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3° Simulado de QUÍMICA Informações Importantes: Este simulado contém 15 questões de múltipla escolha seguindo o modelo ENEM; As 15 questões referem-se ao conteúdo de Química do Ensino Médio; Preferencialmente, reserve 45 minutos de seu tempo para resolver este simulado. Caso não consiga resolver o mesmo em 45 minutos, anote seu tempo gasto e, na próxima oportunidade, tente melhorar sua marca; Após marcar o gabarito que segue abaixo, tire uma foto e envie para: contato@ataldaquimica.com.br. O gabarito da prova será divulgado na próxima semana no portal do A Tal da Química no Hotmart. Bom simulado! GABARITO Questão A B C D E 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 mailto:contato@ataldaquimica.com.br Questão 01 O principal processo químico utilizado para a produção do biodiesel é a transesterificação. Esta reação converte os óleos vegetais ou gorduras animais (triglicerídeos), que são ésteres, em seus respectivos ésteres de ácido graxo, na presença de um álcool de cadeia curta (metanol ou etanol, geralmente). H2C HC H2C O O O C C C O O O R R R R' OH3 H2C HC H2C OH OH OH O C R O R'3 Triglicerídeo Álcool Biodiesel Glicerina Fonte: CASTILHO-ALMEIDA, E. W. Tese de Doutorado. UFJF, 2014. Devido à reversibilidade desta reação, o uso de álcool em excesso e a retirada da glicerina durante o processo produtivo, são medidas comuns. Tais medidas se justificam, uma vez que A) o álcool em excesso aumenta o tempo de reação, uma vez que provoca a diluição excessiva do triglicerídeo; B) a retirada da glicerina se dá devido à baixa polaridade da mesma, o que atrapalha seu processo de separação da água; C) a presença de hidroxilas atrapalha o alcance do equilíbrio da reação, pois torna o meio excessivamente hidrofóbico; D) o álcool funciona como catalisador da reação direta e a glicerina funciona como catalisador da reação inversa; E) a retirada da glicerina e a adição do álcool contribuem para o deslocamento do equilíbrio no sentido da formação de biodiesel. Questão 02 “O prêmio Nobel de Medicina e Fisiologia de 2015 foi concedido nesta segunda-feira (5) aos cientistas William C. Campbell, irlandês, e Satoshi Omura, japonês, por criarem novas terapias para combater doenças causadas por vermes nematódeos e para YouYou Tu, chinesa, por desenvolver uma nova terapia contra malária.” Disponível em: http://g1.globo.com/ciencia-e-saude/noticia/2015/10/criadores-de-terapias-contra- malaria-e-verminoses-levam-nobel-de-medicina.html. Acesso em: 02 nov. 2015. O trabalho do parasitologista Willian Campbell foi de grande importância para a viabilização terapêutica de drogas eficazes contra vários parasitas humanos. A partir de uma otimização molecular ele obteve a Ivermectina (estrutura abaixo), mais eficaz e menos tóxica que a droga protótipo. Disponível em: http://en.wikipedia.org/wiki/Ivermectin. Acesso em: 02 nov. 2015 Na estrutura da Ivermectina podemos verificar a presença de diversos grupos funcionais oxigenados. Aquele que se apresenta em maior quantidade na estrutura química da Ivermectina corresponde à função orgânica A) álcool. B) cetona. C) éster. D) éter. E) fenol. Questão 03 Os biocombustíveis constituem-se em uma saída estratégica para o setor energético mundial. Neste sentido, o Brasil possui grandes vantagens frente às demais nações, haja vista seu enorme potencial agrícola para a produção de plantas oleaginosas. De acordo com o Programa Nacional de Produção e Uso de Biodiesel (PNPB) o Brasil deverá empregar 5% de Biodiesel em volume na mistura Diesel comercial em 2013, isto é, para cada 95 L de diesel mineral (derivado do petróleo), serão adicionados 5 L de biodiesel, constituindo o chamado B5. A perspectiva do mercado brasileiro de biodiesel é de que exista uma demanda de cerca de 2 bilhões de litros por ano quando da regulamentação do B5. Um dos pontos positivos derivados do aumento da percentagem de biodiesel na mistura diesel é a diminuição da quantidade de enxofre lançada na atmosfera, uma vez que o biodiesel é isento de enxofre. Disponível em: Portal do Biodiesel. http://www.biodiesel.gov.br. Acesso em: 16 ago. 2009. Supondo um valor médio de 0,05% m/v de enxofre no diesel mineral, a quantidade de enxofre (em massa) que deixará de ser lançada na atmosfera a cada ano é igual a: A) 1,0x106 kg. B) 1,9x1011 g. C) 10.000 kg. D) 19.000 t. E) 2,0x1011 g. Questão 04 Os metais não-nobres reagem caracteristicamente com ácidos. Este fenômeno químico pode ser descrito como uma corrosão ácida. Na prática, os metais em questão sofrem oxidação enquanto reduzem o hidrogênio ionizável dos ácidos. Este tipo de reação é energeticamente interessante, uma vez que libera um gás combustível ao mesmo tempo em que fornece uma corrente elétrica, a qual pode ser aproveitada por meio de uma montagem adequada. Utilizando os cinco metais abaixo em ácido clorídrico (HCl) concentrado, diferentes voltagens são obtidas, embora o gás combustível liberado seja o mesmo em todos os casos. Semirreações de redução dos metais E°red (Volts) K+(aq) + e - → K(s) -2,92 Na+(aq) + e - → Na(s) -2,71 Mg+2(aq) + 2 e - → Mg(s) -2,37 Fe+2(aq) + 2 e - → Fe(s) -0,44 Ag+(aq) + e - → Ag(s) +0,80 Semirreações de redução dos gases E°red (Volts) 2 H+(aq) + 2 e - → H2(g) 0,00 H2O(aq) + ½ O2(g) + 2 e - → 2 OH() 1,23 O gás combustível liberado e o metal que fornece a maior voltagem na reação com ácido clorídrico são, respectivamente, A) H2(g) e Ag(s). B) H2(g) e Fe(s). C) H2(g) e K(s). D) O2(g) e Na(s). E) O2(g) e Mg(s). Questão 05 Um dos principais vilões das contas de energia elétrica é o chuveiro elétrico. Este aparelho, quando utilizado por períodos de tempo prolongados, leva a um enorme desperdício de energia elétrica e, consequentemente, a um grande impacto nas finanças das famílias brasileiras. Considerando que a vazão média do chuveiro seja de 4,0 L/min, podemos dizer, hipoteticamente, que uma família de 4 pessoas, em que cada membro tome 1 banho quente de 10 minutos a cada dia, consome um total de 4.800 L de água ao final de 30 dias (1 mês) utilizando o chuveiro por um total de 20 horas. Caso este chuveiro possua potência nominal de 4.500 W, o gasto total da família com o consumo de energia elétrica do chuveiro será de 90 kW.h/mês. Durante o banho quente nota-se, no entanto, a formação de vapor d’água que é representada pela seguinte equação, que traz o valor da entalpia de vaporização: H2O(l) → H2O(g) ; ∆Hvap = + 44 kJ.mol -1 Sabendo que a densidade da água é de 1 kg/L, sua massa molar é de 18 g/mol e supondo que, aproximadamente, 0,20% da água utilizada no banho sofra evaporação, a quantidade de energia elétrica consumida em um mês por esta família de 4 pessoas, segundo o que foi descrito anteriormente, destinada exclusivamente à evaporação da água é: (Dado: 1 kW.h = 3.600 kJ) A) 6,5 kW.h. B) 8,0 kW.h. C) 10,5 kW.h. D) 23,5 kW.h. E) 533 kW.h. Questão 06 Os ácidos graxos constituem-se na matéria-prima base para a produção de biodiesel, um dos principais biocombustíveis produzidos no mundo. Uma das grandes questões envolvendo o processo de produção deste combustível refere-se à acidez dos ácidos graxos. Altos níveis de acidez levam à produção de sabão nos reatores, diminuindo o rendimento do processo e dificultando a separação das fases no processo pós-reação. Os principais ácidos graxos e seus respectivos Ka e pKa são apresentados na tabela abaixo: Ácido Ka pKa Esteárico 7,08 x 10-11 10,15 Oleico 1,41 x 10-10 9,85 Linoleico 5,75 x 10-10 9,24 Linolênico 5,25 x 10-9 8,28 Fonte: BRETON, S.; et al. Selective Electrocatalytic Hydrogenationof Linolenic Acid on Pd/Al2O3 and Pd-Co/Al2O3 Catalysts. International Journal of Eletrochemistry, 2011. Analisando os fatores apontados anteriormente, juntamente com os valores de Ka e pKa para os ácidos graxos, a combinação de ácido graxos na matéria-prima para a produção de biodiesel que leva ao maior rendimento e à mínima produção de sabão é a de A) Ácido esteárico e Ácido oleico; B) Ácido esteárico e Ácido linolênico; C) Ácido oleico e Ácido linoleico; D) Ácido oleico e Ácido linolênico; E) Ácido linoleico e Ácido linolênico. Questão 07 O pH dos meios de cultura bacterianos, em geral, pode ser medido por meio de substâncias indicadoras do caráter ácido- base adicionadas ao meio. A presença destas substâncias permite diferenciar o tipo de micro-organismo presente no meio de cultura, utilizando como parâmetro para isso, por exemplo, a taxa de metabolização de carboidratos adicionados ao meio de cultura. As bactérias que metabolizam carboidratos tonam o meio de cultura mais ácido em função do caráter químico dos metabólitos liberados, fato que provoca uma mudança de cor característica que permite a identificação da classe de bactérias presente no microambiente. Os metabólitos gerados pela digestão do açúcar, conforme citado acima, tornam o pH do meio ácido, porque A) aumentam a concentração de íons H+ no meio. B) intensificam a concentração de íons OH- no meio. C) modificam a cor do indicador ácido-base. D) reduzem a concentração de pH no meio. E) diminuem a concentração de bactérias no meio. Questão 08 Catalisadores derivados de biomassa vêm sendo amplamente utilizados em processos de síntese química. Na síntese de biodiesel, por exemplo, casca de ovo, bagaço de sementes, açúcar, casca de camarão e siri e celulose, dentre outros, têm sido utilizados com rendimento satisfatório, mesmo que a quantidade requerida, em massa, destes materiais alternativos seja grande frente aos catalisadores tradicionais. CASTILHO-ALMEIDA, Eduardo W. Tese de Doutorado. UFJF, 2014. Uma das vantagens ambientais notórias do uso de tais catalisadores, frente aos catalisadores tradicionais (H2SO4 e NaOCH3, principalmente) se deve ao fato de que A) os catalisadores derivados de biomassa são mais eficientes em termos de rendimento que os catalisadores tradicionais. B) a quantidade consumida de catalisadores tradicionais (em massa) é maior que a requerida de catalisadores derivados de biomassa. C) os resíduos da catálise tradicional são mais agressivos ao meio ambiente que os resíduos da catálise derivada de biomassa. D) o uso de catalisadores tradicionais apresenta um custo maior que o uso de catalisadores derivados de biomassa. E) os catalisadores derivados de biomassa prejudicam o meio ambiente, uma vez que utilizam recursos extraídos deste. Questão 09 O processo de envelhecimento pode ser interpretado como nosso “enferrujamento”. Isso se deve aos inúmeros radicais livres gerados em nosso organismo em virtude da respiração celular que levam à oxidação gradativa das células. Para ilustrar esse processo, podemos utilizar as reações simplificadas referentes à oxidação do ferro e à respiração: 4 Fe(s) + 3 O2(g) → 2 Fe2O3(s) C6H12O6(aq) + 6 O2(g) → 6 CO2(g) + 6 H2O(g) A glicose (C6H12O6), obtida através da alimentação, é utilizada para a geração da energia consumida por nosso corpo através de uma reação com gás oxigênio, tal como a geração da ferrugem (Fe2O3). A partir das reações de oxidação acima, identifica-se que A) a glicose reage facilmente com oxigênio, assim como os metais nobres. B) a glicose funciona como agente oxidante, bem como o CO2. C) o magnésio sofre uma reação com O2 similar à do ferro. D) o ferro tem seu número de oxidação diminuído na reação. E) o ouro poderia sofrer facilmente o mesmo processo que o ferro. Questão 10 O amido é um biopolímero de glicose (C6H12O6) de extrema importância para a vida na Terra. Ele é produzido pelos vegetais e serve de reserva de energia para os mesmos. Disponível em: http://www.soq.com.br/conteudos/em/macromoleculas/p1.php. Acesso em: 08 nov. 2015. Na degradação do amido para obtenção de energia para nosso corpo, o organismo utiliza as enzimas amilase. Estas quebram a estrutura do amido, liberando as unidades glicosídicas, as quais servem de fonte instantânea de energia para nossas células. Com base no texto e na estrutura do amido, a reação catalisada pelas enzimas amilase, pode ser descrita como uma A) adição. B) eliminação. C) hidrólise. D) oxidação. E) polimerização. Questão 11 A combustão incompleta dos combustíveis nos automóveis ocorre, principalmente por má regulagem do motor. Nestas situações, ao invés de se formar majoritariamente dióxido de carbono, forma-se monóxido de carbono e fuligem (C), materiais nocivos à saúde humana e ao meio ambiente. Na combustão da gasolina (isooctano) em um veículo desregulado, a reação incompleta pode ser enunciada como: C8H18(l) + 6,5 O2(g) → 4 CO(g) + 9 H2O(l) + 4 C(s) Na queima de 1 L de gasolina (aproximadamente 7 mol) a 0 °C e 1 atm, o volume de monóxido de carbono liberado nas CNTP (22,4 L/mol) e a massa de fuligem formada são, respectivamente, Dados: Massas molares: C=12 g/mol, H=1 g/mol, O=16 g/mol A) 22,4 L e 336 g. B) 89,6 L e 48 g. C) 89,6 L e 627 g. D) 627,2 L e 48 g. E) 627,2 L e 336 g. Questão 12 Poliestireno é o nome industrial do isopor®. A estrutura desde polímero pode ser vista abaixo: Disponível em: http://chemtech.org/cn/chem1405/image/10-styrene_structure.gif. Acesso em: 18 nov. 2015. Este polímero é muito utilizado para a proteção mecânica de equipamentos, por exemplo, em virtude de sua baixa densidade e alta capacidade de absorver choques mecânicos. Isto pode ser entendido por meio da análise da estrutura química do poliestireno. Como existem muitos anéis aromáticos na estrutura do polímero, o mesmo apresenta maior espaço intermolecular para suportar choques mecânicos. Analisando a estrutura do poliestireno, a fórmula estrutural do monômero (estireno) é: A) B) C) D) E) Questão 13 O prêmio Nobel de Química de 2015 foi atribuído a Tomas Lindahl, Paul Modrich e Aziz Sancar por seus estudos em mecanismos de reparo de fitas de DNA. Sabe-se que a ruptura na fita de DNA pode causar uma série de complicações para os organismos vivos. Um dos fatores especiais que promovem esse processo de quebra da cadeia do DNA é a radiação de alta frequência que promove a formação de radicais livres potencialmente perigosos para o organismo. MENCK, C. F. M.; MENEGHINI, R. Prêmio Nobel de Química 2015: Os Mecanismos de Reparo de DNA. Revista Química Nova na Escola, v. 37, n. 4, p. 264-269, 2015 (adaptado). Essa explicação para a quebra das cadeias de DNA reside no fato de que A) a radiação alfa promove a ruptura das ligações e a morte celular. B) a radiação promove a captura de elétrons do DNA e a reação nuclear nos mesmos. C) a radiação ultravioleta atua promovendo quebras homolíticas de ligações químicas. D) a radiação infravermelha interage diretamente com elétrons sensíveis. E) as quebras são promovidas por processos heterolíticos envolvendo luz. Questão 14 Quando se pergunta a uma pessoa se é possível inserir de forma segura um pedaço de giz (sulfato de cálcio) em uma tomada, a resposta mais comum de ser ouvida é que essa ação resultaria em um choque elétrico. Entretanto, isso não é verdade para o giz no estado sólido, uma vez que nesse material existem A) ligações metálicas, o que faz com que não haja condutância elétrica devido à alta densidade dos átomos metálicos. B) ligações covalentes, o quefaz com que a condutividade elétrica e térmica seja baixa para ocorrer um choque elétrico. C) ligações iônicas, o que faz com que não haja mobilidade dos íons que permita a transmissão de corrente elétrica. D) ligações de hidrogênio, o que faz com que a mobilidade molecular seja baixa e leva à baixa condutividade elétrica. E) moléculas apolares, o que faz com que não haja condutividade elétrica suficiente no estado físico apresentado. Questão 15 Os alcenos ou olefinas são hidrocarbonetos que apresentam ligações duplas entre carbonos. A alta densidade eletrônica na região das insaturações possibilita a ocorrência de reações de adição a alcenos, tal como o exemplo abaixo: C C H H H H Cl2 C C Cl H H Cl H H O colesterol, cuja estrutura se apresenta abaixo, é um esteroide que, em excesso, pode trazer diversos males atrelados ao sistema cardiovascular. A reação de tal molécula com Br2 em meio de tetracloreto de carbono leva ao produto A) B) C) D) E)