POLIEDRO

QUMICA ITAResoluo

2015

1

CONSTANTES Constante de Avogadro = 23 16,02 10 mol Constante de Faraday (F) = 4 1 4 1 4 1 19,65 10 Cmol 9,65 10 Asmol 9,65 10 J V mol Volume molar de gs ideal = 22,4 L (CNTP) Carga elementar = 191,602 10 C Constante dos gases (R) = 2 1 1 1 18,21 10 atm L K mol 8,31 J K mol 1 1 1 11,98 calK mol 62,4 mmHg L K m 1 Constante gravitacional (g) = 29,81 m s

DEFINIES Presso de 1 atm = 760 mmHg = 101 325 N 2m = 760 Torr = 1,01325 bar

2 21 J 1 N m 1 kg m s Condies normais de temperatura e presso (CNTP): 0 C e 760 mmHg Condies ambientes: 25 C e 1 atm Condies-padro: 1bar; concentrao das solues 11 molL (rigorosamente: atividade unitria das espcies); slido com estrutura cristalina mais estvel nas condies de presso e temperatura em questo. (s) = slido. () = lquido. (g) = gs. (aq) = aquoso. (CM) = circuito metlico. (conc) = concentrado. (ua) = unidades arbitrrias. [X] = concentrao da espcie qumica em 1mol L .

MASSAS MOLARES

Elemento Qumico

Nmero Atmico

Massa Molar (g mol1)

Elemento Qumico

Nmero Atmico

Massa Molar (g mol1)

H 1 1,01 K 19 39,10 Li 3 6,94 Ca 20 40,08 B 5 10,81 Cr 24 52,00 C 6 12,01 Mn 25 54,94 N 7 14,01 Fe 26 55,85 O 8 16,00 Zn 30 65,38 F 9 19,00 Br 35 79,90

Na 11 22,99 Ag 47 107,90 P 15 30,97 Pt 78 195,08 S 16 32,07 Hg 80 200,59

C 17 35,45 Pu 94 238

ITAResoluo

2015 POLIEDROQUMICA

2

1. Assinale a opo que apresenta os instrumentos de medio de volume mais indicados para a realizao de uma titulao.

A. ( ) Bureta e erlenmeyer B. ( ) Proveta e erlenmeyer C. ( ) Pipeta volumtrica e erlenmeyer D. ( ) Proveta e bquer E. ( ) Pipeta volumtrica e bquer

Alternativa: A A titulao ocorre de acordo com o esquema a seguir:

Bureta

Erlenmeyer

soluo titulante

soluo a sertitulada

A soluo titulante colocada em uma bureta, a fim de que o volume utilizado seja medido. A soluo a ser titulada colocada em um erlenmeyer, vidraria ideal para agitao de lquidos.

POLIEDRO

QUMICA ITAResoluo

2015

3

2. Cinco amostras idnticas de um mesmo metal so aquecidas a diferentes temperaturas at a incandescncia. Assinale a opo que apresenta a cor da amostra submetida a uma maior temperatura.

A. ( ) Vermelho B. ( ) Laranja C. ( ) Amarelo D. ( ) Verde E. ( ) Branco

Alternativa: E medida que aquecemos um metal seus eltrons podem efetuar saltos qunticos em funo da energia recebida. O comprimento de onda (da radiao emitida pelo eltron se relaciona com a energia (E) de acordo com a seguinte expresso: h cE . Assim, a primeira cor que percebemos ao aquecer um metal at a incandescncia o vermelho, que corresponde ao maior comprimento de onda. A figura a seguir ilustra isso.

menor E

vermelho amarelo violeta

maior

maior E

menor

Em temperaturas mais elevadas, maior a energia. Assim, a mistura de todos os comprimentos de onda (das radiaes emitidas faz com que nossos olhos percebam a cor como branco. 3. O elemento Plutnio-238 utilizado para a gerao de eletricidade em sondas espaciais.

Fundamenta-se essa utilizao porque esse istopo tem

A. ( ) longo tempo de meia-vida e emissor de partculas beta. B. ( ) longo tempo de meia-vida e emissor de partculas gama. C. ( ) longo tempo de meia-vida e emissor de partculas alfa. D. ( ) longo tempo de meia-vida e emissor de partculas delta. E. ( ) tempo de meia-vida curto e emissor de partculas alfa.

Alternativa: C As viagens espaciais, feitas por sondas, duram algumas dcadas. Portanto, para se ter energia eltrica por muito tempo, o istopo radioativo deve ter longo perodo de meia-vida. O istopo 23894 Pu um emissor, segundo a equao:

238 4 23494 2 92Pu U

As emisses , para fins de gerao de eletricidade, so preferenciais em relao s emisses (tambm carregadas), pois so muito menos penetrantes e tm o dobro da carga.

ITAResoluo

2015 POLIEDROQUMICA

4

4. Sendo o pK do NH4OH igual a 4,74, o pH de uma soluo aquosa 0,10 mol L1 em NH4C

A. ( ) 1,00. B. ( ) 3,74. C. ( ) 4,74. D. ( ) 5,13. E. ( ) 8,87.

Alternativa: D A hidrlise do NH4C, bem como as concentraes em mo/L das substncias envolvidas, so dadas a seguir:

4 2 4NH H O NH OH HEquilbrio: 0,1 x x

A constante de hidrlise (Kh) dada por: 4w

hb 4

NH OH HKK (I)K NH

No entanto, 4,74b b bpK log K K 10 Assim, substituindo em (I), temos:

145,13

4,74 110 x x x 10 mol/L10 10

Como 5,13pH log H log10 5,13 5. Considere uma reao qumica hipottica representada pela equao X Produtos. So feitas

as seguintes proposies relativas a essa reao: I. Se o grfico de [X] em funo do tempo for uma curva linear, a lei de velocidade da reao

depender somente da constante de velocidade. II. Se o grfico de

1X em funo do tempo for uma curva linear, a ordem de reao ser 2.

III. Se o grfico da velocidade da reao em funo de [X] for uma curva linear, a ordem de reao ser 1.

IV. Se o grfico da velocidade de reao em funo de 2X for uma curva linear, a ordem de reao ser 2.

Das proposies acima, est(o) CORRETA(S) A. ( ) apenas I. B. ( ) apenas I e II. C. ( ) apenas I, III e IV. D. ( ) apenas III. E. ( ) todas.

POLIEDRO

QUMICA ITAResoluo

2015

5

Alternativa: E Analisando cada uma das informaes, temos: I. Correta. Quando X t linear, obedece a equao t 0X X kt , que vale para reaes

de ordem zero. Portanto, v = k. II. Correta. Quando

1 tX linear, obedece a equao t 01 1 ktX X , que vale para reaes

de ordem 2. III. Correta. A lei de velocidade, para reao de ordem 1, v = k[X]. Assim, o grfico v [X]

linear. IV. Correta. A lei de velocidade, para reao de ordem 2, 2v k[X] . Assim, o grfico

2v [X] linear. 6. Considere as seguintes comparaes entre as respectivas temperaturas de fuso dos polmeros

representados pelas suas unidades repetitivas: HA doI. OOC(CH

2OCH

2 nOCH

2 nOH CH2OH H maior que a do )4COCH2 OOC - COOCH2

A doII. CH2

CH2

maior que a do n

CH2

O CH2

CH2

A doIII. maior que a do CH2

CH2

n

CH2

CH2

n

n

A doIV. maior que a do NH CO ( (CH2

7n

NH CO ( (CH2

3n

Assinale a opo que apresenta a(s) comparao(es) ERRADA(S). A. ( ) Apenas I B. ( ) Apenas I e IV C. ( ) Apenas II e III D. ( ) Apenas III e IV E. ( ) Apenas IV

Alternativa: B I. Errada. A presena do sistema aromtico gera maior organizao nas cadeias polimricas

e, consequentemente, um aumento nas atraes dipolo permanente e dipolo induzido.

II. Verdadeira. teres possuem dipolo permanente desprezvel, e a presena de oxignio, que muito eletronegativo, diminui a mobilidade dos eltrons e, consequentemente, diminui a atrao dipolo induzido.

III. Verdadeira. A presena do sistema aromtico gera maior organizao nas cadeias polimricas e, consequentemente, um aumento nas atraes dipolo induzido.

IV. Errada. Cadeias alqulicas maiores dificultam a organizao das cadeias e diminuem a temperatura de fuso. Alm disso, para cadeias polimricas de mesmo tamanho, o segundo polmero ter mais ligaes de hidrognio entre as cadeias.

ITAResoluo

2015 POLIEDROQUMICA

6

7. Considere a reao qumica hipottica realizada em sistema fechado a presso e temperatura constantes representada pela equao X Y W Z. Supondo que no incio da reao haja apenas os reagentes X e Y, e considerando um intervalo de tempo que se estende de t = 0 at um instante t aps o equilbrio ter sido atingido, assinale a opo que apresenta a variao da energia livre de Gibbs.

G G

GG

G

tempo tempo

tempotempo

tempo

A. ( ) B. ( ) C. ( )

E. ( )D. ( )

Alternativa: E Tem-se que

W ZG G RT n Q, em que Q X Y .

Em t 0, W Z 0 n Q G . Com o passar do tempo, h formao de W e Z e consumo de X e Y. Assim, observa-se:

Q nQ G. Portanto, o valor de G decresce de forma logartmica, conforme o comportamento apresentado no grfico da alternativa E.

POLIEDRO

QUMICA ITAResoluo

2015

7

8. Borbulha-se gs cloro em soluo aquosa diluda de hidrxido de sdio a 25 C. Assinale a opo que contm apenas produtos clorados resultantes.

A. ( ) 3C ,C O B. ( ) OC ,C C. ( ) 3 4C O ,C O ,C D. ( ) 3C O ,OC E. ( ) 4 3C O ,C O

Alternativa: B Na presena de NaOH, diludo a frio (25 C), o cloro ( 2C ) desproporciona em cloreto ( C ) e hipoclorito (C O ) , como mostram as reaes.

22 2

2 2

2 2produtos clorados

MRR : C 2e 2CMRO : C 4OH 2C O 2H O 2eGlobal : 2C 4OH 2C 2C O 2H Oque pode ser simplificada para :C 2OH 2C 2C O H O

9. O grau de dissociao, , do cido actico em soluo aquosa 0,10 molL1 100 vezes menor

que o do cido clordrico tambm em soluo aquosa 0,10 molL1. Com base nestas informaes, pode-se afirmar que o pH da soluo aquosa do cido actico 0,10 molL1

A. ( ) zero. B. ( ) um. C. ( ) dois. D. ( ) trs. E. ( ) quatro.

Alternativa: D Como o HC um cido forte, temos 100%. Como HCCH COOH CH COOH3 3 1%100

1 2 3

eqA H 10 10 10 mol/L M Como 3pH log H log10 3

ITAResoluo

2015 POLIEDROQUMICA

8

10. Para determinar a entalpia de vaporizao do composto hipottico MX4(), o mesmo foi colocado num recipiente equipado com uma serpentina de aquecimento resistivo, a 80C e sob presso de 1,0 bar. Para a manuteno da temperatura, foi utilizada uma fonte de 30 V com passagem de corrente de 900 mA durante 30 s, tendo sido vaporizados 2,0 g de MX4(). Sabendo que a massa molar desse composto 200 g mol1, assinale a opo que apresenta a entalpia molar de vaporizao em kJ mol1, a 80C.

A. ( ) 4,1 B. ( ) 8,1 C. ( ) 81 D. ( ) 405 E. ( ) 810

Alternativa: C A potncia da fonte dada por: P U i P 30 0,9 P 27W Supondo que toda a potncia da fonte se converta em calor latente de vaporizao do MX4(), e como o calor trocado presso constante, temos:

p v v vQ H HP P 27 H 810Jt t 30

Mas:

4 v

4 vv

2g MX ( ) : H 810J(1 mol) 200g MX ( ) : H

H 81kJ/mol

11. Os xidos de metais de transio podem ter carter cido, bsico ou anftero. Assinale a opo

que apresenta o carter dos seguintes xidos: CrO, Cr2O3 e CrO3.

A. ( ) cido, anftero, bsico B. ( ) cido, bsico, anftero C. ( ) Anftero, cido, bsico D. ( ) Bsico, cido, anftero E. ( ) Bsico, anftero, cido

Alternativa: E O carter cido-base de um xido de metal pode ser classificado da seguinte forma. Se o nox do metal for baixo xido bsico Se o nox do metal for mdio xido anftero Se o nox do metal for alto xido cido Assim,

Cr O2nox: +2

baixo bsico

Cr O32nox: +6

alto cido +6 6

Cr2 O32nox: +3

mdio anftero +6 6

POLIEDRO

QUMICA ITAResoluo

2015

9

12. Considere as seguintes reaes qumicas e respectivas constantes de equilbrio:

2 2 1

2 2 2

2 2 2 3

N (g) O (g) 2NO(g) K2NO(g) O (g) 2NO (g) K

1NO (g) N (g) O (g) K2

Ento, K3 igual a A. ( ) 1 2

1 .K K B. ( ) 1 21 .2K K C. ( ) 1 2

1 .4K K

D. ( ) 12

1 2

1 .K K

E. ( ) 2

1 2

1 .K K

Alternativa: D Sabe-se que G G RT nQ . No equilbrio, temos G 0 e Q K. Assim: G/RTK e . (I) Como G funo de estado, temos: Quando se multiplica uma equao por um nmero x, G deve ser multiplicado por x. Assim,

pela equao (I), K deve ser elevado a x. Quando se somam equaes, o G global a soma dos valores de G das equaes somadas.

Portanto, K da reao global o produto dos Ks das equaes que foram somadas. Logo:

122 2 1

122 2 2

1 12 22 2 2 3 1 2

1 1I. NO(g) N (g) O (g); K2 21II. NO (g) NO(g) O (g); K2

1III. NO (g) N (g) O (g); K K K2

Assim, 31 2

1K K K

ITAResoluo

2015 POLIEDROQUMICA

10

13. de 0,76 V a fora eletromotriz padro, E, de uma clula eletroqumica, conforme a reao

22Zn(s) 2H (aq) Zn (aq) H (g) .

Na concentrao da espcie de Zn2+ igual a 1,0 mol L1 e presso de H2 de 1,0 bar, a 25C, foi verificado que a fora eletromotriz da clula eletroqumica de 0,64 V. Nestas condies, assinale a concentrao de ons H+ em mol1.

A. ( ) 1,0 x 1012 B. ( ) 4,2 x 104 C. ( ) 1,0 x 104 D. ( ) 1,0 x 102 E. ( ) 2,0 x 102

Alternativa: D Pela equao de Nernst, temos:

22

H2

Zn P0,059 logn H

Assim: 2

20,059 1 10,64 0,76 log 0,12 0,059 log H H 10 mol/L2 H

14. Uma mistura de metanol e gua a 25C apresenta o volume parcial molar de gua igual a

17,8 cm3 mol-1 e o volume parcial molar do metanol igual a 38,4 cm3 mol-1. Com base nestas informaes e sendo a massa especfica do metanol de 0,791 g cm3 e a da gua igual a 1,000 g cm3, assinale a opo CORRETA do volume total (em cm3) quando se adicionam 15 cm3 de metanol em 250 cm3 de gua nessa temperatura.

A. ( ) 250 B. ( ) 255 C. ( ) 262 D. ( ) 270 E. ( ) 280

Alternativa: C

3m m m m 3

mm mm

3a a a a 3

aa aa

gPara o metanol: m d V m 0,791 15 cmcmm 11,9gm 11,9g n (1)M 32g/mol

gPara a gua: m d V m 1,000 250 cmcmm 250gm 250g n (2)M 18g/mol

3 3a a

3 3m m

3 3 3 3

De (1) e (2) :cm 250V 17,8 mol V 247,2 cmmol 18cm 11,9V 38,4 mol V 14,3 cmmol 32

V 247,2 cm 14,3 cm V 261,5 cm 262 cm

POLIEDRO

QUMICA ITAResoluo

2015

11

15. Para uma molcula diatmica, a energia potencial em funo da distncia internuclear representada pela figura ao lado. As linhas horizontais representam os nveis de energia vibracional quanticamente permitidos para uma molcula diatmica. Uma amostra contendo um mol de molculas diatmicas idnticas, na forma de um slido cristalino, pode ser modelada como um conjunto de osciladores para os quais a energia potencial tambm pode ser representada qualitativamente pela figura. Em relao a este slido cristalino, so feitas as seguintes proposies:

n=2n=

n=1

0

E

0

r

I. temperatura de 0 K, a maioria dos osciladores estar no estado vibracional fundamental, cujo nmero quntico vibracional, n, igual a zero.

II. temperatura de 0 K, todos os osciladores estaro no estado vibracional fundamental, cujo nmero quntico vibracional, n, igual a zero.

III. O movimento vibracional cessa a 0 K. IV. O movimento vibracional no cessa a 0 K. V. O princpio de incerteza de Heisenberg ser violado se o movimento vibracional cessar.

Das proposies acima esto CORRETAS

A. ( ) apenas I e III. B. ( ) apenas II e III. C. ( ) apenas I, IV e V. D. ( ) apenas II, IV e V. E. ( ) apenas II, III e V.

Alternativa: D O grfico mostra claramente que a energia potencial no pode ser o ponto de mnimo da curva. Com isso, a partcula no pode estar em repouso, pois violaria o princpio de incerteza de Heisenberg (no h nada de incerto em uma partcula em repouso). Assim, a afirmao III est errada e IV e V esto corretas. temperatura de 0 K, todos os osciladores tm uma energia mnima que, de acordo com o grfico, corresponde ao n = 0. Logo, I est incorreta e II correta. 16. Dois bqueres, denominados X e Y, encontram-se dentro de um recipiente hermeticamente

fechado, presso de 1 bar e temperatura de 298 K. O bquer X contm 100 mL de uma soluo aquosa de cloreto de sdio cuja concentrao 0,3 mol L1. O bquer Y contm 100 mL de uma soluo aquosa de cloreto de sdio cuja concentrao 0,1 mol L1. Se o recipiente for mantido fechado e em repouso at alcanar o equilbrio termodinmico, assinale o volume final (em mL) da soluo no bquer Y:

A. ( ) 25 B. ( ) 50 C. ( ) 100 D. ( ) 150 E. ( ) 200

ITAResoluo

2015 POLIEDROQUMICA

12

Alternativa: B A soluo contida no bquer X hipertnica em relao soluo contida no bquer Y. Assim, como so solues de mesmo soluto, pode-se afirmar que a presso de vapor na soluo em Y superior presso de vapor em X. Logo, h maior evaporao de solvente em Y. At o estabelecimento do equilbrio termodinmico, observa-se transferncia de solvente atravs do ar do meio hipotnico para o meio hipertnico. Atingido o equilbrio, as solues so isotnicas. Como a situao inicial era de volumes iguais de solues de mesmo soluto, pode-se afirmar que o equilbrio ser atingido quando a concentrao de NaC for igual a 0,2 mol/L nas duas solues. Assim, no bquer Y, temos:

0 0 F F

F

F

V Vmol mol0,1 100 mL 0, 2 VL L

V 50 mL

M M

17. So feitas as seguintes comparaes sobre as capacidades calorficas de diferentes substncias

puras, todas temperatura ambiente:

I. A capacidade calorfica da gua menor que a do perxido de hidrognio. II. A capacidade calorfica do bromo menor que a do tetracloreto de carbono. III. A capacidade calorfica do metanol menor que a do mercrio. Assinale a opo que apresenta a(s) comparao(es) CORRETA(S). A. ( ) Apenas I. B. ( ) Apenas I e II. C. ( ) Apenas II. D. ( ) Apenas II e III. E. ( ) Apenas III.

Alternativa: C I. Correta.

A capacidade calorfica uma propriedade relacionada s foras intermoleculares e massa molecular da substncia. A gua tem foras intermoleculares semelhantes, a massa maior do perxido de hidrognio justifica sua maior capacidade calorfica.

II. Correta. O bromo tem foras intermoleculares menos intensas que as do tetracloreto de carbono (CC4), por causa da maior polarizabilidade do CC4.

III. Incorreta. No caso do metanol e do mercrio, o baixo calor especfico do mercrio, por ser um metal, faz com que sua capacidade calorfica seja menor.

POLIEDRO

QUMICA ITAResoluo

2015

13

18. Considere a reao qumica representada pela equao NH3 + BF3 H3NBF3. Pode-se afirmar que o BF3 age

A. ( ) como cido de Bronsted. B. ( ) como cido de Lewis. C. ( ) como base de Bronsted. D. ( ) como base de Lewis. E. ( ) tanto como cido como base.

Alternativa: B

3 3 3 3NH BF H NBF O NH3 doa o par eletrnico para o BF3.

H B BN

F

F

H F

N: +

H

H

F

F

H F

H cido de Lewis: receptor de par eletrnico BF3 Base de Lewis: doador de par eletrnico NH3 19. A figura mostra a variao da massa especfica de uma

substncia pura com a temperatura presso de 1 bar. Ento, CORRETO afirmar que Tx pode representar a temperatura de

A. ( ) ebulio da gua. B. ( ) ebulio do benzeno. C. ( ) fuso da gua. D. ( ) fuso do benzeno. E. ( ) fuso do dixido de carbono.

Temperatura

Mas

sa e

spec

fic

a

TX

Alternativa: C A figura apresenta o comportamento anmalo da gua. Na temperatura de fuso, a gua no estado slido apresenta um valor de massa especfica inferior quele observado para a gua no estado lquido. Essa descontinuidade no valor da massa especfica, para esses dois estados fsicos, est registrada no grfico. Alm disso, no ramo do grfico que representa o comportamento do estado lquido da gua, observa-se um leve aumento na massa especfica entre 0C e aproximadamente 4C. Para temperaturas mais elevadas, observa-se o comportamento normal, com a diminuio da massa especfica em funo da dilatao do lquido.

ITAResoluo

2015 POLIEDROQUMICA

14

20. Contriburam de forma direta para o desenvolvimento do conceito de presso atmosfrica

A. ( ) Friedrich August Kekul e John Dalton. B. ( ) Michael Faraday e Fritz Haber. C. ( ) Galileu Galilei e Evangelista Torricelli. D. ( ) Jns Jacob Berzelius e Eduard Bchner. E. ( ) Robert Bunsen e Henry Louis Le Chatelier.

Alternativa: C Galileu Galilei (1564-1642) conhecido por suas diversas contribuies nas reas de fsica e astronomia. Desenvolveu princpios da mecnica clssica e uma srie de instrumentos, tais como a balana hidrosttica e o seu famoso telescpio. Dentre as contribuies de Galileu, encontra-se um termobaroscpio, aparelho capaz de realizar medies de temperatura influenciado pela presso atmosfrica, embora, poca, o conceito de presso atmosfrica ainda no existisse. No incio do sculo XVII, um problema intrigava os cientistas: eles no conseguiam explicar a razo pela qual havia um limite de altura at o qual a gua poderia ser bombeada. Galileu e outros cientistas se dedicaram a essa questo com diversos experimentos prticos, dentre os quais se destacou o desenvolvido por Evangelista Torricelli (1608-1647) em 1643, que deu origem ao barmetro de mercrio. Tal barmetro permitiu medir a presso atmosfrica pela primeira vez, estabelecida como sendo a presso equivalente quela exercida por uma coluna de mercrio com 760 mm de altura. A contribuio de Torricelli to relevante que nomeou-se uma unidade de medida de presso (torr) em sua homenagem. Pode-se verificar uma ilustrao do barmetro de mercrio a seguir:

presso do ar

760 mm

presso do ar

mercrio

mercrio

vcuo

POLIEDRO

QUMICA ITAResoluo

2015

15

21. 3,64 gramas de fosfeto de clcio foram adicionados a uma certa quantidade de gua. Aps a reao completa, todo o produto gasoso formado foi recolhido em um recipiente de 8,2 mL. Calcule o valor numrico da presso, em atm, exercida pelo produto gasoso a 27C.

Resoluo: A equao da reao dada por:

3 2(s) 2 ( ) 2(s) 3(g)Ca P 6H O 3Ca(OH) 2PH O nmero de mols de fosfeto de clcio dado por:

3 2Ca Pm 3,64n 0,02 molM 182

Pela proporo estequiomtrica de

33

3 2 3PH

3 2 PH

1 mol Ca P : 2 mol PH n 0,04 mol0,02 mol Ca P : n Pela equao de Clapeyron, temos:

3 2 3PV nRT P 8,2 10 4 10 82 10 300P 120 atm

22. Considere uma soluo saturada do sal MX que pouco solvel em gua destilada a 25C. Seja

y a condutncia da gua destilada e (y + 2,0107)ohm1 cm1 a condutncia da soluo. Sabendo que as condutividades inicas molares dos ons M+ e X so, respectivamente, 60 ohm1 cm2 mo11 e 40 ohm1 cm2 mol1, determine a solubilidade do MX em gua em mol dm3.

Resoluo: Seja a solubilidade de MX igual a S. Assim:

(s) (aq) (aq)MX M X (em mol/L)Equilbrio: S S

A condutncia dos ons do sal na soluo dada por:

sal, soluo M X1 2 1 2

7 1 1

27 1 9 9

3 1 3

6 3

C C Cohm cm ohm cm2,0 10 ohm cm 60 S 40 Smol mol

cm mol mol2,0 10 cm 100 S S 2,0 10 2,0 10 mol cm (10 dm )S 2,0 10 mol/dm

ITAResoluo

2015 POLIEDROQUMICA

16

23. Considere uma reao genrica reversvel A B 2C e os dados cinticos para a reao direta (D) e inversa (I):

D a,D

I D a,I a,D

Sentido da reao Constante de velocidade Energia de ativaoA B 2C k E

3 12C A B k k E E2 2

a) Desenhe o grfico de energia potencial versus coordenada da reao direta. b) Determine o valor numrico da constante de equilbrio da reao. c) Qual o sentido da reao endotrmico?

Resoluo: a) O grfico pedido dado a seguir:

Caminho da

reao direta

Ep

,I = E ,DE

2a

a

H 0 >

Ea ,D

b) A constante de equilbrio dada por:

D DI D

k k 2K K3k 3k2

c) O sentido endotrmico (H > 0) o da reao direta.

POLIEDRO

QUMICA ITAResoluo

2015

17

24. Uma amostra de ferro foi totalmente dissolvida a Fe(II) em 25,0 mL de soluo aquosa cida. A seguir, a soluo de Fe(II) foi titulada com 20 mL de uma soluo aquosa 0,01 mol L1 em permanganato de potssio. Baseando-se nessas informaes, responda os seguintes itens:

a) Qual a equao inica balanceada que descreve a reao de titulao? b) necessria a adio de indicador para visualizao do ponto final da titulao? Por qu? c) Qual ser a variao de cor e as espcies responsveis por essa variao no ponto de

viragem? d) Qual o valor numrico da massa (em g) de ferro na amostra dissolvida, considerando que

no h interferentes na soluo?

Resoluo: a) Do mtodo do on-eltron:

2

4 22 3

2 2 34 2

5e 8H MnO Mn 4H O5Fe 5Fe 5e

5Fe 8H MnO Mn 5Fe 4H O

b) No necessria a adio de indicador. A colorao violeta escura do on permanganato desaparece em contato com a soluo de Fe2+, o que indica o seu consumo para a oxidao do Fe2+ a Fe3+.

Quando a colorao violeta persistir na soluo que est no erlenmeyer, fica indicado que todos os ons Fe2+ foram consumidos, e o ponto final da titulao foi atingido.

c) Durante a titulao, a soluo no erlenmeyer permanece incolor. Os ons MnO4 (violeta) so convertidos em Mn2+ (incolor) pela oxidao do Fe2+ a Fe3+. A partir do ponto de equivalncia, os ons MnO4 da soluo titulante adicionados permanecem na soluo titulada, atribuindo a ela uma colorao violeta, uma vez que os ons Fe2+ j foram todos consumidos na titulao.

d) 4

3 2 4MnO

moln 20 10 L 10 2 10 molL

Da equao balanceada:

2

4

24

Fe : MnO5 mol : 1 mol5 55,85g : 1 mol m 5,6 10 gm : 2 10 mol

ITAResoluo

2015 POLIEDROQUMICA

18

25. Descreve-se o seguinte experimento: i. So dissolvidas quantidades iguais de cido benzoico e ciclo-hexanol em diclorometano.

ii. adicionada uma soluo aquosa 10% massa/massa em hidrxido de sdio soluo descrita no item (i) sob agitao. A seguir, a mistura deixada em repouso at que o equilbrio qumico seja atingido.

Baseando-se nessas informaes, pedem-se: a) Apresente a(s) fase(s) lquida(s) formada(s). b) Apresente o(s) componente(s) da(s) fase(s) formada(s). c) Justifique a sua resposta para o item b, utilizando a(s) equao(es) qumica(s) que

representa(m) a(s) reao(es).

Resoluo: a)

Fase I: Fase aquosa (menos densa) Fase II: Fase orgnica (mais densa devido ao solvente ser diclorometano)

b) Componentes majoritrios da fase aquosa: NaOH(aq) e benzoato de sdio(aq). Componentes majoritrios da fase orgnica: diclorometano e ciclo-hexanol dissolvido. c)

O

OH+ NaOH

O

ONa++ H2O

cido benzoico benzoato de sdio

POLIEDRO

QUMICA ITAResoluo

2015

19

26. Considere um elemento galvnico formado por dois semielementos contendo solues aquosas cidas e cujos potenciais na escala do eletrodo de hidrognio (E) nas condies-padro so

2 2 3E (Pt/PtO ) 1,00 V e E (Br /BrO ) 1, 48V. Baseando-se nessas informaes, pedem-se: a) Calcule o valor numrico da fora eletromotriz do elemento galvnico. b) Apresente as equaes qumicas que representam as semirreaes do anodo e catodo. c) Apresente a equao qumica que representa a reao global.

Resoluo: O eletrodo com maior potencial aquele que sofre reduo, que o eletrodo 2 3Br /BrO . Aplicando o mtodo do on-eltron para meios cidos, temos:

3 2 2

2 2

10e 12H 2BrO Br 6H O (MRR)2H O + Pt PtO 4H 4e (MRO)

Assim, multiplica-se a meia-reao de reduo por 2 e a meia-reao de oxidao por 5 para obtermos a reao global.

reduz oxida

3 2 2

2 2

3 2 2 2

a) Temos que E E EE 1, 48 1,00 E 0, 48V

b/c) (MRR/catodo): 20e 24H 4BrO 2Br 12H O(MRO/anodo): 10H O + 5Pt 5PtO 20H 20e

Reao global: 5Pt + 4BrO 4H 5PtO 2Br 2H O

ITAResoluo

2015 POLIEDROQUMICA

20

27. Com base no modelo atmico de Bohr:

a) Deduza a expresso para o mdulo do momento angular orbital de um eltron na n-sima rbita de Bohr, em termos da constante da Planck, h.

b) O modelo de Bohr prev corretamente o valor do mdulo do momento angular orbital do eltron no tomo de hidrognio em seu estado fundamental? Justifique.

Resoluo: a) Bohr deduz que o momento angular do eltron (m.v.r) igual a n.h .2

De acordo com De Broglie, o eltron pode ser considerado como uma partcula onda. Ao se considerar o modelo de onda estacionria de De Broglie, podemos dizer que para um eltron em uma rbita r ao redor do ncleo o permetro da rbita dado por:

r

2r = n onde n = 1, 2, 3. Assim, temos: 2 rn (1)

Einstein: E = m.c2 Planck : E = h.f Assim, podemos escrever: m.c2 = h.f (2) Como cf , substituindo em (2), temos:

2 h.cm.c , que leva a h

m.c (3)

Ao se igualar (1) e (3), temos: h 2 rm.c n , que podemos rearranjar para n.hm.c.r 2 .

Como c = v (velocidade do eltron) e m.v.r = momento angular do eltron, ento, n.hm.v.r 2 ; ou seja, momento angular do eltron

n.h .2

b) Uma das inconsistncias do modelo de Bohr o eltron que no poderia se mover fora da rbita circular de raio r. Isso restringe o movimento do eltron a uma dimenso. Na mecnica quntica moderna descrevemos o eltron por meio de uma funo de onda com caractersticas tridimensionais.

POLIEDRO

QUMICA ITAResoluo

2015

21

28. Escreva a frmula estrutural do produto majoritrio formado na reao entre 0,1 mol de tolueno (metilbenzeno) e 0,1 mol de C2 nas seguintes condies:

a) Ausncia de luz e presena de pequena quantidade de Fe(s). b) Presena de luz e ausncia de Fe(s).

Resoluo: a) O Fe reagir com o C2 formando FeC3 que, sendo um cido de Lewis, atuar como

catalisador na substituio eletroflica aromtica

CH3

+ C2 FeC3

CH3C

CH3

C

+ + HC

(majoritrio) b) Na presena de luz, ocorrer substituio via radicais livres na cadeia lateral.

CH3

+ C2

CH2C

+ HCluz

29. Considere os compostos orgnicos metilfenilcetona e propanona.

a) Apresente a equao qumica que representa o equilbrio tautomrico para cada um dos compostos.

b) Qual das duas cetonas acima tem maior contedo enlico? Justifique.

Resoluo: a)

O OH

metilfenilcetona O OH

propanona b) A metilfenilcetona ter o maior contedo enlico, pois a ligao dupla formada ser

estabilizada pela conjugao com o anel aromtico.

ITAResoluo

2015 POLIEDROQUMICA

22

30. Desenhe a frmula estrutural (IUPAC) das seguintes espcies qumicas aromticas.

a) Naftaleno b) Fenantreno c) Antraceno d) Perxido de benzola

Resoluo: a)

ou

b)

ou

c) ou

d)

ou

O

OO

OO

O

O

O

POLIEDRO

QUMICA ITAResoluo

2015

23

Comentrios

O vestibular do ITA-2015 de Qumica mostrou uma melhora enorme em relao aos trs ltimos anos. Foi uma das melhores provas de Qumica que o ITA j elaborou.

A prova apresentou tima distribuio, com boas questes de quase todos os assuntos. Foi uma prova difcil, como se espera que seja uma prova do ITA, mas sem ultrapassar os

limites que prejudicassem a seleo dos candidatos mais bem preparados. O nmero de imprecises foi muito reduzido. O destaque negativo foi a questo 1 que pedia

instrumentos de medio de volume adequados para a titulao, quando a inteno parecia ser a de pedir instrumentos adequados para a titulao e as questes 6 e 17, por serem muito especficas.

Nas dissertativas, a questo 27 estava muito difcil, e a questo 30 privilegiava apenas a memria.

De resto, a prova se mostrou adequada e extremamente competente para a funo a que se prope.

Nenhum dos destaques negativos tirou o brilho da prova, que voltou a ser uma referncia. Parabns banca.

ITAResoluo

2015 POLIEDROQUMICA

24