Vestibular de Química - Instituto Tecnológico de Aeronáutica - 2010 - 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 - 2010 - 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 2010.
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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 = 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 = 101 325 N m−2 = 760 Torr 1J = 1 N m = 1 kg m2 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) = sólido. ( ) = líquido. (g) = gás. (aq) = aquoso. (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 Cr 24 52,00 B 5 10,81 Fe 26 55,85 C 6 12,01 Ni 28 58,69 N 7 14,01 Cu 29 63,55 O 8 16,00 Zn 30 65,40 Na 11 22,99 Sr 38 87,62 P 15 30,97 Ag 47 107,87 S 16 32,07 I 53 126,90 Cl 17 35,45 W 74 183,84 Ar 18 39,95 Pt 78 195,08 K 19 39,10 Au 79 196,97 Ca 20 40,08 Pb 82 207,2

Questão 1. A figura ao lado apresenta a curva de aquecimento de 100 g de uma substância pura genérica no estado sólido. Sabe-se que calor é fornecido a uma velocidade constante de 500 cal min–1. Admite-se que não há perda de calor para o meio ambiente, que a pressão é de 1 atm durante toda a transformação e que a substância sólida apresenta apenas uma fase cristalina. Considere que sejam feitas as seguintes afirmações em relação aos estágios de aquecimento descritos na figura: I. No segmento PQ ocorre aumento da energia cinética das moléculas. II. No segmento QR ocorre aumento da energia potencial. III. O segmento QR é menor que o segmento ST porque o calor de fusão da substância é menor que o seu

calor de vaporização. IV. O segmento RS tem inclinação menor que o segmento PQ porque o calor específico do sólido é maior que

o calor 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.

T/ °C

Tempo/min 0 40 80 120 160

-40

0

40

80

120

P

Q R

S T

T/ °C

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Questão 2. Historicamente, a teoria atômica recebeu várias contribuições de cientistas. Assinale a opção que apresenta, na ordem cronológica CORRETA, os nomes de cientistas que são apontados como 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. Questão 3. HC (g) é borbulhado e dissolvido em um solvente X. A solução resultante é não-condutora em relação à corrente elétrica. O solvente X deve ser necessariamente A ( ) polar. B ( ) não-polar. C ( ) hidrofílico. D ( ) mais ácido que HC . E ( ) menos ácido que HC . Questão 4. Uma solução aquosa de HC 0,1 mol L–1 foi titulada com uma solução aquosa de NaOH 0,1 mol L–1. A figura ao lado apresenta a curva de titulação obtida em relação à condutância da solução de HC em função do volume de NaOH adicionado. Com base nas informações apresentadas nesta figura, assinale a opção ERRADA. A ( ) Os íons responsáveis pela condutância da solução no ponto R são: H+, C − e Na+.

B ( ) Os íons responsáveis pela condutância da solução no ponto S são: Na+ e C −. C ( ) A condutância da solução no ponto R é maior que no ponto S porque a mobilidade iônica dos íons

presentes em R é maior que a dos íons presentes em S. D ( ) A condutância da solução em T é maior que em S porque os íons OH− têm maior mobilidade iônica que

os íons C −. E ( ) No ponto S, a solução apresenta neutralidade de cargas, no R, predominância de cargas positivas e, no

T, de cargas negativas. Questão 5. Uma barra de ferro e um fio de platina, conectados eletricamente a um voltímetro de alta impedância, são parcialmente 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

2H (P ) 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 quimicamente puros e que a platina é o polo positivo do elemento galvânico formado, assinale a opção CORRETA que apresenta o valor calculado do pH desse meio aquoso. Dados: 2 0

2

o o H /H Fe /FeE 0,000 V; E 0,440V+ += = −

A ( ) 0,75 B ( ) 1,50 C ( ) 1,75 D ( ) 2,50 E ( ) 3,25 Questão 6. A seguinte reação não-balanceada e incompleta ocorre em meio ácido:

2 2 3 2 7 2 4 2(Cr O ) (C O ) Cr CO

− − ++ → + A soma dos coeficientes estequiométricos da reação completa e balanceada é igual a A ( ) 11. B ( ) 22. C ( ) 33. D ( ) 44. E ( ) 55.

Volume de NaOH

C on

du tâ

nc ia

R S

T

C on

du tâ

nc ia

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Questão 7. Considere os seguintes líquidos, todos a 25 °C: I. 3 2Cu(NO ) (aq) II. 2CS ( ) III. 3 2CH CO H(aq)

IV. 3 2 16 2CH (CH ) CH OH( ) V. HC (aq) VI. 6 6C H ( )

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 Questão 8. Considere o seguinte mecanismo de reação genérica:

4 2 3 3A B A B (etapa lenta)+ + + ++ → +

4 3 3 4A B A B (etapa rápida)+ + + ++ → +

4 3 2C B C B (etapa rápida)+ + + ++ → + Com relação a este mecanismo, assinale a opção ERRADA. A ( ) A reação global é representada pela equação 4 3 3C 2 A C 2 A+ + + ++ → + .

B ( ) 2B + é catalisador. C ( ) 3B + e 4B + são intermediários da reação. D ( ) A lei de velocidade é descrita pela equação 4v k[C ][A ]+ += . E ( ) A reação é de segunda ordem. Questão 9. A 25 °C e 1 atm, uma solução de água pura contendo algumas gotas de solução alcoólica de indicador ácido-base azul de bromotimol apresenta coloração azulada. Nestas condições, certa quantidade de uma substância no estado sólido é adicionada e a solução torna-se amarelada. Assinale a opção que apresenta a substância sólida adicionada. A ( ) Iodo. B ( ) Sacarose. C ( ) Gelo seco. D ( ) Nitrato de prata. E ( ) Cloreto de sódio. Questão 10. Em cinco béqueres foram adicionados 50 mL de uma solução de referência, que consiste de uma solução aquosa saturada em cloreto de prata, contendo corpo de fundo, a 25 °C e 1 atm. A cada béquer, foram adicionados 50 mL de uma solução aquosa diluída diferente, dentre as seguintes: 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 contato com as soluções após rápida homogeneização das misturas aquosas e que não ocorre formação de óxido de prata sólido. Nestas condições, assinale a opção que indica a(s) solução(ões), dentre as acima relacionadas, que altera(m) a constante de equilíbrio da solução de referência. A ( ) Apenas I, III e IV B ( ) Apenas I e IV C ( ) Apenas II e V D ( ) Apenas III E ( ) Apenas V

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Questão 11. A 25 °C e 1 atm, uma amostra de 1,0 L de água pura foi saturada com oxigênio gasoso (O2) e o sistema foi mantido em equilíbrio nessas condições. Admitindo-se comportamento ideal para o O2 e sabendo-se que a constante da Lei de Henry para esse gás dissolvido em água é igual a 1,3 x 10–3 mol L–1 atm–1, nas condições do experimento, assinale a opção CORRETA que exprime o valor calculado do volume, em L, de O2 solubilizado nessa 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 Questão 12. Um vaso de pressão com volume interno de 250 cm3 contém gás nitrogênio (N2) quimicamente puro, submetido à temperatura constante de 250 °C e pressão total de 2,0 atm. Assumindo que o N2 se comporta como gás ideal, assinale a opção CORRETA que apresenta os respectivos valores numéricos do número de moléculas e da massa específica, em kg m–3, desse gás quando exposto às condições de pressão e temperatura apresentadas. 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 Questão 13. Um recipiente contendo gás hidrogênio (H2) é mantido à temperatura constante de 0 °C. Assumindo que, nessa condição, o H2 é um gás ideal e sabendo-se que a velocidade média das moléculas desse gás, nessa temperatura, é de 1,85 x 103 m s–1, assinale a alternativa CORRETA que 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 Questão 14. Assinale a opção que apresenta a afirmação CORRETA sobre uma reação genérica de ordem zero em relação ao reagente X. A ( ) A velocidade inicial de X é maior que sua velocidade média. B ( ) A velocidade inicial de X varia com a concentração inicial de X. C ( ) A velocidade de consumo de X permanece constante durante a reação. D ( ) O gráfico do logaritmo natural de X versus o inverso do tempo é representado por uma reta. E ( ) O gráfico da concentração de X versus tempo é representado por uma curva exponencial decrescente. Questão 15. Uma solução aquosa saturada em fosfato de estrôncio [Sr3(PO4)2] está em equilíbrio químico à temperatura de 25 °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 sal inorgânico) são quimicamente puros, assinale a alternativa CORRETA com o valor do PS(25 C)pK ° 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 Questão 16. Sabe-se que a 25 °C as entalpias de combustão (em kJ mol−1) de grafita, gás hidrogênio e gás metano são, respectivamente: –393,5; –285,9 e –890,5. Assinale a alternativa que apresenta o valor CORRETO da entalpia da seguinte reação:

2 4C(grafita) 2H (g) CH (g)+ → A ( ) 1211,1 kJ mol−− B ( ) 174,8 kJ mol−− C ( ) 174,8 kJ mol−

D ( ) 1136,3 kJ mol− E ( ) 1211,1 kJ mol−

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Questão 17. Uma lâmpada incandescente comum consiste de um bulbo de vidro preenchido com um gás e de um filamento metálico que se aquece e emite luz quando percorrido por corrente elétrica. Assinale a opção com a afirmação ERRADA a respeito de características que o filamento metálico deve apresentar para o funcionamento adequado da lâmpada. A ( ) O filamento deve ser feito com um metal de elevado ponto de fusão. B ( ) O filamento deve ser feito com um metal de elevada pressão de vapor. C ( ) O filamento deve apresentar resistência à passagem de corrente elétrica. D ( ) O filamento deve ser feito com um metal que não reaja com o gás contido no bulbo. E ( ) O filamento deve ser feito com um metal dúctil para permitir a produção de fios finos. Questão 18. Em um processo de eletrodeposição de níquel, empregou-se um eletrodo ativo de níquel e um eletrodo de cobre, ambos parcialmente imersos em uma solução aquosa contendo sais de níquel (cloreto e sulfato) dissolvidos, sendo este eletrólito tamponado com ácido bórico. No decorrer do processo, conduzido à temperatura de 55 °C e pressão de 1 atm, níquel metálico depositou-se sobre a superfície 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 solução eletrolítica. III. Ocorre formação de hidrogênio gasoso no eletrodo de níquel. IV. O ácido bórico promove a precipitação de níquel na forma de produto insolúvel no meio aquoso. Com relação ao processo de eletrodeposição acima descrito, 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. Questão 19. Considere duas reações químicas, mantidas à temperatura e pressão ambientes, descritas pelas equações abaixo: I. 12 2 22H (g) O (g) H O(g)+ → ΙΙ. 12 2 22H (g) O (g) H O( )+ → Assinale a opção que apresenta a afirmação ERRADA sobre estas reações. A ( ) As reações I e II são exotérmicas. B ( ) Na reação I, o valor, em módulo, da variação de entalpia é menor que o da variação de energia interna. C ( ) O valor, em módulo, da variação de energia interna da reação I é menor que o da reação II. D ( ) O valor, em módulo, da variação de entalpia da reação I é menor que o da reação II. E ( ) A capacidade calorífica do produto da reação I é menor que a do produto da reação II. Questão 20. Considere o composto aromático do tipo C6H5Y, em que Y representa um grupo funcional ligado ao anel. Assinale a opção ERRADA com relação ao(s) produto(s) preferencialmente formado(s) durante a reação de nitração deste tipo de composto nas condições experimentais apropriadas. A ( ) Se Y representarogrupo –CH3, o produto formado será o m–nitrotolueno. B ( ) Se Y representar o grupo –COOH, o produto formado será o ácido m–nitro benzóico. C ( ) Se Y representar o grupo–NH2, os produtos formados serão o–nitroanilina e p–nitroanilina. D ( ) Se Y representar o grupo –NO2, o produto formado será o 1,3–dinitrobenzeno. E ( ) Se Y representar o grupo –OH, os produtos formados serão o–nitrofenol e p–nitrofenol.

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AS QUESTÕES DISSERTATIVAS, NUMERADAS DE 21 A 30, DEVEM SER RESPONDIDAS NO CADERNO DE SOLUÇÕES. AS QUESTÕES NUMÉRICAS DEVEM SER DESENVOLVIDAS ATÉ O FINAL E O VALOR ABSOLUTO DO RESULTADO DEVE SER APRESENTADO. Questão 21. Determine o valor aproximado do pH no ponto de equivalência, quando se titula 25,0 mL de ácido acético 0,1000 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. Questão 22. Proponha um método de obtenção de sulfato de cobre anidro a partir de uma reação de neutralização. Expresse as etapas para a sua obtenção por meio de equações químicas, indicando as condições necessárias para que cada etapa seja realizada. Questão 23. A nitroglicerina, C3H5(ONO2)3( ), é um óleo denso que detona se aquecido a 218 °C ou quando é submetido a um choque mecânico. Escreva a equação que representa a reação química do processo, sabendo que a reação de decomposição é completa, e explique porque a molécula é explosiva. Questão 24. Foram realizadas duas experiências com dois ovos de galinha. Inicialmente, ambos foram imersos em vinagre até a dissolução total da casca, que pode ser considerada constituída prioritariamente por carbonato de cálcio. Os ovos envoltos apenas em suas membranas foram cuidadosamente retirados do vinagre e deixados secar por um breve período. A seguir, um ovo foi imerso em água pura e, o outro, numa solução saturada de sacarose, sendo ambos assim mantidos até se observar variação volumétrica de cada ovo. a) Escreva a equação química balanceada que descreve a reação de dissolução da casca de ovo. b) O volume dos ovos imersos nos líquidos deve aumentar ou diminuir? Explique sucintamente por que estas

variações volumétricas ocorrem. Questão 25. Considere a curva de variação da energia potencial das espécies A, B, C, D e E, envolvidas em uma reação química genérica, em função do caminho da reação, apresentada na figura ao lado. Suponha que a reação tenha sido acompanhada experimentalmente, medindo-se as concentrações de A, B e C em função do tempo. a) Proponha um mecanismo de reação para o processo descrito na figura,

indicando a reação global. b) Indique a etapa lenta do processo e escreva a lei de velocidade da

reação. c) Baseado na sua resposta ao item b) e conhecendo as concentrações de A, B e C em função do tempo,

explique como determinar a constante de velocidade desta reação. Questão 26. Dada a fórmula molecular C3H4C 2, apresente as fórmulas estruturais dos compostos de cadeia aberta que apresentam isomeria geométrica e dê seus respectivos nomes. Questão 27. Considere que certa solução aquosa preparada recentemente contém nitratos dos seguintes cátions:

2 2 2Pb ,Cu , Fe e Ag+ + + + . Descreva um procedimento experimental para separar esses íons, supondo que você dispõe de placas polidas dos seguintes metais puros: zinco, cobre, ferro, prata, chumbo e ouro e os instrumentos de vidro adequados. Descreva cada etapa experimental e apresente todas as equações químicas balanceadas. Dados:

2 2

2 2

3

o o Zn / Zn Fe / Fe

o o Pb / Pb Cu / Cu

o o Ag / Ag Au / Au

E 0,76V E 0,44V

E 0,13V E 0,34V

E 0,80V E 1,40V

+ +

+ +

+ +

= − = −

= − =

= =

A+B

D+EC

Caminho da reação

En er

gi a

En er

gi a

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Questão 28. Considere que as reações químicas representadas pelas equações não balanceadas abaixo ocorram em condições experimentais apropriadas e que as espécies A, B, C, D, E e F representam os produtos destas reações. 6 6 3C H OCH HI A B+ → + 3 2CH CH I Na C D+ → + 3 2 3 2CH CH I CH CH C C Na E F+ ≡ → + Apresente as equações químicas balanceadas e os respectivos produtos. Questão 29. Uma chapa metálica de cobre recoberta com uma camada passiva de óxido de cobre (I) é imersa em um recipiente de vidro contendo água destilada acidificada (pH = 4) e gás oxigênio (O2) dissolvido, sendo a temperatura e a pressão deste sistema iguais a 25 °C e 1 atm, respectivamente. Admitindo-se que a concentração inicial de equilíbrio dos íons de cobre (II) na solução aquosa é de 10–6 mol L–1 e, considerando que, nessas condições, a camada de óxido que envolve o metal pode ser dissolvida: a) Escreva a equação química balanceada da reação que representa o processo de corrosão do Cu2O(s) no

referido 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) apresenta

tendência termodinâmica de sofrer corrosão espontânea no meio descrito acima. Dados: 2 2 22

o o O / H OCu / Cu OE 0, 20 V; E 1, 23V+ = =

Questão 30. Cobre metálico exposto à atmosfera ambiente úmida sofre corrosão, com formação de cuprita (Cu2O) sobre a sua superfície. Este fato é comprovado em laboratório com a aplicação de corrente elétrica, proveniente de um gerador de corrente contínua, em um eletrodo de cobre (isento de óxido) imerso numa solução aquosa neutra de cloreto de potássio (pH = 7) contendo oxigênio gasoso (O2) dissolvido. Considere que esse procedimento é realizado nas seguintes condições: I. Eletrodos metálicos empregados: catodo de platina e anodo 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 que representam as reações envolvidas na formação da cuprita

sobre cobre metálico. b) Calcule o valor numérico da massa de cuprita, expressa em g, formada sobre a superfície do anodo. c) Sabendo que a massa específica média da cuprita é igual a 6,0 g cm–3, calcule o valor numérico da

espessura média, expressa em μm, desse óxido formado durante a eletrólise.

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