Quimica 2014 tipo_c

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Quimica 2014 tipo_c

  1. 1. 1 QUÍMICA – TIPO C 1. Muitos cientistas consideram que Demócrito foi o último grande filósofo da natureza. Ele presumiu que a matéria fosse formada por partículas minúsculas. A concepção filosófica do átomo abriu caminho para que, muito tempo depois, fossem desenvolvidos os modelos atômicos, baseados em observações experimentais. Analise as proposições a seguir, com base na evolução dos modelos atômicos. 0-0) O modelo atômico de Dalton explica a existência de cátions e ânions. 1-1) O modelo atômico de Thomson é capaz de explicar o fato de que um bastão atritado pode atrair um pequeno pedaço de papel. 2-2) O experimento de Rutherford mostrou que o núcleo atômico é muito pequeno em comparação ao tamanho do átomo. 3-3) De acordo com o modelo atômico mais recente, os elétrons se movem em trajetórias circulares bem definidas, denominadas órbitas estacionárias. 4-4) Atualmente, equipamentos modernos podem determinar ao mesmo tempo a posição exata e a velocidade de um elétron num orbital. Resposta: FVVFF Justificativa: O átomo de Dalton seria uma esfera maciça e indivisível, não possuindo elétrons. O modelo de Thomson reconhecia a existência de elétrons e admitia, portanto, a divisibilidade do átomo. No experimento de Rutherford, a maior parte das partículas α atravessou a lâmina de ouro, como se não houvesse nenhum obstáculo, sendo esta observação de fundamental importância para a constatação de que o átomo é um “grande vazio”. De acordo com o modelo atômico atual, os elétrons se movem em orbitais, não possuindo trajetória definida. De acordo com o princípio da incerteza de Heisenberg, é impossível determinar a posição e a velocidade de um elétron num mesmo instante. 2. O esquema a seguir representa uma pilha montada com eletrodos dos metais A e B. Como pode ser observado no esquema, ocorre aumento de massa do metal A com concomitante desgaste do metal B. Com base na pilha representada, analise as proposições abaixo. 0-0) 1-1) 2-2) 3-3) 4-4) O fluxo de elétrons no fio externo é do metal A para o metal B. A reação B(s) + A+(aq)→B+(aq) + A(s) possui ∆G < 0. O eletrodo do metal B atua como ânodo, sendo a semirreação: B(s)→B+(aq)+1e-. A semirreação A+(aq) + 1e-→ A(s) possui maior potencial padrão de redução que a semirreação B+(aq) + 1e-→ B(s). A concentração de A+(aq) diminui durante o funcionamento da pilha. TIPO C
  2. 2. 2 Resposta: FVVVV Justificativa: O eletrodo do metal A é onde ocorre a redução; logo, o fluxo de elétrons é de B para A. Toda reação de célula galvânica (ou pilha) é espontânea, logo ∆G < 0. O eletrodo do metal B é onde ocorre a oxidação, por isso é o ânodo. A redução de A + é favorecida em relação à redução de B+; logo, a semirreação A+(aq) + 1e- A(s) possui maior potencial padrão de redução. Como no cátodo ocorre a semirreação A+(aq) + 1e- A(s), A+ está sendo consumido, por isso sua concentração diminui. 3. Num laboratório, existem cinco recipientes abertos contendo amostras de líquidos diferentes. A massas das amostras são diferentes e sabe-se que esses líquidos são substâncias puras. Os recipientes são aquecidos, de modo que todos os líquidos começam a entrar em ebulição, um de cada vez. A respeito da situação descrita, analise as proposições a seguir. 0-0) No momento em que todos os líquidos estão em ebulição, eles possuem a mesma temperatura. 1-1) No momento em que todos os líquidos estão em ebulição, eles possuem a mesma pressão de vapor. 2-2) A temperatura de cada líquido permanece constante durante a ebulição. 3-3) Com base nas informações fornecidas, é possível afirmar que a amostra contendo o líquido de menor ponto de ebulição é a que ferve primeiro. 4-4) No momento em que um líquido entra em ebulição, são normalmente rompidas interações de Van der Waals e ligações covalentes. Resposta: FVVFF Justificativa: As temperaturas de ebulição são diferentes uma vez que as amostras possuem substâncias diferentes. A temperatura de ebulição de um líquido é aquela na qual a pressão de vapor do líquido se equipara à pressão ambiente e, como os recipientes estão abertos, a pressão exercida sobre eles será a mesma. Durante a ebulição, a temperatura se mantém constante quando a amostra é uma substância pura. A ordem em que cada amostra começa a ferver vai depender também e dos calores específicos da massa de cada amostra. Durante a ebulição, são rompidas interações intermoleculares, como as interações de van der Waals, ligações de hidrogênio e interações dipolo-dipolo. Entretanto, não são rompidas ligações covalentes, o que caracterizaria uma reação e não uma ebulição. 4. Observe a reação abaixo: A respeito do fenômeno químico representado e sabendo que os números atômicos de N e B são respectivamente 7 e 5, analise as proposições abaixo. 0-0) 1-1) 2-2) 3-3) 4-4) Ambos os reagentes possuem moléculas com geometria trigonal plana. é uma molécula polar, enquanto é uma molécula apolar. A reação descrita representa uma neutralização ácido-base de Arrhenius. A ligação B-N é iônica, o que justifica as cargas parciais formadas nos átomos de B e N. O atua como um ácido de Brönsted-Lowry, pois possui um orbital p vazio na camada de valência. Resposta: FVFFF TIPO C
  3. 3. 3 Justificativa: Devido ao par de elétrons não-ligante, a amônia tem geometria piramidal, sendo, portanto, polar. Devido à sua geometria trigonal plana, o BF3 é apolar. O esquema mostra uma reação ácido-base de Lewis. A ligação B-N é covalente polar. BF3 atua como ácido de Lewis, não pode ser considerado um ácido de Bronsted-Lowry, uma vez que não tem como doar um H+. 5. Atualmente, o Japão enfrenta um grave problema ambiental, decorrente do vazamento de substâncias radioativas provenientes de uma usina nuclear em Fukushima. A empresa responsável pela usina informou que água contaminada com césio-137 vem sendo despejada no mar, e que cada litro da água contaminada possui uma atividade radioativa de 16.000 decaimentos por segundo, que é uma atividade 128 vezes maior que o máximo permitido pela legislação ambiental do Japão. Sabendo que a meia-vida do césio-137 é igual a 30 anos, analise as proposições abaixo. 0-0) A atividade radioativa máxima permitida pela legislação ambiental do Japão é de 125 decaimentos por segundo para cada litro de água. 1-1) 210 anos é o tempo necessário para que o nível de atividade radioativa da água contaminada caia para níveis permitidos. 2-2) Ao se misturar 0,5L de água contaminada com 0,5L de água pura, a atividade radioativa de 1L da mistura será de 4.000 decaimentos por segundo. 3-3) O césio-137 pode ser convertido em bário-137 através da emissão de uma partícula α. 4-4) O césio-137 possui o mesmo número de nêutrons que o césio-134. Resposta:VVFFF Justificativa: 6. A determinação da lei de velocidade de uma reação é baseada em resultados experimentais. No estudo cinético da reação NO(g) + ½ O2(g)→NO2(g), realizado na temperatura T, observou-se como a velocidade inicial da reação variou, de acordo com o gráfico abaixo: TIPO C
  4. 4. 4 Com base nas informações do gráfico, é correto afirmar que: 0-0) 1-1) 2-2) 3-3) a ordem da reação em relação ao é 0,5. a reação é de segunda ordem em relação ao NO. a unidade de k é . na temperatura T, se [NO]=[ ]=1mol/L, a velocidade da reação será igual a 28 4-4) o aumento da concentração dos reagentes aumenta a velocidade da reação devido a uma diminuição da energia de ativação. Resposta: FVVVF Justificativa: TIPO C
  5. 5. 5 7. A história da perfumaria remonta ao Egito antigo, aproximadamente a 2.000 a. C., quando as fragrâncias preparadas eram oferecidas aos mortos e aos deuses. Muitos óleos essenciais são utilizados na produção de perfumes desde a Antiguidade até os dias atuais. Esses óleos podem conter substâncias denominadas terpenoides. Alguns desses terpenoides são mostrados abaixo: Com base nas estruturas desses compostos, analise as proposições abaixo: 0-0) 1-1) 2-2) 3-3) 4-4) Citral, cinamal e linalol possuem isomeria cis-trans. Linalol e vanilina possuem a funcionalidade álcool. Dentre os compostos apresentados, apenas o linalol apresenta isomeria óptica. O cinamal possui fórmula molecular . A vanilina possui cadeia carbônica alifática. Resposta: FFVVF Justificativa: O linalol não possui isomeria cis-trans, porém é o único dentre os compostos apresentados que possui um centro assimétrico possuindo, portanto, isomeria óptica. A vanilina possui as funcionalidades éter, aldeído e fenol. O cinamal de fato, possui fórmula molecular C9H8O: A vanilina possui cadeia carbônica aromática. TIPO C
  6. 6. 6 8. Um estudante de química utiliza três balões idênticos para montar o aparato descrito pela figura abaixo. Ele encheu os balões A, B e C com hidrogênio, hélio e metano, respectivamente, e, então, os prendeu num suporte de metal. Após o enchimento, todos possuem a mesma temperatura e a mesma pressão. Os balões A e C possuem o mesmo volume, sendo o volume do balão B igual à metade do volume de A. Os gases possuem comportamento ideal. Considerando o conteúdo de cada balão e sabendo que H = 1g/mol, He = 4g/mol e C = 12g/mol, analise as proposições abaixo. 0-0) 1-1) 2-2) 3-3) 4-4) A massa de B é igual à massa de A. O número de mols de A é maior que o número de mols de C. O número de moléculas de A é igual ao número de moléculas de C. A densidade de B é maior que a densidade de A. Devido ao processo de efusão, C murchará mais rápido que A. Resposta: VFVVF Justificativa: Volumes iguais de gases ideais submetidos às mesmas condições de P e T possuem o mesmo número de mols. Logo, n A = nC e nB = 0,5nA. m = n x massa molar mA = nA x 2 = 2nA mB = 0,5 nA x 4 = 2nA Se nA = nC então NA = NC. A densidade de um gás é (PM)/(RT). R é uma constante, P e T são os mesmos, logo, a densidade será proporcional à massa molar. Como o He tem maior massa molar que H2, dB>dA. Moléculas mais leves possuem maiores velocidades de efusão, de acordo com a lei de Graham (v1/v2) = (M2/M1)1/2. Logo, vA>vC. TIPO C
  7. 7. 7 9. Analise os trechos abaixo, que foram retirados de um livro de química e de uma revista popular: 0-0) 1-1) 2-2) 3-3) 4-4) O sódio citado no livro interage com a água num processo denominado solvatação. O sódio ao qual a revista se refere forma ligações metálicas. O sódio ao qual o livro se refere pode conduzir a corrente elétrica no estado sólido ou quando fundido. O sódio citado no livro não é encontrado na natureza, mas pode ser obtido a partir de uma eletrólise. O sódio citado na revista é um poderoso agente oxidante. Resposta: FFVVF Justificativa: O livro se refere ao sódio metálico (que forma ligações metálicas), e a revista se refere ao cátion sódio (que forma ligações iônicas no estado sólido, ou é solvatado pela água quando em solução). Sendo um metal, o sódio citado pelo livro conduz a corrente elétrica no estado sólido ou quando fundido. Sendo muito reativo, o sódio metálico não é encontrado na natureza, mas pode ser obtido, por exemplo, através da eletrólise da soda cáustica fundida. Na + não é um poderoso agente oxidante, pois é difícil converter Na+ em Na0. A única possibilidade é através de eletrólise. 10. Considerando os diagramas abaixo. Pode-se afirmar que as estruturas do diagrama 0-0) 1-1) 2-2) 3-3) 4-4) 1 representam um par de tautômeros. 2 representam diferentes estruturas de ressonância do mesmo composto. 3 representam um par de enantiômeros. 4 representam diferentes conformações do mesmo composto. 5 representam isômeros de cadeia. TIPO C
  8. 8. 8 Resposta: VVVVF Justificativa: O equilíbrio ceto-enólico é denominado tautomeria. A aromaticidade é caracterizada pela existência de diferentes estruturas de ressonância, o que pode ser compreendido como a deslocalização dos elétrons . Quando compostos quirais são a imagem especular um do outro são denominados enantiômeros. As conformações cadeira e bote são possíveis para o ciclo-hexano. O par de estruturas do diagrama 5 representa o mesmo composto. 11. O anisol ou metoxibenzeno é um éter aromático amplamente utilizado na indústria química como substrato para a síntese de outros derivados aromáticos. Numa dessas indústrias, um engenheiro químico ficou responsável pelo monitoramento da reação do anisol com cloreto de etanoíla, utilizando um ácido de Lewis como catalisador, uma reação denominada acilação de Friedel-Crafts, de acordo com o esquema abaixo: Considerando a reatividade do anisol e a reação monitorada pelo engenheiro, analise as proposições abaixo. 0-0) 1-1) 2-2) 3-3) 4-4) Devido ao fato de possuir três ligações duplas, o anisol sofre preferencialmente reações de adição. O grupo – é ativante, por isso o anisol é mais reativo que o benzeno. Os produtos orgânicos obtidos possuem as funcionalidades éter e cetona. O produto orgânico majoritário é uma molécula halogenada. O produto orgânico majoritário é substituído na posição meta. Resposta: FVVFF Justificativa: Anéis aromáticos muito dificilmente sofrem reações de adição, pois deste modo haveria perda da aromaticidade. Preferencialmente anéis aromáticos sofrem reações de substituição. O grupo –OCH3 tem efeito doador de elétrons para o anel devido ao efeito de ressonância (mesomérico), atuando assim como grupo ativante. O grupo –OCH3 é orto e para dirigente. A reação (não-balanceada) é representada abaixo: Como pode ser observado no esquema acima, não há halogenação do composto orgânico. TIPO C
  9. 9. 9 12. As massas de átomos e moléculas são tão pequenas que, normalmente, é mais conveniente utilizar a unidade de massa atômica (u). A respeito desta unidade, analise as proposições abaixo. (Dados: Número de Avogadro = 6,02 x 1023 mol-1, massas atômicas: H = 1 u; N = 14 u; O = 16 u) 0-0) 1-1) 2-2) 3-3) 4-4) 1u é igual a 1/12 da massa de um átomo de carbono-12. Se um átomo tem o dobro da massa do carbono-12, então sua massa é 1/6 u. 1 mol de átomos de oxigênio tem massa igual a . 1 molécula de amônia tem massa igual a 17 g. 1u equivale a g. Resposta: VFVFV Justificativa: 1u é igual a 1/12 da massa de um átomo de carbono-12, por definição, logo, 1 átomo de carbono-12 tem massa igual a 12 u. O dobro seria 24 u. 1 mol de átomos de oxigênio tem 6,02 x 1023 átomos, cada um com massa 16 u, sendo a massa total: 16 x 6,02 x 1023 u. 1 molécula de amônia tem massa igual a 17 u. 13. Considere os hidrocarbonetos: hexano, hexeno e 2,2-dimetil-butano, que são líquidos a 25oC. Com base nas características físicas, químicas e estruturais dessas substâncias, analise as proposições abaixo. 0-0) 1-1) 2-2) 3-3) 4-4) Apenas o hexeno reage com solução de . Nenhuma dessas substâncias forma uma mistura homogênea com a água a 25ºC. Hexano é mais volátil que 2,2-dimetil-butano. Hexano e 2,2-dimetil-butano possuem apenas carbonos com hibridação . A combustão completa de 1 mol de hexano ou hexeno libera a mesma quantidade de . Resposta: VVFVV Justificativa: Apenas o hexeno possui ligação dupla, sendo o único que pode reagir com Br 2: Sendo hidrocarbonetos, as três substâncias são apolares, sendo, portanto, imiscíveis com a água. Hexano e 2,2-dimetil-butano são isômeros e possuem, portanto, a mesma massa. Sendo assim, a maior volatilidade será determinada apenas com base nas características estruturais. Como a molécula do hexano é linear, o empacotamento tende a ser mais facilitado em comparação a uma molécula ramificada. Logo, 2,2-dimetil-butano é mais volátil. Alcanos são moléculas saturadas, contendo apenas carbonos sp3. TIPO C
  10. 10. 10 14. O ácido fosfórico pode ser obtido a partir da reação do fósforo com ácido nítrico e água, num processo que forma monóxido de nitrogênio como subproduto, de acordo com a reação não balanceada abaixo descrita. Utilizou-se nesta reação 0,4 mol de fósforo, 0,5 mol de ácido nítrico e água em excesso. Sabendo que um dos reagentes foi totalmente consumido e que H = 1g/mol; O = 16 g/mol; P = 31g/mol, analise as proposições abaixo. 0-0) 1-1) 2-2) 3-3) 4-4) Nesta reação, o fósforo atua como agente redutor. A soma dos menores coeficientes inteiros para a reação balanceada é 18. O reagente limitante é o fósforo. A massa total obtida de é 39,2g. A 300 K e 8,2 atm, o volume total de NO obtido é 1,5 L. Resposta: VVFFV Justificativa: TIPO C
  11. 11. 11 15. Os sistemas tamponados são importantes exemplos de equilíbrios iônicos. Pode-se determinar a concentração das espécies presentes numa solução-tampão através das equações: Uma solução-tampão foi obtida utilizando-se 0,515 mol de ácido acético (CH3COOH), 0,435 mol de acetato de sódio (CH3COO-Na+) e água suficiente para preparar 5 L de solução. Ao recipiente contendo a solução-tampão, adicionou-se 0,015 mol de hidróxido de sódio (NaOH). Sabendo que a constante de ionização do ácido acético é , calcule o pH da solução após a adição da base, utilizando uma das equações dadas. Multiplique o resultado por 10. (Dado: log 2 = 0,3) Resposta: 47 Justificativa: TIPO C
  12. 12. 12 16. O óxido de magnésio pode ser obtido a partir da combustão do magnésio metálico, de acordo com a equação: Mg(s) + ½ O2(g)→MgO(s) A formação do óxido de magnésio é espontânea à temperatura ambiente, entretanto, pode se tornar não espontânea em temperaturas muito altas. Considerando que para a reação dada ∆Ho = -600 kJ mol-1 e ∆So = -120 J K-1mol-1, calcule a temperatura (em Kelvin) a partir da qual a reação deixa de ser espontânea. Divida o resultado por 100. Resposta: 50 Justificativa: TIPO C

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