QUÍMICA - Cursinho Objetivo - Curso Pré-Vestibular · = 8,21 x 10–2 atm L K –1mol –1= 8,31 J K mol = ... –2 → Cr3+ + CO 2 A soma dos coeficientes estequiométricos da

QQUUÍÍMMIICCAACONSTANTES

Constante de Avogadro = 6,02 x 1023 mol–1

Constante de Faraday (F) = 9,65 x 104C 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 1J = 1 Nm = 1 kg m2 s−2

Condições normais de temperatura e pressão (CNTP):0°C e 760 mmHg.Condições ambientes: 25°C e 1 atm.Condições-padrão: 25°C, 1 atm, concentração das so lu -ções: 1 mol L–1 (rigorosamente: atividade unitária das es -pé cies), sólido com estrutura cristalina mais estável nascondições de pressão e temperatura em questão.(s) = sólido. (l) = líqui do. (g) = gás. (aq) = aquoso.(CM) = cir cuito metá li co. (conc) = concentrado.(ua) = uni dades arbi trá rias. [A] = con cen tração daespécie química A em mol L–1.

MASSAS MOLARES

ElementoQuímico

Número Atômico

Massa Molar(g mol–1)

H 1 1,01

B 5 10,81

C 6 12,01

N 7 14,01

O 8 16,00

Na 11 22,99

P 15 30,97

S 16 32,07

Cl 17 35,45

Ar 18 39,95

K 19 39,10

Ca 20 40,08

II TTAA ((44ºº DDiiaa )) –– DDEEZZEEMMBBRROO//22000099

IITTAA

1 EEA figura abaixo apresenta a curva de aquecimento de100 g de uma substância pura genérica no estado sólido.Sabe-se que calor é fornecido a uma velocidade constantede 500 cal min–1. Admite-se que não há perda de calorpara o meio ambiente, que a pressão é de 1 atm durantetoda a transformação e que a substância sólida apresentaapenas uma fase cristalina.

Considere que sejam feitas as seguintes afirmações emrelação aos estágios de aquecimento descritos na figura:

I. No segmento PQ ocorre aumento da energia cinéticadas moléculas.

II. No segmento QR ocorre aumento da energiapotencial.

III. O segmento QR é menor que o segmento ST porqueo calor de fusão da substância é menor que o seu calorde vaporização.

IV. O segmento RS tem inclinação menor que o segmentoPQ porque o calor específico do sólido é maior que ocalor específico do líquido.

Das afirmações acima, está(ão) ERRADA(S):

a) apenas I. b) apenas I, II e III.

c) apenas II e IV. d) apenas III.

e) apenas IV.

ResoluçãoI. Correta.

No segmento PQ, ocorre aumento de energia ciné -tica das moléculas, pois está ocorrendo umaumento da temperatura no sistema. A energia

0 40 80 120 160

T/°

C

120

80

40

0

-40

Tempo/min

SS

QQ

PPRR

T

ElementoQuímico

Número Atômico

Massa Molar(g mol–1)

Cr 24 52,00

Fe 26 55,85

Ni 28 58,69

Cu 29 63,55

Zn 30 65,40

Sr 38 87,62

Ag 47 107,87

I 53 126,90

W 74 183,84

Pt 78 195,08

Au 79 196,97

Pb 82 207,2


cinética é diretamente proporcional à temperaturana escala Kelvin.

II. Correta.No segmento QR, ocorre aumento da energiapotencial, pois está havendo um distanciamentodas moléculas devido à mudança de estado desólido para líquido, isto é, houve realização detrabalho. Realizar trabalho sobre um sistemaocasiona aumento de energia potencial dele.

III. Correta.Cálculo da quantidade de calor absorvido nafusão (segmento QR):

1 min ––––––––––––––– 500 cal

20 min –––––––––––––– x

∴ x = 10 000 calCálculo da quantidade de calor absorvido naebulição (segmento ST):

1 min ––––––––––––––– 500 cal

105 min ––––––––––––– y

∴ y = 52 500 calfusão: Q = m Lf

10 000 = 100 Lfebulição: Q = m Lv

52 500 = 100 Lvconclusão: Lv > Lf

IV. Errada.O segmento RS tem inclinação maior que o seg -men to PQ. O calor específico do líquido é maiorque o calor específico do sólido, pois para umamesma variação de temperatura, o intervalo detempo é maior (que corresponde a uma maiorquantidade de calor).


2 AAHistoricamente, a teoria atômica recebeu várias contri -buições de cientistas.

Assinale a opção que apresenta, na ordem cronológicaCORRETA, os nomes de cientistas que são apontadoscomo autores de modelos atômicos.

a) Dalton, Thomson, Rutherford e Bohr.

b) Thomson, Millikan, Dalton e Rutherford.

c) Avogadro, Thomson, Bohr e Rutherford.

d) Lavoisier, Proust, Gay-Lussac e Thomson.

e) Rutherford, Dalton, Bohr e Avogadro.

ResoluçãoNa ordem cronológica correta, os nomes de cientistasque são apontados como autores de modelos atômicossão:Dalton (1808), Thomson (1897), Rutherford (1911) eBohr (1913).Os cientistas Lavoisier, Proust, Gay-Lussac, Avo gadroe Millikan não são autores de modelos atômicos.


3 BBHC�(g) é borbulhado e dissolvido em um solvente X. Asolução resultante é não-condutora em relação à correnteelétrica. O solvente X deve ser necessariamente

a) polar. b) não-polar.

c) hidrofílico. d) mais ácido que HC�.e) menos ácido que HC�.

ResoluçãoO solvente X deve ser necessariamente não polar.Haverá interação dipolo-dipolo induzido. O HClprovoca no solvente X um dipolo induzido.

δ+ δ– δ’+ δ’–

H — Cl ----------

Essa atração faz com que o HCl se dissolva no solvente X.Os outros solventes citados causarão a ionização doHCl e a solução será condutora de corrente elétrica.


4 EEUma solução aquosa de HC� 0,1 mol L–1 foi titulada comuma solução aquosa de NaOH 0,1 mol L–1. A figuraabaixo apresenta a curva de titulação obtida em relação àcondutância da solução de HC� em função do volume deNaOH adicionado.

Com base nas informações apresentadas nesta figura,assinale a opção ERRADA.

a) Os íons responsáveis pela condutância da solução noponto R são: H+, C�– e Na+.

b) Os íons responsáveis pela condutância da solução noponto S são: Na+ e C�–.

c) A condutância da solução no ponto R é maior que noponto S porque a mobilidade iônica dos íons presentesem R é maior que a dos íons presentes em S.

d) A condutância da solução em T é maior que em Sporque os íons OH– têm maior mobilidade iônica queos íons C�–.

e) No ponto S, a solução apresenta neutralidade decargas, no R, predominância de cargas positivas e, noT, de cargas negativas.

ResoluçãoA condição para que haja condutividade elétricanuma solução é a presença de íons livres. Quantomaior a concentração de íons na solução, maior aconduti vidade elétrica.A solução de HCl (admitindo 100% ionizado):

HCl ⎯⎯→ H+ + Cl –

0,1mol/L 0,1mol/L 0,1mol/L

apresenta concentração de íons igual a (0,1 + 0,1)mol/L = 0,2mol/L

A solução de NaOH (admitindo 100% dissociado):NaOH → Na+ + OH–

0,1mol/L 0,1mo/L 0,1mol/L

também apresenta concentração de íons igual a0,2mol/L.Ao adicionar solução de NaOH à solução de HCl,ocorrerá neutralização dos íons H+ da solução:H+ + OH– → H2O, diminuindo a concentração de íonsna solução, até ocorrer neutralização total, quando sóexistirão íons Na+ e Cl – (ponto S).HCl + NaOH → NaCl + H2O

Condutâ

ncia

R

S

T

Volume de NaOH


H+ + Cl – + Na+ + OH– → Na+ + Cl – + H2OComo as concentrações de HCl e NaOH são as mes -mas, no ponto S teremos reduzida à metade a concen -tração de íons na solução:

mol/L = 0,1mol/L, pois os íons H+ e OH–

irão transformar-se em H2O molecular.No ponto R, temos a presença de íons H+, Cl – e Na+ eno ponto T teremos íons Na+, Cl – e OH–, no qual ha -verá uma concentração de íons na solução maior que0,1mol/L, aumentando a condutividade elétrica dasolução.Pelo gráfico, observamos que em T a condutância émaior que em R, portanto a concentração de íons émaior.Em todos os pontos citados, a solução apresentaneutralidade de cargas.

R (xH+ + y

Na+ = zCl–

)

S (x’Na+ = x’

Cl–)

T (x”Na+ = y”

Cl–+ z”

OH–)

0,1 + 0,1�–––––––––�2


5 DDUma barra de ferro e um fio de platina, conectados eletri -

camente a um voltímetro de alta impedância, são parcial -

mente imersos em uma mistura de soluções aquosas de

FeSO4 (1,0 mol L–1) e HC� isenta de oxigênio. Um fluxo

de gás hidrogênio é mantido constante sobre a parte

imersa da superfície da platina, com pressão nominal

(PH2) de 1,0 atm, e a força eletromotriz medida a 25°C é

igual a 0,292 V.

Considerando-se que ambos os metais são quimicamentepuros e que a platina é o polo positivo do elementogalvânico formado, assinale a opção CORRETA queapresenta o valor calculado do pH desse meio aquoso.

Dados: E0H+ /H2

= 0,000 V; E0

Fe2+ /Fe0= - 0,440V

a) 0,75 b) 1,50 c) 1,75

d) 2,50 e) 3,25

Resolução

FeSO4 1,0 mol/L HCl

anodo: Fe(s) → Fe2+(aq) + 2e– E0 = 0,440V

catodo: 2H+(aq) + 2e– → H2(g) E0 = 0,000V–––––––––––––––––––––––––––––––––––

equação: 2H+(aq) + Fe(s) →Fe2+(aq) + H2(g) ∆E0 = 0,440V

global

Utilizando a Equação de Nernst:

∆E = ∆E0 – log Q

Q = e n = 2

0,292 = 0,440 – log

0,292 – 0,440 = – . 2 (– log [H+])

(– log [H+]) =

∴ pH = 2,50

0,292 – 0,440––––––––––––

–0,0592

0,0592–––––––

2

1 . 1–––––––

[H+]20,0592

–––––––2

[Fe2+] PH2––––––––––[H+]2

0,0592––––––

n


6 CCA seguinte reação não-balanceada e incompleta ocorre emmeio ácido:

(Cr2O7 )–2 + (C2O4)–2 → Cr3+ + CO2

A soma dos coeficientes estequiométricos da reaçãocompleta e balanceada é igual a

a) 11. b) 22. c) 33. d) 44. e) 55.

Resolução1) Cálculo da variação dos números de oxidação:

2) Balanceando os átomos de crômio e carbono:

(Cr2O7)2 – ⎯⎯⎯→ 2Cr3+

(C2O4)2– ⎯⎯⎯→ 2CO23) Balanceando os átomos de oxigênio, utilizando

moléculas de água:(CrO7)2 – ⎯→ 2Cr3+ + 7H2O

4) Balanceando os átomos de hidrogênio, utilizandoos íons H+:(Cr2O7)2 – + 14H+ ⎯→ 2Cr3+ + 7H2O

5) Então as semirreações são:

(Cr2O7)2– + 14H+ + 6e– → 2Cr3+ + 7H2O

(C2O4)2 – → 2CO2 + 2e– (x 3)6) Somando as semirreações, obteremos a reação

global:

(Cr2O7)2 – + 14H+ + 6e– → 2Cr3+ + 7H2O

3(C2O4)2 – → 6CO2 + 6e–

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––(Cr2O7)2– + 3(C2O4)2– + 14H+ → 6CO2 + 2Cr3+ + 7H2O

Portanto, a soma dos coeficientes é igual a 33.

(Cr2O7)2 – + (C2O4)2 – Cr 3 + + CO2

3 + 4 +

6+ 3 +


7 BBConsidere os seguintes líquidos, todos a 25°C:

I. Cu(NO3)2(aq) II. CS2(�)

III. CH3CO2H(aq) IV. CH3(CH2)16CH2OH(�)

V. HC�(aq) VI. C6H6(�)

Assinale a opção que indica o(s) líquido(s) solúvel(eis)em tetracloreto de carbono.a) Apenas I, III e V b) Apenas II, IV e VI c) Apenas III d) Apenas IV e) Apenas V

ResoluçãoO tetracloreto de carbono é um solvente apolar

, logo os materiais com característica

apolar serão solúveis neste solvente.Isso ocorre com os compostos:II. CS2

S = C = S momento dipolar = 0 (apolar)IV. H3C — (CH2)16 — CH2OH

A cadeia carbônica com dezoito átomos decarbono faz com que o grupo apolar predominesobre o grupo polar (— OH).

VI. C6H6

Cl

CCl Cl

Cl

hidrocarboneto tem molécula apolar.


8 DDConsidere o seguinte mecanismo de reação genérica:

A4+ + B2+ → A3+ + B3+ (etapa lenta)

A4+ + B3+ → A3+ + B4+ (etapa rápida)

C+ + B4+ → C3+ + B2+ (etapa rápida)

Com relação a este mecanismo, assinale a opçãoERRADA.

a) A reação global é representada pela equação

C+ + 2 A4+ → C3+ + 2 A 3+.

b) B2+ é catalisador.

c) B3+ e B4+ são intermediários da reação.

d) A lei de velocidade é descrita pela equação v = k[C+][A4+].

e) A reação é de segunda ordem.

ResoluçãoAnalisando o mecanismo da reação:

A4+ + B2+ → A3+ + B3+ (lenta)

A4+ + B3+ → A3+ + B4+ (rápida)

C+ + B4+ → C3+ + B2+ (rápida)––––––––––––––––––––––––––––––––––equação

: C+ + 2A4+ → C3+ + 2A3+globalB2+ é o catalisador, pois participa da primeira etapa eé recuperado no final.B3+ e B4+ são compostos intermediários formadosdurante a reação.A lei da velocidade é encontrada usando a etapa maislenta. v = k [A4+] [B2+]sendo portanto uma reação de segunda ordem.Logo a velocidade não pode ser determinada pelaequação:

v = k [C+] [A4+]


9 CCA 25°C e 1 atm, uma solução de água pura contendoalgumas gotas de solução alcoólica de indicador ácido-base azul de bromotimol apresenta coloração azulada.Nestas condições, certa quantidade de uma substância noestado sólido é adicionada e a solução torna-se amarelada.Assinale a opção que apresenta a substância sólidaadicionada.

a) Iodo. b) Sacarose.

c) Gelo seco. d) Nitrato de prata.

e) Cloreto de sódio.

Resoluçãoa) O iodo quando dissolvido em água apresenta cor

castanha, mas não altera o valor do pH, poispraticamente não sofre hidrólise.

b) Sacarose dissolvida em água não altera o pH,portanto a cor da solução continua a mesma.

c) O gelo seco é o gás carbônico no estado sólido.Quando adicionado à água, parte do gelo secosublima-se e uma parte reage com água, conformea equação a seguir:

CO2(g) + H2O(l) ←→ H+(aq) + HCO–3 (aq)

O meio fica ácido e a cor é alterada para amarela.O azul de bromotimol em meio ácido tem coramarela.

d) O nitrato de prata quando adicionado à água nãoaltera o pH do meio, pois o íon prata é neutro e oíon nitrato não altera o pH (não sofre hidrólise).Portanto, o pH do meio não é alterado.

e) O cloreto de sódio é neutro e o pH não é alterado.


10 EEEm cinco béqueres foram adicionados 50 mL de umasolução de referência, que consiste de uma soluçãoaquosa saturada em cloreto de prata, contendo corpo defundo, a 25°C e 1 atm. A cada béquer, foram adicionados50 mL de uma solução aquosa diluída diferente, dentre asseguintes:

I. Solução de cloreto de sódio a 25°C.

II. Solução de Glicose a 25°C.

III. Solução de Iodeto de sódio a 25°C.

IV. Solução de Nitrato de prata a 25°C.

V. Solução de Sacarose a 50°C.

Considere que o corpo de fundo permanece em contatocom as soluções após rápida homogeneização dasmisturas aquosas e que não ocorre formação de óxido deprata sólido. Nestas condições, assinale a opção queindica a(s) solução(ões), dentre as acima relacionadas,que altera(m) a constante de equilíbrio da solução dereferência.

a) Apenas I, III e IV b) Apenas I e IV

c) Apenas II e V d) Apenas III

e) Apenas V

ResoluçãoO equilíbrio da solução saturada de AgCl e o corpo defundo é dado abaixo:

Ag Cl(s) ⎯→←⎯ Ag+(aq) + Cl–(aq) Kps (25°C)

A adição da solução de cloreto de sódio aumentará aconcentração dos íons cloreto , deslocando o equilíbrio(Princípio de Le Chatelier) no sentido da formação doprecipitado, portanto o valor da constante é inaltera -do, a 25°C.A adição de iodeto de sódio diminuirá a concentraçãodos íons Ag+, pois haverá a formação de um preci -pitado, o AgI, deslocando o equilíbrio para a direita,diminuindo a quantidade de AgCl(s), portanto o valorda constante é inalterado, a 25°C.A adição de nitrato de prata aumentará a concen -tração dos íons Ag+, deslocando o equilíbrio no sentidoda formação do precipitado, portanto o valor daconstante é inalterado, a 25°C.Como a temperatura de solução de sacarose é maiorque 25°C (50°C), irá ocorrer o deslocamento doequilíbrio, pois a solubilidade do AgCl é aumentada(processo endotérmico), alterando o valor deconstante de equilíbrio.


11 EEA 25°C e 1 atm, uma amostra de 1,0 L de água pura foisaturada com oxigênio gasoso (O2) e o sistema foimantido em equilíbrio nessas condições. Admitindo-secomportamento ideal para o O2 e sabendo-se que aconstante da Lei de Henry para esse gás dissolvido emágua é igual a 1,3 × 10–3 mol L–1. atm–l, nas condiçõesdo experimento, assinale a opção CORRETA que exprimeo valor calculado do volume, em L, de O2 solubilizadonessa amostra.

a) 1,3 x 10–3 b) 2,6 x 10–3 c) 3,9 x 10–3

d) 1,6 x 10–2 e) 3,2 x 10–2

ResoluçãoPela Lei de Henry, temos que a solubilidade do O2 naágua é diretamente proporcional à pressão:

S = kP

S = 1,3 . 10–3 mol L–1 . atm–1 . 1 atm

S = 1,3 . 10–3 mol . L–1

Portanto, 1,0L de água dissolve 1,3 . 10–3 mol de O2.Cálculo do volume de gás O2 dissolvido a 25°C (298K)em 1,0L de água pura:

PV = nRT

1,0 atm . V =

= 1,3 . 10–3mol . 8,21 . 10–2 atm . L . K–1 . mol–1 . 298K

V = 31,8 . 10–3L

V = 3,2 . 10–2L


12 DDUm vaso de pressão com volume interno de 250 cm3

contém gás nitrogênio (N2) quimicamente puro, sub -metido à temperatura constante de 250°C e pressão totalde 2,0 atm. Assumindo que o N2 se comporta como gásideal, assinale a opção CORRETA que apresenta osrespectivos valores numéricos do número de moléculas eda massa específica, em kg m–3, desse gás quando ex -posto às condições de pressão e temperatura apresen tadas.

a) 3,7 x 1021 e 1,1 b) 4,2 x 1021 e 1,4

c) 5,9 x 1021 e 1,4 d) 7,2 x 1021 e 1,3

e) 8,7 x 1021 e 1,3

ResoluçãoMediante os dados apresentados, podemos encontraro número de mols (n) fazendo uso da Equação de Cla -pey ron, como se segue:

(2,0atm) . (0,250L) = n . (8,21 . 10–2atm . L . K–1 . mol–1) . (523K)

Conhecendo-se a Constante de Avogadro, pode-se en -con trar o número de moléculas no vaso em questão daseguinte maneira:

1 mol –––––––– 6,02 . 1023 moléculas1,164 . 10–2 mol –––––––– x

Nota: O valor foi arredondado incorretamente para7,2 . 1021.

* Cálculo da massa de N2:6,02 . 1023 moléculas –––––– 28,02g7,01 . 1021 moléculas –––––– y

* Cálculo da massa específica do N2:

d = → d = →

d ≅ 1,3g/L

n = 1,164 . 10–2mol

PV = nRT

x ≅ 7,01 . 1021 moléculas

d = 1,305g/L0,3263g–––––––0,250L

m–––V

y = 0,3263g de N2


13 DDUm recipiente contendo gás hidrogênio (H2) é mantido àtemperatura constante de 0°C. Assumindo que, nessacondição, o H2 é um gás ideal e sabendo-se que a velo -cidade média das moléculas desse gás, nessa temperatura,é de 1,85 x 103 m s–l, assinale a alternativa CORRETAque apresenta o valor calculado da energia cinética média,em J, de uma única molécula de H2.

a) 3,1 x 10–24 b) 5,7 x 10–24

c) 3,1 x 10–21 d) 5,7 x 10–21

e) 2,8 x 10–18

Resolução

Massa de 1 molécula de H2:

2,02g ––––––––– 6,02 . 1023 moléculas

x ––––––––– 1 molécula

x = g = 0,33 . 10–23g = 3,3 . 10–27kg

Cálculo da energia cinética média de uma molécula:

Ecin =

Ecin =

Ecin = 5,65 . 10–21 kg m2. s–2

Ecin = 5,7 . 10–21J

14 CCAssinale a opção que apresenta a afirmação CORRETAsobre uma reação genérica de ordem zero em relação aoreagente X.

a) A velocidade inicial de X é maior que sua velocidademédia.

b) A velocidade inicial de X varia com a concentraçãoinicial de X.

c) A velocidade de consumo de X permanece constantedurante a reação.

d) O gráfico do logaritmo natural de X versus o inversodo tempo é representado por uma reta.

e) O gráfico da concentração de X versus tempo érepresentado por uma curva exponencial decrescente.

ResoluçãoSe a reação é de ordem zero em relação a X, a veloci -dade de reação independe da concentração de X.

v = k [X]0 = kLogo, a velocidade de consumo de X é constantedurante a reação.

3,3 . 10–27 kg . (1,85 . 103 m s–1)2––––––––––––––––––––––––––––

2

m v2–––––

2

2,02––––––––––6,02 . 1023


15 DDUma solução aquosa saturada em fosfato de estrôncio[Sr3(PO4)2] está em equilíbrio químico à temperatura de25°C, e a concentração de equilíbrio do íon estrôncio,nesse sistema, é de 7,5 x 10–7 mol L–1.

Considerando-se que ambos os reagentes (água e salinorgâ nico) são quimicamente puros, assinale a alterna -tiva CORRETA com o valor do pKPS(25°C) do Sr3(PO4)2.

Dado: KPS = constante do produto de solubilidade.

a) 7,0 b) 13,0 c) 25,0 d) 31,0 e) 35,0

ResoluçãoO equilíbrio da solução saturada de fosfato de estrôn -cio é expresso por:

H2O

Sr3(PO4)2(s) ⎯⎯⎯→←⎯⎯⎯ 3Sr2+(aq) + 2PO4

3–(aq)

Cálculo da concentração de íons fosfato na solução:

3 mol de Sr2+ ––––––– 2 mol de PO3–4

7,5 . 10–7 mol L–1 de Sr2+ –––––––– x

x = 5,0 . 10–7 mol/L de PO43–

A expressão da constante do produto de solubilidade

KPS é:KPS = [Sr2+]3 . [PO4

3–]2

KPS = (7,5 . 10–7)3 . (5,0 . 10–7)2

KPS = 1,05 . 10–31

A expressão do pKPS é dada por:

pKPS = – log KPS

pKPS = – log 1,05 . 10–31

pKPS ≅ 31,0


16 BBSabe-se que a 25°C as entalpias de combustão (em kJ mol–1)de grafita, gás hidrogênio e gás metano são, respectiva -mente: – 393,5; – 285,9 e – 890,5. Assinale a alternativaque apresenta o valor CORRETO da entalpia da seguintereação:

C(grafita) + 2H2(g) → CH4(g)

a) – 211,l kJ mol– l b) – 74,8 kJ mol– l

c) 74,8 kJ mol– l d) 136,3 kJmol– l

e) 211,1 kJ mol– l

ResoluçãoDadas as entalpias de combustão:

C(gr) + O2(g) → CO2(g)

∆H = – 393,5 kJ mol–1

H2(g) + ½ O2(g) → H2O(g)

∆H = – 285,9 kJ mol–1

CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g)

∆H = – 890,5 kJ mol–1

Para calcular o ∆H da reaçãoC(gr) + 2H2(g) → CH4(g)devemos manter a 1.a equação, multiplicar por 2 a 2.a

equação e inverter a 3.a equação:

C(gr) + O2(g) → CO2(g)

∆H = – 393,5 kJ mol–1

2H2(g) + O2(g) → 2H2O(g)

∆H = – 571,8 kJ mol–1

CO2(g) + 2H2O(g) → CH4(g) + 2O2(g)

∆H = + 890,5 kJ mol–1

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––C(gr) + 2H2(g) → CH4(g) ∆H = –74,8 kJ mol–1


17 BBUma lâmpada incandescente comum consiste de umbulbo de vidro preenchido com um gás e de um filamentometálico que se aquece e emite luz quando percorrido porcorrente elétrica.

Assinale a opção com a afirmação ERRADA a respeito decaracterísticas que o filamento metálico deve apresen tarpara o funcionamento adequado da lâmpada.

a) O filamento deve ser feito com um metal de elevadoponto de fusão.

b) O filamento deve ser feito com um metal de elevadapressão de vapor.

c) O filamento deve apresentar resistência à passagem decorrente elétrica.

d) O filamento deve ser feito com um metal que não reajacom o gás contido no bulbo.

e) O filamento deve ser feito com um metal dúctil parapermitir a produção de fios finos.

ResoluçãoO filamento metálico deve apresentar elevado pontode fusão (com aquecimento, não pode sofrer fusão),baixa pressão de vapor (não deve ser volátil), resis -tência à passagem de corrente elétrica (emissão deluz), deve ser feito com um metal que não reaja com ogás e que seja dúctil para permitir a produção de fiosfinos.


18 EEEm um processo de eletrodeposição de níquel, empregou-se um eletrodo ativo de níquel e um eletrodo de cobre,ambos parcialmente imersos em uma solução aquosacontendo sais de níquel (cloreto e sulfato) dissolvidos,sendo este eletrólito tamponado com ácido bórico. Nodecorrer do processo, conduzido à temperatura de 55°C epressão de 1 atm, níquel metálico depositou-se sobre asuperfície do eletrodo de cobre.

Considere que as seguintes afirmações sejam feitas:

I. Ocorre formação de gás cloro no eletrodo de cobre.

II. A concentração de íons cobre aumenta na soluçãoeletrolítica.

III. Ocorre formação de hidrogênio gasoso no eletrodo deníquel.

IV. O ácido bórico promove a precipitação de níquel naforma de produto insolúvel no meio aquoso.

Com relação ao processo de eletrodeposição acimadescrito, assinale a opção CORRETA.

a) Todas as afirmações são verdadeiras.

b) Apenas a afirmação IV é verdadeira.

c) Apenas a afirmação III é falsa.

d) Apenas as afirmações II e IV são falsas.

e) Todas as afirmações são falsas.

Resolução

anodo: Ni(s) ⎯→ Ni2+ (aq) + 2e–

catodo: Ni2+ + 2e– ⎯→ NiEssas são as únicas semirreações que ocorrem noprocesso de eletrodeposição do níquel, não havendoformação de gás cloro e nem de hidrogênio gasoso.

catodo: polo - +

eletrododeCu

anodo: polo

eletrodo ativode Ni

sais de Ni (C-e SO )l

2-

4tamponado com H BO3 3


19 BBConsidere duas reações químicas, mantidas à

temperatura e pressão ambientes, descritas pelas equaçõesabaixo:

I. H2(g) + ½ O2(g) → H2O(g)

II. H2(g) + ½ O2(g) → H2O(�)

Assinale a opção que apresenta a afirmação ERRADAsobre estas reações.

a) As reações I e II são exotérmicas.

b) Na reação I, o valor, em módulo, da variação deentalpia é menor que o da variação de energia interna.

c) O valor, em módulo, da variação de energia interna dareação I é menor que o da reação II.

d) O valor, em módulo, da variação de entalpia da reaçãoI é menor que o da reação II.

e) A capacidade calorífica do produto da reação I é menorque a do produto da reação II.

ResoluçãoAs reações I e II são exotérmicas:I) H2(g) + ½ O2(g) → H2O(g) ∆HI < 0

∆UI < 0

II) H2(g) + ½ O2(g) → H2O(l) ∆HII < 0∆UII < 0

A relação entre ∆H (variação de entalpia) e ∆U(variação de energia interna) é:∆H = ∆U + ∆ngás R T

reação I: ∆ngás = – 0,5 mol

∆HI = ∆UI – 0,5 RT

� ∆HI � > � ∆UI �A capacidade calorífica da H2O(g) (0,48 cal/g°C) émenor que a da H2O(l) (1cal/g°C).

HH (g) + O (g)2 2

1__2

H O(g)2

H O( )2 �

�HI

�HII | | >� �H | H |II I

UH (g) + O (g)2 2

1__2

H O(g)2

H O( )2 �

�UI

�UII | | >� �U | U |II I


20 AAConsidere o composto aromático do tipo C6H5 Y, em queY representa um grupo funcional ligado ao anel.

Assinale a opção ERRADA com relação ao(s) produto(s)preferencialmente formado(s) durante a reação de nitra -ção deste tipo de composto nas condições experimentaisapropriadas.

a) Se Y representar o grupo —CH3, o produto formadoserá o m-nitrotolueno.

b) Se Y representar o grupo —COOH, o produto formadoserá o ácido m-nitro benzóico.

c) Se Y representar o grupo —NH2, os produtos formadosserão o-nitroanilina e p-nitroanilina.

d) Se Y representar o grupo —NO2, o produto formadoserá o 1,3-dinitrobenzeno.

e) Se Y representar o grupo —OH, os produtos formadosserão o-nitrofenol e p-nitrofenol.

ResoluçãoOs aromáticos sofrem principalmente reações desubstituição.Os radicais saturados ligados ao benzeno dirigem areação para as posições orto e para:

Sendo assim, os radicais orto e para dirigentes serão (— CH3), (— NH2) e (— OH).

Os radicais geralmente insaturados e ligados aobenzeno dirigem a reação para posição meta:

Logo, os radicais meta dirigentes serão

Portanto, se, no benzeno, Y for — CH3, a reação ocor -rerá nas posições orto e para e não na posição meta.

O

e —NO2�— N �O

O

— COOH �— C �OH

Y

+ HONO2 →

Y

metaNO2

+ H2O

Y

2 + 2HONO2 →

Y

orto

NO2

NO2para

Y

+ + 2H2O


AS QUESTÕES DISSERTATIVAS, NUMERADASDE 21 A 30, DEVEM SER RESPONDIDAS NO CA -DERNO DE SOLUÇÕES.

AS QUESTÕES NUMÉRICAS DEVEM SER DE -SEN VOLVIDAS ATÉ O FINAL E O VALORABSOLUTO DO RESULTADO DEVE SERAPRESENTADO.

21Determine o valor aproximado do pH no ponto de equi -valência, quando se titula 25,0 mL de ácido acético0,1000 mol L–1 com hidróxido de sódio 0,1000 mol L– 1.Sabe-se que log 2 = 0,3 e Ka = 1,8 x 10–5.

Resolução

Cálculo do número de mols de H3CCOOH na solução:0,1000 mol –––––– 1 L

x –––––– 25,0 . 10–3Lx = 2,5 . 10–3 mol de H3CCOOH

Quando se atinge o ponto de equivalência, a quanti -dade de matéria de NaOH é igual à de H3CCOOH(2,5 . 10–3 mol).H3CCOOH + NaOH → H3CCOONa + H2O2,5 . 10–3 mol 2,5 . 10–3 mol 2,5 . 10–3 mol

Volume de NaOH necessário:0,1000 mol –––––– 1 L

2,5 . 10–3 mol –––––– yy = 25,0 . 10–3L

No ponto de equivalência, teremos:2,5 . 10–3 mol de H3CCOO–Na+ em 50,0 . 10–3L desolução.

25,0 mL

H CCOOH 0,1000 mol L3-1

NaOH0,1000 mol L

-1


Esse sal sofre hidrólise segundo a equação:H3CCOO–Na+ + H2O →← H3CCOOH + Na+OH–

ou

desprezível

Concentração de H3CCOO– no equilíbrio =

=

Khidrólise = =

=

x2 = 27,8 . 10–12

x = 27,8 . 10–12 ≅ 5 . 10–6 mol/L

Portanto, na solução, quando for atingido o ponto deequivalência, a concentração de íons OH– será:5 . 10–6 mol . L–1

A 25°C: KW = [H+] . [OH–] = 1,0 . 10–14

[H+] = = 2 . 10–9 mol . L–1

Como pH = – log [H+]

pH = – log 2 . 10–9

pH = – (log 2 + log 10–9)

pH = – (0,3 – 9) = 8,7

2,5 . 10 mol de H CCOO-Na3

+-3

50,0 mLsolução

H3CCOO– + H2O →← H3CCOOH + OH–

início 2,5 . 10–3 mol 0 0

reage eforma

x x x

equilí -brio �2,5.10–3– x �mol

123

x x

1,0 . 10–14

––––––––––5 . 10–6

x . x––––––––––

5,0 . 10–2

1,0 . 10–14

––––––––––1,8 . 10–5

[H3CCOOH] . [OH–]–––––––––––––––––––

[H3CCOO–]

Kágua––––––Kácido

2,5 . 10–3 mol–––––––––––– = 5,0 . 10–2 mol . L–1

50,0 . 10–3L


22Proponha um método de obtenção de sulfato de cobreanidro a partir de uma reação de neutralização. Expresseas etapas para a sua obtenção por meio de equaçõesquímicas, indicando as condições necessárias para quecada etapa seja realizada.

Resolução* Ionização do ácido:

H2OH2SO4(�) ⎯⎯→

←⎯⎯ 2H+(aq) + SO42– (aq)

* Dissociação da base:H2O

Cu(OH)2(s) ⎯⎯→←⎯⎯ Cu2+(aq) + 2OH– (aq)

* Com a evaporação da H2O, temos a formação dosal hidratado:

Cu2+(aq) + SO42–(aq) + 5H2O(�) → CuSO4 . 5H2O(s)

* Com o aquecimento, o sal hidratado perde as mo -lé culas de H2O tornando-se anidro:

∆CuSO4 . 5H2O(s) ⎯⎯→ CuSO4(s) + 5H2O(g)

23A nitroglicerina, C3H5(ONO2)3(�), é um óleo denso quedetona se aquecido a 218°C ou quando é submetido a umchoque mecânico. Escreva a equação que representa areação química do processo, sabendo que a reação dedecomposição é completa, e explique porque a moléculaé explosiva.

ResoluçãoUm explosivo deve ter ligações químicas muito fracase sua decomposição deve produzir substâncias comligações químicas muito fortes.A decomposição deve ser rápida, muito exotérmica eseus produtos devem ser gasosos para que hajaaumento de pressão exercido por esses gases.A equação que representa a reação química doprocesso é:

4 C3H5N3O9(l) ⎯→∆

6N2(g) + 12CO2(g) +

+ 10H2O(g) + O2(g)


24Foram realizadas duas experiências com dois ovos degalinha. Inicialmente, ambos foram imersos em vinagreaté a dissolução total da casca, que pode ser consideradaconstituída prioritariamente por carbonato de cálcio. Osovos envoltos apenas em suas membranas foram cuida -dosamente retirados do vinagre e deixados secar por umbreve período. A seguir, um ovo foi imerso em água purae, o outro, numa solução saturada de sacarose, sendoambos assim mantidos até se observar variação volumé -trica de cada ovo.

a) Escreva a equação química balanceada que descreve areação de dissolução da casca de ovo.

b) O volume dos ovos imersos nos líquidos deve aumen -tar ou diminuir? Explique sucintamente por que estasvariações volumétricas ocorrem.

ResoluçãoO

a) 2 H3C — C + CaCO3 →

OH

b) Na água pura, o volume do ovo aumenta, pois omeio interno do ovo é hipertônico (maior pressãoosmótica) em relação à água pura. Ocorre passa -gem de água para o ovo através da membrana(osmose).Numa solução saturada de sacarose, o volume doovo diminui, pois o meio interno do ovo é hipotô -nico (menor pressão osmótica) em relação àsolução saturada de sacarose. A água passa para asolução de sacarose através da membrana.

O

→ �H3C — C � Ca2+ + CO2 + H2O

O– 2


25Considere a curva de variação da energia potencial dasespécies A, B, C, D e E, envolvidas em uma reaçãoquímica genérica, em função do caminho da reação,apresentada na figura a seguir. Suponha que a reaçãotenha sido acompanhada experimentalmente, medindo-seas concentrações de A, B e C em função do tempo.

a) Proponha um mecanismo de reação para o processodescrito na figura, indicando a reação global.

b) Indique a etapa lenta do processo e escreva a lei develocidade da reação.

c) Baseado na sua resposta ao item b) e conhecendo asconcentrações de A, B e C em função do tempo,explique como determinar a constante de velocidadedesta reação.

Resoluçãoa) O diagrama de energia informa que a reação se

processa em duas etapas:A + B →← C (etapa rápida, menor Ea)C → D + E (etapa lenta, maior Ea)–––––––––––––A + B → C + D (equação global)

b) A etapa lenta corresponde à segunda etapa, poisapresenta maior energia de ativação (Ea):C → D + EA equação da velocidade da reação é tirada daetapa lenta, portanto, temos:v = k [C]

c) Como C é um composto intermediário, devemossubstituí-lo. Como:

KC = ∴ [C] = KC [A] . [B]

v = k . KC [A] [B]k’ = k . KC ∴ v = k’ [A] . [B]

Cálculo do k:A representação em um gráfico de �n [C] (no eixoy) em função do tempo (no eixo x) resulta em umareta. O resultado demonstra que a reação é deprimeira ordem. A inclinação da reta fornece ovalor de k.

Energ

ia

A + B

CD + E

Caminho da reação

[C]–––––––[A] . [B]


Conhecendo k e KC, achamos o valor de k’.

Resolução alternativa:Considerando a concentração de um dos rea -gentes, A por exemplo, tendo um valor muitogrande, teremos:v = k’ . [A] . [B] = k” . [B]

k”A reação será de primeira ordem com relação a B(reação de pseudo primeira ordem).Determina-se k”.

Determinada a constante k”, calcula-se o valor de k’ = k” [B]

�n[C]

tempo

k = inclinação da reta

�n[B]

tempo

k’’ = inclinação da reta


26Dada a fórmula molecular C3H4C�2, apresente asfórmulas estruturais dos compostos de cadeia aberta queapresentam isomeria geométrica e dê seus respectivosnomes.Com a fórmula C3H4Cl2, são possíveis os seguintescompostos de cadeia aberta:

Destes, os que apresentam isomeria geométrica são:

cis-1,2-dicloroprop-1-enotrans-1, 2-dicloroprop-1-eno

cis-1,3-dicloroprop-1-enotrans-1,3-dicloroprop-1-enopois possuem dupla-ligação entre átomos de carbonoe ligantes diferentes em cada carbono da dupla.

Cl C C CH3

Cl H

H2C C CH2

Cl Cl

H H

C C

Cl CH2 — Cl

H CH3

C C

Cl Cl

HH2C C C Cl

H Cl

H H

C C

Cl CH2 — Cl

H CH3

C C

Cl Cl


27Considere que certa solução aquosa preparada recente -mente contém nitratos dos seguintes cátions:

Pb2+, Cu2+, Fe2+ e Ag+.

Descreva um procedimento experimental para separaresses íons, supondo que você dispõe de placas polidas dosseguintes metais puros: zinco, cobre, ferro, prata, chumboe ouro e os instrumentos de vidro adequados.

Descreva cada etapa experimental e apresente todas asequações químicas balanceadas.

Dados:

EoZn2+ / Zn

= – 0, 76V EoFe2+ / Fe

= – 0,44 V

EoPb2+ / Pb

= – 0,13V EoCu2+ / Cu

= 0,34V

EoAg+ / Ag = 0,80V Eo

Au3+ / Au= 1,40V

ResoluçãoNa solução considerada, devemos colocar placaspolidas que irão deslocar os íons da solução.Verificando-se os potenciais de redução dos íons dosmetais, usamos:– inicialmente, placa de cobre para retirar os íons

prata, segundo a equação:

Cu0(s) + 2Ag+(aq) → Cu2+(aq) + 2Ag0(s)

∆V = EoxiCu

+ EredAg+

= – 0,34V + 0,80V = + 0,46V

– placa de chumbo para retirar os íons cobre,segundo a equação:

Pb0(s) + Cu2+(aq) → Pb2+(aq) + Cu0(s)

∆V = EoxiPb

+ EredCu2+ = + 0,13V + 0,34V = + 0,47V

– placa de ferro, para retirar os íons chumbo,segundo a equação:Fe0(s) + Pb2+(aq) → Fe2+(aq) + Pb0(s)

∆V = EoxiFe

+ EredPb2+= + 0,44V + (– 0,13V) = + 0,31V

– placa de zinco, para retirar os íons ferro, segundoa reação:Zn0(s) + Fe2+(aq) → Zn2+(aq) + Fe(s)

∆V = EoxiZn

+ EredFe2+= + 0,76V + (–0,44V) = + 0,32V

Parte experimental: sucessivas experiências do tipo:


28Considere que as reações químicas representadas pelasequações não balanceadas abaixo ocorram em condiçõesexperimentais apropriadas e que as espécies A, B, C, D,E e F representam os produtos destas reações.

C6H6 OCH3 + HI → A + B (sic)

CH3 CH2 I + Na → C + D

CH3CH2 I + CH3 CH2 C ≡ CNa → E + F

Apresente as equações químicas balanceadas e os respec -tivos produtos.

ResoluçãoDeve ter ocorrido um erro na fórmula dada aocomposto orgânico da primeira reação.A fórmula certa deve ser C6H5OCH3.

Na primeira reação, temos:

A segunda reação é conhecida como síntese de Wurtz:

Na terceira reação, temos:

O — CH3+ H I

OH+ I — CH3

(A) (B)

H2

H3C — C — I + Na C C— C — CH3 NaI + H3C — C — C C — C — CH3 H2H2

(E) (F)H2

H2

2H3C — C — I + 2Na0 2NaI + H3C — C — C — CH3 H2

H2(C) (D)


29Uma chapa metálica de cobre recoberta com uma camadapassiva de óxido de cobre (I) é imersa em um recipientede vidro contendo água destilada acidificada (pH = 4) egás oxigênio (O2) dissolvido, sendo a temperatura e apressão deste sistema iguais a 25°C e 1 atm, respecti -vamente. Admitindo-se que a concentração inicial deequilíbrio dos íons de cobre (II) na solução aquosa é de10–6 moI L–1 e, considerando que, nessas condições, acamada de óxido que envolve o metal pode ser dissolvida:

a) Escreva a equação química balanceada da reação querepresenta o processo de corrosão do Cu2O(s) noreferido meio líquido com o O2(g) dissolvido.

b) Determine o valor numérico da pressão de oxigênio,expresso em atm, a partir do qual o Cu2O(s) apresentatendência termodinâmica de sofrer corrosão espon -tânea no meio descrito acima.

Dados: EoCu2+ / Cu2O = 0,20V; Eo

O2 / H2O = 1,23V

ResoluçãoConsidere as equações das semirreações de redução eos respectivos potenciais de redução:O2(g) + 4H+(aq) + 4e– → 2H2O(l) E0 = + 1,23V2Cu2+(aq) + 2e– + H2O(l) → Cu2O(s) + 2H+(aq) E0 = + 0,20V

As semirreações que ocorrem:oxidação: 2Cu2O(s) + 4H+(aq) → 2H2O(l) + 4e– + 4Cu2+(aq)E0 = – 0,20Vredução:O2(g) + 4H+(aq) + 4e– → 2H2O(l) E0 = + 1,23V––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––2Cu2O(s) + 8H+(aq) + O2(g) → 4H2O(l) + 4Cu2+(aq) ∆E0 = + 1,03V

a) A equação da reação que representa o processo é:2Cu2O(s) + 8H+(aq) + O2(g) → 4H2O(l) + 4Cu2+(aq)nas condições-padrão ∆E0 = + 1,03V

b) Para que um processo seja espontâneo, o valor do∆E deve ser positivo. Utilizando a Equação de Nernst:

∆E = ∆E0 – log Q, para t = 25°C

n = 4

Q =

Nas condições dadas: [Cu2+] = 10–6 mol . L–1

[H+] = 10–4 mol . L–1 (pH = 4)

∆E = 1,03 – . log

Processo espontâneo: ∆E > 0, logo:

(10–6)4

––––––––––––(10– 4)8 . PO2

0,0592––––––

4

[Cu2+]4

–––––––––[H+]8 PO2

0,0592––––––

n


1,03 – 0,0148 . log > 0

1,03 > 0,0148 log

1,03 > 0,0148 log108 – 0,0148 log PO2

1,03 > 0,1184 – 0,0148 log PO2

0,9116 > – 0,0148 log PO2

log PO2 > –

log PO2 > – 61,595 ⇒ PO2

> 10–61,595 atm

108–––––PO2

108

�––––�PO2

0,9116––––––0,0148


30Cobre metálico exposto à atmosfera ambiente úmidasofre corrosão, com formação de cuprita (Cu2O) sobre asua superfície. Este fato é comprovado em laboratóriocom a aplicação de corrente elétrica, proveniente de umgerador de corrente contínua, em um eletrodo de cobre(isento de óxido) imerso numa solução aquosa neutra decloreto de potássio (pH = 7) contendo oxigênio gasoso(O2) dissolvido. Considere que esse procedimento érealizado nas seguintes condições:

I. Eletrodos metálicos empregados: catodo de platina eanodo de cobre.

II. Área imersa do anodo: 350,0 cm2.

III. Densidade de corrente aplicada: 10,0 µA cm–2.

IV. Tempo de eletrólise: 50 s.

Baseado no procedimento experimental acima descrito:

a) Escreva as equações químicas balanceadas querepresentam as reações envolvidas na formação dacuprita sobre cobre metálico.

b) Calcule o valor numérico da massa de cuprita, expressaem g, formada sobre a superfície do anodo.

c) Sabendo que a massa específica média da cuprita éigual a 6,0 g cm–3, calcule o valor numérico da espes -sura média, expressa em µm, desse óxido formadodurante a eletrólise.

Resoluçãoa) Equações químicas:

Anodo � 2Cu + H2O → Cu2O + 2H+ + 2e–

Catodo � ½ O2 + H2O + 2e– → 2OH–

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––2Cu + ½O2 → Cu2Oportanto2Cu(s) + ½O2(g) → Cu2O(s) equação global

b) Cálculo da intensidade de corrente (i):

Cálculo da quantidade de carga (Q):Q = t . i = 50s . 3500,0 . 10–6 = 0,175C

Cálculo da massa de cuprita:Massa Molar = (63,55 . 2 + 16,00)g/mol == 143,1g/mol

A quantidade em mols de elétrons que circula é de2 mol.

x = 1,297 . 10– 4g

x = 3500,0 µ A ∴ x = 3500 . 10–6A�1cm2 → 10,0µA350,0cm2 → x

0,175 . 143,1x = –––––––––––––

2 . 9,65 . 104�2 mol de e– ⎯→ Cu2O

2 . 9,65 . 104C ⎯→ 143,1g0,175C ⎯→ x


c) dCu2O = 6,0g/cm3

m = 1,297 . 10–4g

V = A . e↙ ↓ ↘

volume área espessura

1m ––––– 102cm

x ––––– 6,2 . 10–8cm � x = 6,2 . 10–10m

Resposta: 6,2 . 10–4µm

V 0,216 . 10–4cm3e = –––– = ––––––––––––– = 6,2 . 10–8cm

A 350,0cm2

m 1,297 . 10–4gV = –––– = –––––––––––– = 0,216 . 10–4cm3

d 6,0g/cm3


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