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PROVA FUVEST  2002 SEGUNDA FASE
Fuvest 2002 – Segunda Fase ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
Solução ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
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Solução ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],Solução aquosa de amônia Solução aquosa contendo íons Cu(NH 3 ) 4 +2 Funil c/papel filtro – fio de cobre oxidado dentro do funil Bastão vidro Suporte de ferro c/ garra de ferro O cobre ao sofrer oxidação na presença de oxigênio  umidade do ar e CO 2 , forma uma substância esverdeada conhecida como azinhavre, que é CuCO 3 .
3- O ferro-gusa, produzido pela redução do óxido de ferro em alto-forno, é bastante quebradiço, tendo baixa resistência a impactos. Sua composição média é a seguinte: Elemento  Fe  C  Si  Mn  P  S  outros %em massa  24,00  4,40  0,56  0,39  0,12  0,18  0,35 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 - - - - - - - -5 -4 -3 -2 -1 -0 0  2  4  6  8  10  12  14  16  18 Carbono Manganês Silício Fósforo -Para transformar o ferro-gusa em aço, é preciso mudar sua composição, eliminado alguns elementos e adicionando outros. Na primeira etapa desse processo, magnésio pulverizado é adicionado à massa fundida de ferro-gusa, ocorrendo a redução de enxofre. O produto formado é removido. Em uma segunda etapa, a massa fundida recebe, durante cerca de 20 minutos, um intenso jato de oxigênio, que provoca a formação de CO, SIO 2 , MnO e P 4 O 10 , os quais também são removidos. O gráfico anterior mostra a variação da composição do ferro, nessa segunda etapa, em função do tempo de contacto com o oxigênio. Para o processo de produção do aço: a)Qual equação química representa a transformação que ocorre na primeira etapa?Escreva-a b)Qual dos três elementos, Si, Mn ou P, reage mais rapidamente na segunda etapa do processo?Justifique c)Qual a velocidade média de consumo de carbono, no intervalo 8 a 12 minutos?
Solução -a)  Mg  +  S     MgS Enquanto o magnésio sofre oxidação de  O     +2 o enxofre sofre redução de  0     -2 -b) Prestando atenção no gráfico vamos verificar que a variação em  % de consumo do silício  é maior que a dos outros elementos, isso se verificarmos para um  mesmo intervalo de tempo.   -c)
[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],Indicador  pH de viragem Azul de bromofenol  3,0 – 4,6 Púrpura de bromocresol  5,2 – 6,8 Fenolftaleína  8,2 – 10,0 Constantes de ionização: Ácido málico: K 1  = 4x10 -4  ; K 2  = 8x10 -6 Ácido láctico: K 1  = 1 x 10 -4
Solução -a) Devemos recordar que ao reagir um ácido fraco com base forte, teremos a formação de um sal de cátion forte (base) e ânion fraco(ácido). O íon fraco desse sal (ânion) vai sofrer hidrólise liberando da água o íon de mesmo sinal (OH - ); como conseqüência a solução terá pH > 7 (básica), portanto vamos precisar de um indicador que tenha um pH de viragem em meio básico, no nosso caso será a  fenolftaleína.  -b) comparando-se as duas constantes de ionização ácido málico e láctico, verificamos que o ácido málico por ter maior constante, gera mais íons H + , deixando a solução mais ácida; por sua vez o ácido láctico por ter menor constante, gera menos íons H + , solução menos ácida, portanto de pH maior. -c) SO 2   +  I 2   + 2H 2 O     SO 4 -2   +  2I -  +  4 H +   Prestem atenção na igualdade na soma das cargas positivas nos produtos. A presença de H +  é importante para poder manter essa neutralidade. Quando vamos acertar hidrogênio fazemos uso de moléculas de água.
5- As equações abaixo representam, de maneira simplificada, o processo de tingimento da fibra de algodão. Certo corante pode ser preparado pela reação de cloreto de benzenodiazônio com anilina: A fixação deste corante ou de outro de mesmo tipo, à fibra de algodão (celulose), não se faz de maneira direta, mas, sim, através da triclorotriazina. Abaixo está representada a reação do corante com a triclorotriazina. Corante - O produto orgânico dessa ultima reação é que se liga aos grupos OH da celulose, liberando HCl. Dessa maneira: a) Escreva a fórmula estrutural do composto que, ao reagir com o cloreto de benzenodiazônio, forma o corante crisoidina, cuja fórmula estrutural é:  triclorotriazina
-b) Escreva a fórmula estrutural do produto que se obtém quando a crisoidina e a triclorotriazina reagem na proporção de 1:1. -c) mostre como uma molécula de crisoidina se liga à celulose, um polímero natural, cuja estrutura molecular está representada esquematicamente abaixo: CH 2 OH CH 2 OH CH 2 OH OH OH OH OH OH OH Fibra de algodão
Solução -a) Se olharmos com atenção para a fórmula da crisoidina e compararmos com a equação dada verificaremos que o composto é: -b) Tendo como base a equação semelhante que foi dada anteriormente:  + + HCl
-c) A Associação entre a crisoidina e a triclorotriazina se dá através da hidroxila do grupo  - OH; podendo também ocorrer através do grupo – CH 2 OH CH 2 OH CH 2 OH CH 2 OH OH OH OH OH OH OH HCl
6- A oxidação de íons ferro II, por peróxido de hidrogênio,  H 2 O 2   +  2 Fe +2   +  2 H +      2 H 2 O  +  2 Fe +3 , foi estudada, a 25 0 C, com as seguintes concentrações iniciais: peróxido de hidrogênio  ( 1,00 x1o -5  mol/L);  íons ferro II  (1,00x10 -5  mol/L);  ácido clorídrico  (1,00 mol/L).  A tabela seguinte traz as concentrações de íons ferro III, em função do tempo de reação.  T minutos  0  10  20  30  40  50 [ Fe +3   ] /10 -5 mol/L  0  0,45  0,67  0,79  0,86  0,91 [ H 2 O 2  ]/10 -5  mol/L  ....  .....  ......  .......  ........  ..... -a) use a área milimetrada para traçar um gráfico da concentração de íons ferro II, em função de tempo de reação. -b) complete a tabela com os valores da concentração de peróxido de hidrogênio, em função de tempo de reação. -c) use a mesma área milimetrada e a mesma origem para traçar a curva da concentração de peróxido de hidrogênio, em função de tempo de reação.
Solução ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],OBS: obedecendo a estequiometria podemos calcular também as quantidades de Fe +2  e H +
Solução -Para montarmos o gráfico, basta colocarmos os valores da tabela, que poderão ser aproximados. [H 2 O 2 ] [Fe +3 ] [Fe +3 ]mol/L [H 2 O 2 ]mol/L 0  10  20  30  40  50  1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1
7-Aqueles polímeros, cujas moléculas se ordenam paralelamente umas às outras, são cristalinos, fundindo em uma temperatura definida, sem decomposição. A temperatura de fusão de polímeros depende, dentre outros fatores, de interações moleculares, devidas a forças de dispersão, ligações de hidrogênio etc, geradas por dipolos induzidos ou dipolos permanentes. Abaixo são dadas as estruturas moleculares de alguns polímeros.
[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
Solução ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
9- Kevlar é um polímero de alta resistência mecânica e térmica, sendo por isso usado em coletes à prova de balas e em vestimenta de bombeiros. n ,[object Object],[object Object],[object Object]
Solução -a) Se repartirmos o Kevlar verificaremos que é formado por um diácido e por uma diamina, sendo assim fica fácil saber os monômeros que dão origem ao mesmo. -b) -c)  náilon    poliamida não aromática IMPORTANTE: Na polimerização por condensação temos a eliminação de H 2 O entre um ácido e uma amina, formando uma ligação amida; essa eliminação de água é a responsável pela polimerização. Portanto quebrando a estrutura do Kevlar no meio teremos o representado na Letra a) acima.
9- A reação representada a seguir produz compostos que podem ter atividade antibiótica: Tal tipo de reação pode ser empregado para preparar 9 compostos, a partir dos seguintes reagentes:
[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
Solução -a) Para resolver com uma maior probabilidade de acerto, devemos fazer as combinações citadas nas misturas, sempre obedecendo o mecanismo da reação dada no início. Fazendo isso chegamos a conclusão de que o grupo  - CHO (carbonila) que está presente nos compostos do tipo A que reage com o grupo –NH 2  (amino) dos compostos tipo B. O grupo funcional –CHO é típico da função aldeído. -b) Comparando as misturas M2 e M6 9 citadas no enunciado, verificamos que somente o composto A2B3 (comum a ambas) não aparece nas outras misturas; seguindo o mecanismo da reação dada sua fórmula é: OBS: De acordo com o texto (reação I) a formação de um composto com atividade antibiótica se dá por  retirada de água do grupo aldoxila dos reagentes A e do grupo amina reagentes do grupo B. Como somente nas misturas M2 e M6 apresentam um composto com atividade antibiótica, presente nas duas misturas, teremos no composto A2B3 como o de atividade antibiótica. Montando a reação como dada chegaremos a fórmula do composto final.
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Solução -a) O Urânio é formado pelo U-238 e pelo U-235; somente o U-235 é físsil, sendo muito usado em reatores e bombas nucleares. Quando falamos em  enriquecimento  do Urânio nos referimos a separação do U-235, ou pelos deixar uma amostra com maior quantidade possível de U-235. Ao contrário  empobrecer  o Urânio, quer dizer que vamos retirar a maior quantidade possível do U-235 e deixar o U-238. Portanto ao empobrecer o Urânio estamos retirando o U-235. -b)  -Não esqueça ao emitir 1 partícula alfa o número de massa diminui de 4 unidades e o número atômico diminui de 2 unidades -c)  De acordo com a equação sabemos que cada 1 mol de U-238 emite 1 mol de partículas alfa; 1 mol de U-238 tem 238 gramas    em 1000 gramas teremos 4,2 mols de U-238, que irão emitir 4,2 mols de partículas alfa. De acordo com a meia-vida a U-238 gasta 5 x 10 9  anos para reduzir-se à metade, portanto gasta este tempo para emitir 2,1 mols de U-238, que irão emitir 2,1 mols de partículas alfa. 238 U ---------------  alfa 1 mol -----------------1 mol partículas alfa 4,2 mols-------------4,2 mols partículas alfa 2,1 mols-------------2,1 mols partículas alfa --------tempo de 5 x10 9  x 3 x10 7  segundos x mols partículas alfa----------- 1 segundo x = 0,14  x 10 -16  mols = 0,14 x 10 -16  x 6 x 10 23  = 8,4 x 10 6  partículas alfa

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Transporte de oxigênio no sangue

  • 1. PROVA FUVEST 2002 SEGUNDA FASE
  • 2.
  • 3.
  • 4.
  • 5.
  • 6. 3- O ferro-gusa, produzido pela redução do óxido de ferro em alto-forno, é bastante quebradiço, tendo baixa resistência a impactos. Sua composição média é a seguinte: Elemento Fe C Si Mn P S outros %em massa 24,00 4,40 0,56 0,39 0,12 0,18 0,35 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 - - - - - - - -5 -4 -3 -2 -1 -0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 Carbono Manganês Silício Fósforo -Para transformar o ferro-gusa em aço, é preciso mudar sua composição, eliminado alguns elementos e adicionando outros. Na primeira etapa desse processo, magnésio pulverizado é adicionado à massa fundida de ferro-gusa, ocorrendo a redução de enxofre. O produto formado é removido. Em uma segunda etapa, a massa fundida recebe, durante cerca de 20 minutos, um intenso jato de oxigênio, que provoca a formação de CO, SIO 2 , MnO e P 4 O 10 , os quais também são removidos. O gráfico anterior mostra a variação da composição do ferro, nessa segunda etapa, em função do tempo de contacto com o oxigênio. Para o processo de produção do aço: a)Qual equação química representa a transformação que ocorre na primeira etapa?Escreva-a b)Qual dos três elementos, Si, Mn ou P, reage mais rapidamente na segunda etapa do processo?Justifique c)Qual a velocidade média de consumo de carbono, no intervalo 8 a 12 minutos?
  • 7. Solução -a) Mg + S  MgS Enquanto o magnésio sofre oxidação de O  +2 o enxofre sofre redução de 0  -2 -b) Prestando atenção no gráfico vamos verificar que a variação em % de consumo do silício é maior que a dos outros elementos, isso se verificarmos para um mesmo intervalo de tempo. -c)
  • 8.
  • 9. Solução -a) Devemos recordar que ao reagir um ácido fraco com base forte, teremos a formação de um sal de cátion forte (base) e ânion fraco(ácido). O íon fraco desse sal (ânion) vai sofrer hidrólise liberando da água o íon de mesmo sinal (OH - ); como conseqüência a solução terá pH > 7 (básica), portanto vamos precisar de um indicador que tenha um pH de viragem em meio básico, no nosso caso será a fenolftaleína. -b) comparando-se as duas constantes de ionização ácido málico e láctico, verificamos que o ácido málico por ter maior constante, gera mais íons H + , deixando a solução mais ácida; por sua vez o ácido láctico por ter menor constante, gera menos íons H + , solução menos ácida, portanto de pH maior. -c) SO 2 + I 2 + 2H 2 O  SO 4 -2 + 2I - + 4 H + Prestem atenção na igualdade na soma das cargas positivas nos produtos. A presença de H + é importante para poder manter essa neutralidade. Quando vamos acertar hidrogênio fazemos uso de moléculas de água.
  • 10. 5- As equações abaixo representam, de maneira simplificada, o processo de tingimento da fibra de algodão. Certo corante pode ser preparado pela reação de cloreto de benzenodiazônio com anilina: A fixação deste corante ou de outro de mesmo tipo, à fibra de algodão (celulose), não se faz de maneira direta, mas, sim, através da triclorotriazina. Abaixo está representada a reação do corante com a triclorotriazina. Corante - O produto orgânico dessa ultima reação é que se liga aos grupos OH da celulose, liberando HCl. Dessa maneira: a) Escreva a fórmula estrutural do composto que, ao reagir com o cloreto de benzenodiazônio, forma o corante crisoidina, cuja fórmula estrutural é: triclorotriazina
  • 11. -b) Escreva a fórmula estrutural do produto que se obtém quando a crisoidina e a triclorotriazina reagem na proporção de 1:1. -c) mostre como uma molécula de crisoidina se liga à celulose, um polímero natural, cuja estrutura molecular está representada esquematicamente abaixo: CH 2 OH CH 2 OH CH 2 OH OH OH OH OH OH OH Fibra de algodão
  • 12. Solução -a) Se olharmos com atenção para a fórmula da crisoidina e compararmos com a equação dada verificaremos que o composto é: -b) Tendo como base a equação semelhante que foi dada anteriormente: + + HCl
  • 13. -c) A Associação entre a crisoidina e a triclorotriazina se dá através da hidroxila do grupo - OH; podendo também ocorrer através do grupo – CH 2 OH CH 2 OH CH 2 OH CH 2 OH OH OH OH OH OH OH HCl
  • 14. 6- A oxidação de íons ferro II, por peróxido de hidrogênio, H 2 O 2 + 2 Fe +2 + 2 H +  2 H 2 O + 2 Fe +3 , foi estudada, a 25 0 C, com as seguintes concentrações iniciais: peróxido de hidrogênio ( 1,00 x1o -5 mol/L); íons ferro II (1,00x10 -5 mol/L); ácido clorídrico (1,00 mol/L). A tabela seguinte traz as concentrações de íons ferro III, em função do tempo de reação. T minutos 0 10 20 30 40 50 [ Fe +3 ] /10 -5 mol/L 0 0,45 0,67 0,79 0,86 0,91 [ H 2 O 2 ]/10 -5 mol/L .... ..... ...... ....... ........ ..... -a) use a área milimetrada para traçar um gráfico da concentração de íons ferro II, em função de tempo de reação. -b) complete a tabela com os valores da concentração de peróxido de hidrogênio, em função de tempo de reação. -c) use a mesma área milimetrada e a mesma origem para traçar a curva da concentração de peróxido de hidrogênio, em função de tempo de reação.
  • 15.
  • 16. Solução -Para montarmos o gráfico, basta colocarmos os valores da tabela, que poderão ser aproximados. [H 2 O 2 ] [Fe +3 ] [Fe +3 ]mol/L [H 2 O 2 ]mol/L 0 10 20 30 40 50 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1
  • 17. 7-Aqueles polímeros, cujas moléculas se ordenam paralelamente umas às outras, são cristalinos, fundindo em uma temperatura definida, sem decomposição. A temperatura de fusão de polímeros depende, dentre outros fatores, de interações moleculares, devidas a forças de dispersão, ligações de hidrogênio etc, geradas por dipolos induzidos ou dipolos permanentes. Abaixo são dadas as estruturas moleculares de alguns polímeros.
  • 18.
  • 19.
  • 20.
  • 21. Solução -a) Se repartirmos o Kevlar verificaremos que é formado por um diácido e por uma diamina, sendo assim fica fácil saber os monômeros que dão origem ao mesmo. -b) -c) náilon  poliamida não aromática IMPORTANTE: Na polimerização por condensação temos a eliminação de H 2 O entre um ácido e uma amina, formando uma ligação amida; essa eliminação de água é a responsável pela polimerização. Portanto quebrando a estrutura do Kevlar no meio teremos o representado na Letra a) acima.
  • 22. 9- A reação representada a seguir produz compostos que podem ter atividade antibiótica: Tal tipo de reação pode ser empregado para preparar 9 compostos, a partir dos seguintes reagentes:
  • 23.
  • 24. Solução -a) Para resolver com uma maior probabilidade de acerto, devemos fazer as combinações citadas nas misturas, sempre obedecendo o mecanismo da reação dada no início. Fazendo isso chegamos a conclusão de que o grupo - CHO (carbonila) que está presente nos compostos do tipo A que reage com o grupo –NH 2 (amino) dos compostos tipo B. O grupo funcional –CHO é típico da função aldeído. -b) Comparando as misturas M2 e M6 9 citadas no enunciado, verificamos que somente o composto A2B3 (comum a ambas) não aparece nas outras misturas; seguindo o mecanismo da reação dada sua fórmula é: OBS: De acordo com o texto (reação I) a formação de um composto com atividade antibiótica se dá por retirada de água do grupo aldoxila dos reagentes A e do grupo amina reagentes do grupo B. Como somente nas misturas M2 e M6 apresentam um composto com atividade antibiótica, presente nas duas misturas, teremos no composto A2B3 como o de atividade antibiótica. Montando a reação como dada chegaremos a fórmula do composto final.
  • 25.
  • 26. Solução -a) O Urânio é formado pelo U-238 e pelo U-235; somente o U-235 é físsil, sendo muito usado em reatores e bombas nucleares. Quando falamos em enriquecimento do Urânio nos referimos a separação do U-235, ou pelos deixar uma amostra com maior quantidade possível de U-235. Ao contrário empobrecer o Urânio, quer dizer que vamos retirar a maior quantidade possível do U-235 e deixar o U-238. Portanto ao empobrecer o Urânio estamos retirando o U-235. -b) -Não esqueça ao emitir 1 partícula alfa o número de massa diminui de 4 unidades e o número atômico diminui de 2 unidades -c) De acordo com a equação sabemos que cada 1 mol de U-238 emite 1 mol de partículas alfa; 1 mol de U-238 tem 238 gramas  em 1000 gramas teremos 4,2 mols de U-238, que irão emitir 4,2 mols de partículas alfa. De acordo com a meia-vida a U-238 gasta 5 x 10 9 anos para reduzir-se à metade, portanto gasta este tempo para emitir 2,1 mols de U-238, que irão emitir 2,1 mols de partículas alfa. 238 U --------------- alfa 1 mol -----------------1 mol partículas alfa 4,2 mols-------------4,2 mols partículas alfa 2,1 mols-------------2,1 mols partículas alfa --------tempo de 5 x10 9 x 3 x10 7 segundos x mols partículas alfa----------- 1 segundo x = 0,14 x 10 -16 mols = 0,14 x 10 -16 x 6 x 10 23 = 8,4 x 10 6 partículas alfa