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1. O efeito estufa tem causado grande preocupação para os ambientalistas. O aumento da temperatura global apresenta consequências bastante desastrosas para a natureza (fauna e flora) e mesmo para o ser humano. Os combustíveis apresentam uma parcela de contribuição para o aumento da concentração do gás 2CO , que é um dos principais gases causadores do efeito estufa. Os principais combustíveis utilizados na indústria automobilística são a gasolina 8 8(C H ), o óleo diesel 16 34(C H , predominantemente) e o gás natural 4(CH ) que são de origem fóssil, e o etanol 2 5(C H OH), que tem como uma das suas fontes a cana-de-açúcar. O querosene (origem fóssil, predominantemente 12 26C H ) é utilizado como combustível em aeronaves. Abaixo, estão as reações de combustão desses combustíveis. Observe-as. ( ) ( ) ( ) ( )8 18 2 2 2g g vGasolina C H O CO H O→→ + +l ( ) ( ) ( ) ( )16 34 2 2 2g g vÓleo diesel C H O CO H O→→ + +l ( ) ( ) ( ) ( )4 2 2 2g g g vGás natural CH O CO H O→→ + + ( ) ( ) ( ) ( )2 5 2 2 2g g vEtanol C H OH O CO H O→ + +→l ( ) ( ) ( ) ( )12 26 2 2 2g g vQuerosene C H O CO H O→ + +→l Considerando uma massa de 1kg de cada combustível, assinale a alternativa que apresenta qual, dentre esses, é o maior contribuinte para o efeito estufa. Dados: Massas molares: C 12 g mol, H 1g mol, O 16 g mol.= = = a) Gasolina. b) Óleo diesel. c) Gás natural. d) Etanol. e) Querosene. 2. A preocupação com a emissão de gases poluentes no meio ambiente está muito presente na indústria automobilística. Recentemente, uma das soluções encontradas para contornar esse problema nos veículos movidos a Diesel foi o desenvolvimento do Arla 32, uma solução de ureia em água, que atua nos sistemas de exaustão, de acordo com as equações químicas abaixo: 2 2 2 3 2CO(NH ) H O 2 NH CO+ → + 3 2 2 24 NH 4 NO O 4 N 6 H O+ + → + 3 2 2 2 24 NH 2 NO O 3 N 6 H O.+ + → + Com base nessas informações, pode-se afirmar corretamente que a ação do Arla 32 leva a uma redução a) da emissão das espécies xNO , e não contribui para a poluição atmosférica. b) completa do NO e apenas da metade do 2NO emitido, mas contribui para a poluição atmosférica. c) completa do NO, mas somente reduz a emissão de 2NO depois que acabar o NO, e não contribui para a poluição atmosférica. d) da emissão das espécies xNO , mas contribui para a poluição atmosférica. 3. O processo de dessulfurização é uma das etapas utilizadas na produção do diesel. Esse processo consiste na oxidação do enxofre presente na forma de sulfeto de hidrogênio 2(H S) a enxofre elementar (sólido) que é posteriormente removido. Um método para essa extração química é o processo Claus, no qual parte do 2H S é oxidada a dióxido de enxofre 2(SO ) e, então, esse gás é usado para oxidar o restante do 2H S. Os compostos de enxofre remanescentes e as demais moléculas presentes no diesel sofrerão combustão no motor. MARQUES FILHO, J. Estudo da fase térmica do processo Claus utilizando fluidodinâmica computacional. São Paulo: USP, 2004 (adaptado). O benefício do processo Claus é que, na combustão do diesel, é minimizada a emissão de gases a) formadores de hidrocarbonetos. b) produtores de óxidos de nitrogênio. c) emissores de monóxido de carbono. d) promotores da acidificação da chuva. e) determinantes para o aumento do efeito estufa. 4. Lagos, lagoas e tanques têm a qualidade da água comprometida pelo recebimento de água da chuva ou de afluentes carregados de detritos, principalmente quando esses afluentes alteram a aeração da água desses corpos. A fim de avaliar as condições de cinco lagos, foram monitoradas as espécies químicas presentes. Na tabela abaixo são mostradas informações das espécies químicas que apresentaram teores bastante elevados. Lago Espécies químicas com teor elevado 1 3CH COO , − HS− , 4CH 2 3NO , − 2Hg ,+ 2O 3 C ,−l 3Fe ,+ 2CO 4 34PO , − 23CO , − K+ 5 24SO , − 2Ca ,+ 2Mg + Com base no exposto, é correto afirmar que o lago que possui condição anaeróbica é o de número: a) 1. b) 2. c) 3. d) 4. e) 5. 5. O petróleo é um tipo de combustível fóssil, de origem animal e vegetal, constituído principalmente por hidrocarbonetos. Em desastres de derramamento de petróleo, vários métodos são usados para a limpeza das áreas afetadas. Um deles é a biodegradação por populações naturais de microrganismos que utilizam o petróleo como fonte de nutrientes. O quadro mostra a composição química média das células desses microrganismos. Elemento Composição média celular (%) Carbono 50 Hidrogênio 7 Nitrogênio 11 Fósforo 2 Outros 30 Para uma efetiva biodegradação, a região afetada deve ser suplementada com a) nitrogênio e fósforo. b) hidrogênio e fósforo. c) carbono e nitrogênio. d) carbono e hidrogênio. e) nitrogênio e hidrogênio. 6. Gases apresentam a propriedade de dissolver uma quantidade máxima de vapor de água, de acordo com a temperatura em que se encontram. Ao atingir esse limite máximo, o gás fica saturado de vapor de água; a partir desse ponto, a água passará a se condensar formando pequenas gotículas de líquido. O ar atmosférico, por exemplo, pode dissolver uma quantidade máxima de vapor de água, expressa a cada temperatura e em unidades de pressão, conforme está apresentado no quadro abaixo. Temperatura ( C)° Pressão máxima de vapor de água no ar atmosférico (mm Hg) 10 9,2 20 17,5 30 31,8 40 55,3 A umidade relativa (UR) é um termo utilizado com frequência pelos meteorologistas para indicar a quantidade de vapor de água presente no ar atmosférico. Em uma mesma temperatura, a UR pode ser obtida pela razão entre a pressão parcial de vapor de água presente no ar e a pressão máxima de vapor de água. Assim, um local onde a temperatura encontra-se a 20 C° e a pressão parcial de vapor de água é igual a 10,5 mm Hg, terá uma UR, em termos percentuais, de a) 50. b) 60. c) 75. d) 80. e) 95. 7. Um dos problemas ambientais enfrentado em várias regiões do mundo é a chuva ácida. Esse fenômeno refere-se a uma precipitação mais ácida que a chuva natural, a qual possui um pH de aproximadamente 5,6, ou seja, chuva não poluída. A precipitação ácida causa a deterioração de estátuas feitas de rochas calcárias e de mármore, assim como a acidificação de lagos, levando à morte muitos organismos vivos, que não sobrevivem em meio ácido. Analise as proposições sobre os processos envolvidos na chuva ácida. I. A queima de combustíveis fósseis é um fator que contribui para o aumento da emissão de dióxido de enxofre e, consequentemente, a ocorrência de precipitações de caráter ácido. II. Os dois ácidos predominantes na chuva ácida, responsáveis por conferir um caráter mais ácido, são os ácidos nítrico e sulfúrico. A formação do ácido sulfúrico pode ocorrer pela oxidação do dióxido de enxofre na atmosfera, resultando em trióxido de enxofre. Então, o gás trióxido de enxofre reage com a água e resulta na formação do ácido sulfúrico. III. Em uma atmosfera limpa, ou seja, com níveis normais de dióxido de carbono, o pH da chuva é aproximadamente 5,6, devido à solubilização desse gás atmosférico na água, levando à formação do ácido carbônico. Assinale a alternativa correta. a) Somente as afirmativas II e III são verdadeiras. b) Somente as afirmativas I e II são verdadeiras. c) Somente as afirmativas I e III são verdadeiras. d) Somente a afirmativa III é verdadeira. e) Todas as afirmativas são verdadeiras. 8. Os clorofluorcarbonos, descobertos por Thomas Midgley Jr. (1899-1944), não são tóxicos, nem reativos, nem explosivos e foram bastante utilizados em extintores, refrigerantes, propelentes de aerossol e, posteriormente, como agente refrigerante em geladeiras e aparelhos de ar condicionado. Taisgases, no entanto, estão causando a destruição da camada de ozônio. No que diz respeito a clorofluorcarbonos e ozônio, assinale a afirmação verdadeira. a) Os CFCs também produzem chuva ácida e o efeito estufa. b) Na estratosfera, são decompostos pela radiação infravermelha e liberam cloro, que ataca o ozônio produzindo monóxido de cloro e oxigênio. c) Na troposfera, grandes quantidades de ozônio acarretam poluição atmosférica. d) Aumentos na radiação infravermelha podem aumentar o ozônio na estratosfera, acarretando o aquecimento global. 9. O Nobel da Paz de 2013 foi entregue à Organização para a Proibição das Armas Químicas, o que reforçou a preocupação mundial quanto à erradicação desse tipo de armamento. O VX é um agente químico altamente tóxico, classificado como arma de destruição em massa. A eliminação desse agente é realizada via degradação, que pode ocorrer por três caminhos, tal como ilustrado abaixo. No entanto, o composto "5" também pode atuar como arma química, por ser muito mais tóxico que os outros produtos da degradação. O quadro abaixo mostra as condições para detoxificação do agente VX e respectivos resultados pelos diferentes métodos. Método Tempo de reação (horas) Quantidade de VX consumido (%) Proporção (em massa) entre os produtos 2:4:6 1 10 70 10 : 2 : 1 2 5 30 2 : 2 : 2 3 7 56 1: 1: 0 4 15 75 1: 1:10 5 20 90 2 : 1: 1 Com base nas informações fornecidas, qual método de detoxificação é mais eficiente? a) Método 1. b) Método 2. c) Método 3. d) Método 4. e) Método 5. TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Considere os trechos retirados da portaria número 2914, de 11 de dezembro de 2011, do Ministério da Saúde, que dispõe sobre os procedimentos de controle e de vigilância da qualidade da água para consumo humano e seu padrão de potabilidade. Art. 30, § 1º: […] o valor máximo permitido de turbidez é 5,0 uT em toda a extensão do sistema de distribuição (reservatório e rede) [...]. Art. 38: […] Os níveis de triagem que conferem potabilidade da água do ponto de vista radiológico são valores de concentração de atividade que não excedem 0,5 Bq / L para atividade alfa total e 1,0 Bq / L para beta total. [...]. Art. 39, § 1º: […] Recomenda-se que, no sistema de distribuição, o pH da água seja mantido na faixa de 6,0 a 9,5 [...]. Art. 39, § 4, inc. III: […] Recomenda-se que, no sistema de distribuição, as concentrações de íons ferro e manganês não ultrapassem 2,4 e 0,4 mg / L, respectivamente [...]. 10. Um automóvel do tipo “zero quilômetro” contém a Etiqueta Nacional de Conservação de Energia (ENCE) mostrada a seguir Dados: Considerar os valores do litro da gasolina e etanol respectivamente: R$ 3,40 e R$ 2,50. Baseado nas informações fornecidas e nos conceitos químicos, analise as afirmações a seguir. I. Nas condições abordadas é mais vantajoso financeiramente utilizar a gasolina como combustível, seja o veículo utilizado na cidade ou na estrada. II. O etanol é uma substância polar possuindo um grupo hidroxila. III. A gasolina é constituída, em sua maioria, por hidrocarbonetos. IV. Em termos de poluição ambiental por 2CO o etanol (produzido a partir da cana-de-açúcar) é menos poluente que a gasolina. Assinale a alternativa correta. a) Todas as afirmações estão corretas. b) Apenas II e III estão corretas. c) Apenas I e IV estão corretas. d) Apenas I, II e III estão corretas. Gabarito: Resposta da questão 1: [B] ( ) ( ) ( ) ( )8 18 2 2 2g g v 8 18 8 25 Gasolina C H O CO 9H O 2 114g de C H → +→+l 2(8 44g) de CO 1 kg ⋅ 2 x x 3,09 CO / kg= ( ) ( ) ( ) ( )16 34 2 2 2g g v 16 34 1 49 Óleo diesel C H O CO 17H O 2 226g de C 6 H +→→ +l 2(16 44g) de CO 1 kg ⋅ 2 x x 3,11 CO / kg= ( ) ( ) ( ) ( )4 2 2 2g g g v 4 Gás natural CH 2O CO 2H O 16g de CH →→ + + 244g de CO 1 kg 2 x x 2,75 CO / kg= ( ) ( ) ( ) ( )2 5 2 2 2g g v 2 5 Etanol C H OH 3O CO 3H O 46g de C 2 H OH +→→ +l 2(2 44g) de CO 1 kg ⋅ 2 x x 1,91 CO / kg= ( ) ( ) ( ) ( )12 26 2 2 2g g v 12 26 12 37 Querosene C H O CO 13H O 2 170g de C H → →+ +l 2(12 44g) de CO 1 kg ⋅ 2 x x 3,10 CO / kg= Sendo assim, o combustível que irá liberar a maior quantidade de 2CO / kg será o óleo diesel. Resposta da questão 2: [A] ou [D] Gabarito Oficial: [D] Gabarito SuperPro®: [A] ou [D] { { { + → + + + → + + + → + x x 2 2 2 3 2 água gás carbônicoureia gás amônia 3 2 2 2 NOgás amônia 3 2 2 2 2 NOgás amônia CO(NH ) H O 2 NH CO 4 NH 4 NO O 4 N 6 H O 4 NH 2 NO O 3 N 6 H O 14243 123 123 123123 O gás amônia formado retira as espécies NOx dos sistemas de exaustão transformando-as em gás nitrogênio 2(N ), ou seja, a ação do Arla 32 leva a uma redução da emissão das espécies NOx. Para alguns cientistas o Arla 32 não contribui para a poluição atmosférica, já outros, não concordam, pois na primeira etapa da reação ocorre a liberação de 3NH . Comentário: tanto a alternativa [D] como [A] poderiam responder a questão dependendo do ponto de vista adotado. Resposta da questão 3: [D] O benefício do processo Claus é que, na combustão do diesel, é minimizada a emissão de gases promotores da acidificação da chuva, neste caso do dióxido de enxofre 2(SO ). 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 H S(g) 3 O (g) 2 SO (g) 2 H O( ) SO (g) 2 H S(g) 3 S( ) 2 H O( ) 2 H S(g) 3 O (g) 2 SO (g) + → + + → + + → l l l 2 2 2 H O( ) 2 SO (g) + l 2 24 H S(g) 6 S( ) 4 H O( )+ → +l l 2 Global 2 2 2 3 S Global 2 2 2 2 Global 2 2 2 2 6 H S(g) 3O (g) 6 S( ) 6 H O( ) 6 H S(g) 3 O (g) 3 S ( ) 6 H O( ) ou 2 H S(g) O (g) S ( ) 2 H O( ) + → + + → + + → + l l 123 l l l l Resposta da questão 4: [A] [Resposta do ponto de vista da disciplina de Química] O ânion hidrogenossulfeto (HS )− e metano 4(CH ) podem ser produzidos em condições anaeróbicas. Na presença de certos micro-organismos o etanol pode ser transformado em ácido etanoico ou acético sem a presença de gás oxigênio (condição anaeróbica). O ácido etanoico ou acético dissociado produz o ânion etanoato ou acetato 3(CH COO ) − presente no lago 1. [Resposta do ponto de vista da disciplina de Biologia] Coleções de águas lacustres eutrofizadas, nas quais a demanda bioquímica (DBO) pelo oxigênio é muito alta devido à atividade dos organismos decompositores, somente conseguem sobreviver e proliferar os micro-organismos anaeróbicos. Esses organismos produzem compostos sulfurados e metano em sua atividade metabólica. Resposta da questão 5: [A] O petróleo é uma mistura de hidrocarbonetos, sendo assim, já fornece carbono e hidrogênio para os micro-organismos, ou seja, a região afetada deve ser suplementada com nitrogênio e fósforo, elementos não fornecidos pelo petróleo. Resposta da questão 6: [B] pressão parcial de vapor de água presente no ar 10,5 UR 0,6 ou 60% pressão máxima de vapor de água 17,5 = = = Resposta da questão 7: [E] [I] Verdadeira. A queima de combustíveis fósseis libera enxofre (S) na sua queima que forma óxidos na atmosfera e ao chover a água reage com os óxidos formado o ácido sulfúrico, um dos componentes da chuva ácida. [II] Verdadeira. 2 2 2 2 3 3 2 2 4 S + O SO 1SO + O SO2 SO H O H SO → → + → [III] Verdadeira. 2 2 2 3 ác. carbônico CO H O H CO+ → 14243 Resposta da questão 8: [C] Na troposfera (porção mais baixa da atmosfera terrestre), grandes quantidades de ozônio, produzidos em sua grande maioria, no interior de motores à combustão interna, acarretam poluição atmosférica. Resposta da questão 9: [C] A eliminação do agente VX é realizada via degradação, que pode ocorrer por três caminhos, tal como ilustrado na figura fornecidano enunciado da questão. No entanto, o composto "5" também pode atuar como arma química, por ser muito mais tóxico que os outros produtos da degradação, por isso a rota a seguir deve ser evitada: Para evitar-se esta rota a proporção em massa de etanol deve ser igual a zero, o que ocorre no método 3 (1: 1: 0) . Resposta da questão 10: [A] - Ao considerar os valores do litro da gasolina e etanol respectivamente, R$ 3,40 e R$ 2,50 , e fazendo-se a conversão em reais, teremos: Quilometragem por litro Etanol Gasolina Conclusão Cidade (km/L) 6,9 km R$ 2,50 9,8 km x x R$ 3,55= 9,8 km R$ 3,40 e tanol gasolina R$ 3,55 R$ 3,40> 14243 14243 Estrada (km/L) 8,1km R$ 2,50 11,3 km y y R$ 3,48765 R$ 3,49= ≈ 11,3 km R$ 3,40 e tanol gasolina R$ 3,49 R$ 3,40> 14243 14243 Nas condições abordadas é mais vantajoso financeiramente utilizar a gasolina como combustível, seja o veículo utilizado na cidade ou na estrada. - O etanol é uma substância predominantemente polar possuindo um grupo hidroxila. - A gasolina é uma mistura homogênea constituída, em sua maioria, por hidrocarbonetos. - Em termos de poluição ambiental por 2CO o etanol (produzido a partir da cana-de-açúcar) é menos poluente que a gasolina. Quilometragem por litro Etanol Gasolina Conclusão 2CO fóssil não renovável (g/km) 0 145 0 < 145
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