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Página 1 de 12 17ª OLIMPÍADA DE QUÍMICA DO RIO DE JANEIRO – 2022 MODALIDADE EM2 Leia atentamente as instruções abaixo: ▪ Esta prova destina-se exclusivamente aos alunos da segunda série do ensino médio. ▪ A prova contém 20 questões objetivas, cada uma com cinco alternativas, das quais apenas uma é correta. Assinale na folha de respostas a alternativa que julgar correta. ▪ A prova deve ter um total de 12 páginas, sendo a primeira folha a página de instruções e a décima segunda a folha de respostas. ▪ Cada questão tem o valor de um ponto. ▪ A duração da prova é de DUAS horas. ▪ O uso de calculadoras comuns ou científicas é permitido. ▪ Fica proibida a consulta de qualquer material. Rio de Janeiro, 09 de setembro de 2022. Realização: 17ª Olimpíada de Química do Rio de Janeiro | Setembro 2022 Modalidade EM2 | 1ª Fase Página 2 de 12 TABELA PERIÓDICA DOS ELEMENTOS 1 18 1 H 1,01 2 N° atômico SÍMBOLO Massa atômica 13 14 15 16 17 2 He 4,00 3 Li 6,94 4 Be 9,01 5 B 10,81 6 C 12,01 7 N 14,01 8 O 16,00 9 F 19,00 10 Ne 20,18 11 Na 22,99 12 Mg 24,30 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Al 26,98 14 Si 28,09 15 P 30,97 16 S 32,06 17 Cl 35,45 18 Ar 39,95 19 K 39,10 20 Ca 40,08 21 Sc 44,96 22 Ti 47,87 23 V 50,94 24 Cr 51,99 25 Mn 54,94 26 Fe 55,85 27 Co 58,93 28 Ni 58,69 29 Cu 63,55 30 Zn 65,38 31 Ga 69,72 32 Ge 72,63 33 As 74,92 34 Se 78,97 35 Br 79,90 36 Kr 83,80 37 Rb 85,47 38 Sr 87,62 39 Y 88,91 40 Zr 91,22 41 Nb 92,91 42 Mo 95,95 43 Tc [98] 44 Ru 101,07 45 Rh 102,91 46 Pd 106,42 47 Ag 107,87 48 Cd 112,41 49 In 114,82 50 Sn 118,71 51 Sb 121,76 52 Te 127,60 53 I 126,90 54 Xe 131,29 55 Cs 132,91 56 Ba 137,33 57 a 71 72 Hf 178,49 73 Ta 180, 95 74 W 183,84 75 Re 186,21 76 Os 190,23 77 Ir 192,22 78 Pt 195,08 79 Au 196, 97 80 Hg 200,59 81 Tl 204,38 82 Pb 207,20 83 Bi 208,98 84 Po [209] 85 At [210] 86 Rn [222] 87 Fr [223] 88 Ra [226] 89 a 103 104 Rf [267] 105 Db [268] 106 Sg [269] 107 Bh [270] 108 Hs [269] 109 Mt [278] 110 Ds [281] 111 Rg [281] 112 Cn [285] 113 Nh [286] 114 Fl [289] 115 Mc [288] 116 Lv [293] 117 Ts [294] 118 Og [294] Série dos lantanídeos 57 La 138,91 58 Ce 140,12 59 Pr 140,91 60 Nd 144,24 61 Pm [145] 62 Sm 150,36 63 Eu 151,96 64 Gd 157,25 65 Tb 158,93 66 Dy 162,50 67 Ho 164,93 68 Er 167,26 69 Tm 168,93 70 Yb 173,05 71 Lu 174,97 Série dos actinídeos 89 Ac [227] 90 Th 232,04 91 Pa 231,04 92 U 238,03 93 Np [237] 94 Pu [244] 95 Am [243] 96 Cm [247] 97 Bk [247] 98 Cf [251] 99 Es [252] 100 Fm [257] 101 Md [258] 102 No [259] 103 Lr [262] Substâncias com propriedades químicas semelhantes recebem a classificação de "FUNÇÕES QUÍMICAS". As principais funções da Química Inorgânica são: ácidos, bases, sais e óxidos. A fim de estudar as funções e reações inorgânicas, uma professora adicionou em um kitassato 15 g de carbonato de cálcio, e nele acoplou, com o auxílio de uma rolha de cortiça, um funil de decantação contendo 100 mL de ácido clorídrico concentrado, conforme a figura ilustrativa ao lado. Cuidadosamente, a professora abrir a torneira do funil de decantação, de modo que o ácido gotejasse sobre o carbonato de cálcio. O óxido gasoso produzido nessa reação, e seu caráter são, respectivamente: a) CO2, caráter ácido. b) CaO, caráter alcalino. c) Cl2O3, caráter ácido. d) CO, caráter neutro. e) CO2, caráter neutro. QUESTÃO 01 17ª Olimpíada de Química do Rio de Janeiro | Setembro 2022 Modalidade EM2 | 1ª Fase Página 3 de 12 QUESTÃO 02 Numa estação espacial, emprega-se óxido de lítio para remover o CO2 no processo de renovação do ar de respiração segundo a equação: Li2O(s) + CO2(g) → Li2CO3(s) Em missões realmente muito longas, como a permanência em estações espaciais, outros processos de reciclagem de oxigênio precisam ser usados para um aproveitamento total dos recursos da nave. O dióxido de carbono pode reagir com hidrogênio, produzindo água e carbono, segundo a reação: CO2(g) + 2 H2(g) → C(s) + 2 H2O(g) Com base nos seus conhecimentos sobre a Química Verde, qual dos 12 princípios tem maior proximidade com as técnicas utilizadas na estação espacial? a) Prevenção b) Síntese segura c) Catálise d) Eficiência atômica e) Produtos degradáveis QUESTÃO 03 “O leite é reconhecidamente uma fonte de nutrientes essenciais, como proteínas, lipídeos e gorduras de qualidade. Mas, devido aos avanços da tecnologia para atender à demanda crescente, os custos de produção aumentaram, transformando o produto em alvo de adulterações. [...] Uma das as técnicas de adulteração é a colocação [...] de hidróxido de sódio, que mesmo em baixíssimas quantidades, indetectáveis pelos métodos convencionais, estendem a vida útil do leite na prateleira, o que traz maior lucratividade para os adulteradores.” https://www.unicamp.br/unicamp/ju/noticias/2018/10/31/tecnica-expoe-adulteracao-invisivel-do-leite No processo de deterioração do leite algumas bactérias transformam a lactose, o açúcar do leite, em ácido. Uma explicação possível para o uso deste adulterante é que: a) possui um sabor característico que mascara qualquer ácido que tenha sido produzido. b) por ser um sal, reage com o ácido produzido gerando lactose, restaurando assim a qualidade do leite. c) possui baixo custo e agrega sabor ao leite, mesmo em pequenas quantidades. d) acrescenta volume ao leite e desta forma aumenta a lucratividade. e) por ser uma base, age neutralizando o ácido formado a partir da deterioração do leite, mascarando assim o processo de deterioração. 17ª Olimpíada de Química do Rio de Janeiro | Setembro 2022 Modalidade EM2 | 1ª Fase Página 4 de 12 QUESTÃO 04 Os gráficos a seguir relacionam os valores das energias de ionização sucessivas de três elementos distintos – A, B e C –, todos pertencentes ao terceiro período da classificação periódica. Com base nas informações do gráfico, assinale a alternativa que traz a afirmação correta em relação aos elementos A, B e C. a) Os elementos A e B se unem por uma ligação de caráter predominantemente iônico. b) O elemento C é um ametal, pois possui valores elevados para as suas energias de ionização. c) Os elementos A e C, ao se unirem por ligações iônicas, formam um sal de fórmula CA2. d) O elemento C possui 7 elétrons em sua camada de valência. e) Os elementos B e C, ao se unirem por ligações iônicas, formam um sal de fórmula CB2. QUESTÃO 05 Atletas da Ginástica Artística utilizam com bastante frequência em seus treinamentos “pó de magnésio”. Sua função é evitar qualquer tipo de escorregão durante sua performance. Na sua composição está presente o carbonato de magnésio, uma substância com propriedade antiumectante, que absorve o suor das mãos e faz com que tenha mais firmeza na hora de segurar objetos. Identifique a fórmula da substância citada no texto e o nome do ácido que lhe daria origem a partir de uma reação de neutralização: a) Mg(CO3)2; ácido carbônico b) MgCO2; ácido carbonoso c) MgCO3; ácido carbônico d) MgCO2; ácido carbônico e) MgCO3; ácido carbonoso 17ª Olimpíada de Química do Rio de Janeiro | Setembro 2022 Modalidade EM2 | 1ª Fase Página 5 de 12 QUESTÃO 06O dicromato de amônio é um composto inorgânico de fórmula (NH4)2Cr2O7 que antigamente era usado em pirotecnia. Um experimento bastante conhecido a partir desta substância é o Vulcão de Dicromato de Amônio, descrito pela equação química a seguir: (NH4)2Cr2O7(s) → Cr2O3(s) + N2(g) + 4 H2O(g) Classifique a reação química do experimento ilustrado e identifique o número de oxidação do cátion no óxido iônico formado: a) Decomposição; +1. b) Síntese; +3. c) Análise; +4. d) Decomposição; +3. e) Dupla troca; +6. QUESTÃO 07 A expressão “Química Verde” ganhou significado no início da década de 1990, quando foi introduzida pelos químicos John Warner e Paul Anastas. A proposta central do conceito é promover o desenvolvimento de produtos químicos mais sustentáveis, ou seja, com redução de impactos ambientais e economia de materiais. A “Química Verde”, aplicada às atividades e produtos agrícolas, procura identificar alternativas para a substituição de substâncias de alta toxicidade por outras de menor impacto e, assim, propiciar o melhor aproveitamento possível dos resíduos que normalmente seriam descartados. Fonte: https://croplifebrasil.org A alternativa que está de acordo com os princípios da “Química Verde” é a) a introdução de tecnologias na agricultura que possam ser empregadas no desenvolvimento de insumos mais persistentes no ambiente e, consequentemente, de maior toxicidade. b) a falta de cuidado com os resíduos, transformando-os em descartes sem os considerarem matérias primas para novos processos; c) a reutilização de matéria orgânica, como é o caso do bagaço da cana-de-açúcar e da palha de trigo; d) o processo de produção do setor químico se basear no uso de recursos fósseis e não renováveis; e) manter uma relação desconexa entre a química, toxicologia, genômica e outros campos relacionados num dado processo. QUESTÃO 08 Na reação representada a seguir: Pb(NO3)2(aq) + XCℓ2(aq) → PbCℓ2(aq) + X(NO3)2(aq) onde X representa um metal alcalino terroso, são consumidos completamente 2,22 g de XCℓ2 para precipitar 5,56 g de cloreto de chumbo II. De acordo com a estequiometria apresentada, o elemento X só pode ser o a) berílio; b) magnésio; c) cálcio; d) estrôncio; e) bário; 17ª Olimpíada de Química do Rio de Janeiro | Setembro 2022 Modalidade EM2 | 1ª Fase Página 6 de 12 QUESTÃO 09 “Entende-se por nobreza a característica de um metal não apresentar tendência a tomar parte em reações de deslocamento. Assim, pode-se dizer que a nobreza é o oposto da reatividade.” Fonte: Química: na abordagem do cotidiano, volume único/Francisco Miragaia Peruzzo (Tito), Eduardo Leite Canto – 3. ed – pág. 200 - São Paulo: Moderna, 2007. Abaixo encontram-se apresentadas quatro equações químicas. I. Zn(s) + 2HCℓ(aq) → H2(g) + ZnCℓ2(s) II. Fe(s) + 2HCℓ(aq) → H2(g) + FeCℓ2(s) III. Cu(s) + 2HCl(aq) → H2(g) + CuCℓ2(s) IV. 2Au(s) + 2HCl(aq) → H2(g) + 2AuCℓ(s) Considerando a nobreza dos metais, quais das equações representam reações químicas que não ocorreriam espontaneamente? a) I e II b) II e III c) I e III d) III e IV e) II e IV QUESTÃO 10 “A Ucrânia está checando informações não verificadas de que a Rússia pode ter usado armas químicas enquanto sitiava a cidade portuária de Mariupol, no sul do país, disse a vice-ministra da Defesa da Ucrânia, Hanna Malyar, nesta terça-feira (12). "Existe uma teoria de que podem ser munições de fósforo", afirmou Malyar “ Fonte: https://noticias.r7.com/internacional/ucrania-investiga-se-a-russia-usou-armas-quimicas-em-mariupol-12042022 O fósforo branco (P4) é considerado uma substância bastante tóxica que pode ser obtido conforme a seguinte reação não balanceada: Ca3(PO4)2 (s) + SiO2 (s) + C (s) → CaSiO3 (s) + P4 (s) + CO (g) A soma dos coeficientes da equação da reação corretamente balanceada (menores números inteiros) é: a) 18 b) 20 c) 25 d) 32 e) 35 QUESTÃO 11 Um isotônico é uma bebida que contém sais minerais em concentrações semelhantes ao plasma sanguíneo. Um dos íons presentes no isotônico é o cloreto. Em um laboratório responsável pelo controle de qualidade de isotônicos foi utilizado o método da gravimetria de precipitação para dosagem de cloreto em certa marca de isotônico. Para isso, o cloreto contido em 100,00 mL de uma amostra de isotônico reagiu completamente com excesso de solução de AgNO3, gerando 0,1700 g do sal insolúvel AgCℓ. A alternativa que apresenta a massa aproximada, em mg, de cloreto presente em uma garrafa de 500 ml do isotônico analisado é: a) 42 b) 64 c) 90 d) 170 e) 210 17ª Olimpíada de Química do Rio de Janeiro | Setembro 2022 Modalidade EM2 | 1ª Fase Página 7 de 12 QUESTÃO 12 Ao observar o rótulo de um medicamento antiácido, um estudante notou as seguintes informações: Hidróxido de magnésio: 175 mg Carbonato de cálcio: 230 mg Hidróxido de alumínio: 200 mg A ordem crescente, em quantidade de matéria (mol), dos compostos presentes no fármaco é mostrada corretamente na alternativa: a) Carbonato de cálcioé através do processo de Haber-Bosch e sua reação é apresentada abaixo: N2(g) + 3 H2(g) ⇌ 2 NH3(g) O rendimento da reação em um experimento em que se partiu de 150 Kg de gás hidrogênio obtendo-se 750 kg de amônia é: a) 85,0 % b) 17,6 % c) 11,3 % d) 88,2 % e) 62,5 % QUESTÃO 16 Na química forense, a identificação de impressões digitais é muito importante para resolução de crimes. Uma das técnicas que pode ser utilizada para revelação das digitais em superfícies é a de vapor de iodo (I2). “[...] Consiste na absorção do vapor do iodo pelos compostos gordurosos do suor. As impressões digitais reveladas por sua adsorção têm coloração escura, conforme demonstra a figura [...].” CRUZ et al. A Ciência Forense no Ensino de Química. QNEsc, v. 38, n. 2, p. 167-172, 2016. O tipo de interação que permite a revelação das digitais é: a) Íon-dipolo b) Ligação de Hidrogênio c) Dipolo permanente d) Dipolo induzido e) Ligação covalente http://redeglobo.globo.com/globociencia/noticia 17ª Olimpíada de Química do Rio de Janeiro | Setembro 2022 Modalidade EM2 | 1ª Fase Página 9 de 12 QUESTÃO 17 Foram preparados 950 g de uma solução saturada de um determinado sal a 50ºC. Em seguida, essa solução foi resfriada a 20°C, onde notou-se a precipitação de, aproximadamente, 300 g de um sal. A partir dos dados informados no gráfico, identifique o sal utilizado na preparação da solução. a) NaNO3 b) KNO3 c) NH4Cℓ d) NaCℓ e) Ce2(SO4)3 17ª Olimpíada de Química do Rio de Janeiro | Setembro 2022 Modalidade EM2 | 1ª Fase Página 10 de 12 QUESTÃO 18 As reações de substituição são de grande importância para a química, pois a substituição de um único átomo ou grupamento de uma molécula pode acarretar a produção de uma substância com propriedades e aplicações completamente inéditas. Observe a seguir, cinco compostos (I, II, III, IV e V) que podem ser sintetizados a partir da substituição de um único átomo de hidrogênio do benzeno: Esses compostos possuem polaridades diferentes e, por consequência, podem realizar variadas interações intermoleculares. E isso se reflete, por exemplo, em suas temperaturas de fusão. Marque a alternativa que apresenta, respectivamente, o composto com a menor e a maior temperatura de fusão: a) I e III b) III e II c) III e IV d) V e II e) V e IV benzeno (I) (II) (III) (IV) (V) 17ª Olimpíada de Química do Rio de Janeiro | Setembro 2022 Modalidade EM2 | 1ª Fase Página 11 de 12 QUESTÃO 19 Uma grande vantagem das fórmulas estruturais é que elas nos permitem classificar muitos compostos orgânicos em subgrupos menores com base nas suas estruturas. Esses subgrupos são separados pela presença de grupos funcionais e algumas características só podem ser percebidas através da organização estrutural dos compostos orgânicos, como o tipo de ligação entre os átomos, e consecutivamente a hibridização deles, a presença de heteroátomos ou não, a presença de carbonos assimétricos, a possibilidade de deslocamento eletrônico, dentre outras. Baseado nisso, observe as estruturas abaixo e assinale a opção CORRETA a seguir. a) I, II e III estão representadas no mesmo tipo de fórmula estrutural. b) II é a única molécula com a presença de um carbono assimétrico. c) I e II apresentam carbonos 1 de classificação secundário e primário respectivamente. d) I e III apresentam o mesmo número de carbonos com hibridação sp3. e) A classificação das três cadeias carbônicas é igual: acíclica, insaturada e heterogênea. QUESTÃO 20 Um técnico de laboratório de uma indústria química deseja preparar 15 litros de solução de hidróxido de sódio a 10 mol/L. A massa da substância que o técnico deve pesar, em kg, é de, aproximadamente: a) 6000 b) 600 c) 60 d) 6 e) 0,6 17ª Olimpíada de Química do Rio de Janeiro | Setembro 2022 Modalidade EM2 | 1ª Fase Página 12 de 12 FOLHA DE RESPOSTA EM2 Nome: _______________________________________________________ Colégio: _________________________________________ Turma: ______ QUESTÃO 01 A B C D E QUESTÃO 02 A B C D E QUESTÃO 03 A B C D E QUESTÃO 04 A B C D E QUESTÃO 05 A B C D E QUESTÃO 06 A B C D E QUESTÃO 07 A B C D E QUESTÃO 08 A B C D E QUESTÃO 09 A B C D E QUESTÃO 10 A B C D E QUESTÃO 11 A B C D E QUESTÃO 12 A B C D E QUESTÃO 13 A B C D E QUESTÃO 14 A B C D E QUESTÃO 15 A B C D E QUESTÃO 16 A B C D E QUESTÃO 17 A B C D E QUESTÃO 18 A B C D E QUESTÃO 19 A B C D E QUESTÃO 20 A B C D E Número de Acertos: ______