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Toda matéria é constituída de pequenas partículas e, dependendo do maior ou menor grau de agregação entre elas, logo Todo material ao nosso redor, que pode ou não ser percebido por nós, é química e está em constante transformação, podendo ser encontrado em três estados físicos: sólido, líquido e gasoso, ou seja se apresenta em uma das fases da matéria. QUÍMICA Prof. EDSON CRUZ PROMILITARES COLÉGIO NAVAL/EPCAR MÓDULO 2 2 SUMÁRIO ESTADOS FÍSICOS DA MATÉRIA OU FASES DA MATÉRIA ______________________________ 4 GRÁFICOS DE AQUECIMENTO ___________________________________________________ 7 EXERCÍCIOS DE COMBATE _____________________________________________________ 12 GABARITO __________________________________________________________________ 30 QUÍMICA Prof. EDSON CRUZ PROMILITARES COLÉGIO NAVAL/EPCAR MÓDULO 2 3 ASPECTOS MACROSCÓPICOS II A “espaçonave” chamada PLANETA TERRA é uma esfera com cerca de 12600 km de diâmetro, que pesa cerca de 6 x 10²¹ toneladas e se desloca no espaço com uma velocidade de aproximadamente 106000 km/h. No entanto, na vastidão do universo, nosso planeta é apenas uma “partícula de poeira”. Essa espaçonave carrega mais de 6 bilhões de seres humanos e um número enorme de vegetais e animais. Na verdade, todos os seres vivos habitam apenas uma “película” da Terra, que se assemelha, em proporções, à casca de uma maçã. Essa película é uma região denominada biosfera (do grego: bios, vida; sphaira, esfera). É importante também notar que todos os seres vivos só existem à custa do que é retirado do ar (atmosfera), da água (hidrosfera) e do envoltório sólido (litosfera). Do espaço exterior, porém, nos chega a energia solar, sem a qual não existiria na Terra a vida tal qual a conhecemos. A atmosfera é formada principalmente por nitrogênio e oxigênio. A hidrosfera é a “capa” de água que envolve a Terra. Encontra-se na forma sólida (gelo, nas altas montanhas, nas geleiras, nos icebergs etc.), na forma líquida (oceanos, rios, lagos, água subterrânea etc.) ou na forma gasosa (como na umidade do ar, por exemplo). A litosfera ou crosta terrestre é conhecida, com relativa precisão, somente até poucos quilômetros de profundidade. É formada por rochas, minerais, minérios etc., onde aparecem, em maior quantidade, o oxigênio, o silício, o alumínio e o ferro. Isso é tudo de que a humanidade dispõe para sobreviver. Portanto, não “gaste” a Terra com consumos excessivos nem a torne uma “lata de lixo” com demasiado desperdício. TEIXEIRA, Wilson, et. al. Decifrando a Terra. Oficina de Textos, São Paulo, 2001. QUÍMICA Prof. EDSON CRUZ PROMILITARES COLÉGIO NAVAL/EPCAR MÓDULO 2 4 ESTADOS FÍSICOS DA MATÉRIA OU FASES DA MATÉRIA Em geral, conforme a variação de energia cinética e potencial das partículas (moléculas ou íons) que constituem a substância, ela poderá se apresentar na fase sólida, líquida ou gasosa. Esses três estados — sólido, líquido e gasoso — são chamadas de estados físicos ou estados de agregação da matéria, e as transformações de um estado para outro são denominadas mudanças de estado físico da matéria. Em resumo: Relação entre energia cinética (Ec) e potencial (Ep) das partículas Volume adquirido Forma adquirida Sólida Ec muito menor que Ep Próprio Própria Líquida Ec da mesma ordem que Ep Próprio Variável Gasosa Ec muito maior que Ep Variável Variável Energia absorvida endotérmica Energia total do sólido < Energia total do líquido < Energia total do gás Energia liberada exotérmica QUÍMICA Prof. EDSON CRUZ PROMILITARES COLÉGIO NAVAL/EPCAR MÓDULO 2 5 A Terra está envolvida por uma camada de ar que tem espessura aproximada de 800 km. Essa camada de ar exerce pressão sobre os corpos: a pressão atmosférica. 1. A rigor, o termo estado da matéria (substância ou mistura) é reservado pela termodinâmica para se referir a uma temperatura, pressão e volume específicos que a matéria apresenta em um dado momento. Uma porção de matéria numa determinada fase de agregação pode se apresentar em diversos estados diferentes. Por exemplo, na fase gasosa a substância água pode se apresentar no estado 1 (110C, 1 atm, 500 mL) ou no estado 2 (75C, 0,9 atm, 500 mL)... 2. Uma substância que se encontre numa determinada fase de agregação pode mudar de fase caso receba ou perca energia(calor). 3. As mudanças de fase caracterizam-se pela formação ou quebra de ligações intermoleculares, logo, envolve calor latente. Já os aquecimentos e resfriamentos, calor sensível. 4. Temperatura (ou Ponto) de Fusão (P.F.) x Temperatura (ou Ponto) de Ebulição (P.E.) P.F. – é uma temperatura característica na qual determinada substância sofre fusão. ponto ou temperatura de fusão = ponto ou temperatura de solidificação P.E. – é uma temperatura característica na qual determinada substância sofre ebulição. ponto ou temperatura de ebulição = ponto ou temperatura de condensação * O ponto de ebulição depende diretamente da pressão atmosférica e esta varia com a altitude. Quanto maior a pressão sobre o sistema, maior será o ponto de ebulição da substância e vice-versa. QUÍMICA Prof. EDSON CRUZ PROMILITARES COLÉGIO NAVAL/EPCAR MÓDULO 2 6 MUDANÇAS DE FASE SÓLIDO (ex.: gelo) LÍQUIDO (ex.: água) GÁS ou VAPOR (ex.: vapor de água) Solidificação Liquefação (condensação) Ressublimação Sublimação Fusão Vaporização OBSERVAÇÃO: 1. A vaporização pode ocorrer de 3 formas: Evaporação é a vaporização lenta, que ocorre na superfície do líquido, sem agitação nem surgimento de bolhas. • Ebulição é a vaporização rápida, com agitação do líquido e aparecimento de bolhas. • Calefação é uma vaporização muito rápida, com gotas do líquido “pulando” em contato com uma superfície ultra- aquecida. evaporação – quando ocorre em temperatura < ponto de ebulição ebulição – quando ocorre em temperatura ≥ ponto de ebulição calefação – quando ocorre com grande diferença de temperatura entre as partes 2. A sublimação, em geral, ocorre pois as ligações intermoleculares são muito fracas. Ex.: iodo (I2), gelo seco (CO2), naftalina (C10H8) 3. Comparação gráfica entre aquecimento e resfriamento de substâncias: Coisas como qualquer forma de energia , som, luz, luar, etc., não são considerados como matéria. QUÍMICA Prof. EDSON CRUZPROMILITARES COLÉGIO NAVAL/EPCAR MÓDULO 2 7 GRÁFICOS DE AQUECIMENTO Fazem uma análise técnica do aquecimento e/ou resfriamento de uma substância pura ou mistura, mostrando suas diferenças. a) Curva de aquecimento de uma substância pura as duas mudanças de fase ocorrem à temperatura constante (caracterização da substância pura). Água: P.F. = 0C P.E. = 100C b) Curva de aquecimento de uma mistura qualquer as duas mudanças de fase ocorrem com variação de temperatura. QUÍMICA Prof. EDSON CRUZ PROMILITARES COLÉGIO NAVAL/EPCAR MÓDULO 2 8 Note que não temos patamar. Contudo é importante observar que existem misturas que acabam comportando-se como se fossem substâncias puras, diante dos fenômenos de fusão/solidificação ou de ebulição/condensação. No primeiro caso, temos uma mistura eutética, ou simplesmente um eutético, que funde/solidifica em temperatura constante; é o que acontece com a liga metálica que contenha 62% de estanho e 38% de chumbo e que funde à temperatura constante de 183ºC. No segundo caso, temos uma mistura azeotópica, ou simplesmente um azeótropo, que ferve/condensa em temperatura constante; por exemplo, uma mistura com 96% de álcool comum e 4% de água, em volume, que ferve à temperatura constante de 78,1C. c) Curva de aquecimento de uma mistura eutética Note que temos um patamar, isto é, durante a fusão a temperatura permanece constante, logo, apresenta ponto de fusão. QUÍMICA Prof. EDSON CRUZ PROMILITARES COLÉGIO NAVAL/EPCAR MÓDULO 2 9 MISTURA EUTÉTICA – aquela que se comporta como substância pura ao longo da fusão. d) Curva de aquecimento de uma mistura azeotrópica. Note que temos um patamar, isto é, durante a ebulição a temperatura permanece constante, logo, temos um ponto de ebulição. MISTURA AZEOTRÓPICA – aquela que se comporta como substância pura ao longo da ebulição. I. A densidade ou massa específica, que é o quociente da massa pelo volume da substância. Matematicamente: Para uma substância pura se caracterizar como tal, algumas outras constantes físicas, além do ponto de fusão e de ebulição, são muito importantes. QUÍMICA Prof. EDSON CRUZ PROMILITARES COLÉGIO NAVAL/EPCAR MÓDULO 2 10 3 3 m massa da substância g m d V volume da substância cm v d densidade g / cm ou g / mL A densidade dos líquidos é medida diretamente pelos densímetros, como os existentes em bombas de álcool nos postos de gasolina. De acordo com as densidades, costuma-se dizer, em linguagem popular que, por exemplo: o alumínio é "leve" (d = 2,7 g/cm3), enquanto o chumbo é "pesado" (d = 11,4 g/cm3); o correto seria dizer que o alumínio é menos denso que o chumbo. II. O calor específico, que é a quantidade de calor necessária para aumentar de 1 °C, a temperatura de 1 g da substância. Assim, por exemplo, 1 g de água necessita de 1 cal para ter sua temperatura aumentada de 1°C; dizemos então que o calor específico da água é 1 cal/g C. III. A solubilidade, que é, por exemplo, a maior quantidade (em gramas) da substância que podemos dissolver numa dada quantidade de um líquido (em geral em litros), a uma dada temperatura. Por exemplo, podemos dissolver, no máximo, 365 g de sal comum em 1l de água a 20°C. Sendo específicas para uma dada substância pura, as constantes físicas nos permitem identificá-Ia e caracterizá-Ia. EXEMPLO RESOLVIDO: (Unicamp-SP) Três frascos de vidro transparentes, fechados, de formas e dimensões iguais, contêm cada um a mesma massa de líquidos diferentes. Um contém água, o outro, clorofórmio e o terceiro, etanol. Os três líquidos são incolores e não preenchem totalmente os frascos, os quais não têm nenhuma identificação. Sem abrir os frascos, como você faria para identificar as substâncias? A densidade (d) de cada um dos líquidos, à temperatura ambiente, é: QUÍMICA Prof. EDSON CRUZ PROMILITARES COLÉGIO NAVAL/EPCAR MÓDULO 2 11 d(água) = 1,0 g/cm 3 d(clorofórmio) = 1,4 g/cm 3 d(etanol) = 0,8 g/cm 3 SOLUÇÃO: A partir da expressão que permite calcular densidades m d V , temos m = d . V água água água clorofórmio clorofórmio clorofórmio etanol etanol etanol m d . V m d . V m d . V como a massa é a mesma, o líquido de maior densidade deverá apresentar o menor volume m d V QUÍMICA Prof. EDSON CRUZ PROMILITARES COLÉGIO NAVAL/EPCAR MÓDULO 2 12 1ª SEQUÊNCIA DE EXERCÍCIOS 1. (CN-2004) Na parte mais externa da atmosfera terrestre, há grande quantidade de um gás que é alótropo do Oxigênio e protege a Terra de radiações nocivas. Este gás tem cor azul, o que faz com que a Terra, também, pareça azulada. Que gás é esse? a) O3 – ozônio b) S8 – enxofre rômbico c) C54 – fulereno d) N2 – nitrogênio e) H2O – água 2. (IME) Observe o esquema: Sabendo que: I. a água passa do estado líquido para o de vapor II. o vapor gira as hélices de uma turbina III. o movimento no interior de um gerador produz energia elétrica QUÍMICA Prof. EDSON CRUZ PROMILITARES COLÉGIO NAVAL/EPCAR MÓDULO 2 13 a) Indique os itens que podem corresponder ao meio utilizado no processo: I. usina eólica II. usina termoelétrica III. células fotoelétricas IV. usina hidrelétrica V. usina nuclear b) Quais fontes de energia indicadas no item anterior podem produzir energia “limpa” e considerada inesgotável? c) Numa usina termoelétrica, uma das substâncias queimadas é o carvão. Durante essa queima (combustão), são lançados na atmosfera gases nocivos ao meio ambiente e ao ser humano. Como é denominada essa situação? d) em qual dos processos citados uma estiagem prolongada pode afetar a produção de energia elétrica? 3. (CN-1996) O esquema representa três tubos de ensaio de mesmo diâmetro, contendo cada um a mesma massa dos seguintes líquidos incolores: água - acetona - clorofórmio. Dadas as densidades: dágua = 1,00 g/cm 3; dacetona = 0,80 g/cm 3 e dclorofórmio = 1,4 g/cm 3, podemos afirmar que os tubos I, II e III contém, respectivamente: a) acetona, água e clorofórmio b) acetona, clorofórmio e água c) água, clorofórmio e acetona d) clorofórmio, água e acetona e) clorofórmio, acetona e água 4. (Med. Catanduva-SP) Entre as alternativas abaixo, escolha o conjunto de evidências que caracteriza um determinado fenômeno como sendo uma transformação química. a) Houve desprendimentode calor e ocorreu uma mudança de fase (da fase sólida para a fase Iíquida, por exemplo). b) Houve mudança de cor e o processo não se mostrou reversível. c) Houve mudança de cor, de solubilidade, do ponto de fusão e de outras propriedades, como a textura e a viscosidade. d) O processo é reversível, fator indispensável para ser considerado um fenômeno de transformação química. e) Verificaram-se mudanças de propriedades (físicas); houve desprendimento de calor durante o processo, a substância formada apresentou novas propriedades químicas e organolépticas. QUÍMICA Prof. EDSON CRUZ PROMILITARES COLÉGIO NAVAL/EPCAR MÓDULO 2 14 5. (CN-1997) O aquecimento global já apresenta sinais visíveis em alguns pontos do planeta. Numa ilha do Alasca, na Aldeia de Shishmaret, por exemplo, as geleiras já demoram mais a congelar no inverno; descongelam mais rápido na primavera, e há mais icebergs. Desde 1971, a temperatura aumentou, em média, 2C. As mudanças de estados descritas no texto, são, respectivamente: a) solidificação e fusão. b) solidificação e condensação. c) sublimação e solidificação. d) solidificação e ebulição. e) fusão e condensação. 6. Mede-se a densidade de um material dividindo-se sua massa pelo seu volume: m d v . No gráfico abaixo, as massas (em gramas) foram marcadas no eixo das ordenadas e os volumes (em mL), no eixo das abscissas. a) Determine a massa de 80 mL do material mais denso, dentre os citados. b) Determine o volume ocupado por 80 g do material menos denso. 7. (UFMG) A tabela contém propriedades de algumas substâncias: Substância PF (C) PE (C) d (g.mL-1) Solubilidade/água Glicerina 20 290 1,26 muito solúvel Eugenol -7,5 253 1,07 insolúvel Etanodiol -144 35 0,839 pouco solúvel Com base nos dados da tabela, é possível concluir que todas as alternativas abaixo estão corretas, EXCETO: a) A mistura eugenol-glicerina pode ser separada por adição de água. b) Numa mistura de água e glicerina, a água é sobrenadante. c) Um litro de glicerina pesa tanto quanto 1,26 litro de água. d) O etanodiol é um líquido mais volátil do que a água. e) Num dia muito frio, a glicerina é um sólido. QUÍMICA Prof. EDSON CRUZ PROMILITARES COLÉGIO NAVAL/EPCAR MÓDULO 2 15 Dado: Massa específica da água = 1,00 kg.L-4 8. (UFPA) Dado o diagrama de aquecimento de um material: A alternativa correta é: a) o diagrama representa o aquecimento de uma substância pura. b) a temperatura no tempo zero representa o aquecimento de um líquido. c) 210C é a temperatura de fusão do material. d) a transformação de X para Y é um fenômeno químico. e) 80C é a temperatura de fusão do material. 9. (UFSM-RS) Com relação aos processos de mudança de estado físico de uma substância, pode-se afirmar que são endotérmicos, isto é, absorvem energia: a) vaporização, solidificação, liquefação. b) liquefação, fusão, vaporização. c) solidificação, fusão, sublimação. d) solidificação, liquefação, sublimação. e) sublimação, fusão, vaporização. 10. (UFF) As fases de agregação para as substâncias abaixo, quando expostas a uma temperatura de 30C são, respectivamente: Materiais Ponto de fusão (C) (1 atm) Ponto de ebulição (C) (1 atm) mercúrio – 38,87 356,9 amônia – 77,7 – 33,4 benzeno 5,5 80,1 naftaleno 80,0 217,0 a) sólido, líquido, gasoso e líquido. b) líquido, sólido, líquido e gasoso. QUÍMICA Prof. EDSON CRUZ PROMILITARES COLÉGIO NAVAL/EPCAR MÓDULO 2 16 c) líquido, gasoso, líquido e sólido. d) gasoso, líquido, gasoso e sólido. e) sólido, gasoso, líquido e gasoso. 11. (Cesgranrio-RJ) "Aproveitando a força dos ventos: Os ventos quase incessantes de todo o litoral brasileiro, até agora aproveitados apenas para bombear água, em cata-ventos rústicos, passarão a ser usados para gerar energia elétrica. Até o ano 2005, segundo estimativa do Fórum Permanente de Energia Renovável, coordenado pelo Ministério de Ciência e Tecnologia, o país deverá ter 1 600 turbinas eólicas, cada uma com capacidade máxima de 600 quilowatts-hora (kWh)." http://www.ciencia.org.br/tech.htm 1996 – Revista Ciência Hoje/SBPC O texto acima apresenta uma fonte alternativa para produção de energia, através do aproveitamento natural do ar em movimento (vento). Com base nos principais componentes do ar atmosférico, é correto afirmar que: a) o átomo de N2 é formado por duas moléculas do elemento nitrogênio. b) o isótopo Ar (argônio) representa um elemento altamente reativo. c) o composto O2 é uma molécula monoatômica. d) a substância CO2 é uma molécula formada por três elementos químicos. e) a molécula de H2O é formada por três átomos de dois elementos químicos distintos. 12. O salitre-do-chile, ou nitrato de sódio, NaNO3, é um sal deliqüescente, cuja solubilidade em água passa de 116 g.L–1 a 0°e, para 711 g.L–1 a 100°C. É pouco encontradiço no Brasil, mas ocorre muito no Chile (e daí o seu nome), que é um país de grandes altitudes, e nos desertos na Índia. Proponha uma explicação para a abundância desse sal nas duas regiões citadas. 13. (FUVEST) Substância Temperatura de Fusão (C) Temperatura de ebulição a 1 atm Ácido acético 17 118 Bromo – 7 59 Ácido acético e bromo, sob pressão de 1 atm, estão imersos em banhos, como mostrado: QUÍMICA Prof. EDSON CRUZ PROMILITARES COLÉGIO NAVAL/EPCAR MÓDULO 2 17 Nas condições indicadas acima, qual o estado físico preponderante de cada uma dessas substâncias? ácido acético bromo a) sólido líquido b) líquido gasoso c) gasoso sólido d) sólido gasoso e) gasoso líquido 14. (UNIRIO) Substância Ponto de fusão (C) Ponto de ebulição (C) Etanol – 117 78 Éter etílico – 116 34 Pela análise dos dados da tabela, medidos a 1 atm, podemos afirmar que, à temperatura de 40 ºC e 1 atm: a) o éter e o etanol encontram-se na fase gasosa. b) o éter encontra-se na fase gasosa e o etanol na fase líquida. c) ambos encontram-se na fase líquida. d) o éter encontra-se na fase líquida e o etanol na fase gasosa. e) ambos encontram-se na fase sólida. 15. (FMU/FAAM/FISP-SP) Um vidro contém 200 cm3 de mercúrio de densidade 13,6 g/cm3. A massa de mercúrio contido no vidro é: a) 0,80 kg b) 0,68 kg c) 2,72 kg d) 27,2 kg e) 6,8 kg QUÍMICA Prof. EDSON CRUZ PROMILITARES COLÉGIO NAVAL/EPCAR MÓDULO 2 18 2ª SEQUÊNCIA DE EXERCÍCIOS 1. (CN-2000) Na fusão, uma substância pura passa: a) de dissolvida para precipitada, absorvendo energia. b) do estado líquido para o sólido, liberando energia. c) do estado gasoso para o sólido, liberando energia. d) do estado sólido parao líquido, liberando energia. e) do estado sólido para o líquido, absorvendo energia. 2. (UFPE) Para identificar três líquidos — de densidades 0,8 1,0 e 1,2 — o analista dispõe de uma pequena bola de densidade 1,0. Conforme a posição das bolas apresentadas no desenho a seguir, podemos afirmar que: a) os líquidos contidos nas provetas 1, 2 e 3 apresentam densidades 0,8, 1,0 e 1,2. b) os líquidos contidos nas provetas 1, 2 e 3 apresentam densidades 1,2, 0,8 e 1,0. c) os líquidos contidos nas provetas 1, 2 e 3 apresentam densidades 1,0, 0,8 e 1,2. d) os líquidos contidos nas provetas 1, 2 e 3 apresentam densidades 1,2, 1,0 e 0,8. e) os líquidos contidos nas provetas 1, 2 e 3 apresentam densidades 1,0, 1,2 e 0,8. 3. (UNICAMP) A figura adiante mostra o esquema de um processo usado para a obtenção de água potável a partir de água salobra (que contém alta concentração de sais). Este "aparelho" improvisado é usado em regiões desérticas da Austrália. QUÍMICA Prof. EDSON CRUZ PROMILITARES COLÉGIO NAVAL/EPCAR MÓDULO 2 19 a) Que mudanças de estado ocorrem com a água dentro do "aparelho"? b) Onde, dentro do "aparelho", ocorrem estas mudanças? c) Qual destas mudanças absorve energia e de onde esta energia provém? 4. (UFSM-RS) Analise o gráfico em relação às mudanças de estado que ocorrem no álcool 96%, vendido em supermercado. Pode-se afirmar que esse produto constitui um(a): a) sistema heterogêneo b) mistura azeotrópica c) substância pura d) mistura eutética e) sistema bifásico 5. (PUC) Numa praia, em pleno verão, um estudante de Química observou que o carrinho de picolé usava "gelo seco" para retardar o degelo dos picolés. Pediu à vendedora um pedaço do gelo e colocou-o num copo com água, ocorrendo formação de "fumaças brancas". Observou-se então o fenômeno de: a) evaporação b) sublimação c) fusão d) gaseificação e) liquefação 6. (UFF) No processo de fabricação de pão, os padeiros, após prepararem a massa utilizando fermento biológico, separam uma porção de massa em forma de “bola” e a mergulham num recipiente com água, aguardando que ela suba, como pode ser observado, respectivamente, em I e II do esquema abaixo. Quando isso acontece, a massa está pronta para ir ao forno. QUÍMICA Prof. EDSON CRUZ PROMILITARES COLÉGIO NAVAL/EPCAR MÓDULO 2 20 Um professor de Química explicaria esse procedimento da seguinte maneira: A bola de massa torna-se menos densa que o líquido e sobe. A alteração da densidade deve-se à fermentação, processo que pode ser resumido pela equação: C6H12O6 2 C2H5OH 2 CO2 energia glicose álcool comum gás carbônico Considere as afirmações abaixo: I. A fermentação dos carboidratos da massa de pão ocorre de maneira espontânea e não depende da existência de qualquer organismo vivo. II. Durante a fermentação ocorre produção de gás carbônico que se vai acumulando em cavidades no interior da massa, o que faz a bola subir. III. A fermentação transforma a glicose em álcool. Como o álcool tem maior densidade do que a água, a bola de massa sobe. Dentre as afirmativas, apenas: a) I está correta b) II está correta c) I e II estão corretas d) II e III estão corretas QUÍMICA Prof. EDSON CRUZ PROMILITARES COLÉGIO NAVAL/EPCAR MÓDULO 2 21 7. (UCDB-MS) Uma substância sólida é aquecida continuamente. O gráfico a seguir mostra a variação da temperatura (ordenada) com o tempo (abscissa): O ponto de fusão, o ponto de ebulição e o tempo durante o qual a substância permanece no estado líquido são, respectivamente: a) 150, 65 e 5 b) 65,150 e 25 c) 150, 65 e 25 d) 65, 150 e 5 e) 65,150 e 10 8. (UFV-MG) A figura abaixo mostra as curvas de temperatura versus tempo para a mesma massa de três amostras materiais A, B e C, partindo do estado sólido no tempo zero. Observe a figura e marque a alternativa correta: QUÍMICA Prof. EDSON CRUZ PROMILITARES COLÉGIO NAVAL/EPCAR MÓDULO 2 22 a) as amostras A, B e C são exemplos de substâncias puras. b) a amostra C não constitui substância pura por não manter as temperaturas de fusão e ebulição constantes. c) à temperatura de 100°C, a amostra A encontra-se no estado líquido. d) a amostra B aquece mais rápido do que a amostra A. e) a amostra B apresenta temperatura de ebulição de 40°C. 9. (UFMG) Em um frasco de vidro transparente, um estudante colocou 500 mL de água e, sobre ela, escorreu vagarosamente, pelas paredes internas do recipiente, 500 mL de etanol. Em seguida, ele gotejou óleo vegetal sobre esse sistema. As gotículas formadas posicionaram-se na região interfacial, conforme mostrado nesta figura: Considerando-se esse experimento, é correto afirmar que: a) a densidade do óleo é menor que a da água. b) a massa de água, no sistema, é 10 vezes maior que a de etanol. c) a densidade do etanol é maior que a do óleo. d) a densidade da água é menor que a do etanol. 10. (CN-2004) Responder a questão com base na tabela a seguir, que apresenta exemplos de substâncias químicas e seus respectivos pontos de fusão (P.F.) e pontos de ebulição (P.E.), em C a 1 atm. Substância P.F. P.E. Clorofórmio –63 61 Fenol 43 182 Éter etílico –116 34 Pentano –130 36 Em um dia muito quente, cuja a temperatura é 39C e a pressão de 1 atm, as substâncias que se apresentam no estado físico gasoso são: QUÍMICA Prof. EDSON CRUZ PROMILITARES COLÉGIO NAVAL/EPCAR MÓDULO 2 23 a) clorofórmio e fenol; b) éter etílico e pentano; c) fenol e éter etílico; d) fenol e pentano; e) clorofórmio e éter etílico; 11. (CN) De acordo com os gráficos de mudanças de estado, a seguir, podemos afirmar corretamente que I, II e III correspondem, respectivamente, a: a) mistura, substância pura e mistura eutética. b) mistura, substância pura e mistura azeotrópica. c) mistura, mistura azeotrópica e substância pura. d) substância pura, mistura eutética e mistura azeotrópica. e) substância pura, mistura e mistura eutética. QUÍMICA Prof. EDSON CRUZ PROMILITARES COLÉGIO NAVAL/EPCAR MÓDULO 2 24 12. (UFF) Considere as afirmativas a respeito de uma placa de ferro: I. A placa é áspera ao tato, e essa é uma propriedade organoléptica; II. A placa tem compressibilidade muito pequena, e a compressibilidade é uma propriedade funcional; III. Exposta ao ar a placa enferruja, e esta é umapropriedade química; IV. A placa passa do estado sólido para o estado líquido a 1535 °C, sob pressão normal, e esse valor caracteriza uma propriedade específica desse material. V. A massa de 0,25L de ferro, a 20°C, é 1968,5 g. Logo, sua massa específica é µ = 7,874 g.cm-3. Dentre essas afirmativas, são verdadeiras: a) Todas b) Todas, menos uma c) Todas, menos duas d) Apenas uma e) Nenhuma 13. (CN) Assinale a alternativa correta, considerando a pressão constante: a) Durante o processo de ebulição de uma substância pura, a temperatura de ebulição não permanece constante; b) Durante o processo de ebulição de uma mistura, a temperatura de ebulição permanece constante; c) Durante os processos de ebulição de uma substância pura e de uma mistura, as temperaturas de ebulição dessas espécies não se alteram; d) Durante o processo de ebulição de uma substância pura, a temperatura de ebulição permanece constante. e) Nenhuma das alternativas anteriores. 14. (UFF) Ainda a respeito da placa de ferro citada acima, pode-se afirmar CORRETAMENTE: a) sua densidade absoluta é 7,874, e sua densidade relativa é 7,874 g.cm–3. b) a 40°C, sua massa específica será maior que 7,874 g.cm–3. c) é dúctil, flexível e maleável, e essas são propriedades funcionais dos metais em geral. d) 1535°C, sob pressão de 1 atm, é a pressão normal de liquefação do ferro. e) a placa de ferro é um polímero de fórmula Fen, onde n>1000. QUÍMICA Prof. EDSON CRUZ PROMILITARES COLÉGIO NAVAL/EPCAR MÓDULO 2 25 15. (UNIRIO) No preparo de uma limonada em duas etapas, foram feitas as seguintes observações: 1ª etapa mistura I 1ª observação Ao se espremer o limão sobre a água, uma semente escapou e caiu no copo. A semente, imediatamente, afundou na mistura. 2ª etapa mistura II 2ª observação Na mistura obtida, dissolveram-se três colheres de açúcar. A semente subiu para a superfície do líquido. Das observações 1 e 2, pode-se concluir que a densidade da semente é: a) menor que a densidade do suco de limão mais água. b) menor que a densidade do suco de limão mais água e açúcar. c) igual à densidade do suco de limão. d) maior que a densidade do suco de limão mais água e açúcar. e) igual à densidade da água mais açúcar. QUÍMICA Prof. EDSON CRUZ PROMILITARES COLÉGIO NAVAL/EPCAR MÓDULO 2 26 3ª SEQUÊNCIA DE EXERCÍCIOS 1. (UFMG) A tabela contém propriedades de algumas substâncias: Substância PF(C) PE(C) D (g.mL-1) Solubilidade/água Glicerina 20 290 1,26 Muito solúvel Eugenol –7,5 253 1,07 Insolúvel Etanodiol –144 35 0,839 Pouco solúvel Com base nos dados da tabela, é possível concluir que todas as alternativas abaixo estão corretas, EXCETO: a) a mistura eugenol-glicerina pode ser separada por adição de água. b) numa mistura de água e glicerina, a água é sobrenadante. c) um litro de glicerina pesa tanto quanto 1,26 litro de água. d) o etanodiol é um líquido mais volátil do que a água. e) num dia muito frio, a glicerina é um sólido. Dado: Massa específica da água = 1,00 kg.L-1 2. (CN-RJ) Um cientista recebeu uma substância desconhecida, no estado sólido, para ser analisada. O gráfico abaixo representa o processo de aquecimento de uma amostra dessa substância. Analisando o gráfico, podemos concluir que a amostra apresenta: a) duração da ebulição de 10 min. b) duração da fusão de 40 min. c) ponto de fusão de 40°C. d) ponto de fusão de 70°C. e) ponto de ebulição de 50°C. QUÍMICA Prof. EDSON CRUZ PROMILITARES COLÉGIO NAVAL/EPCAR MÓDULO 2 27 3. (CETEF) A maior parte das amostras de matéria na natureza é constituída por duas ou mais substâncias, isto é, as amostras são misturas. Diante disso, tornou-se necessária uma classificação para a matéria, seja ela natural ou sintética. Isso nos permite afirmar: I. Uma substância pura pode ser definida como aquela cujas propriedades não podem ser modificadas por processos de purificação. II. O ouro e o diamante são casos especiais de materiais que ocorrem naturalmente na forma de substâncias puras. III. Uma mistura homogênea ou solução pode ser desdobrada através de métodos físicos adequados. IV. Em uma amostra de material classificado como heterogêneo (suspensão), as propriedades são iguais em toda a sua extensão. Das afirmações acima, somente são corretas: a) I e II b) I e III c) I, II e III d) III e IV e) II e IV 4. (OSEC-SP) Densidade é uma propriedade definida pela relação: a) massa/pressão b) massa/volume c) massa/temperatura d) pressão/temperatura e) pressão/volume 5. (UNIRIO) No esquema a seguir estão representados cinco sistemas, formados por moléculas constituídas por três tipos de átomos, representados por . QUÍMICA Prof. EDSON CRUZ PROMILITARES COLÉGIO NAVAL/EPCAR MÓDULO 2 28 Assinale a alternativa que identifica os sistemas I, II, III, IV e V corretamente. a) Substância pura simples, substância pura composta, mistura de 2 componentes, mistura de 3 componentes, mistura de 4 componentes. b) Substância pura simples, substância pura composta, mistura de 3 componentes, mistura de 3 componentes, mistura de 4 componentes. c) Mistura de 2 componentes, substância pura composta, mistura de 3 componentes, mistura de 3 componentes, mistura de 4 componentes. d) Substância pura composta, substância pura simples, mistura de 3 componentes, mistura de 3 componentes, mistura de 4 componentes. e) Mistura de 2 componentes, substância pura composta, mistura de 3 componentes, mistura de 4 componentes, mistura de 4 componentes. 6. O salitre-do-chile, ou nitrato de sódio, NaNO3, é um sal deliqüescente, cuja solubilidade em água passa de 116g.L–1 a 0°C, para 711 g.L–1 a 100°C. É pouco encontradiço no Brasil, mas ocorre muito no Chile (e daí o seu nome), que é um país de grandes altitudes, e nos desertos na Índia. 7. (UERJ-adaptado) A panela de pressão permite que alimentos sejam cozidos em água muito mais rapidamente do que em panelas convencionais. Sua tampa possui urna borracha de vedação que não deixa o vapor escapar a não ser através de um orifício sobre o qual assenta um peso que controla a pressão. Quando em uso, desenvolve-se uma pressão elevada no seu interior. Para a sua operação segura, é necessário observar a limpeza do orifício central e a existência de uma válvula de segurança, normalmente situada na tampa. O esquema da panela de pressão e um diagrama de fases da água são apresentados abaixo: Adaptado de: COVRE, G. J. Química: O homem e a natureza. São Paulo: FTD, 2000, p. 370 a) A vantagem do uso de panela de pressão é a rapidez para o cozimento de alimentos, e isto se deve a que fatos? Explique-os.b) Explique o funcionamento da válvula da panela de pressão. QUÍMICA Prof. EDSON CRUZ PROMILITARES COLÉGIO NAVAL/EPCAR MÓDULO 2 29 8. (UERJ) O gelo seco, ou dióxido de carbono solidificado, muito utilizado em processos de refrigeração, sofre sublimação nas condições ambientes. Durante essa transformação, ocorrem, dentre outros, os fenômenos de variação de energia e de rompimento de interações. Esses fenômenos são classificados, respectivamente, como: a) exotérmico - interiônico. b) exotérmico - internuclear. c) isotérmico - interatômico. d) endotérmico - intermolecular. 9. (EsPCEx) Considere as substâncias X e Y na forma de dois cubos de 1 dm de aresta. As massas de X e de Y são de 300g e 3kg, respectivamente. Se, num balde contendo 10 litros de água colocarmos o cubo de X e um pedaço de Y com um décimo do tamanho original. a) X chegará ao fundo mais rápido do que Y. b) ambos chegarão ao fundo do mesmo tempo. c) Y não chegará ao fundo. d) nenhum dos dois chegará ao fundo. e) X não chegará ao fundo. 10. (CEFET) Existem muitos processos para purificar e extrair uma substância. Estes podem ser processos físicos ou processos químicos. A seguir são indicados alguns processos usuais e industriais de purificação e extração de substâncias químicas: I. Aquecimento de caldo de cana fermentado para a obtenção do etanol. II. Aquecimento do açúcar para obtenção do caramelo. III. Branqueamento do açúcar mascavo para obtenção do açúcar cristal. IV. Obtenção da cal virgem (CaO) a partir da calcinação do calcário (CaCO3). V. Obtenção do sal de cozinha (NaCI) a partir da evaporação da água do mar. Das afirmativas anteriores qual(ais) indica(m) apenas processos físicos? a) Somente I e II. b) Somente I e V. c) Somente I, lII e V. d) Somente III e IV. e) Somente II e IV. QUÍMICA Prof. EDSON CRUZ PROMILITARES COLÉGIO NAVAL/EPCAR MÓDULO 2 30 1ª SEQUÊNCIA DE EXERCÍCIOS 1. Pois trata-se de um alótropo do oxigênio, logo o ozônio. RESPOSTA: A 2. a) II e V b) I, III e IV c) poluição atmosférica d) IV 3. De acordo com a definição de densidade m d v , conclui-se matematicamente que, para massas iguais, a densidade será tanto menor quanto maior for o volume do líquido. Considerando que os volumes vão crescendo na ordem das figuras I, II e III, concluiremos que as densidades irão decrescer nessa mesma ordem. RESPOSTA: D 4. Mudanças de propriedades físicas, desprendimento de calor e mudanças de propriedades químicas e organolépticas são fenômenos que caracterizam uma transformação química. RESPOSTA: E 5. RESPOSTA: A QUÍMICA Prof. EDSON CRUZ PROMILITARES COLÉGIO NAVAL/EPCAR MÓDULO 2 31 6. a) 640g b) 640 mL 7. RESPOSTA: B 8. RESPOSTA: E 9. RESPOSTA: E 10. RESPOSTA: C 11. a) a molécula de N2 é formada por dois átomos do elemento nitrogênio. b) o argônio (gás nobre) não é radioativo. c) a substância simples O2 é constituída por moléculas biatômicas. d) a substâncias composta CO2 é constituída por moléculas formadas por dois elementos químicos, carbono e oxigênio. RESPOSTA: E 12. Nas grandes altitudes, a água vaporiza mais facilmente, devido à pressão atmosférica mais baixa; nos desertos, a vaporização é mais fácil, devido ao baixo teor de umidade da atmosfera. 13. RESPOSTA: C 14. Vamos transportar os dados do problema para um esquema representando a temperatura dada (40C) e os pontos de fusão e de ebulição do etanol e do éter etílico. QUÍMICA Prof. EDSON CRUZ PROMILITARES COLÉGIO NAVAL/EPCAR MÓDULO 2 32 Veja que a linha tracejada horizontal correspondente a 40 ºC corta a linha do etanol na região do líquido e a linha do éter etílico na região do gasoso. RESPOSTA: B 15. Dizer que a densidade do mercúrio é 13,6 g/cm3 significa dizer que 1 cm3 de mercúrio pesa 13,6 g. Daí surge a relação: 3 3 1cm mercúrio – 13,6 g x 2.720 g ou 2,72 kg 200 cm mercúrio – x RESPOSTA: C QUÍMICA Prof. EDSON CRUZ PROMILITARES COLÉGIO NAVAL/EPCAR MÓDULO 2 33 2ª SEQUÊNCIA DE EXERCÍCIOS 1. Lembre-se de que, para derreter ou vaporizar um material, precisamos fornecer calor (energia), que é, então, absorvido pelo material (dizemos que a transformação é endotérmica). Na seqüência inversa, isto é, na condensação e solidificação, o material nos "devolve" a energia que lhe fora fornecida (e a transformação é dita exotérmica). Esquematicamente, temos: Sólido Líquido Gás ou vapor A transformação absorve energia (endotérmica). A transformação libera energia (exotérmica). RESPOSTA: E 2. Na proveta 1, a bola é mais densa que o líquido, pois afundou. Conseqüentemente, o líquido é menos denso que a bola (densidade = 1). Na proveta 2, a bola não afunda nem flutua, provando que o líquido e a bola têm a mesma densidade (d = 1). Na proveta 3, a bola flutua, provando que o líquido é mais denso que a bola (d = 1). RESPOSTA: A 3. a) Notamos que, dentro do aparelho, a água sofre evaporação e liquefação. b) A evaporação ocorre na superfície da água salobra e a liquefação na superfície do plástico. c) A evaporação, que absorve energia do Sol. 4. Pois só apresenta patamar na ebulição. RESPOSTA: B 5. Pois o gelo seco usado em picolé é feito de CO2 e, devido a ligações muito fracas, sublima. RESPOSTA: B QUÍMICA Prof. EDSON CRUZ PROMILITARES COLÉGIO NAVAL/EPCAR MÓDULO 2 34 6. Pois o CO2 é feito enzimaticamente antes de ir ao forno. RESPOSTA: B 7. RESPOSTA: D 8. RESPOSTA: B 9. RESPOSTA: A 10. RESPOSTA: B 11. RESPOSTA: A 12. RESPOSTA: D 13. Durante o processo de ebulição de uma substância pura a temperaturas de ebulição permanece constante, em quanto o processo de ebulição de uma mistura a temperatura de ebulição se altera. RESPOSTA: D 14. RESPOSTA: C 15. RESPOSTA: B QUÍMICA Prof. EDSON CRUZ PROMILITARES COLÉGIO NAVAL/EPCAR MÓDULO 2 35 3ª SEQUÊNCIA DE EXERCÍCIOS 1. RESPOSTA: B 2. RESPOSTA: C 3. RESPOSTA: C 4. RESPOSTA: B 5. RESPOSTA: D 6. Nas grandes altitudes a água vaporiza mais facilmente devido à pressão mais baixa. Nos desertor, a vaporização é mais fácil devido ao baixo teor de umidade atmosférica. 7. a) Devido ao aumento da pressão, o líquido permanece neste estado em uma temperatura maior, logo, troca mais calor – cozinha mais rápido. b) Atuação das forças peso e pressão de vapor. 8. Devido ao aquecimento absorver calor e quebrar nas mudanças de fase ligações intermoleculares. RESPOSTA: D 9. Pois em uma parte ou no todo a densidade é a mesma. RESPOSTA: E 10. RESPOSTA: B