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CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 1 INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA PROVA DE QUÍMICA 1992/1993 1a QUESTÃO Valor: 1,0 Uma determinada reação química gera um produto gasoso, do qual foi coletada uma amostra para análise. Verificou-se que a amostra, pesando 0,32 g, ocupa 492 cm3 a 27 ºC e 1 atm de pressão, obedece à lei dos gases ideais e é formada por 75% em peso de carbono e 25% em peso de hidrogênio. Determine: A) Qual o peso molecular deste gás e. B) Qual a sua fórmula molecular mínima? 2a QUESTÃO Valor: 1,0 Na evolução do conceito ácido-base surge inicialmente a sua definição segundo Arrhenius, seguido pelo conceito de Bronnsted-Lowry e mais tarde pelo de Lewis. Responda: A) Qual a limitação do conceito inicial de ácido-base que deu origem à definição Bronnsted-Lowry, e B) Quais as limitações dos dois conceitos já existentes que levaram Lewis a postular sua teoria? CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 2 3a QUESTÃO Valor: 1,0 Uma solução aquosa de NaOH possui as seguintes características: - Fração molar de NaOH igual a 0,01. - Massa específica da solução igual a 1,04 g.mL – 1 e - Um litro dessa solução neutraliza 2 litros de solução aquosa de ácido ortofosfórico. Calcule para a solução de H3PO4 A) Molaridade B) Normalidade C) Concentração em g.L – 1 , e D) Molalidade. 4a QUESTÃO Valor: 1,0 Calcule a mudança de energia interna, em kJ, para a reação de formação de dois moles de 2( ) SOC g a partir de ( ) S g , 2( ) O g e 2( ) C g a 298 K. 5a QUESTÃO Valor: 1,0 Um litro de solução saturada de sulfeto de manganês contém 10 g de MnS sólido. Calcule a quantidade de sulfeto de manganês que passará para a solução, ao se variar o pH de 6,5 para 6,0 pela adição de um ácido forte, considerando o volume da solução constante. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 3 6a QUESTÃO Valor: 1,0 A nitrocelulose (NC) é um polímero da fórmula abaixo onde n varia de 2500 a 3000 é x, y e z são H ou NO2, que são distribuídos aleatoriamente ao longo da cadeia. Uma solução éter-álcool transforma a NC de estrutura fibrosa em um filme homogêneo. Descreva: A) A estrutura de dispersão de NC, em uma solução éter-álcool, no ponto de saturação e B) Um método simples de identificar uma dispersão com baixa concentração de NC em éter-álcool quando comparada uma solução diluída de nitroglicerina em éter- álcool. 7a QUESTÃO Valor: 1,0 Para se recuperar o níquel, em sua forma metálica, de uma solução contendo íons 2 Ni + , introduziu-se na mesma uma barra de estanho metálico. Responda: A) O processo descrito pode ocorrer sem a participação de um agente externo ao meio reacional? Justifique e B) Qual a ordem de grandeza da constante de equilíbrio para a reação descrita no problema (a 27 ºC) ? CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 4 8a QUESTÃO Valor: 1,0 A polimerização entre o composto A e o ácido ftálico é mostrada a seguir: onde n representa um número grande de moléculas participantes. Responda: A) Qual é a fórmula estrutural plana de A, já que sua massa molecular é de 62 u. m. a; B) A que classe funcional pertence o polímero formado, e C) Que tipo de reação de polimerização está ocorrendo? CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 5 9a QUESTÃO Valor: 1,0 Complete as equações abaixo dando a fórmula estrutural plana do(s) produto(s) orgânico(s) de cada reação: A) B) C) D) E) CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 6 10a QUESTÃO Valor: 1,0 Complete as equações abaixo dando a fórmula estrutural plana do(s) produto(s) orgânico(s) de cada reação: A) B) C) D) E) CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 7 INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA PROVA DE QUÍMICA 1993/1994 1a QUESTÃO Valor: 1,0 Num reator selado de 1,5 litros, sob vácuo, um certo volume de um composto orgânico, tóxico e volátil, de peso molecular 126, foi aquecido até 600K. Nesta temperatura, metade do composto original de decompôs, formando monóxido de carbono e cloro. Se a pressão final recipiente foi de 32,8 atm, determine: A) A fórmula estrutural plana do composto orgânico original; B) O número inicial da molécula do composto orgânico. 2a QUESTÃO Valor: 1,0 Reescreva na folha de respostas, as equações nucleares a seguir, completando as lacunas I, II, III, IV e V. A) 238 234 92 90 (I) U Th __________→ + B) 234 234 90 91 (II) Th Pa __________→ + C) 87 86 35 35 (III) Br Br __________→ + D) 13 13 7 6 (IV) N C __________→ + E) 40 40 19 18 (V) K + __________ Ar→ CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 8 3a QUESTÃO Valor: 1,0 Uma certa massa de sódio reagiu com água em excesso. Todo gás liberado foi recolhido sobre mercúrio, em um tubo fechado na parte superior, mantido a 67 ºC, fazendo o nível de mercúrio no tubo descer até ficar a 100 m abaixo do nível exterior inicial. Calcular a massa de sódio que reagiu. Observação: desprezar a variação do nível exterior. 4a QUESTÃO Valor: 1,0 Considerando o sistema em equilíbrio, constituído de água liquida, gelo e vapor d’água pede-se o número de componentes e o número de graus de liberdade desse sistema. Justifique as respostas. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 9 5a QUESTÃO Valor: 1,0 A reação pode ser representada pelo seguinte diagrama de energia potencial (EP) pela coordenada da reação: Pede-se: A) Propor um mecanismo para a reação, composto por reações elementares; B) A expressão da velocidade de reação global. Justifique sua resposta. 6a QUESTÃO Valor: 1,0 Um litro de uma solução aquosa, contendo inicialmente 9,8 g de ácido sulfúrico, foi submetida a eletrólise pela passagem de uma corrente de 17,5 amperes, durante 900 segundos. Pede-se: A) A normalidade da solução aquosa, antes da eletrólise. B) A normalidade da solução aquosa, após a eletrólise, considerando desprezível a variação de volume da solução aquosa; C) O abaixamento relativo da pressão máxima de vapor d’água P , após a eletrólise, podendo-se considerar • Constante tonométrica da água, 20 ºC, t K 0,018= . • Pressão máxima de vapor d’ água a 20 ºC, 17,5 mmHgp = . • Densidade da solução a 20 ºC, 3 1 / cmd g= . CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 10 7a QUESTÃO Valor: 1,0 A variação da energia livre ( )G e a variação de entropia ( )S , para a transformação de enxofre ortorrômbico em sua forma alotrópica monoclínica, são positivas nas CNTP. Responda: A) Qual das duas formas alotrópicas é mais estável a 273 K e 101325 Pa; e B) Qual o sinal para a variação de entalpia ( )H da transformação, também 273 K e 101325 Pa ? 8a QUESTÃO Valor: 1,0 Uma amostra de 12,5 g de calcário (CaCO3) foi calcinada e o resíduo obtido adicionado a 1 litro de água. Após a filtração, borbulhou-se anidrido sulfúrico no meio, fazendo precipitar 13,6 g de sulfato de cálcio. Qual a pureza do calcário? 9a QUESTÃO Valor: 1,0 Quando o etileno reage com o bromo em solução aquosa saturada de cloreto de sódio, forma-se três produtos orgânicos a saber: Quando se omite a adição de bromo, nenhuma reação ocorrer. Explique, através de equações químicas, a formação dos referidos produtos. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 11 10a QUESTÃO Valor: 1,0 Complete as equações das reações apresentadas a seguir, escrevendo na folha de resposta as fórmulas estruturais dos reagentes necessários para se realizarem as referidas transformações. A)B) C) D) E) 2 5 2 C H NH ( )2 5 2 C H NH CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 12 CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 13 INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA PROVA DE QUÍMICA 1994/1995 1a QUESTÃO Valor: 1,0 Examine os átomos: 102 45 a X , 103 46 b X , 106 45 c X , 104 47 a Y , 107 44 b Y , 106 46 c Y . Identifique, colocando na folha de respostas, os isótopos, os isóbaros e os isótonos. 2a QUESTÃO Valor: 1,0 Mistura-se um fluxo de ar seco com vapor d’água para se obter ar úmido com 2,0% em volume, de umidade. Admitindo o comportamento ideal dos gases e a massa molecular média do ar seco como 28,96 g/mol, calcule a massa específica do ar úmido a 14,25 ºC e 1,00 x 105 Pa. 3a QUESTÃO Valor: 1,0 Dadas as moléculas: KMnO4; H2; KC ; CH4; HF e HCN, escreva na folha de respostas: A) Todos os tipos de ligações químicas – iônica, covalente (polar, apolar e dativa ou coordenada ) – presente em cada molécula; B) Quais e quantos são os orbitais moleculares envolvidos nas 3(três) últimas moléculas; e C) O número de oxidação do Mn no KMnO4. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 14 4a QUESTÃO Valor: 1,0 O elemento artificial 60 27 Co , que é utilizado em radioterapia, tem meia vida de 5,25 anos, pois sofre um processo espontâneo de desintegração radioativa, por emissão de uma partícula . Uma amostra de 100 g do isótopo natural estável 59 27 Co , contendo 5 % de 60 27 Co ficou armazenado por vários anos. Calcule a porcentagem de cada isótopo constituinte da amostra após 21 anos. 5a QUESTÃO Valor: 1,0 A água, que não forma espuma facilmente, é denominada “dura” e aquela que a forma com facilidade é chamada de “mole”. A origem principal da dureza da água é a presença de pequenas quantidades de sais dissolvidos, tais como bicarbonatos e sulfatos de cálcio. Estes sais reagem com o sabão, evitando a formação de espuma com a água. O bicarbonato de cálcio, responsável pela dureza temporária, é previamente eliminado por um processo físico. A dureza permanente, devida ao sulfato de cálcio, pode ser eliminada pela adição de carbonato de sódio. Se a concentração usual de sulfato de cálcio, na água dos rios, é de 1,8 x 10 – 3 g/L, qual a massa de carbonato de sódio que deve ser adicionada a 6,8 x 109 litros desta água para torná-la mole? Considere a água mole isenta de sais de cálcio. 6a QUESTÃO Valor: 1,0 A equação a seguir é representativa da reação de formação da amônia: (g) 2(g) 3(g) 1/ 2 N 3 / 2 H NH+ → Deduza uma expressão para a constante de equilíbrio, Kp, desta reação, em função da pressão total da mistura reacional, P, e da pressão parcial da amônia, 3NH P , considerando que os reagentes estão em quantidades estequiométricas. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 15 7a QUESTÃO Valor: 1,0 Considere os dois bécheres de 500 mL A e B a seguir Em A, temos uma pilha eletrolítica cujo eletrólito é uma solução aquosa de CuCl, totalmente dissociada, com concentração igual a 6,0 x 10 – 4 mol/L e em B, temos uma solução aquosa de AgCl, totalmente dissociada, de concentração igual a 1,0 x 10 – 3 mol/L. Sabendo-se que os produtos de solubilidade do CuCl e do AgCl, a 25 ºC, são respectivamente, 3,2 x 10 – 7 e 1,6 x 10 – 10, determine: A) A solubilidade dos sais, em uma solução obtida pela adição do conteúdo do bécher A ao do bécher B; B) O que ocorre qualitativamente com os íons Cu + e Ag + na nova solução; e C) O tempo que uma corrente de 5 x 10 – 2 amperes deve passar através da solução inicial do bécher A, antes de misturar o conteúdo dos dois bécheres, para evitar uma possível precipitação, quando se adiciona a solução do bécher A a solução do bécher B. Sabe-se que a passagem da corrente elétrica provoca a evolução de H2 no cátodo e a deposição de cobre do anodo. 8a QUESTÃO Valor: 1,0 A partir da tabela a seguir Espécies químicas Entalpias de formação (kcal/mol) + (aq) H 0 (aq) OH − - 54,60 (aq) C − - 40,00 + (aq) Na - 57,44 2 (liq) H O - 68,32 2 ( ) H O g - 57,80 Determine a quantidade de calor liberado, quando se adicionavam volumes iguais de uma solução 2 molal de HC a outra, de concentração 2 molal, de NaOH. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 16 9a QUESTÃO Valor: 1,0 Um químico recebeu, de seu supervisor, uma folha de papel com uma sequência de reações químicas para executar. Mas, infelizmente, ao por a folha sobre a bancada do laboratório, a tinta borrou em alguns pontos. Como o químico tinha bons conhecimentos da matéria, conseguiu reproduzir os dados que se apagaram, sem ter que voltar ao seu supervisor. Escreva, na folha de resposta, o que este químico deduziu serem as lacunas A, B, C, D e E, no esquema reproduzido a seguir. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 17 10a QUESTÃO Valor: 1,0 Apresente a fórmula estrutural plana dos principais produtos formados nas reações representadas pelas equações a seguir: A) H2C = CH2 + Br2 / H2O B) C) D) E) CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 18 CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 19 INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA PROVA DE QUÍMICA 1995/1996 1a QUESTÃO Valor: 1,0 O Nitrogênio forma cinco diferentes óxidos. A análise centesimal de amostral desses óxidos forneceu os resultados a seguir Determine, a partir destes dados: A) A fórmula mínima de cada um; B) A(s) nomenclatura(s) correspondente(s) de cada óxido. 2a QUESTÃO Valor: 1,0 São dadas as equações químicas, não ajustadas, a seguir: I) 3 2 4 4 2 2 4 2 KC O +H SO HC O +C O K SO H O→ + + II) 4 2 2 2 KMnO + HC KC + MnC H O + C→ + Para cada uma dessas equações, determine: A) Os seus coeficientes, considerando os menores números inteiros possíveis; B) O agente redutor. C) O agente oxidante. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 20 3a QUESTÃO Valor: 1,0 A pressão osmótica de uma solução de poliisobutileno sintético em benzeno foi determinada a 25 ºC. Uma amostra contendo 0,20 g de soluto por 100 cm3 de solução subiu até uma altura de 2,4 mm quando foi atingido o equilíbrio osmótico. A massa específica da solução no equilíbrio é 0,88 g/cm3. Determine a massa molecular do poliisobuteno. Dados: Aceleração da gravidade = 9,8 m/s2. 1 N/m2 = 9,869 x 10 – 6 atm. Constante Universal dos gases: R = 0,082 (atm.L)/(mol.K). 4a QUESTÃO Valor: 1,0 Em duas cubas eletrolíticas, ligadas em série, ocorrem as reações, cujas equações são mostradas a seguir, pela passagem de uma corrente elétrica de 1 Ampére. Cuba A: ( ) ( ) + 0 aq s Ag e Ag − + → Cuba B: ( ) ( ) + 2aq s 2H 2e H − + → Pede-se: A) O tipo de reação que está ocorrendo; B) A denominação do eletrodo onde ocorrem essas reações; C) O tempo necessário para que ocorra a deposição de 1,08 g de prata; D) O volume, em litros nas CNTP, do hidrogênio produzido durante o tempo determinado na C. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 21 5a QUESTÃO Valor: 1,0 A constante de ionização de um ácido monocarboxílico de massa molecular 60 é 4,0x10 – 5. Dissolvem-se 6,0 g desse ácido em água até completar 1 litro de solução. Determine: A) A concentração de H+ na solução; B) o pH da solução; C) A expressão matemática da constante de ionização; D) A concentração de H+ se o ácido for totalmente dissociado; E) A solução que neutralizará uma maior quantidade de NaOH, considerando duas soluções, demesmo volume e de mesmo pH, do ácido monocarboxílico e do HC 1. 6a QUESTÃO Valor: 1,0 A massa 3 Li + é 7,014359 u.m.a.. Calcule a energia de ligação deste nuclídeo. 7a QUESTÃO Valor: 1,0 Um químico obteve no laboratório uma mistura constituída de butanona, e butiraldeído. Uma alíquota dessa mistura, pesando 0,500 g foi tratada com KMmO4 em meio básico. O produto orgânico obtido por destilação apresentou massa de 0,125 g. Determine a porcentagem, em mol, dos componentes da mistura. 8a QUESTÃO Valor: 1,0 Uma mistura gasosa ideal de propano e ar é queimada a pressão constante, gerando 720 litros de CO2 por hora, medidos a 20 ºC. Sabe-se que o propano e ar encontra-se em proporção estequiométrica. Determine a velocidade média de reação da mistura em relação ao ar considerando a composição do ar 21 % de O2 e 79 % de N2, em volume. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 22 9a QUESTÃO Valor: 1,0 Uma fábrica, que produz cal (Ca(OH)2), necessita reduzir o custo de produção para se manter no mercado com preço competitivo para seu produto. A direção da fábrica solicitou ao departamento técnico o estudo da viabilidade de reduzir a temperatura do forno de calcinação de carbonato de cálcio, dos atuais 1500 K, para 800 K. Considerando apenas o aspecto termodinâmico, pergunta-se: o departamento técnico pode aceitar a nova temperatura de calcinação? Em caso, afirmativo, o departamento técnico pode fornecer uma outra temperatura de operação que proporcione maior economia? Em caso negativo, qual é a temperatura mais econômica para se operar o forno de calcinação? Dados Sº (J.mol – 1.K – 1) Hº (kJ.mol – 1) CaCO3(s) 92,90 - 1206,9 CaO(s) 39,80 - 635,10 CO2(g) 213,6 - 393,50 Observação: desconsidere a variação das propriedades com a temperatura. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 23 10a QUESTÃO Valor: 1,0 Completar as seguintes reações, escrevendo, na folha de respostas do caderno de soluções, a formula estrutural plana do(s) principal(is) produto(s) orgânico(s) ou do reagente que falta, conforme o caso: A) dietilamina + cloreto de n – butila B) C) fenol + anidrido acético D) E) 2, 3 – dimetil – 3 – hepteno + HCl F) 3 – metil – 3 – hexeno + O3 G) H) ácido 3 – metil – 2 – pentenóico + CH3CH2OH I) J) CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 24 CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 25 INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA PROVA DE QUÍMICA 1996/1997 1a QUESTÃO Valor: 1,0 Para a determinação do poder calorífico de uma amostra, devemos encher uma bomba calorimétrica de volume 4,0 x 10 – 4 m3 com oxigênio até atingirmos uma pressão manométrica de 2,0 x 10 6 Pa. Na preparação da bomba calorimétrica para a análise, utilizamos o oxigênio de um cilindro com volume de 0,01 m3, a uma pressão manométrica de 1,0 x 10 7 Pa. Admitindo que apenas 80% do conteúdo de oxigênio do cilindro seja efetivamente utilizado, e que devemos realizar 20 teses por semana, determine: a) a duração, em semanas, do cilindro de oxigênio utilizado para encher a bomba calorimétrica, considerando que os gases tenham comportamento ideal 2a QUESTÃO Valor: 1,0 Sejam os elementos 63A150, B e C. de números atômicos consecutivos e crescentes na ordem dada. Sabendo-se que A e B são isóbaros e que B e C são isótonos, determine: A) o número de massa do elemento C; B) os números quânticos dos elétrons desemparelhados da camada mais externa do elemento C. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 26 3a QUESTÃO Valor: 1,0 Uma mistura de metano e etileno foi queimada em um recipiente, com volume constante de 3,0 litros, em presença de excesso de oxigênio, saturado em vapor d’água, de forma a que fosse obtida a combustão completa e para garantir que a água formada ficasse no estado líquido. A combustão foi realizada a 25º C, liberando 242,7 kcal, registrando-se uma redução na pressão de 16,3 atm. Determine: A) O número de moles de metano e etileno presentes na mistura inicial. 4a QUESTÃO Valor: 1,0 Uma substância química A reage com permanganato de potássio, em presença de ácido sulfúrico, gerando como produtos da reação sulfato de potássio, sulfato de manganês II, nitrato de sódio e água. Sabendo-se que a substância A é composta por 33,33% de sódio, 20,28% de nitrogênio e 46,39% de oxigênio, determine: A) a família molecular, nomenclatura e função química da substância A; B) a massa de substância A necessária para se obter 170 g de nitrato de sódio. 5a QUESTÃO Valor: 1,0 Uma bateria de automóvel apresenta as seguintes reações nos eletrodos durante a descarga no ânodo : ( ) ( ) ( ) Pb SO PbSO s aq s e − − + + 2 4 4 2 no cátodo : ( ) ( ) ( ) ( ) ( )2 PbO H SO PbSO H O s aq aq s I e + − − + + + + 2 42 4 4 2 2 A solução inicial de ácido sulfúrico contido na bateria tem uma concentração de 40%, em peso, de ácido sulfúrico e massa específica de 1,3 g/cm3. Após a bateria ter sido utilizada, a solução foi analisada e apresentou uma concentração de 28%, em peso, de ácido sulfúrico com massa específica de 1,2 g/cm3. Considerando fixo o volume da solução ácida na bateria em 2,0 litros, determine: A) O valor da carga fornecida pela bateria em Ampéres-hora. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 27 6a QUESTÃO Valor: 1,0 Uma amostra pesando 500 mg de uma liga metálica de estanho foi solubilizada e o estanho presente reduzido completamente a estanho II por níquel metálico. Para a determinação do teor de estanho, foi feita uma titulação com 42 ml de uma solução 0,1 N de iodo. Calcule: A) A porcentagem de estanho na liga metálica analisada. 7a QUESTÃO Valor: 1,0 A decomposição de moléculas de ozônio representa um processo natural, agravado pela interferência do homem na composição química da atmosfera. O processo natural ocorre em altitudes elevadas, como decorrência da colisão entre moléculas e átomos, segundo o mecanismo abaixo: ( ) ( ) ( ) ( )O O O reação rápida gasoso gasoso gasoso • + 2 3 ( ) ( ) ( ) ( )O O O reação lenta gasoso gasoso gasoso • + 3 2 2 A poluição atmosférica, decorrente da emissão de gases utilizados em motores, além dos efeitos diretos causados ao homem, altera a composição dos gases na atmosfera, causando a decomposição do ozônio, segundo o mecanismo abaixo: ( ) ( ) ( ) ( ) reação I : NO O NO O gasoso gasoso gasoso gasoso + + 3 2 2 ( ) ( ) ( ) ( ) reação II : NO O NO O gasoso gasoso gasoso gasoso • + + 2 2 Na reação I acima foi estudada em laboratórios, na temperatura de 25 C, apresentando os seguintes resultados: ( ) ( ) ( ) NO NO mol O mol molt s − − − − 2 1 1 1 1 3 , − 61 00 10 , − 63 00 10 , − 40 66 10 , − 61 00 10 , − 66 00 10 , − 41 32 10 , − 61 00 10 , − 69 00 10 , − 41 98 10 , − 62 00 10 , − 69 00 10 , − 43 96 10 , − 63 00 10 , − 69 00 10 , − 45 94 10 CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 28 Responda aos itens abaixo: A) Qual é o valor da constante da velocidade e a ordem global para a reação I do mecanismo de decomposição do ozônio, resultante da poluição atmosférica, calculados a 25º C? B) qual é o papel desempenhado pelo ( ) NO gasoso na decomposição do ozônio? C) de quanto será a variação da velocidade de decomposição natural de ozônio, se a concentração de ( ) O gasoso2 dobrar o valor? D) pela comparação dos dois mecanismos de decomposição do ozônio, através da expressão da velocidade de suas reações mais importantes, explique por que a poluição representa um risco à camada de ozônio? Considere os dados abaixo, tomados a 40 km de altitude: O mol • − − = 12 12 10 NO mol − − = 12 13 10 Reações a serem consideradas: ( ) ( ) ( ) O O O gasoso gasoso gasoso • + 3 2 2 , molk − − = 6 1 15 10 . ( ) ( ) ( ) ( ) NO O NO O gasoso gasoso gasoso gasoso + + 3 2 2 , molk − − = 7 1 11 10 . 8a QUESTÃO Valor: 1,0 Um volume de 20 ml de água bromada foi tratado com uma solução de iodeto de potássio em excesso. O iodo liberado foi titulado com 18 ml de uma solução 0,1 N de tiossulfato de sódio. Dadas as equações envolvidas no problema: 2 Br KI KBr I+ +2 2 2 2 I Na S O NaI Na S O+ +2 2 3 2 4 62 Calcule: A) a concentração de bromo na água bromada em gramas por litros (g/ ); B) a concentração em molaridade. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 29 9a QUESTÃO Valor: 1,0 Um líquido orgânico alifático A, com ponto de ebulição 102º C, foi submetido a uma reação com o reagente de Grignard (brometo de etil magnésio) em éter e depois tratado com água. Esta mistura reacional aquecida a 150º C destila um produto B. Quando B é tratada com ácido sulfúrico e aquecido a 120º C, gera um único produto C que condensa a 94ºC. O tratamento de C com ozônio e depois com zinco em pó produz dois compostos: o material inicial A e um líquido muito volátil ( )º eb T C= 21 de estrutura não cíclica e fórmula molecular 2 4 C H O . Utilizando as informações acima, escreva; A) a estrutura das substâncias A, B e C; B) as equações de todas as reações envolvidas no processo descrito. 10a QUESTÃO Valor: 1,0 A combustão completa de dois moles de um éter orgânico fornece 440g de dióxido de carbono e 180 g de água. Sabendo-se que o carbono e o hidrogênio correspondem a 81,4% da massa molecular do éter orgânico, escreve: A) a sua fórmula molecular; B) as estruturas de todos os possíveis isómeros. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 30 CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 31 INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA PROVA DE QUÍMICA 1997/1998 1a QUESTÃO Valor: 1,0 A magnetita é um minério formado em sua maior parte por óxido misto de ferro ( )Fe O3 4 . Ao fazer o tratamento de 100,0 g de uma amostra do minério, com ácido sulfúrico, obtém-se 29,5 g de água. Determine: A) quais as equações químicas balanceadas que representam o tratamento; B) qual a pureza do minério; C) quantas gramas de ácido sulfúrico reagiram com o óxido misto. Dados: Massa atômicas: H = 1 u. m. a. O = 16 u. m. a. S = 32 u. m. a. Fe = 56 u. m. a. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 32 2a QUESTÃO Valor: 1,0 A lei de periodicidade (ou Lei de Moseley) diz que muitas propriedades físicas e químicas dos elementos são funções periódicas dos seus números atômicos. Há, contudo, algumas propriedades cujos valores só aumentam ou só diminuem com o número atômico e que são chamadas propriedades aperiódicas. Cite duas propriedades aperiódicas dos elementos da tabela periódica e indique como as mesmas variam com o aumento do número atômico. 3a QUESTÃO Valor: 1,0 Uma solução com 102,6 g de sacarose ( )C H O12 22 11 em água apresenta concentração de 1,2 molar e densidade 1,0104 g/cm3. Os diagramas de fase dessa solução e da água pura estão representados abaixo Com base nos efeitos coligativos observados nesses diagramas, calcule as constantes molal ebuliométrica ( )Ke e criométrica ( )Kc da água. Dados: Massa atômicas: H = 1 u. m. a. C = 12 u. m. a. O = 16 u. m. a. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 33 4a QUESTÃO Valor: 1,0 A eletrólise de uma solução aquosa gera uma mistura gasosa hidrogênio-oxigênio para alimentar um maçarico. A mistura gasosa é armazenada em um recipiente com volume constante e igual a 500 cm3 e ar contido inicialmente no recipiente é totalmente removido antes de se iniciar a eletrólise. Por medida de segurança o maçarico só pode ser operado quando a pressão no recipiente for de pelo menos 1,2 atm. Sabendo-se que a temperatura é de 27ºC e que a corrente de eletrólise é de 5ª, determine o tempo para que a pressão no recipiente atinja o valor mínimo de operação. Dados: Constante universal dos gases, R , at . / molm K= 0 082 Faraday A min= 1 1608 5a QUESTÃO Valor: 1,0 Uma determinada quantidade de nitrogênio ( )N2 ocupa um recipiente com volume 10 litros a uma temperatura de 127ºC e uma pressão de 4,92 atm. Adiciona-se ao nitrogênio 9,03 x 1023 moléculas de oxigênio ( )O2 . Sabendo-se que a pressão final de equilíbrio do sistema é de 6,15 atm, calcule a temperatura final de equilíbrio. Dados: Constante universal dos gases, R , at . / molm K= 0 082 6a QUESTÃO Valor: 1,0 A decomposição do aldeído acético ocorre segundo a reação: A velocidade inicial da reação foi medida na mesma temperatura para duas concentrações do aldeído, fornecendo os resultados abaixo: Determine a constante de velocidade e a ordem dessa reação. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 34 7a QUESTÃO Valor: 1,0 Fenol e anilina são fabricados a partir do nitrobenzeno. Escreva as equações, os reagentes e as condições reacionais necessárias para a fabricação do fenol e da anilina a partir do nitrobenzeno. 8a QUESTÃO Valor: 1,0 Metanol pode ser sintetizado diretamente a partir de monóxido de carbono e hidrogênio. Sabendo-se que os calores de combustão do monóxido de carbono e do metanol a 25º C, são respectivamente, – 283,12 kJ/mol e – 726,97 kJ/mol, calcule o calor de reação na formação de 2,0 g de metanol a 25 ºC, pela reação de hidrogenação direta do monóxido de carbono. Dados: • Massas atômicas: H = 1 u.m.a. C = 12 u. m. a. O = 16 u. m. a • Calores de formação a 25 ºC: ( ) 2 0 f CO ΔH , kJ/mol= −393 70 ( ) 2 0 f H O ΔH , kJ/mol= −281 79 9a QUESTÃO Valor: 1,0 A reação dada pela equação abaixo tem constante de equilíbrio ( )Kc igual a 4,00 à temperatura de 100 ºC. Calcule as concentrações de equilíbrio em moles por litro de cada componente, partindo da condição inicial de 120,0 g de ácido acético e de 92,0 g de etanol. Dados: • Massas atômicas: H = 1 u.m.a. C = 12 u. m. a. O = 16 u. m. a CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 35 10a QUESTÃO Valor: 1,0 Um composto orgânico de fórmula molecular 9 8 2 C H O é capaz de sofrer as seguintes reações: • nitração com 3 HNO / H SO2 4 ; • adição de 2 Br ; • formação de complexo colorido com 3 FeCl e • teste de Tollens positivo. Determine: A) as quatro principais funcionalidades presentes neste composto e B) cinco possíveis estruturas para o composto. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 36 CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 37 INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA PROVA DE QUÍMICA 1998/1999 1a QUESTÃO Valor: 1,0 Alguns elementos apresentam irregularidades na sua distribuição eletrônica já que as configurações d5, d10, f7 e f14 são muitos estáveis. Por exemplo, o Cu (Z = 29), em vez de apresentar a distribuição 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9, apresenta 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d10. Determine os 4 números quânticos do elétron mais externo da prata (Z = 47) sabendo que o mesmo tipo de irregularidade ocorre para este elemento. 2a QUESTÃO Valor: 1,0 Em uma pilha, Niº / Ni2+ // Ag+ / Agº os metais estão mergulhados em soluções aquosas 1,0 M de seus respectivos sulfatos, a 25 ºC. Determine: A) A equação global da pilha; B) O sentido do fluxo de elétrons; C) O valor da força eletromotriz (fem) da pilha. Dados:redução Reação E (volts) 0 CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 38 3a QUESTÃO Valor: 1,0 Permanganato de potássio reage com cloreto de sódio em presença de ácido sulfúrico, resultando em sulfato de manganês II, sulfato de potássio, sulfato de sódio, e água e cloro gasoso. Calcule o rendimento da reação quando 58,5 g de cloreto de sódio e 32, 6 g do permanganato formem adicionados a 80,4 de ácido sulfúrico, produzindo 34,4 g de gás. Dados: Massa atômicas: O = 16,0 u. m. a. Na = 23,0 u. m. a. S = 32,0 u. m. a. Cl = 35,5 u. m. a. K = 39,0 u. m. a. Mn = 55,0 u. m. a. 4a QUESTÃO Valor: 1,0 Borbulha-se oxigênio através de uma coluna de água e, em seguida, coletam-se 100 cm3 do gás úmido a 23 ºC e 1,06 atm. Sabendo que a pressão de vapor de água a 23 ºC pode ser considerada igual a 0,03 atm, calcule o volume coletado de oxigênio seco nas CNTP. 5a QUESTÃO Valor: 1,0 Considerando que 100% do calor liberado na combustão de CH4 sejam utilizados para converter 100 kg de água a 10 ºC em vapor a 100 ºC, calcule o volume de metano consumido, medido nas CNTP, supondo que ele se comporte como um gás ideal. Dados: Constante universal dos gases (R) = 0,082 atm. / mol.K Calor latente de vaporização da água = 2260 J / g Calor específico da água = 4,2 J / g. ºC Calor de combustão do metano = 890 kJ / mol 6a QUESTÃO Valor: 1,0 A análise elementar de um éter orgânico forneceu o seguinte resultado: 73,68% de carbono e 12,28% de hidrogênio. Sabendo que este composto fornece benzeno quando aquecido a altas temperaturas, escreva seu nome e sua estrutura molecular. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 39 7a QUESTÃO Valor: 1,0 Dado o esquema de síntese abaixo, identifique as estruturas e as funções dos principais produtos orgânicos formados ( I, II, III, IV e V) 8a QUESTÃO Valor: 1,0 A decomposição térmica do SO2Cl2, gasoso a 320 ºC, segue uma cinética idêntica à a desintegração radioativa, formando SO2 e Cl2 gasosos, com uma constante de velocidade k , s − − = 5 12 2 10 . Calcule a percentagem de SO2Cl2 que se decompõe por aquecimento a 320 ºC, durante 4h 25 min. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 40 9a QUESTÃO Valor: 1,0 A maioria dos vegetais sintetiza hidrato de carbono conforme a reação: Numa etapa subsequente, o hidrato de carbono reage produzindo amido: Observa-se que uma solução contendo 45 g de hidrato de hidrato de carbono e 500 g de água apresenta ponto de solidificação 0,93 ºC abaixo daquele observado para a água pura. Sabendo que a constante criomética da água é 1,86 ºC/molal e que a fórmula mínima do hidrato de carbono é CH2O, determine: A) a fórmula molecular do hidrato de carbono. B) o volume de CO2, nas CNTP, necessário para um vegetal verde produzir 1 mol de amido e 19 moles de água. Dados: Massa atômica: H = 1,0 u. m. a. C = 12,0 u. m. a. O = 16,0 u. m. a. 10a QUESTÃO Valor: 1,0 Considerando as ligações químicas das substâncias: A) Apresente a fórmula eletrônica e indique as ligações iônicas, covalentes e dativas para o nitrito de sódio e o cloreto de metilamínio; B) Justifique, em função das forças de interação molecular, as diferenças no ponto de ebulição entre: 1) etano e álcool etílico; 2) álcool etílico e éter metílico; 3) álcool etílico e água. Dados: Substância Ponto de ebulição (ºC) Massa molecular (g) Etano - 88,6 30 Álcool etílico 78,5 46 Éter metílico - 25,0 46 Água 100,0 18 CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 41 INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA PROVA DE QUÍMICA 1999/2000 1a QUESTÃO Valor: 1,0 Para um possível elemento X de nº atômico Z = 119, determine: A) sua configuração eletrônica por níveis e subníveis mais provável; B) os valores dos números quânticos principal, secundário e magnético do último elétron; C) sua classificação como representativo, transição ou transição interna, justificando sua resposta; D) sua configuração eletrônica supondo que o número quântico de spin possa assumir os valores 1/2, 0 ou – ½, mantendo-se inalteradas as regras que governam tanto os valores dos outros números quânticos quanto a ordem de preenchimento dos subníveis. 2a QUESTÃO Valor: 1,0 Apresente a fórmula estrutural plana das substâncias abaixo: A) íon amônio; B) ácido oxálico; C) (mono)hidrogênio-ortofosfato de sódio; D) ácido carbônico; E) ácido perclórico. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 42 3a QUESTÃO Valor: 1,0 Determine a massa de água que, com uma variação de temperatura de 30 ºC, fornece energia equivalente ao calor de formação de um mol de sulfeto de carbono sólido. Dados: Calor de combustão do sulfeto de carbono = - 265 kcal/mol; Calor de formação do gás sulfuroso = - 71 kcal/mol; Calor de formação do dióxido de carbono = - 96 kcal/mol; Capacidade calorífica da água líquida = 1,0 cal/g; Peso molecular da água = 18. 4a QUESTÃO Valor: 1,0 Em uma síntese, a partir de dois óxidos, obtém-se 8,2 g de nitrato de cálcio. Considerando a conversão estequiométrica, determine: A) Quais são os óxidos; B) As quantidades necessárias, em gramas, de cada reagente; C) A massa de carbonato de cálcio necessária para se obter um dos óxidos para esta síntese. Dados: Massa atômica do N = 14 Massa atômica do Ca = 40 Massa atômica do O = 16 CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 43 5a QUESTÃO Valor: 1,0 Duas células eletrolíticas de eletrodos inertes foram ligadas em série e submetidas a um tensão de 5 V. A primeira tinha como eletrólito 500 mL de solução 1N de nitrato de prata e a segunda, 700 mL de uma solução aquosa de um sal de estanho. Após um certo tempo de funcionamento, o sistema foi desconectado. Transferiu-se, então, o eletrólito da primeira célula para um recipiente, ao qual adicionou-se ácido clorídrico em pequeno excesso. O precipitado formado, após filtrado e seco, pesou 42,9 g. Sabendo-se que houve a formação de um depósito metálico de 5,95 g no cátodo da segunda célula, determine o número de oxidação do estanho no sal original. Desconsidere a formação de íons complexos. Dados: Massa atômica do H = 1 Massa atômica da Ag = 108 Massa atômica do O = 16 Massa atômica do Sn = 119 Massa atômica do Cl = 35 6a QUESTÃO Valor: 1,0 Mistura-se 500 cm3 de uma solução de AgNO3, 0,01 M, com 500 cm3 de outra solução que contém 0,005 moles de NaCl e 0,005 moles de NaBr. Determine as concentrações molares de Ag +, Cl – e Br – na solução final em equilíbrio. Dados: ( ) , − = 10 psK AgCl 1 8 10 ( ) , − = 13 psK AgBr 5 0 10 CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 44 7a QUESTÃO Valor: 1,0 Um instrumento desenvolvido por medida de concentração de soluções aquosas não eletrolíticas, consta de: A) Um recipiente contendo água destilada; B) Um tubo cilíndrico feito de uma membrana semipermeável, que permite apenas passagem de água, fechado em sua extremidade inferior; C) Um sistema mecânico que permite comprimir a solução no interior do tubo, pela utilização de pesos de massa padrão. O tubo cilíndrico possui uma secção transversal de 1,0 cm2 e apresenta duas marcas distanciadas de 12,7 cm uma da outra. Para medir a concentração de uma solução, coloca-se a solução em questão no interior do tubo, até atingir a primeira marca. Faz-se a imersão do tubo no recipiente com água, até que a primeira marca fique no nível da superfície da água do recipiente. Comprime-se então a solução no tubo, adicionando as massas padrão, até que, no equilíbrio, a solução fique na altura da segunda marca do tubo, anotando-se a massa total utilizada. Devido a considerações experimentais, especialmente da resistência da membrana,o esforço máximo que pode ser aplicado corresponde à colocação de uma massa de 5,07 kg. Considerando a massa específica das soluções como sendo a mesma da água e que todas as medidas devem ser realizadas a 27 ºC, calcule as concentrações mínima e máxima que tal instrumento pode medir. Dados: 1 atm = 760 mm Hg = 10,33 m H2O = 1,013 x 105 Pa; Aceleração da gravidade = 9,80 m/s2 Constante universal dos gases = 0,082 atm. L/mol.K; Massa específica da água a 27 ºC = 1,00 g/cm3 CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 45 8a QUESTÃO Valor: 1,0 Um volume de 250 ml de uma solução diluída é preparado a partir da adição de água destilada a 10 ml de uma solução de H2SO4, de densidade 1,52 g/mL e concentração de 62% em peso. Um certo volume dessa solução diluída foi adicionado a um excesso de solução de um sal de chumbo, resultando 6,06 g de precipitado. Determine: A) A normalidade da solução diluída de ácido sulfúrico; B) O volume da solução de ácido sulfúrico utilizado para obtenção do precipitado. Dados: Massa atômica do H = 1 Massa atômica do S = 32 Massa atômica do O = 16 Massa atômica do Pb = 207 9a QUESTÃO Valor: 1,0 Na sequência de reações abaixo, apresente: A) Reagentes e catalisadores necessários para promover as respectivas transformações de forma eficiente (representados pelas etapas A, B, C e E); B) Os nomes dos produtos 3 e 4. 10a QUESTÃO Valor: 1,0 Uma solução de 59,0 g de um hidrocarboneto aromático A em 100 g de benzeno congela a 263,2 K. Quando A é tratado como uma mistura de ácidos nítricos e sulfúricos são formados, somente, dois produtos mononitrados. O composto A reage com Br2 a frio, somente, em presença de luz formando dois produtos monobromados. A análise elementar de A mostra que este composto tem 91,52% de carbono e 8,47 % de hidrogênio. Determine a estrutura de A. Dados: Ponto de fusão do benzeno: 287,7 K. Constante de congelamento molal do benzeno ( )f k ,= 4 90 CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 46 CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 47 INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA PROVA DE QUÍMICA 2000/2001 1a QUESTÃO Valor: 1,0 Uma solução contendo, o,994 g de um polímero, de formula geral (C2H4)n, em 5,00 g de benzeno, tem ponto de congelamento 0,51 ºC mais baixo que a do solvente puro. Determine o valor de n. Dados: Constante crioscópica do benzeno = 5,10 ºC/modal 2a QUESTÃO Valor: 1,0 A reação em fase gasosa a b c dA B C D+ → + foi estudada em diferentes condições, tendo sido obtidos os seguintes resultados experimentais: A partir dos dados acima, determine a constante de velocidade da reação. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 48 3a QUESTÃO Valor: 1,0 A equação do gás ideal só pode ser aplicada para gases reais em determinadas condições especiais de temperatura e pressão. Na maioria dos casos práticos é necessário empregar uma outra equação, como a de Van Der Waals. Considere um mol do gás hipotético A contido num recipiente hermético de 1,1 litros a 27 ºC. Com auxílio da equação de Van Der Waals, determine o erro cometido no cálculo da pressão total do recipiente quando se considera o gás A como ideal. Dados: • Constante universal dos gases: R = 0,082 atm. L. mol – 1.K – 1. • Constantes da equação de Van Der Waals: a = 1,21 atm. L2. mol – 2 b = 0,10 L. mol – 1. 4a QUESTÃO Valor: 1,0 Analise as afirmativas abaixo e indique se as mesmas são falsas ou verdadeiras, justificando cada caso. A) Sólidos iônicos são bons condutores de eletricidade. B) Compostos apolares são solúveis em água. C) Caso não sofresse hibridização, o boro formaria a molécula BF. D) A estrutura geométrica da molécula de hexafluoreto de enxofre é tetraédrica. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 49 5a QUESTÃO Valor: 1,0 Construiu-se uma célula eletrolítica de eletrodos de platina tendo como eletrólito uma solução aquosa de iodeto de potássio. A célula operou durante um certo intervalo de tempo sob corrente constante de 0,2 A. Ao final da operação, o eletrólito foi completamente transferido para um outro recipiente e titulado com solução 0,1 M de tiossulfato de sódio. Sabendo-se que foram consumidos 25 mL da solução de tiossulfato na titulação, determine o tempo durante o qual a célula operou. Dados: Constante de Faraday, F = 96.500 C 6a QUESTÃO Valor: 1,0 Uma mistura de sulfeto de zinco e sulfeto de antimônio III pesa 2,0 g. Esta mistura é tratada com ácido clorídrico em excesso e os gases resultantes passam através de um tubo aquecido e revestido internamente com dióxido de chumbo. Sabendo-se que ocorre um aumento de massa no tubo de 0,2965 g, determine a composição da mistura. Dado: ( ) ( )2 2 b 2 H S PbO H O P S g s + → +22 2 CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 50 7a QUESTÃO Valor: 1,0 Dois elementos químicos X e Y, em seus estados fundamentais, são tais que: 1. O elemento X possui os seguintes valores para os números quânticos do último elétron que entra na sua estrutura, considerando o princípio da construção de Wolfgang Pauli: n = 3, l = 2, m = - 1 e s = - 1/2 . 2. Os números quânticos principal e secundário do elétron mais externo do elemento Y são, respectivamente, - 2 e 1. Sabe-se ainda que, em relação a um observador externo, Y possui 4 elétrons de mais baixa energia, ou que, em relação a um observador situado no núcleo, os elétrons mais energéticos são 4. Com base nestas informações, responda às seguintes perguntas sobre os elementos X e Y: A) Quais são suas distribuições eletrônicas e seus números atômicos? B) A que grupo e período da tabela periódica pertence cada um dos elementos? C) Como devem ser classificados os elementos: representativos, de transição ou de transição interna? D) Qual o elemento mais eletronegativo? E) Qual o elemento de potencial de ionização mais baixo? F) Qual o elemento de maior afinidade eletrônica? G) Em que estado físico devem se encontrar os elementos nas condições ambientes de pressão e temperatura? H) Que tipo de ligação deve se formar entre átomos de X? I) Em relação às ligações na molécula do SO2 , uma ligação formada entre X e Y teria caráter mais eletrovalente ou menos eletrovalente? Por que? J) Com base no campo de ação de forças existentes entre elétrons e núcleo, as referências energéticas dadas para os elétrons mais externos de Y seriam diferentes no caso de um antiátomo, com antiprótons negativos no núcleo e pósitrons no lugar dos elétrons? CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 51 8a QUESTÃO Valor: 1,0 Uma mistura de metano e ar atmosférico, a 298 K e 1 atm, entre em combustão num reservatório adiabático, consumindo completamente o metano. O processo ocorre a pressão constante e os produtos formados (CO2, H2O, N2 e O2) permanecem em fase gasosa. Calcule a temperatura final do sistema e a concentração molar final de vapor d’água, sabendo-se que a pressão inicial do CH4 é de 1/16 atm e a do ar é de 15/16 atm. Considere o ar atmosférico construído somente por N2 e O2 e o trabalho de expansão desprezível. Dados: Constante universal dos gases: R = 0,082 atm. L. mol – 1.K – 1 . Entalpia de formação a 298K: CO2 (g) = - 94.050 cal / mol. H2O (g) = - 57.800 cal / mol. CH4 (g) = - 17.900 cal / mol. Variação de entalpia (HºT – Hº298K) em cal /mol: 9a QUESTÃO Valor: 1,0 Dada a sequência de reações abaixo determine: A) Os reagentes e/ou catalisadores necessários para promover, de modo eficiente, as transformações representadas pelas etapas A, B e C: B) O nome da substâncias 1; C) A fórmula estrutural do produto 4. CONCURSO DEADMISSÃO AO CFG 52 10a QUESTÃO Valor: 1,0 Determine, de forma inequívoca, a nomenclatura, IUPAC ou vulgar (usual), dos compostos apresentados abaixo. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 53 CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 54 CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 55 INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA PROVA DE QUÍMICA 2001/2002 1a QUESTÃO Valor: 1,0 Apresente as fórmulas eletrônicas e estruturais do trióxido de enxofre, do hidróxido de sódio e do perclorato de cálcio. 2a QUESTÃO Valor: 1,0 Uma solução foi preparada dissolvendo-se 2,76 g de um álcool puro em 100,00 g de acetona. O ponto de ebulição da acetona pura é 56,13 ºC e o da solução é 57,16 ºC. Determine: A) O peso molecular do álcool. B) A fórmula molecular do álcool. Dado: Keb = 1,72 ºC. kg/mol (constante molal de elevação do ponto de ebulição da acetona) CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 56 3a QUESTÃO Valor: 1,0 Considere a seguinte reação: 2A B C+ → A partir dos dados fornecidos na tabela abaixo, calcule a constante de velocidade da reação e o valor da concentração X. Considere que as ordens de reação em relação aos reagentes são iguais aos respectivos coeficientes estequiométricos. 4a QUESTÃO Valor: 1,0 Um mol de ácido acético é adicionado a um mol de álcool etílico. Estabelecido o equilíbrio, 50% do ácido é esterificado. Calcule o número de mols de éster quando um novo equilíbrio for alcançado, após a adição de 44 g de acetato de etila. 5a QUESTÃO Valor: 1,0 Determine, na sequência de reações abaixo, os principais produtos (A, B, C, D e E) em cada caso: CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 57 6a QUESTÃO Valor: 1,0 Um reator de volume constante continha, inicialmente, 361 g de uma mistura gasosa constituída por um alcano e um éter, ambos de massa molecular 58, a 398 K e 1,47 atm. Neste reator, injetou-se uma quantidade de oxigênio correspondente ao dobro do mínimo necessário para realizar a combustão completa. Após a reação de combustão, a mistura final foi resfriada até a temperatura inicial, atingindo uma pressão de 20,32 atm. Supondo combustão completa, calcule a composição molar da mistura original. 7a QUESTÃO Valor: 1,0 Uma amostra de 0,640 g de naftaleno sólido (C10H8) foi queimada num calorímetro de volume constante, produzindo somente dióxido de carbono e água. Após a reação, verificou-se um acréscimo de 2,4 ºC na temperatura do calorímetro. Sabendo-se que a capacidade calorifica do calorímetro era de 2.570 cal / ºC e considerando-se que a variação de pressão foi muito pequena, calcule a entalpia de formação do naftaleno. Dados: 1) Entalpia de formação do CO2 (g): - 94,1 kcal / mol. 2) Entalpia de formação da água (L): - 68,3 kcal / mol. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 58 8a QUESTÃO Valor: 1,0 O processo Solvay de produção de carbonato de sódio realiza-se mediante as reações abaixo: 3 2 CaCO CaO CO→ + ( )CaO H O Ca OH+ →2 2 3 2 4 NH H O NH OH+ → ( ) 3 2 2NH OH CO NH CO H O+ → +4 2 4 2 ( ) 2 3 NH CO CO H O 2NH HCO+ + →4 3 2 42 4 3 NH HCO NaCl NH Cl NaHCO+ → +4 3 2 2NaHCO Na CO CO H O→ + +3 2 3 2 ( ) 2 2NH Cl Ca OH NH + CaCl H O+ → +4 3 22 2 2 A partir destas equações, determine: A) A reação global que representa o processo; B) A massa de cada reagente que é necessária para produzir 1.000 kg de carbonato de sódio. 9a QUESTÃO Valor: 1,0 Um certo fabricante produz pilhas comuns, nas quais o invólucro de zinco funciona como anodo, enquanto que o catodo é inerte. Em cada uma, utiliza-se 5,87 g de dióxido de manganês, 9,2 g de cloreto de amônio e um invólucro de zinco de 80 g. As semi-reações dos eletrodos são: Determine o tempo que uma destas pilhas leva para perder 50% de sua carga, fornecendo uma corrente constante de 0,08 A. Dado: Constante de Faraday: F = 96.500 C CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 59 10a QUESTÃO Valor: 1,0 Para cada um dos pares de estruturas abaixo, indique aqueles que são: - Diasteroisômeros; - Enantiômeros; - Estereoisômeros; - Representações de um mesmo composto. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 60 CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 61 INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA PROVA DE QUÍMICA 2002/2003 1a QUESTÃO Valor: 1,0 Uma fonte de vanádio é o mineral vanadinita, cuja fórmula é Pb5(VO4)3Cl. Determine: A) A porcentagem em massa de vanádio nesse mineral; B) A massa em gramas de vanádio numa amostra que contém 2,4 x 1024 átomos de cloro. 2a QUESTÃO Valor: 1,0 A soma dos números de nêutrons de três átomos J, L e M é 88, enquanto a soma dos números de prótons é 79. Sabe-se ainda que L tem 30 nêutrons, J e L são isótopos, L e M são isóbaros e J e M são isótonos. Calcule o número atômico e o número de massa de cada um deles. 3a QUESTÃO Valor: 1,0 A reação de desidrogenação do etano a eteno, conduzida a 1060 K, tem constante de equilíbrio Kp igual a 1,0. Sabendo-se que a pressão da mistura reacional no equilíbrio é igual a 1,0 atm, determine: A) A pressão parcial, em atmosferas, do eteno no equilíbrio; B) A fração do etano convertido em eteno. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 62 4a QUESTÃO Valor: 1,0 Um produto anticongelante foi adicionado a 10,0 L de água de um radiador para que a temperatura de congelamento da mistura fosse – 18,6 ºC. A análise elementar do anticongelante forneceu o seguinte resultado em peso: C = 37,5%, O = 50,0 % e H = 12,5%. Sabe-se que a constante crioscópica molal da água é 1,86 ºC kg / mol e sua massa específica é 1,00 kg / dm3. Determine: A) A fórmula estrutural plana e o nome do produto utilizado; B) A massa do produto necessária para alcançar esse efeito. 5a QUESTÃO Valor: 1,0 Um composto cuja molécula contém apenas carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio foi queimado em presença de O2, fornecendo uma mistura gasosa de CO2, H2O e N2. A água presente nesta mistura foi condensada e correspondeu a 1/6 do total de mols. Verificou-se que o CO2 representa 80% em mol de fração não condensada. Determine: A) A fórmula mínima do composto, sabendo-se ainda que sua molécula contém tantos átomos de carbono quanto de oxigênio; B) A fórmula molecular do composto, sabendo-se que 170,4 g do mesmo, no estado gasoso a 800 K e 0,64 atm, ocupam 82 L; C) A massa mínima de O2 necessária para a combustão completa de 213,0 g deste composto. 6a QUESTÃO Valor: 1,0 O valor experimental para o calor liberado na queima de benzeno líquido a 25 ºC, com formação de dióxido de carbono e água líquida, é 780 kcal / mol. A combustão é feita em uma bomba calorimétrica a volume constante. Considerando comportamento ideal para os gases formados e R = 2,0 cal / mol. K. Determine: A) O calor padrão de combustão do benzeno a 25 ºC; B) Se o calor calculado no item anterior é maior ou menor quando a água é formada no estado gasoso. Justifique sua resposta. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 63 7a QUESTÃO Valor: 1,0 A reação no estado sólido de iodato de potássio com sacarose (C12H22O11) produz dióxido de carbono, água e um sal. Ao se adicionar 0,1 L de uma solução 0,5 mol / L de nitrato de mercúrio II aos produtos, observa-se a formação de um precipitado cuja solubilidade em água é desprezível. Determine a massa desse precipitado, sabendo- se que a amostra de iodato de potássio reagiu totalmente, gerando 168,0 L de gás, nas condições normais de temperatura e pressão. 8a QUESTÃO Valor: 1,0 A abundâncianatural de U – 235 é 0,72% e sua meia vida é de 7,07x108 anos. Supondo que a idade do nosso planeta seja 4,50 x 109 anos, exatamente igual a meia vida do outro isótopo natural do urânio, determine a abundância do U – 235 por ocasião da formação da Terra. Considere como isótopos naturais do urânio apenas o U – 235 e o U – 238. 9a QUESTÃO Valor: 1,0 Uma célula eletrolítica de eletrodos inertes, contendo 1,0 L de solução de ácido sulfúrico 30% em peso, operou sob corrente constante durante 965 minutos. Ao final da operação, retirou-se uma alíquota de 2,0 mL do eletrólito, a qual foi diluída a 50,0 mL e titulada com solução padrão 0,40 mol / L de hidróxido de sódio. Sabendo-se que a titulação consumiu 41,8 mL da solução da base, determine a corrente que circulou pela célula. Considere que a massa específica da solução de ácido sulfúrico 30% em peso é 1,22 g / cm3 e a massa específica da água é 1,00 g / cm3. 10a QUESTÃO Valor: 1,0 Um mol de um composto orgânico A, de fórmula molecular C10H16, reage no máximo com 2 mols de bromo na ausência de luz. A ozonólise de A fornece um único composto com fórmula C5H8O2, que dá resultado negativo ao teste de Tollens. Com base nestes dados, determine duas estruturas possíveis para A, justiçando sua resposta. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 64 CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 65 CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 66 CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 67 INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA PROVA DE QUÍMICA 2003/2004 1a QUESTÃO Valor: 1,0 Calcule a concentração de uma solução aquosa de ácido acético cujo pH é 3,00, sabendo que a constante de dissociação do ácido é 1,75 x 10 – 5. 2a QUESTÃO Valor: 1,0 Na produção de uma solução de cloreto de sódio em água a 0,90% (p/p), as quantidades de solvente e soluto são pesadas separadamente e, posteriormente, promove-se a solubilização. Certo dia, suspeitou-se que a balança de soluto estivesse descalibrada. Por este motivo, a temperatura de ebulição de uma amostra da solução foi medida, obtendo-se 100,14 ºC. Considerando o sal totalmente dissociado, determine a massa de soluto a ser acrescentada de modo a produzir um lote de 1000 kg com a concentração correta. 3a QUESTÃO Valor: 1,0 Um calcário composto por MgCO3 e CaCO3 foi aquecido para produzir MgO e CaO. Uma amostra de 2,00 gramas desta mistura de óxidos foi tratada com 100 cm3 de ácido clorídrico 1,00 molar. Sabendo-se que o excesso de ácido clorídrico necessitou 20,0 cm3 de solução de NaOH 1,00 molar para ser neutralizado, determine a composição percentual, em massa, de MgCO3 e CaCO3 na amostra original desse calcário. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 68 4a QUESTÃO Valor: 1,0 Uma pilha de combustível utiliza uma solução de KOH e dois eletrodos porosos de carbono, por onde são admitidos, respectivamente, hidrogênio e oxigênio. Esse processo resulta numa reação global de combustão que gera eletricidade. Considerando que a pilha opera nas condições padrão: A) Calcule a entropia padrão de formação da água líquida. B) Justifique por que a reação da pilha é espontânea; C) Avalie a variação da entropia nas vizinhanças do sistema. 5a QUESTÃO Valor: 1,0 Na figura abaixo, o cilindro A de volume VA contém um gás inicialmente a uma pressão P0 e encontra-se conectado, através de uma tabulação dotada de uma válvula ( 1 ), a um vaso menor B de volume VB, repleto do mesmo gás a uma pressão p tal que atm P p P 0 , onde atm P é a pressão atmosférica Abre-se a válvula 1 até que a pressão fique equalizada nos dois vasos, após o que, fecha-se está válvula e abre-se a válvula 2 até que a pressão do vaso menor B retorne ao seu valor inicial p, completando um ciclo de operação. Sabendo-se que o sistema é mantido a uma temperatura constante T, pede-se uma expressão para a pressão do vaso A após N ciclos. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 69 6a QUESTÃO Valor: 1,0 Inicia-se determinado experimento colocando-se uma massa mx(g) de um radionuclídeo X de meia vida ( )/ sτ1 2 dentro de um balão de volume ( )3 b V m , que se encontra à pressão atmosférica, como mostrado na figura 1. Este experimento é conduzido isotermicamente à temperatura ( )b T K . O elemento X é um alfa emissor e gera Y, sendo esta estável, de acordo com a seguinte equação: Considerando que apenas uma percentagem p do hélio formado difunde-se para fora da mistura dos sólidos X e Y, determine a altura h (em metros) da coluna de mercúrio apresentada na Figura , depois de decorrido um tempo t (em segundos) do início do experimento. Utilize a seguinte notação: Massa molecular de X = ( )x M g ; Densidade do mercúrio = ( )kg /mρ 3 ; Aceleração da gravidade = ( )m /sg 2 ; Constante dos gases perfeitos = ( )R Pa.m /mol.K 3 CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 70 7a QUESTÃO Valor: 1,0 A incidência de radiação eletromagnética sobre um átomo é capaz de ejetar o elétron de sua camada de valência. A energia necessária para a retirada deste elétron pode ser determinada pelo princípio da conservação de energia, desde que se conheça sua velocidade de ejeção. Para um dado elemento, verificou-se que a velocidade de ejeção foi de 1,00 x 106 m/s, quando submetido a 1070,9 kJ / mol de radiação eletromagnética. Considerando a propriedade periódica apresentada no gráfico (Energia de Ionização x Número Atômico) e a massa do elétron igual a 9,00 x 10 – 31 kg, determine: A) O elemento em questão, sabendo que este pertence ao terceiro período da Tabela Periódica; B) O número atômico do próximo elemento do grupo; C) As hibridizações esperadas para o primeiro elemento deste grupo. 8a QUESTÃO Valor: 1,0 Uma forma de sintetizar óxido nítrico em meio aquoso é reagir nitrito de sódio com sulfato ferroso e ácido sulfúrico, produzindo, além do óxido nítrico, sulfato férrico e bissulfato de sódio. Partindo de 75,0 g de nitrito de sódio, 150,0 g de ácido sulfúrico e 152,0 g de sulfato ferroso e tendo a reação 90% de rendimento, determine a massa de óxido nítrico obtida. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 71 9a QUESTÃO Valor: 1,0 Proponha uma síntese para o TNT (2,4,6 – trinitrotolueno) a partir do carbeto de cálcio e de outras matérias-primas convenientes. 10a QUESTÃO Valor: 1,0 Um composto orgânico A, de fórmula molecular C9H10, quando tratado com hidrogênio, na presença de um catalisador, fornece um composto B de massa molecular duas unidades maiores que A. Oxidando A ou B com KMnO4 e KOH, obtém-se o composto C, de fórmula molecular C7H5O2K. A reação de B com uma solução de HNO3 e H2SO4 fornece dois isômeros D e E. Finalmente, quando A é tratado com O3 e, em seguida, com zinco em pó, obtém-se um composto F, com fórmula molecular C8H8O, o qual apresenta resultado negativo no teste de Tollens. Com base nas informações acima, forneça as fórmulas estruturais planas dos compostos A, B, C, D, E e F e justifique sua resposta, apresentando as respectivas reações. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 72 CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 73 INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA PROVA DE QUÍMICA 2004/2005 1a QUESTÃO Valor: 1,0 Considerando os elementos químicos Be, B, F, Ca e Cs, classifique-os em ordem crescente de acordo com as propriedades periódicas indicadas: A) Raio atômico; B) Primeira energia de ionização. 2a QUESTÃO Valor: 1,0 Determine o abaixamento relativo da pressão de vapor do solventequando 3,04 g de cânfora (C10H16O) são dissolvidos em 117,2 mL de etanol a 25 ºC. 3a QUESTÃO Valor: 1,0 O consumo de água quente de uma casa é de 0,489 m3 por dia. A água está disponível a 10,0 ºC e deve ser aquecida até 60,0 ºC pela queima de gás propano. Admitindo que não haja perda de calor para o ambiente e que a combustão seja completa, calcule o volume (em m3) necessário deste gás, medido a 25,0 ºC e 1,00 atm, para atender à demanda diária. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 74 4a QUESTÃO Valor: 1,0 O sal de mesa ou cloreto de sódio é formado por íons provenientes de átomos de cloro e de sódio e tem massa específica 2,165 g /cm3. Este sal cristaliza em empacotamento cúbico de face centrada. O espectro de difração de raios X mostra que a distância entre os íons cloreto e sódio, nas três direções do cristal, é 2,814 A 0 . Considerando essas informações, calcule o número de Avogadro. 5a QUESTÃO Valor: 1,0 Ácidos graxos são ácidos monocarboxílicos de cadeia longa. Quando um ácido graxo reage com o glicerol (1, 2, 3 – propanotriol), o éster formado é um glicerídeo, que pode ser óleo ou gordura. A reação de saponificação de um glicerídeo regenera o glicerol e produz um sal orgânico, conhecido como sabão. Sabendo que o índice de saponificação (IS) é a quantidade em miligramas de KOH que reage completamente com 1,00 g de óleo ou gordura, determine o IS do tripalmitato de glicerila (tri – hexadecanoato de glicerila). 6a QUESTÃO Valor: 1,0 Certo metal, em um determinado estado de oxidação, é muito usado na forma de acetato, no qual 1/3 da massa é constituído pelo metal em questão. O cloreto deste metal, no mesmo estado de oxidação, é também muito usado e apresenta peso- fórmula 130. Baseado nestas informações, determine: A) O equivalente – grama deste metal e seu número de oxidação nos compostos mencionados; B) O equivalente – grama do óxido deste metal, neste estado de oxidação; C) A massa de H2SO4 que reage com 183 g de nitrato do metal, neste estado de oxidação; D) A massa atômica deste metal; E) A equação estequiométrica da reação do óxido salino deste metal com HCl. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 75 7a QUESTÃO Valor: 1,0 O β − caroteno, um pigmento amarelo-alaranjado encontrado na cenoura e um outras plantas, é o precursor biológico do trans–retinol ou vitamina A. Após ser ingerida, cada molécula de β − caroteno é convertida enzimaticametne em duas de trans-retinol e, posteriormente, em moléculas de 11–cis–retinal. Este último composto, por sua vez, forma um complexo com a proteína opsina, presente em células da retina chamadas bastonetes. Quando este complexo, conhecido como rodopsina, é exposto à luz visível, dissocia-se com a conversão de 11–cis–retinal em trans–retinal. Esta mudança de geometria desencadeia uma resposta dos bastonetes que é transmitida ao cérebro e percebida como estímulo visual. De acordo com o exposto acima e considerando as estruturas apresentadas abaixo, determine: A) A fórmula molecular do β − caroteno; B) As fórmulas estruturais planas do 11–cis–retinal e do trans–retinal; C) A existência ou não de isomeria entre o trans–retinol e o trans–retinal, justificando sua resposta; D) As funções orgânicas presentes na molécula do trans–retinol. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 76 8a QUESTÃO Valor: 1,0 O propeno pode ser obtido através da reação de isomerização do ciclopropano, conforme apresentado na reação abaixo: O estudo teórico da cinética, considerando diferentes ordens para esta reação, fornece as seguintes equações: , kt = −0 100 , se a reação for de ordem zero; kt , n = − 0 100 , se a reação for de primeira ordem; e kt , − = 1 1 0 100 , se a reação for de segunda ordem. onde k é a constante de velocidade. Seguindo este estudo, foram obtidos dados experimentais da concentração de ciclopropano ao longo do tempo t, apresentados nos gráficos abaixo em três formas diferentes. Considerando as informações mencionadas, determine a expressão da velocidade de reação para a isomerização do ciclopropano. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 77 9a QUESTÃO Valor: 1,0 No equipamento esquematizado na figura abaixo, as torneiras A, B e C estão inicialmente fechadas. O compartimento 1 de volume 2,00 L contém oxigênio sob pressão de 1,80 atm. O compartimento 2 contém nitrogênio. O compartimento 3 de volume 1,00 L contém nitrogênio e uma certa quantidade de sódio metálico. Executam-se, então, isotermicamente, as três operações descritas a seguir: 1º) Mantendo a torneira A fechada, abrem-se B e C e faz-se o vácuo nos recipientes 2 e 3, sem alterar a quantidade de sódio existente em 3; 2º) Fecham-se B e C e abre-se A, constatando que, após atingir o equilíbrio, o manômetro M1 indica uma pressão de 1,20 atm; 3º) Fecha-se A e abre-se B, verificando que, atingido o equilíbrio, o manômetro M2 indica uma pressão de 0,300 atm. Finalmente, fecha-se a torneira B e eleva-se a temperatura do recipiente 3 até 77,0 ºC, quando então, a pressão indicada por M2 é de 0,400 atm. Calcule a massa inicial de sódio, considerando que, antes da elevação da temperatura, todo o sódio se transformara em óxido de sódio, e que os volumes das tubulações e dos sólidos (sódio e seu óxido) são desprezíveis. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 78 10a QUESTÃO Valor: 1,0 Suponha que se deseja estimar o volume de água de um pequeno lago. Para isso, dilui-se neste lago Vs litros de uma solução de sal, sendo que a atividade radioativa dessa solução é As bequerel (Bq). Após decorridos D dias, tempo necessário para uma diluição homogênea da solução radioativa em todo o lago, é recolhida uma amostra de volume VA litros, com atividade AABq acima da atividade original da água do lago. Considerando essas informações e sabendo que a meia-vida do sal radioativo é igual a / t1 2 , determine uma expressão para o cálculo do volume do lago nas seguintes situação: A) / t1 2 e D são da mesma ordem de grandeza; B) / t1 2 é muito maior do que D. DADOS a. 0 A m − = 101 10 b. Conversão da temperatura em graus celsius ( )C T para temperatura em kelvins ( )K T : K C T T ,= + 273 15 . c. Constante dos gases: R , m atm / K mol − = 6 382 0 10 . d. Massa específica do etanol a 25 ºC: 785 kg / m3 e. Massa específica da água: 1,00 x 103 kg / m3 f. Calor específico da água: 1,00 kcal / kg. ºC g. Calores de formação a 298 K a partir de seus elementos: ( )3 8 C H , kcal /molg = −25 0 ( )H O , kcal /molg = −2 58 0 ( )CO , kcal /molg = −2 94 0 CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 79 INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA PROVA DE QUÍMICA 2005/2006 1a QUESTÃO Valor: 1,0 Um composto de fórmula molecular AB5 é constituído por elementos que pertencem ao mesmo período de um determinado gás nobre. Tal gás nobre apresenta a mesma distribuição eletrônica que um íon de um dado nuclídeo X. Sabe-se ainda que o nuclídeo X contém 21 prótons, 21 elétrons e 24 nêutrons. O elemento A é nâo-metálico e não pertence ao grupo dos calcogênios. Nas CNTP, A encontra-se no estado sólido e B existe como molécula diatômica. Responda e justifique: A) A que período os elementos A e B pertencem? B) Qual é a carga do íon do nuclídeo X? C) O composto AB5 é covalente ou iônico? D) Os elementos A e B pertencem a quais grupos ou famílias? E) Qual o nome do composto AB5? F) Qual é a forma geométrica do composto AB5, considerando o modelo de repulsão dos pares de elétrons da camada de valência? G) Quais são os orbitais híbridos necessários ao elemento A para acomodar os pares de elétrons no arranjo geométricodo item anterior? CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 80 2a QUESTÃO Valor: 1,0 Um determinado metal forma dois óxidos distintos, nos quais as percentagens em massa de oxigênio são 32,0% e 44,0%. Determine a massa atômica do metal. 3a QUESTÃO Valor: 1,0 O gás obtido pela completa decomposição térmica de uma amostra de carbonato de cálcio com 50,0% de pureza é recolhido em um recipiente de 300 mL a 27,0 ºC. Sabendo-se que a pressão no recipiente é de 1,66 MPa, determine: A) A massa de gás produzido, admitindo que seu comportamento seja ideal; B) A massa da amostra utilizada. 4a QUESTÃO Valor: 1,0 Uma amostra de um determinado elemento Y tem seu decaimento radioativo pelo gráfico a seguir: Determine o número de átomos não desintegrados quando a atividade do material radioativo for igual a 2,50 μCi . CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 81 5a QUESTÃO Valor: 1,0 Em um balão contendo ácido sulfúrico concentrado foram colocados 1,250 mols de tolueno. A seguir foram gotejados 10,0 mols de ácido nítrico concentrado, mantendo o sistema sob agitação e temperatura controlada, o que gerou uma reação cuja conversão de tolueno é de 40%. Ao final do processo, separou-se todo o produto obtido. Ao produto da reação acima foram acrescentados 7,50 g de uma substância A, de peso molecular 150 g e 14,8 g de uma substância B, de peso molecular 296 g. A mistura foi dissolvida em 2,00 x 103 g de um solvente orgânico cuja constante crioscópica é 6,90 ºC kg / mol. Determine a variação da temperatura de solidificação do solvente orgânico, considerando que o sólido obtido e as substâncias A e B não são voláteis e não reagem entre si. 6a QUESTÃO Valor: 1,0 Para a reação A B C+ → foram realizadas três experimentos, conforme a tabela abaixo: Determine: A) A lei da velocidade da reação acima. B) A constante de velocidade; C) A velocidade de formação de C quando as concentrações de A e B forem ambas 0,50 M CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 82 7a QUESTÃO Valor: 1,0 Os eletrodos de uma bateria de chumbo são de Pb e PbO2. A reação global de descarga é 2 2 4 4 2 Pb PbO 2H SO 2PbSO 2H O+ + → + . Admita que o “coeficiente de uso” seja de 25,0%. Esse coeficiente representa a fração do Pb e o PbO2 presentes na bateria que são realmente usados nas reações dos eletrodos. Calcule: A) A massa mínima de chumbo em quilogramas (incluindo todas as formas em que se encontra esse elemento) que deve existir numa bateria para que ela possa fornecer uma carga de 38,6 x 104 C; B) O valor aproximado da variação da energia livre da reação, sendo de 2,00 V a voltagem média da bateria quando fora de uso. 8a QUESTÃO Valor: 1,0 Os náilons são polímeros usualmente empregados na forma de fios, úteis na fabricação de cordas, tecidos, linhas de pesca, etc. Um dos mais comuns é o náilon − 66 , resultante da reação de polimerização entre a hexametilenodiamina ( ), diamino n hexano− − −1 6 e o ácido adípico ( )ácido hexanodióico . Como base nesta informação, determine a fórmula mínima do náilon − 66 . 9a QUESTÃO Valor: 1,0 Dispondo apenas de carvão, óxido de cálcio, água, sódio metálico e cloretos de alquila convenientes, além de condições apropriadas da temperatura e pressão: A) Descreva uma possível rota de obtenção do menor alquino dissubstituído, contendo em sua estrutura apenas átomos de carbono e hidrogênio, sendo um dos átomos de carbono assimétrico. B) Determine a fórmula estrutural plana e a nomenclatura IUPAC do alquino em questão. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 83 10a QUESTÃO Valor: 1,0 Um pró-fármaco é uma substancia farmacologicamente inativa, que geralmente é convertida no fármaco ativo dentro do organismo do paciente através de uma transformação enzimática. Um medicamento é ministrado por via oral na forma de pró-fármaco quando se deseja baixar a sua toxidez, melhorar sua solubilidade, facilitar a sua passagem pela membrana celular ou, simplesmente, evitar que seja destruído pelas enzimas do trato gastrintestinal antes de atingir seu alvo. A talampicilina é um exemplo de pró-fármaco do antibiótico ampicilina, largamente empregado contra bactérias gram-negativas e gram-positivas. Por ser menos polar que a ampicilina, a talampicilina é facilmente absorvida pelas paredes do intestino e cai na corrente sanguínea, onde é transformada em ampicilina por enzimas chamadas esterases conforme a reação a seguir: Com base nas informações acima, pede-se: A) A fórmula estrutural da ampicilina; B) A função orgânica gerada na estrutura da ampicilina pela biotransformação da talampicilina; C) As funções orgânicas nitrogenadas presentes na estrutura da talampicilina; D) O número de carbonos assimétricos presentes na molécula de talampicilina; E) Os heteroátomos presentes na estrutura da ampicilina. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 84 CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 85 INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA PROVA DE QUÍMICA 2006/2007 1a QUESTÃO Valor: 1,0 Determine o volume de cloro obtido, a 27,0 ºC e 738 mmHg, pela ação de excesso de ácido clorídrico concentrado sobre 30,7 g de pirolusita com 85,0% em peso de MnO2. Considere o cloro com comportamento ideal. 2a QUESTÃO Valor: 1,0 Dois experimentos foram realizados a volume constante e à temperatura T. No primeiro, destinado a estudar a formação do gás fosgênio, as pressões parciais encontradas no equilíbrio foram 0,130 atm para o cloro, 0,120 atm para o monóxido de carbono e 0,312 atm para o fosgênio. No segundo, estudou-se a dissociação de n moles de fosgênio de acordo com a reação: sendo a pressão total P, no equilíbrio, igual a 1 atm. Calcule o grua de dissociação α do fosgênio após o equilíbrio ser alcançado. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 86 3a QUESTÃO Valor: 1,0 Uma massa m (em g) de um radionuclídeo X de meia vida τ (em s) e massa atômico M (em u. m. a.), é colocada no interior de um balão feito de material flexível de volume inicial V, e preenchido apenas por gás hélio. O elemento X emite partículas α , gerando um elemento Y estável. O balão é suficientemente flexível para garantir que a pressão em seu interior seja sempre igual à pressão no exterior. Considere que, no local do experimento, a pressão seja P (em atm), que o ar seja um gás de peso molecular Mar e que o sistema possa ser mantido a uma temperatura constante T (em K). Determine quanto tempo transcorrerá, desde o início do experimento, até que o balão comece a perder o contato com o chão. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 87 4a QUESTÃO Valor: 1,0 Na tentativa de relacionar os elementos conhecidos com suas propriedades químicas, Dimitri Ivanovich Mendeleiev percebeu que, ao lista-los na ordem das massas atômicas, as suas propriedades se repetiam numa série de intervalos periódicos de acordo com a tabela a seguir. Considerando a região destacada da Tabela Periódica de Mendeleiev, pede-se: A) Esboçar um gráfico da variação do raio atômico em função da massa atômica e verificar se o raio atômico é uma propriedade periódica ou não; B) Indicar se os elementos que apresentam similaridade em suas propriedades físicas e químicas estão dispostos em linhas ou colunas; C) Determinar, justificando, se é polar ou apolar uma molécula hipotética do tipo AB3, onde A é o elemento de massa atômica 68 e B, o elemento de massa atômica 19. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 88 5a QUESTÃO Valor: 1,0 Um frasco exibe o seguinte rótulo: “Solução 1,0M de A”. Se a informação do rótulo estivesse correta, então 0,10 L da solução, quando misturados a um mesmo volume de uma solução 0,50 M de B, produziria 3,0 g de um único precipitado A2B. No entanto, ao se executar experimentalmente este procedimento, foram encontrados 4,0 g do precipitado. Calcule a molaridade correta da solução de A. Dado: massa molar de A2B =100 g / mol. 6a QUESTÃO Valor: 1,0 O elemento constituinte da substância simples A possui um nome que era grego significa verde. Livre, como molécula, é um gás venenoso. Na crosta terrestre, encontra-se combinado a outros elementos, como minerais em depósitos subterrâneos e em oceanos. É solúvel em água e também em éter. Quando A reage com hidróxido de sódio em solução aquosa, produz a substância composta B, usada como agente alvejante e bactericida. Quando A reage com sódio fundido, produz a substância composta C, que é essencial ao ser humano. A eletrólise de C, em solução aquosa, produz no catodo de ferro a substância simples D. A substância simples E é o produto gasoso da reação, sob aquecimento, entre sódio metálico e nitrato de sódio. Ao reagir E com D, produz-se a substância composta F, utilizada na fabricação de ácido nítrico, corantes, explosivos, medicamentos, detergentes e, ainda, na forma de seus sais, como fertilizantes. Determine: A) As fórmulas moleculares de B, C, E e F; B) As equações químicas das reações de produção de B, E e F; C) O nome e a fórmula do composto produzido pela reação de F com ácido nítrico em solução aquosa. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 89 7a QUESTÃO Valor: 1,0 Para a reação hipotética ProdutosA B+ → , tem-se os seguintes dados: Considerando a mesma reação, verificou-se também a seguinte correlação: onde α e β são, respectivamente, as ordens da reação em relação a A e a B. Sabendo que / ,α β =10 0 , determine: A) A constante de velocidade k; B) Os valores numéricos das ordens parciais e global da reação. 8a QUESTÃO Valor: 1,0 Um sistema, que se mantém isobárico e isotérmico, contém 5 L de uma mistura gasosa composta por monóxido de carbono e um gás inerte. Sabendo que a injeção de certa quantidade de oxigênio altera o volume do sistema em 3 L e que, após a combustão desta nova mistura gasosa, o sistema contém 7 L, determine a composição centesimal da mistura inicial de monóxido de carbono e gás inerte. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 90 9a QUESTÃO Valor: 1,0 A anfotericina B é um agente antifúngico usado contra a micose conhecida como “Pé de atleta”. Seu mecanismo de ação envolve interações com as membranas das células dos fungos causadores da doença, criando buracos através dos quais o conteúdo citoplasmático extravasa para o meio exterior matando as células e, consequentemente, os fungos. Dada a estrutura de um dos estereoisômeros da anfotericina B abaixo, determine: A) O número de estereoisômeros da anfotericina B que podem existir; B) As funções orgânicas presentes na estrutura da anfotericina B, excluindo a função hidrocarboneto; C) A formula molecular da anfotericina B. 10a QUESTÃO Valor: 1,0 Partindo do ciclopentanol, mostre que as equações químicas com as fórmulas estruturais planas e as condições necessárias para preparar: A) Ciclopenteno; B) Ciclopentano; C) trans–1,2–dibromociclopentano. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 91 CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 92 CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 93 INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA PROVA DE QUÍMICA 2007/2008 1a QUESTÃO Valor: 1,0 A configuração eletrônica de um átomo X A Z é X . Determine: A) Os valores de Z e de n, para que a configuração eletrônica X ( ) n ns n d np + − 2 10 11 represente um elemento químico da família dos halogênios; e B) O elemento químico representado por X. 2a QUESTÃO Valor: 1,0 Para cada molécula abaixo: 1) BeH2 2) BCl3 3) ácido fluorídrico 4) H2S 5) pentacloreto de antimônio. A) Desenhe a fórmula estrutural, indicando a direção e o sentido dos vetores momento dipolar correspondente a cada ligação química; e B) Responda se a molécula é polar ou apolar, justificando. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 94 3a QUESTÃO Valor: 1,0 Nas combustões completas de x gramas de acetileno e de y gramas de benzeno são liberadas, respectivamente, Q1 kcal e Q2 kcal. Determine o calor liberado, em kcal, na formação de z gramas de benzeno a partir do acetileno. 4a QUESTÃO Valor: 1,0 Considere o polímero bio-absorvível obtido pela reação de polimerização do monômero a seguir: Prepara-se uma solução diluída com 30,60 deste polímero em 2000 g de tetrahidrofurano (THF). O gráfico abaixo apresenta os diagramas de fase (sólido- líquido-vapor) desta solução diluída e de THF puro. A partir dessas informações, determine: A) O efeito coligativo numericamente evidenciado pelo gráfico; B) A função orgânica formada na reação de polimerização; C) A fórmula estrutural plana do mero (unidade repetitiva do polímero); D) A massa molar média deste polímero na solução especificada; e E) Quantas gramas de água serão gerados na produção de 1 mol do polímero. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 95 5a QUESTÃO Valor: 1,0 Calcule o pH de uma solução aquosa 0,5 molar de NH4CN. As constantes de ionização são HCN K , − = 107 0 10 e 3NH K , − = 51 75 10 . O produto iônico da água é w K , − = 141 0 10 . Considere que, no equilíbrio, as concentrações dos íons NH + 4 e CN − são iguais. 6a QUESTÃO Valor: 1,0 A um reator isotérmico com capacidade de 100L são adicionados 10 mols do Y, ocorrendo formação de gás Z segundo a reação elementar A tabela abaixo apresenta dados cinéticos da reação, onde ω representa a diferença entre as velocidades das reações direta e inversa. Determine a concentração máxima de Z que pode ser obtida. 7a QUESTÃO Valor: 1,0 Uma amostra de 0,512 g de uma liga metálica Al – Zn reage com HCl, recolhendo-se o gás formado. Após a total dissolução da amostra, o gás recolhido é seco, resfriado e submetido a um processo de compressão representado pela reta AB no diagrama P V− . Sabendo que a temperatura máxima ao longo do processo de compressão é 298 K, determine o teor de alumínio nesta amostra. Considere que o gás se comporta idealmente. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 96 8a QUESTÃO Valor: 1,0 A hematita (Fe2O3), a magnetita (Fe3O4) e a limonita (2Fe2O3.3H2O), são os principais minérios de ferro encontrados na natureza. Estes minérios contém, normalmente, pequenas quantidades de impurezas. Um frasco sem rótulo contém um dos três minérios citados. Para se determinar qual, pesou-se uma amostra de 0,500 g. Esta amostra reagiu com HCl concentrado sob aquecimento. Após a dissolução completa da amostra, um pequeno excesso de HCl foi adicionado à solução remanescente. A seguir, a solução foi tratada com cloreto de estanho (II). Considere que as impurezas são foram reduzidas pelos íons estanho (II). O pequeno excesso de cloreto de estanho (II) foi eliminado através da adição de cloreto de mercúrio, formando um precipitado branco que não interferiu nas reações subsequentes. Logo em seguida, a mistura foi titulada por 12,80 mL de uma solução de permanganato de potássio até a formação de uma coloração violeta persistente. Sabendo que 10,00 mL dessa mesma solução de permanganato foram titulados por 5,00 mL de solução de oxalato de sódio 0,5 M, determine qual dos minérios está contido no frasco sem rótulo. Justifique sua resposta. 9a QUESTÃOValor: 1,0 A combustão completa de 3,0 g de um certo composto orgânico X produz, exclusivamente, 6,6 g de CO2 e 3,6 g de H2O. A 100 ºC, 5,3 g de X (que se encontra no estado gasoso a esta temperatura) são misturados com 14 g de N2 em um recipiente de volume 3,0 litros. A pressão medida no interior do recipiente, nestas condições, é igual a 6,0 atm. Considere que os gases, no interior do recipiente, se comportam idealmente. Sabendo que a reação de X com dicromato de potássio em ácido sulfúrico aquoso gera um acetona determine a composição centesimal do composto X, suas fórmulas mínima, molecular e estrutural, e ê a sua nomenclatura IUPAC. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 97 10a QUESTÃO Valor: 1,0 Dá-se o nome de biotransformação à transformação de um fármaco, droga ou qualquer substância pelo organismo, em outra(s) substância(s), por meio de alterações químicas. Esta transformação, geralmente, processa-se sob ação de enzimas específicas, e ocorre, principalmente, no fígado, nos rins, nos pulmões e no tecido nervoso. Os principais objetivos da biotransformação são reduzir a toxidez da substância e lhe conferir solubilidade em água, para facilitar sua posterior excreção. O composto I abaixo é uma conhecida droga de abuso que, ao ser consumida pelo ser humano, pode ser biotransformada através da conversão do seu éter de metila em éster de etila, dando origem ao composto II. A hidrólise subsequente de um dos grupos éster do composto II leva à formação do ácido benzoico e do composto III. O composto I pode ainda sofrer mais três outras biotransformações, independentes umas das outras. Na primeira, o seu grupo éster de metila sofre hidrólise, dando origem ao metanol e ao composto IV. Na segunda, sua amina terciária é reduzida à amina secundária heterocíclica, originando o composto V. Na terceira, um de seus grupos éster sofre hidrólise, dando origem ao ácido benzoico e ao composto VI. Com base nas informações acima e a parte da estrutura do composto I dado abaixo, desenhe as estruturas dos compostos II, III, IV, V e VI. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 98 CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 99 INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA PROVA DE QUÍMICA 2008/2009 1a QUESTÃO Valor: 1,0 Sejam as representações para configurações eletrônicas do Cr ( Z = 24 ) abaixo. Identifique qual a configuração correta para o estado fundamental e explique por que as demais estão erradas 2a QUESTÃO Valor: 1,0 Uma mistura gasosa de hidrogênio e um composto A está contida em um recipiente de 10,0 L, sob pressão de 0,74 atm e temperatura de 27 ºC. Posteriormente, adiciona-se ao recipiente a quantidade estequiométrica de oxigênio para a combustão completa da mistura, que gera 17,6 g de CO2. Quando a mistura de produtos é resfriada a 27 ºC, o valor da pressão se reduz a 2,46 atm. A análise elementar revelou que A é formada por carbono e hidrogênio. Sabe-se, ainda, que o composto A é gasoso a 25 ºC e 1 atm. Considerando que os gases se comportam idealmente, A) Determine a fórmula molecular de A e as pressões parciais de A e de hidrogênio nas condições iniciais do problema; B) Sabendo que A apresenta isomeria cis trans− , represente as possíveis estruturas dos isômeros. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 100 3a QUESTÃO Valor: 1,0 A pilha recarregável de níquel/cádmio, usada em diversos equipamentos eletrônicos portáteis, constitui-se, basicamente, de um eletrodo metálico de cádmio, um eletrodo de oxi-hidróxido de níquel (NiOOH) depositado sobre um suporte de níquel e um eletrólito aquoso de hidróxido de potássio, na forma de pasta. Na descarga da pilha, o cádmio metálico é consumido. Uma pilha desse tipo foi recarregada completamente durante 4825 s, com corrente de 2 A. Pede-se: A) A reação da semi-pilha NiOOH (s) | Ni(OH)2(s) e a reação global que ocorrem na segunda descarga da pilha; B) A massa de NiOOH existente na pilha quando a mesma está carregada. 4a QUESTÃO Valor: 1,0 A reação de um composto A (em excesso) com gás bromo sob luz ultravioleta gera principalmente os compostos B e C. A reação de B e C com KOH em solução alcóolica gera D, o qual reage com HBr, na presença de peróxidos, formando novamente o composto B. Este último é uma substância orgânica acíclica e saturada, cuja análise elementar revela a presença apenas de átomos de carbono, hidrogênio e bromo. Sabe-se que a pressão osmótica de uma solução de 4,1 g de B em 820 mL de solvente a 27 ºC é igual a 1 atm. Com base nestes dados, determine as fórmulas estruturais dos compostos A, B, C e D. 5a QUESTÃO Valor: 1,0 A um reator de 16 L de capacidade, contendo 1 L de um líquido não-volátil e uma certa quantidade de um gás inerte não-solúvel, são adicionados dois gases puros e insolúveis A e B, que reagem entre si segundo a reação irreversível Considerando que o reator é mantido a 300 K durante a reação, que no instante inicial não há composto C no reator e utilizando os dados da tabela abaixo, determine a pressão total no reator ao término da reação. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 101 6a QUESTÃO Valor: 1,0 O ácido orto-hidroxibenzóico, mais conhecido como ácido salicílico, é um composto recomendado por dermatologistas e atua na pele ajudando as células a se renovarem mais rapidamente através da esfoliação superficial, evitando assim que os poros fiquem obstruídos. Proponha uma rota sintética para a obtenção do ácido salicílico a partir do benzeno. 7a QUESTÃO Valor: 1,0 Considere a proposta de um processo para a obtenção da cementita, esquematizada abaixo. Sabe-se que a energia livre de Gibbs molar está relacionada diretamente com a constante de equilíbrio de uma reação química, conforme a seguinte equação termodinâmica: reação p G RT Kn = − Determine as frações molares na fase gasosa, na situação de equilíbrio, e avalie se o processo é viável. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 102 8a QUESTÃO Valor: 1,0 Considere 100 mL de uma solução tampão aquosa (pH = 4,70) que contém 12,2 g de ácido benzoico (Ka = 4,5 x 10 – 5). A fim de extrair o ácido dessa solução, utiliza- se o mesmo volume de um solvente orgânico imiscível em água. A mistura é agitada, deixada em repouso e, após a separação de fases, atinge o equilíbrio ( )e K ,= 0 5 : Na fase orgânica, o ácido benzoico não se dissocia, mas sofre o seguinte processo de dimerização parcial ( )d K = 2 : Calcule a concentração final do ácido benzoico na fase aquosa após a extração descrita acima. 9a QUESTÃO Valor: 1,0 Uma amostra de massa 1 g de determinado elemento radioativo Q z 100 (meia-vida 23,0 anos) decai, por meio de uma emissão alfa, gerando o elemento R (meia-vida 34,5 anos). Sabe-se que as frações molares dos elementos Q e S são funções do tempo de decaimento, expressas, respectivamente, por: 1k t Q x e − = 1k t k t S x e e k k k k k k − − = − − − − 22 1 2 1 1 2 1 onde k1 e k2 são as constantes de velocidade da primeira e da segunda reação de decaimento, respectivamente. Sabendo que o máximo de uma função da forma ( ) a t b t e ef t = − , b a 0 , t 0 é obtido quando a t b t e ea b − = 0 , determine a máxima quantidade, em massa, que é atingida pelo elemento R. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 103 10a QUESTÃO Valor: 1,0 Determine as estruturas das substâncias identificadas pelas letras A e J no esquema abaixo: CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 104 CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 105 INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA PROVADE QUÍMICA 2009/2010 1a QUESTÃO Valor: 1,0 O alumínio é o metal mais empregado pelo homem depois do ferro. É o elemento metálico mais abundante na crosta terrestre (8,29% em massa) e não existe naturalmente na forma livre, sendo o minério sílico-aluminato seu composto natural mais importante. Apresenta propriedade anfotérica, isto é, reage tanto com ácidos quanto com bases. Partindo da equação apresentada abaixo, responda o que se pede: A) A equação da semi-reação de oxidação iônica balanceada (carga e massa) com os menores coeficientes inteiros possíveis. B) A equação da semi-reação de redução iônica balanceadas (carga e massa) com os menores coeficientes inteiros possíveis. C) A equação total balanceada (carga e massa) com os menores coeficientes inteiros possíveis. D) O íon oxidante. E) A fórmula do redutor. F) O nome da espécie resultante da oxidação. G) A classificação, segundo o conceito de ácido e base de Lewis, da espécie resultante da redução. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 106 2a QUESTÃO Valor: 1,0 Calcule a massa de 1 L de uma solução aquosa de nitrato de zinco cuja concentração é expressa por 0,643 molar e por 0,653 molal. 3a QUESTÃO Valor: 1,0 Deseja-se preparar uma solução com pH igual a 3,0 a partir de solução aquosa de um ácido monoprótico não-volátil desconhecido, a qual possui pH igual a 2,0 e ponto de congelamento de – 0,2 ºC. Considere o experimento realizado ao nível do mar e os valores numéricos das molalidades iguais aos das respectivas molaridades. Desprezando as interações iônicas nas soluções, determine o volume da água que deve ser adicionada a solução inicial. 4a QUESTÃO Valor: 1,0 O gráfico abaixo representa a solubilidade do AgCl em solução de amônia. A solução 3 M de amônia, adiciona-se cloreto de prata em excesso, formando o complexo ( )3 2 Ag NH + . Desprezando a formação de hidróxido de prata e considerando que todo experimento é realizado a 25 ºC, mesma temperatura na qual os dados do gráfico foram obtidos, calcule a concentração de Ag+ em solução. 5a QUESTÃO Valor: 1,0 Apresente uma sequência de reações para a obtenção do 2 – pentino a partir dos seguintes reagentes: carvão, óxido de cálcio, água, cloreto de metila, cloreto de etila e sódio metálico. Considere que as etapas se processam sob as condições adequadas de temperatura e pressão. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 107 6a QUESTÃO Valor: 1,0 Considere a seguinte série de reações a volume constante, partindo de 2 mol / L da substância A pura, na qual cada reação segue a cinética de 1ª ordem, semelhante à encontrada nas reações de decaimento radioativo, sendo k1 e k2 as constantes de velocidade: A fração molar das espécies ao longo da reação está representada pela curva PQRγ no diagrama abaixo, no qual cada vértice representa um comportamento puro e o lado oposto a estes vértices representa a ausência deste mesmo componente, de tal forma que as paralelas aos lados fornecem as diferentes frações molares de cada um. No diagrama, as substâncias A, B e C estão identificadas como α , β e γ , mas não necessariamente nesta ordem. Sabe-se que o ponto P é atingido após 1,15 horas do início do processo e que o tempo necessário para atingir a concentração máxima de B é dado por ( )/n k k t k k = − 1 2 1 2 Determine a velocidade de formação do produto C quando a concentração desta for 7/2 da concentração de A. (Observação: x = 0,3 é a raiz da equação , , , x x e − + = 1 33 2 30 6 ). CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 108 7a QUESTÃO Valor: 1,0 A transformação isovolumétrica de um gás triatômico hipotético A3 em outro diatômico A2 envolve a liberação de 54 kJ / mol de A3. A capacidade calorífica molar a volume constante do gás A2 é de 30 kJ / mol.K. Após a transformação isocórica de todo A3 em A2, determine o aumento percentual de pressão em um recipiente isolado contendo o gás A3 a 27 ºC. Considere que a capacidade calorífica molar a volume constante do gás A2 não varia com a temperatura e que os gases se comportam idealmente. 8a QUESTÃO Valor: 1,0 Uma dada massa de óxido ferroso é aquecida a 1273 K e, em seguida, exposta a uma mistura gasosa de monóxido de carbono e hidrogênio. Desta forma, o óxido é reduzido a metal sem qualquer fornecimento adicional de energia. Admita que ocorra uma perda de calor para as circunvizinhanças de 4,2 KJ / mol de óxido reduzido. Calcule a razão mínima entre as pressões parciais de monóxido de carbono e hidrogênio (pCO / pH2) na mistura gasosa inicial, de modo que o processo seja auto- sustentável. Despreze a decomposição da água. 9a QUESTÃO Valor: 1,0 O brometo de alquila X, opticamente ativo, é tratado com brometo de etil–magnésio, gerando-se o composto Y. A 100 ºC, 8,4 g de Y no estado gasoso são misturados com 6,4 g de N2 em um recipiente com volume de 2,0 litros. A pressão medida no interior do recipiente é de 5,0 atm. Considerando que os gases se comportam idealmente, determine as fórmulas estruturais planas e a nomenclatura IUPAC dos compostos X e Y. Justifique a sua solução. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 109 10a QUESTÃO Valor: 1,0 A substância X, que pode ser obtida através da sequência de reações dada abaixo (onde R indica genericamente um grupo alquila), é constituída pelos elementos C, H e O. Uma amostra de 50,00 g de X sofre combustão completa, produzindo 123,94 g de CO2 e 44,37 g de H2O. Com base nas informações acima determine: A) A fórmula mínima da substância X. B) A fórmula molecular da substância X, sabendo-se que a sua massa molar é de 142,00 g / mol. C) A fórmula estrutural plana da substância X, sabendo-se que, ao sofrer hidrólise ácida, esta molécula produz ácido acético e um álcool saturado que não possui átomo de carbono terciário ou quaternário. D) A fórmula estrutural plana do composto B. E) A qual função orgânica pertence o reagente A. DADOS ,n =2 0 69 Lei de decaimento radioativo: k t 0 N N e − = ; Constante criométrica da água = 2 K. kg. mol – 1; Massa específica da água = 1,0 g / mL; R = 0,082 atm. L. mol – 1. K – 1 = 8,314 J. mol – 1. K – 1 CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 110 CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 111 INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA PROVA DE QUÍMICA 2010/2011 1a QUESTÃO Valor: 1,0 O elemento X tem dois isótopos estáveis. Um de tais isótopos é isótono do nuclídeo 46Q108 e isóbaro do nuclídeo 48Z109. Com base nestas informações responda: A) Qual o número atômico de X? B) A que grupo e período da Tabela Periódica pertence o elemento X? C) Qual a configuração eletrônica de X no estado fundamental? D) Quais são os números quânticos principal, azimutal e magnético do elétron desemparelhado na configuração descrita no item c? 2a QUESTÃO Valor: 1,0 Os isótopos do urânio U238 e U235 aparecem na natureza sempre juntos. Como o U235 não é gerado a partir do U238 por desintegração e admitindo que não há razão para privilegiar um em relação ao outro, podemos supor que o Criador os tenha colocado em proporções iguais no momento da formação da Terra. Considerando válida tal hipótese, calcule a idade que nosso planeta teria. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 112 3a QUESTÃO Valor: 1,0 Podemos obter nitrato cúprico reagindo cobre tanto com ácido nítrico diluído quanto com ácido nítrico concentrado. As equações não balanceadas são: Para obter nitrato cúprico a partir de 20 kg de cobre, pergunta-se: A) Qual dos dois processos é o mais econômico em termos de consumo de HNO3? B) Qual a economia, em kg de HNO3, pela escolha convenientedo processo? 4a QUESTÃO Valor: 1,0 A adição de 8,90 g de um hidrocarboneto aromático X a 256 g de benzeno resulta em uma solução cuja temperatura de congelamento é 1,39 ºC inferior à do benzeno puro. Sabendo que a constante criométrica molal do benzeno é 5,12 ºC.kg.mol – 1 , dê as fórmulas estruturais dos produtos monossubstituídos resultantes da reação de X com uma mistura sulfonítrica (HNO3 + H2SO4 concentrado). Despreze a existência do hidrocarboneto X na fase vapor. 5a QUESTÃO Valor: 1,0 Um combustível de fórmula molecular média C12H26 é alimentado em um queimador à taxa de 0,6 mol / min, com 40% de ar em excesso, de modo a garantir a combustão completa. Admitindo-se que a composição percentual molar do ar seja de 80% de nitrogênio e 20% de oxigênio, calcule a taxa total, em mol / min, de saída dos gases do queimador. 6a QUESTÃO Valor: 1,0 Determine os percentuais em massa dos produtos na mistura obtida a partir da reação de saponificação completa, com NaOH, de 1,00 mol do triacilglicerol formado pelos ácidos decanóico, 2–octenóico e dodecanóico. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 113 7a QUESTÃO Valor: 1,0 Identifique cada reagente, produto ou função orgânica indicados pelas letras de A a J no esquema abaixo. Considere que R é um grupo alquila. 8a QUESTÃO Valor: 1,0 Em uma bateria do tipo ar-zinco, um dos eletrodos é composto por uma mistura de zinco em pó e KOH, contida em uma cápsula metálica isolada eletricamente do eletrodo. Este último é composto por uma placa porosa de carvão que permite a passagem de O2 e H2O (g). A capacidade da bateria é limitada pela massa de zinco que é consumida através da reação global Zn + ½ O2 → ZnO(s), processo este que envolve a formação e decomposição de hidróxido de zinco. Para uma bateria desse tipo e com capacidade média de 160 mAh, pede-se: A) A tensão padrão produzida pela bateria. B) A massa média de zinco necessária para que a bateria apresente a capacidade supracitada nas condições padrão. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 114 9a QUESTÃO Valor: 1,0 Para cada composto abaixo, apresente as fórmulas estruturais planas das formas tautoméricas, se houver, ou justifique a inexistência de tautomeria. A) 3 2 3 CH COCH COCH B) Aldeído benzóico. 10a QUESTÃO Valor: 1,0 Foi solicitado a um estudante que calculasse o pH de uma solução , mol/L − 71 0 10 de NaOH, a 298,15 K e 100 kPa. O estudante apresentou como resposta o valor 7,0. Calcule o pH da solução em questão e explique eventuais divergências entre sua resposta e a resposta do estudante. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 115 DADOS Tempo de meia – vida do U238: 4,50 . 109 anos. Tempo de meia – vida do U235: 7,07 . 108 anos. Abundância isotópica do U238: 99,28% Abundância isotópica do U235: 0,72% CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 116 CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 117 INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA PROVA DE QUÍMICA 2011/2012 1a QUESTÃO Valor: 1,0 Apresente a estrutura do produto orgânico principal de cada uma das reações abaixo. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 118 2a QUESTÃO Valor: 1,0 A partir do modelo de Repulsão por Pares Eletrônicos da Camada de Valência (RPECV), identifique as geometrias moleculares das espécies químicas abaixo e, com base nelas, classifique cada espécie como polar ou apolar. A) SF6 B) SF4 C) O3 D) XeF4 E) ClF3 3a QUESTÃO Valor: 1,0 Um estudante preparou uma solução aquosa com a seguinte composição: 0,35 molar de NaOH; 0,30 molar de Na2HPO4 e 0,25 molar de H3PO4. Ao consultar sua tabela, o estudante encontrou os seguintes valores para as constantes de dissociação iônica do ácido fosfórico: , − = 37 5 10a1K ; , − = 86 2 10a2K ; , − = 134 8 10a3K Com base nessas informações, determine a concentração do íon hidrogênio no equilíbrio. 4a QUESTÃO Valor: 1,0 Na reação de formação da água líquida, a 1 atm e 298 K, o módulo da variação da entropia é 39,0 cal. K – 1.mol – 1 e o módulo da variação da energia livre de Gibbs é 56.678 cal.mol – 1. Considerando a combustão de 4,00 g de hidrogênio, a 1 atm e 298 K, calcule: A) A variação de energia interna na formação da água líquida; B) A variação de energia interna na formação da água gasosa; C) A variação de energia interna na vaporização de 1,00 mol de água. Considere, ainda, que todos os gases envolvidos comportam-se idealmente e que: ( ) ( ) ( ) → + 1 2 2 g 2 g 2 g H O H O .= 57 800ΔH cal CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 119 5a QUESTÃO Valor: 1,0 Na figura, uma solução concentrada de HCl, contida em A, é gotejada sobre zinco sólido em B. Um dos produtos dessa reação escoa para C, onde é completamente consumido na reação com o vapor de uma substância simples, cujo elemento pertence à família 17. O produto da reação ocorrida em C é um gás incolor. A válvula V permite somente o escoamento no sentido de B para C. O recipiente C possui volume de 1,0 L, é mantido a 100 ºC durante todo o processo e contém inicialmente 0,05 mol da substância simples supracitada. Observações: • Os volumes das conexões e tubulações devem ser desconsiderados; • A substância presente inicialmente em C é um líquido marrom-avermelhado à temperatura ambiente. Determine: A) As reações que ocorrem em B e C, identificando o estado físico de cada uma das substâncias envolvidas. B) O número máximo de mols do produto da reação em B que pode escoar para C, sem que a pressão neste exceda 2,0 atm, se a extremidade D for fechada. 6a QUESTÃO Valor: 1,0 Pode-se obter ácido sulfúrico tratando sulfeto de arsênio, As2S3, com ácido nítrico. Além do ácido sulfúrico, forma-se 3 - 4AsO e óxido nítrico. Calcule a quantidade máxima de sulfeto de arsênio que pode ser convertida por 10,0 kg de ácido nítrico. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 120 7a QUESTÃO Valor: 1,0 Estabeleça a relação entre as estruturas de cada par abaixo, identificando-as como enantiômeros, diastereoisômeros, isômeros constitucionais ou representações diferentes de um mesmo composto. A) B) C) D) E) CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 121 8a QUESTÃO Valor: 1,0 O alumínio pode ser produzido industrialmente pela eletrólise do cloreto de alumínio fundido, o qual é obtido a partir do minério bauxita, cujo principal componente é o óxido de alumínio. Com base nas informações acima, calcule quantos dias são necessários para produzir 1,00 tonelada de alumínio puro, operando-se uma cuba eletrolítica com cloreto de alumínio fundido, na qual se faz passar uma corrente elétrica constante de 10,0 kA. 9a QUESTÃO Valor: 1,0 Em função do calor de formação do dióxido de carbono ( )o f CO2ΔH , ; do calor de formação do vapor d’água ( )( ) 2 o f H O g ΔH , ; e do calor da combustão completa de uma mistura de metano e oxigênio em proporção estequiométrica ( )rΔH , deduza a expressão do calor de formação do metano ( ) 4 o f CHΔH , . 10a QUESTÃO Valor: 1,0 Considere a reação Atingido o equilíbrio nas CNTP, a fase gasosa apresenta fração molar de AB2 igual a 0,1. Em que pressão, à mesma temperatura, a fração molar de AB na fase gasosa, no equilíbrio, seria igual a 0,8? DADOS Informações da Tabela Periódica Constante de Faraday = 96.500 C. mol – 1 Kw = 1,0 x 10 – 14, a 25 ºC R = 2,00 cal.mol – 1 . K – 1 = 8,314 J . mol – 1 . K – 1 = 0,082 atm . L . mol – 1 . K – 1 CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 122CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 123 INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA PROVA DE QUÍMICA 2012/2013 1a QUESTÃO Valor: 1,0 Considere o decaimento radioativo do 24Na como um processo cinético de 1ª ordem, conforme mostrado no gráfico abaixo. Para este radioisótopo, determine: A) A constante de decaimento, k; e B) O tempo de meia-vida, em horas. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 124 2a QUESTÃO Valor: 1,0 Considere 40 mL de uma solução 0,015 mol/L de +Ag , em água, contida em um recipiente. Titula-se essa solução com KCl 0,010 mol/L, a uma temperatura de 25 ºC, até que seja atingido o ponto de equivalência. Um dispositivo é montado, de modo que um eletrodo de prata seja mergulhado nessa solução e o seu potencial medido em relação a um eletrodo – padrão de hidrogênio (EPH). Calcule: A) O volume de KCl necessário para atingir o ponto de equivalência; B) O potencial quando a concentração de +Ag na solução for equivalente a e − 5 molar, onde “ e ” representa o número de Neper; e C) O potencial no ponto de equivalência. 3a QUESTÃO Valor: 1,0 Escreva as fórmulas das substâncias estáveis, nas CNTP, formadas apenas pelos elementos 23 11A , 34 17D e 20 10E , especificando os tipos de ligações químicas envolvidas. 4a QUESTÃO Valor: 1,0 Um gás possui uma taxa de efusão que corresponde a 25,0% da taxa do gás hidrogênio. Uma massa mx desse gás, que ocupa um volume de 1,00 L a 1,00 atm e a 39,5 ºC, é a mesma de sulfanilamida, um soluto não volátil, dissolvida em 100 g de acetona. Se a pressão de vapor da acetona pura a 39,5 ºC é 400 mmHg, calcule: A) A massa mx; e B) A pressão de vapor da solução de sulfanilamida (C6H8O2N2S) em acetona à mesma temperatura. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 125 5a QUESTÃO Valor: 1,0 O poli(vinil-butiral) ou PVB é produzido a partir do poli (acetato de vinila) ou PVA em duas etapas. Na primeira, ocorre a alcóolise básica do PVA com metanol, gerando um precipitado de poli (álcool vinílico) ou PVA1. Na segunda, PVA1 dissolvido em água quente reage com butanal na presença de ácido sulfúrico, dando origem a um precipitado de PVB, cujo mero (estrutura que se repete) não possui hidroxila livre. A) Escreva as fórmulas estruturais dos polímeros I e II da rota sintética abaixo. Etapa 1 Etapa 2 B) Num processo de bancada, similar ao descrito anteriormente, utiliza-se 174 g de um PVAI que apresenta razão = 58 massa de PVA1 g número de mols de hidroxila reativa mol . Sabendo-se que 24% das hidroxilas reativas deste PVA1 permanecerão inertes, gerando-se assim, em (II), um copolímero de PVA1 e PVB, determine a fração mássica de PVB no copolímero formado. 6a QUESTÃO Valor: 1,0 Um tubo vertical graduado, dotado de um êmbolo de peso não desprezível e sem atrito e de um dispositivo elétrico que produz centelhamento, contém uma mistura gasosa composta de amônia (NH3) e fosfina (PH3) em equilíbrio térmico. Introduz-se, então, um volume de oxigênio gasoso que contém apenas a massa necessária para a oxidação estequiométrica dos reagentes presentes. Após a estabilização à temperatura original, o deslocamento do êmbolo indica um aumento de volume de 150 cm3. Provoca-se o centelhamento elétrico e, após o término da reação de combustão e o retorno à temperatura inicial, identifica-se um volume parcial de 20,0 cm3 de nitrogênio gasoso. Considerando que os únicos produtos reacionais nitrogenados e fosforados são, respectivamente, nitrogênio gasoso e pentóxido de difósforo, determine o volume da mistura original, antes da introdução de O2. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 126 7a QUESTÃO Valor: 1,0 A reação de 124 g de fósforo branco com uma solução de ácido nítrico gera óxido nítrico e 98 g de ácido fosfórico. Sabendo que o rendimento da reação é 100%, determine o grau de pureza do fósforo. 8a QUESTÃO Valor: 1,0 Considere um recipiente adiabático conforme a ilustração abaixo, no qual 1000 g de uma solução aquosa de NaOH, a 30% em massa, e a uma temperatura inicial i t = 25 ºC , são diluídos a 20% em massa, com água à mesma temperatura. Calcule a temperatura tf da solução após a diluição. DADOS: • Para o sistema NaOH – água a 25 ºC: a 30%: H = 104 J/g de solução; cP = 3,54 J.g – 1 . ºC a 20%: H = 76 J/g de solução; cP = 3,63 J.g – 1 . ºC • Calor específico da água líquida: cP = 4,18 J.g – 1 . ºC. • Estado de referência para entalpia: água líquida a 0 ºC. 9a QUESTÃO Valor: 1,0 A adição de brometo de hidrogênio a propeno, na ausência de peróxidos, gera como produto principal o 2–bromopropano (adição Markovnikov). Entretanto, a mesma adição, na presença de peróxidos, leva principalmente à formação do 1– bromopropano (adição anti-Markovnikov). Proponha um mecanismo adequadro para cada uma destas reações e explique a diferença observada com base nesses mecanismos. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 127 10a QUESTÃO Valor: 1,0 Dentre os produtos da reação de hidrólise total do composto abaixo, um reage com bromo em tetracloreto de carbono a – 5 ºC para gerar, como produto, uma mistura de dois isômeros, outro reage com ácido nítrico em presença de ácido sulfúrico, produzindo ácido pícrico. Com base nessas informações, determine as estruturas dos produtos de todas as reações mencionadas. DADOS Informações de Tabela Periódica Constantes CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 128 CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 129 INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA PROVA DE QUÍMICA 2013/2014 1a QUESTÃO Valor: 1,0 1,0 mol de ácido acético é adicionado a uma solução de 1,0 mol de álcool etílico a 36 g de água. Aguarda-se que o meio formado atinja o equilíbrio à temperatura Teq, quando se verifica que a sua composição contém 0,5 mol de éster e o restante de ácido acético, etanol e H2O. Calcule quantos mols de éster poderiam ser formados no equilíbrio, a mesma temperatura Teq, se 2,0 mols de etanol puro fossem misturados a 1,0 mol de ácido acético num recipiente seco. 2a QUESTÃO Valor: 1,0 Determine as fórmulas estruturais planas de todos os compostos derivados do benzeno que satisfazem as seguintes imposições: i) Em 1 mol do composto encontram-se 16 g de oxigênio e 7 mols carbono; ii) O elemento carbono corresponde a 77,78 % em massa do composto; e iii) Em 21,6 g do composto encontram-se 1,6 g de hidrogênio. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 130 3a QUESTÃO Valor: 1,0 As aminas biogênicas (AB) são bases orgânicas tóxicas produzidas pela descarboxilação de aminoácidos por microrganismos, que podem ser encontradas como contaminantes em diversos alimentos. Dados as estruturas das AB feniletilamina (1), putrescina (2), caaverina (3), espermidina (4) e espermina (5) abaixo, determine o nome de cada uma dessas moléculas de acordo com as normas de IUPAC. 4a QUESTÃO Valor: 1,0 O TNT (2,4,6 – trinitrotolueno) é composto químico com propriedades combustíveis e explosivas. Em condições específicas e controladas, m gramas de TNT entram em combustão completa em presença de ar estequiométrico sem detonar ou explodir. Os produtos dessa reação foram coletados e transferidos para um sistema de captura de 820 L. Ao atingirem equilíbrio térmico com o ambiente (27 ºC), a pressão registrada no sistema de captura foi de 1,77 atm. Assumindo que a hipótese do gás ideal é válida, que o ar é uma mistura de N2 e O3 na proporção volumétrica de 4:1, que todo o nitrogênio existente nos produtos está na forma de uma única substância simples e que não existem produtos sólidos, determine o valor de m.CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 131 5a QUESTÃO Valor: 1,0 1,00 kg de carbonato de cálcio, na temperatura de 298 K, é introduzido em um forno que opera a 101 kPa. O forno é então aquecido até a temperatura TC na qual ocorrerá a calcinação do carbono de cálcio. Sabendo-se que o módulo da variação da energia livre de Gibbs da reação de calcinação à temperatura Tc é igual a 10,7 kJ/mol, determine a temperatura de calcinação TC e a quantidade de calor necessária à completa calcinação do carbonato. Despreze os efeitos de mistura e considere que, para o sistema reacional, aplicam-se as seguintes equações: • ΔG ΔH TΔS= − • P ΔH ΔH +c ΔT f = 0 • P ΔT ΔS ΔS + c T f = 0 Dados: Entalpias e entropias de formação a 298K e capacidade calorificas médias: 6a QUESTÃO Valor: 1,0 O tetracloreto de carbono é um composto orgânico apolar, líquido à temperatura ambiente. Dentre outras aplicações, foi amplamente utilizado no século passado como solvente, como pesticida e na síntese de agentes refrigerantes. Seu emprego comercial, entretanto, foi progressivamente reduzido quando se tronaram evidentes os seus efeitos nocivos à saúde humana e ao meio ambiente. Estudos constataram que a inalação é a principal via de exposição ao tetracloreto de carbono para trabalhadores e para a população em geral em razão de sua pressão de vapor relativamente elevada e de sua lenta degradação no ambiente. Supondo que as energias livres padrão de formação ( )0 t ΔG do tetracloreto de carbono, nos estados líquido e vapor a 25 ºC, sejam – 68,6 Kj/mol e – 64,0 Kj/mol respectivamente, determine a sua pressão de vapor, à mesma temperatura, em função da constante e (número de Neper) 7a QUESTÃO Valor: 1,0 Dê a configuração eletrônica no estado fundamental do elemento com número atômico Z = 79. Determine o período e o grupo da Tabela Periódica a que pertence o elemento. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 132 8a QUESTÃO Valor: 1,0 Estabeleça a relação entre as estruturas de cada para abaixo, identificando-as como enantiômeros, diastereoisômeros, isômeros constitucionais ou representações diferentes de um mesmo composto. A) B) C) D) E) CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 133 9a QUESTÃO Valor: 1,0 Determine o pH no ponto de equivalência da titulação de 25,0 mL de ácido hipocloroso aquoso (Ka = 3 x 10 – 8) com concentração 0,010 mol/L, com hidróxido de potássio 0,020 mol/L, realizada a 25 ºC. 10a QUESTÃO Valor: 1,0 A reação abaixo segue a mesma cinética do decaimento radioativo. Ao se acompanhar analiticamente o desenvolvimento desta reação na temperatura T1, obtém-se o Gráfico 1, o qual estabelece uma relação entre a concentração molar da substância A no meio reacional e o tempo de reação. Ao se conduzir esta mesma reação em diversas temperaturas, obtém-se diferentes valores para constante de velocidade de reação k, conforme os dados da Tabela 1. Finalmente, com um tratamento matemático dos dados da Tabela 1, pode-se construir o gráfico 2, o qual fornece uma relação entre a constante de velocidade e a temperatura. Com base nas informações fornecidas, considerando ainda que ln 2 = 0,69 e que a constante universal dos gases é igual a 8,3 J/mol.K, determine: A) A temperatura T1. B) A energia de ativação, em kJ/mol, da reação. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 134 DADOS Informações da Tabela Periódica: Constantes: Equações: CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 135 INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA PROVA DE QUÍMICA 2014/2015 1a QUESTÃO Valor: 1,0 Uma amostra de 1,264g de Nitropenta, uma substância sólida explosiva cuja fórmula estrutural é dada abaixo, é detonada num vaso fechado resistente de 30,050 dm de volume interno, pressurizado com a quantidade estequiométrica de oxigênio puro, a 300 K, necessária para a combustão completa. Calcule a pressão inicial do vaso, considerando o comportamento dos gases como ideal. 2a QUESTÃO Valor: 1,0 Determine as fórmulas estruturais espaciais de todos os isômeros do dimetilciclopropano, escrevendo as respectivas nomenclaturas IUPAC. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 136 3a QUESTÃO Valor: 1,0 Tomou-se uma amostra de 130 g de zinco metálico para reagir com uma solução aquosa diluída de ácido clorídrico em quantidade estequiométrica. Dessa reação, observou-se a formação de gás, que foi aquecido a 227 ºC e transportado para um balão fechado de 50 L. Esse balão continha inicialmente, iodo em fase gasosa a 227 ºC e 3,28 atm. Após o equilíbrio, verificou-se que a constante de equilíbrio Kc a 227 ºC é igual a 160. Considerando que a temperatura permaneceu constante durante o processo, determine a pressão final total no balão. 4a QUESTÃO Valor: 1,0 O esquema abaixo representa um projeto para uma instalação de estanhagem eletrônica contínua de lâminas de aço alimentadas por uma bobina de 1,0 m de largura. Os dados operacionais da instalação são os seguintes: I) O eletrólito utilizado é uma solução ácida de sulfato estanoso; II) O estanho é depositado em ambas as faces da chapa; III) O potencial utilizado para a eletrolise é de 3,0 V; IV) A densidade de corrente aplicada é de 25 A/m2; V) O rendimento da deposição é de 96,5%; VI) A velocidade de deslocamento da chapa é de 2 m/s; VII) A espessura do filme de estanho formado em cada face dever ser de 8,48 μ m; e VIII) O diâmetro dos roletes pode ser desprezado. Partindo desses dados, determine: A) O comprimento da lâmina imerso no eletrólito da célula; e B) O consumo de energia em kWh por km de lâmina estanhada. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 137 5a QUESTÃO Valor: 1,0 Uma pequena indústria farmacêutica constatou que a água destinada aos seus processos produtivos encontrava-se contaminada por ferro. O técnico responsável pelo laboratório de controle de qualidade coletou uma amostra de 50,0 mL da água de processo e realizou uma titulação com solução padronizada 0,025 mol/L de KMnO4, em meio ácido. À medida que a reação progredia, o técnico observou que a coloração violeta-escuro, característica da solução de permanganato de potássio adicionada, tomava-se rapidamente clara, sinalizando a redução do −1 4MnO a +2Mn por +2Fe . Após a adição de 40,0 mL de titulante, a cor violeta do permanganato de potássio passou a prevalecer, indicando que todos os íons +2Fe haviam sido consumidos ao serem oxidados a +3Fe . A seguir, a amostra foi tratada com zinco metálico, de modos que os íons +3Fe foram convertidos em íons +2Fe . Em uma última etapa, foram adicionados 60,0 mL da mesma solução KMnO4, oxidando todos os íons +2Fe e +3Fe . Determine as concentrações molares dos íons +2Fe e +3Fe na amostra inicial. 6a QUESTÃO Valor: 1,0 O oxigênio 15, um isótopo radioativo, é utilizado na tomografia por emissão de pósitrons para avaliar a perfusão sanguínea e o consumo de oxigênio em distintas regiões do cérebro. Sabendo que uma amostra com 7,5 g desse isótopo radioativo ( )15 8O produz 1,0 x 1023 emissões de radiação por minuto, determine o tempo que essa amostra passe a produzir 2,5 x 1022 emissões de por minuto. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 138 7a QUESTÃO Valor: 1,0 Estudos cinéticos demonstram que a reação →4A + B + C 2D + 2E ocorre em três etapas, segundo o mecanismo a seguir. Os dados cinéticos de quatro experimentos conduzidos à mesma temperatura são apresentados na Tabela 1. Determine: A) A equação da velocidade da reação; B) A ordem global da reação: C) O valor da constante de velocidade. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG139 8a QUESTÃO Valor: 1,0 Os reagentes de Grignard são normalmente preparados pela reação de um haleto orgânico e magnésio metálico, em temperaturas não superiores a 50 ºC. Das quatro reações indicadas abaixo, apenas duas ocorrem realmente. A) B) C) D) Cite os dois reagentes de Grignard que são realmente formados. Considerando as reações desses reagentes com formaldeído em excesso, em solução de éter etílico e posterior acidificação, escreva as fórmulas estruturais dos álcoois formados. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 140 9a QUESTÃO Valor: 1,0 O poli (metacrilato de butila) é um polímero solúvel em clorofórmio. A 100 kPa, o clorofórmio tem ponto de fusão (PF) igual a 210 K e ponto de ebulição (PE) igual a 334 K, e apresenta estados de agregação definidos conforme o diagrama de fases apresentados na Figura 1. Observe agora, a Figura 2 que representa o clorofórmio confinado em um dispositivo fechado imerso em um banho térmico na situação de equilíbrio térmico e mecânico, e a Figura 3, que apresenta o diagrama de fases de uma solução diluída de poli(metacrilato de butila) em clorofórmio. Considere que o clorofórmio tem calor de fusão ( )fusãoΔH constante e independente da pressão e da temperatura, e que a Equação 1 se aplica ao seu equilíbrio solido- líquido, em que P = variação de pressão na transição, ΔT = variação de temperatura na transição, fusãoT = temperatura de fusão (K) e fusãoΔV = variação de volume na fusão. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 141 Com base nas afirmações acima: A) Determine a temperatura do banho térmico na Figura 2, Justifique sua resposta; B) Faça o esboço da Figura 3 no Caderno de soluções e indique os pontos de fusão (PF) e de ebulição (PE) da solução diluída de poli(metacrilato de butila) em clorofórmio, a 100 kPa; C) Justifique, com base na Equação 1, porque o processo de solidificação do clorofórmio é acompanhado de redução de volume. 10a QUESTÃO Valor: 1,0 Monóxido de carbono a 473 K é queimado, sob pressão atmosférica, com 90% em excesso de ar seco, em base molar, a 773 K. Os produtos da combustão abandonam a câmara de reação a 1273 K. Admita combustão completa e considere que 1 mol de ar é constituído por 0,20 mol de oxigênio e 0,80 mol de nitrogênio. Calcule a quantidade de energia, em KJ, que é liberada no decorrer da reação, por mol de monóxido de carbono queimado. Considere que os gases apresentam comportamento ideal. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 142 FOLHA DE DADOS Informações da Tabela Periódica: Constantes: Dados: CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 143 INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA PROVA DE QUÍMICA 2015/2016 1a QUESTÃO Valor: 1,0 Em uma célula a combustível, reações de oxidação e redução originam a uma correte que pode ser aproveitada, por exemplo, para suprir a potência necessária para alimentar um motor elétrico. Considere um sistema formado por uma célula a combustível que utiliza hidrogênio e oxigênio, acoplada ao motor de um veículo elétrico. Sabendo que o sistema opera sem perdas, que a potência do motor é de 30 kW e que o comportamento do gás (H2) é ideal, calcule a pressão em um tanque de 100 L de hidrogênio, mantido a 27 ºC, de forma que esse veículo percorra um trajeto de 100 km a uma velocidade média de 90 km/h. Dados a 27 ºC. 2a QUESTÃO Valor: 1,0 O sulfato cúprico anídrico é obtido a partir da reação de uma solução aquosa de ácido sulfúrico 98% (em massa), a quente, com cobre. Sabendo que a solução aquosa de ácido sulfúrico tem massa específica 1,84 g/cm3 e que o ácido sulfúrico é o reagente limitante, calcule a massa de sulfato cúprico obtida a partir da reação de 10,87 mL da solução de ácido sulfúrico. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 144 3a QUESTÃO Valor: 1,0 Considere um dispositivo constituído por dois balões de vidro, “A” e “B”, cada um com capacidade de 894 mL; interligados por um tubo de volume interno desprezível, munido de uma torneira. Dois ensaios independentes foram realizados a 298 K. No primeiro ensaio, os balões foram inicialmente evacuados e, logo a seguir, com a torneira fechada, forma introduzidos 0,30 g de benzeno e 20,0 g de tolueno em “A” e “B”, respectivamente, de modo que modo que não houvesse contato entre as duas substâncias. No segundo ensaio, os balões foram novamente evacuados e, na sequência, uma quantidade de benzeno foi introduzida em “A” e outra quantidade de tolueno foi introduzida em “B”. Considerando o comportamento ideal para os gases e para as misturas, atenda aos seguintes pedidos: A) Determine a pressão em cada balão, no primeiro ensaio, após o sistema ter atingido o equilíbrio; B) Uma vez aberta a torneira no segundo ensaio, calcule as frações molares de benzeno e tolueno na fase gasosa no interior dos balões no momento em que o equilíbrio líquido – vapor é atingido. Um manômetro acoplado ao dispositivo indica, nesse momento, uma pressão interna de 76,2 mmHg. 4a QUESTÃO Valor: 1,0 O trítio é produzido na atmosfera por ação de raios cósmicos. Ao combinar-se com o oxigênio e o hidrogênio, precipita-se sob a forma de chuva. Uma vez que a incidência de raios cósmicos varia com a região da Terra, as águas pluviais de regiões diferentes terão diferentes concentrações de trítio. Os dados abaixo correspondem às concentrações de trítio (expressas em números de desintegrações por minuto por litro) em águas pluviais de diferentes regiões do Brasil. Um antigo lote de garrafas de vinho foi encontrado sem rótulos, mas com a data de envasamento na rolha, conferindo ao vinho uma idade de 16 anos. Uma medida atual da concentração de trítio neste vinho indicou , desintegrações 6 5 min.L . Considerando que a concentração de trítio no momento do envasamento é igual à das águas pluviais de sua região produtora, identifique o local de procedência deste vinho, justificando sua resposta. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 145 5a QUESTÃO Valor: 1,0 Um bloco de gelo a 0,00 ºC é colocado em contato com um recipiente fechado que contém vapor de água a 100 ºC e 1 atm. Após algum tempo, separa-se o bloco de gelo do recipiente fechado. Neste instante observa-se que 25,0 g de gelo forram convertidos em água líquida a 0,00 ºC, e que no recipiente fechado existem água líquida e vapor d’água em equilíbrio. Considerando que o bloco de gelo e o recipiente fechado formam um sistema e que só trocam calor entre si, calcule a variação de entropia do sistema. 6a QUESTÃO Valor: 1,0 Uma liga metálica de alta pureza de massa igual a 10 g, formada unicamente por cobre e prata, é imersa numa solução de ácido nítrico diluído, ocorrendo a sua transformação completa. Em seguida, adiciona-se uma solução de cloreto de sódio à solução obtida, observando-se a formação de um precipitado que, lavado e seco, tem massa igual a 10 g. Calcule a composição mássica da liga. 7a QUESTÃO Valor: 1,0 Considerando que as reações abaixo ocorrem em condições adequadas, apresente as fórmulas estruturais planas dos componentes A, B, C, D e E. I) Síntese de Williamson II) Síntese de Diels – Alder III) Reação de Amida com Ácido Nitroso. IV) Esterificação de Fischer CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 146 8a QUESTÃO Valor: 1,0 Em um reservatório de volume de 6.0 L, submetido a vácuo, introduz-se uma mistura física de 79,2 g de gelo seco, solidificando em pequenos pedaços, com 30 g de carvão mineral em pó, conforme a representação a seguir. Esse sistema sob determinadas condições atinge o seguinte equilíbrio onde se observa que: • A fase gasosa tem comportamento de gásideal; • O volume de carvão mineral final é desprezível; • A 1100 K a constante de equilíbrio da reação é Kp = 22; • A 1000 K a massa específica da fase gasosa no reservatório é igual a 14 g/L. Com base nessas informações, calcule a constante de equilíbrio, Kp, da reação a 1000 K. Estabeleça se a reação entre o CO2(g) e o C(s) é exotérmica ou endotérmica , justificando sua resposta. 9a QUESTÃO Valor: 1,0 A reação de Sabatier – Sanderens consiste na hidrogenação de catalítica de alcenos ou alcinos com níquel, para a obtenção de alcanos. Considerando a reação de hidrogenação do acetileno, um engenheiro químico obteve os seguintes resultados: A partir dessas informações, determine: A) A velocidade média da reação no período de 4 (quatro) a 6(seis) minutos; B) A relação entre a velocidade média de consumo do acetileno e a velocidade média de consumo do hidrogênio; C) O efeito do aumento da temperatura de reação na constante de velocidade, considerando a equação de Arrhenius. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 147 10a QUESTÃO Valor: 1,0 Estabeleça a relação entre as estruturas de cada par abaixo, identificando-as como enantiômeros, diastereoisômeros, isômeros constitucionais ou representações diferentes de um mesmo composto. A) B) C) D) E) CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 148 FOLHA DE DADOS Informações da Tabela Periódica: Constantes: Dados: CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 149 INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA PROVA DE QUÍMICA 2016/2017 1a QUESTÃO Valor: 1,0 O oxigênio e o hidrogênio combinam-se, em células de combustível, produzindo água líquida e gerando corrente elétrica. O máximo trabalho elétrico útil que essas células produzem é dado por ΔG0 = –237 x 103 J.mol−1. Com base nos dados fornecidos, calcule o ponto de ebulição da água. Aproxime ΔH por ΔH0 e ΔS por ΔS0. Dados termodinâmicos: 2a QUESTÃO Valor: 1,0 Uma amostra de magnésio metálico reage completa e estequiometricamente com uma mistura de oxigênio e nitrogênio em proporção molar 1:3, respectivamente, produzindo óxido de magnésio (sólido) e nitrato de magnésio (sólido). Em seguida, adiciona-se água em excesso aos produtos. Determine as massas de nitrato de magnésio, necessárias para liberar 11,2 L de amônia nas CNTP, conforme o procedimento descrito. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 150 3a QUESTÃO Valor: 1,0 Com base nos potenciais – padrão de redução ( )0 red E disponíveis abaixo, determine a constante de equilíbrio para a oxidação do íon 2+ Fe por oxigênio, a 25 ºC, em meio ácido, de acordo com a reação Dados: 4a QUESTÃO Valor: 1,0 As chamadas reações de substituição nucleofílica estão entre as mais importantes da Química Orgânica. Elas podem ser unimoleculares (reações SN1) ou bimoleculares (reações SN2). Os esquemas abaixo, nos quais Nu representa o nucleófilo e X o grupo de saída, ilustram de forma simplificada os mecanismos destas reações. Reações SN1 Reações SN2 Considere a reação de substituição nucleofílica entre o (S)–3–bromo–3–metil– hexano e a água (em acetona). a) Esta reação se processa por um mecanismo SN1 ou SN2? Justifique sua resposta. b) Identifique, pela nomenclatura IUPAC, o(s) principal(is) produto(s) orgânico(s) desta reação. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 151 5a QUESTÃO Valor: 1,0 A celulose é um polímero natural constituído por milhares de meros originados da glicose ligados entre si. Um segmento desse polímero é representado por: Produz-se o trinitrato de celulose fazendo-se reagir celulose com ácido nítrico, na presença de ácido sulfúrico. Assim sendo, calcule o número de unidades monoméricas necessárias para gerar a cadeia polimérica de uma amostra padrão de trinitrato de celulose, cuja massa molar é 3,861 x 106 g/mol. 6a QUESTÃO Valor: 1,0 Uma solução aquosa A, preparada a partir de ácido bromídrico, é diluída com água destilada até que sua concentração seja reduzida à metade. Em titulação, 50 mL da solução diluída consomem 40 mL de uma solução hidróxido de potássio 0,25 mol/L. Determine a concentração da solução A, em g/L. 7a QUESTÃO Valor: 1,0 Dê as fórmulas estruturais planas dos compostos orgânicos eletronicamente neutros, oriundos do etanal, em cada uma das reações abaixo: a) oxidação com ácido crômico; b) adição de cianeto de hidrogênio; c) adição de bissulfito de sódio; d) redução com boroidreto de sódio; e) reação de Tollens (solução de nitrato de prata amoniacal). CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 152 8a QUESTÃO Valor: 1,0 Determine, utilizando as informações abaixo, as possíveis funções químicas de uma substância orgânicas composta por carbono, hidrogênio e oxigênio, sabendo que; 1) a massa molar da substância é representada pela expressão 14n + 18; 2) as frações mássicas de carbono, hidrogênio e oxigênio são representadas respectivamente pelas expressões: 6n/(7n + 9), (n + 1)/(7n + 9) e 8/(7n + 9); 3) n é o número de átomos de carbono da sua fórmula mínima; 4) na substância, o número de mols de oxigênio é 1/4 (um quarto) do número de mols de carbono. 9a QUESTÃO Valor: 1,0 Um primeiro estudo da cinética da reação foi feito a 250 K, fornecendo os dados da tabela abaixo: Um segundo estudo foi então realizado a 400 K, fornecendo: Com base nesses dados, estime a energia de ativação da referida reação. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 153 10a QUESTÃO Valor: 1,0 A técnica de Osmometria de Pressão de Vapor (OPV) permite determinar a massa molar de uma substância desconhecida através da quantificação da diferença de temperatura ( )ΔT entre uma gota de solução diluída da substância desconhecida e uma gota do solvente puro utilizado nesta diluição, em câmera saturada com o mesmo solvente, conforme o dispositivo abaixo. A diferença de temperatura ( )ΔT tem relação direta com o abaixamento da pressão de vapor ( )ΔP , conforme a expressão: 2 0 0 vap RT T P P H = em que R = constante universal dos gases ideais, T0 = temperatura de ebulição do solvente puro, P0 = pressão de vapor do solvente puro e ΔH vap = entalpia de vaporização do solvente puro. Demonstre que, segundo a técnica de OPV, a massa molar M, de uma substância desconhecida pode ser quantificada por: 2 0 1 0 1 vap RT W M M H T = em que M0 = massa molar do solvente e W1 = fração mássica do soluto desconhecido na solução diluída. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 154 Folha de dados CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 155 INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA PROVA DE QUÍMICA 2017/2018 FOLHA DE DADOS CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 156 1a QUESTÃO Valor: 1,0 Sabendo-se que 48 22 T e 51 23 T são, respectivamente, isóbaro e isótono de um nuclídeo X, determine para o íon hipotético X–1 : a) a configuração eletrônica; b) a camada de valência; c) todos os números quânticos do elétron mais energético 2a QUESTÃO Valor: 1,0 As alquilações e alquilações de Friedel-Crafts são reações de grande importância sintética na Química Orgânica. Entretanto, elas apresentam algumas especificidades que devem ser consideradas no planejamento de estratégias de síntese de compostos orgânicos. As questões abaixo formuladas abordam algumas dessas especificidades. a) A monoalquilação do benzeno com brometo de n-butila gera como produto principal o secbutilbenzeno (64 a 68% da mistura), em detrimento do n-butilbenzeno (32 a 36% da mistura).Explique a razão desse fenômeno. b) Não ocorrem alquilações de Friedel-Crafts ao se adicionar clorobenzeno ou cloroeteno ao benzeno, mesmo em presença de AlCl3. Por quê? c) Um problema comum nas alquilações de Friedel-Crafts é a ocorrência de polialquilações, isto é, de novas alquilações no anel aromático já alquilado. Por outro lado, é extremamente difícil a ocorrência de poliacilações em acilações de Friedel- Crafts. Qual o motivo dessa diferença de comportamento entre as duas reações? 3a QUESTÃO Valor: 1,0 A reforma com vapor d`água, a temperaturas altas, é um método industrial para produção de hidrogênio a partir de metano. Calcule a entalpia de reação desse processo. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 157 4a QUESTÃO Valor: 1,0 Um composto orgânico de fórmula CxHyOz, quando desidratado, gera um hidrocarboneto que, quando submetido a um processo de polimerização por adição, resulta em macromoléculas lineares de peso molecular médio 714 g/mol, contendo 17 meros por macromolécula. Determine, com base nessas informações, os valores dos índices x, y e z do composto inicial e apresente o(s) nome (s) IUPAC da(s) molécula(s) que pode(m) ser o composto inicial. 5a QUESTÃO Valor: 1,0 Dê as fórmulas estruturais planas de dez isômeros monocíclicos de cinco membros da ciclopentanona. 6a QUESTÃO Valor: 1,0 Em um vaso fechado, ocorreu a reação de 13,1 gramas de Xe(g) com excesso de F2(g) cuja pressão parcial é de 2,4 atm e a pressão total de 6 atm. Tal reação formou exclusivamente o composto apolar A, que possui 14 pares de elétrons não ligantes. Em seguida, foram adicionados 19,5 g de platina na forma sólida, que reagiram exclusivamente com o composto A para formar um produto X, recuperando o gás nobre. Considerando comportamento de gás ideal e sabendo que as reações ocorreram à temperatura de 400°C, determine: a) a massa de flúor que não reagiu; b) a estrutura de Lewis do composto A; e c) a massa do produto X obtido. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 158 7a QUESTÃO Valor: 1,0 Às vezes deseja-se remover um ou mais íons de uma solução. Para esse fim, agentes precipitantes podem ser empregados em uma técnica conhecida como “precipitação seletiva”, que permite separar íons em solução, devido às diferenças de solubilidade entre seus sais. Após a ação do precipitante, ocorre a deposição, e o precipitado pode ser removido de diversas formas, enquanto os demais íons permanecem em solução. O processo muitas vezes é conduzido por meio de um rigoroso controle do pH da solução e do emprego de concentrações adequadas do agente precipitante. O íon sulfeto, por exemplo, é muito usado para separar íons metálicos, porque as solubilidades de seus sais estendem-se sobre uma grande faixa. Considere uma solução em que estão presentes os íons Cu2+, a uma concentração 0,020 M, e Ni2+, a uma concentração 0,010 M. A solução é mantida saturada com sulfeto de hidrogênio a uma concentração 0,100 M, por meio do borbulhamento contínuo desse gás na solução. Determine o valor máximo da faixa de pH em que é possível separar os dois íons. Admita: • constante do produto de solubilidade do CuS: Kps = 6,0 x 10–37 • constante do produto de solubilidade do NiS: Kps = 3,0 x 10–19 • constantes de dissociação iônica do ácido sulfídrico: Ka1 = 1,0 x 10–7 ; Ka2 = 1,2 x 10–14 • log (2,0) = 0,30 8a QUESTÃO Valor: 1,0 Dadas as reações orgânicas abaixo, desenhe as estruturas planas dos compostos (1) a (5). CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 159 1a QUESTÃO Valor: 1,0 Para a reação A + B → C, foram constatados experimentalmente os seguintes perfis de concentração molar (mol/L) versus tempo (h): Observa-se ainda, experimentalmente, que a concentração do reagente B cai à metade do valor inicial em 195 h. Determine: a) A lei de velocidade; b) O valor da constante de velocidade. 10a QUESTÃO Valor: 1,0 Um circuito de galvanoplastia em escala laboratorial é provido de uma fonte elétrica de 110 W, alimentada por uma rede doméstica de 110 V. O circuito é constituído por três cubas eletrolíticas ligadas em série que contêm, respectivamente, uma solução de nitrato de prata, uma solução de sulfato de cobre e 1 L de uma solução de NaCl 1 molar. Pretende-se fazer o recobrimento de uma peça de 100 cm2 de superfície por uma película de prata com 40 m de espessura e o recobrimento de outra peça com cobre, além de eletrolisar uma parte do NaCl. Pede-se calcular: a) a massa de cobre que será depositada na segunda peça; b) a fração de íons Cl− que serão oxidados; c) o tempo requerido para a operação. Dados: Massa específica da prata: 10,5 g/cm3 ; Equivalente eletroquímico do cloro: 0,389 mg/C; Equivalente eletroquímico da prata: 1,119 mg/C. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 160 INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA PROVA DE QUÍMICA 2018/2019 FOLHA DE DADOS CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 161 1a QUESTÃO Valor: 1,0 Considere a equação de dissociação do composto A, que ocorre a uma determinada temperatura: 2 𝐴(𝑔) ⇌ 2 𝐵(𝑔) + 𝐶(𝑔) Desenvolva a expressão para o cálculo da pressão total dos gases, que se comportam idealmente, em função do grau de dissociação () nas condições de equilíbrio. 2a QUESTÃO Valor: 1,0 Uma pequena célula eletroquímica blindada, formada por eletrodos de alumínio e de níquel, deve operar a temperatura constante de 298 K. Para tanto, recebe uma camisa de refrigeração, isolada do meio externo, contendo 100 g de água. Supondo que a célula transfere ao exterior, de maneira reversível, uma carga de 1 Faraday, calcule a elevação da temperatura que ocorrerá na água dentro da camisa de refrigeração. Ademais, sabe-se que essa célula apresenta uma variação de potencial na razão de 1,5 x 10-4 V/K. Considere que o calor específico da água de refrigeração é de 4,20 J/g.K. 3a QUESTÃO Valor: 1,0 Mistura-se a água contida em dois recipientes, designados por A e B, de forma adiabática. Cada um contém a mesma massa m de água no estado líquido. Inicialmente, as temperaturas são T no recipiente A e T + T no recipiente B. Após a mistura, a água atinge a temperatura final de equilíbrio térmico. Mostre que a variação de entropia do processo de mistura é positiva. Dado: ΔS = m cp ln(T1/T2), onde T2 e T1 são duas temperaturas em dois estados diferentes do processo e cp é o calor específico da água, considerado constante. 4a QUESTÃO Valor: 1,0 Adiciona-se lentamente K2CrO4 a uma solução que contém [Ag+] = 8 x 10−4 molar e [Pb2+] = 4,5 x 10−3 molar. Desprezando-se a variação de volume, qual será a concentração do sal que começou a precipitar primeiro, no exato momento em que o segundo sal começar a precipitar? Dados: KPS (Ag2CrO4) = 1,6 x 10−12 e KPS (PbCrO4) = 1,8 x 10−14. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 162 5a QUESTÃO Valor: 1,0 Coloque os seguintes ácidos em ordem decrescente de acidez: ácido fluoroacético, ácido metanossulfônico, ácido tricloroacético, ácido trifluoroacético e ácido trifluorometanossulfônico. 6a QUESTÃO Valor: 1,0 Sabe-se que o íon cobre (II) tem tendência a reagir quase que totalmente com a amônia, em meio aquoso, formando o íon [𝐶𝑢(𝑁𝐻3)4]2+. A constante de equilíbrio dessa reação, denominada constante de formação (Kf), permite avaliar a estabilidade desse íon na solução. Considere uma célula voltaica, a 25 ºC, em que uma semicélula é constituída por uma haste de cobre mergulhada em 50,0 mL de solução aquosa 0,20 mol/L de CuSO4 e a outra por uma haste de ferro mergulhada em 50,0 mL de solução aquosa 0,25 mol/L de FeSO4. Adicionando-se 50,0 mL de solução aquosa 2,80 mol/L de NH3 ao compartimento que contém CuSO4, obtém-se uma fem de 0,387 V nacélula. Determine a constante de formação do [𝐶𝑢(𝑁𝐻3)4]2+. 7a QUESTÃO Valor: 1,0 Sabendo que a molécula A é um hidrocarboneto com massa molar 28 g/mol, determine as estruturas dos compostos A a E no esquema de reações abaixo: CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 163 8a QUESTÃO Valor: 1,0 Estabeleça a relação entre as estruturas de cada par abaixo, identificando-as como enantiômeros, diastereoisômeros, isômeros constitucionais ou representações diferentes de um mesmo composto. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 164 9a QUESTÃO Valor: 1,0 A massa molar de um polímero pode ser determinada por meio do tempo de retenção em coluna cromatográfica (cromatografia líquida), tendo por base uma curva de calibração, massa molar versus tempo de retenção, obtida por padrões de massa molar conhecida. Considere a curva de calibração linear obtida com padrões de poli(metacrilato de metila) de massa molar (Mw) variável entre 15360 g/mol e 61440 g/mol, a seguir. Considere agora um polímero obtido por meio da reação estequiométrica de esterificação entre o ácido tereftálico e o etileno glicol. Se esse polímero apresenta um tempo de retenção de 28 minutos, determine a massa de água, em quilogramas, que deve ser retirada do meio reacional, de forma que o equilíbrio da reação de esterificação seja deslocado completamente para o lado dos produtos. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 165 10a QUESTÃO Valor: 1,0 Um recipiente A, dotado de uma válvula na parte superior, está totalmente preenchido por uma solução de n mols de CO2 em 1800 g de água. O recipiente A foi, então, conectado ao recipiente B previamente evacuado, fechado por válvula e com volume de 1,64 L. Em um dado momento, as válvulas foram abertas deixando o sistema nesta condição durante tempo suficiente para atingir o equilíbrio. Após o equilíbrio, as válvulas foram fechadas e os recipientes foram desconectados. Sabendo-se que: • todo o processo ocorreu à temperatura constante de 300 K; • a constante de Henry para a solubilidade do CO2 na água, KH, expressa em fração molar vale 1/30 atm−1; • a variação de volume da fase líquida pode ser desprezada; • o gás tem comportamento ideal. Calcule o número de mols de CO2 que migraram para o recipiente B em função de n. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 166 INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA PROVA DE QUÍMICA 2019/2020 FOLHA DE DADOS CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 167 1a QUESTÃO Valor: 1,0 Calcule a variação de entalpia (em J) no processo de decomposição de 600 mg de nitroglicerina (C3H5N3O9) que produz nitrogênio, dióxido de carbono e oxigênio gasosos, além de água líquida. Dados: ΔH0 f (C3H5N3O9(ℓ)) = − 354 kJ/mol; ΔH0 f (H2O(ℓ)) = − 286 kJ/mol; ΔH0 f (CO2(g)) = − 394 kJ/mol. 2a QUESTÃO Valor: 1,0 Determine a massa de hidrogênio ionizado em 1 L de uma solução 0,1 molar de um ácido monoprótico em água com constante de ionização igual a 1,69 x 10−3. 3a QUESTÃO Valor: 1,0 Considere a reação de decomposição da nitramida em solução aquosa: NH2NO2 (aq) → N2O(g) + H2O(ℓ) Sabendo-se que a lei de velocidade, determinada experimentalmente, é dada pela expressão 𝑣 = 𝑘 [NH2NO2]/[H3O+] , foram propostos três possíveis mecanismos para a reação: Com base nas informações acima, determine se cada mecanismo proposto é compatível com a expressão da velocidade experimental, fundamentando suas respostas. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 168 4a QUESTÃO Valor: 1,0 Os compostos A e B sofrem Esterificação de Fischer para produzir exclusivamente éster (C7H14O2) e água. Sabendo que o composto A tem um átomo de carbono a menos que o composto B e que o átomo de oxigênio da água formada não provém do composto B, apresente as fórmulas estruturais planas de todos os ésteres que possam ser formados nessas condições. 5a QUESTÃO Valor: 1,0 Na figura abaixo, é mostrado o diagrama de fases Temperatura versus Composição (fração molar) de dois líquidos voláteis, hexano (P.E.=69 oC) e octano (P.E.=126 oC), para a pressão de 1 atm. Considere uma mistura binária líquida ideal de hexano e octano, contendo 20% de hexano. Quando essa mistura é aquecida, ela entra em ebulição, possibilitando a marcação do ponto A, que representa o líquido em ebulição e o ponto B, que representa o vapor gerado pela vaporização do líquido . Considere, agora, que o vapor seja condensado e em seguida vaporizado, gerando o vapor . Com base nessas informações, determine a: a) composição no ponto B; b) temperatura aproximada de ebulição da mistura líquida de partida que contém 20% de hexano; c) composição do líquido formado pela condensação do vapor ; d) composição do vapor . CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 169 6a QUESTÃO Valor: 1,0 O cloro comercial é comumente usado na maioria das piscinas com o objetivo de eliminar microrganismos. Uma das formas de aplicá-lo na água da piscina é a partir da adição de compostos contendo o íon hipoclorito ou de ácido tricloroisocianúrico, vulgarmente denominado tricloro, que reage com a água, formando ácido hipocloroso e ácido cianúrico. As estruturas do tricloro e do ácido cianúrico são apresentadas abaixo. O ácido hipocloroso é oito vezes mais eficiente como agente biocida do que o íon hipoclorito. Quando o pH está baixo, o excesso de ácido hipocloroso favorece a formação de cloraminas, que são irritantes aos olhos dos banhistas. Quando o pH está alto, o poder de eliminação de microorganismos é reduzido. Costuma-se considerar que o pH ótimo para aplicação em piscinas é de 7,5. Uma das vantagens do uso do tricloro é que o ácido cianúrico retarda o processo de fotólise do “cloro livre” quando a água está exposta à ação dos raios ultravioleta. Sem o ácido cianúrico, a meia-vida do “cloro livre” é de 17 min. A adição do tricloro faz com que a perda de “cloro livre” ocorra a uma taxa de 15 % por dia. No entanto, o teor máximo recomendado de ácido cianúrico para piscinas é de 100 ppm. Já os teores do ácido hipocloroso e do íon hipoclorito devem ser mantidos, individualmente, entre 0,25 e 2,5 ppm. Em uma piscina residencial de 5000 L, foram medidos um pH de 8,5 e um teor de “cloro livre” de 0,5 ppm. Adicionaram-se então 23,25 g de tricloro, ajustando-se o pH para o valor ótimo. Com base nas informações acima: a) determine se, após essa adição, a piscina estará em condições de uso. b) calcule em quantos dias o limite mínimo de cloro livre será atingido, caso a piscina não seja mais usada. Dados: log (73) = 1,863; log(17) = 1,230; log(5) = 0,699. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 170 7a QUESTÃO Valor: 1,0 Um minério de ferro, contendo Fe3O4, foi analisado a partir da dissolução de uma amostra de massa 1,161 g em ácido. Na dissolução, todo o ferro proveniente do Fe3O4 foi reduzido a Fe2+. A seguir, a amostra foi titulada com 40 mL de uma solução 0,025 mol/L de KMnO4, tendo como produtos Mn2+ e Fe3+. Diante do exposto: a) escreva a equação iônica global simplificada de oxirredução, balanceada, ocorrida na titulação; b) determine a porcentagem em massa de Fe3O4 no minério. 8a QUESTÃO Valor: 1,0 Estabeleça a relação entre os pares cujas estruturas estão representadas abaixo, identificando-os como enantiômeros, diastereoisômeros, isômeros constitucionais ou representações diferentes de um mesmo composto. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 171 9a QUESTÃO Valor: 1,0 O minério de bauxita é uma mistura de óxido de alumínio e outros compostos. Para obtenção do alumínio puro, inicialmente a bauxita é aquecida em um reator, juntamente com uma soluçãode hidróxido de sódio, formando hidróxido de alumínio. Após purificação e calcinação, o hidróxido gera óxido de alumínio, que é então dissolvido em um eletrólito inerte e eletrolisado com anodos de carbono. Esses anodos reagem com o óxido, eliminando gás não tóxico. Uma indústria tem a capacidade de processar até 9 mil toneladas de bauxita por dia e, a cada 6 kg desse minério são obtidos 3,6 kg de óxido de alumínio. Atualmente, a indústria aplica à cuba eletrolítica uma corrente de 130 MA durante 24 horas. Supondo 100% de eficiência da corrente, calcule o percentual da capacidade máxima que é atualmente utilizado pela indústria. 10a QUESTÃO Valor: 1,0 Em um experimento em laboratório, tomaram-se duas amostras de 0,177 g de um composto de fórmula CaHbOcNd. Uma das amostras foi completamente consumida por combustão, gerando 0,264 g de CO2 e 0,135 g de vapor de água. A outra reagiu totalmente com compostos não nitrogenados, gerando amônia como único produto nitrogenado, a qual necessitou de 3 cm3 de uma solução 0,5 mol/L de ácido sulfúrico para sua completa neutralização. Determine a fórmula empírica do composto. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 172 INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA PROVA DE QUÍMICA 2020/2021 FOLHA DE DADOS Considere: Constante de Faraday = 96500 C/mol Número de Avogadro = 6,0 x 1023 R = 2,00 cal mol K = 8, 314 J mol K = 0,082 atm L mol K Kw = 1,0 x 10-14, a 25ºC; 2 1,4= Energia de Formação ºH Formação H2O = - 286,2 kJ mol ºH Formação CO2(g) = - 393,5 kJ mol ºH Formação RDX = + 71 kJ mol ºH Formação TNT = - 42 kJ mol Massas Moleculares: C = 12 u; N = 14 u; O = 16 u; H = 1 u; Cl = 35 u; Al = 27 u. Potencial-padrão Potencial-padrão de redução para o Ce4+ | Ce3+ : 1, 7 V Potencial-padrão de redução para o Fe3+ | Fe2+ : 0,8 V Tabela de logaritmos: nº 2 3 4 5 6 7 10 13 14 15 log 0,301 0,477 0,602 0,699 0,778 0,845 1 1,114 1,146 1,176 ln 0,693 1,097 1,386 1,609 1,792 1,946 2,303 2,565 2,639 2,708 CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 173 1a QUESTÃO Valor: 1,0 Estabeleça a relação entre as estruturas de cada para abaixo, identificando-as como enantiômeros, diastereoisômeros, isômeros constitucionais ou representações diferentes de um mesmo composto. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 174 2a QUESTÃO Valor: 1,0 Um cientista prepara uma amostra de 1,1 g do isótopo C11 do carbono de extrema pureza. Esse isótopo é radioativo, iniciando seu decaimento após a preparação (instante inicial t0 = 0). Sabendo-se que sua meia-vida é de 21 min, calcule a massa restante de C11 no instante t = 1 h e 31 min. 3a QUESTÃO Valor: 1,0 Titulou-se uma solução 0,15 molar de Fe2+ com Ce4+ com um eletrodo de platina mergulhado em 40,0 mL da solução e acoplado a um eletrodo de referência por meio de uma ponte salina. A titulação, conforme a reação abaixo, foi monitorada pela leitura de um voltímetro. 4 2 3 3 Ce Fe Ce Fe + + + + + + Calcule a força eletromotriz (fem) indicada nesse voltímetro após a adição de 8,0 mL de uma solução de Ce4+ 0,15 molar, a 298 k. 4a QUESTÃO Valor: 1,0 No preparo de uma solução, deseja-se substituir a utilização de massa de soluto (ms) gramas de sacarose (C12H22O11) por sorbitol (C6H14O6), sem alterar o ponto de ebulição da solução. Determine a massa de sorbitol a ser utilizada em função de ms. 5a QUESTÃO Valor: 1,0 Determine o número de pares de enantiômeros para um composto de estrutura molecular octaédrica, cujo átomo central X esteja ligado a seis ligantes distintos (A, B, C, D, E e F) e que não possuam estereocentros. Justifique. CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 175 6a QUESTÃO Valor: 1,0 O modelo dos gases ideais, ou perfeitos, descreve bem o comportamento para a maioria dos casos, no entanto, foi necessário desenvolver modelos mais precisos dentre os quais se destaca a equação de Van der Waals. Deduza a equação de Vand der Waals, assumindo que o volume da partícula/molécula não seja desprezível e existam interações entre as partículas/moléculas. Considere o seguinte: • V é o volume do recipiente do gás. • B é o volume total ocupado pelas moléculas do gás. • As forças de atração são praticamente nulas no seio da mistura do gás; e • Próximo às paredes do recipiente, as moléculas são atraídas ao centro com uma força proporcional ao quadrado da concentração do gás, o que reduz a intensidade dos impactos nas paredes do recipiente. 7a QUESTÃO Valor: 1,0 O RDX (ciclo–1,3,5–Trimetileno–2,4,6 trinitroamina) e o TNT (2–metil-1,3,5- trinitrobenzeno), quando misturados na proporção percentual 60/40 em massa, formam o “Composto B”, inicialmente mantido a 25ºC, determine a entalpia padrão teórica esperada na combustão completa de uma munição. 8a QUESTÃO Valor: 1,0 Um propelente (combustível) utilizado nos foguetes do Veículo Lançador de Satélites (VLS) contém alumínio, perclorato de amônia e resina de polibutadieno. Considere que esse combustível queime conforme a reação de oxirredução: 1 1 4 4(s) 2 ( ) (s) 2(g) (g) 2(g) 2 3(s) (g)2 2 NH C O (CH )n 2 A N CO 5 H A O HC+ + → + + + + Se um dos reagentes estiver em excesso, haverá peso desnecessário no foguete. Um protótipo foi desenvolvido na proporção 4:1 em massa, entre o agente oxidante e o agente redutor, para um quilo da mistura. Desconsiderando a resina incorporada na massa deste propelente, determine: a) Qual é o reagente limitante? b) Qual o percentual da mistura dc combustível é desperdiçada na queima do propelente nessa proporção? CONCURSO DE ADMISSÃO AO CFG 176 9a QUESTÃO Valor: 1,0 A figura abaixo é uma representação da estrutura do explosivo FOX-7 com a seguinte numeração arbitrária: Baseado na estrutura do explosivo, explique: A) Por que C1 tem menor densidade eletrônica que C2? B) Seria esperado que os átomos O1 e O2, assim como os átomos O3 e O4, tivessem valores de carga aproximadamente iguais? C) Por que das diferenças nos comprimentos das ligações de C1 – N1 e C2 – N3? 10a QUESTÃO Valor: 1,0 O ácido pirúvico é um alfacetoácido que serve como intermediário no Ciclo de Krebs do metabolismo celular, cuja estrutura é demonstrada abaixo: Em relação ao ácido pirúvico: A) Escreva a fórmula estrutural plana de um isômero do ácido pirúvico; B) Especifique se a conversão de ácido pirúvico em ácido lático (ácido 2 – hidroxipropanoico), que pode ocorrer na respiração anaeróbica, trata-se de uma reação de redução ou uma reação de oxidação; C) Escreva a fórmula estrutural plana do glicol (diol), que ao ser oxidado com o permanganato de potássio, produz o Ácido Pirúvico (obtenção laboratorial); e D) Escreva a fórmula estrutural plana do cloreto de acila, que após reagir com cianeto de postássio, forma um intermediário, o qual é hidrolisado a ácido pirúvico (obtenção laboratorial).