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QUÍMICA
- “Palíndromo – Diz-se da frase ou palavra que, ou se leia da esquerda para a direita, ou da direita para a esquerda, tem o mesmo sentido.” Aurélio. Novo Dicionário da Língua Portuguesa , 2a^ ed., 40 a^ imp., Rio de Janeiro, Ed. Nova Fronteira, 1986, p.1251.
“Roma me tem amor” e “a nonanona” são exemplos de palíndromo. A nonanona é um composto de cadeia linear. Existem quatro nonanonas isômeras.
a) Escreva a fórmula estrutural de cada uma dessas nonanonas. b) Dentre as fórmulas do item a , assinale aquela que poderia ser considerada um palíndromo. c) De acordo com a nomenclatura química, podem-se dar dois nomes para o isômero do item b. Quais são esses nomes?
Resolução:
a) H 3 C — C — CH 2 — CH 2 — CH 2 — CH 2 — CH 2 — CH 2 — CH 3 | | O
H 3 C — CH 2 — C — CH 2 — CH 2 — CH 2 — CH 2 — CH 2 — CH 3 | | O
H 3 C — CH 2 — CH 2 — C — CH 2 — CH 2 — CH 2 — CH 2 — CH 3 | | O
H 3 C — CH 2 — CH 2 — CH 2 — C — CH 2 — CH 2 — CH 2 — CH 3 | | O
b) Palíndromo:
H 3 C — CH 2 — CH 2 — CH 2 — C — CH 2 — CH 2 — CH 2 — CH 3 | | O
c) 5-nonanona ou dibutilcetona
FUVEST ó 2a^ Fase ó JANEIRO/
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- Industrialmente, o clorato de sódio é produzido pela eletrólise da salmoura* aquecida, em uma cuba eletrolítica, de tal maneira que o cloro formado no anodo se misture e reaja com o hidróxido de sódio formado no catodo. A solução resultante contém cloreto de sódio e clorato de sódio.
2 NaCl (aq) + 2 H 2 O (l) → Cl 2 (g) + 2 NaOH (aq) + H 2 (g)
3 Cl 2 (g) + 6 NaOH (aq) → 5 NaCl (aq) + NaClO 3 (aq) + 3 H 2 O (l)
Ao final de uma eletrólise de salmoura, retiraram-se da cuba eletrolítica, a 90ºC, 310 g de solução aquosa saturada tanto de cloreto de sódio quanto de clorato de sódio. Essa amostra foi resfriada a 25ºC, ocorrendo a separação de material sólido.
a) Quais as massas de cloreto de sódio e de clorato de sódio presentes nos 310 g da amostra retirada a 90ºC? Explique. b) No sólido formado pelo resfriamento da amostra a 25ºC, qual o grau de pureza (% em massa) do composto presente em maior quantidade? c) A dissolução, em água, do clorato de sódio libera ou absorve calor? Explique.
- salmoura = solução aquosa saturada de cloreto de sódio
Resolução: a) Soluções saturadas para 100g de água (a 90ºC)
NaCl: 40 g
NaClO 3 : 170 g
40 g NaCl + 170 g NaClO 3 + 100 g H 2 O = 310 g de solução aquosa saturada dos dois sais
Como a amostra retirada tem massa de 310 g, as massas de soluto dissolvidas são: 40 g de NaC l e 170 g de NaC l O 3.
b) Resfriando-se a amostra a 25ºC, temos as seguintes massas de soluto ainda dissolvidas em 100 g de água:
NaCl: 37 g
NaClO 3 : 103 g
Material sólido separado a 25ºC (corpo de chão):
NaCl: 40 – 37 = 3 g
NaClO 3 : 170 – 103 = 67 g
Total: 70 g
Porcentagem de pureza em massa do composto presente em maior quantidade (NaClO 3 ):
67 70 x^ 100%^ ≅^ 96%
c) NaClO 3 (s) + H 2 O (l)
ààààààààendotérmicoÜ
áàààààààà NaClO 3 (aq)
A solubilidade de NaClO 3 em água (processo direto) aumenta com a temperatura (vide gráfico). O aumento da temperatura
favorece o processo endotérmico. Logo, a solubilidade do NaClO 3 em água é um processo endotérmico, ou seja, a
dissolução, em água, do clorato de sódio absorve calor.
leitura gráfica
leitura gráfica
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Observação: Hidrogênios primário, secundário e terciário são os que se ligam, respectivamente, a carbonos primário, secundário e terciário.
A monocloração do 3-metilpentano, a 25ºC, na presença de luz, resulta em quatro produtos, um dos quais é o 3-cloro-3- metilpentano, obtido com 17% de rendimento.
a) Escreva a fórmula estrutural de cada um dos quatro produtos formados. b) Com base na porcentagem de 3-cloro-3-metilpentano formado, calcule a porcentagem de cada um dos outros três produtos.
Resolução:
Cl — CH 2 — CH 2 — CH — CH 2 — CH 3
CH 3
1-cloro-3-metil-pentano
Cl
H 3 C — C — CH 2 — CH 2 — CH 3
CH 3
2-cloro-3-metil-pentano
Cl
H 3 C — CH 2 — C — CH 2 — CH 3 (17%)
CH 3
3-cloro-3-metil-pentano
H 3 C — CH 2 — CH — CH 2 — CH (^3) |
Cl — CH 2
1-cloro-2-etil-butano
a) H 3 C — CH 2 — CH — CH 2 — CH 3 + Cl 2
CH 3
b) Hidrogênio terciário é cinco vezes mais reativo que o hidrogênio primário.
Hprim = 17% : 5 = 3,4%
Hidrogênio secundário é quatro mais reativo que o hidrogênio primário.
Hsec = 4 x 3,4% = 13,6%
2-cloro-3-metilpentano ⇒ 4 x 13,6% = 54,5% 1-cloro-3-metilpentano ⇒ 6 x 3,4% = 20,4% 1-cloro-2-etilpentano ⇒ 3 x 3,4% = 10,2%
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- Um ácido monocarboxílico saturado foi preparado pela oxidação de 2,0 g de um álcool primário, com rendimento de 74%. Para identificar o ácido formado, efetuou-se sua titulação com solução aquosa de hidróxido de sódio de concentração igual a 0,20 mol L –1^. Gastaram-se 100 mL para consumir todo o ácido.
Elemento H C O massa molar/ g mol–1^1 12
a) Determine a massa molar do álcool empregado. b) Escreva a fórmula molecular do ácido carboxílico resultante da oxidação do álcool primário. c) Escreva as fórmulas estruturais dos ácidos carboxílicos, cuja fórmula molecular é a obtida no item b.
Resolução:
a) Álcool Primário →[ ]^0 Ácido Monocarboxílico saturado
1 mol 1 mol 2,0 g (^) Re n dim ento 74%→ x (mol)
Titulação do ácido com NaOH:
Ácido + NaOH → 1 mol 1 mol 0,20 mol/L 100 mL
Foram titulados x = 0,02 mol do ácido (valor real)
0,02 mol → 74%
x ’ →^ 100% ⇒ x ’ = 0,027 mol do ácido (valor teórico)
Como a estequiometria da reação Álcool → Ácido é de 1: 1, temos, em relação ao álcool :
2,0 g →^ 0,027 mol y →^ 1 mol ⇒ y = 74 g
Portanto, a massa molar do álcool é de 74 g/mol.
b) O álcool primário de massa molar 74 g/mol tem fórmula molecular C 4 H 10 O.
Logo, o ácido carboxílico resultante da oxidação deste álcool deve ter fórmula molecular C 4 H 8 O 2.
c) H 3 C — CH 2 — CH 2 — C == O e H 3 C — CH — C == O | | | OH H 3 C OH
⇒ 0,02 mol
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Resolução:
a) C 22 H 46 +
O 2 → 22 CO 2 + 23 H 2 O
b) Vsótão = 12 000 L
1 mol CO 2 24 L x 12 000 L x 0,88% ⇒ x = 4,4 mol CO (^2)
c) Da equação a , temos:
310 g parafina 22 mol CO 2 y 4,4 mol ⇒ y = 62 g parafina
1 vela 1,55 g z 62 g ⇒ z = 40 velas , portanto a idade da jovem senhora é 40 anos.
- Ácido nítrico é produzido pela oxidação de amônia com excesso de oxigênio, sobre um catalisador de platina, em uma seqüência de reações exotérmicas. Um esquema simplificado desse processo é
a) Escreva as equações químicas balanceadas das reações que ocorrem no reator, na torre de oxidação e na torre de absorção. Note que, desta última, sai NO(g), nela gerado. A maior parte desse gás é aproveitada na própria torre, onde há oxigênio em excesso. Duas reações principais ocorrem nessa torre.
b) A velocidade da reação que ocorre na torre de oxidação, ao contrário da velocidade da maioria das reações químicas, diminui com o aumento da temperatura. Baseando-se em tal informação, explique o que deve ser o dispositivo A.
Resolução: a) Reator: 4 NH 3 (g) + 5 O 2 (g) (^) Pt→ 4 NO (g) + 6 H 2 O (g)
Torre de oxidação: 2 NO (g) + O 2 (g) → 2 NO 2 (g)
Torre de absorção: 6 NO 2 (g) + 3 H 2 O (l) → 3 HNO 3 (aq) + 3 HNO 2 (aq)
3 HNO 2 (aq) → HNO 3 (aq) + 2 NO (g) + H 2 O (l)
NO (g) + 1 2 O 2 (g) → NO 2 (g)
5 NO 2 (g) + 2 H 2 O (l) +
1 2 O^2 (g)^ →^ 4 HNO^3 (aq) + NO (g)
b) Um dispositivo resfriador que diminui a velocidade.
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- Recentemente, foi lançado no mercado um tira-manchas, cujo componente ativo é 2 Na 2 CO 3. 3 H 2 O 2. Este, ao se dissolver em água, libera peróxido de hidrogênio, que atua sobre as manchas.
a) Na dissolução desse tira-manchas, em água, forma-se uma solução neutra, ácida ou básica? Justifique sua resposta por meio de equações químicas balanceadas. b) A solução aquosa desse tira-manchas (incolor) descora rapidamente uma solução aquosa de iodo (marrom). Com base nos potenciais-padrão de redução indicados, escreva a equação química que representa essa transformação. c) No experimento descrito no item b, o peróxido de hidrogênio atua como oxidante ou como redutor? Justifique.
Semi-reação de redução 0 Eredução (^) / volt
H 2 O 2 (aq) + 2 H +^ (aq) + 2 e –^ É 2 H 2 O (l) 1,
I 2 (s) + 2 e–^ É 2 I–^ (aq) 0,
O 2 (g) + 2 H 2 O (l) + 2 e –^ É H 2 O 2 (aq) + 2 OH –^ (aq) –0,
Resolução:
a) 2 Na 2 CO 3. 3 H 2 O 2 H O^2 → 2 Na 2 CO 3 + 3 H 2 O 2 (hidrolizável)
Na 2 CO 3 + 2 H 2 O ààààààhidróliseÜ áàààààà 2NaOH + H 2 O + CO 2 ⁄^ (solução final básica)
b) H 2 O 2 (aq) + 2 OH –^ (aq) É O 2 (g) + H 2 O (l) + 2 e–^ + 0,15 V
I 2 (s) + 2 e –^ É 2 I –^ (aq) + 0,54 V
H 2 O (aq) + I 2 (s) + 2 OH –^ (aq) É 2 I –^ (aq) + O 2 (g) + 2 H 2 O (l) ∆E = + 0,69 V
c) H 2 O 2 O 2 Logo, H 2 O 2 é agente redutor.
–1 0
- Define-se balanço de oxigênio de um explosivo, expresso em percentagem, como a massa de oxigênio faltante (sinal negativo) ou em excesso (sinal positivo), desse explosivo, para transformar todo o carbono, se houver, em gás carbônico e todo o hidrogênio, se houver, em água, dividida pela massa molar do explosivo e multiplicada por 100. O gráfico ao lado traz o calor liberado na decomposição de diversos explosivos, em função de seu balanço de oxigênio. Um desses explosivos é o tetranitrato de pentaeritritol (PETN, C 5 H 8 N 4 O 12 ). A equação química da decomposição desse explosivo pode ser obtida, seguindo-se as seguintes regras:
- Átomos de carbono são convertidos em monóxido de carbono.
- Se sobrar oxigênio, hidrogênio é convertido em água.
- Se ainda sobrar oxigênio, monóxido de carbono é convertido em dióxido de carbono.
- Todo o nitrogênio é convertido em nitrogênio gasoso diatômico.
oxidação
