catalisada não é necessariamente a mesma da reação química catalisada. A presença de um catalisador modifica o caminho da reação química (número de etapas e
a(s) natureza(s) do(s) complexo(s) ativado(s)).
química 4
V. Correta. Um dos produtos de uma reação química pode acelerar a mesma. Esse fenômeno é
denominado autocatálise.
Exemplo: Reação de Belousov-Zhabotinskii
Logo, desde que não sobrem íons cloreto na solução sobrenadante (isto é, não haja presença do
M y Cl x ), o número de mols de íons M x + é y/2x.
BrO3− + HBrO 2 + H3 O + → 2 BrO 2 + 2 H 2 O
2 BrO 2 + 2 Ce3 + + 2 H3 O + →
→ 2 HBrO 2 + Ce4 + + 2 H 2 O
O produto HBrO 2 é reagente da primeira etapa e
o aumento da sua concentração aumenta a velocidade da reação inicial.
Questão 8
Em um béquer, contendo uma solução aquosa 1,00 mol/L em nitrato de prata, foi adicionado uma solução aquosa contendo um sal
de cloreto (M yCl x ). A mistura resultante foi
agitada, filtrada e secada, gerando 71,7 gramas de precipitado. Considerando que não
tenha restado cloreto no líquido sobrenadante, o número de mols de íons M x + adicionado
à mistura, em função de x e y, é
a) x/y
b) 2x/y
c) y/2x
d) 2y/x
e) x2 /y
alternativa C
Ao acrescentarmos a solução aquosa contendo o
sal de cloreto M y Cl x ao béquer contendo solução aquosa de nitrato de prata, a reação balanceada que ocorre é:
M y Cl x(aq) + x AgNO3 (aq) →
→ M y (NO3 ) x (aq) + x AgCl(s) (I)
x+
e M y (NO3 ) x (aq) → y M (aq)
+ x NO3−(aq) (II)
O número de mols de precipitado formado
(AgCl(s) ) é:
massa de AgCl(s)
massa molar de AgCl(s)
=
71,7 g
(107,87 + 35,45)
g
mol
=
~ 0,5 mol de AgCl(s) =
x
mol de AgCl(s)
2x
Recorrendo às equações (I) e (II):
1
x
M Cl
AgNO3(aq) →
+
2x y x (aq)
2x
=
→
e
1
x
M (NO3 ) x
AgCl(s)
+
2x y
2x
(aq)
y
1
M x + + x NO3−(aq)
M (NO3 )(aq) →
2x (aq)
2x y
Questão 9
Considere as afirmações abaixo relativas a
hidrocarbonetos normais e saturados na
temperatura de 25 °C e pressão de 1 atm:
I. O estado físico mais estável de hidrocarbonetos contendo de 1 a 4 átomos de carbono é o
gasoso.
II. O estado físico mais estável de hidrocarbonetos contendo de 5 a 12 átomos de carbono é
o líquido.
III. O estado físico mais estável de hidrocarbonetos contendo de 25 a 50 átomos é o sólido
cristalino.
IV. Hidrocarbonetos contendo de 25 a 50 átomos de carbono são classificados como parafina.
V. Hidrocarbonetos contendo de 1000 a 3000
átomos de carbono são classificados como polietileno.
Das afirmações feitas, estão CORRETAS
a) apenas I, II, IV e V.
b) apenas I, II e V.
c) apenas III, IV e V.
d) apenas IV e V.
e) todas.
alternativa E
I. Correta. Os primeiros alcanos da série homóloga são gasosos (25 o C , 1 atm) e tipicamente
constituem o gás natural combustível (CH4 e
C 2 H6 ) e o GLP (C3 H8 e C4H10 ).
II. Correta. O ponto de ebulição aumenta com o
aumento da massa molecular. Os alcanos do
C5 H12 ao C12 H 26 são líquidos (25 o C , 1 atm).
III. Correta. Alcanos de grandes massas moleculares são sólidos (25 o C , 1 atm) e sob condições
especiais podem constituir retículos cristalinos.
IV. Correta. Hidrocarbonetos saturados de grandes cadeias carbônicas, inclusive entre 25 e 50
átomos de carbono, constituem as ceras parafínicas ou simplesmente parafina.
V. Correta. Hidrocarbonetos contendo de 1 000 a
3 000 (mais comum ao redor de 1 600) átomos de
carbono com cadeia normal e saturada são derivados do etileno e são chamados de "polietileno":
K — CH 2 — CH 2 — CH 2 — CH 2 — K
química 5
Observação: na resolução,
1. Consideramos que o termo parafina designa o
sólido derivado industrial do petróleo. Não consideramos o significado clássico, parafina = pouca
reatividade. Nesse caso, os alcanos (todos) podem ser denominados de parafinas.
2. Admitimos que os hidrocarbonetos de 25 a 50
átomos de carbono ao solidificarem tenham condições apropriadas que permitam a formação de
retículos cristalinos.
Questão 10
Um cilindro provido de um pistão móvel,
sem atrito, contém um gás ideal. Qual dos
gráficos abaixo representa, qualitativamente, o comportamento CORRETO do sistema
quando a pressão (P) e/ou o volume (V) são
modificados, sendo mantida constante a temperatura (T)?
a)
P/V
b)
V
c)
d)
e)
vide comentário
Para um gás ideal vale a relação PV = nRT. Sendo a temperatura e a quantidade de gás constantes, temos que PV = k (é constante). Assim:
Gráfico da alternativa A ⇒ correto.
O aumento de pressão implica em diminuição do
volume para que a constante k se mantenha.
PV
tamComo a temperatura é fixa, o quociente
T
bém é constante.
Os gráficos das alternativas C e E também estão
corretos por raciocínios análogos.
Gráfico da alternativa D ⇒ correto.
O aumento do quociente 1/V implica em diminuição de V. Para se manter a constante k a pressão
deve elevar-se.
Gráfico da alternativa B ⇒ incorreto.
Aumento de volume implica na diminuição da
pressão. Logo, o gráfico P/V em função de V deveria apresentar uma curva decrescente.
Comentário:
As alternativas indicam 4 gráficos corretos e 1 incorreto. Caso o enunciado tivesse o termo
INCORRETO no lugar de CORRETO a alternativa
resposta seria a B.
Questão 11
A figura abaixo mostra como a entalpia dos
reagentes e dos produtos de uma reação química do tipo A(g) + B(g) → C(g) varia com a
temperatura.
química 6
Levando em consideração as informações
fornecidas nesta figura, e sabendo que a variação de entalpia (∆H) é igual ao calor trocado pelo sistema à pressão constante, é
ERRADO afirmar que
a) na temperatura T1 a reação ocorre com liberação de calor.
b) na temperatura T1 , a capacidade calorífica
dos reagentes é maior que a dos produtos.
c) no intervalo de temperatura compreendido
entre T1 e T2 , a reação ocorre com absorção
de calor (∆H > zero).
d) o ∆H, em módulo, da reação aumenta com
o aumento de temperatura.
e) tanto a capacidade calorífica dos reagentes
como a dos produtos aumentam com o aumento da temperatura.
alternativa E
•
Afirmação I – Correta.
Para o número quântico principal 4 estão presentes os subníveis:
4s
4p
4d
4f
com um total de 16 orbitais comportando, no máximo, 32 elétrons.
•
Afirmação II – Correta.
A configuração eletrônica que representa o estado fundamental do átomo de oxigênio (Z = 8) é:
e a configuração
alternativa C
Observamos que a entalpia dos reagentes é sempre maior do que a dos produtos no intervalo de
temperatura compreendido entre T1 e T2 . Logo, a
reação ocorre com liberação de energia.
corresponde a um estado excitado.
•
Afirmação III – Correta.
Configuração eletrônica do estado fundamental
do átomo de fósforo (Z = 15) é:
1s 2
2s 2
2p6
3s 2
3p3
Questão 12
Considere as seguintes afirmações:
I. O nível de energia de um átomo, cujo número quântico principal é igual a 4, pode ter,
no máximo, 32 elétrons.
II. A configuração eletrônica 1s2 2s2 2p2x 2p2y representa um estado excitado do átomo de oxigênio.
III. O estado fundamental do átomo de fósforo contém três elétrons desemparelhados.
IV. O átomo de nitrogênio apresenta o primeiro potencial de ionização menor que o átomo
de flúor.
V. A energia necessária para excitar um elétron do estado fundamental do átomo de hidrogênio para o orbital 3s é igual àquela necessária para excitar este mesmo elétron
para o orbital 3d.
Das afirmações feitas, estão CORRETAS
a) apenas I, II e III.
b) apenas I, II e V.
c) apenas III e IV.
d) apenas III, IV e V.
e) todas.
•
Afirmação IV – Correta.
Variação da 1ª energia de ionização
As1as energias de ionização de cada átomo são:
N = 336 kcal/mol
F = 402 kcal/mol
O flúor possui maior potencial de ionização.
•
Afirmação V – Correta.
Para o átomo de hidrogênio, como possui orbitais
degenerados, no estado fundamental, a energia
para excitar um elétron para o orbital 3s é igual
para excitar o mesmo elétron para o orbital 3d.
química 7
Questão 13
Sulfato de cobre sólido penta-hidratado
(CuSO4.5H2O(c)) é colocado em um recipiente
fechado, de volume constante, previamente
evacuado, provido de um medidor de pressão
e de um dispositivo de entrada/saída para
reagentes. A 25 o C é estabelecido, dentro do
recipiente, o equilíbrio representado pela
equação química:
CuSO4.5H2O(c)
CuSO4.3H2O(c) + 2H2O(g)
Quando o equilíbrio é atingido, a pressão
dentro do recipiente é igual a 7,6 mmHg. A
seguir, a pressão de vapor da água é aumentada para 12 mmHg e um novo equilíbrio é
restabelecido na mesma temperatura. A respeito do efeito de aumento da pressão de vapor da água sobre o equilíbrio de dissociação
do CuSO4.5H2O(c), qual das opções seguintes
contém a afirmação ERRADA?
a) O valor da constante de equilíbrio K p é
igual a 1,0 × 10−4 .
b) A quantidade de água na fase gasosa permanece praticamente inalterada.
c) A concentração (em mol/L) de água na fase
CuSO4.3H2O(c) permanece inalterada.
d) A concentração (em mol/L) de água na fase
sólida total permanece inalterada.
e) A massa total do conteúdo do recipiente
aumenta.
alternativa D
A adição de vapor d’água ao sistema desloca o
equilíbrio para a formação de CuSO4 ⋅ 5 H 2 O(c) ,
alterando a composição da fase sólida e,
como as concentrações de água nas fases
CuSO4 ⋅ 5 H 2 O(c) e CuSO4 ⋅ 3 H 2 O(c) são distintas, a concentração de água (em mol/L) na fase
sólida total será alterada.
Questão 14
Uma célula eletrolítica foi construída utilizando-se 200 mL de uma solução aquosa
1,0 mol/L em NaCl com pH igual a 7 a 25 °C,
duas chapas de platina de mesmas dimensões e uma fonte estabilizada de corrente elétrica. Antes de iniciar a eletrólise, a temperatura da solução foi aumentada e mantida
num valor constante igual a 60 °C. Nesta
temperatura, foi permitido que corrente elétrica fluísse pelo circuito elétrico num certo
intervalo de tempo. Decorrido esse intervalo
de tempo, o pH da solução, ainda a 60°C, foi
medido novamente e um valor igual a 7 foi
encontrado. Levando em consideração os fatos mencionados neste enunciado e sabendo
que o valor numérico da constante de dissociação da água (K w ) para a temperatura de
60 °C é igual a 9,6 x 10−14 , é CORRETO
afirmar que
a) o caráter ácido-base da solução eletrolítica
após a eletrólise é neutro.
b) o caráter ácido-base da solução eletrolítica
após a eletrólise é alcalino.
c) a reação anódica predominante é aquela
representada pela meia-equação:
4OH − (aq) → 2H2O(l) + O2 (g) + 4e − (CM).
d) a reação catódica, durante a eletrólise, é
aquela representada pela meia-equação:
Cl2 (g) + 2e − (CM) → 2Cl − (aq).
e) a reação anódica, durante a eletrólise, é
aquela representada pela meia-equação:
H2 (g) + 2OH − (aq) → 2H2O(l) + 2e − (CM).
alternativa B
Cálculo da [H + ] a 60 o C :
pH = − log [H + ]
[H + ] = 10 − pH = 10 −7 M
Cálculo da [OH − ] a 60 o C :
K w = [H + ] ⋅ [OH − ]
9,6 ⋅ 10 −14 = 10 −7 ⋅ [OH − ]
[OH − ] = 9,6 ⋅ 10 −7 M
Como [OH − ] > [H + ] , a solução final é alcalina.
As semi-reações predominantes nessa eletrólise
são:
ânodo: 2 Cl−(aq) → Cl 2(g) + 2 e −
−
cátodo: 2 H 2 O( l) + 2 e − → H 2(g) + 2 OH(aq)
Questão 15
Um litro de uma solução aquosa contém
0,30 mols de íons Na + , 0,28 mols de íons Cl − ,
0,10 mols de íons SO24 − e x mols de íons
Fe 3 + . A concentração de íons Fe 3 + (em
mol/L) presentes nesta solução é
a) 0,03
b) 0,06 c) 0,08 d) 0,18 e) 0,26
química 8
alternativa B
Na solução a quantidade de cargas positivas é
igual à quantidade de cargas negativas, assim:
nº de mols de
cargas positivas
=
nº de mols de
cargas negativas
112
x = 112
24
0,10
⋅ 0,30
⋅3
⋅ 0,28
⋅2
4
4
3 + 312
4
4
3 +1
4
3
+
−
3+
Na
Cl
SO42 −
Fe
x = 0,06 mol
A concentração Fe3 + é 0,06 mol/l.
Questão 16
Assinale a alternativa ERRADA relativa à
comparação do ponto de ebulição de algumas
substâncias orgânicas.
a) A etilamina tem ponto de ebulição maior
que o do éter metílico.
b) O n-butanol tem ponto de ebulição maior
que o do n-pentano.
c) O éter metílico tem ponto de ebulição maior
que o do etanol.
d) O etanol tem ponto de ebulição maior que
o do etanal.
e) O butanol tem ponto de ebulição maior que
o do éter etílico.
alternativa C
O etanol apresenta em sua estrutura o grupo
– OH, o que implica na formação de interações
muito fortes entre moléculas, denominadas pontes de hidrogênio, elevando seu ponto de ebulição em relação ao éter metílico.
Questão 17
Uma determinada substância apresenta as
seguintes propriedades físico-químicas:
I. O estado físico mais estável a 25 °C e 1 atm
é o sólido.
II. No estado sólido apresenta estrutura cristalina.
III. A condutividade elétrica é praticamente
nula no estado físico mais estável a 25 °C e
1 atm.
IV. A condutividade elétrica é alta no estado
líquido.
A alternativa relativa à substância que apresenta todas as propriedades acima é o/a
a) poliacetileno.
b) brometo de sódio.
c) iodo.
d) silício.
e) grafita.
alternativa B
O sal brometo de sódio é um composto iônico,
possuindo, assim, as propriedades comuns de
tais compostos:
• Apresenta estrutura cristalina quando sólido;
• No estado sólido apresenta condutividade elétrica praticamente nula;
• O estado físico mais estável a 25 o C e 1 atm é
o sólido;
• Quando fundido (estado líquido) possui alta
condutividade elétrica devido à existência de íons
livres.
Questão 18
A calcinação de 1,42 g de uma mistura sólida
constituída de CaCO 3 e MgCO 3 produziu um
resíduo sólido que pesou 0,76 g e um gás.
Com estas informações, qual das opções a seguir é a relativa à afirmação CORRETA?
a) Borbulhando o gás liberado nesta calcinação em água destilada contendo fenolftaleína,
com o passar do tempo a solução irá adquirir
uma coloração rósea.
b) A coloração de uma solução aquosa, contendo fenolftaleína, em contato com o resíduo
sólido é incolor.
c) O volume ocupado pelo gás liberado devido à
calcinação da mistura, nas CNTP, é de 0,37 L.
d) A composição da mistura sólida inicial é
70%(m/m) de CaCO 3 e 30%(m/m) de MgCO 3 .
e) O resíduo sólido é constituído pelos carbetos de cálcio e magnésio.
alternativa D
mresíduo sólido = 0,76 g então mMgO + mCaO =
= 0,76
nMgO ⋅ 40,31 + nCaO ⋅ 56,08 = 0,76
mCO 2 = mmistura sólida − mresíduo sólido =
= 1,42 − 0,76 = 0,66 g
Então:
nCO 2 ⋅ M CO 2 = 0,66 ∴ nCO 2 =
0,66
≅ 0,015
44,01
química 9
nCaO + nMgO = nCO 2 ≅ 0,015
d) Fe(c) + 1/3 I − (aq) + 3 H2O( l ) →
nMgO ⋅ 40,31 + (0,015 − nMgO ) ⋅ 56,08 ≅ 0,76
→ Fe2 + (aq) + 1/3 IO −3 (aq) + 2 OH − (aq) +
40,31 nMgO − 56,08 nMgO + 0,84 ≅ 0,76
+ 2 H2 (g)
e) 2 Ag(c) + 1/3 I − (aq) + 3 H2O( l ) →
15,77 nMgO ≅ 0,08
→ 2 Ag+ (aq) + 1/ 3 IO 3− (aq) + 2 OH − (aq) +
nMgO ≅ 0,005 mol ∴ nCaO ≅ 0,010 mol
0,005 mol MgO ⋅
1 mol MgCO3
⋅
1 mol MgO
1442443
eq . química
84,31 g MgCO3
⋅
≅ 0,42 g MgCO3
1 mol MgCO3
144
42444
3
m. molar
1 mol CaCO3 100 g CaCO3
0,010 mol CaO ⋅
⋅
≅
1 mol CaCO3
144
mol2CaO
443 1
1
442443
eq . química
m. molar
≅ 1 g CaCO3
0,42
% MgCO3 =
⋅ 100% ≅ 30%
1,42
% CaCO3 =
1
⋅ 100% ≅ 70%
1,42
Questão 19
Considere as semi-reações representadas pelas semi-equações abaixo e seus respectivos
potenciais padrão de eletrodo:
Fe(c)
Fe2 + (aq) + 2 e − (CM); Eo = −0,44 V
−
1/3 I (aq) + 2OH −(aq)
1/ 3 IO −3 (aq) + H2O( l ) + 2 e − (CM);
Eo = 0,26 V
2 Ag(c)
2Ag+ (aq) + 2 e − (CM); Eo = 0,80 V
Com base nas informações acima, qual das
opções abaixo é a relativa à equação química
de uma reação que deverá ocorrer quando os
reagentes, nas condições padrão, forem misturados entre si?
a) Fe2 + (aq) + 1/ 3 I − (aq) + 2 OH − (aq) →
→ Fe(c) + 1/ 3 IO −3 (aq) + H2O( l )
b) 2 Ag(c) + 1/3 IO −3 (aq) + H2O( l ) →
→ 2 Ag+ (aq) + 1/ 3 I − (aq) + 2 OH − (aq)
c) 1/3 I − (aq) + 2OH − (aq) + 2Ag+ (aq) →
→ 2 Ag(c) + 1/ 3 IO −3 (aq) + H2O( l )
+ 2 H2 (g)
alternativa C
As semi-reações fornecidas estão apresentadas
no sentido da oxidação. Entretanto, os potenciais
padrão de eletrodo fornecidos são de redução,
como recomendado pela IUPAC. Desse modo, as
equações das possíveis reações espontâneas serão:
1
−
Fe(c) +
IO3(aq)
+ H 2 O( l) →
3
1 −
2+
−
→ Fe(aq)
+
I
+ 2 OH(aq)
3 (aq)
fem = +0,70 V
2+
+
Fe(c) + 2 Ag (aq)
→ Fe(aq)
+ 2 Ag (c)
fem = +1,24 V
1 −
+
−
I
+ 2 Ag (aq)
+ 2 OH(aq)
→
3 (aq)
1
−
IO3(aq)
→
+ 2 Ag (c) + H 2 O( l)
3
fem = +0,54 V
Comentário: caso sejam usados erroneamente os
potenciais dados como sendo de oxidação, chega-se à conclusão que as alternativas corretas
são A e B. Acreditamos que a banca examinadora
propositalmente exigiu que os vestibulandos entendessem os potenciais de eletrodos dados
como sendo os de redução conforme norma
IUPAC.
Questão 20
Considere as seguintes afirmações a respeito
da aplicação do fenol: Fenol é utilizado
I. na síntese da baquelite.
II. na produção de tintas.
III. como agente bactericida.
IV. na obtenção de explosivos.
V. na síntese do ácido acetilsalicílico.
Das afirmações feitas, estão CORRETAS
a) apenas I e II.
b) apenas I, II, III e V.
c) apenas II e III.
d) apenas III e IV.
e) todas.
química 10
alternativa E
Resposta
I. Correta. Uma representação da síntese da baquelite:
Alternativa D: errada. Vide comentário da questão 4.
Alternativa E: correta. Como o recipiente é aberto,
o material evapora. Logo, a massa do conteúdo
do copo diminuirá.
Questão 22
Justificar por que cada uma das cinco afirmações da Questão 05 está CORRETA ou
ERRADA.
Resposta
Vide comentário da questão 5.
II. Correta. O fenol participa da constituição de tintas sintéticas denominadas fenólicas.
III. Correta. O fenol é um antisséptico (ação bactericida) que entra na composição da "creolina".
IV. Correta. Um exemplo da aplicação do fenol na
obtenção de explosivos é o ácido pícrico (2, 4,
6-trinitrofenol) e seus derivados, como o picrato
de amônio.
V. Correta. A síntese do ácido acetilsalicílico simplificada é:
OH
OH
COOH
NaOH
Justificar por que cada uma das cinco
opções da Questão 11 está CORRETA ou
ERRADA.
Resposta
Alternativa A → Correta
Na temperatura T1 a entalpia dos produtos é menor que a dos reagentes.
Sendo ∆Hreação = ∆H produtos – ∆Hreagentes temos
anidrido
∆Hreação < 0 (reação exotérmica → liberação de
calor).
acético
fenol
Questão 23
ácido
salicílico
Alternativa B → Correta
Vide justificativa da alternativa A.
O
O
C
HOOC
anidrido
acético
aspirina
(ácido acetilsalicílico)
Alternativa C → Errada
Vide resposta da questão 11.
Alternativa D → Correta
A variação de entalpia dos reagentes em função
da temperatura, segundo o gráfico, é sempre
maior que a dos produtos, assim, a ∆Hreação em
função da temperatura é crescente.
As questões de 21 a 30 devem ser resolvidas no caderno de soluções.
Alternativa E → Correta
As entalpias dos reagentes e produtos aumentam
em função da temperatura, o que é evidenciado
pelas curvas crescentes do gráfico.
Questão 21
Questão 24
Justificar por que cada uma das opções D
e E da Questão 04 está CORRETA ou
ERRADA.
Justificar por que cada uma das opções
A, C e D da Questão 13 está CORRETA ou
ERRADA.
química 11
Resposta
Alternativa A: Correta. A constante de equilíbrio
k p para a reação apresentada é dada por:
k p = (PH 2 O ) 2 ; como PH 2 O = 7,6 mmHg =
= 1,0 ⋅ 10 −2 atm, teremos a 25 oC :
k p = (1,0 ⋅ 10 −2 ) 2 = 1,0 ⋅ 10 −4
Alternativa C: Correta. A fórmula CuSO4 ⋅ 3 H 2 O(c)
representa um sólido cristalino de composição e
densidade fixos, portanto a concentração de água
(em mol/L), no CuSO4 ⋅ 3 H 2 O(c) , permanecerá
inalterada.
Alternativa D: vide questão 13.
2 NO(g) + O 2(g) → 2 NO 2(g)
3 NO 2(g) + H 2 O( l) → 2 HNO3(aq) + NO(g)
b) Matérias-primas: as matérias-primas essenciais
da fabricação moderna do ácido nítrico são o
amoníaco anidro, o ar, a água e uma tela de platina-ródio como catalisador. Em virtude da sua pequena massa molecular, o amoníaco pode ser
transportado economicamente desde as grandes
usinas primárias de fixação do nitrogênio atmosférico até as fábricas de oxidação, nos centros
consumidores.
Reações e variações de energia: as reações essenciais para a produção do ácido nítrico pela oxidação do amoníaco podem ser representadas da
seguinte forma:
4 NH3(g) + 5 O 2(g) → 4 NO(g) + 6 H 2 O(g)
Questão 25
∆H
Justificar por que cada uma das opções B
e C da Questão 14 está CORRETA ou
ERRADA.
Resposta
298 oC
= −216,6 kcal
2 NO(g) + O 2(g) → 2 NO 2(g)
∆H
298 oC
= −27,1 kcal
3 NO 2(g) + H 2 O( l) → 2 HNO3(aq) + NO(g)
∆H
Vide resolução da questão 14.
NH3(g) + O 2(g) →
298 oC
= −32,2 kcal
1
3
N O
H O
+
2 2 (g)
2 2 (g)
∆H = −65,9 kcal
Questão 26
Quando relâmpagos ocorrem na atmosfera,
energia suficiente é fornecida para a iniciação da reação de nitrogênio com oxigênio, gerando monóxido de nitrogênio, o qual, em seguida, interage com oxigênio, gerando dióxido
de nitrogênio, um dos responsáveis pela acidez de chuvas.
a) Escreva a equação química, balanceada, de
cada uma das três transformações mencionadas no enunciado.
b) Descreva o método industrial utilizado
para obter ácido nítrico. De sua descrição devem constar a matéria-prima utilizada, as
equações químicas balanceadas para reações
que ocorrem durante cada etapa do processo
e a concentração (em %(m/m)) do ácido vendido comercialmente.
c) Cite três aplicações para o ácido nítrico.
Resposta
a) As equações químicas balanceadas das reações são:
N 2(g) + O 2(g) → 2 NO(g)
Diversas reações paralelas reduzem um tanto o
rendimento do processo:
4 NH3(g) + 3 O 2(g) → 2 N 2(g) + 6 H 2 O(g)
∆H
298 oC
= −302,7 kcal
4 NH3(g) + 6 NO(g) → 5 N 2(g) + 6 H 2 O(g)
∆H
2 NO 2(g) → N 2 O4
298 oC
= −431,9 kcal
∆H = −13,9 kcal
Procedimentos de fabricação: o processo pode
ser dividido na seguinte seqüência de etapas
coordenadas:
O NH3 anidro é evaporado contínua e uniformemente num evaporador, usando-se vapor de água
para fornecer o calor de evaporações necessário.
O NH3 gasoso é oxidado pelo ar a NO, num conversor a uma pressão de 7 atm, passando através
de uma tela de platina (10%) e ródio a 920 oC .
Então, o NO com o excesso de ar necessário
para as etapas sucessivas de oxidação é resfriado numa caldeira a calor perdido e num resfriador
a água conduzido para a base de uma torre de
absorção.
Realizam-se sucessivas oxidações e hidratações
do NO com resfriamento contínuo a água, numa
torre de absorção em aço inoxidável.
química 12
O ácido (a 61-65% em HNO3 ) é retirado da torre
através de um coletor de ácido.
O gás de descarga do topo da torre de absorção
é aquecido num trocador de calor, em contracorrente com os gases da reação, e expande-se
através de um compressor (expansor), que opera
sobre parte do ar de oxidação, antes de ser lançado na atmosfera.
O "Maggie" é um aperfeiçoamento de destilação
extrativa usado para concentrar o HNO3 diluído.
Envolve o Mg(NO3 ) 2 , em lugar do ácido sulfúrico, como agente de ligação da água, para quebrar o azeótropo de HNO3 a 68%. Um procedimento típico é tomar o HNO3 a 60%, da oxidação
do NH3 , e injetá-lo na zona de extração de uma
coluna de pratos. Uma solução de Mg(NO3 ) 2 , a
72% e a140 oC , é aduzida no ponto de introdução
dos vapores diluídos de ácido nítrico ou acima
deste ponto. Os vapores da zona de extração,
com cerca de 87% de HNO3 , são retificados até
um produto de topo com 99,5% ou mais em
HNO3 , para uma fração do HNO3 inicial. Parte
do ácido é refluxado para a zona de retificação.
Os produtos de fundo, da zona de extração, contêm cerca de 68% de Mg(NO3 ) 2 e 0,1% de HNO3
livre. Uma parte desta fração vai para uma caldeira, para se ter o vapor necessário à destilação
fracionada do HNO3 , e o restante segue para um
concentrador a vácuo, onde se obtém uma solução a 72%, que é reciclada para a zona de desidratação. O equipamento é em aço inoxidável e a
recuperação é de 99% ou mais. São comuns as
usinas que fabricam o HNO3 a 100% sem adotar
a destilação extrativa.
Tipos e porcentagens: os tipos industriais do ácido nítrico são a 36 o Bé, ou densidade 1,330, a
52,3% de HNO3 ; 40o Bé, ou densidade 1,381, a
o
61,4% de HNO3 ; e 42 Bé, ou 1,408 de densidade, a 67,2% de HNO3 .
c) Empregos e economia: o ácido nítrico é usado
diretamente, como um oxidante ácido, na separação da prata e do ouro, na decapagem do latão e
na gravação em metal. Seu principal emprego, no
entanto, é na fabricação de nitratos, inorgânicos e
orgânicos, e de nitroderivados em todos os ramos
da química orgânica. Os nitratos inorgânicos de
importância comercial são os de amônio, de sódio, de cobre e de prata, sendo o primeiro o que
mais consome o ácido nítrico. Um uso em expansão, e potencialmente muito importante, é o do
ácido nítrico, em substituição ao ácido sulfúrico,
na acidulação da rocha fosfática. Muitos nitratos e
nitrocompostos são usados diretamente em especial na indústria dos explosivos, como, por exemplo, o nitrato de amônio, a nitroglicerina e a nitrocelulose (respectivamente, o trinitrato de glicerila
e o polinitrato de celulose). Os compostos nitrados aromáticos, o picrato de amônio e o TNT, as-
sim como o tetril, são explosivos muito importantes. Bastante freqüente, por outro lado, é o uso do
grupamento nitro numa etapa química intermediária, combinando-se com hidrocarbonetos alifáticos
ou aromáticos, na preparação de derivados mais
úteis. E o exemplo do nitrobenzeno, na fabricação
da anilina e das nitroparafinas, que levam às aminas e aos álcoois aminados da série parafínica.
Questão 27
Existem três estruturas possíveis para a molécula de PF3 (CH 3 )2 , onde o átomo de fósforo é o átomo central. Desenhe as três estruturas e explique como valores de momento
de dipolo obtidos experimentalmente podem
ser utilizados para distingui-las.
Resposta
A molécula de PF3 (CH3 ) 2 apresenta três isômeros. Cada um desses isômeros tem a estrutura de
uma bipirâmide trigonal. As fórmulas estruturais
seguem abaixo:
F
F
F
F
P
P
F
F
1
2
F
F
P
F
3
As moléculas de fórmulas estruturais 1, 2 e 3
apresentam momentos dipolares resultantes ( µr )
distintos, uma vez que os valores de µr são obtidos a partir da somatória vetorial dos momentos
de dipolo envolvidos em cada ligação.
Levando-se em conta a disposição dos grupos
nas geometrias bipirâmides trigonais e que a polaridade da ligação P — F é maior que a da ligação P — CH3 , temos:
µ1 = 0 (molécula apolar)
µ 2 > µ3 (moléculas polares)
Logo, a determinação experimental dos valores
de momento de dipolo dos isômeros permite a
identificação dos mesmos.
química 13
Questão 28
Quando se deseja detectar a presença de
NH4+ em soluções aquosas, aquece-se uma
mistura da solução que contém esse íon com
uma base forte, NaOH por exemplo; testa-se
então o gás produzido com papel indicador
tornassol vermelho umedecido em água.
Explique por que esse experimento permite
detectar a presença de íons NH4+ em soluções aquosas. Em sua explicação devem
constar a(s) equação(ões) química(s) balanceada(s) da(s) reação(ões) envolvida(s).
Resposta
Aquecendo-se uma solução aquosa contendo
NH4+ e NaOH, haverá a volatilização da amônia
(NH3 ) produzida na reação:
+
NH4(aq)
+ NaOH(aq)
∆
+
Na(aq)
+ H 2 O( l) + NH3(g)
Uma parte da amônia produzida, ao entrar em
contato com a umidade do papel, solubiliza-se e
altera o pH do meio modificando a cor do tornassol de vermelho para azul (meio alcalino).
NH3(g)
H2O
NH3(aq) + H 2 O( l)
NH3(aq)
+
−
NH4(aq)
+ OH(aq)
Este é um teste simples que permite constatar a
presença de íons NH4+ em soluções aquosas.
Questão 29
A 25 °C e pressão de 1 atm, a queima completa de um mol de n-hexano produz dióxido de
carbono e água no estado gasoso e libera
3883 kJ, enquanto que a queima completa da
mesma quantidade de n-heptano produz as
mesmas substâncias no estado gasoso e libera 4498 kJ.
a) Escreva as equações químicas, balanceadas,
para as reações de combustão em questão.
b) Utilizando as informações fornecidas no
enunciado desta questão, faça uma estimativa do valor do calor de combustão do
n-decano. Deixe claro o raciocínio utilizado
na estimativa realizada.
c) Caso a água formada na reação de combustão do n-hexano estivesse no estado líquido, a
quantidade de calor liberado seria MAIOR,
MENOR OU IGUAL a 3383 kJ? Por quê?
Resposta
a) As equações das reações descritas no enunciado são:
19
C6 H14( l) +
O 2(g) → 6 CO 2(g) + 7 H 2 O(g)
2
∆H = −3 883 kJ
C7 H16( l) + 11 O 2(g) → 7 CO 2(g) + 8 H 2 O(g)
∆H = −4 498 kJ
b) De maneira aproximada pode-se calcular o calor liberado na combustão do n-decano, a partir
de seus homólogos n-hexano (C6 H14 ) e
n-heptano (C7 H16 ). A variação de um átomo de
carbono entre as fórmulas anteriores dá origem a
uma diferença de energia liberada de 615 kJ.
Portanto, têm-se, nesta série de homólogos, que
o calor liberado na combustão do n-decano é
aproximadamente igual a 6 343 kJ, valor obtido
pela soma: (4 498 + 3 ⋅ 615) kJ.
c) A quantidade de calor liberada será maior
quando a reação de combustão do n-hexano formar
H 2 O( l) . Para a mudança de estado
gás-líquido, tem-se:
H 2 O(g) → H 2 O( l) + calor
Designando o calor liberado pela variável x, onde
x > 0 e, aplicando a lei de Hess à combustão do
n-hexano com formação de água líquida, tem-se:
19
(1) C6 H14( l) +
O 2(g) →
2
→ 6 CO 2(g) + 7 H 2 O(g) + 3 883 kJ
(2) 7 H 2 O(g) → 7 H 2 O( l) + 7 xkJ
Somando as equações (1) e (2) segue que:
19
(3) C6 H12( l) +
O 2(g) →
2
→ 6 CO 2(g) + 7 H 2 O( l) + (3 883 + 7 x) kJ
e como x > 0, a quantidade de calor liberado será
maior.
Questão 30
A tabela a seguir mostra as observações feitas, sob as mesmas condições de pressão e
temperatura, com pregos de ferro limpos e
polidos e submetidos a diferentes meios:
química 14
Tabela. Corrosão do ferro em água aerada.
Sistema inicial
1. Prego limpo e polido imerso em água
aerada.
Observações
durante os
experimentos
Com o passar do tempo surgem sinais de
aparecimento de ferrugem ao longo do
prego (formação de
um filme fino de
uma substância sólida com coloração
marrom-alaranjada).
2. Prego limpo e polido recoberto com
graxa imerso em
água aerada.
Não há alteração perceptível com o passar
do tempo.
3. Prego limpo e polido envolvido por
uma tira de magnésio e imerso em
água aerada.
Com o passar do tempo observa-se a precipitação de grande
quantidade de uma
substância
branca,
mas a superfície do
prego continua aparentemente intacta.
4. Prego limpo e polido envolvido por
uma tira de estanho e imerso em
água aerada.
Com o passar do tempo surgem sinais de
aparecimento de ferrugem ao longo do
prego.
a) Escreva as equações químicas balanceadas
para a(s) reação(ões) observada(s) nos experimentos 1, 3 e 4, respectivamente.
b) Com base nas observações feitas, sugira
duas maneiras diferentes de evitar a formação de ferrugem sobre o prego.
c) Ordene os metais empregados nos experimentos descritos na tabela acima segundo o
seu poder redutor. Mostre como você raciocinou para chegar à ordenação proposta.
Resposta
a) As equações balanceadas das reações são:
3
2 Fe(s) +
O
+ x H 2 O( l)
2 2(aq)
Mg (s)
Fe 2 O3 ⋅ x H 2 O(s) (1) e (4)
1
Mg(OH) 2(s) (3)
+
O
+ H 2 O( l)
2 2(aq)
b) Uma das maneiras de evitar a corrosão do ferro é impedir que ele entre em contato com o meio
oxidante (experimento 2).
Faz-se o recobrimento da peça com graxa, tinta
anticorrosiva ou mesmo com outro metal, como
níquel ou cromo.
A outra maneira é empregar a proteção catódica
(experimento 3) na qual utiliza-se um metal muito
reativo (metal ou ânodo de sacrifício) incrustado
na peça de ferro.
o
Neste caso, o E red
.
metal
o
< E red
. .
ferro
c) Entendendo-se poder redutor como a capacidade de provocar a redução, os metais serão oro
:
denados em ordem crescente de E redução
Mg < Fe < Sn
No experimento 1 observa-se que o Fe reage espontaneamente com o meio (O 2 /H 2O ). Já na presença de Mg (experimento 3) o ferro é protegido
da corrosão pela ação do metal de sacrifício.
o
Assim sendo, conclui-se que o E red
.(Mg) é menor
o
que o E red
.(Fe).
O experimento 4 apresenta o ferro sofrendo corrosão em contato com estanho em meio oxidante
(O 2 /H 2O ). Nesse caso, é o ferro que está atuando
como metal de sacrifício, protegendo o estanho
o
da corrosão. Logo, o E red
.(Fe) é menor que o
o
E red
.(Sn).