CONSTANTES
23
−1
Constante de Avogadro = 6,02 x 10 mol
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 atm L K −1 mol −1 =
= 8,31 J K −1 mol −1 = 62,4 mmHg L K −1 mol −1 =
= 1,98 cal K −1 mol −1
Constante gravitacional (g) = 9,81 m s −2
DEFINIÇÕES
Pressão de 1 atm = 760 mmHg =
= 101325 N m−2 = 760 Torr.
1 N = 1 kg m s −2 .
Condições normais de temperatura e pressão
(CNTP): 0 oC e 760 mmHg.
Condições ambientes: 25 oC e 1 atm.
Condições-padrão: 25 oC, 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) ou (c) = sólido cristalino; (l) ou (l) = líquido; (g) = gás; (aq) = aquoso; (graf) = grafite;
(CM) = circuito metálico; (conc) = concentrado; (ua) = unidades arbitrárias; [A] = concentração da espécie química A em mol L−1 .
MASSAS MOLARES
Elemento
Químico
H
He
Li
C
N
O
Ne
Na
Mg
Número
Atômico
1
2
3
6
7
8
10
11
12
Massa Molar
(g mol −1)
1,01
4,00
6,94
12,01
14,01
16,00
20,18
22,99
24,31
Al
Si
S
Cl
Ar
K
Ca
Cr
Mn
Fe
Ni
Cu
Zn
Ge
As
Br
Kr
Ag
Cd
Sn
I
Xe
Cs
Ba
Pt
Pb
Ra
13
14
16
17
18
19
20
24
25
26
28
29
30
32
33
35
36
47
48
50
53
54
55
56
78
82
86
26,98
28,09
32,07
35,45
39,95
39,10
40,08
52,00
54,94
55,85
58,69
63,55
65,40
72,64
74,92
79,90
83,80
107,87
112,41
118,71
126,90
131,29
132,91
137,33
195,08
207,2
222
Questão 1
Uma mistura sólida é composta de carbonato
de sódio e bicarbonato de sódio. A dissolução
completa de 2,0 g dessa mistura requer
60,0 mL de uma solução aquosa 0,5 mol L −1
de HCl. Assinale a opção que apresenta a
massa de cada um dos componentes desta
mistura sólida.
a) mNa2CO 3 = 0,4 g ; mNaHCO 3 = 1,6 g
b) mNa2CO 3 = 0,7 g ; mNaHCO 3 = 1,3 g
c) mNa2CO 3 = 0,9 g ; mNaHCO 3 = 1,1 g
d) mNa2CO 3 = 1,1 g ; mNaHCO 3 = 0,9 g
e) mNa2CO 3 = 1,3 g ; mNaHCO 3 = 0,7 g
química 4
alternativa C
As equações químicas que representam as reações que ocorrem são:
2 HCl + Na2CO3 → 2 NaCl + H 2O + CO2 (I)
HCl + NaHCO3 → NaCl + H 2O + CO2 (II)
Cálculo da quantidade, em mols, de HCl utilizada:
0,5 mol HCl
60 ⋅ 10 −3 l sol. ⋅
= 0,03 mol HCl
1 l sol. 3
144244
conc. molar
Então, pode-se determinar o seguinte sistema de
equações:
I
II
⎧⎪nHC
l + nHCl = 0,03
⎨
⎪⎩mNa2CO 3 + mNaHCO 3 = 2
Definindo-se x e y como as massas de Na2CO3 e
NaHCO3 , respectivamente, temos:
y
x
⎧
+
= 0,03
⎪2 ⋅
106
84
⎨
⎪⎩x + y = 2
Resolvendo-se o sistema, temos:
x ≅ 0,9 g Na2CO3
y ≅ 1,1 g NaHCO3
Questão 2
No ciclo de Carnot, que trata do rendimento
de uma máquina térmica ideal, estão presentes as seguintes transformações:
a) duas adiabáticas e duas isobáricas.
b) duas adiabáticas e duas isocóricas.
c) duas adiabáticas e duas isotérmicas.
d) duas isobáricas e duas isocóricas.
e) duas isocóricas e duas isotérmicas.
alternativa C
O diagrama de um ciclo de Carnot apresenta
duas transformações isotérmicas e duas transformações adiabáticas.
Transformação 1: expansão isotérmica reversível
na temperaturaT1 .
Transformação 2: expansão adiabática reversível.
Transformação 3: compressão isotérmica reversível na temperaturaT3 .
Transformação 4: compressão adiabática reversível.
Questão 3
Suponha que um metal alcalino terroso se desintegre radioativamente emitindo uma partícula alfa. Após três desintegrações sucessivas, em qual grupo (família) da tabela periódica deve-se encontrar o elemento resultante
deste processo?
a) 13 (III A)
b) 14 (IV A)
c) 15 (V A)
d) 16 (VI A)
e) 17 (VII A)
alternativa B
As três desintegrações podem ser representadas
por:
Z
A
α
II A
(grupo 12)
B
Z −2
α
VIII A
(grupo 18)
C
Z −4
α
VI A
(grupo 16)
Z −6
D
IV A
(grupo 14)
Questão 4
Um estudante mergulhou uma placa de um
metal puro em água pura isenta de ar, a 25 oC,
contida em um béquer. Após certo tempo, ele
observou a liberação de bolhas de gás e a formação de um precipitado. Com base nessas
informações, assinale a opção que apresenta
o metal constituinte da placa.
a) Cádmio
b) Chumbo
c) Ferro
d) Magnésio
e) Níquel
alternativa D
Dentre os metais citados, o magnésio é o único
que pode reagir com água na ausência de oxigênio, conforme a equação a seguir:
Mg (s) + 2 H 2O( l) → Mg(OH) 2(s) + H 2(g)
química 5
Questão 5
e)
Qual o gráfico que apresenta a curva que melhor representa o decaimento de uma amostra contendo 10,0 g de um material radioativo ao longo dos anos?
a)
alternativa B
O decaimento de um material radioativo é tipicamente de primeira ordem (decaimento exponencial).
b)
c)
Questão 6
Num experimento, um estudante verificou ser
a mesma a temperatura de fusão de várias
amostras de um mesmo material no estado
sólido e também que esta temperatura se
manteve constante até a fusão completa.
Considere que o material sólido tenha sido
classificado como:
I. Substância simples pura
II. Substância composta pura
III. Mistura homogênea eutética
IV. Mistura heterogênea
Então, das classificações acima, está(ão)
ERRADA(S)
a) apenas I e II.
b) apenas II e III.
c) apenas III.
d) apenas III e IV.
e) apenas IV.
alternativa E
d)
Como o material se funde à temperatura constante, não pode ser classificado como mistura heterogênea.
Questão 7
Assinale a afirmação CORRETA a respeito
do ponto de ebulição normal (PE) de algumas substâncias.
a) O 1-propanol tem menor PE do que o etanol.
b) O etanol tem menor PE do que o éter metílico.
química 6
c) O n-heptano tem menor PE do que o n-hexano.
d) A trimetilamina tem menor PE do que a
propilamina.
e) A dimetilamina tem menor PE do que a
trimetilamina.
alternativa D
A trimetilamina apresenta forças de Van der
Waals entre as suas moléculas; já entre as moléculas de propilamina ocorrem ligações de hidrogênio que, por serem mais fortes, deixam a amina
primária com maior ponto de ebulição.
Questão 8
O diagrama temperatura (T) versus volume
(V) representa hipoteticamente as transformações pelas quais um gás ideal no estado 1
pode atingir o estado 3. Sendo ΔU a variação
de energia interna e q a quantidade de calor
trocado com a vizinhança, assinale a opção
com a afirmação ERRADA em relação às
transformações termodinâmicas representadas no diagrama.
Questão 9
Considere os átomos hipotéticos neutros V,
X, Y e Z no estado gasoso. Quando tais átomos recebem um elétron cada um, as configurações eletrônicas no estado fundamental
de seus respectivos ânions são dadas por:
V − (g) : [gás nobre]ns2 np6 nd10 (n + 1)s2 (n + 1)p6
X − (g) : [gás nobre]ns2 np6
Y − (g) : [gás nobre]ns2 np6nd10 (n + 1)s2 (n + 1)p 3
Z − (g) : [gás nobre]ns2 np 3
Nas configurações acima, [gás nobre] representa a configuração eletrônica no diagrama
de Linus Pauling para o mesmo gás nobre, e
n é o mesmo número quântico principal para
todos os ânions. Baseado nessas informações,
é CORRETO afirmar que
a) o átomo neutro V deve ter a maior energia
de ionização entre eles.
b) o átomo neutro Y deve ter a maior energia
de ionização entre eles.
c) o átomo neutro V deve ter maior afinidade
eletrônica do que o átomo neutro X.
d) o átomo neutro Z deve ter maior afinidade
eletrônica do que o átomo neutro X.
e) o átomo neutro Z deve ter maior afinidade
eletrônica do que o átomo neutro Y.
alternativa E
a)|ΔU12| = |q12|
b)|ΔU13| = |ΔU23|
c)|ΔU23| = |q23|
d)|ΔU23|> |ΔU12|
e) q23 > 0
alternativa A
A transformação 1 → 2 apresenta variação isotérmica, sendo V1 < V2 . De acordo com a Primeira
Lei da Termodinâmica (ΔU = q − w ), sendo w ≠ 0,
temos que | ΔU12 | ≠ |q12 |.
Para os elementos Z e Y, localizados na mesma
família, pode-se afirmar que o átomo neutro Z
possui menor raio atômico (número quântico principal n) do que o átomo neutro Y (número quântico principal n + 1) e, portanto, maior afinidade eletrônica.
Questão 10
Considere a reação de dissociação do N2O4 (g)
representada pela seguinte equação:
N2O4 ( g)
2 NO2 (g)
Assinale a opção com a equação CORRETA
que relaciona a fração percentual (α) de
N2O4 ( g) dissociado com a pressão total do
sistema (P) e com a constante de equilíbrio
em termos de pressão (K p).
química 7
a) α =
c) α =
e) α =
Kp
4P + K p
b) α =
4P + K p
Kp
d) α =
2P + K p
Kp
2P + K p
Kp
Kp
2+ P
Partindo-se de n mols iniciais de N 2O4 , temos:
N 2O4(g)
2 NO2(g)
Início
n
Reage
−αn
Equilíbrio n(1 − α)
0
+2nα
2nα
(PNO 2 ) 2
PN 2 O4
=
4α 2
(1 + α) 2
=
(1 − α)
(1 + α)
⋅P
=
4Pα 2
(1 + α)(1 − α)
1 − α2
⇒ K p − K p α 2 = 4Pα 2
α 2 (4P + K p ) = K p
α2 =
α =
e) 9,6 × 10−2 mol L−1 s−1 .
Kp
4P + K p
Kp
4P + K p
Questão 11
Considere a reação química representada
pela seguinte equação:
4 NO2 (g) + O2 (g) → 2 N2O 5 (g)
Num determinado instante de tempo t da
reação, verifica-se que o oxigênio está sendo consumido a uma velocidade de
2,4 × 10−2 mol L−1 s−1 . Nesse tempo t, a velocidade de consumo de NO2 será de
Considerando a proporção estequiométrica da
equação fornecida, temos:
v consumo NO 2 = 4 ⋅ v consumo O 2
Questão 12
X N 2 O4 ⋅ P
2
4Pα 2
d) 4 ,8 × 10−2 mol L−1 s−1 .
= 9,6 ⋅ 10 −2 mol ⋅ L−1 ⋅ s −1
(X NO 2 ⋅ P) 2
⎡ 2nα
⎤
⎢ n(1 + α) ⋅ P ⎥
⎦
Kp = ⎣
⎡ n(1 − α) ⎤
⎢ n(1 + α) ⎥ ⋅ P
⎦
⎣
Kp =
c) 2,4 × 10−2 mol L−1 s−1 .
v consumo NO 2 = 4 ⋅ 2,4 ⋅ 10 −2 =
A expressão K p é:
=
b) 1,2 × 10−2 mol L−1 s−1 .
alternativa E
alternativa A
Kp =
a) 6,0 × 10−3 mol L−1 s−1 .
O acidente nuclear ocorrido em Chernobyl
(Ucrânia), em abril de 1986, provocou a emissão radioativa predominantemente de Iodo-131
e Césio-137. Assinale a opção CORRETA que
melhor apresenta os respectivos períodos de
tempo para que a radioatividade provocada por
esses dois elementos radioativos decaia para
1% dos seus respectivos valores iniciais. Considere o tempo de meia-vida do Iodo-131 igual a
8,1 dias e do Césio-137 igual a 30 anos. Dados:
ln 100 = 4,6; ln 2 = 0,69.
a) 45 dias e 189 anos.
b) 54 dias e 201 anos.
c) 61 dias e 235 anos.
d) 68 dias e 274 anos.
e) 74 dias e 296 anos.
alternativa B
O número de meias-vidas pode ser calculado pela
seguinte expressão:
n
n = 0x , sendo n = 1 e n0 = 100.
2
Portanto:
100
1 = x ⇒ 2 x = 100 ⇒ ln 2 x = ln 100
2
x ≅ 6,7 meias-vidas
Para o 131 I, com meia-vida de 8,1 dias, temos o
período de aproximadamente 54 dias, e para o
137
Cs, com meia-vida de 30 anos, o período é de
aproximadamente 201 anos.
química 8
alternativa E
Questão 13
Assumindo um comportamento ideal dos
gases, assinale a opção com a afirmação
CORRETA.
a) De acordo com a Lei de Charles, o volume
de um gás torna-se maior quanto menor for a
sua temperatura.
b) Numa mistura de gases contendo somente
moléculas de oxigênio e nitrogênio, a velocidade média das moléculas de oxigênio é menor do que as de nitrogênio.
c) Mantendo-se a pressão constante, ao aquecer um mol de gás nitrogênio sua densidade
irá aumentar.
d) Volumes iguais dos gases metano e dióxido
de carbono, nas mesmas condições de temperatura e pressão, apresentam as mesmas
densidades.
e) Comprimindo-se um gás a temperatura
constante, sua densidade deve diminuir.
alternativa B
Numa mistura de gases contendo somente moléculas de oxigênio e nitrogênio, a relação entre as
velocidades médias das moléculas pode ser determinada da seguinte forma:
No teste de chama, ocorre a excitação dos elétrons pela absorção de energia térmica e conseqüente emissão de ondas eletromagnéticas na
volta desses ao estado fundamental. A freqüência
da luz amarela é característica do elemento sódio,
identificando o cátion presente na amostra do sal
iônico.
Questão 15
Considere os seguintes sais:
I. Al(NO 3 )3
II. NaCl
III. ZnCl2
IV. CaCl2
Assinale a opção que apresenta o(s) sal(is)
que causa(m) a desestabilização de uma suspensão coloidal estável de sulfeto de arsênio
(As2 S 3 ) em água.
a) Nenhum dos sais relacionados.
b) Apenas o sal I.
c) Apenas os sais I e II.
d) Apenas os sais II, III e IV.
e) Todos os sais.
alternativa E
Logo v O 2 = 0,935 v N 2 . Concluímos que a velocidade média das moléculas de gás oxigênio é menor que a velocidade média das moléculas de gás
nitrogênio.
Íons positivos, de modo geral, causam a desestabilização (floculação) desse tipo de suspensão coloidal. Isso ocorre devido a vários tipos de perturbações na superfície das miscelas. O cátion Al3 + , devido à sua carga elevada, apresenta elevado poder
de floculação.
Logo, a adição de qualquer um dos sais desestabilizaria a suspensão coloidal.
Questão 14
Questão 16
Um estudante imergiu a extremidade de um
fio de níquel-crômio limpo em uma solução
aquosa de ácido clorídrico e, a seguir, colocou
esta extremidade em contato com uma amostra de um sal iônico puro. Em seguida, expôs
esta extremidade à chama azulada de um
bico de Bunsen, observando uma coloração
amarela na chama. Assinale a opção que contém o elemento químico responsável pela coloração amarelada observada.
a) Bário.
b) Cobre.
c) Lítio.
d) Potássio.
e) Sódio.
Uma solução aquosa de um ácido fraco monoprótico é mantida à temperatura de 25 oC. Na
v O2
vN2
=
MN 2
MO2
⇒
v O2
vN2
=
28,02
32,00
condição de equilíbrio, este ácido está 2,0%
dissociado. Assinale a opção CORRETA que
apresenta, respectivamente, os valores numéricos do pH e da concentração molar (expressa em mol L−1 ) do íon hidroxila nesta solução
aquosa. Dados: pKa (25 oC) = 4,0; log 5 = 0,7.
a) 0,7 e 5,0x10−14
b) 1,0 e 1,0x10−13
c) 1,7 e 5,0x10−13
d) 2, 3 e 2,0x10−12
−10
e) 4,0 e 1,0x10
química 9
alternativa D
A partir dos dados fornecidos, podemos escrever
a seguinte tabela:
início
reação
equilíbrio
HA(aq)
+
H(aq)
x
−0,02x
0,98x
0
+0,02x
0,02x
A (−aq)
+
0
+0,02x
0,02x
Questão 18
Nos gráficos abaixo, cada eixo representa
uma propriedade termodinâmica de um gás
que se comporta idealmente.
I
Cálculo da concentração molar de H + :
Ka =
[H + ] [A − ]
[HA]
(0,02x) 2
0,98x
x = 0,245
Logo, [H + ] ≅ 5 ⋅ 10 −3 mol/L
pH = −log [H + ]
pH = 2,3
Determinação da concentração molar do íon hidroxila:
K w = [H + ] ⋅ [OH − ]
10 −4 =
II
10 −14 = 5 ⋅ 10 −3 ⋅ [OH − ]
[OH − ] = 2 ⋅ 10 −12 mol/L
Questão 17
Foi observada a reação entre um composto X
e uma solução aquosa de permanganato de
potássio, a quente, ocorrendo o aumento do
pH da solução e a formação de um composto
Y sólido. Após a separação do composto Y e a
neutralização da solução resultante, verificou-se a formação de um composto Z pouco
solúvel em água. Assinale a opção que melhor representa o grupo funcional do composto orgânico X.
a) álcool
b) amida
c) amina
d) éster
e) éter
alternativa A
O processo pode ser representado por:
III
Com relação a estes gráficos, é CORRETO
afirmar que
a) I pode representar a curva de pressão
versus volume.
b) II pode representar a curva de pressão
versus inverso do volume.
c) II pode representar a curva de capacidade
calorífica versus temperatura.
d) III pode representar a curva de energia interna versus temperatura.
e) III pode representar a curva de entalpia
versus o produto da pressão pelo volume.
alternativa C
A variação da capacidade calorífica com a temperatura pode ser estudada pela expressão empírica:
c
Cp = a + bT + 2
T
química 10
sendo que os parâmetros a, b e c são independentes da temperatura. Usualmente, o parâmetro
a é positivo, b é muito pequeno e c é negativo.
Assim sendo, o gráfico II pode representar a variação da capacidade calorífica pela temperatura.
Essa relação empírica baseia-se no fato de que a
elevação da temperatura promove aumento de Cp
porque níveis mais altos de energia são possíveis
para as moléculas gasosas.
Questão 19
o
A 20 C, a pressão de vapor da água em equilíbrio com uma solução aquosa de açúcar é
igual a 16,34 mmHg. Sabendo que a 20 oC a
pressão de vapor da água pura é igual a
17,54 mmHg, assinale a opção com a concentração CORRETA da solução aquosa de açúcar.
a) 7% (m/m)
b) 93% (m/m)
c) 0,93 mol L −1
d) A fração molar do açúcar é igual a 0,07
e) A fração molar do açúcar é igual a 0,93
alternativa D
Da Lei de Raoult temos:
pv H 2 O = X H 2 O ⋅ p0v H 2 O
a opção CORRETA com o valor calculado na
escala do eletrodo padrão de hidrogênio (EPH)
da força eletromotriz, em volt, desse elemento
galvânico. Dados: E oO2 / H2O = 1,23 V (EPH);
Eo
= 0,40 V (EPH)
a) 1,17
b) 0,89
O2 / OH−
c) 0,75
d) 0,53
e) 0,46
alternativa D
Na preparação do eletrodo II ocorre a seguinte
reação:
HClO4(aq) + NaOH(aq) → NaClO4(aq) + H 2O( l)
Cálculo do número de mols dos íons H + e OH − :
0,225 mol H +
n + = 0,18 L solução
= 0,0405 mol
H
1 L solução
1442443
conc. molar
0,125 mol OH −
= 0,0400 mol
1 L solução
144
42444
3
conc. molar
Logo, no eletrodo II, a concentração molar dos
íons H + será:
(0,0405 − 0,0400) mol
[H + ] =
= 0,0010 mol/L
(0,180 + 0,320) L
n
OH −
= 0,32 L solução
Como X H 2 O + X açúcar = 1, vem que:
Cálculo do potencial de redução do eletrodo I:
0,06
EI ≅ EI0 −
log [OH − ] 4
n
0,06
EI ≅ 0,40 −
log (10 −2 ) 4
4
X açúcar = 0,07
EI ≅ + 0,52 V
Questão 20
Cálculo do potencial de redução do eletrodo II:
0,06
1
EII ≅ EII0 −
log
n
[H + ] 4
16,34 = X H 2 O ⋅ 17,54
X H 2 O = 0,93
Um elemento galvânico é constituído pelos
eletrodos abaixo especificados, ligados por
uma ponte salina e conectados a um voltímetro de alta impedância.
Eletrodo I: fio de platina em contato com
500 mL de solução aquosa 0,010 mol L−1 de
hidróxido de potássio;
Eletrodo II: fio de platina em contato com
180 mL de solução aquosa 0,225 mol L−1 de
ácido perclórico adicionado a 320 mL de solução aquosa 0,125 mol L−1 de hidróxido de sódio.
Admite-se que a temperatura desse sistema
eletroquímico é mantida constante e igual a
25 o C e que a pressão parcial do oxigênio gasoso (PO 2 ) dissolvido é igual a 1 atm. Assinale
EII ≅ 1,23 −
0,06
1
log
4
(10 −3 ) 4
EI ≅ +1,05 V
As semi-reações de eletrodo são:
Eletrodo I:
−
4 OH(aq)
oxidação
ânodo
O2(g) + 2 H 2O( l) + 4 e −
Eletrodo II:
+
O2(g) + 4 H(aq)
+ 4 e−
Cálculo do ΔE:
ΔE = Ecátodo − E ânodo
ΔE = 1,05 − (0,52)
ΔE = 0,53 V
redução
cátodo
2 H 2O( l)
química 11
AS QUESTÕES DISSERTATIVAS,
NUMERADAS DE 21 A 30, DEVEM SER
RESPONDIDAS NO CADERNO DE
SOLUÇÕES.
Questão 21
Escreva a equação química balanceada da
combustão completa do iso-octano com o ar
atmosférico. Considere que o ar é seco e composto por 21% de oxigênio gasoso e 79% de nitrogênio gasoso.
Resposta
A equação química balanceada da combustão
completa do iso-octano é:
25
C8 H18 +
O → 8 CO2 + 9 H 2O
2 2
A equação com o ar atmosférico (21% de O2 ) é:
25
⋅ 100
ar → 8 CO2 + 9 H 2O
C8 H18 + 2
21
Como 79% do ar é constituído de N 2 , pode ocorrer também a formação de óxidos de nitrogênio.
2,6 x 10−10 ; 3,0 x 10−12 e 6,0 x 10−15 .
Atribua corretamente os dados experimentais
apresentados aos seguintes compostos:
2-nitroanilina, 2-metilanilina, 2-bromoanilina,
metilamina e dietilamina.
Justifique a sua resposta.
Resposta
A basicidade das aminas é dependente da disponibilidade do par de elétrons do nitrogênio, isto é,
da densidade eletrônica do nitrogênio e do ambiente onde ele está localizado.
Nas aminas saturadas, a secundária é base mais
forte que a primária devido ao maior efeito indutivo (doação de elétrons) de dois grupos R —.
Nas anilinas, que devido aos efeitos da ressonância são bases mais fracas que as de cadeia aberta, ocorre o seguinte:
O grupo G, ao retirar elétrons,
reduz a basicidade:
— NO2 (mais) e — Br (menos)
Questão 22
São fornecidas as seguintes informações relativas
aos cinco compostos amínicos: A, B, C, D e E.
Os compostos A e B são muito solúveis em
água, enquanto que os compostos C, D, e E
são pouco solúveis. Os valores das constantes
de basicidade dos compostos A, B, C, D e E
são, respectivamente, 1,0 x 10−3 ; 4,5 x 10−4 ;
O grupo G’, ao ceder elétrons,
aumenta a basicidade:
— CH 3
Portanto:
Quanto à solubilidade em água, A e B são mais solúveis que C, D e E, pois apresentam pequenas cadeias carbônicas, tendo, portanto, um caráter polar mais intenso.
química 12
b) Os equipamentos mais adequados para a realização desse experimento são: pipeta volumétrica,
bureta e erlenmeyer.
Questão 23
A 25 oC, realizam-se estes dois experimentos
(Exp I e Exp II) de titulação ácido-base medindo-se o pH da solução aquosa em função
do volume da base adicionada:
Exp I: Titulação de 50 mL de ácido clorídrico 0,10 mol L −1 com hidróxido de sódio
0,10 mol L −1 .
Exp II: Titulação de 50 mL de ácido acético 0,10 mol L −1 com hidróxido de sódio
0,10 mol L −1 .
a) Esboce em um mesmo gráfico (pH versus
volume de hidróxido de sódio) a curva que representa a titulação do Exp I e a curva que
representa a titulação do Exp II. Deixe claro
no gráfico os valores aproximados do pH nos
pontos de equivalência.
b) O volume da base correspondente ao ponto
de equivalência de uma titulação ácido-base
pode ser determinado experimentalmente observando-se o ponto de viragem de um indicador. Em laboratório, dispõem-se das soluções
aquosas do ácido e da base devidamente preparados nas concentrações propostas, de indicador, de água destilada e dos seguintes
instrumentos: balão volumétrico, bico de
Bunsen, bureta, cronômetro, dessecador,
erlenmeyer, funil, kitassato, pipeta volumétrica, termômetro e tubo de ensaio. Desses
instrumentos, cite os três mais adequados
para a realização desse experimento.
Resposta
a) Esboço do gráfico:
Questão 24
Um elemento galvânico é constituído por
uma placa de ferro e por uma placa de estanho, de mesmas dimensões, imersas em uma
solução aquosa 0,10 mol L −1 de ácido cítrico.
Considere que esta solução: contém íons ferrosos e estanosos; é ajustada para pH = 2; é
isenta de oxigênio; e é mantida nas condições
ambientes. Sabendo-se que o ânion citrato
reage quimicamente com o cátion Sn2 + (aq),
diminuindo o valor do potencial de eletrodo
do estanho, determine o valor numérico da
relação entre as concentrações dos cátions
Sn2 + (aq) e Fe2 + (aq), ([Sn2 + ]/[Fe2 + ]), a partir
do qual o estanho passa a se comportar como
o anodo do par galvânico.
Dados: Potenciais de eletrodo em relação ao eletrodo padrão de hidrogênio nas condições-padrão:
Eo Fe2 + /Fe = −0,44 V; EoSn2 + /Sn = −0,14 V
Resposta
Nas condições-padrão, as semi-reações de eletrodo são:
Fe(s)
oxidação
ânodo
2+
Sn(aq)
+ 2 e−
2+
Fe(s) + Sn(aq)
2+
Fe(aq)
+ 2 e−
redução
cátodo
Sn(s)
equação
global
2+
Fe(aq)
+ Sn(s)
Cálculo do ΔE o :
o
o
ΔE o = Ecátodo
− E ânodo
ΔE o = −0,14 − ( −0,44)
ΔE o = 0,30 V
Ao atingir o equilíbrio, o ΔE do sistema será igual
a zero:
[Fe 2 + ]
0,06
ΔE ≅ ΔE o −
log
n
[Sn 2 + ]
0 ≅ 0,30 −
[Fe 2 + ]
0,06
log
2
[Sn 2 + ]
−0,30 ≅ −0,03 log
[Fe 2 + ]
[Sn 2 + ]
química 13
−0,30 ≅ 0,03 log
log
[Sn 2 + ]
[Fe 2 + ]
[Sn 2 + ]
[Fe 2 + ]
[Sn 2 + ]
50 g NaOH ⋅
[Fe 2 + ]
1 mol NaOH
= 1,25 mol NaOH
40 g NaOH
144244
3
m. molar
≅ −10
≅ 10 −10
Para que o estanho atue como ânodo, ou seja,
Sn 2 +
deve ser menor
sofra oxidação, a relação
Fe 2 +
−10
do que10
.
1 mol H 2O
50 g H 2O ⋅
= 2,78 mol H 2O
18 g H 2O
1424
3
m. molar
1,25
X NaOH =
≅ 0,31
1,25 + 2,78
Questão 26
São dadas as seguintes informações:
I. O polietileno é estável até aproximadamente 340 oC. Acima de 350 oC ele entra em com-
Questão 25
a) Considerando que a pressão osmótica da sacarose (C12 H22O11 ) a 25 o C é igual a 15 atm,
calcule a massa de sacarose necessária para
preparar 1,0 L de sua solução aquosa a temperatura ambiente.
b) Calcule a temperatura do ponto de congelamento de uma solução contendo 5,0 g de
glicose (C6 H12O6 ) em 25 g de água. Sabe-se
que a constante do ponto de congelamento da
água é igual a 1,86 o C kg mol −1 .
c) Determine a fração molar de hidróxido de
sódio em uma solução aquosa contendo 50%
em massa desta espécie.
Resposta
a) Cálculo da massa de sacarose:
m
π =
⋅ R ⋅T ⋅ i
M ⋅V
m
15 =
⋅ 0,082 ⋅ 298 ⋅ 1
342 ⋅ 1
m ≅ 210 g
b) Cálculo da temperatura de congelamento da
solução de glicose:
bustão.
II. Para reduzir ou retardar a propagação de
chama em casos de incêndio, são adicionados
retardantes de chama à formulação dos polímeros.
III. O Al(OH)3 pode ser usado como retardante
de chama. A aproximadamente 220 oC, ele se
decompõe, segundo a reação 2 Al(OH)3 (s) →
→ Al2O 3 (s) + 3H2O(g), cuja variação de entalpia (ΔH) envolvida é igual a 1170 J g−1 .
IV. Os três requisitos de combustão de um
polímero são: calor de combustão, combustível e oxigênio. Os retardantes de chama interferem no fornecimento de um ou mais desses requisitos.
Se Al(OH) 3 for adicionado a polietileno, cite
um dos requisitos de combustão que será influenciado por cada um dos parâmetros abaixo quando a temperatura próxima ao polietileno atingir 350 oC. Justifique resumidamente sua resposta.
a) Formação de Al2O 3 (s)
b) Formação de H2O(g)
c) ΔH de decomposição do Al(OH)3
Resposta
ΔTc = K ⋅ W ⋅ i
5
Portanto, a Tsolução = −2,07 oC .
a) O Al 2O3(s) formado constitui uma película na
superfície do polímero isolando-o do oxigênio do
ar (comburente).
b) A H 2O(g) é incombustível e diminui a quantidade de O2(g) disponível para a combustão.
c) Determinação da fração molar de NaOH na solução aquosa:
c) A termodecomposição do Al(OH) 3 é endotérmica, afetando o calor de combustão do polímero.
ΔTc = 1,86 ⋅
180 ⋅ 25 ⋅ 10 −3
⋅1
ΔTc ≅ 2,07 oC
química 14
Questão 27
Sabendo que a constante de dissociação do hidróxido de amônio e a do ácido cianídrico em
água são, respectivamente, K b = 1,76 x 10−5
(pK b = 4,75) e Ka = 6,20 x 10−10 (pK a = 9,21),
determine a constante de hidrólise e o valor do
pH de uma solução aquosa 0,1 mol L−1 de cianeto de amônio.
Resposta
a) Considerando que o NH4CN é um sal de ácido
fraco com base fraca, temos:
NH4CN(aq) + H 2O( l)
NH4OH(aq) + HCN(aq)
E podemos escrever que:
Kw
10 −14
Kh =
=
= 0,92
−
K a ⋅ Kb
1,76 ⋅ 10 5 ⋅ 6,20 ⋅ 10 −10
b) As reações simultâneas são:
+
+
NH4(aq)
NH4OH(aq) + H(aq)
+ H 2O( l)
K h1 =
Kw
10 −14
=
≅ 5,7 ⋅ 10 −10
Kb
1,76 ⋅ 10 −5
−
CN(aq)
+ H 2O( l)
K h2
−
HCN(aq) + OH(aq)
K
10 −14
= w =
≅ 1,6 ⋅ 10 −5
Ka
6,20 ⋅ 10 −10
curvas de consumo de X para as duas reações. Indique com I a curva que representa a
reação de primeira ordem e, com II, a que representa a reação de segunda ordem.
Resposta
Para uma reação de primeira ordem, a meia-vida
é constante. Porém, para a reação de segunda
ordem, a meia-vida varia com a concentração:
1
t1 =
[X]0 k
2
Pode-se concluir que o segundo tempo de
meia-vida será o dobro do primeiro, e assim sucessivamente.
Reação I (1ª ordem)
Reação II (2ª ordem)
t (s)
[X] (mol/l)
t (s)
[X] (mol/l)
0
1
0
1
50
0,5
25
0,5
100
0,25
75
0,25
150
0,125
175
0,125
200
0,0625
200
0,1
Então:
Desse modo, pode-se perceber que a hidrólise do
íon CN − é mais pronunciada que a do NH4+ . Isso
mostra que a solução será alcalina (pH > 7).
O pH pode ser calculado pela expressão:
1
1
1
pH =
pK w +
pK a −
pK b
2
2
2
1
1
1
pH =
⋅ 14 +
⋅ 9,21 −
⋅ 4,75
2
2
2
pH ≅ 9, 23
Questão 28
Considere duas reações químicas (I e II) envolvendo um reagente X. A primeira (I) é de
primeira ordem em relação a X e tem tempo
de meia-vida igual a 50 s. A segunda (II) é de
segunda ordem em relação a X e tem tempo de
meia-vida igual à metade da primeira reação.
Considere que a concentração inicial de X nas
duas reações é igual a 1,00 mol L−1 . Em um
gráfico de concentração de X (mol L−1 ) versus
tempo (de 0 até 200 s), em escala, trace as
Questão 29
Um tanque de estocagem de produtos químicos foi revestido internamente com níquel
puro para resistir ao efeito corrosivo de uma
solução aquosa ácida contida em seu interior.
Para manter o líquido aquecido, foi acoplado
junto ao tanque um conjunto de resistores
elétricos alimentados por um gerador de corrente contínua. Entretanto, uma falha no
isolamento elétrico do circuito dos resistores promoveu a eletrificação do tanque, ocasionando um fluxo de corrente residual de
química 15
intensidade suficiente para desencadear o
processo de corrosão eletrolítica do revestimento metálico.
Admitindo-se que a superfície do tanque é
constituída por uma monocamada de níquel
com densidade atômica igual a 1, 61 x 1019 átomos m − 2 e que a área superficial do tanque
exposta à solução ácida é de 5,0 m 2 , calcule:
a) a massa, expressa em gramas, de átomos
de níquel que constituem a monocamada atômica do revestimento metálico.
b) o tempo necessário, expresso em segundos,
para que a massa de níquel da monocamada
atômica seja consumida no processo de dissolução anódica pela passagem da densidade de
corrente de corrosão de 7,0 μA cm−2 .
Resposta
II. Evaporação completa da solução A e formação de um sólido marrom B.
III. Aquecimento do sólido B a 500 o C, com
formação de um sólido branco de CuBr e um
gás marrom C.
IV. Dissolução de CuBr em uma solução
aquosa concentrada de ácido nítrico, formando uma nova solução azulada D e liberação
de dois gases: C e E.
V. Evaporação da solução azulada D com formação de um sólido preto F e liberação de
dois gases: E e G.
VI. Reação a quente do sólido F com hidrogênio gasoso e na ausência de ar, formando um
sólido avermelhado H e liberando água.
Baseando-se nesta descrição, apresente as
fórmulas moleculares das substâncias B, C,
E, F, G e H.
a) Cálculo da massa de níquel:
m = 5,0 m 2 ⋅
1,61 ⋅ 1019 átomos
⋅
1 mol Ni
1 m2
6 ⋅ 10 23 átomos
144424443 1442443
constante de
densidade
Avogadro
atômica
58,69 g Ni
⋅
⇒ m ≅ 0,0079 g Ni
1 mol Ni
1442443
massa molar
Resposta
⋅
I. Cu (s)
Br 2(aq)
II. CuBr2(aq)
CuBr2(aq)
14243
solução azul
A
evaporação
Δ
b) A semi-reação de oxidação do níquel é:
2+
Ni(s) → Ni(aq)
+ 2e −
III. CuBr2(s)
Cálculo do tempo de corrosão da monocamada:
5 m2 ⋅
104 cm 2
2
⋅
7 ⋅ 10 −6 A
1m
1cm 2
3
14442444
3 1444424444
conv . de
densidade de
unidades
corrente
= 0,35 A
1 mol Ni
2 mol e −
0,0079 g Ni ⋅
⋅
⋅
58,69 g Ni
1 mol Ni
14243 14243
m. molar eq. química
=
9,65 ⋅ 104 C
1s
⋅
≅ 74,2 s
−
0,35
C
1
mol
e
12
4 4
3
14
4244
3
cte. de Faraday corrente
⋅
Questão 30
É descrita uma seqüência de várias etapas experimentais com suas respectivas observações:
I. Dissolução completa de um fio de cobre em
água de bromo em excesso com formação de
uma solução azulada A.
IV. CuBr(s)
o
500 C
Δ
HNO 3(aq)
CuBr2(s)
1424
3
sólido marrom
B
CuBr
Br2(g)
123 +
123
sólido gás marrom
branco
C
Cu(NO3 ) 2(aq) +
144244
3
solução azulada
D
Br2(g)
+ NO2(g) +
123
4
123
gás E
gás marrom
C
V. Cu(NO3 ) 2(aq)
+ NO2(g) +
CuO(s)
123
123
4
Δ
sólido preto
gás E
F
+ O2(g)
123
gás G
VI. CuO(s)
H 2 (g )
Δ
Cu (s) + H 2O(g)
123
solido
avermelhado
H
Comentário: nas reações que ocorrem sob aquecimento, podem ser formados outros produtos em
função da possibilidade de variação de temperatura.
Química – prova rotineira
Prova difícil e trabalhosa, que exigiu profundo conhecimento de Físico-Química (50% da prova).
Como na prova anterior, 50% das questões eram de alta ou média dificuldade.