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(19) 3251-1012 O ELITE RESOLVE ITA 2013 – QUÍMICA
1
QUÍMICA
CONSTANTES
Constante de Avogadro 23 1
6,02 10 mol
 
Constante de Faraday (F)
4 1
9,65 10 C mol
 
4 1
9,65 10 A s mol
 
4 1 1
9,65 10 J V mol 
 
Volume molar de gás ideal  22,4 L (CNTP)
Carga elementar 19
1,602 10 C
 
Constante dos gases (R)
2 1 1
8,21 10 atm L K mol  
 
1 1 1 1
8,31 J K mol 1,98 cal K mol   
 
1 1
62,4 mmHg L K mol 

Constante gravitacional (g) 2
9,81 m s
 
Constante de Rydberg ( hcR ) 18
2,18 10 J 13,6
   eV
DEFINIÇÕES
Pressão de 1 atm 2
760 mmHg 101325 N m 760 Torr
  
2 2
1 J 1 N m 1 kg m s
  ; 1 12
pm 1 10 m
  ; 1
19
1,602 10eV J

 
Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0 °C e
760 mmHg
Condições ambientes: 25 °C e 1 atm
Condições-padrão: 25 °C e 1 atm
Concentração das soluções 1
1 mol L
(rigorosamente: atividade
unitária das espécies)
Sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão
e temperatura em questão.
(s) = sólido.   = líquido. (g) = gás. (aq) = aquoso. (CM) = circuito
metálico. (conc) = concentrado. (ua) = unidades arbitrárias.
 A = concentração da espécie química A em 1
mol L
MASSAS MOLARES
Elemento Químico Número Atômico
Massa Molar
( 1
g mol
 )
H 1 1,01
Li 3 6,94
B 5 10,81
C 6 12,01
N 7 14,01
O 8 16,00
F 9 19,00
Na 11 22,99
Mg 12 24,31
Al 13 26,98
P 15 30,97
S 16 32,07
Cl 17 35,45
K 19 39,10
Ca 20 40,08
Cr 24 52,00
Fe 26 55,85
Cu 29 63,55
Zn 30 65,38
Ge 32 72,63
Br 35 79,90
Ag 47 107,90
I 53 126,90
Xe 54 131,30
Ba 56 137,30
Pt 78 195,10
Hg 80 200,60
Pb 82 207,20
QUESTÃO 01
Uma alíquota de uma solução aquosa constituída de haletos de sódio
foi adicionada a uma solução aquosa de nitrato de prata, com
formação de um precipitado. À mistura contendo o precipitado, foi
adicionada uma alíquota de solução aquosa diluída de hidróxido de
amônio, com dissolução parcial do precipitado. Ao precipitado
remanescente, foi adicionada uma alíquota de solução aquosa
concentrada de hidróxido de amônio, verificando-se uma nova
dissolução parcial do precipitado.
Sabendo que a mistura de haletos é constituída pelo fluoreto, brometo,
cloreto e iodeto de sódio, assinale a alternativa CORRETA para o(s)
haleto(s) de prata presente(s) no precipitado não dissolvido.
a) AgBr b) AgC c) AgF
d) AgI e) AgBr e AgC
Resolução Alternativa D
A reação de haletos na presença de íons prata pode ser representada
por:
 
 ( ) ( ) ( )aq aq sAg X AgX
Considerando a solubilidade dos haletos de prata a 20°C,
  AgI AgBr AgCl AgF
As diferenças observadas nas solubilidades dos haletos de prata
acima podem ser explicadas usando o caráter covalente desses sais.
Como todos possuem o mesmo cátion, quanto maior o raio do ânion
(propriedade periódica, na qual a ordem crescente dos raios é F < Cl <
Br < I), mais polarizável e menor o caráter covalente da ligação.
Logo, quando o haleto é adicionado à solução de prata ocorre
precipitação dos sólidos AgI , AgBr e AgCl . Mas não do fluoreto
que é solúvel.
Quando se adiciona hidróxido de amônio à solução contendo os
precipitados, ocorre a formação de um complexo com consequente
dissolução do haleto de prata, formando um complexo solúvel.
Num primeiro momento, com a adição da solução diluída de hidróxido
de amônio, ocorre a dissolução do cloreto de prata (sal mais solúvel
presente no precipitado). Representaremos a reação utilizando amônia
ao invés do hidróxido de amônio:
   
  ( ) 3( ) 3 ( ) ( )2
2 [ ]s aq aq aqAgCl NH Ag NH Cl
Posteriormente, a adição da solução concentrada de hidróxido de
amônio levará a dissolução do brometo de sódio, numa reação
semelhante:
   
  ( ) 3( ) 3 ( ) ( )2
2 [ ]s aq aq aqAgBr NH Ag NH Br
Desta forma, restará no precipitado apenas o iodeto de prata, que não
solubiliza, pois não ocorre a formação de complexo.
Observação: os valores de KPS* para os sais de prata em questão são
os seguintes:
AgI AgBr AgCl AgF
17
8.10 13
7,7.10 10
1,6.10 -
*Atkins, P.; Jones, L. Princípios de Química. 3 ed. Bookman. Porto
Alegre, 2006.
QUESTÃO 02
Assinale a alternativa CORRETA para a substância química que
dissolvida em água pura produz uma solução colorida.
a) 2CaC
b) 3CrC
c) NaOH
d) KBr
e)  3 2
Pb NO
Resolução Alternativa B
O cromo é um metal de transição, e por isso possui seus elétrons mais
energéticos no subnível d. As transições eletrônicas que ocorrem
dentro desse mesmo orbital possuem comprimento de onda na região
do visível e, dessa maneira, o comprimento de onda não absorvido
será aquele que caracterizará sua cor específica. Sendo assim, ao
dissolver o CrCl3 em água, teremos uma solução colorida. Já os outros
sais não fazem com que a solução sofra alteração em sua coloração.
Vale ressaltar que nem todos os metais de transição possuem cores,
logo nem todos possuem transições eletrônicas na região do visível.
(19) 3251-1012 O ELITE RESOLVE ITA 2013 – QUÍMICA
2
QUESTÃO 03
Assinale a alternativa CORRETA para o líquido puro com a maior
pressão de vapor a 25 C
.
a) n-Butano, 4 10C H b) n-Octano, 8 18C H
c) Propanol, 3 7C H OH d) Glicerol, 3 5 3C H (OH)
e) Água, 2H O
Resolução Alternativa A
Pressão de vapor é a pressão exercida por um vapor quando este
se encontra em equilíbrio dinâmico com sua fase condensada
(sólida ou líquida). Assim, a quantidade de líquido (ou sólido) que
evapora (ou sublima) é a mesma que se condensa num
determinado intervalo de tempo e as quantidades permanecem
constantes. Logo, a pressão de vapor é uma medida da tendência
de evaporação de um líquido (ou sublimação de um sólido).
No caso de líquidos, quanto maior for a sua pressão de vapor,
mais volátil ele será e menor será sua temperatura de ebulição.
Para as substâncias citadas, o n-butano é o único composto que a
temperatura e a pressão ambiente se encontram no estado
gasoso, e tem, portanto maior pressão de vapor.
Poderíamos também pensar em termos de interações
intermoleculares:
i) n-butano e o n-octano são os compostos que apresentam as
interações intermolareculares mais fracas (forças de London),
como o n-butano possui menor massa molecular ele possuirá
maior pressão de vapor;
ii) Glicerol, propanol e água apresentam ligações de hidrogênio, que
são mais fortes e, portanto, apresentam menor pressão de vapor.
Como o glicerol apresenta um maior número de ligações de
hidrogênio (três) este composto é o que apresenta menor pressão
de vapor.
Note que o argumento de que n-butano já é gás nas condições
ambientes (25 °C e 1 atm) não torna a alternativa incorreta, pois a
questão não específica a pressão. Assim, poderíamos considerar
que nosso sistema se encontra numa pressão alta o suficiente
para que todos os compostos se encontrem no estado líquido,
assim concluiríamos novamente que o n-butano é composto com
maior pressão de vapor, como comprovado pela tabela abaixo.
n-Butano n-Octano Propanol Água
Pv (kPa) 1,57.10³ 1,87 2,75 3,17
Perry Green 1999 - Perrys Chemical Engineers Handbook 7th Ed
QUESTÃO 04
Na temperatura ambiente, hidróxido de potássio sólido reage com o
cloreto de amônio sólido, com a liberação de um gás. Assinale a
alternativa CORRETA para o gás liberado nesta reação.
a) 2C b) 2H c) HC
d) 3NH e) 2O
Resolução Alternativa D
Nessa reação o íon OH-
vai atuar como uma base de Brønsted e o íon
4NH
vai atuar como ácido de Brønsted, dessa forma temos a seguinte
reação química:
( ) 4 ( ) ( ) 3( ) 2 ( )s s s g lKOH NH Cl KCl NH H O   
Portanto o gás liberado é a amônia, 3NH .
QUESTÃO 05
Assinale a alternativa CORRETA para o par de substâncias cujas
soluções aquosas, ao serem misturadas, produz um precipitado
amarelo.
a) 3A C  e KOH b) 3 2( )Ba NO e 2 4Na SO
c) 3 2( )Cu NO e 4NaC O d) 2 3 2 2( )Pb C H O e Kl
e) 3AgNO e 4NH OH
Resolução Alternativa D
Analisando os precipitados das soluções misturadas em cada item:
a) 3( ) ( ) ( ) 4( )
solúvel incolor
3 3 ( )aq aq aq aqAlCl KOH KCl KAl OH  

Alumínio na presença de uma base forte forma o íon complexo
4( )Al OH 
, que é solúvel.
b) 3 2( ) 2 4( ) 3( ) 4( )( ) 2aq aq aq s
branco
Ba NO Na SO NaNO BaSO  

c) A reação não ocorre pois não há formação de precipitado, gás,
eletrólito fraco ou H2O.
d) ( )2 3 2 2( ) ( ) 2 3 2 2( )( ) 2 2 aqaq aq s
amarelo
Pb C H O KI C H O K PbI 
  

e) 3( ) 4 ( ) 4 3( ) ( )aq aq aq s
marrom
AgNO NH OH NH NO AgOH  

Na presença de excesso de NH4OH, o AgOH solubiliza devido à
formação de um complexo solúvel:
 ( ) 4 ( ) 3 ( ) 2 ( )2 ( )
AgOH +2 Ag NH +OH 2H Os aq aq laq
NH OH
 
   
QUESTÃO 06
Um álcool primário, como o etanol, pode ser obtido pela redução de
um ácido carboxílico. Assinale a alternativa CORRETA para o agente
redutor que pode ser utilizado nesta reação.
a) 2 2 7K Cr O
b) 2 4K CrO
c) 4LiA H
d) 2 4H SO concentrado
e) 3HNO concentrado
Resolução Alternativa C
Analisando as alternativas, percebe-se que o hidreto de alumínio e lítio
( 4LiAlH ) é o único agente redutor disponível. O dicromato de potássio
( 2 2 7K Cr O ), cromato de potássio ( 2 4K CrO ), ácido sulfúrico concentrado
( 2 4H SO ) e ácido nítrico concentrado ( 3HNO ) são todos agentes
oxidantes. A reação de redução em questão pode ser representada
por:
O
OH
(1) LiAlH4
(2)H3O+
+ H2O
OH
Como pode ser observado, a partir do ácido carboxílico forma-se
etanol e água.
QUESTÃO 07
Na figura abaixo é apresentada uma disposição bidimensional de
bolinhas brancas e cinzas formando um “cristal”. Assinale a opção que
apresenta a reprodução CORRETA para a célula unitária (caixa em
destaque) do “cristal” em questão.
a) b)
c) d)
e)
(19) 3251-1012 O ELITE RESOLVE ITA 2013 – QUÍMICA
3
Resolução Alternativa C
A cela unitária pode ser definida como menor agrupamento de átomos
representativo de uma determinada estrutura cristalina específica. Ela
é usada para representar a simetria de certa estrutura cristalina.
Considerando o sistema cúbico, a única representação que obedece
as condições para a escolha da cela unitária, descrito anteriormente, é
a da alternativa C, que corresponde a estrutura cúbica de face
centrada.
Cúbica de corpo centrado Cúbica de face centrada
QUESTÃO 08
A reação entre os íons brometo e bromato, em meio aquoso e ácido,
pode ser representada pela seguinte equação balanceada:
( ) 3 ( ) ( ) 2( ) 2 ( )5 6 3 3aq aq aq aq lBr BrO H Br H O  
   
Sabendo que a velocidade de desaparecimento do íon bromato é igual
a   
  6 1 1
5,63 10 mol L s , assinale a alternativa que apresenta o valor
CORRETO para a velocidade de aparecimento do bromo 2Br ,
expressa em  
 1 1
mol L s
a) 5
1,69 10

b) 6
5,63 10

c) 6
1,90 10

d) 6
1,13 10

e) 16
1,80 10

Resolução Alternativa A
Pela proporção estequiométrica na reação, para cada íon bromato, de
fórmula química 
3BrO , que é consumido, acontece a formação de
três moléculas de bromo ( 2Br ). Determinaremos, por segundo, a
quantidade formada de bromo para o consumo de uma quantidade
equivalente a  
 6 1
5,63 10 mol L de bromato:
1
6
3
5,63 10

6 5 1
16,89 10 1,69 10x mol L
x
  
     
Sendo assim, a cada segundo, são formados  
 5 1
1,69 10 mol L de
bromo e assim, a velocidade de formação do bromo é dada por:
  
   2
5 1 1
1,69 10Brv mol L s
QUESTÃO 09
100 gramas de água líquida foram aquecidos utilizando o calor
liberado na combustão completa de 0,25 gramas de etanol. Sabendo
que a variação da temperatura da água foi de 12,5 ºC, assinale a
alternativa que apresenta o valor CORRETO para a entalpia molar de
combustão do etanol. Considere que a capacidade calorífica da água
é igual a  
 1 1
4,18 ºkJ kg C e que a energia liberada na combustão do
etanol foi utilizada exclusivamente no aquecimento da água.
a) 961kJ
b) 5,2 kJ
c) 4,2 kJ
d) 5,2 kJ
e) 961kJ
Resolução Alternativa A
O enunciado propõe que a capacidade calorífica da água é igual a
 
 1 1
4,18 ºkJ kg C . Entretanto, a definição de capacidade calorífica
consiste no calor que é necessário fornecer a um corpo para produzir
neste uma variação unitária na temperatura. Tal grandeza caracteriza
o corpo e não a substância, cuja grandeza mais adequada para
estudar esse fenômeno seria o calor específico (calor que é
necessário fornecer por massa do corpo para produzir neste uma
variação unitária na temperatura).
Sendo assim, a capacidade calorífica, por caracterizar um corpo, já
deve levar em consideração sua massa, tendo unidade no SI em kJ/K.
Claramente é um equívoco do enunciado, dado que a unidade
apresentada para a grandeza ser igual a  
 1 1
ºkJ kg C (característica
do calor específico). Um candidato experimentado também
reconheceria o valor dado (  
 1 1
4,18 ºkJ kg C ) como sendo o calor
específico real da água. Assim, acreditamos que tal equívoco não
influenciaria a resolução que, com a ressalva de que se trata do calor
específico (ao invés da capacidade calorífica) da água é igual a
 
 1 1
4,18 ºkJ kg C .
Com a massa de água aquecida é igual a 100 gramas (0,1 kg), e
considerando seu calor específico (ao invés de capacidade calorífica)
igual a  
 1 1
4,18 ºkJ kg C , o calor absorvido que causa o aumento de
12,5 ºC em sua temperatura é dado por:
       0,1 4,18 12,5 5,225Q m c T kJ
Mas, de acordo com o enunciado, toda essa energia foi liberada pela
combustão de 0,25 gramas de etanol, ou seja, na combustão de
 
0,25
46
m
n
M
mol de etanol.
Sendo assim, para determinar a energia liberada por mol de etanol
que sofre combustão (entalpia molar de combustão do etanol), temos:
5,225 kJ
0,25
46
mol
x
   
46
5,225 961,4
0,25
1
x kJ
mol
Ou seja, foram liberados 961,4 kJ por mol de etanol que sofreu
combustão. Como é uma liberação de energia para o meio, a entalpia
molar de combustão do etanol é:
  961,4combustãoH kJ
QUESTÃO 10
Considere Y a quantidade (em mol) de iodo dissolvido em 100 mL de
água, X um solvente praticamente imiscível em água e K ( 120) a
constante de partição do iodo entre o solvente X e a água a 25 °C.
Assinale a alternativa CORRETA para o volume do solvente X
necessário para extrair 90% do iodo contido inicialmente em 100 mL
de água.
a) 7,5 mL
b) 9,0 mL
c) 12 mL
d) 100 mL
e) 120 mL
Resolução Alternativa A
A constante de partição do solvente nada mais é que uma constante
de equilíbrio do soluto entre dois solventes, dessa forma podemos
escrever que:
2
2
2
[ ]
120
[ ]
X
H O
I
K
I
 
Para extrairmos 90% do iodo da solução aquosa, na situação final de
equilíbrio, deve restar 0,1.Y mol na água e no solvente X deve haver
0,9.Y mol.
Dessa forma, podemos escrever que a concentração final de iodo
será:
22
0,1
[ ]
0,1 L
H O
Y
I

 e 2
0,9
[ ]X
X
Y
I
V


Substituindo esses valores na constante de equilíbrio temos:
0,9
0,9
120 0,0075 L
0,1 120
0,1L
X
X
Y
V
V
Y

    

7,5 mLXV 
QUESTÃO 11
Considere as substâncias I, II e III representadas pelas seguintes
fórmulas estruturais:
N
H
2CH
N
CH
COOH
NH C
O
2CH 2CH 2NH
(19) 3251-1012 O ELITE RESOLVE ITA 2013 – QUÍMICA
4
I. alanil histidinaL  
HO C 2CH CH
2NH
C
OO
NH CH
2CH
C
O
3OCH
II. alfa aspartil enilalanil metil ésterL L f    
N
S
OO
O Na 
H
III. ciclohexilsulfamato de sódio
Sob certas condições de umidade, temperatura, pH e/ou presença de
determinadas enzimas, estas substâncias são hidrolisadas. Assinale a
opção CORRETA para o(s) produto(s) formado(s) na reação de
hidrólise das respectivas substâncias.
a) Somente aminoácido é formado em I.
b) Somente aminoácido é formado em II.
c) Amina aromática é formada em I e II.
d) Amina é formada em I e III.
e) Aminoácido é formado em II e III.
Resolução Alternativas A/D
a) Correta. O composto I sofre a seguinte reação de hidrólise:
N
N
H
CH2 CH NH
C
O OH
C
O
CH2 CH2 NH2
N
N
H
CH2 CH NH2
C
O OH
+
C
O
CH2 CH2 NH2
OH
função Amina
função Ácido
função Ácido
H2O
função Amina
função Imina
Observa-se, portanto que os produtos da reação possuem tanto a
função amina quanto a função ácido sendo aminoácidos.
b) Incorreta. O composto II sofre a seguinte reação de hidrólise
C
O
HO
H2
C
CH
C
NH2
O
N
H
H
C
C
CH2
O
O
CH3
C
O
HO
H2
C
CH
C
NH2
O
OH
+
H2N
H
C
C
CH2
OH
O OHH3C+
Álcool
H2O
Observa-se que na reação de hidrólise há formação de 2 aminoácidos
e de metanol, que é um álcool.
c) Incorreta. Na reação de hidrólise do composto 1 há a formação de
uma amina aromática.
N
N
H
CH2 CH NH2
C
O OH
O par de elétrons do nitrogênio do ciclo ligado ao hidrogênio está
participando da ressonância, tornando assim o anel de 5 membros
aromático, pois possuem 6 elétrons em ressonância, respeitando
assim a regra de Huckel (2n+2).
Já a amina formada na reação II não possui o grupo -NH2 ligado ao
anel aromático, portanto essa amina não é aromática.
função Amina
H2N
H
C
C
CH2
OH
O
d) Correta. O composto III sofre a seguinte reação de hidrólise
HN
S
O
O-
Na+
O
H2O
NH2
+ S
HO
O
O-
Na+
O
função Amina
Como vimos no item A, a reação I forma dois aminoácidos.
Aminoácidos é um grupo de substâncias que possuem as funções
amina e ácido carboxílico, dessa forma a reação I forma aminas, pois
a presença da função ácido carboxílico não descaracteriza a função
amina.
e) Incorreta. Em III o composto formado é apenas uma amina.
QUESTÃO 12
A tabela a seguir apresenta os números de cargas elétricas (Z) e o
raio iônico (r) apresentados por alguns cátions metálicos.
Para as mesmas condições de temperatura e pressão é CORRETO
afirmar que o pH de soluções aquosas, com concentração 1
1 .mol L
dos nitratos de cada um dos cátions apresentados na tabela, aumenta
na sequência:
Cátion metálico Z r (pm)
Na
+1 95
2
Fe 
+2 76
2
Mg
+2 65
3
Fe
+3 64
3
A 
 +3 50
a) 2 2 3 3
Na Fe Mg Fe A    
    
b) 2 2 3 3
Na Fe Mg Fe A    
    
c) 3 3 2 2
A Fe Mg Fe Na    
   
d) 3 3 2 2
A Fe Mg Fe Na    
   
e) 3 3 2 2
A Fe Mg Fe Na    
   
Resolução Alternativa E
O parâmetro eletrostático é um bom medidor da acidez de cátions
metálicos, sendo útil quando se deseja comparar a acidez de
diferentes compostos. Ele é dado pela seguinte fórmula:
2
iZ
r
 
em que iZ é a carga do cátion metálico e r é o seu raio. A acidez
aumenta com o aumento da carga e diminui com o aumento do raio do
cátion metálico. Uma explicação acerca dessa afirmação está na
análise das interações que o cátion metálico realiza em meio aquoso.
O cátion, por ser positivo, interage com os pares de elétrons não
ligantes do oxigênio da água. A polarização da nuvem eletrônica
enfraquece a ligação O-H da água, facilitando a remoção do próton,
conforme os equilíbrios genéricos abaixo:
2 2
1
2 2 2 1 3
.( )
[ ( ) ] [ ( ) ( )]
n n
x
n n
x x
M xH O M H O
M H O H O M H O OH H O
 
   


 


Analisando cada cátion metálico dado, obtêm-se os seguintes valores
de parâmetros eletrostáticos.
2
1
0,011
95
Na
  
2
2 2
0,053
76
Fe 
  
2
2 2
0,062
65
Mg 
  
(19) 3251-1012 O ELITE RESOLVE ITA 2013 – QUÍMICA
5
2
3 3
0,14
64
Fe 
  
2
3 3
0,18
50
Al 
  
Analisando os valores, pode-se colocar em ordem crescente de pH as
soluções de nitrato dos cátions apresentado na tabela. Os cátions com
maior valor de  formarão as soluções com menor pH, logo a ordem
correta é:
3 3 2 2
A Fe Mg Fe Na    
   
QUESTÃO 13
Assinale a opção que apresenta a afirmação CORRETA.
a) Um paciente com calor de 42 C
apresenta-se febril.
b) A adição de energia térmica à água líquida em ebulição sob
pressão ambiente causa um aumento na sua capacidade calorífica.
c) Na temperatura de 4 C 
e pressão ambiente, 5 g de água no
estado líquido contêm uma quantidade de energia maior do que a de
5 g de água no estado sólido.
d) A quantidade de energia necessária para aquecer 5 g de água de
20 C
até 25 C
é igual àquela necessária para aquecer 25 g de
água no mesmo intervalo de temperatura e pressão ambiente.
e) Sob pressão ambiente, a quantidade de energia necessária para
aquecer massas iguais de alumínio (calor específico 1 1
0,89J g K 
  ) e
de ferro (calor específico de 1 1
0,45J g K 
  ), respectivamente, de um
mesmo incremento de temperatura, T , é aproximadamente igual.
Resolução Alternativa C
a) Incorreta. Calor é o termo associado à transferência de energia
térmica de um sistema a outro, não sendo apropriado associá-lo a um
corpo. Além disso, °C é unidade de temperatura e não de calor, assim,
o correto seria dizer que o paciente possui uma temperatura corporal
de 42°C.
b) Incorreta. Capacidade calorífica é a grandeza física que determina
o calor que é necessário fornecer a um corpo para produzir neste uma
determinada variação de temperatura. Portanto, a adição de calor à
água líquida em ebulição (equilíbrio de fase) somente aumenta a
quantidade de vapor formado, mas não altera a capacidade calorífica
da água. Esta alternativa poderia causar alguma dúvida, uma vez que
o vapor d’água possui capacidade calorífica diferente da água líquida,
entretanto, a capacidade calorífica do vapor d’água é menor do que a
da água líquida, isto é, mesmo que o estudante pensasse neste efeito,
a diferença entre a capacidade calorífica do vapor e da água líquida é
no sentido de diminuição e não de aumento.
c) Correta. A água no estado líquido contém uma maior quantidade de
energia que a mesma quantidade de água no estado sólido a mesma
temperatura. Note que a – 4°C e pressão ambiente o estado físico
mais estável da água é o sólido, de forma que a água liquida se
encontra numa condição de metaestabilidade (maior energia).
d) Incorreta. Como percebemos na equação Q = mc∆T, a
quantidade de calor necessária para aquecer a água é diretamente
proporcional à sua massa. Portanto, no caso em questão, a
quantidade de calor seria 5 vezes maior.
e) Incorreta. Como a quantidade de calor necessária é diretamente
proporcional ao calor específico, a quantidade de calor necessária
para aquecer o alumínio é aproximadamente o dobro daquela
necessária para aquecer o ferro, considerando-se a mesma variação
de temperatura.
QUESTÃO 14
Considere o produto de solubilidade  psK , a 25ºC, das substâncias I,
II e III:
I. 
  6
2( ) ; 5,0 10psCa OH K
II. 
  12
2( ) ; 5,6 10psMg OH K
III. 
  17
2( ) ; 3,0 10psZn OH K
Assinale a opção que contém a ordem CORRETA da condutividade
elétrica, à temperatura de 25ºC, de soluções aquosas não saturadas,
de mesma concentração, dessas substâncias.
a) I < II < III b) I = II = III c) II < I < III
d) III < I < II e) III < II < I
Resolução Alternativa B
Desconsiderando diferenças na mobilidade dos íons, como todas as
soluções estão à mesma temperatura, a solução que apresenta maior
condutividade elétrica é aquela que apresenta maior concentração de
íons livres. Como o enunciado afirma que as soluções são não
saturadas, temos que nenhuma atingiu o produto de solubilidade, ou
seja, todas elas estão com todos os seus íons dissolvidos. Sabendo
que a concentração é a mesma e que todas as substâncias possuem
concentração de íons três vezes maior que a concentração da própria
substância, a concentração de íons livres é a mesma para as três
soluções, assim como a condutividade.
Observação: Podemos notar que a concentração de íons é o triplo da
concentração da substância conforme o esquema abaixo, onde Me é a
representação genérica do cátion e x é a concentração da substância.
 

 

2
2
[ ] 3
( ) 2
2
íons x
Me OH Me OH
x x x
QUESTÃO 15
É ERRADO afirmar que, à temperatura de 25 °C, o potencial de um
eletrodo de cobre construído pela imersão de uma placa de cobre em
solução aquosa 1 mol.L–1
de cloreto de cobre
a) diminui se amônia é acrescentada à solução eletrolítica.
b) diminui se a concentração do cloreto de cobre na solução
eletrolítica for diminuída.
c) duplica se a área da placa de cobre imersa na solução eletrolítica
for duplicada.
d) permanece inalterado se nitrato de potássio for adicionado à
solução eletrolítica tal que sua concentração nesta solução seja
1 mmol.L–1
.
e) aumenta se a concentração de íons de cobre for aumentada na
solução eletrolítica.
Resolução Alternativa C
Considerando a semirreação de redução do:
2
2
( ) ( ) ( )
2 o
aq s red Cu
Cu e Cu E 
 
 
cobre e a equação de Nernst nas condições padrão (1 atm e 25 °C), e
sendo F  9,65.104
C/mol:
2 2
0
( ) ( ) 2
0,0592 1
ln log
2
o
red Cu red Cu
R T
E E Q E E
n F Cu
 


      
   
a) Correta. A adição de amônia irá resultar na formação do complexo
tetraminocobre (II), diminuindo a concentração de íons cobre e,
portanto, diminuindo o potencial.
 2 2
( ) 3( ) 3 ( )4
4 [ ]aq aq aqCu NH Cu NH 
 
b) Correta. A adição de cloreto irá resultar na formação de um sal
pouco solúvel, diminuindo a concentração de íons cobre e, portanto,
diminuindo o potencial.
2
( ) ( ) 2( )2aq aq sCu Cl CuCl 
 
c) Incorreta. A alteração da área do metal não altera o potencial do
eletrodo. Note que o cobre, por ser sólido, não contribui para o
potencial de eletrodo (lei de Nernst).
d) Correto. Como a concentração de K+
e NO3
–
é muito pequena,
estes não alteram o equilíbrio significativamente, e a concentração de
íons cobre na solução permanece constante.
e) Correto. Quanto maior a concentração de íons cobre, maior o
potencial do eletrodo.
QUESTÃO 16
Uma solução líquida constituída por dois componentes A e B e
apresentando comportamento ideal, conforme Lei de Raoult, está em
equilíbrio com seu vapor. Utilizando a notação:
Ax e Bx para as respectivas frações em mol das substâncias A e B
na solução líquida,
Ap e Bp para as respectivas pressões de vapor de A e B no vapor em
equilíbrio com a solução líquida, e
0
Ap e 0
Bp para as respectivas pressões de vapor A puro e B puro numa
mesma temperatura,
(19) 3251-1012 O ELITE RESOLVE ITA 2013 – QUÍMICA
6
assinale a opção que apresenta a relação CORRETA para a pressão
de vapor A  Ap em equilíbrio com a solução líquida.
a)    0
1A A Ap p x
b)    0
1A B Bp p x
c)  0
A B Ap p x
d)  0
A A Ap p x
e)  0
A B Bp p x
Resolução Alternativa D
Pela Lei de Raoult, temos que a pressão de vapor de um componente
de uma solução é proporcional à sua fração molar na solução, sendo
que caso a sua fração molar seja de 100% (ou igual a 1), teríamos Ap
igual a 0
Ap .
Sendo assim,  0
A A Ap p x , conforme representado na alternativa D.
Uma outra forma de expressá-la utilizando as informações do
enunciado, mas que não consta nas alternativas é levando em
consideração a fração molar do outro componente da mistura. Como a
soma das frações molares é igual a 100% (ou 1), temos que
    1 1A B A Bx x x x .
Desta forma, substituindo em  0
A A Ap p x , teríamos    0
1A A Bp p x ,
relação que não é contemplada dentre as alternativas.
QUESTÃO 17
Assinale a opção CORRETA para a propriedade físico-química cujo
valor diminui com o aumento de forças intermoleculares.
a) Tensão superficial
b) Viscosidade
c) Temperatura de ebulição
d) Temperatura de solidificação
e) Pressão de vapor
Resolução Alternativa E
a) A tensão superficial é a tendência das moléculas da superfície de
um líquido de serem puxadas para o corpo do líquido e, portanto,
diretamente proporcional às forças intermoleculares. Assim, o
aumento das forças intermoleculares aumenta a tensão superficial.
b) A viscosidade é a resistência de um fluido (um gás ou um líquido) a
fluir: quanto mais viscoso, mais lento será o fluxo. A viscosidade
depende das interações intermoleculares: quanto mais forte a
interação, maior a viscosidade. Logo, o aumento das forças
intermoleculares aumenta a viscosidade.
c) O aumento das forças intermoleculares aumenta a temperatura de
ebulição.
d) O aumento das forças intermoleculares aumenta a temperatura de
solidificação.
e) A pressão de vapor é a pressão exercida pelo vapor de um líquido
(ou sólido) quando o vapor e o líquido (ou sólido) estão em equilíbrio
dinâmico. Quanto maior a pressão de vapor de um composto, maior
será a sua volatilidade. Sendo assim, o aumento das forças
intermoleculares diminui a pressão de vapor.
QUESTÃO 18
Um átomo A com n elétrons, após  1n  sucessivas ionizações, foi
novamente ionizado de acordo com a equação  1
1
n n
A A e
   
  .
Sabendo o valor experimental da energia de ionização deste processo,
pode-se conhecer o átomo A utilizando o modelo proposto por
a) E. Rutheford. b) J. Dalton. c) J. Thomson.
d) N. Bohr. e) R. Mulliken.
Resolução Alternativa D
a) Incorreta. O modelo de Rutherford descreve o átomo como um
núcleo positivo e denso no centro do mesmo, com elétrons ao seu
redor numa região denominada eletrosfera, mas seu modelo não
permite calcular a energia de ionização.
b) Incorreta. O modelo de Dalton propõe o átomo como uma esfera
maciça e indivisível, não prevendo a existência de elétrons.
c) Incorreta. O modelo de Thomson trata o átomo como uma esfera
de carga elétrica positiva, não maciça, incrustada de cargas negativas
(elétrons), mas assim como Rutherford, não permite uma análise
quantitativa do processo de ionização dos átomos.
d) Correta. O modelo atômico proposto por Bohr estabelece que os
elétrons devem possuir valores de energia bem definidos, de acordo
com o nível de energia ocupado no átomo (quantização de energia).
Assim, podemos relacionar a energia do elétron, com a carga do
núcleo e o nível de energia (camada eletrônica). Como a energia de
ionização é a energia necessária para se retirar um elétron de um
átomo isolado na fase gasosa esta deve ser igual ou superior à
energia do elétron em determinado nível energético, conhecendo a
energia de ionização do átomo e o nível de energia do elétron (nesse
caso n = 1), pode-se determinar o número de prótons no núcleo e,
portanto o elemento A em questão.
e) Incorreta. A experiência conduzida por R. Mulliken (experiência da
gota de óleo) permitiu medir a carga elétrica do elétron. Isto foi
possível devido ao balanceamento das forças elétricas e gravitacionais
em minúsculas gotas de óleo carregadas e suspensas entre dois
eletrodos de metal. Tal experimento nada diz sobre energias de
ionização, de forma que não é possível identificar o elemento.
QUESTÃO 19
Os átomos A e B do segundo período da tabela periódica têm
configurações eletrônicas da camada de valência representadas por
2 3
ns np e 2 5
ns np , respectivamente. Com base nessas informações,
são feitas as seguintes afirmações para as espécies gasosas no
estado fundamental:
I. O átomo A deve ter maior energia de ionização que o átomo B .
II. A distância da ligação entre os átomos na molécula 2A deve ser
menor do que aquela na molécula 2B .
III. A energia de ionização do elétron no orbital 1s do átomo A deve
ser maior do que aquela do elétron no orbital 1s do átomo de
hidrogênio.
IV. A energia de ligação dos átomos na molécula 2B deve ser menor
do que aquela dos átomos na molécula de hidrogênio 2( )H .
Das afirmações acima está(ão) CORRETA(S) apenas
a) I, II e IV. b) I e III. c) II e III. d) III e IV. e) IV.
Resolução Sem resposta
Pela configuração eletrônica dada dos átomos A e B e sabendo-se
que eles estão no 2° período da tabela periódica, percebe-se que são
o nitrogênio e flúor, respectivamente, pois N = 2s2
2p3
e F = 2s2
2p5
.
Vamos julgar as afirmações:
I. O átomo A deve ter maior energia de ionização que o átomo B .
Essa afirmativa é falsa, pois o flúor é mais eletronegativo que o
nitrogênio, logo ele atrai com maior intensidade seus elétrons, fazendo
com que ele tenha maior energia de ionização.
II. A distância da ligação entre os átomos na molécula 2A deve ser
menor do que aquela na molécula 2B .
Essa afirmativa é verdadeira, pois a molécula A2 (N2) possui uma
ligação tripla ligando seus dois átomos, enquanto a molécula B2 (F2)
possui uma ligação simples ligando seus dois átomos. Sendo assim, a
distância entre os átomos de A2 (N2) será menor que a distância entre
os átomos de B2 (F2).
III. A energia de ionização do elétron no orbital 1s do átomo A deve
ser maior do que aquela do elétron no orbital 1s do átomo de
hidrogênio.
Essa afirmativa é verdadeira, pois o N (nitrogênio) é um elemento
mais eletronegativo que o H (hidrogênio), logo atrai com mais
intensidade seus elétrons. Sendo assim, a energia de ionização do
elétron no orbital 1s do N deve ser maior do que aquele do elétron 1s
do átomo de hidrogênio.
IV. A energia de ligação dos átomos na molécula 2B deve ser menor
do que aquela dos átomos na molécula de hidrogênio 2( )H .
Essa afirmativa é verdadeira. Como o flúor é um átomo mais
volumoso que o hidrogênio, suas nuvens eletrônicas sofrem maior
repulsão, logo seu comprimento de ligação será maior que o
comprimento de ligação da molécula de hidrogênio, que por sua vez é
uma molécula menor e com menos camadas eletrônicas. Isso pode
ser confirmado através dos valores de energia de ligação do H2 e do
F2, que são 436 kJ/mol e 158 kJ/mol, respectivamente.
As afirmações II, III e IV são corretas e não há alternativa correta.
(19) 3251-1012 O ELITE RESOLVE ITA 2013 – QUÍMICA
7
QUESTÃO 20
Considere as seguintes substâncias:
I. II.
O
O
H3C C CH2 CH CH3
CH3
O
III. IV.
CH
O
C
O
OH
Dessas substâncias, é (são) classificada(s) como cetona(s) apenas
a) I e II.
b) II.
c) II e III.
d) II, III e IV.
e) III.
Resolução Alternativa A
Cetonas possuem um grupo carbonila ligado a dois radicais orgânicos.
Analisemos cada substância:
I. É cetona, note os grupos carbonilas:
O
O
II. É cetona, note o grupo carbonila:
H3C C CH2 CH CH3
CH3
O
III. É um aldeído, pois o carbono ligado ao oxigênio está ligado a uma
cadeia aromática.
CH
O
IV. É um ácido carboxílico, pois o carbono ligado ao oxigênio está
diretamente ligado ao grupo OH.
C
O
OH
Dessa forma, são cetonas apenas I e II.
QUESTÃO 21
A reação química de um ácido fraco (com um hidrogênio dissociável)
com uma base forte produziu um sal. Uma solução aquosa

 1
0,050mol L desse sal puro é mantida à temperatura constante de
25 ºC. Admitindo-se que a constante de hidrólise é 
  10
,25º 5,0 10h CK ,
determine o valor numérico da concentração, em 
 1
mol L , do íon
hidróxido nessa solução aquosa.
Resolução
Por se tratar de um sal proveniente de um ácido fraco e uma base
forte, a solução terá caráter básico, proveniente da hidrólise do ânion,
que será monovalente (o ácido que o gerou apresenta apenas um
hidrogênio dissociável).
Sendo assim, considere a equação química de hidrólise de um ânion
monovalente genérico, a seguir:
 
 ( ) 2 ( ) ( ) ( )aq l aq aqA H O HA OH
Como a solução em questão possui inicialmente 
 1
0,050mol L deste
sal, consideremos que a concentração das espécies dada através da
tabela abaixo (sabendo que a 25º, devido a autoionização da água,
 
 7
[ ] 10OH ):

( )aqA + 2 ( )lH O  ( )aqHA +

( )aqOH
INÍCIO 0,050 0 10
-7
REAGE – x – x + x + x
EQUILÍBRIO 0,050 – x + x 10
-7
+ x
A constante de hidrólise pode ser calculada por




[ ] [ ]
[ ]
h
HA OH
K
A
e
assim teremos
   
 


 
 

7
10
10
5.10
0,050
h
x x
K
x
Neste caso, assumindo que x << 0,05 (hipótese a ser verificada
posteriormente) podemos aproximar a expressão: (0,050 – x) ~ 0,050.
No entanto, não podemos desconsiderar o equilíbrio iônico da água
que foi responsável pelo aparecimento de (10-7
+ x) no numerador.
Isso porque o valor de x pode ser próximo de 10-7
e uma aproximação
(10-7
+ x) ~ x poderia causar um erro significativo (> 5%).
Dessa forma, temos:
   
 

  
 
     
7
10 2 7 11
10
5 10 10 2,5.10 0
0,050
x x
x x
              
 

2
7 7 11 7 1010 10 4 1 2,5.10 10 1.10
2 1 2
x
 
  ' 6 '' 6
4,5.10 5,5.10x x
Desconsiderando a raiz negativa, note que, da tabela inicial, no
equilíbrio devemos ter:
     
      7 7 6 6 1
[ ] 10 10 4,5.10 4,6 10OH x mol L .
Obs. Se o candidato desconsiderasse a autoionização da água,
teríamos:
   
 
  
      10 12 6
5 10 25 10 5 10
0,050
x x
x
Portanto, obteria concentração do íon hidroxila igual a:
  
  6 1
[ ] 5 10OH mol L
QUESTÃO 22
Nas condições ambientes, uma placa de ferro metálico puro é
mergulhado numa solução aquosa, com pH 9 e isenta de oxigênio,
preparada pelo borbulhamento de sulfeto de hidrogênio gasoso em
solução alcalina. Nesta solução, o ferro é oxidado (corroído) pelo íon
hidrogenossulfeto com formação de uma camada sólida aderente e
protetora sobre a superfície desse material metálico. A adição de
cianeto de potássio à solução aquosa em contato com o substrato
metálico protegido desestabiliza sua proteção promovendo a
dissolução da camada protetora formada.
Com base nessas informações, escreva as equações químicas
balanceadas das reações que representam:
a) a corrosão eletroquímica do ferro pelo íon hidrogenossulfeto,
produzindo hidrogênio atômico.
b) a dissolução da camada passiva sobre o ferro pelo íon cianeto.
Resolução
a) A equação da reação entre o ferro metálico e o
hidrogenossulfeto pode ser escrita como:
( )( ) 2 ( ) 2( ) ( )Fe HS H O FeS H OHaqs s g aq
 
    
O Fe é oxidado a Fe2+
devido à ausência de O2.
b) A adição de cianeto de potássio à solução forma íons CN–
, pois
trata-se de um sal solúvel. Os íons CN–
formam um complexo solúvel
com o Fe2+
do FeS(s), conforme a equação:
( )
( )
4 2
( ) 6 ( )FeS 6CN [Fe(CN) ] Saq
aqs aq
  
  
(19) 3251-1012 O ELITE RESOLVE ITA 2013 – QUÍMICA
8
QUESTÃO 23
Em um gráfico de pressão versus volume, represente o diagrama do
ciclo idealizado por Carnot (máquina térmica) para uma transformação
cíclica, ininterrupta, e sem perdas de calor e de trabalho, e vice-versa.
Identifique e denomine as quatro etapas dessa transformação cíclica.
Resolução
O ciclo de Carnot encontra-se representado no gráfico a seguir:
No caso de uma máquina térmica, tal ciclo deve ser percorrido no
sentido horário. As etapas que compõem esse ciclo são:
 uma expansão isotérmica (A  B);
 uma expansão adiabática (B  C);
 uma compressão isotérmica (C  D);
 uma compressão adiabática (D  A).
QUESTÃO 24
Por exposição à atmosfera ambiente, o hidróxido de cálcio hidratado
(cal hidratada) produz um filme que é utilizado na proteção de
superfícies de alvenaria em um processo denominado “caiação”.
Escreva a(s) equação(ões) química(s) balanceada(s) da(s)
reação(ões) que representa(m), respectivamente:
a) a formação do filme acima citado, e
b) o processo de produção industrial da cal hidratada.
Resolução
a) Devido à exposição atmosférica, a cal hidratada fica em contato
com o dióxido de carbono do ar, ocorrendo a seguinte reação para a
formação do filme citado na questão:
2( ) 2( ) 3( ) 2 ( )( ) s g s vCa OH CO CaCO H O  
b) O processo industrial de produção da cal hidratada se caracteriza
por duas etapas principais. Primeiramente o calcário ( 3( )sCaCO ) sofre
um processo de decomposição por aquecimento (calcinação),
conforme a seguinte reação:
3( ) ( ) 2( )s s gCaCO CaO CO
 
Em seguida, o óxido de cálcio, também conhecido como cal virgem, é
colocado para reagir com água, ocorrendo desprendimento de calor,
segundo a reação:
( ) ( ) 2( )( )s s l sCaO H O Ca OH 
QUESTÃO 25
A hidrazina ( 2 4N H ) e o tetróxido de dinitrogênio ( 2 4N O ) são utilizados
na propulsão líquida de foguete. A equação química não-balanceada
que representa a reação global entre esses dois reagentes químicos é
   2 4( ) 2 4( ) 2( ) 2 ( )g gN H N O N H O
Analisando esta reação do ponto de vista eletroquímico:
a) esquematize um dispositivo eletroquímico (célula de combustível)
no qual é possível realizar a reação química representada pela
equação do enunciado.
b) escreva as equações químicas balanceadas das semirreações
anódica e catódica que ocorrem no dispositivo eletroquímico.
Resolução
a) O dispositivo eletroquímico pode ser esquematizado como:
e-
Eletrodos
de Platina
Membrana
semipermeável
N2H4 N2O4
N2 N2 + H2O
H+
b) As semirreações envolvidas são:
2 4 2: 4 4Anódica N H N H e 
   (I)
 
   2 4 2 2: 8 8 4Catódica N O H e N H O (II)
Multiplicando a equação (I) por 2 e somando com a equação (II),
teremos a equação global:
2 4 2 4 2 22 3 4N H N O N H O  
QUESTÃO 26
Nas condições ambientes, qual dos cloretos é mais solúvel em etanol
puro: cloreto de sódio ou cloreto de lítio? Justifique.
Resolução
Analisando o solvente (etanol) percebemos que temos um solvente
moderadamente polar (CH3CH2OH). Desta forma, o sal mais solúvel
será aquele que apresentar maior caráter covalente.
Como sabemos, a eletronegatividade (E) é uma propriedade periódica
que aumenta para cima e para direita na tabela periódica. Desta
forma, o lítio ( 0,98E  ) é mais eletronegativo que o sódio ( 0,93E  )*,
e a ligação LiC tem uma diferença de eletronegatividade
( 3,16 0,98 2,18E    ) menor que a ligação no NaC
( 3,16 0,93 2,23E    ) e portanto, maior caráter covalente (ou
menor caráter iônico).
Outra explicação correta seria dada em termos de polarizabilidade.
Como lítio e sódio possuem a mesma carga (+1) e raios iônicos
diferentes, podemos afirmar que o lítio, por ser menor, tem uma carga
atômica mais concentrada (maior efeito polarizante) e, portanto, irá
causar uma maior distorção na nuvem eletrônica do íon cloreto
resultando numa ligação com maior caráter covalente.
* Valores de eletronegatividade calculados segundo Pauling.
QUESTÃO 27
Nas condições ambientes, 0,500 g de um resíduo sólido foi dissolvido
completamente em aproximadamente 13 mL de uma mistura dos
ácidos nítrico e fluorídrico ( 3 : 10 : 3HNO HF  ). A solução aquosa
ácida obtida foi quantitativamente transferida para um balão
volumétrico com capacidade de 250 mL e o volume do balão
completado com água desmineralizada. A análise quantitativa dos íons
de ferro na solução do balão revelou que a quantidade de ferro nesta
solução era igual a 40,0 1
mg L
 . Respeitando o número de
algarismos significativos, determine a quantidade de ferro (em % em
massa) presente no resíduo sólido. Mostre o raciocínio e os cálculos
realizados para chegar à sua resposta.
Resolução
Na solução final, temos um volume de 250 mL = 0,250L de uma
solução com concentração de 40,0 1
mg L
 de íons ferro, provenientes
exclusivamente da amostra sólida inicial. Dessa forma, temos:
V
p
A
B
C
D
0
(19) 3251-1012 O ELITE RESOLVE ITA 2013 – QUÍMICA
9
   
   1
40,0 0,250 10,0Fem mg L L mg
Mantemos três algarismos significativos (resultado da multiplicação de
dois números com três algarismos significativos).
Portanto, como na solução inicial tínhamos 0,500 g de resíduo sólido,
da qual 10 mg são compostos por ferro e, assumindo que todo o ferro
do resíduo foi dissolvido e mensurado na solução final, a porcentagem
em massa do ferro no resíduo original é de:


  
3
10,0 10
% 0,0200 2,00%
0,500
massa
g
g
Mantemos três algarismos significativos (resultado da divisão de dois
números com três algarismos significativos).
Observação: Note que no processo inicial de dissolução, apesar de
utilizarmos uma mistura de ácidos com volume de 13 mL (dois
algarismos significativos), essa informação não influencia a quantidade
de algarismos significativos em nossos cálculos, dado que na diluição
temos o volume final com precisão de três algarismos significativos.
QUESTÃO 28
Os diagramas seguintes, traçados numa mesma escala, referem-se,
respectivamente, aos equilíbrios, em fase gasosa e numa mesma
temperatura, representados pela seguintes equações químicas:
I. AB CD AD CB  ; 1K
II. AX CY AY CX  ; 2K
Comparando as informações apresentadas nos dois diagramas,
pedem-se:
a) Qual das constantes de equilíbrio, K1 ou K2 terá valor maior?
Justifique sua resposta.
Dado eventualmente necessário: A reação entre a variação da Energia
Livre de Gibbs padrão (  0
G ) e a constante de equilíbrio (K) de uma
reação é dada por    0
G RT lnK
b) Para as seguintes misturas numa mesma temperatura:
Mistura 1
  1
0,10 .inicial
AB mol L

  1
0,20 .inicial
CD mol L

 inicial
AD ZERO
  inicial
CB ZERO
Mistura 2
  1
0,10 .inicial
AX mol L

 inicial
AY ZERO
  1
0,20 .inicial
CY mol L

 inicial
CX ZERO
Qual das reações químicas, expressa pela equação I ou II, atinge o
equilíbrio mais rapidamente? Justifique sua resposta.
Resolução
Houve um erro de digitação nos
produtos do primeiro gráfico que
provavelmente não influenciou a
resolução dos candidatos, mas é
necessária a correção para
adequação às demais fórmulas do
enunciado.
a) A energia livre de Gibbs pode ser calculada através da entalpia e da
entropia da reação, segundo a relação:
0 0 0
G H T S    
O enunciado nos diz que a temperatura é a mesma nas duas reações,
portanto o fator T da equação é igual nos dois processos.
Observa-se também que ambas começam com dois reagentes
gasosos e terminam com dois reagentes gasosos, dessa forma o fator
entrópico ( 0
S ), das duas reações serão muito próximos, 0 0
1 2S S   .
Além disso, analisando o gráfico em escala fornecido pelo exercício,
temos       0 ' ' 0
1 1 2 1 2 2H E E E E H
Sabendo que 0 0
1 20 0H e H    , podemos afirmar que
      0 0 0 0
1 2 1 2H H H H
Resumindo, temos que o fator 0
T S para as duas reações são
aproximadamente iguais e que   0 0
1 2H H .
Utilizando a equação 0 0
G H T S     conclui-se que   0 0
1 2G G
Finalmente, como     0
lnG R T K , temos:
  
      


0 0
1 2
1 2
1 2
1 2
ln ln
ln ln
G G
R T K R T K
K K
K K
b) Pela leitura do gráfico fica evidenciado que a energia e ionização da
reação 1 1 3 2aE E E  é maior que a energia de ionização da reação 2
' '
2 3 2aE E E  .
Fazendo uso da equação de Arrhenius, vamos determinar a relação
entre as constantes de velocidade ( CinK ):

     ln
aE
CinRT
Cin a
K
K Ae E R T
A
Assim:

      

1 2
1 2
1 2
1 2
1 2
ln ln
a a
Cin Cin
Cin Cin
E E
K K
R T R T
A A
K K
A A
Considerando que a influência do fator pré-exponencial A, que está
relacionado à colisão entre as moléculas são aproximadamente iguais
para as duas reações (como as substâncias nas reações hipotéticas
são gases sob uma mesma temperatura, tal consideração é razoável),
podemos concluir que 1 2Cin CinK K .
Essa conclusão poderia ser alcançada também pela generalização de
que uma maior a energia de ativação implica em uma constante de
velocidade menor.
Sabemos que a velocidade de uma reação química é dada pela
concentração dos reagentes multiplicado por esta constante de
velocidade ( CinK ). Vamos considerar as duas reações hipotéticas:
( ) ( ) ( ) ( )g g g gAB CD AD CB  
  1 1 [ ] [ ]CinV K AB CD
( ) ( ) ( ) ( )g g g gAX CY AY CX  
  2 2 [ ] [ ]CinV K AX CY
AB + CD
AD + CB
COORDENADA DA REAÇÃO
ENERGIA
E'3
E'2
E'1
AX + CY
AY + CX
ENERGIA
E3
E2
E1
AB + CD
AC + BD (sic)
(19) 3251-1012 O ELITE RESOLVE ITA 2013 – QUÍMICA
10
Note ainda que, no momento inicial, o produto das concentrações dos
reagentes são iguais nas duas reações.


 
 
1
1
[ ] 0,10
[ ] 0,20
inicial
inicial
AB mol L
CD mol L


 
 
1
1
[ ] 0,10
[ ] 0,20
inicial
inicial
AX mol L
CY mol L
Sendo assim, podemos concluir que no momento inicial:
     
     
1 1 1
2 2 2
[ ] [ ] 0,1 0,2
[ ] [ ] 0,1 0,2
inicial Cin Cin
inicial Cin Cin
V K AB CD K
V K AX CY K
De onde concluimos que, quanto maior a constante cinética, maior a
velocidade inicial. Como 1 2Cin CinK K , temos 1 2inicial inicialV V
Como a proporção estequiométrica é a mesma, assim como as
concentrações iniciais, e somente a constante cinética será diferente,
as curvas de decaimento da concentração dos reagentes em função
do tempo serão e mesma natureza. Inicialmente, a segunda equação
é mais rápida que a primeira e esse comportamento se propagará ao
longo do avanço da reação.
Aliado a isso, o item (a) nos revelou que a constante de equilíbrio de
(I) é maior que a de (II), ou seja, no estado de equílibrio de (I) há mais
produtos que no estado de equilíbrio de (II). Isso quer dizer que é
necessário um avanço maior da reação no sentido dos produtos até
atingir o equilíbrio no processo (I).
Dessa forma, seja reação (II)¸ além de possuir uma curva que decai
mais rapidamente, possui o ponto de equilíbrio, com menor formação
do produto, ou seja mais próximo das concentrações iniciais, como
ilustra o gráfico a seguir:
Dessa forma, sendo 2 1t t , a reação que atinge o equilíbrio mais
rapidamente é a reação (II).
QUESTÃO 29
Sabendo que a energia de ionização do processo descrito na Questão
18 é igual a 122,4 eV , determine qual é o átomo A utilizando
equações e cálculos pertinentes.
Resolução
Considerando que o átomo em questão é um átomo hidrogenóide, ou
seja, possui apenas um elétron em sua estrutura, podemos utilizar a
equação de Bohr para descobrir o número atômico do átomo em
questão:
2
2
R h c z
E
n

onde E é a energia de ionização, R é a constante de Rydberg, h é
constante de Plank, c é a velocidade da luz, z é o número atômico do
átomo e n é o nível ou camada eletrônica em que se encontra o
elétron ionizado. O valor de R h c é dado no caderno de provas, e é
13,6 eVR hc  .
O valor de E é 122,4 eV e o valor de n é 1, pois foram feitas 1n 
ionizações e, dessa forma, restou-se apenas 1 elétron na camada 1 do
átomo em questão. Sendo assim, temos a seguinte relação:
2
2
R h c z
E
n
 
2
13,6
122,4
1
z

Isolando 2
z , temos:
2
9 3z z  
O elemento com número atômico 3 é o lítio, logo o íon A é o Li2+
.
QUESTÃO 30
Considere o diagrama de fase hipotético representado
esquematicamente na figura ao lado:
O que representam os pontos A, B, C, D e E?
Resolução
Descrevendo no diagrama as fases da substância:
O ponto A representa uma situação de coexistência das fases sólida e
de vapor da substância, correspondente à mudança de estado de
sólido para vapor (sublimação) ou de vapor para sólido (também dita
sublimação).
O ponto B representa uma situação de coexistência das três fases:
sólido, líquido e vapor. Justamente por isso é chamado de ponto triplo.
O ponto C representa uma situação de coexistência das fases sólida e
líquida da substância, correspondente à mudança de estado de sólido
para líquido (fusão) ou de líquido para sólido (solidificação).
O ponto D representa uma situação de coexistência das fases líquida
e de vapor da substância, correspondente à mudança de estado de
líquido para vapor (vaporização) ou de vapor para líquido
(condensação/liquefação).
O ponto E representa o ponto crítico, que é o par de valores para
temperatura e pressão tal que, a partir dessa temperatura, a
substância passa a ser descrita como gás, não podendo ser mais
liquefeita por simples compressão isotérmica.
tempo
[ ]
0
Reação I
Reação II
t2 t1
PRESSÃO(atm)
TEMPERATURA (K)
A B
C
D
E
SÓLIDO
LÍQUIDO
VAPOR
GÁS
PRESSÃO(atm)
TEMPERATURA (K)
A B
C
D
E
(19) 3251-1012 O ELITE RESOLVE ITA 2013 – QUÍMICA
11
Equipe desta resolução
Química
Rafael Capobiango Timo Peixoto
Roberto Bineli Muterle
Tathiana de Almeida Guizellini
Thiago Inácio Barros Lopes
Revisão
Danilo José de Lima
Eliel Barbosa da Silva
Fabiano Gonçalves Lopes
Frederico Luís de Oliveira Vilela
Marcelo Duarte Rodrigues Cecchino Zabani
Digitação, Diagramação e Publicação
Ademar Koichi Nakamoto
Ana Luiza Brunetti
Isabela Porto Renó

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  • 2. (19) 3251-1012 O ELITE RESOLVE ITA 2013 – QUÍMICA 1 QUÍMICA CONSTANTES Constante de Avogadro 23 1 6,02 10 mol   Constante de Faraday (F) 4 1 9,65 10 C mol   4 1 9,65 10 A s mol   4 1 1 9,65 10 J V mol    Volume molar de gás ideal  22,4 L (CNTP) Carga elementar 19 1,602 10 C   Constante dos gases (R) 2 1 1 8,21 10 atm L K mol     1 1 1 1 8,31 J K mol 1,98 cal K mol      1 1 62,4 mmHg L K mol   Constante gravitacional (g) 2 9,81 m s   Constante de Rydberg ( hcR ) 18 2,18 10 J 13,6    eV DEFINIÇÕES Pressão de 1 atm 2 760 mmHg 101325 N m 760 Torr    2 2 1 J 1 N m 1 kg m s   ; 1 12 pm 1 10 m   ; 1 19 1,602 10eV J    Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0 °C e 760 mmHg Condições ambientes: 25 °C e 1 atm Condições-padrão: 25 °C e 1 atm Concentração das soluções 1 1 mol L (rigorosamente: atividade unitária das espécies) Sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e temperatura em questão. (s) = sólido.   = líquido. (g) = gás. (aq) = aquoso. (CM) = circuito metálico. (conc) = concentrado. (ua) = unidades arbitrárias.  A = concentração da espécie química A em 1 mol L MASSAS MOLARES Elemento Químico Número Atômico Massa Molar ( 1 g mol  ) H 1 1,01 Li 3 6,94 B 5 10,81 C 6 12,01 N 7 14,01 O 8 16,00 F 9 19,00 Na 11 22,99 Mg 12 24,31 Al 13 26,98 P 15 30,97 S 16 32,07 Cl 17 35,45 K 19 39,10 Ca 20 40,08 Cr 24 52,00 Fe 26 55,85 Cu 29 63,55 Zn 30 65,38 Ge 32 72,63 Br 35 79,90 Ag 47 107,90 I 53 126,90 Xe 54 131,30 Ba 56 137,30 Pt 78 195,10 Hg 80 200,60 Pb 82 207,20 QUESTÃO 01 Uma alíquota de uma solução aquosa constituída de haletos de sódio foi adicionada a uma solução aquosa de nitrato de prata, com formação de um precipitado. À mistura contendo o precipitado, foi adicionada uma alíquota de solução aquosa diluída de hidróxido de amônio, com dissolução parcial do precipitado. Ao precipitado remanescente, foi adicionada uma alíquota de solução aquosa concentrada de hidróxido de amônio, verificando-se uma nova dissolução parcial do precipitado. Sabendo que a mistura de haletos é constituída pelo fluoreto, brometo, cloreto e iodeto de sódio, assinale a alternativa CORRETA para o(s) haleto(s) de prata presente(s) no precipitado não dissolvido. a) AgBr b) AgC c) AgF d) AgI e) AgBr e AgC Resolução Alternativa D A reação de haletos na presença de íons prata pode ser representada por:    ( ) ( ) ( )aq aq sAg X AgX Considerando a solubilidade dos haletos de prata a 20°C,   AgI AgBr AgCl AgF As diferenças observadas nas solubilidades dos haletos de prata acima podem ser explicadas usando o caráter covalente desses sais. Como todos possuem o mesmo cátion, quanto maior o raio do ânion (propriedade periódica, na qual a ordem crescente dos raios é F < Cl < Br < I), mais polarizável e menor o caráter covalente da ligação. Logo, quando o haleto é adicionado à solução de prata ocorre precipitação dos sólidos AgI , AgBr e AgCl . Mas não do fluoreto que é solúvel. Quando se adiciona hidróxido de amônio à solução contendo os precipitados, ocorre a formação de um complexo com consequente dissolução do haleto de prata, formando um complexo solúvel. Num primeiro momento, com a adição da solução diluída de hidróxido de amônio, ocorre a dissolução do cloreto de prata (sal mais solúvel presente no precipitado). Representaremos a reação utilizando amônia ao invés do hidróxido de amônio:       ( ) 3( ) 3 ( ) ( )2 2 [ ]s aq aq aqAgCl NH Ag NH Cl Posteriormente, a adição da solução concentrada de hidróxido de amônio levará a dissolução do brometo de sódio, numa reação semelhante:       ( ) 3( ) 3 ( ) ( )2 2 [ ]s aq aq aqAgBr NH Ag NH Br Desta forma, restará no precipitado apenas o iodeto de prata, que não solubiliza, pois não ocorre a formação de complexo. Observação: os valores de KPS* para os sais de prata em questão são os seguintes: AgI AgBr AgCl AgF 17 8.10 13 7,7.10 10 1,6.10 - *Atkins, P.; Jones, L. Princípios de Química. 3 ed. Bookman. Porto Alegre, 2006. QUESTÃO 02 Assinale a alternativa CORRETA para a substância química que dissolvida em água pura produz uma solução colorida. a) 2CaC b) 3CrC c) NaOH d) KBr e)  3 2 Pb NO Resolução Alternativa B O cromo é um metal de transição, e por isso possui seus elétrons mais energéticos no subnível d. As transições eletrônicas que ocorrem dentro desse mesmo orbital possuem comprimento de onda na região do visível e, dessa maneira, o comprimento de onda não absorvido será aquele que caracterizará sua cor específica. Sendo assim, ao dissolver o CrCl3 em água, teremos uma solução colorida. Já os outros sais não fazem com que a solução sofra alteração em sua coloração. Vale ressaltar que nem todos os metais de transição possuem cores, logo nem todos possuem transições eletrônicas na região do visível.
  • 3. (19) 3251-1012 O ELITE RESOLVE ITA 2013 – QUÍMICA 2 QUESTÃO 03 Assinale a alternativa CORRETA para o líquido puro com a maior pressão de vapor a 25 C . a) n-Butano, 4 10C H b) n-Octano, 8 18C H c) Propanol, 3 7C H OH d) Glicerol, 3 5 3C H (OH) e) Água, 2H O Resolução Alternativa A Pressão de vapor é a pressão exercida por um vapor quando este se encontra em equilíbrio dinâmico com sua fase condensada (sólida ou líquida). Assim, a quantidade de líquido (ou sólido) que evapora (ou sublima) é a mesma que se condensa num determinado intervalo de tempo e as quantidades permanecem constantes. Logo, a pressão de vapor é uma medida da tendência de evaporação de um líquido (ou sublimação de um sólido). No caso de líquidos, quanto maior for a sua pressão de vapor, mais volátil ele será e menor será sua temperatura de ebulição. Para as substâncias citadas, o n-butano é o único composto que a temperatura e a pressão ambiente se encontram no estado gasoso, e tem, portanto maior pressão de vapor. Poderíamos também pensar em termos de interações intermoleculares: i) n-butano e o n-octano são os compostos que apresentam as interações intermolareculares mais fracas (forças de London), como o n-butano possui menor massa molecular ele possuirá maior pressão de vapor; ii) Glicerol, propanol e água apresentam ligações de hidrogênio, que são mais fortes e, portanto, apresentam menor pressão de vapor. Como o glicerol apresenta um maior número de ligações de hidrogênio (três) este composto é o que apresenta menor pressão de vapor. Note que o argumento de que n-butano já é gás nas condições ambientes (25 °C e 1 atm) não torna a alternativa incorreta, pois a questão não específica a pressão. Assim, poderíamos considerar que nosso sistema se encontra numa pressão alta o suficiente para que todos os compostos se encontrem no estado líquido, assim concluiríamos novamente que o n-butano é composto com maior pressão de vapor, como comprovado pela tabela abaixo. n-Butano n-Octano Propanol Água Pv (kPa) 1,57.10³ 1,87 2,75 3,17 Perry Green 1999 - Perrys Chemical Engineers Handbook 7th Ed QUESTÃO 04 Na temperatura ambiente, hidróxido de potássio sólido reage com o cloreto de amônio sólido, com a liberação de um gás. Assinale a alternativa CORRETA para o gás liberado nesta reação. a) 2C b) 2H c) HC d) 3NH e) 2O Resolução Alternativa D Nessa reação o íon OH- vai atuar como uma base de Brønsted e o íon 4NH vai atuar como ácido de Brønsted, dessa forma temos a seguinte reação química: ( ) 4 ( ) ( ) 3( ) 2 ( )s s s g lKOH NH Cl KCl NH H O    Portanto o gás liberado é a amônia, 3NH . QUESTÃO 05 Assinale a alternativa CORRETA para o par de substâncias cujas soluções aquosas, ao serem misturadas, produz um precipitado amarelo. a) 3A C  e KOH b) 3 2( )Ba NO e 2 4Na SO c) 3 2( )Cu NO e 4NaC O d) 2 3 2 2( )Pb C H O e Kl e) 3AgNO e 4NH OH Resolução Alternativa D Analisando os precipitados das soluções misturadas em cada item: a) 3( ) ( ) ( ) 4( ) solúvel incolor 3 3 ( )aq aq aq aqAlCl KOH KCl KAl OH    Alumínio na presença de uma base forte forma o íon complexo 4( )Al OH  , que é solúvel. b) 3 2( ) 2 4( ) 3( ) 4( )( ) 2aq aq aq s branco Ba NO Na SO NaNO BaSO    c) A reação não ocorre pois não há formação de precipitado, gás, eletrólito fraco ou H2O. d) ( )2 3 2 2( ) ( ) 2 3 2 2( )( ) 2 2 aqaq aq s amarelo Pb C H O KI C H O K PbI      e) 3( ) 4 ( ) 4 3( ) ( )aq aq aq s marrom AgNO NH OH NH NO AgOH    Na presença de excesso de NH4OH, o AgOH solubiliza devido à formação de um complexo solúvel:  ( ) 4 ( ) 3 ( ) 2 ( )2 ( ) AgOH +2 Ag NH +OH 2H Os aq aq laq NH OH       QUESTÃO 06 Um álcool primário, como o etanol, pode ser obtido pela redução de um ácido carboxílico. Assinale a alternativa CORRETA para o agente redutor que pode ser utilizado nesta reação. a) 2 2 7K Cr O b) 2 4K CrO c) 4LiA H d) 2 4H SO concentrado e) 3HNO concentrado Resolução Alternativa C Analisando as alternativas, percebe-se que o hidreto de alumínio e lítio ( 4LiAlH ) é o único agente redutor disponível. O dicromato de potássio ( 2 2 7K Cr O ), cromato de potássio ( 2 4K CrO ), ácido sulfúrico concentrado ( 2 4H SO ) e ácido nítrico concentrado ( 3HNO ) são todos agentes oxidantes. A reação de redução em questão pode ser representada por: O OH (1) LiAlH4 (2)H3O+ + H2O OH Como pode ser observado, a partir do ácido carboxílico forma-se etanol e água. QUESTÃO 07 Na figura abaixo é apresentada uma disposição bidimensional de bolinhas brancas e cinzas formando um “cristal”. Assinale a opção que apresenta a reprodução CORRETA para a célula unitária (caixa em destaque) do “cristal” em questão. a) b) c) d) e)
  • 4. (19) 3251-1012 O ELITE RESOLVE ITA 2013 – QUÍMICA 3 Resolução Alternativa C A cela unitária pode ser definida como menor agrupamento de átomos representativo de uma determinada estrutura cristalina específica. Ela é usada para representar a simetria de certa estrutura cristalina. Considerando o sistema cúbico, a única representação que obedece as condições para a escolha da cela unitária, descrito anteriormente, é a da alternativa C, que corresponde a estrutura cúbica de face centrada. Cúbica de corpo centrado Cúbica de face centrada QUESTÃO 08 A reação entre os íons brometo e bromato, em meio aquoso e ácido, pode ser representada pela seguinte equação balanceada: ( ) 3 ( ) ( ) 2( ) 2 ( )5 6 3 3aq aq aq aq lBr BrO H Br H O       Sabendo que a velocidade de desaparecimento do íon bromato é igual a      6 1 1 5,63 10 mol L s , assinale a alternativa que apresenta o valor CORRETO para a velocidade de aparecimento do bromo 2Br , expressa em    1 1 mol L s a) 5 1,69 10  b) 6 5,63 10  c) 6 1,90 10  d) 6 1,13 10  e) 16 1,80 10  Resolução Alternativa A Pela proporção estequiométrica na reação, para cada íon bromato, de fórmula química  3BrO , que é consumido, acontece a formação de três moléculas de bromo ( 2Br ). Determinaremos, por segundo, a quantidade formada de bromo para o consumo de uma quantidade equivalente a    6 1 5,63 10 mol L de bromato: 1 6 3 5,63 10  6 5 1 16,89 10 1,69 10x mol L x          Sendo assim, a cada segundo, são formados    5 1 1,69 10 mol L de bromo e assim, a velocidade de formação do bromo é dada por:       2 5 1 1 1,69 10Brv mol L s QUESTÃO 09 100 gramas de água líquida foram aquecidos utilizando o calor liberado na combustão completa de 0,25 gramas de etanol. Sabendo que a variação da temperatura da água foi de 12,5 ºC, assinale a alternativa que apresenta o valor CORRETO para a entalpia molar de combustão do etanol. Considere que a capacidade calorífica da água é igual a    1 1 4,18 ºkJ kg C e que a energia liberada na combustão do etanol foi utilizada exclusivamente no aquecimento da água. a) 961kJ b) 5,2 kJ c) 4,2 kJ d) 5,2 kJ e) 961kJ Resolução Alternativa A O enunciado propõe que a capacidade calorífica da água é igual a    1 1 4,18 ºkJ kg C . Entretanto, a definição de capacidade calorífica consiste no calor que é necessário fornecer a um corpo para produzir neste uma variação unitária na temperatura. Tal grandeza caracteriza o corpo e não a substância, cuja grandeza mais adequada para estudar esse fenômeno seria o calor específico (calor que é necessário fornecer por massa do corpo para produzir neste uma variação unitária na temperatura). Sendo assim, a capacidade calorífica, por caracterizar um corpo, já deve levar em consideração sua massa, tendo unidade no SI em kJ/K. Claramente é um equívoco do enunciado, dado que a unidade apresentada para a grandeza ser igual a    1 1 ºkJ kg C (característica do calor específico). Um candidato experimentado também reconheceria o valor dado (    1 1 4,18 ºkJ kg C ) como sendo o calor específico real da água. Assim, acreditamos que tal equívoco não influenciaria a resolução que, com a ressalva de que se trata do calor específico (ao invés da capacidade calorífica) da água é igual a    1 1 4,18 ºkJ kg C . Com a massa de água aquecida é igual a 100 gramas (0,1 kg), e considerando seu calor específico (ao invés de capacidade calorífica) igual a    1 1 4,18 ºkJ kg C , o calor absorvido que causa o aumento de 12,5 ºC em sua temperatura é dado por:        0,1 4,18 12,5 5,225Q m c T kJ Mas, de acordo com o enunciado, toda essa energia foi liberada pela combustão de 0,25 gramas de etanol, ou seja, na combustão de   0,25 46 m n M mol de etanol. Sendo assim, para determinar a energia liberada por mol de etanol que sofre combustão (entalpia molar de combustão do etanol), temos: 5,225 kJ 0,25 46 mol x     46 5,225 961,4 0,25 1 x kJ mol Ou seja, foram liberados 961,4 kJ por mol de etanol que sofreu combustão. Como é uma liberação de energia para o meio, a entalpia molar de combustão do etanol é:   961,4combustãoH kJ QUESTÃO 10 Considere Y a quantidade (em mol) de iodo dissolvido em 100 mL de água, X um solvente praticamente imiscível em água e K ( 120) a constante de partição do iodo entre o solvente X e a água a 25 °C. Assinale a alternativa CORRETA para o volume do solvente X necessário para extrair 90% do iodo contido inicialmente em 100 mL de água. a) 7,5 mL b) 9,0 mL c) 12 mL d) 100 mL e) 120 mL Resolução Alternativa A A constante de partição do solvente nada mais é que uma constante de equilíbrio do soluto entre dois solventes, dessa forma podemos escrever que: 2 2 2 [ ] 120 [ ] X H O I K I   Para extrairmos 90% do iodo da solução aquosa, na situação final de equilíbrio, deve restar 0,1.Y mol na água e no solvente X deve haver 0,9.Y mol. Dessa forma, podemos escrever que a concentração final de iodo será: 22 0,1 [ ] 0,1 L H O Y I   e 2 0,9 [ ]X X Y I V   Substituindo esses valores na constante de equilíbrio temos: 0,9 0,9 120 0,0075 L 0,1 120 0,1L X X Y V V Y        7,5 mLXV  QUESTÃO 11 Considere as substâncias I, II e III representadas pelas seguintes fórmulas estruturais: N H 2CH N CH COOH NH C O 2CH 2CH 2NH
  • 5. (19) 3251-1012 O ELITE RESOLVE ITA 2013 – QUÍMICA 4 I. alanil histidinaL   HO C 2CH CH 2NH C OO NH CH 2CH C O 3OCH II. alfa aspartil enilalanil metil ésterL L f     N S OO O Na  H III. ciclohexilsulfamato de sódio Sob certas condições de umidade, temperatura, pH e/ou presença de determinadas enzimas, estas substâncias são hidrolisadas. Assinale a opção CORRETA para o(s) produto(s) formado(s) na reação de hidrólise das respectivas substâncias. a) Somente aminoácido é formado em I. b) Somente aminoácido é formado em II. c) Amina aromática é formada em I e II. d) Amina é formada em I e III. e) Aminoácido é formado em II e III. Resolução Alternativas A/D a) Correta. O composto I sofre a seguinte reação de hidrólise: N N H CH2 CH NH C O OH C O CH2 CH2 NH2 N N H CH2 CH NH2 C O OH + C O CH2 CH2 NH2 OH função Amina função Ácido função Ácido H2O função Amina função Imina Observa-se, portanto que os produtos da reação possuem tanto a função amina quanto a função ácido sendo aminoácidos. b) Incorreta. O composto II sofre a seguinte reação de hidrólise C O HO H2 C CH C NH2 O N H H C C CH2 O O CH3 C O HO H2 C CH C NH2 O OH + H2N H C C CH2 OH O OHH3C+ Álcool H2O Observa-se que na reação de hidrólise há formação de 2 aminoácidos e de metanol, que é um álcool. c) Incorreta. Na reação de hidrólise do composto 1 há a formação de uma amina aromática. N N H CH2 CH NH2 C O OH O par de elétrons do nitrogênio do ciclo ligado ao hidrogênio está participando da ressonância, tornando assim o anel de 5 membros aromático, pois possuem 6 elétrons em ressonância, respeitando assim a regra de Huckel (2n+2). Já a amina formada na reação II não possui o grupo -NH2 ligado ao anel aromático, portanto essa amina não é aromática. função Amina H2N H C C CH2 OH O d) Correta. O composto III sofre a seguinte reação de hidrólise HN S O O- Na+ O H2O NH2 + S HO O O- Na+ O função Amina Como vimos no item A, a reação I forma dois aminoácidos. Aminoácidos é um grupo de substâncias que possuem as funções amina e ácido carboxílico, dessa forma a reação I forma aminas, pois a presença da função ácido carboxílico não descaracteriza a função amina. e) Incorreta. Em III o composto formado é apenas uma amina. QUESTÃO 12 A tabela a seguir apresenta os números de cargas elétricas (Z) e o raio iônico (r) apresentados por alguns cátions metálicos. Para as mesmas condições de temperatura e pressão é CORRETO afirmar que o pH de soluções aquosas, com concentração 1 1 .mol L dos nitratos de cada um dos cátions apresentados na tabela, aumenta na sequência: Cátion metálico Z r (pm) Na +1 95 2 Fe  +2 76 2 Mg +2 65 3 Fe +3 64 3 A   +3 50 a) 2 2 3 3 Na Fe Mg Fe A          b) 2 2 3 3 Na Fe Mg Fe A          c) 3 3 2 2 A Fe Mg Fe Na         d) 3 3 2 2 A Fe Mg Fe Na         e) 3 3 2 2 A Fe Mg Fe Na         Resolução Alternativa E O parâmetro eletrostático é um bom medidor da acidez de cátions metálicos, sendo útil quando se deseja comparar a acidez de diferentes compostos. Ele é dado pela seguinte fórmula: 2 iZ r   em que iZ é a carga do cátion metálico e r é o seu raio. A acidez aumenta com o aumento da carga e diminui com o aumento do raio do cátion metálico. Uma explicação acerca dessa afirmação está na análise das interações que o cátion metálico realiza em meio aquoso. O cátion, por ser positivo, interage com os pares de elétrons não ligantes do oxigênio da água. A polarização da nuvem eletrônica enfraquece a ligação O-H da água, facilitando a remoção do próton, conforme os equilíbrios genéricos abaixo: 2 2 1 2 2 2 1 3 .( ) [ ( ) ] [ ( ) ( )] n n x n n x x M xH O M H O M H O H O M H O OH H O             Analisando cada cátion metálico dado, obtêm-se os seguintes valores de parâmetros eletrostáticos. 2 1 0,011 95 Na    2 2 2 0,053 76 Fe     2 2 2 0,062 65 Mg    
  • 6. (19) 3251-1012 O ELITE RESOLVE ITA 2013 – QUÍMICA 5 2 3 3 0,14 64 Fe     2 3 3 0,18 50 Al     Analisando os valores, pode-se colocar em ordem crescente de pH as soluções de nitrato dos cátions apresentado na tabela. Os cátions com maior valor de  formarão as soluções com menor pH, logo a ordem correta é: 3 3 2 2 A Fe Mg Fe Na         QUESTÃO 13 Assinale a opção que apresenta a afirmação CORRETA. a) Um paciente com calor de 42 C apresenta-se febril. b) A adição de energia térmica à água líquida em ebulição sob pressão ambiente causa um aumento na sua capacidade calorífica. c) Na temperatura de 4 C  e pressão ambiente, 5 g de água no estado líquido contêm uma quantidade de energia maior do que a de 5 g de água no estado sólido. d) A quantidade de energia necessária para aquecer 5 g de água de 20 C até 25 C é igual àquela necessária para aquecer 25 g de água no mesmo intervalo de temperatura e pressão ambiente. e) Sob pressão ambiente, a quantidade de energia necessária para aquecer massas iguais de alumínio (calor específico 1 1 0,89J g K    ) e de ferro (calor específico de 1 1 0,45J g K    ), respectivamente, de um mesmo incremento de temperatura, T , é aproximadamente igual. Resolução Alternativa C a) Incorreta. Calor é o termo associado à transferência de energia térmica de um sistema a outro, não sendo apropriado associá-lo a um corpo. Além disso, °C é unidade de temperatura e não de calor, assim, o correto seria dizer que o paciente possui uma temperatura corporal de 42°C. b) Incorreta. Capacidade calorífica é a grandeza física que determina o calor que é necessário fornecer a um corpo para produzir neste uma determinada variação de temperatura. Portanto, a adição de calor à água líquida em ebulição (equilíbrio de fase) somente aumenta a quantidade de vapor formado, mas não altera a capacidade calorífica da água. Esta alternativa poderia causar alguma dúvida, uma vez que o vapor d’água possui capacidade calorífica diferente da água líquida, entretanto, a capacidade calorífica do vapor d’água é menor do que a da água líquida, isto é, mesmo que o estudante pensasse neste efeito, a diferença entre a capacidade calorífica do vapor e da água líquida é no sentido de diminuição e não de aumento. c) Correta. A água no estado líquido contém uma maior quantidade de energia que a mesma quantidade de água no estado sólido a mesma temperatura. Note que a – 4°C e pressão ambiente o estado físico mais estável da água é o sólido, de forma que a água liquida se encontra numa condição de metaestabilidade (maior energia). d) Incorreta. Como percebemos na equação Q = mc∆T, a quantidade de calor necessária para aquecer a água é diretamente proporcional à sua massa. Portanto, no caso em questão, a quantidade de calor seria 5 vezes maior. e) Incorreta. Como a quantidade de calor necessária é diretamente proporcional ao calor específico, a quantidade de calor necessária para aquecer o alumínio é aproximadamente o dobro daquela necessária para aquecer o ferro, considerando-se a mesma variação de temperatura. QUESTÃO 14 Considere o produto de solubilidade  psK , a 25ºC, das substâncias I, II e III: I.    6 2( ) ; 5,0 10psCa OH K II.    12 2( ) ; 5,6 10psMg OH K III.    17 2( ) ; 3,0 10psZn OH K Assinale a opção que contém a ordem CORRETA da condutividade elétrica, à temperatura de 25ºC, de soluções aquosas não saturadas, de mesma concentração, dessas substâncias. a) I < II < III b) I = II = III c) II < I < III d) III < I < II e) III < II < I Resolução Alternativa B Desconsiderando diferenças na mobilidade dos íons, como todas as soluções estão à mesma temperatura, a solução que apresenta maior condutividade elétrica é aquela que apresenta maior concentração de íons livres. Como o enunciado afirma que as soluções são não saturadas, temos que nenhuma atingiu o produto de solubilidade, ou seja, todas elas estão com todos os seus íons dissolvidos. Sabendo que a concentração é a mesma e que todas as substâncias possuem concentração de íons três vezes maior que a concentração da própria substância, a concentração de íons livres é a mesma para as três soluções, assim como a condutividade. Observação: Podemos notar que a concentração de íons é o triplo da concentração da substância conforme o esquema abaixo, onde Me é a representação genérica do cátion e x é a concentração da substância.       2 2 [ ] 3 ( ) 2 2 íons x Me OH Me OH x x x QUESTÃO 15 É ERRADO afirmar que, à temperatura de 25 °C, o potencial de um eletrodo de cobre construído pela imersão de uma placa de cobre em solução aquosa 1 mol.L–1 de cloreto de cobre a) diminui se amônia é acrescentada à solução eletrolítica. b) diminui se a concentração do cloreto de cobre na solução eletrolítica for diminuída. c) duplica se a área da placa de cobre imersa na solução eletrolítica for duplicada. d) permanece inalterado se nitrato de potássio for adicionado à solução eletrolítica tal que sua concentração nesta solução seja 1 mmol.L–1 . e) aumenta se a concentração de íons de cobre for aumentada na solução eletrolítica. Resolução Alternativa C Considerando a semirreação de redução do: 2 2 ( ) ( ) ( ) 2 o aq s red Cu Cu e Cu E      cobre e a equação de Nernst nas condições padrão (1 atm e 25 °C), e sendo F  9,65.104 C/mol: 2 2 0 ( ) ( ) 2 0,0592 1 ln log 2 o red Cu red Cu R T E E Q E E n F Cu                a) Correta. A adição de amônia irá resultar na formação do complexo tetraminocobre (II), diminuindo a concentração de íons cobre e, portanto, diminuindo o potencial.  2 2 ( ) 3( ) 3 ( )4 4 [ ]aq aq aqCu NH Cu NH    b) Correta. A adição de cloreto irá resultar na formação de um sal pouco solúvel, diminuindo a concentração de íons cobre e, portanto, diminuindo o potencial. 2 ( ) ( ) 2( )2aq aq sCu Cl CuCl    c) Incorreta. A alteração da área do metal não altera o potencial do eletrodo. Note que o cobre, por ser sólido, não contribui para o potencial de eletrodo (lei de Nernst). d) Correto. Como a concentração de K+ e NO3 – é muito pequena, estes não alteram o equilíbrio significativamente, e a concentração de íons cobre na solução permanece constante. e) Correto. Quanto maior a concentração de íons cobre, maior o potencial do eletrodo. QUESTÃO 16 Uma solução líquida constituída por dois componentes A e B e apresentando comportamento ideal, conforme Lei de Raoult, está em equilíbrio com seu vapor. Utilizando a notação: Ax e Bx para as respectivas frações em mol das substâncias A e B na solução líquida, Ap e Bp para as respectivas pressões de vapor de A e B no vapor em equilíbrio com a solução líquida, e 0 Ap e 0 Bp para as respectivas pressões de vapor A puro e B puro numa mesma temperatura,
  • 7. (19) 3251-1012 O ELITE RESOLVE ITA 2013 – QUÍMICA 6 assinale a opção que apresenta a relação CORRETA para a pressão de vapor A  Ap em equilíbrio com a solução líquida. a)    0 1A A Ap p x b)    0 1A B Bp p x c)  0 A B Ap p x d)  0 A A Ap p x e)  0 A B Bp p x Resolução Alternativa D Pela Lei de Raoult, temos que a pressão de vapor de um componente de uma solução é proporcional à sua fração molar na solução, sendo que caso a sua fração molar seja de 100% (ou igual a 1), teríamos Ap igual a 0 Ap . Sendo assim,  0 A A Ap p x , conforme representado na alternativa D. Uma outra forma de expressá-la utilizando as informações do enunciado, mas que não consta nas alternativas é levando em consideração a fração molar do outro componente da mistura. Como a soma das frações molares é igual a 100% (ou 1), temos que     1 1A B A Bx x x x . Desta forma, substituindo em  0 A A Ap p x , teríamos    0 1A A Bp p x , relação que não é contemplada dentre as alternativas. QUESTÃO 17 Assinale a opção CORRETA para a propriedade físico-química cujo valor diminui com o aumento de forças intermoleculares. a) Tensão superficial b) Viscosidade c) Temperatura de ebulição d) Temperatura de solidificação e) Pressão de vapor Resolução Alternativa E a) A tensão superficial é a tendência das moléculas da superfície de um líquido de serem puxadas para o corpo do líquido e, portanto, diretamente proporcional às forças intermoleculares. Assim, o aumento das forças intermoleculares aumenta a tensão superficial. b) A viscosidade é a resistência de um fluido (um gás ou um líquido) a fluir: quanto mais viscoso, mais lento será o fluxo. A viscosidade depende das interações intermoleculares: quanto mais forte a interação, maior a viscosidade. Logo, o aumento das forças intermoleculares aumenta a viscosidade. c) O aumento das forças intermoleculares aumenta a temperatura de ebulição. d) O aumento das forças intermoleculares aumenta a temperatura de solidificação. e) A pressão de vapor é a pressão exercida pelo vapor de um líquido (ou sólido) quando o vapor e o líquido (ou sólido) estão em equilíbrio dinâmico. Quanto maior a pressão de vapor de um composto, maior será a sua volatilidade. Sendo assim, o aumento das forças intermoleculares diminui a pressão de vapor. QUESTÃO 18 Um átomo A com n elétrons, após  1n  sucessivas ionizações, foi novamente ionizado de acordo com a equação  1 1 n n A A e       . Sabendo o valor experimental da energia de ionização deste processo, pode-se conhecer o átomo A utilizando o modelo proposto por a) E. Rutheford. b) J. Dalton. c) J. Thomson. d) N. Bohr. e) R. Mulliken. Resolução Alternativa D a) Incorreta. O modelo de Rutherford descreve o átomo como um núcleo positivo e denso no centro do mesmo, com elétrons ao seu redor numa região denominada eletrosfera, mas seu modelo não permite calcular a energia de ionização. b) Incorreta. O modelo de Dalton propõe o átomo como uma esfera maciça e indivisível, não prevendo a existência de elétrons. c) Incorreta. O modelo de Thomson trata o átomo como uma esfera de carga elétrica positiva, não maciça, incrustada de cargas negativas (elétrons), mas assim como Rutherford, não permite uma análise quantitativa do processo de ionização dos átomos. d) Correta. O modelo atômico proposto por Bohr estabelece que os elétrons devem possuir valores de energia bem definidos, de acordo com o nível de energia ocupado no átomo (quantização de energia). Assim, podemos relacionar a energia do elétron, com a carga do núcleo e o nível de energia (camada eletrônica). Como a energia de ionização é a energia necessária para se retirar um elétron de um átomo isolado na fase gasosa esta deve ser igual ou superior à energia do elétron em determinado nível energético, conhecendo a energia de ionização do átomo e o nível de energia do elétron (nesse caso n = 1), pode-se determinar o número de prótons no núcleo e, portanto o elemento A em questão. e) Incorreta. A experiência conduzida por R. Mulliken (experiência da gota de óleo) permitiu medir a carga elétrica do elétron. Isto foi possível devido ao balanceamento das forças elétricas e gravitacionais em minúsculas gotas de óleo carregadas e suspensas entre dois eletrodos de metal. Tal experimento nada diz sobre energias de ionização, de forma que não é possível identificar o elemento. QUESTÃO 19 Os átomos A e B do segundo período da tabela periódica têm configurações eletrônicas da camada de valência representadas por 2 3 ns np e 2 5 ns np , respectivamente. Com base nessas informações, são feitas as seguintes afirmações para as espécies gasosas no estado fundamental: I. O átomo A deve ter maior energia de ionização que o átomo B . II. A distância da ligação entre os átomos na molécula 2A deve ser menor do que aquela na molécula 2B . III. A energia de ionização do elétron no orbital 1s do átomo A deve ser maior do que aquela do elétron no orbital 1s do átomo de hidrogênio. IV. A energia de ligação dos átomos na molécula 2B deve ser menor do que aquela dos átomos na molécula de hidrogênio 2( )H . Das afirmações acima está(ão) CORRETA(S) apenas a) I, II e IV. b) I e III. c) II e III. d) III e IV. e) IV. Resolução Sem resposta Pela configuração eletrônica dada dos átomos A e B e sabendo-se que eles estão no 2° período da tabela periódica, percebe-se que são o nitrogênio e flúor, respectivamente, pois N = 2s2 2p3 e F = 2s2 2p5 . Vamos julgar as afirmações: I. O átomo A deve ter maior energia de ionização que o átomo B . Essa afirmativa é falsa, pois o flúor é mais eletronegativo que o nitrogênio, logo ele atrai com maior intensidade seus elétrons, fazendo com que ele tenha maior energia de ionização. II. A distância da ligação entre os átomos na molécula 2A deve ser menor do que aquela na molécula 2B . Essa afirmativa é verdadeira, pois a molécula A2 (N2) possui uma ligação tripla ligando seus dois átomos, enquanto a molécula B2 (F2) possui uma ligação simples ligando seus dois átomos. Sendo assim, a distância entre os átomos de A2 (N2) será menor que a distância entre os átomos de B2 (F2). III. A energia de ionização do elétron no orbital 1s do átomo A deve ser maior do que aquela do elétron no orbital 1s do átomo de hidrogênio. Essa afirmativa é verdadeira, pois o N (nitrogênio) é um elemento mais eletronegativo que o H (hidrogênio), logo atrai com mais intensidade seus elétrons. Sendo assim, a energia de ionização do elétron no orbital 1s do N deve ser maior do que aquele do elétron 1s do átomo de hidrogênio. IV. A energia de ligação dos átomos na molécula 2B deve ser menor do que aquela dos átomos na molécula de hidrogênio 2( )H . Essa afirmativa é verdadeira. Como o flúor é um átomo mais volumoso que o hidrogênio, suas nuvens eletrônicas sofrem maior repulsão, logo seu comprimento de ligação será maior que o comprimento de ligação da molécula de hidrogênio, que por sua vez é uma molécula menor e com menos camadas eletrônicas. Isso pode ser confirmado através dos valores de energia de ligação do H2 e do F2, que são 436 kJ/mol e 158 kJ/mol, respectivamente. As afirmações II, III e IV são corretas e não há alternativa correta.
  • 8. (19) 3251-1012 O ELITE RESOLVE ITA 2013 – QUÍMICA 7 QUESTÃO 20 Considere as seguintes substâncias: I. II. O O H3C C CH2 CH CH3 CH3 O III. IV. CH O C O OH Dessas substâncias, é (são) classificada(s) como cetona(s) apenas a) I e II. b) II. c) II e III. d) II, III e IV. e) III. Resolução Alternativa A Cetonas possuem um grupo carbonila ligado a dois radicais orgânicos. Analisemos cada substância: I. É cetona, note os grupos carbonilas: O O II. É cetona, note o grupo carbonila: H3C C CH2 CH CH3 CH3 O III. É um aldeído, pois o carbono ligado ao oxigênio está ligado a uma cadeia aromática. CH O IV. É um ácido carboxílico, pois o carbono ligado ao oxigênio está diretamente ligado ao grupo OH. C O OH Dessa forma, são cetonas apenas I e II. QUESTÃO 21 A reação química de um ácido fraco (com um hidrogênio dissociável) com uma base forte produziu um sal. Uma solução aquosa   1 0,050mol L desse sal puro é mantida à temperatura constante de 25 ºC. Admitindo-se que a constante de hidrólise é    10 ,25º 5,0 10h CK , determine o valor numérico da concentração, em   1 mol L , do íon hidróxido nessa solução aquosa. Resolução Por se tratar de um sal proveniente de um ácido fraco e uma base forte, a solução terá caráter básico, proveniente da hidrólise do ânion, que será monovalente (o ácido que o gerou apresenta apenas um hidrogênio dissociável). Sendo assim, considere a equação química de hidrólise de um ânion monovalente genérico, a seguir:    ( ) 2 ( ) ( ) ( )aq l aq aqA H O HA OH Como a solução em questão possui inicialmente   1 0,050mol L deste sal, consideremos que a concentração das espécies dada através da tabela abaixo (sabendo que a 25º, devido a autoionização da água,    7 [ ] 10OH ):  ( )aqA + 2 ( )lH O  ( )aqHA +  ( )aqOH INÍCIO 0,050 0 10 -7 REAGE – x – x + x + x EQUILÍBRIO 0,050 – x + x 10 -7 + x A constante de hidrólise pode ser calculada por     [ ] [ ] [ ] h HA OH K A e assim teremos              7 10 10 5.10 0,050 h x x K x Neste caso, assumindo que x << 0,05 (hipótese a ser verificada posteriormente) podemos aproximar a expressão: (0,050 – x) ~ 0,050. No entanto, não podemos desconsiderar o equilíbrio iônico da água que foi responsável pelo aparecimento de (10-7 + x) no numerador. Isso porque o valor de x pode ser próximo de 10-7 e uma aproximação (10-7 + x) ~ x poderia causar um erro significativo (> 5%). Dessa forma, temos:                   7 10 2 7 11 10 5 10 10 2,5.10 0 0,050 x x x x                   2 7 7 11 7 1010 10 4 1 2,5.10 10 1.10 2 1 2 x     ' 6 '' 6 4,5.10 5,5.10x x Desconsiderando a raiz negativa, note que, da tabela inicial, no equilíbrio devemos ter:             7 7 6 6 1 [ ] 10 10 4,5.10 4,6 10OH x mol L . Obs. Se o candidato desconsiderasse a autoionização da água, teríamos:                10 12 6 5 10 25 10 5 10 0,050 x x x Portanto, obteria concentração do íon hidroxila igual a:      6 1 [ ] 5 10OH mol L QUESTÃO 22 Nas condições ambientes, uma placa de ferro metálico puro é mergulhado numa solução aquosa, com pH 9 e isenta de oxigênio, preparada pelo borbulhamento de sulfeto de hidrogênio gasoso em solução alcalina. Nesta solução, o ferro é oxidado (corroído) pelo íon hidrogenossulfeto com formação de uma camada sólida aderente e protetora sobre a superfície desse material metálico. A adição de cianeto de potássio à solução aquosa em contato com o substrato metálico protegido desestabiliza sua proteção promovendo a dissolução da camada protetora formada. Com base nessas informações, escreva as equações químicas balanceadas das reações que representam: a) a corrosão eletroquímica do ferro pelo íon hidrogenossulfeto, produzindo hidrogênio atômico. b) a dissolução da camada passiva sobre o ferro pelo íon cianeto. Resolução a) A equação da reação entre o ferro metálico e o hidrogenossulfeto pode ser escrita como: ( )( ) 2 ( ) 2( ) ( )Fe HS H O FeS H OHaqs s g aq        O Fe é oxidado a Fe2+ devido à ausência de O2. b) A adição de cianeto de potássio à solução forma íons CN– , pois trata-se de um sal solúvel. Os íons CN– formam um complexo solúvel com o Fe2+ do FeS(s), conforme a equação: ( ) ( ) 4 2 ( ) 6 ( )FeS 6CN [Fe(CN) ] Saq aqs aq      
  • 9. (19) 3251-1012 O ELITE RESOLVE ITA 2013 – QUÍMICA 8 QUESTÃO 23 Em um gráfico de pressão versus volume, represente o diagrama do ciclo idealizado por Carnot (máquina térmica) para uma transformação cíclica, ininterrupta, e sem perdas de calor e de trabalho, e vice-versa. Identifique e denomine as quatro etapas dessa transformação cíclica. Resolução O ciclo de Carnot encontra-se representado no gráfico a seguir: No caso de uma máquina térmica, tal ciclo deve ser percorrido no sentido horário. As etapas que compõem esse ciclo são:  uma expansão isotérmica (A  B);  uma expansão adiabática (B  C);  uma compressão isotérmica (C  D);  uma compressão adiabática (D  A). QUESTÃO 24 Por exposição à atmosfera ambiente, o hidróxido de cálcio hidratado (cal hidratada) produz um filme que é utilizado na proteção de superfícies de alvenaria em um processo denominado “caiação”. Escreva a(s) equação(ões) química(s) balanceada(s) da(s) reação(ões) que representa(m), respectivamente: a) a formação do filme acima citado, e b) o processo de produção industrial da cal hidratada. Resolução a) Devido à exposição atmosférica, a cal hidratada fica em contato com o dióxido de carbono do ar, ocorrendo a seguinte reação para a formação do filme citado na questão: 2( ) 2( ) 3( ) 2 ( )( ) s g s vCa OH CO CaCO H O   b) O processo industrial de produção da cal hidratada se caracteriza por duas etapas principais. Primeiramente o calcário ( 3( )sCaCO ) sofre um processo de decomposição por aquecimento (calcinação), conforme a seguinte reação: 3( ) ( ) 2( )s s gCaCO CaO CO   Em seguida, o óxido de cálcio, também conhecido como cal virgem, é colocado para reagir com água, ocorrendo desprendimento de calor, segundo a reação: ( ) ( ) 2( )( )s s l sCaO H O Ca OH  QUESTÃO 25 A hidrazina ( 2 4N H ) e o tetróxido de dinitrogênio ( 2 4N O ) são utilizados na propulsão líquida de foguete. A equação química não-balanceada que representa a reação global entre esses dois reagentes químicos é    2 4( ) 2 4( ) 2( ) 2 ( )g gN H N O N H O Analisando esta reação do ponto de vista eletroquímico: a) esquematize um dispositivo eletroquímico (célula de combustível) no qual é possível realizar a reação química representada pela equação do enunciado. b) escreva as equações químicas balanceadas das semirreações anódica e catódica que ocorrem no dispositivo eletroquímico. Resolução a) O dispositivo eletroquímico pode ser esquematizado como: e- Eletrodos de Platina Membrana semipermeável N2H4 N2O4 N2 N2 + H2O H+ b) As semirreações envolvidas são: 2 4 2: 4 4Anódica N H N H e     (I)      2 4 2 2: 8 8 4Catódica N O H e N H O (II) Multiplicando a equação (I) por 2 e somando com a equação (II), teremos a equação global: 2 4 2 4 2 22 3 4N H N O N H O   QUESTÃO 26 Nas condições ambientes, qual dos cloretos é mais solúvel em etanol puro: cloreto de sódio ou cloreto de lítio? Justifique. Resolução Analisando o solvente (etanol) percebemos que temos um solvente moderadamente polar (CH3CH2OH). Desta forma, o sal mais solúvel será aquele que apresentar maior caráter covalente. Como sabemos, a eletronegatividade (E) é uma propriedade periódica que aumenta para cima e para direita na tabela periódica. Desta forma, o lítio ( 0,98E  ) é mais eletronegativo que o sódio ( 0,93E  )*, e a ligação LiC tem uma diferença de eletronegatividade ( 3,16 0,98 2,18E    ) menor que a ligação no NaC ( 3,16 0,93 2,23E    ) e portanto, maior caráter covalente (ou menor caráter iônico). Outra explicação correta seria dada em termos de polarizabilidade. Como lítio e sódio possuem a mesma carga (+1) e raios iônicos diferentes, podemos afirmar que o lítio, por ser menor, tem uma carga atômica mais concentrada (maior efeito polarizante) e, portanto, irá causar uma maior distorção na nuvem eletrônica do íon cloreto resultando numa ligação com maior caráter covalente. * Valores de eletronegatividade calculados segundo Pauling. QUESTÃO 27 Nas condições ambientes, 0,500 g de um resíduo sólido foi dissolvido completamente em aproximadamente 13 mL de uma mistura dos ácidos nítrico e fluorídrico ( 3 : 10 : 3HNO HF  ). A solução aquosa ácida obtida foi quantitativamente transferida para um balão volumétrico com capacidade de 250 mL e o volume do balão completado com água desmineralizada. A análise quantitativa dos íons de ferro na solução do balão revelou que a quantidade de ferro nesta solução era igual a 40,0 1 mg L  . Respeitando o número de algarismos significativos, determine a quantidade de ferro (em % em massa) presente no resíduo sólido. Mostre o raciocínio e os cálculos realizados para chegar à sua resposta. Resolução Na solução final, temos um volume de 250 mL = 0,250L de uma solução com concentração de 40,0 1 mg L  de íons ferro, provenientes exclusivamente da amostra sólida inicial. Dessa forma, temos: V p A B C D 0
  • 10. (19) 3251-1012 O ELITE RESOLVE ITA 2013 – QUÍMICA 9        1 40,0 0,250 10,0Fem mg L L mg Mantemos três algarismos significativos (resultado da multiplicação de dois números com três algarismos significativos). Portanto, como na solução inicial tínhamos 0,500 g de resíduo sólido, da qual 10 mg são compostos por ferro e, assumindo que todo o ferro do resíduo foi dissolvido e mensurado na solução final, a porcentagem em massa do ferro no resíduo original é de:      3 10,0 10 % 0,0200 2,00% 0,500 massa g g Mantemos três algarismos significativos (resultado da divisão de dois números com três algarismos significativos). Observação: Note que no processo inicial de dissolução, apesar de utilizarmos uma mistura de ácidos com volume de 13 mL (dois algarismos significativos), essa informação não influencia a quantidade de algarismos significativos em nossos cálculos, dado que na diluição temos o volume final com precisão de três algarismos significativos. QUESTÃO 28 Os diagramas seguintes, traçados numa mesma escala, referem-se, respectivamente, aos equilíbrios, em fase gasosa e numa mesma temperatura, representados pela seguintes equações químicas: I. AB CD AD CB  ; 1K II. AX CY AY CX  ; 2K Comparando as informações apresentadas nos dois diagramas, pedem-se: a) Qual das constantes de equilíbrio, K1 ou K2 terá valor maior? Justifique sua resposta. Dado eventualmente necessário: A reação entre a variação da Energia Livre de Gibbs padrão (  0 G ) e a constante de equilíbrio (K) de uma reação é dada por    0 G RT lnK b) Para as seguintes misturas numa mesma temperatura: Mistura 1   1 0,10 .inicial AB mol L    1 0,20 .inicial CD mol L   inicial AD ZERO   inicial CB ZERO Mistura 2   1 0,10 .inicial AX mol L   inicial AY ZERO   1 0,20 .inicial CY mol L   inicial CX ZERO Qual das reações químicas, expressa pela equação I ou II, atinge o equilíbrio mais rapidamente? Justifique sua resposta. Resolução Houve um erro de digitação nos produtos do primeiro gráfico que provavelmente não influenciou a resolução dos candidatos, mas é necessária a correção para adequação às demais fórmulas do enunciado. a) A energia livre de Gibbs pode ser calculada através da entalpia e da entropia da reação, segundo a relação: 0 0 0 G H T S     O enunciado nos diz que a temperatura é a mesma nas duas reações, portanto o fator T da equação é igual nos dois processos. Observa-se também que ambas começam com dois reagentes gasosos e terminam com dois reagentes gasosos, dessa forma o fator entrópico ( 0 S ), das duas reações serão muito próximos, 0 0 1 2S S   . Além disso, analisando o gráfico em escala fornecido pelo exercício, temos       0 ' ' 0 1 1 2 1 2 2H E E E E H Sabendo que 0 0 1 20 0H e H    , podemos afirmar que       0 0 0 0 1 2 1 2H H H H Resumindo, temos que o fator 0 T S para as duas reações são aproximadamente iguais e que   0 0 1 2H H . Utilizando a equação 0 0 G H T S     conclui-se que   0 0 1 2G G Finalmente, como     0 lnG R T K , temos:             0 0 1 2 1 2 1 2 1 2 ln ln ln ln G G R T K R T K K K K K b) Pela leitura do gráfico fica evidenciado que a energia e ionização da reação 1 1 3 2aE E E  é maior que a energia de ionização da reação 2 ' ' 2 3 2aE E E  . Fazendo uso da equação de Arrhenius, vamos determinar a relação entre as constantes de velocidade ( CinK ):       ln aE CinRT Cin a K K Ae E R T A Assim:          1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 ln ln a a Cin Cin Cin Cin E E K K R T R T A A K K A A Considerando que a influência do fator pré-exponencial A, que está relacionado à colisão entre as moléculas são aproximadamente iguais para as duas reações (como as substâncias nas reações hipotéticas são gases sob uma mesma temperatura, tal consideração é razoável), podemos concluir que 1 2Cin CinK K . Essa conclusão poderia ser alcançada também pela generalização de que uma maior a energia de ativação implica em uma constante de velocidade menor. Sabemos que a velocidade de uma reação química é dada pela concentração dos reagentes multiplicado por esta constante de velocidade ( CinK ). Vamos considerar as duas reações hipotéticas: ( ) ( ) ( ) ( )g g g gAB CD AD CB     1 1 [ ] [ ]CinV K AB CD ( ) ( ) ( ) ( )g g g gAX CY AY CX     2 2 [ ] [ ]CinV K AX CY AB + CD AD + CB COORDENADA DA REAÇÃO ENERGIA E'3 E'2 E'1 AX + CY AY + CX ENERGIA E3 E2 E1 AB + CD AC + BD (sic)
  • 11. (19) 3251-1012 O ELITE RESOLVE ITA 2013 – QUÍMICA 10 Note ainda que, no momento inicial, o produto das concentrações dos reagentes são iguais nas duas reações.       1 1 [ ] 0,10 [ ] 0,20 inicial inicial AB mol L CD mol L       1 1 [ ] 0,10 [ ] 0,20 inicial inicial AX mol L CY mol L Sendo assim, podemos concluir que no momento inicial:             1 1 1 2 2 2 [ ] [ ] 0,1 0,2 [ ] [ ] 0,1 0,2 inicial Cin Cin inicial Cin Cin V K AB CD K V K AX CY K De onde concluimos que, quanto maior a constante cinética, maior a velocidade inicial. Como 1 2Cin CinK K , temos 1 2inicial inicialV V Como a proporção estequiométrica é a mesma, assim como as concentrações iniciais, e somente a constante cinética será diferente, as curvas de decaimento da concentração dos reagentes em função do tempo serão e mesma natureza. Inicialmente, a segunda equação é mais rápida que a primeira e esse comportamento se propagará ao longo do avanço da reação. Aliado a isso, o item (a) nos revelou que a constante de equilíbrio de (I) é maior que a de (II), ou seja, no estado de equílibrio de (I) há mais produtos que no estado de equilíbrio de (II). Isso quer dizer que é necessário um avanço maior da reação no sentido dos produtos até atingir o equilíbrio no processo (I). Dessa forma, seja reação (II)¸ além de possuir uma curva que decai mais rapidamente, possui o ponto de equilíbrio, com menor formação do produto, ou seja mais próximo das concentrações iniciais, como ilustra o gráfico a seguir: Dessa forma, sendo 2 1t t , a reação que atinge o equilíbrio mais rapidamente é a reação (II). QUESTÃO 29 Sabendo que a energia de ionização do processo descrito na Questão 18 é igual a 122,4 eV , determine qual é o átomo A utilizando equações e cálculos pertinentes. Resolução Considerando que o átomo em questão é um átomo hidrogenóide, ou seja, possui apenas um elétron em sua estrutura, podemos utilizar a equação de Bohr para descobrir o número atômico do átomo em questão: 2 2 R h c z E n  onde E é a energia de ionização, R é a constante de Rydberg, h é constante de Plank, c é a velocidade da luz, z é o número atômico do átomo e n é o nível ou camada eletrônica em que se encontra o elétron ionizado. O valor de R h c é dado no caderno de provas, e é 13,6 eVR hc  . O valor de E é 122,4 eV e o valor de n é 1, pois foram feitas 1n  ionizações e, dessa forma, restou-se apenas 1 elétron na camada 1 do átomo em questão. Sendo assim, temos a seguinte relação: 2 2 R h c z E n   2 13,6 122,4 1 z  Isolando 2 z , temos: 2 9 3z z   O elemento com número atômico 3 é o lítio, logo o íon A é o Li2+ . QUESTÃO 30 Considere o diagrama de fase hipotético representado esquematicamente na figura ao lado: O que representam os pontos A, B, C, D e E? Resolução Descrevendo no diagrama as fases da substância: O ponto A representa uma situação de coexistência das fases sólida e de vapor da substância, correspondente à mudança de estado de sólido para vapor (sublimação) ou de vapor para sólido (também dita sublimação). O ponto B representa uma situação de coexistência das três fases: sólido, líquido e vapor. Justamente por isso é chamado de ponto triplo. O ponto C representa uma situação de coexistência das fases sólida e líquida da substância, correspondente à mudança de estado de sólido para líquido (fusão) ou de líquido para sólido (solidificação). O ponto D representa uma situação de coexistência das fases líquida e de vapor da substância, correspondente à mudança de estado de líquido para vapor (vaporização) ou de vapor para líquido (condensação/liquefação). O ponto E representa o ponto crítico, que é o par de valores para temperatura e pressão tal que, a partir dessa temperatura, a substância passa a ser descrita como gás, não podendo ser mais liquefeita por simples compressão isotérmica. tempo [ ] 0 Reação I Reação II t2 t1 PRESSÃO(atm) TEMPERATURA (K) A B C D E SÓLIDO LÍQUIDO VAPOR GÁS PRESSÃO(atm) TEMPERATURA (K) A B C D E
  • 12. (19) 3251-1012 O ELITE RESOLVE ITA 2013 – QUÍMICA 11 Equipe desta resolução Química Rafael Capobiango Timo Peixoto Roberto Bineli Muterle Tathiana de Almeida Guizellini Thiago Inácio Barros Lopes Revisão Danilo José de Lima Eliel Barbosa da Silva Fabiano Gonçalves Lopes Frederico Luís de Oliveira Vilela Marcelo Duarte Rodrigues Cecchino Zabani Digitação, Diagramação e Publicação Ademar Koichi Nakamoto Ana Luiza Brunetti Isabela Porto Renó