FÍSICO-QUÍMICA SIMULADO 01

Prévia do material em texto

FÍSICO-QUÍMICA 
 
Acertos: 10,0 de 10,0 
 
 
 
1a 
 Questão 
Acerto: 1,0 / 1,0 
 
O gás ideal é um conceito teórico em que a pressão interna do gás é baixa. Esse conceito 
utiliza a equação de Clapeyron como parâmetro. Sobre o comportamento do gás ideal e 
sobre o motivo de o conceito ser meramente teórico, marque a opção correta: 
 
 
O gás ideal é aquele no qual as forças intermoleculares não são nulas e a 
compressão do gás é infinita. É um conceito teórico pelo simples fato de nem 
toda matéria ocupar lugar no espaço e a compressão infinita ser impossível. 
Além disso, em um sistema gasoso em que as moléculas se movimentam em 
velocidade alta, é incorreto dizer que as forças intermoleculares são nulas. 
 
O gás ideal é aquele no qual as forças intermoleculares são altas e a compressão 
do gás é finita. Isso é verdade pelo simples fato de toda matéria ocupar lugar no 
espaço e a compressão infinita ser impossível. Além disso, em um sistema 
gasoso em que as moléculas se movimentam em velocidade alta, é incorreto 
dizer que as forças intermoleculares são nulas. Os choques são contínuos. 
 
O gás ideal é aquele no qual as forças intermoleculares são nulas e a 
compressão do gás é pequena. É um conceito teórico pelo simples fato de toda 
matéria ocupar lugar no espaço e a compressão pequena ser impossível. Além 
disso, em um sistema gasoso em que as moléculas se movimentam em 
velocidade alta, é incorreto dizer que as forças intermoleculares são nulas. 
 
O gás ideal é aquele no qual as forças intermoleculares são muito altas e a 
compressão do gás é finita. Isso é verdade pelo simples fato de toda matéria 
ocupar lugar no espaço e a compressão infinita ser impossível. Além disso, em 
um sistema gasoso em que as moléculas se movimentam em velocidade alta, é 
incorreto dizer que as forças intermoleculares são nulas. 
 O gás ideal é aquele no qual as forças intermoleculares são nulas e a 
compressão do gás é infinita. É um conceito teórico pelo simples fato de toda 
matéria ocupar lugar no espaço e a compressão infinita ser impossível. Além 
disso, em um sistema gasoso em que as moléculas se movimentam em 
velocidade alta, é incorreto dizer que as forças intermoleculares são nulas. 
 
 
Explicação: 
O conceito de gás ideal é teórico, mas pode ser utilizado em condições bem específicas: 
temperaturas baixas e pressões extremamente baixas. É utilizado para situações em que o 
cálculo matemático é complexo. Não pode ser tomado como uma regra e os cálculos 
segundo esse conceito devem se basear nas condições-limite de pressão e temperatura. Em 
situações fora dessas condições, o gás deve ser tratado como real e usado o índice de 
compressibilidade (Z) na equação de Clapeyron como ajuste no comportamento do gás. 
 
 
 
 
 
 
 
2a 
 Questão 
Acerto: 1,0 / 1,0 
 
Três gases (A, B e C) apresentavam, nas mesmas condições, valores de Z (fator de 
compressibilidade gasosa) próximos de 1 (valores propostos pelo chefe da indústria em 
função do comportamento que os gases apresentavam). Esses mesmos gases foram 
submetidos à compressão para confirmar a sugestão do valor de Z pelo chefe, porém, o 
gás A foi o que mais apresentou dificuldade para ser comprimido. Sobre os 
comportamentos dos gases A, B e C, marque a opção correta: 
 
 
Os gases B e C apresentavam comportamento ideal e por isso o valor de Z 
realmente deve ser próximo de 1. O valor de Z para o gás A deve estar 
incorreto, pois como apresentou alta resistência à compressão, pode-se concluir 
que o valor de Z (para o gás A) deve ser pouco diferente de 1. 
 
Os gases A e C apresentavam comportamento ideal e, por isso, o valor de Z 
realmente deve ser próximo de 1. O valor de Z para o gás B deve estar 
incorreto. Pode-se concluir que o valor de Z deve ser completamente diferente 
de 1. 
 
Os gases A e C apresentavam comportamento ideal e, por isso, o valor de Z 
realmente deve ser próximo de 1. O valor de Z para o gás B deve estar 
incorreto. Pode-se concluir que o valor de Z para o gás B não pode ser calculado 
pelo comportamento distinto desse gás em relação aos demais. 
 Os gases B e C apresentavam comportamento ideal e por isso o valor de Z 
realmente deve ser próximo de 1. O valor de Z para o gás A deve estar 
incorreto, pois como apresentou alta resistência à compressão, pode-se concluir 
que o valor de Z (para o gás A) deve ser completamente diferente de 1. 
 
Os gases A e B apresentavam comportamento ideal e por isso o valor de Z 
realmente deve ser próximo de 1. O valor de Z para o gás C deve estar 
incorreto, pois como apresentou alta resistência à compressão, pode-se concluir 
que o valor de Z (para o gás C) deve ser completamente diferente de 1. 
 
 
Explicação: 
O comportamento ideal dos gases pode ser medido em função da oposição à compressão 
que eles sofrem. Um gás com comportamento ideal não se opõe à compressão, pois as 
forças intermoleculares são nulas (teoricamente poderiam ser comprimidos infinitamente). 
Já os gases que apresentam forças intermoleculares ativas, opõem-se à compressão e essa 
oposição é medida pelo fator de compressibilidade Z. O valor de Z atua como medida do 
desvio do comportamento ideal dos gases. No exercício, os gases A, B e C tiveram valor de 
Z atribuídos pelo chefe da empresa, porém, os gases foram testados em relação à tentativa 
de compressão. Dos três, apenas o gás A apresentou dificuldade para ser comprimido. 
Logo, pode-se imaginar que o comportamento de gás real foi mais pronunciado nele. Nos 
demais (gases B e C), não se pode afirmar que tenham comportamento ideal, porém, 
fogem menos da idealidade do que o gás A. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3a 
 Questão 
Acerto: 1,0 / 1,0 
 
Um gás necessitava passar por uma transformação isotérmica. Esse processo era 
necessário, pois a temperatura não poderia variar em função da segurança. Antes da 
compressão, o gás apresentava a pressão de 18,5bar em um recipiente de volume igual 
a 2,06m3. Após a compressão, o volume encontrado foi de 0,98m3. Calcule a pressão do 
sistema ao final do processo. 
Dados:1 bar = 0,986923 atm 
 
 
38,38 bar 
 
3838 bar 
 38,38 atm 
 
3889 atm 
 
38,89 atm 
 
 
Explicação: 
A transformação isotérmica é aquela que ocorre a temperatura constante. Logo a expressão 
é: 
p1.v1=p2.v2p1.v1=p2.v2 
Dados: 
p1 = 18,5 bar 
v1 = 2,06m3 
p2 = ? 
v2 = 0,98m3 
Substituindo: 
18,5.2,06=p2.(0,98) 
p2= (18,5).(2,06)}/(0,98) 
p2= 38,89 bar 
Efetuando-se a conversão da pressão em bar para atm (usando-se a relação de 1 bar = 
0,986923 atm) 
x=38,89. 0,986923 
x =38,38 atm 
 
 
 
 
 
 
4a Acerto: 1,0 / 1,0 
 Questão 
 
Vários gases podem ser usados como líquidos refrigerantes. Esses gases liquefeitos 
assumem temperaturas muito baixas e por isso são excelentes sistemas de 
refrigeração. A troca térmica do gás frio (estado líquido) promove aquecimento do gás 
liquefeito com aumento da energia interna e mudança de fase. O hidrogênio é um gás 
liquefeito comumente utilizado. Quando ele passa do estado líquido para o estado 
gasoso, são rompidas: 
 
 
ligações covalentes e ligações de hidrogênio. 
 
ligações covalentes apolares. 
 
ligações de hidrogênio. 
 forças de London. 
 
ligações covalentes polares. 
 
 
Explicação: 
O gás hidrogênio (H2) é um gás apolar, logo, não pode apresentar outra força 
intermolecular além da força de London. Nela, os dipolos são induzidos por choques de 
moléculas apolares. A ligação de hidrogênio só pode ocorrer se a molécula apresentar 
hidrogênio interagindo com oxigênio, flúor ou nitrogênio. Não é esse caso, pois a molécula 
contém apenas 2 átomos de hidrogênio. Nas demais alternativas, encontramos interações 
que acontecem entre átomos e, portanto, intramoleculares (ligação covalente polar e 
ligação covalente apolar) e a ligação de hidrogênio que ocorre apenas entre moléculas 
polares que possuem átomo de hidrogênio ligado a elementos muito eletronegativos(nitrogênio, oxigênio e flúor). 
 
 
5a 
 Questão 
Acerto: 1,0 / 1,0 
 
A endotermia (absorção de energia) e a exotermia (liberação de energia) são comuns e 
necessárias nas mudanças de estado. Nesses dois processos, ocorre variação da entalpia 
do sistema (∆H). Nos processos endotérmicos, ∆H>0, enquanto nos processos 
exotérmicos, ∆H<0. Em relação aos processos a seguir, marque a opção que melhor 
correlaciona o processo e a variação de energia observada: 
 
 
O processo de ebulição somente ocorre se houver absorção de energia pelo gás 
e este se converter em plasma. 
 
O processo de condensação é aquele em que a entalpia aumenta: somente se 
condensa a substância sólida que recebe energia. 
 Tanto a sublimação quanto a ressublimação apresentam variações de entalpias 
iguais, porém, de sinais opostos. 
 
A formação do plasma independe da absorção da energia. Ele é formado apenas 
pela conversão do gás em uma fase mais energética e que apresenta cargas 
causadas pelo aumento da entalpia. 
 
O processo de solidificação ocorre com absorção de energia. Neste processo, a 
entalpia final do processo é menor que a inicial. 
 
 
 
Explicação: 
As entalpias da sublimação e ressublimação são iguais em módulo, pois são dois processos 
contrários. O processo endotérmico da sublimação é explicado pela necessidade de 
obtenção de energia pela substância para a mudança para o estado gasoso. Já o processo 
contrário ou de ressublimação é um processo exotérmico, em que a energia é liberada pela 
substância gasosa até a obtenção do estado sólido. Esses valores de energia são pequenos, 
pois as substâncias não apresentam estabilidade no estado líquido e pequenas variações de 
energia já são suficientes para a mudança de estado. Todo processo de mudança de fase da 
matéria envolve ganho ou perda de calor. Assim, é correto dizer que a fusão, a vaporização 
e a sublimação são processos endotérmicos (∆H > 0), pois é necessário que a matéria 
absorva energia para acontecerem. Por outro lado, os processos de solidificação e 
condensação são exotérmicos (∆H < 0), pois para acontecerem é necessário que a matéria 
libera energia para o meio. 
 
 
6a 
 Questão 
Acerto: 1,0 / 1,0 
 
A relação inversamente proporcional entre pressão e volume explica o comportamento 
dos gases quando sofrem redução de volume (ocorre de forma imediata o aumento da 
pressão). Esse conceito pode atuar também em função da energia interna e em função 
da distância entre as moléculas componentes de um gás. Marque a opção que melhor 
explica a relação entre volume ou pressão e a vibração das moléculas dos gases: 
 
 Quanto maior a compressão aplicada a um gás real, maior a vibração entre suas 
moléculas, pois a compressibilidade do gás atua no sentido de afastar as 
moléculas que o compõem resultando no aumento da pressão. 
 
Quanto maior a compressão aplicada a um gás real, maior a vibração entre suas 
moléculas, pois a compressibilidade do gás atua no sentido de aproximar as 
moléculas que o compõem resultando no aumento da pressão. 
 
Quanto maior a compressão aplicada a um gás ideal, menor a vibração entre 
suas moléculas, pois ocorre compressão do gás e, como consequência, reduz-se 
o espaço para as moléculas vibrarem. 
 
Quanto maior a compressão aplicada a um gás real, menor a vibração entre 
suas moléculas, pois ocorre compressão do gás e, como consequência, reduz-se 
o espaço para as moléculas vibrarem. A ação da compressibilidade diminui. 
 
Quanto maior a compressão aplicada a um gás real, menor a vibração entre 
suas moléculas, pois ocorre compressão do gás e, como consequência, reduz-se 
o espaço para as moléculas vibrarem. A ação da compressibilidade é indiferente. 
 
 
Explicação: 
Um gás real apresenta a propriedade chamada compressibilidade, que é o fenômeno de 
oposição à compressão que as moléculas dos gases fazem quando algo tenta comprimir o 
gás. Isso se dá pelo aumento das interações intermoleculares aumentarem de intensidade 
pela aproximação que as moléculas sofrem com a compressão do sistema. Nesse caso, há 
aumento da energia interna, que é resultado do aumento da vibração das moléculas. A 
compressibilidade é medida em função do desvio da idealidade do gás. Logo, valores de Z 
= 1 indicam que o gás apresenta idealidade perfeita. Qualquer valor diferente de 1 indica 
fuga da linearidade. Essa disputa entre a tentativa de compressão e a compressibilidade 
acaba por aumentar a pressão do sistema 
 
 
 
 
 
7a 
 Questão 
Acerto: 1,0 / 1,0 
 
Um sistema que contém água em sua composição apresenta a curva de mudança de fase 
conforme figura a seguir. Sobre as regiões da curva, marque a opção correta: 
 
 
 
 
A região V é aquela em que há presença da fase gasosa, porém não há caos molecular e 
gases com velocidade espacial alta. 
 
 As regiões I, III e V são regiões em que não há mudança na agitação das moléculas e, 
consequentemente, não há aumento da energia da água. 
 
As regiões II e IV são regiões de mudança de fase e podem representar a 
fusão/solidificação e ebulição/condensação com mudança de temperatura enquanto a 
transformação de fase ocorre. 
 As regiões II e IV são regiões de mudança de fase e podem representar a 
fusão/solidificação e ebulição/condensação com temperaturas invariáveis apenas 
durante a transformação de fase. 
 
 As regiões II e IV mostram mudanças de fase, regiões em que há redução da 
movimentação das moléculas e, consequentemente, aumento de temperatura. 
 
 
Explicação: 
Toda mudança de fase ocorre com a entrada ou saída de energia do sistema, porém, essa variação 
não se reflete na mudança da temperatura do sistema, pois a variação de energia é usada para a 
transformação de estado. Em toda a curva de mudança de fase, a mudança de estado físico é 
marcada pelo platô (linha horizontal) que marca a invariabilidade de temperatura. No gráfico da 
questão, essas regiões são identificadas pelos números II e IV. Nas demais regiões (I, II e IV) 
temos a predominância de apenas um estado físico, regiões marcadas por variação de temperatura 
com o tempo. 
 
 
8a 
 Questão 
Acerto: 1,0 / 1,0 
 
A figura a seguir mostra o diagrama de mudança de fase da água. Podem ser 
observadas várias regiões distintas. Sobre as regiões do diagrama e sobre o ponto 
crítico e o ponto triplo, marque a opção correta: 
 
 
 
O ponto crítico define se haverá presença de vapor ou gás: acima da Tcrit (que 
define o Pcrit) pode haver somente gás. No ponto triplo, há equilíbrio das três 
fases, porém, a fase líquida é predominante. 
 
O ponto crítico define se haverá presença de vapor ou gás: abaixo da Tcrit (que 
define o Pcrit) pode haver gás e vapor. No ponto triplo, há equilíbrio das três 
fases, porém, a fase líquida é predominante. 
 O ponto crítico define se haverá presença de vapor ou gás: acima da Tcrit (que 
define o Pcrit) pode haver somente gás. No ponto triplo, há equilíbrio das três 
fases e as quantidades são iguais de cada fase em equilíbrio. 
 
Na região do estado supercrítico há possibilidade de condensação em qualquer 
temperatura. No ponto triplo, há equilíbrio das três fases, porém, a fase gasosa 
é predominante. 
 
Na região do estado supercrítico não há possibilidade de condensação em 
qualquer temperatura. No ponto triplo, há equilíbrio das três fases, porém, a 
fase gasosa é predominante. 
 
 
Explicação: 
O ponto crítico é definido pela pressão crítica e pela temperatura crítica. Acima desse ponto 
não há presença de vapor, pois somente o gás existe acima da temperatura crítica de cada 
substância. Acima da temperatura crítica não há condensação do gás e ele permanece 
gasoso mesmo com aumento de pressão (se a temperatura continuar acima da Tcrit). O 
ponto triplo é um ponto de equilíbrio em que há coexistência de 3 estados físicos, porém, 
as quantidades são iguais de cada estado. 
 
 
 
9a 
 Questão 
Acerto: 1,0 / 1,0 
 
Algumas substânciascomo o iodo apresentam nuvem eletrônica volumosa e maleável em 
cada átomo de iodo presente na molécula de I2. Isso faz com que ela apresente 
característica polarizante e, ao mesmo tempo, polarizável, fato que torna as forças de 
London possíveis. Essas forças de London explicam a capacidade de o iodo sublimar. 
Marque a opção correta: 
 
 
Uma substância polarizante é aquela que provoca o aparecimento de cargas em 
outras substâncias. As que permitem o aparecimento de cargas também são 
chamadas de polarizantes. As cargas parciais e temporárias promovem atração 
forte, típicas das forças de London. 
 
Uma substância polarizável é aquela que provoca o aparecimento de cargas em 
outras substâncias. As que permitem o aparecimento de cargas são chamadas 
de polarizantes. As cargas parciais e temporárias promovem atração forte, 
típicas das forças de London. 
 
Uma substância polarizável é aquela que provoca o aparecimento de cargas em 
outras substâncias. As que permitem o aparecimento de cargas são chamadas 
de polarizantes. As cargas parciais e temporárias promovem atração fraca, 
típicas das forças de London. 
 Uma substância polarizante é aquela que provoca o aparecimento de cargas 
parciais em outras substâncias. As que permitem o aparecimento de cargas são 
chamadas de polarizáveis. As cargas parciais e temporárias promovem atração 
fraca, típicas das forças de London. 
 
Uma substância polarizante é aquela que provoca o aparecimento de cargas em 
outras substâncias. As que permitem o aparecimento de cargas são chamadas 
de polarizáveis. As cargas parciais e temporárias promovem atração forte, 
típicas das forças de London. 
 
 
Explicação: 
Uma substância polarizante provoca sempre a formação de cargas em outra polarizável. 
Algumas substâncias apresentam as duas características, porém, o efeito polarizante e 
polarizável estará presente ao mesmo tempo. O iodo é um desses casos: uma molécula de 
iodo é polarizante pelos choques que as moléculas sofrem ao longo do tempo. Com isso, há 
o aparecimento de uma carga parcial e temporária que induz o aparecimento de outras 
cargas. As atrações dessas cargas são as mais fracas entre todas as forças 
intermoleculares, motivo pelo qual o iodo apresenta a capacidade de sublimar (passa do 
estado sólido diretamente ao estado gasoso). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
10a 
 Questão 
Acerto: 1,0 / 1,0 
 
Uma mistura de gases nitrogênio e oxigênio foi usada como fonte de oxigênio para 
oxigenação de água em um grande aquário de água doce. Como o critério de 
disponibilização da mistura gasosa era de concentração de oxigênio maior que 90%, a 
mistura foi submetida à análise. Em uma amostra que continha 1 mol de mistura (gás 
oxigênio + gás nitrogênio) e volume de 1 litro, verificou -se que o N2 se apresentava 
com fração molar igual a 0,40. Dessa maneira, os gases foram descartados e a 
justificativa foi colocada no relatório. Marque a opção correta: 
 
 
O descarte foi incorreto, pois nada foi dito em relação à fração molar de 0,40 
de nitrogênio. Deveria ter sido calculada a fração molar do oxigênio para 
somente depois efetuar o descarte ou não. 
 
O descarte foi incorreto, pois nada foi dito em relação à fração molar de 0,40 
de nitrogênio influenciar na fração molar do gás oxigênio. 
 
O descarte somente poderia ter sido realizado após a análise completa dos 
gases. 
 O descarte foi correto, pois, a fração molar de 0,60 indicava 60% de oxigênio, 
valor inferior ao permitido. 
 
O descarte foi incorreto, pois a fração molar de 0,60 em oxigênio era 
suficiente para o uso da mistura gasosa. 
 
 
Explicação: 
Quando se calcula a fração molar de determinado gás, calcula-se a concentração em 
porcentagem de cada um deles. O valor máximo da fração molar de uma mistura é o valor 
1, pois corresponde a 100% da composição gasosa. Se, em uma mistura, um dos gases 
tem sua concentração determinada, o outro também possui essa determinação, mesmo que 
de forma indireta. O enunciado comenta que a fração molar do nitrogênio foi de 0,40 
(40%). Logo, se a composição da mistura é feita por nitrogênio (N2) e oxigênio (O2), se um 
dos gases apresenta concentração de 40%, o outro terá a seguinte concentração: 
Concentração %=100%-40%=60% 
Dessa maneira, não é necessário se determinar a composição dos dois gases. 
Essa abordagem vale apenas para misturas conhecidas de gases.