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EXERCÍCIOS APROFUNDADOS 2020 - 2022 IN TR O D U ÇÃ O À Q U ÍM IC A INTRODUÇÃO À QUÍMICA Tudo é química: desde a natureza até os agrotóxicos. Venha com a gente começar a aprender sobre essa ciência maravilhosa! Esta subárea é composta pelos módulos: 1. Exercícios Aprofundados: Introdução à Química 3www.biologiatotal.com.br INTRODUÇÃO À QUÍMICA 1. (UFSC 2017) A química é uma ciência capaz de explicar diversos fenômenos do cotidiano. Sendo assim, o conhecimento dos princípios químicos é uma ferramenta essencial para entender o mundo e os fenômenos que nos cercam. Sobre o assunto, é correto afirmar que: 01) a conversão de carboidratos em lipídios para armazenamento de energia, que é comum no organismo humano, caracteriza um fenômeno químico. 02) a formação de gotículas de água na superfície externa de uma garrafa plástica contendo refrigerante alguns minutos após ter sido removida da geladeira é proveniente da lenta passagem da água pelos poros do material polimérico que a constitui. 04) o odor exalado pela mistura de cebola e alho aquecidos em frigideira é decorrente do aumento da pressão de vapor de substâncias que compõem esses vegetais, resultando na transferência de moléculas para a fase gasosa, as quais então chegam aos sensores olfativos. 08) o som produzido pelo bater das asas de um besouro ao passar próximo ao ouvido humano caracteriza um fenômeno químico. 16) o cozimento acelerado de vegetais em uma panela de pressão colocada sobre uma chama ocorre devido à substituição das interações dipolo- dipolo nas moléculas de carboidratos por ligações de hidrogênio em função do rompimento de ligações covalentes nas moléculas constituintes desses alimentos. 32) a liquefação da manteiga ao ser inserida em uma frigideira quente é explicada pela diminuição na pressão de vapor dos lipídios que a constituem, resultando no rompimento das ligações de hidrogênio que unem as moléculas lipídicas em fase condensada. 2. (UEPG 2016) Sobre a reação de decomposição da água equacionada abaixo, assinale o que for correto. 2H2O(l) → 2H2(g) + O2(g) 01) A água é uma substância composta e se decompõe em outras duas substâncias simples. 02) As moléculas de hidrogênio e de oxigênio formadas compõem uma mistura de substâncias simples. 04) O hidrogênio e o oxigênio podem originar, por reação química, outras substâncias simples. 08) Ligações de hidrogênio estão presentes tanto entre as moléculas reagentes como entre as moléculas dos produtos. 3. (UEPG 2016) Considerando os fenômenos apresentados abaixo, identifique aqueles que corretamente sejam químicos e assinale o que for correto. 01) gelo → água líquida. 02) vinho → vinagre. 4 Ex er cí ci os A pr of un da do s: In tr od uç ão à Q uí m ic a 04) etanol + oxigênio → gás carbônico + água. 08) iodo (sólido) → iodo (gasoso). 4. (UEM 2015) Assinale o que for correto. 01) Os seguintes processos são exemplos de transformações químicas: a) queima do carvão; b) caramelização do açúcar e c) efervescência de um comprimido antiácido. 02) É possível classificar como sistemas heterogêneos todos os seguintes sistemas: a) ouro + areia; b) bronze; c) água líquida + gelo; d) ar atmosférico + poeira e e) granito. 04) A alotropia refere-se à formação de duas ou mais substâncias pelo arranjo de átomos de um mesmo elemento químico. São exemplos de alótropos: oxigênio e ozônio; gelo e água líquida; grafite e diamante; fósforo branco e fósforo vermelho. 08) Considerando que uma latinha de refrigerante vazia tenha em média 14 gramas, é possível inferir que existem aproximadamente 3 x 1023 átomos de alumínio em cada lata. 16) Um átomo de alumínio (Z = 13) possui número de massa igual a 27. Consequentemente existem 40 nêutrons em seu núcleo. 5. (UEPG 2011) Sobre a matéria, suas características e seu comportamento, assinale o que for correto. 01) Misturas homogêneas são monofásicas e chamadas de soluções. 02) A água é classificada como substância simples e tem seu ponto de ebulição dependente da altitude. 04) Uma mistura de dois compostos, que em condições ambiente são gases e encontram-se na forma pura, será sempre homogênea. 08) Nas misturas heterogêneas sólido- líquido, as fases podem ser separadas por processos como decantação, centrifugação e filtração. 16) Oxigênio (O2) e Ozônio (O3) são gases classificados como substâncias compostas. 6. (UNICAMP 2012) Um acidente comum ocorre com bastante frequência na cozinha. Uma panela com óleo quente para fritura é esquecida sobre a chama de um fogão e, por um procedimento errado no momento da fritura, um pequeno incêndio aparece na superfície do óleo. A boa prática de combate a incêndios recomenda que se desligue a chama do fogão e se tampe a panela com um pano molhado. a) Levando-se em conta que o fogo é um fenômeno em que está presente uma reação química, como se justifica o uso do pano molhado, do ponto de vista químico? b) Por outro lado, jogar água sobre a panela em chamas é uma prática totalmente desaconselhável. Descreva o que pode ocorrer nesse caso e justifique, levando em conta transformações físicas e propriedades de estado. 7. (UEPG 2012) Considerando as amostras abaixo, em sistemas isolados, assinale o que for correto. Vinagre Grafite Acetona Gasolina comum Água potável Gás carbônico Ar atmosférico não poluído Hidrogênio gasoso 5www.biologiatotal.com.br Ex er cí ci os A pr of un da do s: In tr od uç ão à Q uí m ic a01) Gás carbônico e acetona são substâncias compostas. 02) Vinagre, gasolina comum e ar atmosférico não poluído são exemplos de misturas. 04) Hidrogênio gasoso é uma substância simples. 08) Água potável, grafite e gás carbônico são misturas homogêneas. 8. (UFRN 2013) Os vidros são materiais conhecidos desde a antiguidade e têm um tempo de degradabilidade de mais de mil anos. Sua importância, nas diferentes esferas da vida, relaciona-se com suas propriedades, pois são materiais que podem ser reutilizados e infinitamente reciclados sem perder suas propriedades. Na produção de vidros, a matéria prima principal é o óxido de silício ou sílica (SiO2), um sólido cristalino que forma uma rede atômica contínua ou um macrocristal obtido pela extração convencional de areia. O SiO2 apresenta elevada temperatura de fusão, que varia entre 1700 e 1800°C. Considerando esses valores de temperatura, no processo de produção do vidro com sílica pura, seria inviável não adicionar óxidos de sódio e de potássio, que atuam como fundentes (diminuem a temperatura de fusão). Na produção de vidro, outra matéria prima usada é o feldspato, um mineral constituído por aluminosilicato duplo de sódio e potássio (KNa(AlSi3O8)) que, ao se decompor, produz os óxidos de potássio, de sódio, de alumínio, e também sílica. Um processo para a obtenção do vidro consiste na fusão desses materiais, seguido do Banho Float, no qual a massa é derramada em uma piscina de estanho líquido, em um processo contínuo. Devido às diferenças de densidade entre os materiais, o vidro flutua sobre o estanho, ocorrendo um paralelismo entre as duas superfícies. A partir desse ponto, é determinada a espessura do vidro. A seguir, na galeria de recozimento, a folha de vidro será resfriada controladamente até aproximadamente 120°C e, então, preparada para o corte. Antes de ser cortada, a folha de vidro é inspecionada por um equipamento chamado “scanner”, que utiliza um feixe de raio laser para identificar eventuais falhas no produto. O corte é realizado em processo automático e em dimensões pré-programadas e, depois disso, o vidro é armazenado. a) Identifique, na obtenção do vidro, um processo que não é considerado processo químico. Justifique. b) Escreva as fórmulas químicas do óxido de sódio e do óxido de alumínio, matérias primas usadas na produçãodo vidro. c) Por que a reciclagem do vidro pode ser considerada um processo químico sustentável que beneficia o meio ambiente? 9. (UNIFESP 2018) Considere as seguintes propriedades dos materiais: massa, volume, dureza, densidade, cor, transparência, permeabilidade, temperatura de fusão e condutividade elétrica. a) Quais dessas propriedades são consideradas propriedades gerais dos materiais? Justifique sua resposta. b) Quais dessas propriedades devem, necessariamente, ser levadas em consideração para a escolha de um material a ser utilizado na confecção de panelas? http://www.biologiatotal.com.br 6 Ex er cí ci os A pr of un da do s: In tr od uç ão à Q uí m ic a GABARITO 1: 01 + 04 =05. [01] Correta. A conversão de carboidratos em lipídios para armazenamento de energia, que é comum no organismo humano, caracteriza um fenômeno químico, pois ocorrem reações químicas nessa transformação. [02] Incorreta. A formação de gotículas de água na superfície externa de uma garrafa plástica contendo refrigerante alguns minutos após ter sido removida da geladeira é proveniente da condensação da água presente na atmosfera. [04] Correta. O odor exalado pela mistura de cebola e alho aquecidos em frigideira é decorrente do aumento da pressão de vapor de substâncias que compõem esses vegetais, devido à elevação da temperatura, resultando na transferência de moléculas para a fase gasosa, as quais então chegam aos sensores olfativos. [08] Incorreta. O som produzido pelo bater das asas de um besouro ao passar próximo ao ouvido humano caracteriza um fenômeno físico (mecânico). [16] Incorreta. O cozimento acelerado de vegetais em uma panela de pressão colocada sobre uma chama ocorre devido à elevação da temperatura e consequentemente da pressão interna. [32] Incorreta. A liquefação da manteiga (mudança de estado de agregação) ao ser inserida em uma frigideira quente é explicada pelo rompimento de interações intermoleculares. 2: 01 + 02 = 03. Análise das afirmações: [01] Correta: A água é uma substância composta pelos elementos hidrogênio e oxigênio e se decompõe em outras duas substâncias simples: 2 2 2 Hidrogênio Oxigênio 2 H O 2 H 1O .→ + [02] Correta: As moléculas de hidrogênio e de oxigênio formadas compõem uma mistura de substâncias simples, ou seja, estas moléculas são formadas por apenas um tipo de elemento químico. [04] Incorreta: O hidrogênio e o oxigênio podem originar, por reação química, outras substâncias compostas. [08] Incorreta: Ligações de hidrogênio estão presentes entre as moléculas de água (H2O) no estado líquido. 3: 02 + 04 = 06. [01] Incorreta. Ocorre apenas mudança de estado físico (sólido para líquido). [02] Correta. Trata-se de um fenômeno químico, pois ocorre uma reação química. [04] Correta. Trata-se também de fenômeno químico, pois ocorre uma reação química. [08] Incorreta. Ocorre apenas mudança de estado físico (sólido para gasoso). 4: 01 + 08 = 09. [01] Correta. Os seguintes processos são exemplos de transformações químicas (fenômenos químicos; rearranjo atômico): a) queima do carvão; b) caramelização do açúcar e c) efervescência de um comprimido antiácido. [02] Incorreta. É possível classificar os 7www.biologiatotal.com.br Ex er cí ci os A pr of un da do s: In tr od uç ão à Q uí m ic asistemas em: a) ouro + areia: sistema heterogêneo. b) bronze: liga metálica eutética; sistema homogêneo. c) água líquida + gelo: sistema heterogêneo formado pela mesma substância. d) ar atmosférico + poeira: sistema heterogêneo. e) granito: sistema heterogêneo composto por feldspato, quartzo e mica. [04] Incorreta. A alotropia refere-se à formação de duas ou mais substâncias diferentes pelo arranjo de átomos de um mesmo elemento químico. São exemplos de alótropos: oxigênio e ozônio; grafite e diamante; fósforo branco e fósforo vermelho. [08] Correta. Considerando que uma latinha de refrigerante vazia tenha em média 14 gramas, é possível inferir que existem aproximadamente 3 x 1023 átomos de alumínio em cada lata. 27 g (A ) × 236 10 átomos 14 g (A ) = × ≈ ×23 23 n n 3,11 10 3 10 átomos de alumínio [16] Incorreta. Um átomo de alumínio (Z = 13) possui número de massa igual a 27. Consequentemente existem 14 nêutrons (27 núcleons – 13 prótons) em seu núcleo. 5: 01 + 04 + 08 = 13 Teremos: As misturas homogêneas são monofásicas e chamadas de soluções e apresentam as mesmas propriedades químicas em toda a sua extensão. A água é classificada como substância composta (por hidrogênio e oxigênio) e tem seu ponto de ebulição dependente da altitude. Uma mistura de dois compostos, que em condições ambiente são gases e encontram-se na forma pura, será sempre homogênea. Nas misturas heterogêneas sólido- líquido, as fases podem ser separadas por processos como decantação, centrifugação e filtração. Oxigênio (O2) e Ozônio (O3) são gases classificados como substâncias simples (são formados por um único elemento químico, o oxigênio). 6: a) Do ponto de vista químico, o pano molhado limita a quantidade de oxigênio (presente no ar) que pode reagir com o óleo. Além disso, o fato do pano estar molhado dificulta sua queima, pois a água presente no pano absorve calor e muda de estado de agregação; com isso, o pano demora a entrar em combustão. b) Se a água for jogada diretamente sobre o óleo ocorrerá a seguinte transformação física: H2O(l) + calor → H2O(v) Consequentemente o vapor de água sofrerá expansão e poderá lançar o óleo fervente à distância causando queimaduras em quem estiver por perto. O incêndio não poderá ser evitado sem acidentes. 7: 01 + 02 + 04 = 07. Gás carbônico (CO2) e acetona (CH3 – CO – CH3) são substâncias compostas. Vinagre (ácido acético e água), gasolina comum (mistura de hidrocarbonetos) e ar atmosférico (gás nitrogênio e gás oxigênio misturados) não poluído são exemplos de misturas. Hidrogênio gasoso é uma substância simples, pois é formado apenas pelo elemento hidrogênio. http://www.biologiatotal.com.br 8 Ex er cí ci os A pr of un da do s: In tr od uç ão à Q uí m ic a ANOTAÇÕES Água potável é uma mistura homogênea. Grafite e gás carbônico são substâncias puras. 8: a) Podemos citar o processo de fusão da sílica juntamente com os fundentes. Além disso, podemos citar também o banho Float, que consiste numa simples mistura de materiais, sem transformações. b) Oxido de alumínio (Al2O3) e óxido de sódio (Na2O). c) De acordo com o enunciado, o vidro tem tempo de degradação muito longo (mais de mil anos). Dessa forma seu descarte no ambiente poderá gerar acúmulo desse material, aumentando a presença de substâncias estranhas aos ecossistemas onde ocorre o descarte. Além disso, a reutilização do vidro diminui o consumo de matérias primas e de energia que seriam necessários para a produção industrial de mais material dessa natureza. 9: a) Das propriedades citadas no enunciado da questão são gerais (comuns a todo e qualquer material): massa e volume. b) Propriedades que devem, necessariamente, ser levadas em consideração para a escolha de um material a ser utilizado na confecção de panelas, entre outras: temperatura de fusão, permeabilidade e dureza. Através dos cursos