exercicios quimica

Prévia do material em texto

Vestibular1 – A melhor ajuda ao Vestibulando na Internet
Acesse Agora! � HYPERLINK "http://www.vestibular1.com.br" ��www.vestibular1.com.br�
Exercícios resolvidos de Química
08 questões
01 Considere um recipiente de 10 L contendo um mistura gasosa de 0,20 mol de metano, 0,30 mol de hidrogênio e 0,40 mol de nitrogênio, a 25 oC. Admitindo-se o comportamento do gás ideal, pede-se: 
Dado: R = 0,082 atmLmol-1K-1
A) a pressão, em atmosferas, no interior do recipiente.
B) as pressões parciais dos componentes
02 Comumente, observamos o envelhecimento dos papéis de livros ou cadernos, através do aparecimento de uma coloração amarela nos mesmos. Esse processo é devido à presença do sulfato de alumínio Al2(SO4)3, utilizado como aditivo para a melhor fixação das tintas de canetas, minimizando o seu espalhamento. O sulfato de alumínio, entretanto, hidrolisa na presença de um mínimo de umidade ( 4% a 7% de H2O ) originando a espécie química [Al(H2O)6]3+. Uma das moléculas de água ligadas ao Al3+, por sua vez, experimenta desprotonação, originando o íon hidroxila que permanece ligado ao Al3+. O ambiente químico resultante tem características ácidas, propiciando o ataque às fibras de celulose, e deteriorando as folhas de papel.
A) Descreva a equação do processo ácido-base mencionado, envolvendo o [Al(H2O)6]3+.
B) Dê a expressão da constante de equilíbrio para este processo
C) Sabendo que o valor de Ka = 1,0 x 10-5, calcule o valor de pH de uma solução 0,1M de [Al(H2O)6]3+
03. Muitos equívocos provenientes de diversas atividades humanas são cometidos por negligência no conhecimento científico sobre a natureza dos materiais. Por exemplo, a Estátua da Liberdade foi originalmente construída através o revestimento pleno de toneladas de ferro por camadas de cobre, ambos metálicos. Considere os valores dos potenciais padrão de eletrodo para as seguintes semi-reações:
Fe2+ + 2e- ( Fe ; Eo = -0,440V
Fe3+ + e- ( Fe2+ ; Eo = 0,770V
Cu2+ + 2e- ( Cu ; Eo = 0,337V 
O2 + 4H+ + 4 e- ( 2H2O ; Eo = 1,230V
Pede-se:
A) uma descrição sucinta sobre as possíveis reações químicas entre os materiais citados, na presença de oxigênio. 
B) de acordo com a descrição efetuada no ítem (A), quais são as conseqüências dessas reações na conservação da Estátua da Liberdade?
04. Um indicador da validade das chamadas carnes-vermelhas, para fins comestíveis, é a sua coloração. A coloração marrom das carnes envelhecidas resulta dos processos de oxidação do sangue, indicando a não adequação de seu consumo. Entretanto, a adição de nitratos às carnes, retarda os processos de oxidação, bem como o desenvolvimento da bactéria do botulismo. Nitrato é oxidado a nitrito, que é convertido a óxido nítrico. Este último reage com a forma oxidada do sangue (heme-proteínas) mantendo a coloração vermelha original das carnes frescas.
A) Descreva as estruturas de Lewis dos íons nitrato, nitrito e do óxido nítrico.
B) Quais os estados de oxidação dos átomos de nitrogênio presentes nestas três espécies?
05. A molécula de diflureteno, C2H2F2, apresenta três fórmulas estruturais distintas, que são caracterizadas por diferentes posições dos átomos de flúor e hidrogênio, ligados aos átomos de carbono.
A) Escreva as estruturas de Lewis dos três isômeros estruturais do difluoreteno, relacionados na questão.
B) Classifique estas espécies químicas, quanto suas polaridades moleculares. Justifique.
06.  O ácido oxálico é encontrado, em baixas concentrações, em alguns vegetais importantes na alimentação humana, tal como o espinafre. Apesar de ser uma substância tóxica, é bem tolerado pelo organismo humano em concentrações abaixo do limite de toxicidade. Os sucos concentrados de espinafre, entretanto, podem conter quantidades excessivas do ácido oxálico, que ultrapassem tais limites. Por este motivo, a indústria de sucos de espinafre exerce um controle rigoroso em seus produtos, analisando os teores de ácido oxálico, através de titulação com o íon permanganato, de acordo com a seguinte reação:
 5H2C2O4(aq) + 2MnO4– (aq) + 6H+ (aq) ( 10CO2(g) + 2Mn2+ (aq) + 8H2O(l)
A) Represente a configuração eletrônica do manganês, tal como se encontra nos reagentes e produtos.
B) Sabendo-se que uma amostra de 20 mL de suco de espinafre reagiu completamente com 24 mL de uma solução 0,20 M em íons permanganato, calcule a concentração molar, em ácido oxálico, neste suco.
07.  Abaixo, são indicadas duas seqüências reacionais possíveis (1 e 2) na obtenção do ácido 4-metoxi-3-nitrobenzóico, a partir do metoxibenzeno (anisol).
Tendo-se em vista as reações indicadas, pede-se:
A) informar todos os reagentes necessários para cada diferente tipo de reação. 
B) considerando apenas os efeitos de orientação (orto/meta/para dirigentes) de grupos presentes no anel benzênico, indique com justificativa, qual seqüência reacional (1 ou 2) possibilita obter o ácido 4-metoxi-3-nitrobenzóico com melhor rendimento.
08. As cores das flores devem-se, geralmente, às propriedades das substâncias químicas nelas presentes. Em diversos casos, pequenas modificações estruturais em uma determinada substância são responsáveis por diferentes cores observadas. Tal fenômeno é decorrente das alterações de um ou mais grupos funcionais, ao modificar-se o pH do meio (seiva). Este é o princípio físico-químico dos indicadores ácido-base. 
As substâncias I e III são responsáveis pelas colorações vermelho e azul das flores da papoula. Tais substâncias são originadas de II (fórmula estrutural ilustrada abaixo) que exibe a coloração violeta somente na faixa de valores 6,0 ≤ pH ≤ 8,0.
Com relação às estruturas (I, II e III) representadas no esquema reacional acima e considerando apenas as informações dadas, pede-se:
os nomes de três funções orgânicas presentes na estrutura II e de uma presente na estrutura I.
B) um exemplo real de uma substância química representativa de X e outro de Y.
C) Em que faixas de valores de pH da seiva as flores apresentariam coloração azul e vermelha, respectivamente.
Questão 4
Comentários: requer conhecimento conceitos fundamentais e estruturas de Lewis.
Solução: 
�
coloração azul: 8,0 < pH ≤ 14,0; coloração vermelho: 0,0 ≤ pH < 6,0 
X: ácido, tais como: HCl, H2SO4, CH3CO2H, etc; Y bases, tais como: NaOH, NaHCO3, CH3CO2Na, etc.
Questão 8
Comentários: requer conhecimento em: equilíbrio químico envolvendo ácidos e bases (conceitos de Bronsted-Lowry, pH/pOH), ligações químicas, séries orgânicas e funções orgânicas/grupos funcionais.
 Solução:
estrutura I: função orgânica = fenol (ou enol); estrutura II: funções orgânicas = fenol, éter e cetona (ou enol).
seqüência reacional 2; justificativa: o produto b resultante da alquilação é comum às duas seqüências reacionais. Na seqüência 1, a nitração de b leva a formação de dois isômeros (aprox. 50%) pois, ambos os grupos presentes são orto orientadores. Como um deles é indesejado, a porcentagem do produto final (d) será diminuída. Na seqüência 2, a oxidação de b precedendo a nitração, leva a e onde ambos os grupos (-CO2H e –OMe) orientam para a mesma posição (meta a –CO2H e orto a –OMe) dando um só produto (d), portanto, com maior rendimentorelativamente à seqüência reacional 1.
Questão 7
Comentários: requer conhecimento em classes de reações: substituição e oxidação e, tipos de reagentes.
Solução
 As diferentes reações envolvidas nas duas seqüências reacionais são: alquilação, nitração e oxidação; na alquilção: H3CCl e AlCl3 (existem outros catalizadores possíveis); na nitração: HNO3 e H2SO4; na oxidação: KMnO4/H+ ou K2Cr2O7/H+.
A quantidade, em mol, de íons MnO4– contidos em 24 mL de uma solução 0,20 M será:
 n = M x V; onde M = concentração molar da solução e V = volume da solução em litros
 n = 0,20 mol L-1 x 0,024 L = 0,0048 mol de íons MnO4–.
A quantidade, em mol, de H2C2O4 necessário para reagir completamente com 0,0048 mol de MnO4–será:
 5H2C2O4(aq) + 2 MnO4-(aq) + 6H+(aq) ( 10CO2(g) + 2Mn2+(aq) + 8H2O(l)
 0,0048 mol MnO4– x 5 mols H2C2O4/2 mols MnO4– = 0,012 mol H2C2O4
Portanto, a concentração molar do suco será:
 M = n/V = 0,012 mol / 0,02 L = 0,6 mol L-1.
Questão 6
Comentários: requer conhecimento em classificação de células eletroquímicas, agentes oxidante e redutor e cálculo de potencial formal de reações redox.
Solução: 
 Nos reagentes ( MnO4- ) : Mn+7 : 1s22s22p63s23p6
 Nos produtos ( Mn2+): 1s22s22p63s23p63d5
Devido a maior eletronegatividade do flúor em relação ao carbono e hidrogênio, as nuvens eletrônicas que caracterizam as ligações covalentes envolvendo estes elementos apresentarão maior densidade na proximidade dos átomos de flúor. Nas moléculas I e II, como os átomos de F e H estão em posição cis, as estruturas resultarão em momentos de dipolo diferentes de zero, e tais espécies são polares. Na estrutura III, os átomos de F e H estão em posição trans, e o momento de dipolo resultante será zero, resultando em uma molécula apolar.
Questão 5
Comentários: Requer conhecimento em estruturas de Lewis, polaridade das moléculas.
Solução: 
�
Questão 1
Comentários: requer conhecimentos dos gases.
Solução: 
Dado o número de mols de cada componente, a lei do gás ideal é usada para calcular a pressão total do sistema:
n = 0,20 mol de CH4 + 0,30 mol de H2 + 0,40 mol de N2 = 0,90 mols de gases
V = 10 L
T = 298 K
 PV = nRT ; P = nRT/V = 2,20 atm
Solução:
 Para calcular as pressões parciais de cada componente, usa-se a mesma relação PV = nRT.
 PCH4 = 0,20molx0,082 atmLmol-1K-1x298K/10L = 0,489 atm
 PH2 = 0,30molx0,082 atmLmol-1K-1x298K/10L = 0,734atm
 PN2 = 0,40molx0,082 atmLmol-1K-1x298K/10L = 0,979 atm.
Idêndicos resultados são obtidos através dos cáculos efetuados com as frações molares dos componentes.
Questão 2
Comentários: requer conhecimento em constante de equilíbrio, conceitos de ácidos e bases, escala de pH
Solução: 
[Al(H2O)6]3+(aq) + H2O(l) ⇌ [Al(H2O)5(OH)]2+(aq) + H3O+(aq)
Solução: 
K = [ [Al(H2O)5(OH)]2+][H3O+] / [[Al(H2O)6]3+]
Solução: 
 [Al(H2O)6]3+(aq) + H2O(l) ⇌ [Al(H2O)5(OH)]2+(aq) + H3O+(aq)
 Inicial: 0,1M 0 M 0 M
 Equilíbrio: (0,1-x)M x M x M
K = x2 / (0,1-x) = 1,0 x 10-5
x= [H3O+] ( 1,0 x 10-3 M. Portanto, pH = 3
Questão 3, 
Comentários: requer conhecimento em conceito e classificação de célula, potenciais padrão das células.
Solução:
Inicialmente o oxigênio atmosférico promove a oxidação da camada externa de cobre:
 2Cu ( 2Cu2+ + 4e- ; Eo = -0,337V 
 O2 + 4 H+ + 4 e- ( 2H2O ; Eo = 1,230V
______________________________________________
2Cu + O2 + 4 H+ ( Cu2+ + H2O; Ecel = 0,893V 
A seguir, os íons Cu2+ experimentam processo de redução, na presença de ferro metálico:
 Cu2+ + 2e- ( Cu ; Eo = -0,337V 
 Fe ( Fe2+ + 2e- ; Eo = 0,440V
______________________________________________
 Cu2+ + Fe ( Cu + Fe2+ ; Ecel = 0,103V
Os íons Fe2+, agora expostos à presença de oxigênio e umidade, experimentam processo complementar de oxidação a Fe3+.
Solução:
As reações de oxidação e redução dos materiais que compõem a Estátua da Liberdade ocorrem espontaneamente, promovendo constantes desgastes na sua estrutura, exigindo manutenção exaustiva, no sentido de proteger sua superfície.
Os estados de oxidação dos átomos de nitrogênio presentes nas espécies citadas são:
 nitrato (+5) ; nitrito (+3): óxido nítrico ( +2)
_____________________________________________________________________________________________________________________ QUÍMICA Página � PAGE �5� de � NUMPAGES �5�