Vestibular de Química -  Universidade Federal do Ceará  - 2010 - UFC, Notas de estudo de Química. Universidade Estadual do Oeste do Paraná (UNIOESTE)
Corcovado
Corcovado13 de Março de 2013

Vestibular de Química - Universidade Federal do Ceará - 2010 - UFC, Notas de estudo de Química. Universidade Estadual do Oeste do Paraná (UNIOESTE)

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Vestibular de Química da Universidade Federal do Ceará do ano de 2010.
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Prova de Física

Química

01. O raio atômico (ou iônico) é uma propriedade periódica que exerce grande influência na reatividade dos átomos (ou dos íons).

A) Explique, em termos de carga nuclear efetiva, a variação apresentada pelo raio atômico (ou iônico) dentro de um mesmo período da Tabela Periódica.

B) Considere os seguintes pares de espécies: i) Al+ e Al2+; ii) F e F- e iii) Li e Li+. Indique, para cada par, a espécie que apresenta o maior raio.

Questão 01 Comentários Assunto: Item 1.3 do Programa de Química do Vestibular. Solução: A)(até sete pontos) A carga nuclear efetiva (Zef) pode ser definida como a atração que é efetivamente exercida pelo núcleo sobre os elétrons mais externos. Dentro de um mesmo período da Tabela Periódica, Zef aumenta com o aumento do número atômico da esquerda para a direita. Quanto maior for o valor de Zef, maior será a atração núcleo-elétron e consequentemente menor será o raio atômico (ou iônico). Isso explica a diminuição do raio atômico (ou iônico) dentro de um mesmo período da esquerda para a direita em função do aumento de Zef.

B) (até três pontos) Para os pares de espécies apresentados em i, ii e iii, tem-se, respectivamente, Al+, F- e Li.

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02. A escala de acidez das soluções aquosas é uma consequência direta da reação de autodissociação da água:

2H2O(l) H⇋ 3O+(aq) + OH-(aq)

Os gráficos I, II e III correspondem aos valores de pH e pOH para uma amostra de água pura em três temperaturas diferentes, sendo uma delas 25 oC.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

10 11 12

pO H

pH

I

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

10 11 12 13 14

pO H

pH

II

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

10 11 12 13 14 15

pO H

pH

III

A) Qual é o gráfico que apresenta os dados obtidos em um maior valor de temperatura?

B) Para o menor valor de temperatura, qual é o pH para uma amostra de água pura?

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Questão 02 Comentários Assunto: Itens 1.5 e 2.5 do Programa de Química do Vestibular. Solução: A)(seis pontos) A 25 oC, a constante de equilíbrio para a reação de autodissociação da água é igual a 1,0 x 10-14, logo pKw = 14, ou pH + pOH = 14. A constante de equilíbrio para uma reação aumenta com o aumento da temperatura. Analisando os gráficos apresentados, observa-se que, para o gráfico II, pH + pOH = 14, sendo, portanto, o gráfico correspondente a 25 oC. Já para o gráfico I, tem-se que pH + pOH = 12; logo, esse gráfico corresponde a T > 25 oC. No gráfico III, pH + pOH = 15, consequentemente T < 25 oC.

B)(quatro pontos) Uma amostra de água pura possui [H3O]+ = [OH-], ou seja, pH = pOH. Logo, pelo gráfico III, o valor de pH nessa condição é 7,5.

03. Considere a reação química entre NH3 e O2: aNH3(g) + bO2(g) → cNO(g) + dH2O(g). Os gráficos I e II correspondem à massa de NO formada em função da massa dos reagentes.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 0

1

2

3

4

5

6

7

m as

sa d

o re

ag en

te A

/ g

massa de NO / g

I

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

m as

sa d

o re

ag en

te B

/ g

massa de NO / g

II

A) Apresente a reação química devidamente balanceada.

B) Associe as espécies A e B aos respectivos reagentes.

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Questão 03 Comentários Assunto: Item 2.2 do Programa de Química do Vestibular. Solução: A)(quatro pontos) A equação química balanceada é 4NH3(g) + 5O2(g) → 4NO(g) + 6H2O(g).

B)(até seis pontos) Tomando-se como base a quantidade máxima de NO formada, 12 g, tem-se que:

3 3 NH g 8,6

NO g 120 NH g 68

.NO g 12 = e 22 O g 16NO g 120 O g 160.NO g 12 = .

Portanto, o reagente A é NH3, e o reagente B é o O2, ou seja, o gráfico I corresponde à massa de NH3, e o gráfico II corresponde à massa de O2.

04. Revestimento metálico de zinco sobre ferro é obtido pela redução de íons Zn2+ a partir da eletrólise de uma solução aquosa contendo estes íons. A) Considerando que ferro e zinco formam um par galvânico, indique, a partir dos valores de potencial

padrão de eletrodo, fornecidos abaixo, que metal atuará como ânodo e que metal atuará como cátodo neste par galvânico. Justifique sua resposta em função dos valores de potencial padrão de eletrodo fornecidos. Dados: Zn2+(aq) + 2e- Zn ⇋ (s) E0 = - 0,76 V

Fe2+(aq) + 2e- Fe ⇋ (s) E0 = - 0,44 V

B) Considerando que, em uma célula eletrolítica, a intensidade de corrente elétrica para a redução de íons Zn2+ varia com o tempo, de acordo com o gráfico abaixo, determine o número de moles de zinco metálico reduzido sobre ferro. Dado: Assuma que um mol de elétrons corresponde a uma carga de 96.500 C.

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

I / A

m pè

re s

t / horas

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Questão 04 Assunto: Item 2.5 do Programa de Química do Vestibular. Solução: A) (até quatro pontos) O zinco e o ferro formarão um par galvânico. Por possuir um potencial padrão de eletrodo mais negativo que o ferro, o zinco atuará como ânodo e o ferro como cátodo.

B)(até seis pontos) A carga elétrica é fornecida pela relação q = i.t, sendo q a carga elétrica relativa à reação de redução, i a corrente de redução e t o tempo de redução. Assim, a carga de redução será dada pela área abaixo da curva i.t. O gráfico pode ser dividido em duas áreas, A1 e A2.

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

A2

I / a

m pè

re s

t / horas

A1

As áreas A1 e A2 são calculadas por:

C 800.1 2

A 0,1.s 600.3 2 h.bA1 === e C 200.7A 0,1.s 200.7h.bA2 === .

A carga total de redução corresponde à soma A1 + A2 = 1.800 C + 7.200 C = 9.000 C. A reação de redução é: Zn2+(aq) + 2e- → Zn(s). Assim, a estequiometria da reação indica que, para cada mol de Zn2+ reduzido, dois moles de elétrons são consumidos. Como para um mol de elétrons tem-se 96.500 C, o número de moles de elétrons consumidos (n) será igual a: n = 9.000 C /96.500 C mol-1 ≅ 0,09 mol. Logo, serão reduzidos aproximadamente 0,045 mol de zinco.

05. A reação de fotossíntese é 6CO2(g) + 6H2O(l) → C6H12O6(s) + 6O2(g). Estima-se que, em uma floresta tropical, cerca de 34.000 kJ m-2 de energia solar são armazenados pelas plantas para realização da fotossíntese durante o período de um ano. A partir dos valores de entalpia padrão de formação fornecidos abaixo, calcule:

Substância Entalpia padrão de formação (kJ mol-1) CO2(g) -394 H2O(l) -286

C6H12O6(s) -1.275 O2(g) 0

A) a massa de CO2 que será retirada da atmosfera por m2 de floresta tropical durante o período de um ano.

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B) a massa de O2 que será adicionada à atmosfera por m2 de floresta tropical durante o período de um ano.

Questão 05 Comentários Assunto: Item 2.3 do Programa de Química do Vestibular. Solução: A)(até seis pontos) De acordo com a reação da fotossíntese 6CO2(g) + 6H2O(l) → C6H12O6(s) + 6O2(g), a variação de entalpia padrão para esta reação será:

)H6H6(HH 0 OH,f 0

CO,f 0

OHC,f 0 reação 226126 +−=∆ 0 reaçãoH∆ = - 1275 - [6(-394) + 6(-286)] 0 reaçãoH∆ = -1275 - (-4080) 0 reaçãoH∆ = 2805 kJ.

Assim, o consumo de seis moles de CO2, ou seja, 264 g de CO2, necessitará de 2805 kJ de energia. Dessa maneira, o consumo de CO2 por metro quadrado de floresta tropical durante o período de um ano será:

2 -2

CO m g 3200kJ 2805 g 264.m kJ 000.34

m 2

−== .

B)(até quatro pontos) 2805 kJ de energia liberarão seis moles de O2, ou seja, 192 g de O2. Portanto, a massa de O2 liberada para a atmosfera será:

2 -2

O m g 2327kJ 2805 g 192.m kJ 000.34

m 2

−≅= .

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06. A tabela abaixo apresenta os resultados obtidos para o estudo cinético de uma reação química elementar genérica na forma aA + bB + cC → D + E.

Experimento [A] [B] [C] velocidade da reação / mol L–1 s–1 1 0,10 0,10 0,10 8,0x10– 4 2 0,20 0,10 0,10 1,6x10–3 3 0,10 0,20 0,10 1,6x10–3 4 0,10 0,10 0,20 3,2x10–3

A partir destes resultados, determine:

A) a lei de velocidade da reação.

B) o valor da velocidade da reação quando [A] = [B] = [C] = 0,20 mol L-1.

Questão 06 Comentários Assunto: Item 2.5 do Programa de Química do Vestibular. Solução: A)(seis pontos) A velocidade da reação pode ser definida por v = k[A]a[B]b[C]c, sendo v a velocidade da reação; k a constante de velocidade e os expoentes a, b e c, a ordem da reação em relação a A, B e C, respectivamente. Analisando os dados da tabela, vê-se que, ao dobrar a concentração de A, a velocidade da reação dobra. O mesmo comportamento é observado para B. Quando a concentração de C dobra, a velocidade da reação quadruplica. Portanto, a reação é de primeira ordem em relação a A e a B e de segunda ordem em relação a C. Assim, os valores dos expoentes são a = b = 1 e c = 2. A seguir, a constante de velocidade pode ser determinada empregando os dados tabelados, sendo igual a 8 L3 mol-3 s-1. Assim, tem-se v = 8[A][B][C]2. B)(até quatro pontos) Considerando [A] = [B] = [C] = 0,20 mol L–1 na equação da lei de velocidade, tem-se que o valor da velocidade da reação é igual a 1,28x10–2 mol L–1 s–1.

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07. O glutaraldeído (I) é um desinfetante bactericida muito efetivo contra bactérias Gram-positivas e Gram- negativas. Também é efetivo contra Mycobacteriumtuberculosis, alguns fungos e vírus, inclusive contra o vírus da hepatite B e o HIV. Considerando a sequência reacional abaixo, responda os itens a seguir.

 →ozonóliseA O O (I)

A + H2 BNi →

A) Considerando que a fórmula molecular de A é C5H8, que este composto forma o glutaraldeído (I) por ozonólise e que adiciona 1 mol de H2 para formar o composto B, represente as estruturas moleculares dos compostos A e B.

B) Indique a classe de reação química envolvida na formação do composto B.

Questão 07 Comentários Assunto: Itens 3.2.3 do Programa de Química do Vestibular. Solução: A)(até oito pontos) Composto A Composto B

Por sua fórmula molecular, o composto A apresenta dois graus de insaturação. Um deles é referente a uma ligação dupla C=C, evidenciada pela adição de 1 mol de H2. O outro grau de insaturação se refere à estrutura de anel, evidenciada pela formação de dialdeído após a ozonólise. O composto B é um cicloalcano formado pela adição de hidrogênio à dupla ligação do composto A.

B) (dois pontos) Hidrogenação catalítica ou adição de hidrogênio.

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08. O ibuprofeno (I) atua como analgésico e anti-inflamatório, enquanto o alminoprofeno (II) é um derivado do ácido propanoico que tem utilidade no tratamento de inflamações e doenças reumáticas.

(I) (II) Ibuprofeno Alminoprofeno

A) Considerando que ambas as substâncias apresentam isomerismo óptico, quantos carbonos assimétricos possui cada uma?

B) Represente os estereoisômeros para o composto I por meio de projeções de Fischer.

Questão 08 Comentários Assunto: Item 3.2 do Programa de Química do Vestibular. Solução: A) (até quatro pontos) O ibuprofeno e o alminoprofeno apresentam apenas um carbono assimétrico, isto é, carbono ligado a quatro substituintes diferentes.

B)(até seis pontos) As projeções de Fischer para os enantiômeros do composto I são:

H

CH3

H13C10 COOH

H

CH3

HOOC C10H13

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