Vestibular de Química - Instituto Tecnológico de Aeronáutica - 2007 - ITA, Notas de estudo de Química. Universidade Estadual do Oeste do Paraná (UNIOESTE)
Corcovado
Corcovado13 de Março de 2013

Vestibular de Química - Instituto Tecnológico de Aeronáutica - 2007 - ITA, Notas de estudo de Química. Universidade Estadual do Oeste do Paraná (UNIOESTE)

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Vestibular de Química do Instituto Tecnológico de Aeronáutica do ano de 2007.
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CONSTANTES Constante de Avogadro = 6,02 x 1023 mol−1

Constante de Faraday (F) = 9,65 x 104 C mol−1 Volume molar de gás ideal = 22,4 L (CNTP) Carga elementar = 1,602 x 10−19 C Constante dos gases (R) = 8,21 x 10−2 atm L K−1 mol−1 = 8,31 J K−1 mol−1 = 62,4 mmHg L K−1 mol−1 = 1,98 cal K−1 mol−1

DEFINIÇÕES

Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0 oC e 760 mmHg. Condições ambientes: 25 oC e 1 atm. Condições-padrão: 25 oC, 1 bar, concentração das soluções: 1 mol L−1 (rigorosamente: atividade unitária das espécies). (s) ou (c) = sólido cristalino; (l) ou ( ) = 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

Número Atômico Massa Molar (g mol1)

Elemento Químico

Número Atômico Massa Molar (g mol1)

H 1 1,01 K 19 39,10 He 2 4,00 Ca 20 40,08 Li 3 6,94 Fe 26 55,85 Be 4 9,01 Ni 28 58,69 C 6 12,01 Cu 29 63,55 N 7 14,01 Zn 30 65,41 O 8 16,00 Br 35 79,91 F 9 19,00 Kr 36 83,80

Na 11 22,99 Ag 47 107,87 Mg 12 24,31 Sn 50 118,71 Si 14 28,09 I 53 126,90 P 15 30,97 Ba 56 137,33 S 16 32,07 Hg 80 200,59 Cl 17 35,45 Pb 82 207,21

Questão 1. Amostras de massas iguais de duas substâncias, I e II, foram submetidas independentemente a um processo de aquecimento em atmosfera inerte e a pressão constante. O gráfico abaixo mostra a variação da temperatura em função do calor trocado entre cada uma das amostras e a vizinhança. Dados: ΔHf e ΔH v representam as variações de entalpia de fusão e de vaporização, respectivamente, e cp é o calor específico.

Assinale a opção ERRADA em relação à comparação das grandezas termodinâmicas. A ( ) ΔH f( I ) < ΔH f( I I ) B ( ) ΔH v (I ) < ΔH v (I I ) C ( ) cp,I(s) < cp,II(s) D ( ) cp,II(g) < cp,I(g) E ( ) cp,II(l) < cp,I(l)

Te m

pe ra

tu ra

Calor trocado

I

II

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Questão 2. Um recipiente aberto contendo inicialmente 30 g de um líquido puro a 278 K, mantido à pressão constante de 1 atm, é colocado sobre uma balança. A seguir, é imersa no líquido uma resistência elétrica de 3 Ω conectada, por meio de uma chave S, a uma fonte que fornece uma corrente elétrica constante de 2 A. No instante em que a chave S é fechada, dispara-se um cronômetro. Após 100 s, a temperatura do líquido mantém-se constante a 330 K e verifica-se que a massa do líquido começa a diminuir a uma velocidade constante de 0,015 g/s. Considere a massa molar do líquido igual a M. Assinale a opção que apresenta a variação de entalpia de vaporização (em J/mol) do líquido. A ( ) 500 M B ( ) 600 M C ( ) 700 M D ( ) 800 M E ( ) 900 M Questão 3. Utilizando o enunciado da questão anterior, assinale a opção que apresenta o valor do trabalho em módulo (em kJ) realizado no processo de vaporização após 180 s de aquecimento na temperatura de 330 K. A ( ) 4,4 / M B ( ) 5,4 / M C ( ) 6,4 / M D ( ) 7,4 / M E ( ) 8,4 / M Questão 4. Dois béqueres, X e Y, contêm, respectivamente, volumes iguais de soluções aquosas: concentrada e diluída de cloreto de sódio na mesma temperatura. Dois recipientes hermeticamente fechados, mantidos à mesma temperatura constante, são interconectados por uma válvula, inicialmente fechada, cada qual contendo um dos béqueres. Aberta a válvula, após o restabelecimento do equilíbrio químico, verifica-se que a pressão de vapor nos dois recipientes é Pf . Assinale a opção que indica, respectivamente, as comparações CORRETAS entre os volumes inicial (VXi) e final (VXf), da solução no béquer X e entre as pressões de vapor inicial (PYi) e final (Pf) no recipiente que contém o béquer Y. A ( ) VXi < VXf e PYi = Pf B ( ) VXi < VXf e PYi > Pf C ( ) VXi < VXf e PYi < Pf D ( ) VXi > VXf e PYi > Pf E ( ) VXi > VXf e PYi < Pf Questão 5 . Utilizando o enunciado da questão anterior, assinale a opção que indica a curva no gráfico abaixo que melhor representa a quantidade de massa de água transferida (Qágua) ao longo do tempo (t) de um recipiente para o outro desde o instante em que a válvula é aberta até o restabelecimento do equilíbrio químico. A ( ) I B ( ) II C ( ) III D ( ) IV E ( ) V

Q ág

ua

t

I

II

III

IV

V

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Questão 6. Considere duas placas X e Y de mesma área e espessura. A placa X é constituída de ferro com uma das faces recoberta de zinco. A placa Y é constituída de ferro com uma das faces recoberta de cobre. As duas placas são mergulhadas em béqueres, ambos contendo água destilada aerada. Depois de um certo período, observa-se que as placas passaram por um processo de corrosão, mas não se verifica a corrosão total de nenhuma das faces dos metais. Considere sejam feitas as seguintes afirmações a respeito dos íons formados em cada um dos béqueres: I. Serão formados íons Zn 2 + no béquer contendo a placa X. I I . Serão formados íons Fe2 + no béquer contendo a placa X. I I I . Serão formados íons Fe2 + no béquer contendo a placa Y. IV. Serão formados íons Fe3 + no béquer contendo a placa Y. V. Serão formados íons Cu 2 + no béquer contendo a placa Y. Então, das afirmações acima, estão CORRETASA ( ) apenas I, II e IV. B ( ) apenas I, III e IV. C ( ) apenas II, III e IV. D ( ) apenas II, III e V. E ( ) apenas IV e V. Questão 7. Embrulhar frutas verdes em papel jornal favorece o seu processo de amadurecimento devido ao acúmulo de um composto gasoso produzido pelas frutas. Assinale a opção que indica o composto responsável por esse fenômeno.

A ( ) Eteno. B ( ) Metano. C ( ) Dióxido de carbono. D ( ) Monóxido de carbono. E ( ) Amônia.

Questão 8. Assinale a opção que apresenta um sal que, quando dissolvido em água, produz uma solução aquosa ácida. A ( ) Na 2 CO 3 B ( ) CH 3 COONa C ( ) CH 3 NH 3 Cl D ( ) Mg(ClO 4 ) 2 E ( ) NaF Questão 9. Duas células (I e II) são montadas como mostrado na figura. A célula I consiste de uma placa A(c) mergulhada em uma solução aquosa 1 mol L-1 em AX, que está interconectada por uma ponte salina a uma solução 1 mol L-1 em BX, na qual foi mergulhada a placa B(c). A célula II consiste de uma placa B(c) mergulhada em uma solução aquosa 1 mol L-1 em BX, que está interconectada por uma ponte salina à solução 1 mol L-1 em CX, na qual foi mergulhada a placa C(c). Considere que durante certo período as duas células são interconectadas por fios metálicos, de resistência elétrica desprezível. Assinale a opção que apresenta a afirmação ERRADA a respeito de fenômenos que ocorrerão no sistema descrito. Dados eventualmente necessários: E°A+(aq)/A(c) = 0,400 V; E°B+(aq)/B(c) = −0,700 V e E°C+(aq)/C(c) = 0,800 V. A ( ) A massa da placa C aumentará. B ( ) A polaridade da semicélula B/B+(aq) da célula II será negativa. C ( ) A massa da placa A diminuirá. D ( ) A concentração de B+(aq) na célula I diminuirá. E ( ) A semicélula A/A+(aq) será o cátodo.

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Questão 10. Realizaram-se testes de solubilidade de pequenas porções de compostos orgânicos constituídos de cinco átomos de carbono, denominados de A, B, C, D e E. São fornecidos os seguintes resultados dos testes de solubilidade em vários solventes: Teste 1. Os compostos A, B, C, D e E são solúveis em éter etílico. Teste 2. Somente os compostos B, C e D são solúveis em água pura. Teste 3. Somente os compostos B, C e E são solúveis em uma solução aquosa diluída de hidróxido de sódio. Teste 4. Somente os compostos D e E são solúveis em uma solução aquosa diluída de ácido clorídrico.

Considere sejam feitas as seguintes identificações: I. O composto A é o n-pentano. II. O composto B é o 1-pentanol. III. O composto C é o propionato de etila. IV. O composto D é a pentilamina. V. O composto E é o ácido pentanóico.

Então, das identificações acima, estão ERRADASA ( ) apenas I, II e IV. B ( ) apenas I, III e IV. C ( ) apenas II e IV. D ( ) apenas III e V. E ( ) apenas IV e V. Questão 11. Considere sejam feitas as seguintes afirmações a respeito das formas cristalinas do carbono: I. As formas polimórficas do carbono são: diamante, grafite e fulerenos. II. O monocristal de grafite é bom condutor de corrente elétrica em uma direção, mas não o é na direção perpendicular à

mesma. III. O diamante é uma forma polimórfica metaestável do carbono nas condições normais de temperatura e pressão. IV. No grafite, as ligações químicas entre os átomos de carbono são tetraédricas. Então, das afirmações acima, está(ão) CORRETA(S)A ( ) apenas I, II e III. B ( ) apenas I e III. C ( ) apenas II e IV. D ( ) apenas IV. E ( ) todas. Questão 12. Em junho deste ano, foi noticiado que um caminhão transportando cilindros do composto t-butil mercaptana (2- metil-2-propanotiol) tombou na Marginal Pinheiros – cidade de São Paulo. Devido ao acidente, ocorreu o vazamento da substância. Quando adicionada ao gás de cozinha, tal substância fornece-lhe um odor desagradável. Assinale a opção que indica a fórmula molecular CORRETA desse composto. A ( ) (CH 3 ) 3 CNH 2 B ( ) (CH 3 ) 3 CSH C ( ) (CH 3 )3 CNHCH 3 D ( ) (CH 3 ) 3 CCH 2 NH 2 E ( ) (CH 3 ) 3 CSCH 2 OH Questão 13. Assinale a opção que nomeia o cientista responsável pela descoberta do oxigênio. A ( ) Dalton B ( ) Mendeleev C ( ) Gay-Lussac D ( ) Lavoisier E ( ) Proust Questão 14. Assinale a opção que indica a variação CORRETA de entalpia,em kJ/mol, da reação química a 298,15 K e 1 bar, representada pela seguinte equação: C4 H 1 0 (g) → C 4 H 8 (g) + H 2 (g). Dados eventualmente necessários: ΔHfθ (C 4 H 8 ( g ) ) = −11,4; ΔHfθ (CO 2 ( g ) ) = −393,5; ΔHfθ (H 2O ( l )) = −285,8 e ΔHcθ (C 4 H 1 0 ( g ) ) = −2.877,6, em que ΔHfθe ΔHcθ, em kJ/mol, representam as variações de entalpia de formação e de combustão a 298,15 K e 1 bar, respectivamente. A ( ) −3.568,3 B ( ) −2.186,9 C ( ) +2.186,9 D ( ) +125,4 E ( ) +114,0

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Questão 15. Durante a utilização de um extintor de incêndio de dióxido de carbono, verifica-se formação de um aerossol esbranquiçado e também que a temperatura do gás ejetado é consideravelmente menor do que a temperatura ambiente. Considerando que o dióxido de carbono seja puro, assinale a opção que indica a(s) substância(s) que torna(m) o aerossol visível a olho nu. A ( ) Água no estado líquido. B ( ) Dióxido de carbono no estado líquido. C ( ) Dióxido de carbono no estado gasoso. D ( ) Dióxido de carbono no estado gasoso e água no estado líquido. E ( ) Dióxido de carbono no estado gasoso e água no estado gasoso. Questão 16. Um recipiente fechado contendo a espécie química A é mantido a volume (V) e temperatura (T) constantes. Considere que essa espécie se decomponha de acordo com a equação:

A(g) → B(g) + C(g).

A tabela abaixo mostra a variação da pressão total (P t ) do sistema em função do tempo ( t ) :

t (s) 0 55 200 380 495 640 820 P t (mmHg) 55 60 70 80 85 90 95

Considere sejam feitas as seguintes afirmações: I. A reação química obedece à lei de velocidade de ordem zero. II. O tempo de meia-vida da espécie A independe da sua pressão parcial. III. Em um instante qualquer, a pressão parcial de A, PA, pode ser calculada pela equação: PA = 2 P0 – P t , em que P0 é a

pressão do sistema no instante inicial. IV. No tempo de 640 s, a pressão P i é igual a 45 mmHg, em que P i é a soma das pressões parciais de B e C.

Então, das afirmações acima, está(ão) CORRETA(S)A ( ) apenas I e II. B ( ) apenas I e IV. C ( ) apenas II e III. D ( ) apenas II e IV. E ( ) apenas IV. Questão 17. Assinale a opção que indica a substância que, entre as cinco, apresenta a maior temperatura de ebulição à pressão de 1 atm.

A ( ) H 3 CCHO B ( ) H3 CCOCH 3 C ( ) H 3 CCONH 2 D ( ) H 3 CCOOH E ( ) H3 CCOOCH 3

Questão 18. Um indicador ácido-base monoprótico tem cor vermelha em meio ácido e cor laranja em meio básico. Considere que a constante de dissociação desse indicador seja igual a 8,0 x 10-5. Assinale a opção que indica a quantidade, em mols, do indicador que, quando adicionada a 1 L de água pura, seja suficiente para que 80% de suas moléculas apresentem a cor vermelha após alcançar o equilíbrio químico. A ( ) 1,3 x 10−5 B ( ) 3,2 x 10−5 C ( ) 9,4 x 10−5 D ( ) 5,2 x 10−4 E ( ) 1,6 x 10−3 Questão 19. Nas condições ambientes, a 1 L de água pura, adiciona-se 0,01 mol de cada uma das substâncias A e B descritas nas opções abaixo. Dentre elas, qual solução apresenta a maior condutividade elétrica? A ( ) A = NaCl e B = AgNO3 B ( ) A = HCl e B = NaOH C ( ) A = HCl e B = CH 3 COONa D ( ) A = KI e B = Pb(NO 3 ) 2 E ( ) A = Cu(NO 3 ) 2 e B = ZnCl 2

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Questão 20. Considere a reação química representada pela equação abaixo e sua respectiva força eletromotriz nas condições- padrão:

O2 (g) + 4 H + (aq) + 4 Br − (aq) 2 Br 2 (g) + 2 H 2 O(l), ΔE° = 0,20 V. Agora, considere que um recipiente contenha todas as espécies químicas dessa equação, de forma que todas as concentrações sejam iguais às das condições-padrão, exceto a de H + . Assinale a opção que indica a faixa de pH na qual a reação química ocorrerá espontaneamente. A ( ) 2,8 < pH < 3,4 B ( ) 3,8 < pH < 4,4 C ( ) 4,8 < pH < 5,4 D ( ) 5,8 < pH < 6,4 E ( ) 6,8 < pH < 7,4 As questões dissertativas, numeradas de 21 a 30, devem ser resolvidas e respondidas no caderno de soluções. Questão 21. Uma amostra de 1,222 g de cloreto de bário hidratado (BaCl2 .nH 2O) é aquecida até a eliminação total da água de hidratação, resultando em uma massa de 1,042 g. Com base nas informações fornecidas e mostrando os cálculos efetuados, determine: (a) o número de mols de cloreto de bário, (b) o número de mols de água e (c) a fórmula molecular do sal hidratado. Questão 22. O composto mostrado abaixo é um tipo de endorfina, um dos neurotransmissores produzidos pelo cérebro. Questão 23. Um dos métodos de síntese do clorato de potássio (KClO 3 ) é submeter uma solução de cloreto de potássio (KCl) a um processo eletrolítico, utilizando eletrodos de platina. São mostradas abaixo as semi-equações que representam as semi-reações em cada um dos eletrodos e os respectivos potenciais elétricos na escala do eletrodo de hidrogênio nas condições-padrão (E°):

E° (V) ELETRODO I: C l− (aq) + 3H 2 O(l) ClO 3 − (aq) + 6H + (aq) + 6e − (CM) 1,45 ELETRODO II: 2OH − (aq) + H 2 (g) 2H 2 O(l) + 2e − (CM) −0,83

(a) Faça um esquema da célula eletrolítica. (b) Indique o cátodo. (c) Indique a polaridade dos eletrodos. (d) Escreva a equação que representa a reação química global balanceada. Questão 24. Em um recipiente que contém 50,00 mL de uma solução aquosa 0,100 mol/L em HCN foram adicionados 8,00 mL de uma solução aquosa 0,100 mol/L em NaOH. Dado: Ka (HCN) = 6,2 x 10−10. (a) Calcule a concentração de íons H + da solução resultante, deixando claros os cálculos efetuados e as hipóteses

simplificadoras. (b) Escreva a equação química que representa a reação de hidrólise dos íons CN − .

(a) Transcreva a fórmula estrutural da molécula.

(b) Circule todos os grupos funcionais. (c) Nomeie cada um dos grupos funcionais

circulados.

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Questão 25. Prepara-se, a 25 °C, uma solução por meio da mistura de 25 mL de n-pentano e 45 mL de n-hexano. Dados: massa específica do n-pentano = 0,63 g/mL; massa específica do n-hexano = 0,66 g/mL; pressão de vapor do n-pentano = 511 torr; pressão de vapor do n-hexano = 150 torr. Determine os seguintes valores, mostrando os cálculos efetuados: (a) Fração molar do n-pentano na solução. (b) Pressão de vapor da solução. (c) Fração molar do n-pentano no vapor em equilíbrio com a solução. Questão 26. A tabela abaixo apresenta os valores das temperaturas de fusão (Tf ) e de ebulição (Te) de halogênios e haletos de hidrogênio.

T f (°C) T e (°C) F 2 −220 −188 Cl 2 −101 −35 Br 2 −7 59 I 2 114 184 HF −83 20 HCl −115 −85 HBr −89 −67 HI −51 −35

(a) Justifique a escala crescente das temperaturas T f e Te do F 2 ao I 2 . (b) Justifique a escala decrescente das temperaturas Tf e Te do HF ao HCl . (c) Justifique a escala crescente das temperaturas Tf e T e do HCl ao HI . Questão 27. Utilizando uma placa polida de cobre puro, são realizados os seguintes experimentos: I. A placa é colocada diretamente na chama do bico de Bunsen. Após um certo período, observa-se o escurecimento da

superfície dessa placa. II. Em seguida, submete-se a placa ainda quente a um fluxo de hidrogênio puro, verificando-se que a placa volta a

apresentar a aparência original. III. A seguir, submete-se a placa a um fluxo de sulfeto de hidrogênio puro, observando-se novamente o escurecimento da

placa, devido à formação de Cu 2 S. IV. Finalmente, a placa é colocada novamente na chama do bico de Bunsen, readquirindo a sua aparência original.

Por meio das equações químicas balanceadas, explique os fenômenos observados nos quatro experimentos descritos.

Questão 28. Um cilindro de volume V contém as espécies A e B em equilíbrio químico representado pela seguinte equação: A (g) 2 B (g ) . Inicialmente, os números de mols de A e de B são, respectivamente, iguais a nA1 e nB1. Realiza-se, então, uma expansão isotérmica do sistema até que o seu volume duplique (2V) de forma que os números de mols de A e de B passem a ser, respectivamente, nA2 e nB2. Demonstrando o seu raciocínio, apresente a expressão algébrica que relaciona o número final de mols de B (nB2) unicamente com nA1, nA2 e nB1. Questão 29. Dois recipientes contêm soluções aquosas diluídas de estearato de sódio (CH3(CH2)16COONa). Em um deles é adicionada uma porção de n-octano e no outro, uma porção de glicose, ambos sob agitação. Faça um esquema mostrando as interações químicas entre as espécies presentes em cada um dos recipientes. Questão 30. Dois frascos, A e B, contêm soluções aquosas concentradas em HCl e NH3, respectivamente. Os frascos são mantidos aproximadamente a um metro de distância entre si, à mesma temperatura ambiente. Abertos os frascos, observa-se a formação de um aerossol branco entre os mesmos. Descreva o fenômeno e justifique por que o aerossol branco se forma em uma posição mais próxima a um dos frascos do que ao outro.

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