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Química I Assunto 8 Exercícios Nível 1 01 Letra B. 02 Letra D. 03 Letra C. 04 Letra C. 05 Letra E. 06 Letra A. 07 Letra A. 08 Letra D. 09 Letra B. 10 Letra A. 11 Letra A. 12 Letra C. 13 Letra A. 14 Letra A. 15 Letra D. 16 ZnO + 2NaOH(aq) → Na2ZnO2 + H2O; SnO + 2KOH(aq) → K2SnO2 + H2O 17 Letra C. Exercícios Nível 2 01 Letra A. 02 Letra D. 03 Letra B. 04 Letra C. 05 a. H2SO4(l) + 2NaCl(s) → Na2SO4(s) + 2HCl(g) b. 1,19 g · mL–1 c. Dupla-troca. Ocorre devido à formação de produto mais volátil. 06 a. Considerando que a reação seja parcial: que sobrem nitrato de chumbo (II) e cloreto de potássio, temos: Pb2+(aq); NO3 – (aq); K + (aq); Cl – (aq); PbCl2(s) b. Cloreto de chumbo (II) ou cloreto plumboso. 07 Letra B. 08 Letra D. 09 Letra C. 10 Letra C. 11 Letra B. 12 Letra E. 13 Letra B. 14 Letra A. 15 Letra D. 16 Letra E. 17 Letra C. 18 Letra D. 19 Letra A. Exercícios Nível 3 01 Letra B. 02 O tecido ósseo é constituído por uma matriz orgânica colagênica e outras proteínas (25%), 10% de água e o restante é constituído de carbonato de cálcio e hidroxiapatita: Ca5(PO4)3OH. a. No procedimento I, o ácido fórmico reage com os carbonatos e torna mais solúvel a hidroxiapatita, desmineralizando o osso. Isso explica a sua flexibilidade. No procedimento II, o aquecimento decompõe a matriz orgânica do osso. O osso, rico em minerais, torna-se quebradiço e frágil. b. A imersão na solução de fluoreto conver te a hidroxiapatita em fluorapatita, Ca5(PO4)3F, que é muito menos solúvel em meio ácido. Desse modo, a desmineralização do osso, quando imerso na solução ácida, será menor ou ocorrerá em pequena escala. 03 Colocando um pouco de vinagre em três copos e acrescentando um pouco de cada um dos sais nos copos, pode-se observar que em um deles irá se observar o desprendimento de gás (o copo que contém carbonato de sódio): CH3COOH(aq) + Na2CO3(s) → CH3COONa(aq) + H2O(l) + CO2(g). Como o frasco que contém o carbonato de sódio já foi identificado, pode- -se preparar uma solução aquosa desse sal e adicionar a ele um pouco de cada um dos outros dois sais. Aquele em que ocorrer desprendimento de gases de cheiro característico será o que contém o nitrato de amônio: Na2CO3(s) + 2NH4NO3(s) + água → 2NaNO3(aq) + 2NH3(g) + H2O(l) + CO2(g). Portanto, o outro sal será o nitrato de sódio. 04 Podemos fazer a análise pelos métodos: I. A uma pequena porção do sólido, adicionamos água destilada. Se não houver dissolução, o composto sólido é o sal CaCO3 (carbonato de cálcio). Se houver dissolução, o sólido pode ser o NaCl ou o Na2CO3. Se não é o CaCO3, a uma outra pequena porção do sólido, adicionamos ácido clorídrico (HCl). Se houver efervescência, é o Na2CO3 (carbonato de sódio); caso contrário, é o NaCl (cloreto de sódio). II. A uma pequena quantidade de sólido, adicionamos ácido clorídrico. Se não acontecer efervescência, o sólido poderá ser Na2CO3 ou CaCO3. A uma outra pequena quantidade de sólido, adicionamos água destilada. Se dissolver, é o sal solúvel Na2CO3, e, se não acontecer a dissolução, será o sal insolúvel CaCO3. 05 Letra D. Assunto 9 Exercícios Nível 1: 01 a. 10–2 mol/min. b. 5 · 10–2 mol/min. c 3 · 10–2 mol/min. 02 Letra D. 03 Letra E. 04 Letra E. 05 Letra D. 06 a A velocidade de uma reação química, aumenta à medida que se aumenta a superfície de contato. Logo, a velocidade de reação da pilha de aço com HCl é maior. b. Fe(s) + 2HCl(aq) → FeCl2(aq) + H2(g) 07 Letra B. 08 Letra E. 09 Letra E. 10 Letra E. 11 Letra D. 12 Letra B. 13 Letra C. 14 a. v = K[HBr] [O2] b. 0,2mol de Br2. 15 Letra E. 16 Letra C. 367IME-ITA Gabarito Volume 3 17 Arrhenius par ticipou de forma ativa no estudo da dependência da velocidade das reações quando ocorre a variação de temperatura (aumento). Dependência essa determinada pela expressão: K = Aea/RT. Onde: A é o fator de frequência e a é a energia de ativação. Obs: quanto maior for a energia de ativação mais lenta será a velocidade de uma reação em uma dada temperatura. Em geral, a dependência entre a constante de velocidade k e a temperatura T (em kelvins) segue a equação de Arrhenius, pelo menos em faixas não muito grandes de temperatura (cerca de uns 100K). Uma das formas mais comum de apresentação dessa forma é: LogK = LogA – a / 2,303RT. Exercícios Nível 2 01 Letra B. 02 Letra B. 03 a. Nos primeiros minutos nada se observa, porque a reação é lenta. O sulfato de manganês atua como catalisador, pois acelera o processo químico. b. Podemos representar esse processo por uma única equação química: 2KMnO4(aq) + 5H2C2O4(aq) + 3H2SO4(aq) → K2SO4(aq) + 2MnSO4(aq) + 10CO2(g) + 8H2O(l) O gás liberado é gás carbônico (CO2). O íon permanganato (violeta) transforma-se em íon Mn+2 incolor, ocorrendo, por tanto, um descoramento da mistura. 04 a. Equação global: NO2(g) + CO(g) → NO(g) + CO2(g) equação da velocidade: v = k[NO2] 2 b. I. Falsa. A energia potencial dos produtos é menor que a dos reagentes, evidenciando uma liberação de energia durante a reação, o que caracteriza uma reação exotérmica (DH < 0). II. Falsa. A edição de catalisador não desloca o equilíbrio químico. 05 Letra E. 06 Uma das maneiras possíveis de ocorrência seria: Ep coordenada com catalisador DH Ea (maior) Ea (menor) E + F + G A + B 07 Letra D. 08 a. Nada se pode afirmar somente olhando a equação de velocidade. b. Ea produtos Entalpia reagentes complexo ativado 09 A reação de degradação do aspar tame apresenta cinética de primeira ordem. Logo, a velocidade de degradação do aspartame pode ser representada pela equação:, na qual v = kCaspartame é a constante de velocidade da reação. A partir do gráfico, usando a concentração inicial de 200 mg/L, calculam-se os seguintes valores para as constantes de velocidade nas duas temperaturas consideradas: Frasco A: k h20 10 75 200 0 00375= = − , , ; frasco B: k h4 10 25 200 0 00125= = − , , ; portanto: k k 20 4 0 00375 0 00125 3= = , , . 10 Letra D. 11 a. 1a etapa: 2ClO– → ClO2 – + Cl– 2a etapa: ClO– + ClO2 – → ClO3 – + Cl– reação global: 3ClO– → ClO3 – + 2Cl– b. O diagrama permite perceber que a energia de ativação para a primeira etapa é maior que para a segunda. Assim, a primeira etapa é determinante da velocidade global. Cuja expressão é: v = K · [ClO–]2 · – N2 – 3 12 Letra A. 13 a. V = K b. Temperatura, superfície de contato, energia de ativação. 14 a. Quanto maior a energia cinética das moléculas maior a temperatura do sistema, uma vez que são diretamente proporcionais. Assim, a curva 2 representa o líquido com temperatura mais alta. b. a energia cinética é diretamente proporcional à velocidade média e esta é inversamente proporcional à massa molar, a curva 1 representa o gás de maior massa molar. 15 Letra C. Exercícios Nível 3 01 Letra C. 02 Letra B. 03 a. A velocidade da reação aumenta lentamente até atingir a temperatura de explosão. A partir desse ponto, a velocidade cresce bruscamente devido à energia fornecida pela própria reação e ao aumento da superfície de contato com o oxigênio do ar. b. As enzimas são proteínas e dependem de uma temperatura ótima para realizar as reações. Antes de atingir o ponto ótimo (maior velocidade) a velocidade cresce conforme aumento da temperatura. Após atingir o ponto máximo, a enzima tem sua estrutura proteica alterada pela temperatura (desnaturação) de modo que perde eficiência na catálise da reação, ocorrendo decréscimo na velocidade. 04 a. [A](mol · L–1) 3,00 t(min) 0 0 0,5 1,00 2,00 b. 0,24 mol · L–1/min. c. Considerando que VmI é a velocidadeno tempo 0,375 min e VmII é a velocidade no tempo 1,125 min, e as concentrações correspondentes 0,5 mol · L–1 e 0,2 mol · L–1 (leitura a partir do gráfico), então: Gabarito 368 Vol. 3 V V k k x x 1 2 1 2 = ⋅[ ] ⋅[ ] A A ou seja: 0 64 0 24 0 5 0 2 , , , , = x → 2,67 = 2,5x → x ≅ 1 Levando em conta as dificuldades relacionadas à leitura do gráfico, podemos dizer que a Lei da Velocidade pode ser dada pela expressão v = k[A]. d. CH3 –C OH OHOO O CH2O CH3 05 a. 0,0606 mol. b. 8,25 · 10–3 kJ. 06 a. As velocidades de reação dependem da energia das colisões entre as moléculas, do número dessas colisões, da geometria das moléculas colidentes e da temperatura. Essas condições microscópicas resumem-se na Equação de Arrhenius: k Ae a RT= −ε : k = constante de velocidade A = fator de freqüência e a RT −ε = fator exponencial. Se tomarmos o logaritmo neperiano dos dois membros da Equação Arrhenius, temos: lnk = lnA – −εa RT , que pode ser escrita na forma da equação de uma reta de lnk contra 1 T : l lnk nA R T a= + − ε 1 y = a + b x lnk 1 T a Aumentando a temperatura, a constante de velocidade aumenta: k T b. A energia de ativação pode ser calculada a par tir dos valores experimentais de k a várias temperaturas. No gráfico de lnk em função de 1/T, a energia de ativação é então estimada por: coeficiente angular = − − E R tga α c. Para determinar a ordem de uma reação, os químicos plotam, de diferentes maneiras, os dados experimentais de concentração contra o tempo, até conseguir um gráfico retilíneo. Ordem Gráfico retilíneo 0 [R] versus t 1 ln[R] versus t 2 − [ ] 1 R versus t 07 Letra C. 08 Letra D. Assunto 10 Exercícios Nível 1 01 a. 0,1 min–1. b. 7 min. 02 1,04 · 10–2 mols. c. 2,5 g. 03 a. 56 anos. b. 90Y39. 04 3,125 g. 05 100 h. 06 40 min. 07 90 anos. 08 9,7 · 10–6 g. 09 2.700 anos. 10 2.000 anos. Exercícios Nível 2 01 a. Depois de 160 dias (80 dias + 80 dias) essa liga se transformará em uma liga que contém 5 % de 192Ir e 95 % de 192Pt. b. O decaimento será do tipo beta. 02 Letra B. 03 Letra B. 04 Letra A. 05 a. A poluição produzida pela indústria petroquímica apresenta matéria orgânica com fósseis produzidos há milhares de anos, logo a relação 14C/12C será menor do que a de um ser vivo, pois neste caso a quantidade de 14C decresce. b. A matéria orgânica bloqueia a luz, dificultando o processo de fotossíntese. Consequentemente, forma-se menos gás oxigênio. 06 a. A produção de energia era cinco vezes maior. b. Pelo gráfico: urânio-235 e potássio-40. c. Pelo gráfico: urânio-238 e tório-232. 07 Idade da rocha: 3,3 · 1,27 · 109 anos. 08 a. 60 horas. b. Conclusão: o resultado seria positivo. 09 a. O processo natural de incorporação do carbono nos vegetais é a fotossíntese. b. Um artefato de madeira com teor de 14C igual a 25 % do presente nos organismos vivos deve ter sido produzido há 11.460 anos, ou seja desde sua produção transcorreram duas meias-vidas do 14C. Portanto, esse objeto foi produzido por volta do ano 9460 a.C., ou seja, numa época anterior à do Antigo Egito. c. A principal diferença entre os elementos 14N e 14C é o número atômico, ou seja, a quantidade de prótons nos seus núcleos. 14N:Z = 7 14C:Z = 6 Exercícios Nível 3 01 1,9 · 109 anos. 02 a. 0β –1 b. 3,40 · 10–4 Rh. c. 12.880 anos. Gabarito 369IME-ITA 03 a. V V A Al A s D t A = − 2 1 2/ b. V V A Al A s A = Química II Assunto 9 Exercícios Nível 1 01 a. Amostra 1 – 500 g de H2O; amostra 2 – 1087 g de H2O. b. Amostra 1 a 20º C o ácido benzoico é menos solúvel. 02 a. b. 18 g de NaCl. c. Maior, pois é uma mistura de água e NaCl e não de H2O pura. 03 a. NaCl = 40 g e NaClO3= 170 g. b. 97,1 % c. Absorve calor (endotérmico). 04 a. Sistema I. b. I – nada; II – forma precipitado; III – nada. 05 34 g 06 a. D b. A e C. c. B d. Reduzir temperatura. 07 a. Na2SO4 · 10H2O b. 16,7 % 08 Letra D. 09 Letra B. 10 Letra D. 11 Letra D. 12 Letra C. 13 Letra A. 14 Letra C. 15 Letra C. 16 a. Falso. b. Verdadeiro. 17 Letra B. 18 F – V – F – V – V 19 a. 60 g b. 400 g c. 30 g 20 200 g. Exercícios Nível 2 01 Letra B. Assunto 10 Exercícios Nível 1 01 a. Curva A. b. 12,4 % 02 a. 7 g b. 8,75 mL c. 168,27 mL 03 50,34 mL 04 a. x = 6 b. VB = 0,5 L 05 a. 0,080 mol/L b. 1344 L 06 192 mg/L 07 a. Básica. b. 0,1 M de Ca(OH)2. 08 a. 15,28% b. ¼ 09 F – F – V – F 10 Letra C. 11 Letra A. 12 Letra D. 13 Letra A. 15 Letra D. 16 Letra C. 18 Letra E. 19 Letra E. 20 1,0 g e 2,0 g. Exercícios Nível 2 01 Letra C. 02 a. Fe + Cu+2 → Fe2+ + Cu b. Metálica por filtração. c. 0,02 mol/L 03 a. 0,1 mol/L c. 0,98 g/L b. 0,33 eq-g/L d. 0,98 mol/kg 04 9,54 · 106 g 05 Letra C. 06 6 L 07 a. ZnS c. 2,0 mol/L b. 13,7 L d. 142 g/L 08 Letra D. 09 Letra C. 10 Letra E. 11 a. Balança de precisão. c. Volume final. b. Balão volumétrico ou pipeta. d. Não, pois o soluto não é volátil. 12 Letra B. 13 Letra C. 14 Letra E. 15 55 mol/L 16 Letra C. 17 a. 0,13 molal b. x1 = 0,0023 e x2 = 0,9977. 18 Letra C. 19 W = 9,98 molal; X = 0,15. 20 Letra C. Gabarito 370 Vol. 3 Assunto 11 Exercícios Nível 1 01 12 02 a. 2 g b. Adicionando água até completar 1 L, em 0,1 L da solução inicial. c. 20 mL 03 a. 0,005 mol/L b. 400 mL 04 a. Sulfato de sódio. b. 3 N 05 a. M(II) = 0,5 mol/L; M = 0,8 mol/L. b. A = 116; B = 01; C = 12,9. 06 a. 500 L b. 100 g / pessoa. c. Evaporação. 07 Letra E. 08 Letra B. 14 Letra E. 09 Letra D. 15 Letra B. 10 Letra B. 16 Letra B. 11 Letra B. 17 Letra C. 12 Letra B. 18 Letra D. 13 Letra B. 19 Letra B. Exercícios Nível 2 01 a. 40 mL b. 80 mL c. 4 mL 02 0,57 mol/L 03 Letra B. 04 2 · 10–4 mol/L 05 160 e 240 mL. 06 7,68% 07 1,5 M 08 0,225 mol/L 09 31,6% 10 74 g / mol Exercícios Nível 3 01 64% 02 CaCO3 = 0,35 g e MgCO3 = 0,65 g. 03 Mg = 80% e Al = 20%. 04 6,25 mL 05 Letra B. Assunto 12 Exercícios Nível 1 01. Letra D. 02. Letra A. 03. Temos dois “estados da matéria”, pois a fumaça é uma dispersão coloidal de fuligem (carbono sólido) em gases liberados na combustão (CO2, CO, H2O, etc.). 04. Letra E. 05. Letra C. 06. Letra E. 07. Letra D. 08. Letra C. 09. Letra B. Exercícios Nível 2 01. Letra E. 02. Letra A. 03. Letra B. 04. a. Na eletrodiálise eletrodos são colocados no lado externo da membrana para agilizar a passagem das partículas coloidais. b. Pode ser usada a ultracentrifugação ou a ultrafiltração. 05. Letra E. 06. Letra A. 07. Letra D. 08. Letra D. 09. Letra B. 10. Letra C. Exercícios Nível 3 01. Letra A. 02. Letra A. 03. A passagem de gel a sol e de sol a gel só ocorre com dispersões coloidais liófilas (reversíveis). A passagem de gel a sol é feita pela adição da fase líquida e é denominada peptização. A passagem de sol a gel é feita pela retirada da fase líquida e é denominada pectização. 04. Letra C. Assunto 13 Exercícios Nível 1 01 0,023 02 Letra A. 03 Letra D. 04 Letra A. 05 Letra A. 06 – 0,15°C. 07 Letra C. 08 m1 = massa do soluto M1 = massa molecular do soluto m2 = massa do solvente ∆ ∆ t w m M m M n n t Kw c c = ° = ⋅ = ⋅ + ⋅ = = = ⋅ 0 51 1 000 12 2 1 4 28 0 51 5 10 1 1 2 1 , . ( ) , , C 11 000 0 994 28 5 71 . ,⋅ ⋅ =n n ∆ ∆ t w m M m M n n t Kw c c = ° = ⋅ = ⋅ + ⋅ = = = ⋅ 0 51 1 000 12 2 1 4 28 0 51 5 10 1 1 2 1 , . ( ) , , C 11 000 0 994 28 5 71 . ,⋅ ⋅ = n n 09 42. 10 Letra A. 11 Letra B. 12 Letra B. 13 a. A pressão de vapor do etanol em A é maior que em B. O sistema B está sob efeito coligativo e por isso representa menor pressão de vapor. b. A temperatura em B aumenta porque ocorre condensação de etanol com posterior formação de líquido, que é um processo exotérmico. A velocidade de condensação é maior que a velocidade de evaporação, no termômetro B. c. A temperatura diminui devido à evaporação do álcool ser um processo endotérmico. 14 Letra E. 15 2, 1, 3. 16 228. Gabarito 371IME-ITA 17 Letra B. Exercícios Nível 2 01 5.617. 02 Letra C. 03 09. 04 a. PBE = 20,5 mmHg, PDBP = 112 mmHg e P = 132,5 mmHg. b. 0,155. 05 Letra D. 06 Letra D. 07 a. B. b. 1 L. 08 Letra B. 09 Letra C. 10 a. 3,8°C. b. 251,5 g/mol. 11 Letra D. 12 a. 7,62 atm e isotônica. b. A. 13 Letra B. 14 a. P(atm) 0,0045 145 1 líquido sólido vapor gás ponto triplo 1 2 380 °C b. Vide gráfico. 15 Letra A. Exercícios Nível 3 01 70,4. 02 Letra C. 03 Um líquido entra em ebulição quando a pressão máxima de vapor iguala a pressão atmosférica do local. A pressão máxima de vapor depende da temperatura. Quanto maior a temperatura, maior a pressão máxima de vapor. Quanto menor a pressão atmosférica, menor a temperatura de ebulição do líquido. Pressão máxima de vapor (atm) 1,0 90 100 T(°C) 0,7 04 a. Como a pressão de vapor da água pura em uma determinada temperatura é maior que a pressão de vapor de uma solução aquosa na mesma temperatura, a pressão no recipiente A, no qual existem 5,0 mL de água líquida (PA) é maior que a pressão no recipiente B, no qual existe 1,0 L de solução aquosa de NaCl 1,0 mol/L (PB). Abrindo-se a válvula V, o sistema deixará de estar em equilíbrio e o vapor-d’água existente no recipiente A vai se dirigir para o recipiente B. Por um período de tempo, moléculas do solvente serão transferidas, via fase gasosa, do solvente puro para a solução, até que toda a água do recipiente A evapore. Até esse instante, as pressões PA e PB permanecem praticamente as mesmas. A partir desse instante, a pressão PA decresce devido à diminuição da quantidade em mols do vapor no recipiente A. A pressão PB, praticamente, fica constante (aumenta aproximadamente 0,5% em função da diluição). PA PB P re ss ão 0 (Tempo) b. A PA vai diminuir até igualar-se a PB que se mantém praticamente constante durante o decorrer do tempo. O volume de água do recipiente A, depois de certo tempo, vai tender a zero, e o volume no recipiente B terá seu valor aumentado. 05 Vácuo Pressão atmosférica Vapores do líquido Vapores saturados do líquido Pressão máxima de vapor do líquido Presença do líquido A B C D E Uma das maneiras de observarmos o fenômeno da pressão máxima de vapor seria utilizarmos um tubo barométrico ou de Torricelli (desenho anterior). Inicialmente (fig. A), o nível do mercúrio depende somente da pressão atmosférica local, e na parte superior do tubo existe o vácuo. Desse modo, com o auxílio de um conta-gotas (fig. B), vamos introduzindo lentamente um líquido puro (etanol); o líquido subirá pelo tubo e, ao chegar à parte superior do mercúrio, sofrerá vaporização total e de forma bem rápida, devido à presença do vácuo nessa região. Assim, aparecerá uma pressão na porção superior do tubo, chamada de pressão de vapor do líquido, que forçará o nível do mercúrio, empurrando-o para baixo (fig. C). À medida que novas porções de etanol são introduzidas no tubo, o processo vai se repetindo, de forma que o nível do mercúrio baixará gradativamente (fig. D). No entanto, o processo apresenta um limite, a partir do qual novas porções de etanol introduzidas no tubo não sofrerão evaporação e todas as porções introduzidas a partir desse momento ficarão sobrenadando Gabarito 372 Vol. 3 o mercúrio (fig. E). Dizemos, a partir de então, que os vapores do líquido atingiram seu grau de saturação – vapores saturados ou saturantes, os quais são responsáveis pela chamada pressão máxima de vapor do líquido. 06 Letra C. 07 Letra C. 08 Letra B. Química III Assunto 13 Exercícios Nível 1 01 Letra E. 02 Letra C. 03 Letra C. 04 Letra D. 05 Letra B. 06 a. H3CCH2 O H O CH2CH3 H b. He, CCl4, CO2, pois estas substâncias são apolares. 07 Letra A. 08 Letra A. 09 Letra D. 10 A contração de volume ocorre por conta das novas interações de hidrogênio formada entre as moléculas do etanol e da água, formando, desta forma, uma solução não ideal. 11 No caso do ácido propiônico (P.E. 141ºC), suas moléculas encontram-se unidas via ligação hidrogênio, que é uma interação intermolecular de maior magnitude, comparada à interação dipolo-dipolo simples, que existe entre as moléculas do éster (acetato de metila, P.E. 57,5º C). Há necessidade de maior energia para romper as interações existentes entre as moléculas do ácido propiônico (na passagem do estado líquido para o gasoso), acarretando um maior ponto de ebulição para o ácido. 12 Letra D. 13 Letra B. Exercícios Nível 2 01 a. C H Br Br H C cis-dibromoeteno trans-dibromoeteno C H Br Br H C b. O trans–dibromoeteno, uma vez que apresenta apolar apresentando interações de van der Waals. 02 Letra A. 03 Letra E. 04 a. t-Butanol < Isobutanol < 2 – Butanol < 1 – Butanol b. 1 – Butanol < 2 – Butanol < Isobutanol < t – Butanol 05 Letra C. 06 a. A estrutura catiônica do líquido iônico é aromática, ramificada e apolar. Esta parte da estrutura é a responsável pela interação com as substâncias apolares através de dipolos induzidos. b. A fluidez, entre outros fatores, depende das interações entre as unidades estruturais: quanto mais fracas as interações, maior a fluidez. No caso da estrutura indicada, o volume do cátion de arranjo geométrico volumoso, diminui as interações eletrostáticas entre os íons, favorecendo a fluidez 07 Letra B. 08 Letra D. 09 a. A gota de detergente irá espalhar-se na superfície da região central da água, afastando as partículas sólidas de talco. b. Detergente: R — OSO3 – Na + Adicionando-se o detergente à água, temos a seguinte interação: a parte polar do detergente dissolve-se na água (polar), enquanto a parte apolar do detergente fica fora da água. 10 a. Devido à presença do grupo hidroxila responsável pela formação de pontes de hidrogênio com a água. b. O oxigênio é gás devido às fracas forças intermoleculares do tipo dipolo-induzidos e devido à baixa massa molecular; Já p benzeno, apesar de ainda apresentar interações do tipo dipolo-induzido, é líquido, devido a sua massa molecular ser maior. Finalmente, o catecol é sólido devido à sua alta massa molecular e à presença de interações do tipo ponte de hidrogênio (ligações de hidrogênio). 11 Letra E. 12 O óleo diesel por ser totalmente apolar irá distribuir na maior extensão possível da piscina, devido à não interação com a água. vista superior vista lateral Ácido oleico apresenta uma porção polar (cabeça) e uma porção apolar (cauda). Desse modo, a porção polar irá interagir com a água, enquanto que a outra porção não sofrerá interação: não haverá grande distribuição sobre a extensão da piscina. C O –O C O –O vista superior vista lateral Assunto 14 Exercícios Nível 1 01 Letra E. 05 Letra B. 02 Letra B. 06 Letra E. 03 Letra A. 07 Letra A. 04 Letra C. 08 Letra E. 09 I < IV < II < III No álçcool, oradical alquila é empurrador de elétrons, sendo este o menos ácido. No fenol, o grupo aromático é puxador, de modo que le é mais ácido que a água. No ácido carboxílico, o flúor ligado no carbono-a conferem uma alta acidez no composto. Gabarito 373IME-ITA 10 a. Porque as aminas podem doar par de elétrons, sendo bases pela Teoria de Lewis. b. dimetilamina > metilamina > fenilamina. Exercícios Nível 2 01 a. As funções orgânicas presentes na asparagina são: ácido carboxílico, amina e amida. O nome da acrilamida, segundo a nomenclatura IUPAC, é propenamida. b. A ordem crescente de acidez dos átomos de hidrogênio assinalados na estrutura da asparagina é: Hc , Hb , Hd e Ha. 02 À medida que a cadeia carbônica aumenta, ocorre o aumento do número de grupos indutores de elétrons (efeito + Is), provocando a diminuição da solubilidade em água. 03 a. Os compostos, em ordem crescente da força do ácido, são: I, III, IV, II. b. O átomo de cloro é eletronegativo e atrai os elétrons da nuvem eletrônica da carboxila, aumentando a acidez desse grupo (maior grau de ionização). 04 Letra C. 05 a. As aminas são bases de Lewis: apresentam um par de elétrons que pode ser doado em um processo ácido/base de Lewis. b. N CH3H3C CH Trimetilamina OH O H3C — C ácido etanóico c. N(CH3)3 + CH3COOH → (CH3)3N +OOCCH3 + H2O 06 Letra D. 07 a. HCl/Cl– e H3O +/ H2O b. +NO2; :CCl2 ;R – Cl; AlCl3 – Os grupos ligados a eles são puxadores de elétrons. 08 a. Os grupos alquila apresentam efeito indutivo +I, o que aumnta a densidade eletrônica do nitrogênio da amina. b. • •NH2 > • •N H > • •N Fenilamina Difenilamina Trifenilamina Assunto 15 Introdução a reações Exercícios Nível 1 01 Letra B. 04 Letra B. 02 Letra B. 05 20 (04 e 16). 03 Letra A. Exercícios Nível 2 01 a. 1 < 4 < 3 < 2 b. 6 < 8 < 7 < 5 c. 9 < 11 < 12 < 10 02 a. Ressonância ou elétrons p deslocalizados. Substituição eletrofílica. b. H2SO4 H + + HSO–4 HNO3 + H + H2NO3 + H2NO3+ H2O + NO2 + H — O — S — O — H O O 03 Letra B. 04 07 (01, 02, 04). 05 Letra E. Reações de alcanos Exercícios Nível 1 01 Letra E. 02 Letra C. 03 Letra D. 04 Letra D. 05 a. Essa reação ocorre em presença de luz ultravioleta: CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl. b. Clorometano Diclorometano Ticlorometano Tetraclorometano 06 Letra D. 09 Letra E. 07 Letra C. 10 Letra E. 08 Letra E. 11 Letra E. Exercícios Nível 2 01 a. Composto I H C — C — CH — C — CH3 2 2H H C� CH3 Composto II CH3 H C — C — CH — C — CH3 2 3H H C� Composto III Composto IV CH3 CHC� H C — C — C — C — C3 2 2 3H H H H C — C — CH — C — C3 2 2 3H H H C� CH3 H C — C — CH — C — C3 2 2 3H H H luz 25°C � � � b. Cálculo dos valores percentuais de cada composto. Dados reatividade dos hidrogênios: • Um átomo de hidrogênio terciário é cinco vezes mais reativo do que um átomo de hidrogênio primário. Reatividade Hterciário = 5 × reatividade Hprimário, logo reatividade Hprimário = 5 × 17 5 % . • Um átomo de hidrogênio secundário é quatro vezes mais reativo do que um átomo de hidrogênio primário. Reatividade Hterciário = 4 × reatividade Hprimário, logo reatividade Hprimário =4 × 17 5 % . Gabarito 374 Vol. 3 Composto I: nesse composto existem 6 (seis) hidrogênios primários, assim a sua reatividade será: Composto I = 6 × 17 5 % ⇒ Composto X = 20,4%. Composto IV = 3 × 17 5 % ⇒ Composto X = 10,2%. Desse modo, temos que os hidrogênios primários consomem um percentual de reatividade de 30,6%. Sobrando para o composto II um percentual de 52,4%: 100% – (17% + 30,6%) = 52,4%. Composto I (20,4%) H C — C — CH — C — CH3 2 2H H C� CH3 Composto II (52,4%) CH3 H C — C — CH — C — CH3 2 3H H C� Composto III (17%) Composto IV (10,2%) CH3 CHC� H C — C — C — C — C3 2 2 3H H H H C — C — CH — C — C3 2 2 3H H H C� 02 H3 3C — C — C — C + CH H �2 H3 3C — C — C — CHl CH3 CH3CH3 CH3 CH3 CH3 C� 03 A: 2-cloro-2-metilpropano e B: tetrametil-butano. 04 a. hexano b. etano, propano e butano. Reações de alcenos Exercícios Nível 1 01 Letra D. 02 a. — CH — CHH3 2C — CH — C — C + HH H3 3 2— CH 3 Pt CH3 CH3 b. C — CH = C — C + H OH H3 3 2 C — CH — CH — CH H3 2 3 H + CH3 CH3 OH c. C — CH — C — CH H3 3 C — C — OH + C — C — CHH H3 3 3H+ CH3 OO MnO4 – d. C — CH = C — C + BrH H3 3 2 C — CH — C — CH H3 3 CH3 CH3 Br Br 03 Letra A. 04 Letra B. 05 03 (01 e 02). 06 2,4-dimetil-3-hexeno. 07 a. 2,4-dimetil-2-hexeno. b. 2,4-dimetil-2,3-hexanodiol. OH OH 08 a. + Br2 Br Br b. + Br2 Br Br 09 Letra C. 10 a. H r emB ausência de luz H r emB peróxido/luz H2 (Ni, ) C�2 em CC�4 C CH H2 3= CH — propeno Br H CCHCH3 3 H CCH CH3 2 3 Br H C – CH CH2 2 3 C� C� H C – CHCH2 3 b. n(CH2 = CH – CH3) (– CH2 – CH2 – CH2–)n 11 a. H C — C — C = CH3 2 2H CH3 terciário primário b. butanal H C — C — C — C3 2 2H H O H Exercícios Nível 2 01 Letra E. Gabarito 375IME-ITA 02 a. CH3 CH3 CH3 CH3 C — C C — C H H H H cis-but-2-eno trans-but-2-eno b. O catalisador é uma espécie química que atua diminuindo a energia de ativação e aumentando a velocidade da reação. A “roda” representada no desenho esquemático trata-se do complexo intermediário produzido pala ação do catalisador. 03 a. Por hidratação catalisada por ácido: CH3 CH2 e b. Por hidratação catalisada por ácido: CH3 CH3 Por hidroboração: CH3 CH3 CH3 CH3 e c. CH3 CH3 I II CH3 OH OH * * * 04 Letra E. 05 29 (01,04, 08 e 16). 06 a. + HC� H C� b. a ligação p é uma nuvem eletrônica (carga negativa) e atrai reagentes positivos (eletrófilos), formando o íon carbônio secundário, que é mais estável que o íon carbônio primário em função dos efeitos eletrônicos indutivos, prevalencendo, assim, a regra de Markovnikov. 07 a. H3 – CCH3 = CH2 + H2O → CH3 – COHCH3 – CH3 ou CH3 – CCH3 = CH2 + H2O → CH3 – CHCH3 – CH2OH b. O produto predominante é o 2-metil-2-propanol, pois o intermediário predominante dessa reação é o carbocátion terc-butil, devido aos efeitos estabilizadores produzidos pelos grupos metil, que realizam efeitos indutivos positivos. 08 Se a reação for feita em meio aquoso, poderá ocorrer a hidrólise do alqueno, formando álcoois em vez de haletos. 09 A conversão de A em metilcicloexano libera mais energia do que a transformação a partir de B. Isso significa que a molécula A apresenta maior entalpia que a molécula B. Portanto, a molécula B é a mais estável (menos energética). 10 11 a. Os compostos orgânicos envolvidos no processo são: CH3CHBrCH2CH3 ----------- 2-bromobutano CH2=CHCH2CH3 ----------- 1-buteno CH3CH=CHCH3 ------------ 2-buteno (admite isomeria cis-trans) b. Isomeria plana de cadeia: normal e ramificada Isomeria plana de posição: 1-bromobutano e 2-bromobutano Br Br e Reações de alcadienos/alcinos Exercícios Nível 1 01 a. Função: alcino A solubilidade depende, dentre outros fatores, da semelhança: “semelhança dissolve semelhante”. Como o alcino é bastante apolar e a água é muito polar, temos que o alcino apresenta alta solubilidade em acetona, que também é bastante apolar. b. CO2; apresenta ligações polares e molécula apolar; CO; apresenta ligações polares e molécula polar. c. Trata-se de um processo endotérmico (DH > 0). d. H — C = C — H 1,2-dicloroeteno | | Cl Cl H — C = C — Cl trans-1,2-dicloroeteno | |Cl H e. DH = – 997kJ. 02 Letra D. 03 Letra B. 04 Letra C. 05 Letra B. 06 a. A = CH3COH=CHCH3 but-2-en-2ol B = CH3COCH2CH3 but-2-ona b. Tautômeros ou isômeros dinâmicos. Gabarito 376 Vol. 3 07 Letra A. 08 Letra C. Reações de ciclanos, ciclenos e aromáticos Exercícios Nível 1 01 Letra E. 02 Letra C. 03 a. 7g. b. H H H H H H H H H H C C C C C 04 Os cicloalcanos tornam-se mais estáveis conforme aumenta o número de átomos de carbono no ciclo. Desse modo, a temperatura necessária para a hidrogenação catalisada por níquel metálico será maior nos cicloalcanos superiores. A explicação desses fatos pode ser encontrada nos ângulos de ligação dos átomos de carbono nos ciclos. Lembrando que um carbono saturado (sp3) é mais estável com ângulos de ligação de 109°28’ o temos: ciclopropano ciclobutano aumento da establidade A partir do ciclobutano, as moléculas não são planas, o que permite que os átomos de carbono apresentem ângulos de ligação mais próximos do valor mais estável (109°28’). Por exemplo, no ciclo-hexano temos dois isômeros conformacionais. 05 I – C / II – E / III – E / IV – C. 06 a. CH3 CH3 + HBr 1-bromo-1-metilciclopentano Br + HBr CH3CH3 Br 1-bromo-2-metilciclopentano peróxido b. 1-metil-ciclopenteno 4-metil-ciclopenteno3-metil-ciclopenteno CH3 CH3 CH3 c. O metilciclopenteno que responde à questão é o 3-metil-ciclopenteno, pois: CH3 CH3 CH3 CH3 3-metil-ciclopentano 3-metil-ciclopenteno 1-bromo-2-metil-ciclopentano 1-bromo-3-metil-ciclopentano + HBr + HBr Br Br 07 a. Composto A: CH3CH2C ≡ CH Composto B: CH3CH2CH2CH3 b. Composto C: c. x = 0,2 g de H2. 08 a. OH + HBr Br + H + +H O2 � b. I. Ciclo-hexeno. II. Bromo ciclo-hexano. 09 44. 10 a. + 2 Br2 + 2 HBr NO2 NO2 Br Br A Br� 3 Gabarito 377IME-ITA b. + 3 C�2 + 3 HC� CH3 CH3 A�C�3 C� C� C� Exercícios Nível 2 01 a. Ativante do anel benzênico, devido ao efeito mesomérico positivo. b. OH OH NO2 NO2 o-Nitrofenol p-Nitrofenol 02 a. OH OCH3 CH3 CH OH2 fenol álcool éter b. NO2 NO2 Nitrobenzeno m Bromonitrobenzeno Br 03 Letra B. 04 a. NH2 b. NO2 + H O2 + HNO3 H SO2 4 05 a. Substância A; grupo NO2: é um metadirigente e desativante do anel. Substância B; grupo CH3: é um ortoparadirigente e ativante do anel. Substância C; grupo Br: é um ortoparadirigente, porém desativante do anel. b. Semelhante ao grupo A: – COOH; SO3H; – CHO; – CONH2 Semelhante ao grupo B: – NH2; – OH; R – O – ; R – . 06 Letra C. 07 Letra A. 08 a. NH2 NH2 b. N N H N2 N N N N +HC� C� C� H c. O OH OH HO HO HO CH OH2 CH OH2 CH OH2 N = N NN NN + HC� C� H 09 a. CH3 CH3 NO2 A C O E NO2 B: NH2 C: D: O CH3 CH3 NO2 A C O E Gabarito 378 Vol. 3 b. CH3 B NO2 CH3 NO2 NO2 CH3 NO2 c. CH3 NO2 C O E 10 a. CH3 CH3e NO2 NO2 b. NO2 NO2 c. CH3 CH3 Br Br e d. CH3 CH3 CH CH2 3 CH CH2 3 e e. CH Br2 11 a. Ciclo-hexano. b. 2-cloro-propano. c. 1,2-dibromo-ciclohexano. d. 1,2-propanodiol. e. Propanona. f. 1-bromo-2-buteno. g. o-metoxi-etilbenzeno. h. po-metoxi-etilbenzeno. i. 3-bromobenzoato de metila. Assunto 16 Exercícios Nível 1 Reações de álcool e fenol 01 Letra D. 02 Letra C. 03 Letra E. 04 Em (I): H3C – CH2 – O – CH2 – CH3 Etoxietano H2C CH2 Eteno Em (II): H3C – C H O Etanal H3C – C OH O Ácido etanoico 05 Letra B. 06 Letra D. 07 A = CH3COH (etanal) B = CH3COOH (ácido etanoico) C = CH3COOCH2CH3 08 A = H3C – CH2 – CH2 – OH propan-l-ol B = H3C – CH2 – C H O propanol 09 Letra A. 11 Letra B. 10 Letra D. 12 EECC. Reações de éter, aldeídos e cetonas 13 24. 14 Letra E. 15 a. cloreto de isopropil-magnésio ou cloreto de secpropil-magnésio. Fórmula estrutural plana H3C – CH – MgCl CH3 b. Sendo isômeros, possuem a mesma fórmula molecular e, consequentemente, apresentam as mesmas porcentagens em massa de seus elementos químicos. Fórmula estrutural plana CH2 CH OH H2C 16 Letra C. Gabarito 379IME-ITA 17 a. Dos três compostos, somente o primeiro: H H H H H HC C O Carbono alfa Pode sofrer uma reação aldólica, pois é o único que apresenta átomo de hidrogênio ligado ao carbono a. Os outros dois compostos não apresentam átomo de hidrogênio ligado aos carbonos alfa. b. H H H H H H H H H H H H H H H H H H C C C C C C O OH NaOH O 18 Letra D. 19 Letra C. 20 Letra E. 21 Letra E. Exercícios Nível 2 Reações de álcool e fenol 01 a. (I) CH CH OH CH COOHKMnOH SO3 2 4 4 32 → (II) CH COOH CH CH OH CH CH SO3 3 2 3 2 4+ →∆ OCH2CH3 O + H2O b. X = ácido acético, ácido etanoico, CH3COOH ou C2H4O2 Z= H2O, HOH, água c. X = H – C – C H H HO O , ácido etanóico O HH Z = água d. (I) oxidação; (II) esterificação 02 a. CH3CH2COOCH2CH3. Propanoato de etila. Éster b. CH3CH2CH2COOH. Ácido carboxílico. Ácido butanoico ou Ácido butírico c. CH2CH2CH3 O , éter, éter fenil-propílico 03 Letra A. 04 Cetona (oxidação de álcool secundário) e, no caso da segunda estrutura, não há reação, uma vez que o álcool é terciário. 05 Letra C. 06 Letra D. 07 a. I → etanal; aldeído II → ácido etanoico; ácido carboxílico b. etóxietano; água 08 Propanona Cr2O7 2- + 6e– + 14H+ → 2Cr3+ + 7H2O Reações de éter, aldeídos e cetonas 09 a. As fórmulas estruturais planas das duas ciclo-pentenonas isoméricas são: H3C – C = C – CH3 CH2 C = O CH2 CH2 CH2 HC = C – CH2 – CH3 O = C b. O composto X possui fórmula estrutural plana: H3C C C C C HH CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH3 O O 10 Letra C. 11 a. H3C CH3C O Propano b. O2 OH + 12 a. C CH3 CH2 b. CH CH3 CH3 c. C OK O d. e e. NO2 CH3 – CH – CH3 NO2 CH3 – CH – CH3 NO2 CH3 – CH – CH3 Gabarito 380 Vol. 3 f. C O CH3 13 Letra D. 14 (PUC-SP) a. A: álcool; etanol B: éter; metóximetano b. C: aldeído; propanal D: cetona; propanona 15 % aldeído ≅ 20,4% % cetona ≅ 79,6% ANOTAÇÕES ____________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________ Gabarito 381IME-ITA