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EXAME DE CAPACIDADE – IQ/USP
o
SEMESTRE / 2008
PROVA DE CONHECIMENTOS
GERAIS EM QUÍMICA
Nome do Candidato:________________________________________
CADERNO DE QUESTÕES
Instruções:
¾ Escreva seu nome em letra de forma
¾ Das 10 (dez) questões constantes neste caderno, o(a)
candidato(a) deve responder obrigatoriamente as questões
de números 1 a 4. Além disso, deve responder outras quatro
(4) questões de sua livre escolha entre as de números 5 a 10
¾ A nota final será dada pela média aritmética das notas de oito questões
¾ É expressamente proibido fazer qualquer anotação e/ou
marca que permita sua identificação nas demais folhas desta
prova
¾ Resolva cada questão na folha correspondente à mesma no caderno de respostas ( não será considerada nenhuma resposta assinalada no caderno de questões)
¾ O desempenho nesta prova será utilizado para ingresso no programa de Pós- graduação e na classificação dos candidatos à bolsa da instituição
Uso SPG
QUESTÕES OBRIGATÓRIAS
1 a 4
Questão 1
a) Qual a geometria das moléculas de metano (CH 4 ), amônia (NH 3 ) e água (H 2 O)?
b) Por que as ligações no metano fazem ângulos de 109,5º, na amônia 107º e na água 105º?
c) O ponto de ebulição normal da água é 100ºC, da amônia é -33,3ºC e do metano é -161,5ºC. Explique estas diferenças.
d) Quantos mols de amônia devem ser adicionados a 1 L de água que contém 7,16 g de AgCl em suspensão para dissolver todo o sólido? (Dados: Kps AgCl= 1,8 x 10-10, K f [Ag(NH 3 ) 2 ] +^ = 1,6 x 10^7 , M(AgCl) = 143,3 g mol -1).
Questão 2
a) Explique com base em equilíbrios químicos o que é uma solução tampão.
b) Determine o pH de uma solução tampão 0,1 mol L-1^ de CH 3 COOH/CH 3 COONa. Demonstre, por meio de cálculos, se esta solução tem a sua ação tamponante preservada com a adição de 0,1 mol L-1^ de HCl.
c) Qual o valor do pH da solução tampão 0,1 mol L -1^ de CH 3 COOH/CH 3 COONa se ela for diluída 10 vezes?
Dados:K (CH 3 COOH) = 1,8x10-
Questão 3
a) Coloque os seguintes compostos em ordem crescente de acidez: fenol, ciclo-hexanol e ácido benzóico. Explique.
b) Explique as diferenças de acidez dos prótons a-e da cisteína.
HS
H 2 C NH 2
H
CO 2 H
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
c) Que diferenças em termos mecanísticos existem entre a reação de brometo de metila e os seguintes sais: CH 3 S-Na+, (CH 3 ) 3 CO - Na+^ e CH 3 O - Na+?
QUESTÕES 5 a 10
Responda quatro das seis questões a seguir
Questão 5
Os gráficos I e II abaixo referem-se à variação do potencial químico em função da temperatura para duas substâncias, designadas por A e B, que apresentam volumes molares distintos em cada fase:
Substância A: V m (sólida) < V m (fase líquida); Substância B: V m (sólida) > V m (fase líquida).
Sabendo-se que:
m T
V p ⎟⎟ = ⎠
⎞ ⎜⎜ ⎝
⎛ ∂
∂μ (^) , m P
S T
⎟ =− ⎠
⎜ ⎞ ⎝
⎛ ∂
∂μ
onde: V m = volume molar; S m entropia molar; T = temperatura; P = pressão; μ = potencial químico pede-se:
a) associar as substâncias A e B aos gráficos correspondentes. Justifique sua resposta. b) indicar a constante física que pode ser determinada a partir dos gráficos. Justifique sua resposta. c) analisar o que ocorre com a constante física em questão em função da variação da pressão, em cada caso. Justifique sua resposta.
Gráfico II
Τ
alta pressão
baixa pressão
Τ
Gráfico I
Questão 6
Considere os diagramas de distribuição das espécies em função do pH para os ácidos fumárico ( trans -HOOCCH:CHCOOH) e maleico ( cis -HOOCCH:CHCOOH).
a) Complete a tabela com os valores aproximados das constantes de dissociação. ácido K 1 K 2 fumárico maleico
b) Qual dos ácidos seria mais adequado para preparar uma solução tampão em pH 4,5? Justifique.
c) Calcule a massa de NaOH (40 g mol-1) necessária para preparar 250 mL de uma solução tampão 0,500 mol L-1^ em pH 4,5 a partir do ácido fraco.
Questão 7
3-metilcicloexeno foi titulado coulometricamente a corrente constante. A amostra consistia de 50 mL de etanol contendo 2,5x10-4^ mol L-1^ da olefina e 0,05 mol L -1^ de NaBr. Sabendo-se que 1 mol de elétrons ≡ 105 C e que o potencial de redução do bromo é 1,087 V, pergunta-se:
a) Quantos coulombs foram necessários para titulação?
b) Sugira um arranjo experimental indicando uma maneira de visualização do ponto final.
c) Mostre as reações envolvidas em solução e nos eletrodos.
d) Descreva sucintamente o mecanismo da reação de consumo do 3- metilcicloexeno e a estereoquímica do produto.
ácido maleico
ácido fumárico
Questão 9
A reação de 2-metil-1-buteno e ácido bromídrico (em ácido acético com 2% de água) segue uma cinética de pseudo-primeira ordem quando o alceno está em grande excesso. Os dados experimentais de constantes de velocidade de pseudo-primeira ordem, a 25oC, estão na tabela a seguir:
[HBr] inicial mmol L-
[alceno] inicial mol L-
k obs 10 -2^ s- 3,3 0,368 1, 4,0 0,368 1, 4,4 0,368 1, 4,4 0,184 0, 4,4 0,082 0, 2,0 0,0736 0, 2,0 0,184 0, 2,0 0,0736 0,
Pede-se:
a) Qual é a ordem global da reação? Qual a ordem em cada um dos reagentes? Qual é a constante de velocidade da reação? Explique como chegou nos números, incluindo quaisquer aproximações utilizadas.
b) Proponha um mecanismo para a reação, indicando qual é a etapa lenta. Escreva-o detalhadamente.
Questão 10
Substâncias orgânicas dissolvidas em água, de fórmula geral {CH 2 O}, consomem O 2 dissolvido através da reação de oxidação:
{CH 2 O} + O 2 → CO 2 + H 2 O.
Esse processo tem importância ambiental, dado que a oxidação de matéria orgânica remove oxigênio necessário para a manutenção de processos biológicos no meio aquático. Portanto, a Demanda Química de Oxigênio (DQO) é um parâmetro importante da qualidade das águas. A DQO mede a concentração de substâncias que podem ser oxidadas por um oxidante químico (no caso, dicromato de potássio em meio ácido), de acordo com a seguinte equação simplificada:
3{CH 2 O} + 16H 3 O +^ + 2Cr 2 O 7 2-^ → 4Cr 3+^ + 3CO 2 + 27H 2 O
Continuação da questão 10
Coletou-se uma amostra de 100,0 mL de efluente de uma indústria papeleira para a determinação de DQO, tendo sido consumidos 5,0 × 10- mol de dicromato na oxidação química.
a) Qual é a concentração de substâncias orgânicas na amostra?
b) Qual a concentração de O 2 (em mg L-1) necessária para oxidar completamente as substâncias orgânicas presentes?
c) Um método tradicional para determinar a DQO de uma amostra envolve a medida espectrofotométrica da formação de Cr3+^ em λ = 600 nm após o término da oxidação. De acordo com os dados abaixo, quantos mols de dicromato teriam sido necessários para oxidar uma amostra cuja absorbância em 600 nm fosse 0,190?
Dado: O = 16 g mol-
DQO (mg O 2 .L-1)
Absorbância a 600 nm 0 0, 200 0, 300 0, 400 0, 500 0, 800 0,
