Concurso de Professores de Química

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COLÉGIO PEDRO II 
CONCURSO DE PROFESSORES /2006 
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA 
 
 
1) O conceito de ligação covalente foi primeiramente sugerido pelo físico químico 
americano G.N.Lewis, mencionando que a configuração eletrônica dos gases nobres era 
particularmente estável, sugerindo que os átomos, ao compartilharem elétrons formando 
uma ligação, podem adquirir uma estrutura estável, semelhante ao gás nobre, 
conhecida como regra do octeto. 
a) O que você entende por octeto expandido ? 
b) Dê um exemplo de octeto expandido, justificando o tipo de hibridação. 
 Valor:5,0 pontos 
 
 
 
a)Consiste na excitação de elétrons através da utilização de orbitais d 
 
 
b) PCl5
 
P- 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3 
 
 E Estado fundamental 
 sp3 
 
 
 
 Estado excitado 
 
 sp3d1
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 2
2) Um professor de química fez uma experiência, colocando em um recipiente 
etanol, dicromato de potássio e ácido sulfúrico, produzindo ácido etanóico, sulfato de 
cromo III, sulfato de potássio e água. 
 Sabendo-se que foi produzido 19,8g de água, calcular a massa de dicromato de 
potássio utilizada, cujo grau de pureza é de 90%. 
 Valor:5,0 pontos 
 
 
 
 
3C2H5OH + 2 K2Cr2O7 + 8 H2SO4 _______ 3 H4C2O2 + 2 Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 11 H2O 
 
 
 
 
2 K2Cr2O7 _________ 11 H2O 
588g 198g 
x 19,8g 
 
x=58,8g 
 
 
58,8g ________100% 
x ____________90% 
 
 
x= 65,33g 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 3
3.Dada a tabela 
Valores de Entalpia para ½ X2 X hidratatdo (Kj mol -1) 
 
 ½ entalpia de 
fusão 
½ entalpia de 
evaporação 
½ entalpia de 
dissociação 
Afinidade 
eletrônica 
Entalpia de 
hidrataçaõ 
F2 + 159/2 -333 -513 
Cl2 +243/2 -349 -370 
Br2 + 30/2 +193/2 -325 -339 
I2 +15/2 +42/2 +151/2 -296 -274 
 
 
Faça todos os cálculos, mostre pelo ciclo de Born-Haber e justifique a sua resposta para 
os questionamentos abaixo: 
 
a) Por que o valor da energia de dissociação do flúor é menor que do cloro ? 
b)Por que sendo o cloro o elemento de maior eletronafinidade, não é ele o de maior 
caráter oxidante?: 
 
 Valor:5,0 pontos 
 
a)O pequeno raio atômico do átomo de flúor faz com que ocorra a repulsão dos pares 
não-ligantes, enfraquecendo a ligação e diminuindo a energia de dissociação. 
 
 
b)Ciclo de Born-Haber 
X2_________ 2X dissociação 
X + e- ____X- ionização 
X- _______X – 
hid hidratação 
 
F2 = + 79,5 – (333 +513) = -766,5 
 
Cl2 = +121,5 – (349 +370 )= -597,5 
 
Br2 = +15 +96,5 – (325 +339 ) = - 552,5 
 
I2 = +7,5 +21,0 + 75,5 – (296 +274 ) = - 466,0 
 
 
Apesar do cloro ter a maior eletronafinidade do grupo, pelo ciclo de Born-Haber, 
considerando a dissociação e a hidratação é o flúor o elemento de maior caráter 
oxidante. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 4
 
 
4) Na madeira serrada às vezes surgem manchas que podem ser devidas à presença 
de cloreto férrico e sulfato férrico ou à ação de fungos, em decorrência de sua 
decomposição. Um teste utilizando-se K3[Fe(CN)6 pode ser realizado para confirmar ou 
não a presença de fungos. Um precipitado de Fe4[Fe(CN)6]3, resultante do 
desaparecimento da mancha,indica a ausência de fungos. 
a) Dê a nomenclatura oficial do Fe4[Fe(CN)6]3. 
b) Dentre as soluções de K3[Fe(CN)6] e Fe4[Fe(CN)6]3, qual a de maior pH ? Justifique. 
 
 
 Valor:5,0 pontos 
 
 
a) Ferrocianeto de ferro 
 
b)K3 [ Fe (CN) 6] , pois, ao prepararmos a solução de ferrocianeto de potássio ocorre a 
hidrólise do sal resultando numa base forte(alto grau de ionização) e ácido fraco (baixo 
grau de ionização ), como representado na equação: 
 
K3 [ Fe (CN)6]3 + 3 H2O 3 KOH + H3 [ Fe(CN)6]3
 Base forte ácido fraco 
 
3K++ [Fe(CN)6]3 + 3 H2O 3K+ + 3 OH- + H3 [Fe (CN)6]3
 aumento de pH 
 
Ao prepararmos a solução de ferrocianeto de ferro Fe4 [Fe (CN)6]3 ocorrerá hidrólise do 
sal resultando numa base e ácidos fracos, logo o pH é inferior ao da solução acima. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 5
5.O Manganês existe em 0,08% da crosta terrestre e ocorre principalmente sob a forma 
de óxidos. É considerado por alguns autores como um dos elementos mais versáteis, 
dada a sua variedade de número de oxidação e poder de formar inúmeros compostos. 
Sobre a reação e hibridação do manganês, explique ,usando a energia de estabilização 
do campo cristalino,o que se pede: 
a).Por que a reação de [Mn(H2O)6]2+ com CN- leva à formação de [Mn(CN)6]4- , mas 
com I-, a reação resulta na formação de [MnI4]2- . 
b)Faça a hibridação de orbitais dos íons : [Mn(CN)6]4- e [MnI4]2- . e dê o numero de 
elétrons desemparelhados em cada uma das duas espécies. Valor:5,0 pontos 
 
a) Como o CN- é um ligante de campo forte com Mn+2 d5 ele forma um complexo 
octaédrico de spin baixo e configuração t 2g5 eg0, como o I- é um ligante de 
campo fraco um complexo octaédrico de Mn+2 d5, [MnI6]4- teria a configuração 
t2g3 e eg2 com EECC igual a zero.sendo assim, a formação do complexo 
tetraédrico [MnI4]2- é mais vantajosa, em termos EECC. Além disso, a menor 
carga iônica e as menores interações estéreos entre os ligantes iodetos 
volumosos também contribuem para a formação do complexo tetraédrico 
[MnI4]2-, preferencialmente ao complexo octaédrico [MnI6]4-. 
 
 
b) .Mn -1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5 
 
 
Mn Estado fundamental 
 
Mn+2 Estado Excitado 
 
 
[Mn(CN)6]4-
 
 
 
 
Mn+2 
 
[Mn I4 ]2-
 
 
 
5 elétrons desemparelhados 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 X
 
 
 
 X
 d2
 E
 
 X
 s p3 (octae
stado Exci
 sp3 
 X
dro)1
tado 
(tetra
 X
 elétr
edro )
 X
 
on desemparelhado 
X
 X
 X
 
X
 6
6 Em relação ao grupo 13 da Tabela de Classificação Periódica, explique os seguintes 
fatos: 
a)Por que o elemento químico tálio não sendo um metal alcalino apresenta no seu 
hidróxido o número de oxidação +1?. 
 
b)Por que do elemento químico alumínio para o elemento químico gálio a 
eletronegatividade aumenta ao invés de diminuir como acontece na maioria dos outros 
grupos.? 
 Valor:5,0 pontos 
 
 
a) O tálio situa-se no sexto período da Tabela de Classificação Periódica e termina 
em 6s2 4f14 5d10 6p1 , para ficar com o número de oxidação +3 ele precisa se 
hibridizar excitando um elétron de s para p, como este salto quântico requer 
muita energia, ele tende a não usar os elétrons de s( efeito do par inerte ) e só 
usar os elétrons de p, ficando neste caso com número de oxidação +1 e 
formando o TlOH. 
 
 
b) O gálio é o primeiro elemento após a entrada dos elementos de transição, e os 
elétrons do subnível d não protegem bem o núcleo do átomo, que continua a 
exercer grande atração sobre os elétronsde valência aumentando a 
eletronegatividade 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 7
7 O metanol é um combustível que, recentemente, assumiu grande importância em nosso país. 
Ele é empregado, também, na fabricação de formaldeído e de ésteres metílicos. Pode ser 
preparado sinteticamente através da hidrogenação controlada de monóxido de carbono, em uma 
reação que se processa sob pressão e em presença de catalisador. 
 O calor de combustão do metanol, nas condições padrão, é de –727KJ por mol de 
metanol. As entalpias de formação, nas condições padrão, de CO gasoso, CO2 gasoso e H2O 
líquida são, respectivamente, -110, -393 e –286 KJ/mol. 
 
Determine o calor da reação, em KJ/mol, de preparação do metanol a que o texto se refere, 
indicando o procedimento utilizado para o cálculo. 
 
 
 Valor:5,0 pontos 
 
 
 CH3OH(l) + 3/2 O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l) ∆H = -727 KJ 
 
(-393 – 2 X 286) – ∆Hf CH3OH – 0 = -727 KJ 
 
∆Hf CH3OH = - 238 KJ 
 
 CO(g) + 2H2 → CH3OH(l) ∆H = ? 
 
 ∆H = -238 – (-110) 
 
 ∆H = -128 KJ/mol de metanol 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 8
8.Ao se eletrolisar uma solução aquosa de Ni2+, com uma corrente elétrica constante de 
15 ampères, durante uma hora, obteve-se, no catodo, certo volume de hidrogênio, e 
níquel metálico em quantidade suficiente para niquelar os dois lados de uma placa 
metálica,quadrada, com 4cm de lado, obtendo-se uma espessura total de níquel de 
0,41mm. Sabendo-se que a densidade do níquel é igual a 8,9 g/cm3, calcule: 
 
a)O rendimento da eletrólise, em relação ao níquel, em percentagem. 
b)O volume de hidrogênio obtido, em CNTP. 
 
 Dado: peso atômico do Níquel=59 
 
 Valor:5,0 pontos 
 
 
 
a)Área a ser niquelada: 2 (4cm x 4cm) = 32 cm2. 
 
Volume obtido de Ni: V = S . h ; V = 32cm2 x 0,041cm; V = 1,3 cm3 
 
Massa obtida de Ni: d = m / V; m = 1,3 cm3 x 8,9 g.cm-3 ; m = 11,57g. 
 
Equivalente do Ni = 59 / 2 = 29,5g 
 
Rendimento: m = Eq. I . t . R / 96500; R = 11,57 x 96500 / 29,5 x 3600 x 15 
 
R=0,70 = 70% 
 
 
b)Rendimento em relação ao hidrogênio = 30%; 
 
Equivalente do H = 1g. 
 
Massa do H2 depositado: m = Eq . I . t . R / 96500; 
 
 m = 1x15x3600x0,3/96500 = 0,17g 
 
2g H2 -----------22,4L 
 
0,17g ----------- x x = 1,90L 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 9
9. O radiocarbono, em madeira viva, decai à taxa de 15,3 dpm (desintegrações por 
minuto) por grama de carbono. Utilizando o tempo de 5600 anos como a meia vida do 
carbono 14, determine o que se pede de cada um dos espécimes seguintes, descobertos 
por arqueólogos e tratados com radioatividade em 1950. 
a) A idade de um pedaço de perna de cadeira do túmulo do faraó Tutancamon, com 
10,14 dpm. 
 
b) A idade encontrada para um pedaço de cadeira construído na Babilônia, durante 
o reinado de Hammurabi foi de 3902 anos, em 2006. No ano da descoberta (1950), 
qual era a taxa de decaimento, em dpm? 
 
Dado: Log 2 = 0,30; log 1,51 = 0,18; log 15,3 = 1,18; log 9,33 =0,97. 
 
 Valor:5,0 pontos 
 
 
a) mo / m = 2t / P 
 
15,3 / 10,14 = 2t / 5600 → 1,51 = 2t / 5600 → Log 1,51 = t / 5600 log 2 
 
0,18 = 0,3 t / 5600 → t = 3360 anos 
 
Como estamos em 2006: 3360 anos + 56 anos = 3416 anos. 
 
 
b)corrigindo o ano para 1950 
3902 – 56 = 3846 anos 
 
m0/m =2 t/p 15,3/dpm = 2 3846 / 5600 15,3/dpm = 20,69 
 
 
dpm = 15,3/ 20,69 ____ log dpm = log 15,3 – 0,69 log 2 
 
 log dpm = 1,18 – (0,69 x 0,3 ) 
 
 log dpm = 1,18 – 0,21 
 
 log dpm= 0,97 
 
 dpm = 9,33 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 10
 
10.A determinação do pH de uma solução tampão formada por um ácido fraco e um sal do 
ácido é feita segundo a equação de Hasselbach: pH = pKa + log [sal] / [ácido]. A partir dessa 
informação, calcule a variação no pH quando 0,5 mol de NaOH é adicionado a 1 litro de uma 
solução que contém 1 mol de ácido etanóico e 1 mol de etanoato de sódio, não havendo 
variação significativa de volume. 
Dados: Ka do ácido etanóico = 1,8 . 10-5 ; log 1,8 = 0,26 ; log 3 = 0,48. 
 
 Valor:5,0 pontos 
 
 
pKa = - log Ka → pKa = - log (1,8 . 10-5) → pKa = - 0,26 + 5 → pKa = 4,74 
pH inicial: pH = pKa + log [sal] / [ácido] → pH = 4,74 + log 1 → pH = 4,74 
NaOH + CH3COOH → CH3COONa + H2O 
0,5 mol de NaOH consome 0,5 mol de CH3COOH e forma 0,5 mol de CH3COONa. 
Novas concentrações: [sal] = (1 mol + 0,5 mol) / L = 1,5 mol / L 
 [ácido] = (1mol – 0,5mol) / L = 0,5 mol / L 
Novo pH: pH = 4,74 + log 1,5 / 0,5 → pH = 4,74 + log 3 
 pH = 4,74 + 0,48 → pH = 5,22 
Variação de pH = 0,48 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 11
 
11. O composto 4-(p-nitro fenilazo)-1-naftol , usualmente denominado Magneson II, é um 
sólido castanho-avermelhado empregado em química analítica para identificação de cátions 
magnésio. Utilizando benzeno como reagente de partida, proponha uma seqüência reacional 
para obtenção deste composto. 
 
 
 
O2N N N OH
 
 
 Magneson II 
 
 
 Valor:5,0 pontos 
 
 
 
 
 
 
NO 2 NH2 NHCOCH3 NHCOCH3
NO 2NH2
NO 2
N2
NO 2
HNO3
H2SO4
Sn
HCl
CH3CO( )2O
CH3COOH
HNO3
H2SO4
H2O
H2SO4
NaNO2
HCl
OH
O2N N N OH
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 12
 
 
12. Um químico recebeu um recipiente contendo os produtos orgânicos de uma 
oxidação enérgica de uma mistura de todos os hidrocarbonetos isômeros planos de 
fórmula molecular C4H8. Feita a separação, os produtos foram acondicionados em cinco 
frascos rotulados de 1 a 5. Após uma série de ensaios químicos e físicos, foram feitas as 
seguintes anotações: 
- O frasco 1 continha uma substância que tratada com 2,4-dinitrofenilhidrazina 
formou um precipitado amarelo. 
- O frasco 2 continha a substância de peso molecular mais elevado. 
- O frasco 3 continha a substância, excluindo-se a do frasco 1, de Ka mais baixo. 
- O frasco 4 continha uma substância mono funcional. 
- O frasco 5 continha a substância restante. 
Após a análise destes resultados, indique a fórmula estrutural plana de cada um dos 
produtos acondicionados nos frascos e dê a sua nomenclatura IUPAC. 
 
 Valor:5,0 pontos 
 
 
 
 
Frasco 1 = CH3 C
O
CH3 Frasco 2 = C CH2CH2 C
OHHO
Frasco 3 = CH3CH2 C
OH
Frasco 4 = CH3 C
OH
O
Frasco 5 = CH3 C CH2 C
O
O
OH
O
O O
 
 
Frasco1= propanona 
Frasco 2= ácidobutanodióico 
Frasco 3 = ácido propanóico 
Frasco 4 = ácido etanóco 
Frasco 5 = ácido 3 cetobutanóico 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 13
 
 
 
13. Em uma aula experimental de química orgânica, um estudante realizou o seguinte 
experimento: Em cinco tubos de ensaio numerados de 1 a 5 foram colocados, 
aleatoriamente, 3 ml dos seguintes haletos de alquila: 1-cloro butano, 2-cloro butano, 
2-metil 2-cloro butano, 2-bromo butano e bromo benzeno. A seguir adicionou-se 2 ml 
de solução aquosa de nitrato de prata. Logo após o estudante fez as seguintes 
observações: No tubo 1 ocorreu a formação imediata de um precipitado. Após 1 minuto 
no tubo 2 ocorreu também a formação de precipitado. Em seguida os três tubos restantes 
foram colocados em banho maria a 60ºC. Após pouco tempo de aquecimento houve 
formação de precipitado no tubo 3 , e após mais algum tempode aquecimento, 
formação de precipitado no tubo 4. No tubo 5 , nada foi observado após todo o 
procedimento. 
De acordo com os resultados observados no experimento, identifique, através suas 
fórmulas estruturais planas, a substância contida em cada tubo, justificando sua 
resposta. 
 
 Valor:5,0 
pontos 
 
 
 
 Tubo 1 : 2-metil 2-cloro butano 
 Tubo 2 : 2-bromo butano 
 Tubo 3 : 2-cloro butano 
 Tubo 4 : 1-cloro butano 
 Tubo 5 : bromo benzeno 
 
Resposta: 
 
TUBO 1 : CH3CCH2CH3
CH3
Cl
TUBO 2 : CH3CHCH2CH3
Br
TUBO 3 : CH3CHCH2CH3
Cl
TUBO 4 : CH3CH2CH2CH2 Cl TUBO 5 : 
Br
 
 
 
 
Justificativa: Condições reacionais favoráveis a mecanismo SN1 logo a maior 
reatividade é do haleto terciário seguido dos haletos secundários ( bromo melhor grupo 
de saída) e seguido do haleto primário. O haleto de arila não reage nas condições do 
experimento. 
 
 
 
 
 14
 
 
14- Um químico recebeu de seu supervisor uma folha de papel contendo uma seqüência 
de reações a serem realizadas. Ao colocar o papel sobre a bancada, este borrou em 
alguns pontos.Como tinha conhecimento do assunto, o químico conseguiu realizar sua 
tarefa sem ter que consultar o supervisor. Indique o que o químico deduziu serem as 
lacunas A, B, C, D e E. 
 
 
 
O3/H2O
A + B
H2O
H+
 C
HBr
H2O2
D
K2Cr2O7/H+
A + E 
 
 
 Valor:5,0 pontos 
 
 
 
 
 
A: 
O
B: 
H
O
 C: 
HO
Br
D : E : 
O
OH
 
 
 
 
 
 
 15