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Q U ÍM IC A B D E Química Curso Extensivo – B Curso Extensivo – D Curso Extensivo – E REVISAO1_QUIMICA_BDE_ALICE_2020.qxp 30/07/2020 08:53 Página I Q U ÍM IC A B D E REVISAO1_QUIMICA_BDE_ALICE_2020.qxp 30/07/2020 08:53 Página II Diagrama de Linus Pauling. Isótopos: igual Z (número atômico) Isóbaros: igual A (número de massa) Isótonos: igual N (número de nêutrons) 1. (PUC-SP-) – Observe a figura abaixo e assinale a alternativa inco - rreta. Ohara Augusto. Radicais livres bons, maus e naturais. Ed. Oficina de textos, 2006. a) Átomos que pertencem à família dos metais alcalinos formam cátions monovalentes. b) Átomos que pertencem ao grupo 17 formam ânions monovalentes. c) A ligação iônica ocorre entre cátions e ânions e é caracterizada pela existência de forças de atração eletrostática entre eles. d) Na ligação iônica, apenas átomos que perdem e ganham a mesma quantidade de elétrons podem combinar-se. RESOLUÇÃO: Metais alcalinos: grupo 1: apresentam um elétron na camada de valência formando cátions monovalentes (Li1+, Na1+, K1+) Grupo 17: não metais que apresentam sete elétrons na camada de valência formando ânions monovalentes (F1–, Cl1–, Br1–) A ligação iônica ocorre entre cátions e ânions (devido a uma transferência de elétrons de um metal para um não metal) e é caracterizada pela existência de forças de atração eletrostática entre eles. Ca: grupo 2: Ca2+ (perde dois elétrons) F: grupo 17: F1– (ganha um elétron) CaF2: ligação iônica Resposta: D Molécula Diatômica (2 átomos): H — H (linear), O = O (linear) Molécula Triatômica (3 átomos): O = C = O (linear), Molécula Tetratômica (4 átomos): Molécula Pentatômica (5 átomos): Molécula Apolar: μR = 0 (μ: momento dipolar) Ligantes iguais ao redor do átomo central. Exemplos: Molécula Polar: μR � 0 (μ: momento dipolar) Ligantes diferentes ao redor do átomo central ou par eletrônico no átomo central. Exemplos: Na+Na+Br -Br- Cl - Cl - F - F - K+K+ Li+Li+ Rb+Rb+ Cs+Cs+ Ca2+ F1– : QQuueessttããoo 22 – 1 Q U ÍM IC A B D E Estrutura do Átomo e Ligações Químicas11 REVISAO1_QUIMICA_BDE_ALICE_2020.qxp 30/07/2020 08:53 Página 1 2. (PUC-SP) – As moléculas podem ser classificadas em polares e apolares. A polaridade de uma molécula pode ser determinada pela soma dos vetores de cada uma das ligações. Se a soma for igual a zero, a molécula é considerada apolar e, se a soma for diferente de zero, a molécula é considerada polar. Para determinar essa soma, são importantes dois fatores: a eletronegatividade dos átomos presentes nas moléculas e a geometria da molécula. A figura abaixo mostra quatro moléculas em que átomos diferentes estão representados com cores diferentes. Assinale a alternativa que apresenta a associação correta entre o número, a possível molécula, a geometria molecular e a polaridade, respectivamente. a) I – CO2 – linear – polar. b) II – H2O – angular – apolar. c) III – NH3 – trigonal plana – apolar. d) IV – CH4 – tetraédrica – apolar. RESOLUÇÃO: I – CO2 – linear – apolar II – H2O – angular – polar III – NH3 – pirâmide trigonal – polar IV – CH4 – tetraédrica – apolar Resposta: D Forças Intermoleculares: forças de atração que aproximam as moléculas no estado sólido ou líquido. Ponte ou Ligação de Hidrogênio: força inter molecular que ocorre entre moléculas polares cujo polo positivo é H e o polo negativo é F ou O ou N. δ+ δ– δ+ δ– Exemplo: H — F H — F Força Dipolo-Dipolo: força intermolecular que ocorre entre moléculas polares. δ+ δ– δ+ δ– ← dipolo Exemplo: H — Br H — Br permanente Força entre Dipolos Induzidos ou Força de disper são de Lon don: força intermolecular que ocorre entre moléculas apolares. δ+ δ– δ+ δ– ← dipolo Exemplo: I — I I — I temporário As forças dipolo-dipolo e entre dipolos induzidos são chamadas de Forças de van der Waals. Importante: maior força intermolecular → maior ponto de ebulição. Intensidade das forças intermoleculares para mo léculas com tamanhos próximos. dipolo induzido < dipolo-dipolo < ponte de hidro gênio 3. (FUVEST-SP-MODELO ENEM) – Existem vários modelos para explicar as diferentes propriedades das substâncias químicas, em termos de suas estruturas submicroscópicas. Considere os seguintes modelos: I. moléculas se movendo livremente; II. íons positivos imersos em um “mar” de elétrons deslocalizados; III.íons positivos e negativos formando uma grande rede cristalina tridimensional. Assinale a alternativa que apresenta substâncias que exemplificam, respectivamente, cada um desses modelos. RESOLUÇÃO: I) Quando nos referimos a moléculas movendo-se livre mente, estamos caracterizando uma substância molecular no estado gasoso. Entre as opções citadas, temos o gás nitrogênio (N2) e o gás metano (CH4). II) Íons positivos imersos em um “mar” de elétrons caracterizam o conceito de ligação metálica. Entre as opções citadas, o único metal é o ferro sólido. III) Íons positivos e negativos constituindo uma rede cristalina tridimensional estão no modelo da ligação iônica (metal e não metal). O único cristal iônico citado é o cloreto de sódio (Na+Cl–). Resposta: A 4. (PUC-SP) – As propriedades das substâncias moleculares estão relacionadas com o tamanho da molécula e a intensidade das interações intermoleculares. Considere as substâncias a seguir, e suas respectivas massas molares. Qual a associação correta das temperaturas de ebulição de cada substân cia arrolada? I II III IV QQuueessttããoo 33 I II III a) gás nitrogênio ferro sólido cloreto de sódio sólido b) água líquida iodo sólido cloreto de sódio sólido c) gás nitrogênio cloreto de sódio sólido iodo sólido d) água líquida ferro sólido diamante sólido e) gás metano água líquida diamante sólido CH3 CH2 C O OH ácido propanoico CH3 CH2 C O CH3CH3 C CH3 CH3 CH3 butanona dimetilpropano CH3 CH2 CH2 CH2 CH3 pentano CH3 CH2 CH2 CH2 OH butan-1-ol 2 – Q U ÍM IC A B D E REVISAO1_QUIMICA_BDE_ALICE_2020.qxp 30/07/2020 08:53 Página 2 RESOLUÇÃO: Os hidrocarbonetos (pentano e dimetilpropano) são apolares, apresentando os menores pontos de ebulição. O dimetilpropano tem menor ponto de ebulição (cadeia ramificada) que o pentano (cadeia normal). Dimetilpropano: PE = 10°C Pentano: PE = 36°C A butanona (força dipolo-dipolo) apresenta menor ponto de ebulição que o ácido propanoico (ligação de hidrogênio) e o butan-1-ol (ligação de hidrogênio). Butanona: PE = 80°C O ácido propanoico apresenta maior ponto de ebulição que o butan-1-ol por ser mais polar e ter maior número de ligações de hidrogênio devido à formação de dímeros. Butan-1-ol: PE = 118°C Ácido propanoico: PE = 141°C Resposta: A 1. (FUVEST-SP) – Observe a figura abaixo, que repre senta o em pa - relhamento de duas bases nitrogenadas. Indique a alternativa que relaciona corretamente a(s) molécula(s) que se encontra(m) parcialmente repre sentada(s) e o tipo de liga ção química apontada pela seta. Resolução A timina é uma base nitrogenada exclusiva do DNA e realiza duas ligações de hidrogênio com a adenina. Resposta: A 2. Por terem camada de valência completa, alta energia de ionização e afinidade eletrônica praticamente nula, con si derou-se por muito tempo que os gases nobres não formariam compostos químicos. Porém, em 1962, foi realizada com sucesso a reação entre o xenônio (camada de valência 5s25p6) e o hexafluoreto de platina e, desde então, mais compostos novos de gases nobres vêm sendo sintetizados. Tais compostos demonstram que não se pode aceitar acriticamente a regra do octeto, na qual se con sidera que, numa ligação química, os átomos tendem a adquirir estabilidade assumindo a configuração eletrônica de gás nobre. Entre os compostos conhecidos, um dos mais estáveis é o difluoreto de xenônio, no qual dois átomos do halogênio flúor (camada de valência 2s22p5) se ligam covalentemente ao átomo de gás nobre para ficarem com oito elétrons de valência.Ao se escrever a fórmula de Lewis do composto de xenônio citado, quan tos elétrons na camada de valência haverá no átomo do gás nobre? a) 6 b) 8 c) 10 d) 12 e) 14 Resolução Notação de Lewis: Difluoreto de xenônio: XeF2 Cada átomo de flúor deve ficar com oito elétrons na camada de valência Xe ficará com dez elétrons na camada de valência. Resposta: C Teb 10°C 36°C 80°C 118°C 141°C a) dimetil- propano pentano butanona butan-1-ol ácido propa- noico b) ácido propanoico dimetil- propano pentano butanona butan-1-ol c) dimetil- propano pentano butanona ácido propa- noico butan-1-ol d) pentano dimetil- propano butan-1-ol butanona ácido propa- noico CH3 CH2 C OH O HO O C CH2 CH3 Molécula(s) Tipo de ligação química a) Exclusivamente DNA Ligação de hidrogênio b) Exclusivamente RNA Ligação covalente apolar c) DNA ou RNA Ligação de hidrogênio d) Exclusivamente RNA Ligação covalente apolar e) Exclusivamente RNA Ligação iônica – 3 Q U ÍM IC A B D E REVISAO1_QUIMICA_BDE_ALICE_2020.qxp 30/07/2020 08:53 Página 3 4 – Q U ÍM IC A B D E 1. (MACKENZIE-SP) – A tabela abaixo mostra a solubi lidade do sal X, em 100 g de água, em função da temperatura. Com base nos resultados obtidos, foram feitas as seguintes afirmativas: I. A solubilização do sal X, em água, é exotérmica. II. Ao preparar-se uma solução saturada do sal X, a 60 ºC, em 200 g de água e resfriá-la, sob agitação até 10 ºC, serão preci - pitados 19 g desse sal. III. Uma solução contendo 90 g de sal e 300 g de água, a 50 ºC, apre - sentará precipitado. Assim, analisando-se as afirmativas acima, é correto dizer que a) nenhuma das afirmativas está certa. b) apenas a afirmativa II está certa. c) apenas as afirmativas II e III estão certas. d) apenas as afirmativas I e III estão certas. e) todas as afirmativas estão certas. RESOLUÇÃO: I. Incorreta. A solubilização do sal X, em água, é endotérmica, pois a solubilidade aumenta com a temperatura. II. Incorreta. Tabela: 60°C: S = 37g de X / 100g de H2O Em 200g de H2O, temos 74g de X dissolvidos Tabela: 10°C: S = 18g de X / 100g de H2O Em 200g de H2O, temos 36g de X dissolvidos Precipitam-se 74g – 36g = 38g III. Incorreta. Tabela: 50°C: S = 32g de X / 100g de H2O Em 300g de H2O, temos 96g de X dissolvidos Teremos uma solução não saturada ou insaturada, portanto, não teremos precipitado (90g de X dissolvidos é menor que a quantidade máxima dissolvida [96g]). Resposta: A 2. (FAMERP-SP-2020) – Um resíduo de 200 mL de solução de ácido sulfúrico (H2SO4), de concentração 0,1 mol/L, precisava ser neutralizado antes do descarte. Para tanto, foi utilizado bicarbonato de sódio (NaHCO3), conforme a equação a seguir: H2SO4 + 2NaHCO3 → Na2SO4 + 2H2O + 2CO2 A massa de bicarbonato de sódio necessária para a neutralização completa do ácido sulfúrico contido nessa solução é igual a a) 1,68 g b) 16,8 g c) 8,4 g d) 33,6 g e) 3,36 g Dado: massa molar do NaHCO3: 84 g/mol RESOLUÇÃO: Quantidade em mols de H2SO4: 1L de solução ––––––––– 0,1 mol de H2SO4 0,200L de solução ––––––––– x x = 0,02 mol de H2SO4 Massa de NaHCO3 (M = 84g/mol) 1 mol de H2SO4 ––––––– 2 mol de NaHCO3 ↓ ↓ � 1 mol ––––––– 2 . 84g0,02 mol ––––––– x x = 3,36g de NaHCO3 Resposta: E Temperatura (°C) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Massa (g) sal X / 100g de água 16 18 21 24 28 32 37 43 50 58 22 Soluções – Propriedades Coligativas – Termoquímica REVISAO1_QUIMICA_BDE_ALICE_2020.qxp 30/07/2020 08:53 Página 4 – 5 Q U ÍM IC A B D E Pressão de Vapor (PV): pressão exercida pelo vapor em equilíbrio com o líquido correspondente. maior temperatura → maior PV adição de soluto → diminui PV (tonoscopia) 3. (FAMERP-SP-2020) – A tabela apresenta as pressões de vapor, à mesma temperatura, de três substâncias polares, I, II e III. Considerando as informações fornecidas, pode-se afirmar que a) a substância II estará no estado gasoso à temperatura ambiente. b) a substância III apresentará menor pressão de vapor em maior altitude. c) a substância I apresenta a maior intensidade de interações entre suas moléculas. d) a substância I apresentará maior temperatura de ebulição se for adicionada a ela certa quantidade da substância II. e) a substância III apresenta a maior temperatura de ebulição. RESOLUÇÃO: A substância I apresenta a maior intensidade de interações entre suas moléculas, pois apresenta menor pressão de vapor (menos volátil). Resposta: C Entalpia de formação (ΔHf): variação de entalpia envolvida na produção de 1 mol do produto a partir das substâncias simples, no estado alotrópico mais estável, considerando temperatura de 25°C e pressão de 1 atm. Cgrafita + O2 (g) → CO2 (g) ΔHf = – 393 kJ/mol de CO2 Substâncias simples: ΔHf = 0 ΔH = ∑ΔHfprodutos – ∑ΔHfreagentes 4. (ALBERT EINSTEIN-SP-2020) – Uma das maneiras de se obter industrialmente o hidrogênio é pelo processo conhecido como “ref or - ma de hidrocarbonetos a vapor”, que envolve a reação entre hidro - carboneto e água no estado gasoso, gerando como produtos gasosos CO e H2. Considere os valores das entalpias de formação indicados na tabela. A partir das informações fornecidas, calcula-se que a produção de cada mol de hidrogênio pela reforma a vapor do metano a) absorve 101 kJ. b) absorve 69 kJ. c) libera 35 kJ. d) libera 69 kJ. e) libera 101 kJ. RESOLUÇÃO: Equação da reforma do metano: CH4(g) + H2O(g) → CO(g) + 3H2(g) – 75kJ – 242kJ –111 kJ 0 1442443 1442443 ∑ΔHf(reagentes) = –317 kJ ∑ΔHf(produtos) = – 111 kJ+ 0 kJ Cálculo da variação de entalpia (ΔH): ΔH = ∑ΔHf(produtos) – ∑ΔHf(reagentes) ΔH = [(–111) – (–317)] kJ ΔH = + 206 kJ 206 kJ –––––––– 3 mol de H2 x –––––––– 1 mol de H2 x � 68,67 kJ A produção de cada mol de hidrogênio pela reforma a vapor do metano absorve, aproximadamente, 69 kJ. Resposta: B QQuueessttããoo 33 Substância Pressão de vapor (mmHg) I 60 II 200 III 260 QQuueessttããoo 44 Substância Entalpia de formação (kJ/mol) CH4 (g) –75 H2O (g) –242 CO (g) –111 H2 (g) zero REVISAO1_QUIMICA_BDE_ALICE_2020.qxp 30/07/2020 08:53 Página 5 1. Considere os recipientes A, B, C e D, com os conteúdos indicados abaixo, à mesma temperatura. Em relação aos quatro sistemas, estão corretas as afirmativas, exceto: a) Os líquidos C e D têm a mesma pressão de vapor. b) A temperatura de ebulição do líquido C é menor que a do líquido B. c) A temperatura de congelação do líquido B é menor que a do líquido A. d) O líquido C é mais volátil que o líquido A. e) A pressão osmótica de A é maior que a de B. Resolução H2O A: HCl ⎯⎯→←⎯⎯ H + + Cl– 1 mol/L 2 mol/L H2O B: H3CCOOH ⎯⎯→ ←⎯⎯ H + + H3CCOO – 1 mol/L entre 1 mol/L e 2 mol/L C e D: solventes Concentração de partículas dispersas: A > B > C = D ⇑ ⇑ ácido ácido + forte + fraco Pressão de vapor: A < B < C = D Ponto de ebulição: A > B > C = D Ponto de congelamento: A < B < C = D Pressão osmótica: A > B > C = D Resposta: C 2. (FUVEST-SP) – O “besouro bombardeiro” espanta seus pre - dadores expelindo uma solução quente. Quando ameaçado, em seu organismo ocorre a mistura de soluções aquosas de hidro quinona, peróxido de hidrogênio e enzimas, que promovem uma reação exotérmica, representada por: enzimas C6H4(OH)2 (aq) + H2O2 (aq) ⎯⎯⎯→ C6H4O2 (aq) + 2 H2O (l) hidroquinona O calor envolvido nessa transformação pode ser cal cu lado, consi - derando-se os processos: C6H4(OH)2 (aq) → C6H4O2 (aq) + H2 (g) ΔH0 = + 177 kJ . mol–1 H2O (l) + 1/2 O2 (g) → H2O2 (aq) ΔH0 = + 95 kJ . mol–1 H2O (l) → 1/2 O2 (g) + H2 (g) ΔH0 = + 286 kJ . mol–1 Assim sendo, o calor envolvido na reação que ocorre no organismo do besouro é a) – 558 kJ . mol–1 b) – 204 kJ . mol–1 c) + 177 k . mol–1 d) + 558 kJ . mol–1 e) + 585 kJ . mol–1 Resolução A energia envolvida na reação de defesa do besouro é cal cu lada por meio da Lei de Hess. Mantendo a primeira equa ção, invertendoa segunda e a terceira equação e somando-as, temos: Resposta: B 3. (FGV-SP) – A cachaça é um produto genuinamente brasileiro reconhe cido internacionalmente e registrado na Organização Mundial de Comércio. A produção artesanal, com a utilização de alambiques de cobre, atinge 300 milhões de litros por ano. Os apreciadores avaliam que o produto artesanal tem melhor qualidade e sabor do que o produzido em alambiques de aço inoxidável; entretanto, a cachaça artesanal apresenta o teor de cobre residual que deve obedecer ao limite máximo de 5 mg/L. (http://www.scielo.br/pdf/qn/v32n4/v32n4a04.pdf. Adaptado.) A quantidade máxima de cobre, em quilogramas, que pode ser encontrada no volume considerado de cachaça artesanal produzida durante um ano no Brasil e que respeita o limite máximo de cobre nessa bebida é a) 1,5 x 102 b) 1,5 x 103 c) 1,5 x 104 d) 1,5 x 105 e) 1,5 x 106 Resolução V = 300 . 106 L C = 5 mg/L = 5 . 10–3 g/L C = 5 . 10–3 g/L = m = 1 500 . 103 g 1 500 kg ∴ 1,5 . 103 kg Resposta: B C6H4(OH)2 (aq) → C6H4O2 (aq) + H2 (g) ΔH = + 177 kJ/mol H2O2 (aq) → H2O (l) + 1/2 O2 (g) ΔH = – 95 kJ/mol H2 (g) + 1/2 O2 (g) → H2O (l) ΔH = – 286 kJ/mol ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– C6H4(OH)2 (aq) + H2O2 (aq) → C6H4O2 (aq) + 2 H2O (l) ΔH = – 204 kJ/mol m –––– V m –––––––––– 300 . 106 L 6 – Q U ÍM IC A B D E REVISAO1_QUIMICA_BDE_ALICE_2020.qxp 30/07/2020 08:53 Página 6 – 7 Q U ÍM IC A B D E 1. Estudos mostram o desenvolvimento de biochips utilizados para auxiliar o diagnóstico de diabete melito, doença evidenciada pelo excesso de glicose no organis mo. O teste é simples e consiste em duas reações sequen - ciais na superfície do biochip, entre a amostra de soro sanguíneo do paciente, enzimas específicas e reagente (iodeto de potássio, KI), conforme mostrado na imagem. Após a adição de soro sanguíneo, o fluxo desloca-se esponta nea - mente da esquerda para a direita (ii) promovendo reações sequenciais, conforme as equações 1 e 2. Na primeira, há conversão de glicose do sangue em ácido glucônico, gerando peróxido de hidrogênio. Equação 1 Enzimas C6H12O6(aq) + O2(g) + H2O(l) ⎯⎯⎯⎯→ C6H12O7(aq) + H2O2(aq) Na segunda, o peróxido de hidrogênio reage com íons iodeto gerando o íon tri-iodeto, água e oxigênio. Equação 2 2H2O2(aq) + 3I –(aq) → I–3(aq) + 2H2O(l) + O2(g) GARCIA, P. T. et al. “A Handheld Stamping Process to Fabricate Microfluidic Paper-Based Analytical Devices with Chemically Modified Surface for Clinical Assays”. RSC Advances, v.4, 13 ago. 2014 (adaptado). O tipo de reação que ocorre na superfície do biochip, nas duas reações do processo, é a) análise. b) síntese. c) oxirredução. d) complexação. e) ácido-base. RESOLUÇÃO: As duas reações são de oxidorredução, ou seja, ocor rem com variação de número de oxidação (Nox) Equação 1 Equação 2 Resposta: C 33 Oxidorredução e Eletroquímica REVISAO1_QUIMICA_BDE_ALICE_2020.qxp 30/07/2020 08:53 Página 7 2. (FARMEP-SP-2020) – A figura representa uma célula galvânica constituída por um eletrodo padrão de hidrogênio mergulhado em uma solução com [H+] = 1,0 mol/L e por um eletrodo de ouro mergulhado em solução contendo íons Fe2+ e íons Fe3+. (https://mycourses.aalto.fi. Adaptado.) Considere os eletrodos de platina e de ouro inertes e os potenciais de redução das espécies químicas presentes nas soluções: 2H+ + 2e– → H2 E 0 = 0,00 V Fe3+ + e– → Fe2+ E0 = + 0,77 V Durante o funcionamento da célula galvânica represen tada na figura, a) o gás hidrogênio atuará como agente oxidante. b) os elétrons migrarão pelo fio de cobre no sentido do eletrodo de ouro. c) a ddp da célula será de +1,54 V. d) ocorrerá redução no eletrodo de platina. e) ocorrerá aumento da concentração de íons Fe3+. RESOLUÇÃO: A espécie química com o maior potencial de redução sofre redução no catodo. A oxidação ocorre no anodo. Catodo: 2 Fe3+(aq) + 2e– → 2Fe2+(aq) E0 = + 0,77V Anodo: H2(g) → 2H +(aq) + 2e– E0 = 0,00V –––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 0 2Fe3+(aq) + H2(g) → 2Fe 2+(aq) + 2H+(aq) ΔE0 = + 0,77V O H2 sofre oxidação sendo o agente redutor. Os elétrons migram pelo fio de cobre do anodo para o catodo (sentido do eletrodo de ouro). A concentração de íons Fe3+ dminui. No eletrodo de platina (inerte) ocorre a oxidação do H2. Resposta: B 3. (FGV-SP) – A soda cáustica, NaOH, é obtida industrial mente como subproduto da eletrólise da salmoura, NaCl em H2O, que tem como objetivo principal a produção do gás cloro. Esse processo é feito em grande escala em uma cuba eletrolítica representada no esquema da figura: Do compartimento em que se forma o gás hidrogênio, a solução con - centrada de hidróxido de sódio é coletada para que esse composto seja separado e, no estado sólido, seja embalado e comercializado. Na produção do cloro por eletrólise da salmoura, a espécie que é oxidada e as substâncias que são os reagentes da reação global do processo são, correta e respectivamente, a) íon sódio e NaCl + H2. b) água e NaCl + H2O. c) íon cloreto e NaCl + H2O. d) íon hidrogênio e NaOH + H2O. e) íon hidróxido e NaCl + H2. RESOLUÇÃO: As reações que ocorrem no processo são: NaCl → Na+ + Cl– 1+ 0 Catodo: H2O + e – → 1/2 H2 + OH – –1 0 Anodo: Cl– ⎯→ 1/2 Cl2 + e – (o íon cloreto sofre oxidação) ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Equação global: NaCl + H2O → 1/2 H2 + 1/2 Cl2 + Na +OH– (aq) Resposta: C redução oxidação 8 – Q U ÍM IC A B D E REVISAO1_QUIMICA_BDE_ALICE_2020.qxp 30/07/2020 08:53 Página 8 4. A eletrólise é muito empregada na indústria com o objetivo de reaproveitar parte dos metais sucateados. O cobre, por exemplo, é um dos metais com maior ren dimento no processo de eletrólise, com uma recuperação de aproximadamente 99,9%. Por ser um metal de alto valor comercial e de múltiplas aplicações, sua recupe ração torna-se viável econo micamente. Suponha que, em um processo de recuperação de cobre puro, tenha-se eletrolisado uma solução de sulfato de cobre (II) (CuSO4) durante 3 h, empregando-se uma corrente elétrica de intensidade igual a 10A. A massa de cobre puro recuperada é de aproximadamente Dados: Constante de Faraday F = 96 500 C/mol; Massa molar em g/mol: Cu = 63,5. a) 0,02g b) 0,04g c) 2,40g d) 35,5g e) 71,0g RESOLUÇÃO: Dissociação iônica do sal: H2O CuSO4(s) ⎯⎯→ Cu 2+(aq) + SO2–4 (aq) Semirreação de redução (ocorre no catodo): Cu2+(aq) + 2e– → Cu0(s) Q = i . t = 10A . 3 . 3600s = 108 000C 2 mol de elétrons ––––––– 1 mol de cobre 2 . 96 500C ––––––– 63,5g 108 000C ––––––– x x � 35,5g Resposta: D 1. (MACKENZIE-SP) – Pode-se niquelar (revestir com uma fina ca mada de níquel) uma peça de um determinado metal. Para esse fim, devemos submeter um sal de níquel (II), normalmente o cloreto, a um processo denominado eletrólise em meio aquoso. Com o passar do tempo, ocorre a deposição de níquel sobre a peça metálica a ser revestida, gastando-se certa quantidade de energia. Para que seja possível o depósito de 5,87 g de níquel sobre determinada peça me - tálica, o valor da corrente elétrica utilizada, para um processo de du - ração de 1000 s, é de a) 9,65 A b) 10,36 A c) 15,32 A d) 19,30 A e) 28,95 A Dados: massa molar de Ni: 58,7 g/mol carga elétrica de 1 mol de elétrons: 96500C Resolução A equação química do processo: Ni2+ + 2e– ⎯⎯⎯⎯⎯→ Ni 2 . 96 500 C ––––––––––– 58,7 g x ––––––––––– 5,87 g x = 19 300 C Cálculo do valor da corrente elétrica utilizada: Q = i . t 19 300 C = i . 1 000 s i = 19,30 A Resposta: D 2. (FUVEST-SP) – As naves espaciais utilizam pilhas de com - bustível, alimentadas por oxigênio e hidrogênio, as quais, além de fornecerem a energia necessária para a operação das naves, produzem água, utilizada pelos tripulantes. Essas pilhas usam, como eletrólito, o KOH(aq), de modo que todas as reações ocorrem em meio alcalino. A troca de elétrons se dá na superfície de ummaterial poroso. Um esquema dessas pilhas, com o material poroso representado na cor cinza, é apresentado a seguir. H2 + 2 OH – → 2 H2O + 2 e – O2 + 2 H2O + 4 e – → 4 OH– motor a b eletrólito KOH(aq) excesso de H (g)2 + H O(g)2 anodo (-) catodo (+) H (g)2 O (g)2 excesso de O (g)2 – 9 Q U ÍM IC A B D E REVISAO1_QUIMICA_BDE_ALICE_2020.qxp 30/07/2020 08:53 Página 9 Escrevendo as equações das semirreações que ocorrem nessas pilhas de combustível, verifica-se que, nesse esquema, as setas com as letras a e b indicam, respec tivamente, o sentido de movimento dos a) íons OH– e dos elétrons. b) elétrons e dos íons OH–. c) íons K+ e dos elétrons. d) elétrons e dos íons K+. e) elétrons e dos íons H+. Resolução A equação global de uma pilha de combustível alimentada por H2 e O2 é: No anodo (polo negativo), temos a oxidação do elemento hidrogênio, portanto, a seta da letra a corresponde ao movimento dos elétrons indo do anodo para o catodo. a = elétrons Anodo: 2 H2 + 4 OH – → 4 H2O + 4 e – Catodo: O2 + 2 H2O + 4 e – → 4 OH– ––––––––––––––––––––––––––– 2 H2 + O2 → 2 H2O b = OH– Nota: Os cátions (K+) dirigem-se para o catodo, enquanto os ânions (OH–) dirigem-se para o anodo. Resposta: B H2 + 1 2 oxidação O2 0 redução KOH H2 0 1+ O 2- 10 – Q U ÍM IC A B D E REVISAO1_QUIMICA_BDE_ALICE_2020.qxp 30/07/2020 08:53 Página 10 – 11 Q U ÍM IC A B D E 1. (FGV-SP) – Foram preparadas quatro soluções aquosas saturadas a 60 °C, contendo cada uma delas 100 g de água e um dos sais: iodeto de potássio, KI, nitrato de potássio, KNO3, nitrato de sódio, NaNO3, e cloreto de sódio, NaCl. Na figura, são representadas as curvas de solubilidade desses sais: Em seguida, essas soluções foram resfriadas até 20°C, e o sal cristalizado depositou-se no fundo de cada recipiente. Considerando-se que a cristalização foi completa, a maior e a menor massa de sal cristalizado correspondem, respectivamente, aos sais a) KI e NaCl. b) KI e KNO3. c) NaNO3 e NaCl. d) KNO3 e NaNO3. e) KNO3 e NaCl. RESOLUÇÃO: Quanto maior a variação da solubilidade (curva mais inclinada), maior será a massa do precipitado obtido. Logo, o nitrato de potássio (KNO3) é o sal que apre senta maior massa precipitada e o cloreto de sódio (NaCl) é o sal que apresenta menor massa precipitada (curva menos inclinada). Resposta: E 2. (ALBERT EINSTEIN-SP-2020) – O uso de ácido cítrico no preparo de palmito em conserva é uma das ações necessárias para evitar a sobrevivência da bactéria causadora do botulismo. Em uma das etapas da produção artesanal do palmito, recomenda-se que, antes do envase em potes e do cozimento, os toletes e rodelas sejam imersos em uma “salmoura de espera”, constituída por: • 5 kg de sal de cozinha, • 1 kg de ácido cítrico mono-hidratado, • 100 L de água. Considerando que o volume da salmoura é igual ao volume de água e que a massa molar do ácido cítrico mono-hidratado é igual a 2 x 102 g/mol, pode-se afirmar que a concentração, em quantidade de matéria de ácido cítrico, nessa salmoura é de, aproximadamente, a) 5 mol/L b) 2 mol/L c) 0,01 mol/L d) 0,02 mol/L e) 0,05 mol/L RESOLUÇÃO: O volume da salmoura é igual ao volume de água: 100L de água = 100L de solução. A massa molar do ácido cítrico mono-hidratado é 2 x 102 g/mol. A massa do ácido cítrico mono-hidratado é 1kg ou 1000g. A concentração em quantidade de matéria de ácido cítrico, nessa salmoura, é: M = = 0,05 mol/L Resposta: E 1000g ––––––––––––––– 2.102 g/mol.100 L 44 Exercícios Gerais I REVISAO1_QUIMICA_BDE_ALICE_2020.qxp 30/07/2020 08:53 Página 11 3. (ALBERT EINSTEIN-SP) – Observe a equação de forma ção de etanol a seguir: 2 Cgraf + 3 H2 (g) + 1/2 O2(g) → C2H6O (l) Com base nas equações abaixo que resultam na reação de interesse, calcule o ΔH da reação de formação do etanol. I. Cgraf + O2 (g) → CO2 (g) ΔH = –394 kJ/mol II. H2 (g) + 1/2 O2 (g) → H2O (l) ΔH = –286 kJ/mol III. C2H6O (l) + 3 O2(g) → 2 CO2(g) + 3 H2O (l) ΔH = –1368 kJ/mol a) –278 kJ/mol b) –2048 kJ/mol c) –688 kJ/mol d) +294 kJ/mol RESOLUÇÃO: A equação I deve ser multiplicada por 2. A equação II deve ser multiplicada por 3. A equação III deve ser invertida. Somando as três equações, temos: I. 2 Cgraf + 2 O2 (g) → 2 CO2(g) ΔH = –788 kJ/mol II. 3 H2 (g) + 3/2 O2 (g) → 3 H2O (l) ΔH = –858 kJ/mol III. 2 CO2(g) + 3 H2O(l) → C2H6O (l) + 3 O2(g) ΔH = +1368 kJ/mol ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 2 Cgraf + 3 H2 (g) + 1/2 O2 (g) → C2H6O (l) ΔH = –278 kJ/mol Resposta: A 4. (UNESP) – Em um experimento, um estudante realizou, nas Con- dições Ambientes de Temperatura e Pressão (CATP), a eletrólise de uma solução aquosa de ácido sulfúrico, utilizando uma fonte de corrente elétrica contínua de 0,200 A durante 965 s. Sabendo que a Constante de Faraday é 96 500 C/mol e que o volume molar de gás nas CATP é 25 000 mL/mol, o volume de H2 (g) desprendido durante essa eletrólise foi igual a a) 30,0 mL b) 45,0 mL c) 10,0 mL d) 25,0 mL e) 50,0 mL RESOLUÇÃO: Ionização do ácido sulfúrico: H2SO4 →← 2 H+ (aq) + SO4 2– (aq) No catodo (polo negativo), ocorre a semirreação: 2 H+ (aq) + 2 e– → 1 H2 (g) ↓ ↓ 2 mol –––––– 1 mol de H2 de elétrons Carga elétrica que passa pelo sistema: Q = i . t = 0,200 A . 965 s = 193 C Volume de H2 nas CATP: 2 F ––––––– 1 mol de H2 �2 . 96 500 C ––––––– 25 000 mL193 C –––––– x x = = 25,0 mL Resposta: D 193 C . 25 000 mL –––––––––––––––– 2 . 96 500 C 12 – Q U ÍM IC A B D E REVISAO1_QUIMICA_BDE_ALICE_2020.qxp 30/07/2020 08:53 Página 12 – 13 Q U ÍM IC A B D E Série isoeletrônica: igual número de elétrons Maior número atômico (Z) → menor raio 1. (FUVEST-SP) Analise a tabela periódica e as seguintes afirmações a respeito do elemento químico enxofre (S): I. Tem massa atômica maior do que a do selênio (Se). II. Pode formar com o hidrogênio um composto molecular de fórmula H2S. III. A energia necessária para remover um elétron da camada mais externa do enxofre é maior do que para o sódio (Na). IV. Pode formar com o sódio (Na) um composto iônico de fórmula Na3S. São corretas apenas as afirmações a) I e II. b) I e III. c) II e III. d) II e IV. e) III e IV. RESOLUÇÃO: Sobre o elemento enxofre (S): I) Falsa. Analisando a tabela periódica fornecida, percebe-se que o enxofre (S) e o selênio (Se) estão no mesmo grupo (16). Portanto, o enxofre, que está no 3.o período, tem mas sa atômica menor que o selênio, que está no 4.o período. II) Verdadeira. H2 + S → H2S gás sulfídrico III) Verdadeira. A energia necessária para retirar o elétron é a energia de ionização, que aumenta con forme o esquema abaixo: IV) Falsa. O sódio (Na), por estar no grupo 1, possui um elétron na camada de valência, formando o cátion Na+. O enxofre (S), por estar no grupo 16, possui seis elétrons na camada de valência, formando o ânion S2–. O composto iônico formado é: Resposta: C QQuueessttããoo 11 55 Substância e Mistura, Classificação Periódica e Química Orgânica I REVISAO1_QUIMICA_BDE_ALICE_2020.qxp 30/07/2020 08:53 Página 13 14 – Q U ÍM IC A B D E Filtração: mistura heterogênea sólido + líquido (água + areia) Decantação com funil de separação: líquidos imiscíveis (água + óleo) Destilação simples: sólido dissolvido no líquido (água + sal) Destilação fracionada: líquidos miscíveis (água + áci do acético) 2. (FAMERP-SP) – O esquema a seguir representa o processo de extração do óleo essencial de cascas de laranja. Os números 1 e 2 correspondem a processos de separação de misturas denominados, respectivamente, a) dissolução fracionada e filtração. b) decantação e centrifugação. c) centrifugação e filtração. d) destilação e decantação. e) filtração e destilação. RESOLUÇÃO: O processo de separação que corresponde a 1 é a filtração, pois temos uma mistura heterogênea contendo uma fase líquida (sistema homogêneo) e uma fase sólida (cascas). O processo de separação que corresponde a 2 é a destilação, separação delíquidos de pontos de ebulição diferentes (éter e óleo essencial). Resposta: E 3. (ALBERT EINSTEIN-SP) – A planta Cannabis sativa possui vários componentes canabinoides, sendo que o princípio ativo mais potente é o tetra-hidrocanabinol (THC). Nos últimos anos ocorreu um aumento significativo tanto no interesse quanto na utilização do THC para fins medicinais. A fórmula estrutural do THC está representada a seguir: A respeito dessa molécula foram feitas as seguintes observações: I. Apresenta as funções orgânicas fenol e éster. II. Possui três grupos metil e 1 grupo pentil. III.Possui três anéis aromáticos condensados. IV. É uma cadeia insaturada e ramificada. As afirmativas corretas são: a) I e II. b) II e III. c) II e IV. d) I e IV. RESOLUÇÃO: I. Incorreta. II. Correta. III.Incorreta. IV. Correta. Insaturada: dupla ligação Ramificada: 3 grupos metil 1 grupo pentil Resposta: C O CH3 OH CH3 H C3 H C3 QQuueessttããoo 22 REVISAO1_QUIMICA_BDE_ALICE_2020.qxp 30/07/2020 08:53 Página 14 – 15 Q U ÍM IC A B D E 4. O estudo de compostos orgânicos permite aos analistas definir propriedades físicas e químicas responsáveis pelas características de cada substância descoberta. Um laboratório investiga moléculas quirais cuja cadeia carbônica seja insaturada, heterogênea e ramificada. A fórmula que se enquadra nas características da molécula investigada é a) CH3 — (CH)2 — CH(OH) — CO — NH — CH3. b) CH3 —(CH)2 — CH(CH3) — CO — NH — CH3. c) CH3 — (CH)2 — CH(CH3) — CO — NH2. d) CH3 — CH2 — CH(CH3) – CO — NH — CH3. e) C6H5 — CH2 — CO — NH — CH3. RESOLUÇÃO: A molécula quiral (que possui átomo de carbono assimétrico, com 4 ligan - tes diferentes) cuja cadeia carbônica é insaturada, heterogênea e ramificada é: • As demais moléculas são: Resposta: B 1. (UNESP) – A vanilina, 4-hidroxi-3-metoxibenzaldeído, fórmula C8H8O3, é responsável pelo aroma e sabor de baunilha, muito apre - ciados no mundo inteiro. É obtida tradicio nalmente das vagens, tam - bém chamadas de favas, de uma orquídea tropical, a Vanilla planifolia. A figura mostra um processo de extração da vanilina a partir de vagens de orquídea espalhadas sobre bandejas perfuradas, em tanques de aço, usando etanol (60% V/V) como solvente. Em geral, a extração dura duas semanas. (www.greener-industry.org.uk. Adaptado.) De acordo com o que mostra a figura, a extração da vanilina a partir de fontes naturais se dá por a) irrigação. b) decantação. c) destilação. d) infiltração. e) dissolução. Resolução A extração da vanilina a partir de vagens é feita por dissolução fracionada. A vanilina se dissolve na solução de etanol (60% V/V). Resposta: E 2. (UNESP) – As moléculas de cis-dibromoeteno (I) e trans-dibro - moeteno (II) têm a mesma massa molar e o mesmo número de elétrons, diferindo apenas no arranjo de seus átomos: À temperatura ambiente, é correto afirmar que a) os dois líquidos possuem a mesma pressão de va por. b) cis-dibromoeteno apresenta maior pressão de vapor. c) as interações intermoleculares são mais fortes em (II). d) trans-dibromoeteno é mais volátil. e) as duas moléculas são polares. CH3 CH CH C* H OH C O NH CH3a) insaturada, heterogênea e reta (normal) CH3 CH3 CH CH2 CH CH2 C* C* H H CH3 CH3 C C C O O O NH2 NH NH CH3 c) d) e) insaturada, homogênea e ramificada saturada, heterogênea e ramificada insaturada, heterogênea e não é quiral CH3 REVISAO1_QUIMICA_BDE_ALICE_2020.qxp 30/07/2020 08:53 Página 15 Resolução O composto (I) cis-dibromoeteno é polar. O composto (II) trans-dibromoeteno é apolar. O composto polar (cis-dibromoeteno) apresenta forças inter mo - lecu lares mais fortes, portanto apresenta maior ponto de ebulição e menor pressão de vapor, sendo menos volátil. Resposta: D 3. As abelhas utilizam a sinalização química para distin guir a abelha-rainha de uma operária, sendo capazes de reconhecer diferenças entre moléculas. A rainha pro duz o sinalizador químico conhecido como ácido 9-hi droxidec-2-enoico, enquanto as abelhas-ope rárias produzem ácido 10-hidroxidec-2-enoico. Nós podemos distinguir as abelhas-ope - rárias e rainhas por sua aparência, mas, entre si, elas usam essa sinalização química para perceber a diferença. Pode-se dizer que veem por meio da química. LE COUTEUR, P.; BURRESON, J. Os botões de Napoleão: as 17 moléculas que mudaram a história. Rio de Janeiro: Jorge Zahar, 2006 (adaptado). As moléculas dos sinalizadores químicos produzidas pelas abelhas rainha e operária possuem diferença na a) fórmula estrutural. b fórmula molecular. c) identificação dos tipos de ligação. d) contagem do número de carbonos. e) identificação dos grupos funcionais. Resolução ácido 9-hidroxidec-2-enoico ácido 10-hidroxidec-2-enoico As duas substâncias são isômeros de posição, portanto, possuem diferentes fórmulas estruturais. Resposta: A 16 – Q U ÍM IC A B D E REVISAO1_QUIMICA_BDE_ALICE_2020.qxp 30/07/2020 08:53 Página 16 – 17 Q U ÍM IC A B D E Combustão de hidrocarbonetos e compostos oxige nados Completa: CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O Incompleta: CH4 + O2 → CO + 2 H2O Incompleta: CH4 + O2 → C + 2 H2O 1. A combustão de um hidrocarboneto CxHy pode ser representada pela equação CxHy + 4 O2 → 3 CO2 + 2 H2O A fórmula molecular do hidrocarboneto é a) C6H8 b) C6H4 c) C6H3 d) C3H6 e) C3H4 RESOLUÇÃO: Resposta: E Reação de substituição: ocorre a troca de átomos ou grupo de átomos entre os reagentes. CH4 + Cl2 ⎯→ CH3Cl + HCl (cloração) alcano ordem de substituição em alcano: C3ário > C2ário > C1ário 2. (PUC-SP) – Sob aquecimento e ação da luz, alcanos sofrem reação de substituição na presença de cloro gasoso, formando um cloroalcano: luz CH4 + Cl2 ⎯⎯⎯→ CH3 — Cl + HClcalor Considere que, em condições apropriadas, cloro e propano reagem formando, principalmente, produtos dissubstituídos. O número máximo de isômeros planos de fórmula C3H6Cl2 obtido é a) 5 b) 4 c) 3 d) 2 e) 1 RESOLUÇÃO: As fórmulas estruturais dos isômeros planos: Resposta: B 3 –– 2 QQuueessttããoo 11 QQuueessttããoo 22 66 Química Orgânica II REVISAO1_QUIMICA_BDE_ALICE_2020.qxp 30/07/2020 08:53 Página 17 Reação de adição: átomo ou grupo de átomos é adicionado na molécula orgânica. Regra de Markovnikov: nas reações de adição, o hidrogênio se liga ao carbono mais hidrogenado. 3. O produto principal da reação abaixo é um a) álcool primário. b) álcool secundário. c) aldeído. d) ácido carboxílico. e) cetona. RESOLUÇÃO: Resposta: B Esterificação: ácido + álcool →← éster + água Hidrólise de éster: éster + água →← ácido + álcool 4. (FUVEST-SP) – Em um experimento, alunos associaram os odores de alguns ésteres a aromas característicos de alimentos, como, por exemplo: Analisando a fórmula estrutural dos ésteres apresentados, pode-se dizer que, entre eles, os que têm cheiro de a) maçã e abacaxi são isômeros. b) banana e pepino são preparados com álcoois secun dários. c) pepino e maçã são heptanoatos. d) pepino e pera são ésteres do mesmo ácido carboxílico. e) pera e banana possuem, cada qual, um carbono assimétrico. RESOLUÇÃO: Observando as fórmulas estruturais dos ésteres, temos: QQuueessttããoo 33 QQuueessttããoo 44 18 – Q U ÍM IC A B D E REVISAO1_QUIMICA_BDE_ALICE_2020.qxp 30/07/2020 08:53 Página 18 São isômeros os ésteres da maçã e do pepino. São obtidos a partir de álcool secundário os ésteres da banana e da pera. Não há nenhum heptanoato. São formados a partir do mesmo ácido os ésteres do pepino e da pera. Apresenta C* (carbono assimétrico) somente o éster da banana. Resposta: D Complete as equações químicas 1. Grupo — OH é ortoparadiri gente (a substituição ocorre preferencialmente nas posições orto e para). 2. Grupo — COOH é metadirigente (a substituição ocorre pre - ferencialmente na posição meta). Resolução 1. 2. – 19 Q U ÍM IC A B D E REVISAO1_QUIMICA_BDE_ALICE_2020.qxp 30/07/2020 08:53 Página 19 20 – Q U ÍM IC AB D E 1. (FGV-SP) – O hidrogênio para células a combustível de uso automo tivo poderá ser obtido futuramente a partir da reação de reforma do etanol. Atualmente, nessa reação, são gerados subpro dutos indesejados: etanal (I) e etanoato de etila (II). Porém, pesquisadores da UNESP de Araraquara verificaram que, com o uso de um catalisador adequado, a produção de hidrogênio do etanol poderá ser viabilizada sem subprodutos. (Revista Pesquisa Fapesp, 234, agosto de 2015. Adaptado) A reação da transformação de etanol no subproduto I e a substância que reage com o etanol para formação do subproduto II são, correta e respectivamente, a) substituição e etanal. b) redução e etanal. c) redução e ácido acético. d) oxidação e etanal. e) oxidação e ácido acético. RESOLUÇÃO: O etanol é um álcool primário e na reação de oxidação parcial deste tipo de composto, forma-se um aldeído (subproduto I), conforme a equação abaixo: O subproduto II é um éster, que pode ser obtido pela reação entre o etanol e o ácido acético, conforme a esterificação abaixo: Resposta: E QQuueessttããoo 11 77 Química Orgânica III REVISAO1_QUIMICA_BDE_ALICE_2020.qxp 30/07/2020 08:53 Página 20 2. Complete as reações. RESOLUÇÃO: Polímeros: macromoléculas formadas por unidades chamadas monômeros. Polímeros de adição: a união dos monômeros é devida às quebras das duplas-ligações. Polímeros de condensação: a união dos monômeros libera molécula pequena. 3. Uma das técnicas de reciclagem química do polímero PET [poli(tereftalato de etileno)] gera o tereftalato de metila e o etanodiol, conforme o esquema de reação, e ocorre por meio de uma reação de transes - terificação. O composto A, representado no esquema de reação, é o a) metano. b) metanol. c) éter metílico. d) ácido etanoico. e) anidrido etanoico. QQuueessttããoo 33 – 21 Q U ÍM IC A B D E REVISAO1_QUIMICA_BDE_ALICE_2020.qxp 30/07/2020 08:53 Página 21 RESOLUÇÃO: Na reação de transesterificação, éster reage com álcool formando outro éster e outro álcool. Resposta: B 4. O biodiesel é um biocombustível obtido a partir de fontes renováveis, que surgiu como alternativa ao uso do diesel de petróleo para motores de com - bustão interna. Ele pode ser obtido pela reação entre triglicerídeos, presentes em óleos vegetais e gorduras animais, entre outros, e álcoois de baixa massa molar, como o metanol ou etanol, na presença de um catalisador, de acordo com a equação química: A função química presente no produto que representa o biodiesel é a) éter. b) éster. c) álcool. d) cetona. e) ácido carboxílico. RESOLUÇÃO: O biodiesel é obtido a partir da reação de triglicerídeos e álcoois. A função química presente no biodiesel é éster. Resposta: B 1. A capacidade de limpeza e a eficiência de um sabão dependem de sua propriedade de formar micelas estáveis, que arrastam com facilidade as moléculas impregnadas no material a ser limpo. Tais micelas têm em sua estrutura partes capazes de interagir com substâncias polares, como a água, e partes que podem interagir com substâncias apolares, como as gorduras e os óleos. SANTOS, W. L P.; MÓL, G. S. (Coords.). Química e sociedade. São Paulo: Nova Geração, 2005 (adaptado). A substância capaz de formar as estruturas mencionadas é a) C18H36. b) C17H33COONa. c) CH3CH2COONa. d) CH3CH2CH2COOH. e) CH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH3. Resolução Os sabões são sais carboxílicos de cadeia carbônica longa. Desta forma, essas moléculas possuem uma parte hidrofóbica (apolar) e outra parte hidrofílica (polar): C17H33 COONa apolar polar A molécula da alternativa a é um hidrocarboneto, portanto, é apolar. As moléculas das alternativas c e d possuem cadeias carbônicas pequenas, algo insuficiente para interagir de forma efetiva com as gorduras e os óleos. A molécula da alternativa e é um éter com 8 átomos de C na cadeia carbônica e, portanto, possui baixa polaridade, algo insuficiente para interagir de forma efetiva com substâncias polares, como a água. Resposta: B 2. Os vários componentes do petró leo são separados por um processo denominado destilação fraciona da. Em sua destilação, alguns hidrocarbo netos são separados na ordem indicada no esquema abaixo. CH O C R2 1 O CH O C R2 O CH O C R2 3 O + 3 CH OH3 catalisador CH O C R3 1 O CH O C R3 2 O CH O C R3 3 O + CH2 OH CH OH CH2 OH 22 – Q U ÍM IC A B D E REVISAO1_QUIMICA_BDE_ALICE_2020.qxp 30/07/2020 08:53 Página 22 A ordem de destilação desses componentes do pe tróleo está justi fica - da pela seguinte afirmação: a) Os alcanos são os hidrocarbonetos mais voláteis. b) Os hidrocarbonetos são líquidos de baixo ponto de ebulição. c) O aumento da massa molar dos hidrocarbonetos provoca uma maior volatilidade. d) O ponto de ebulição dos hidrocarbonetos aumen ta com o aumento da massa molar deles. e) Gasolina com octanagem 80 significa que ela é constituída de 80% de iso-octano e 20% de heptano e entra em combustão a 80°C. Resolução Quanto maior a massa molar, maior o PE e menor a vola tilidade. Resposta: D 3. Tensoativos são compostos orgânicos que possuem com por tamento anfifílico, isto é, possuem duas regiões, uma hidrofóbica e outra hidrofílica. O principal tensoativo aniônico sintético surgiu na década de 1940 e teve grande aceitação no mercado de detergentes em razão do melhor desempenho comparado ao do sabão. No entanto, o uso desse produto provocou grandes problemas ambientais, entre eles a resistência à degradação biológica, por causa dos diversos carbonos terciários na cadeia que compõe a porção hidrofóbica desse tensoativo aniônico. As ramifi cações na cadeia dificultam sua degradação, levando à persistência no meio ambiente por longos períodos. Isso levou a sua substituição na maioria dos países por tensoativos biodegradáveis, ou seja, com cadeias alquíli cas lineares. PENTEADO, J. C. P.; EL SEOUD, O. A.; CARVALHO, L. R. F. [ ... ]: uma abordagem ambiental e analítica. Química Nova, n. 5, 2006 (adaptado). Qual a fórmula estrutural do tensoativo persistente no ambiente mencionado no texto? Resolução A molécula de um agente tensoativo deve possuir uma cadeia hidrocarbônica apolar e uma extremidade (cauda) polar. Resposta: B – 23 Q U ÍM IC A B D E REVISAO1_QUIMICA_BDE_ALICE_2020.qxp 30/07/2020 08:53 Página 23 24 – Q U ÍM IC A B D E 1. (FUVEST-SP) – Um funcionário de uma empresa ficou encar - regado de remover resíduos de diferentes polímeros que estavam ade - ridos a diversas peças. Após alguma investigação, o funcionário clas - sificou as peças em três grupos, conforme o polímero aderido a cada uma. As fórmulas estruturais de cada um desses polímeros são as seguintes: Para remover os resíduos de polímero das peças, o funcionário dispunha de apenas dois solventes: água e n-hexano. O funcionário analisou as fórmulas estruturais dos três polímeros e procurou fazer a correspondência entre cada polímero e o solvente mais adequado para solubilizá-lo. A alternativa que representa corretamente essa correspondência é: RESOLUÇÃO: Os polímeros I e III são polares e apresentam em suas estruturas grupos hidroxila (— OH) que estabelecem pontes de hidrogênio (ligações de hidrogênio) com a água (polar). Logo, a água seria o solvente adequado. O polímero II é um hidrocarboneto (apolar), portanto é solubilizado no n-hexano (apolar). Resposta: A 2. (MACKENZIE-SP) – Durante a síntese química do composto orgânico Z, adotou-se a seguinte rota sintética: Após a realização da síntese, pode-se afirmar que X, Y, W e Z são, respectivamente, a) cloreto de metanoíla, p-nitrotolueno, o-nitrotolueno e ácido p-nitrobenzoico. b) cloreto de metila, o-aminotolueno, m-aminotolueno e m-aminobenzaldeido. c) cloreto de metila, o-aminotolueno, p-aminotolueno e ácido p-aminobenzoico. d) cloreto de metanoíla, o-nitrotolueno, m-nitrotolueno e m-nitrobenzaldeido. e) cloreto de metila, o-nitrotolueno, p-nitrotoluenoe ácido p-nitrobenzoico RESOLUÇÃO: I. Reação de substituição: II. Reação de nitração. O grupo metil é orto e paradirigente: Polímero I Polímero II Polímero III COOH HO OH O HO O CH2 HO OH O OH O COOH HO OH O HO O CH2 HO OH O OH O CH2 HO OH O OH O CH2 HO O OH O CH2 HO OH O OH O CH2 HO O OH O n n CH2 C CH3 CH CH2 OH OH OH OH OH OH OH n Polímero I Polímero II Polímero III a) água n-hexano água b) n-hexano água n-hexano c) n-hexano água água d) água água n-hexano e) água n-hexano n-hexano 88 Química Orgânica IV REVISAO1_QUIMICA_BDE_ALICE_2020.qxp 30/07/2020 08:53 Página 24 III. Oxidação do grupo metil: Resposta: E 3. (ALBERT EINSTEIN-SP-2020) – Comparando o óleo mineral, também conhecido como parafina líquida, com um óleo vegetal, como o de soja, pode-se afirmar que ambos são misturas de substâncias químicas ___________ e ___________. Eles são ___________ ao ambiente quando descartados nos ralos das pias. As lacunas do texto são preenchidas por: a) compostas – combustíveis – nocivos. b) simples – oxigenadas – inofensivos. c) compostas – combustíveis – inofensivos. d) simples – combustíveis – nocivos. e) simples – oxigenadas – nocivos. RESOLUÇÃO: O óleo mineral é um hidrocarboneto (CxHy) e o óleo vegetal pode ser representado pela estrutura: Ambos são substâncias constituídas por átomos de mais de um elemento químico, portanto, são substâncias compostas. Tanto o óleo mineral quanto o vegetal podem reagir com oxigênio (O2), numa reação de combustão, portanto, são combustíveis. O descarte dessas substâncias no ambiente contamina a água. Resposta: A 4. Os hidrocarbonetos são moléculas orgânicas com uma série de aplicações industriais. Por exemplo, eles estão presentes em grande quantidade nas diversas frações do petróleo e normalmente são separados por destilação fracionada, com base em suas temperaturas de ebulição. O quadro apresenta as principais frações obtidas na destilação do petróleo em diferentes faixas de tem peraturas. SANTA MARIA, L. C. et al. “Petróleo: um tema para o ensino de Química”. Química Nova na Escola, n.15, maio 2002 (adaptado). Na fração 4, a separação dos compostos ocorre em temperaturas mais elevadas porque a) suas densidades são maiores. b) o número de ramificações é maior. c) sua solubilidade no petróleo é maior. d) as forças intermoleculares são mais intensas. e) a cadeia carbônica é mais difícil de ser quebrada. RESOLUÇÃO: Na destilação fracionada do petróleo, quanto maior o tamanho da cadeia carbônica dos compostos obtidos, maior a intensidade das forças intermoleculares (forças do tipo dipolo instantâneo-dipolo induzido) e maior o ponto de ebulição. Resposta: D Fração Faixa de tempertura (°C) Exemplos de produtos(s) Número de átomos de car bono (hidro - car boneto de fór - mula geral CnH2n+2) 1 Até 20 Gás natural e gás de cozinha (GLP) C1 a C4 2 30 a 180 Gasolina C6 a C12 3 170 a 290 Querosene C11 a C16 4 260 a 350 Óleo diesel C14 a C18 – 25 Q U ÍM IC A B D E REVISAO1_QUIMICA_BDE_ALICE_2020.qxp 30/07/2020 08:53 Página 25 26 – Q U ÍM IC A B D E 1. (FGV-SP-2020) – Um experimento para a identificação de um metal M foi realizado de acordo com a montagem instrumental da figura. (Pedro Faria e Alvaro Chrispino. Manual de Química Experimental, 2010. Adaptado.) A solução de HCl foi adicionada até que toda amostra do metal M, de massa 2,38 g, reagisse completamente, formando gás hidrogênio (H2), cujo volume coletado, a 27°C e 1,00 atm, foi de 480 mL. Conside ran - do que a constante geral dos gases seja R = 0,08 atm . L . mol–1 . K–1, o metal empregado nesse experimento foi o a) zinco. b) estanho. c) chumbo. d) níquel. e) ferro. Dado: massas molares em g/mol: Zn: 65; Sn: 119; Pb: 207; Ni: 59; Fe: 56. RESOLUÇÃO: Cálculo da quantidade em mols de gás hidrogênio produzido: P . V = n . R . T 1 atm . 0,48L = n . 0,08 . 300K Cálculo da massa molar do metal M: (Considerando o metal M bivalente positivo; nas alternativas, os metais podem apresentar carga + 2). 2HCl + M ⎯→ H2 + MCl2 x –––––– 1 mol 2,38g –––––– 0,02 mol x = 119g ∴ massa molar = 119 g/mol Verifica-se na tabela periódica fornecida que o metal M é o estanho (Sn). Resposta: B 2. (MACKENZIE-SP) – Para proteger estruturas de aço da corrosão, a indústria utiliza uma técnica chamada galvanização. Um metal bastante utilizado nesse processo é o zinco, que pode ser obtido a partir de um minério denominado esfalerita (ZnS), de pureza 75%. Considere que a conversão do minério em zinco metálico tem rendimento de 80% nesta sequência de equações químicas: 2 ZnS + 3 O2 → 2 ZnO + 2 SO2 ZnO + CO → Zn + CO2 Considere as massas molares: ZnS (97 g/mol); O2 (32 g/mol); ZnO (81 g/mol); SO2 (64 g/mol); CO (28 g/mol); CO2 (44 g/mol); e Zn (65 g/mol). Que valor mais próximo de massa de zinco metálico, em quilogramas, será produzido a partir de 100 kg de esfalerita? a) 25 b) 33 c) 40 d) 50 e) 54 RESOLUÇÃO: Cálculo da massa de ZnS na amostra: Cálculo da massa de Zn com rendimento de 80%: 2 ZnS + 3 O2 → 2 ZnO + 2 SO2 2 ZnO + 2 CO → 2 Zn + 2 CO2 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 2 ZnS + 3 O2 + 2 CO → 2 Zn + 2 SO2 + 2 CO2 2 mol 2 mol (rendimento 100%) 2 mol 0,8 x 2 mol (rendimento 80%) 2 x 97 g ––––––––––––– 0,8 x 2 x 65 g 75 kg ––––––––––––– x x � 40,2 kg O valor mais próximo é 40 kg. Resposta: C atm . L ––––––––– mol . K n = 0,02 mol ZnS Impurezas 100 kg 75% 75 kg 99 Teoria Atômico-Molecular, Cálculo Estequiométrico e Compostos Inorgânicos REVISAO1_QUIMICA_BDE_ALICE_2020.qxp 30/07/2020 08:53 Página 26 3. (PUC-SP) – As reações químicas podem ocorrer por adição, por decomposição, por simples troca ou dupla troca. Observe as misturas feitas nos itens I a IV. I – KNO3(aq) + NaCl(aq) → II – Cu(s) + ZnSO4(aq) → III – FeCl3(aq) + NaOH(aq) → IV – Ni(s) + CuSO4(aq) → Podemos afirmar que as reações que irão ocorrer por dupla troca com formação de precipitado, e por simples troca, respectivamente, são a) I e II. b) II e III. c) I e III. d) III e IV. RESOLUÇÃO: I. Não ocorre II. Não ocorre III.Dupla troca: precipitado: Fe(OH)3 FeCl3(aq) + 3NaOH(aq) → 3NaCl(aq) + Fe(OH)3 (s) IV. Simples troca Ni (s) + CuSO4 (aq) → NiSO4 (aq) + Cu (s) mais reativo menos reativo Resposta: D 4. (ALBERT EINSTEIN-SP) – O quadro apresenta informa ções sobre quatro substâncias químicas, todas brancas, em pó. Um professor forneceu aos seus alunos uma cópia desse quadro, amostras de duas dessas substâncias, sem qual quer identificação, e solicitou que os estudantes as identificassem. Os alunos notaram que uma das amostras se dissolveu em água e outra não e que apenas a substância insolúvel em água reagiu com ácido clorídrico, produzindo eferves cência. Então, eles concluíram que as amostras recebidas eram de a) carbonato de sódio e carbonato de bário. b) carbonato de sódio e sulfato de bário. c) sulfato de sódio e carbonato de sódio. d) sulfato de sódio e sulfato de bário. e) sulfato de sódio e carbonato de bário. RESOLUÇÃO: Se somente uma das amostras fornecidas pelo professor dissolve-se em água, ou é carbonato de sódio (que reage com ácido), ou é sulfato de sódio. Como somente os carbonatos reagem com ácido, ou é carbonato de sódio (solúvel), ou é carbonato de bário (insolúvel). Como a amostra insolúvel recebida pelos alunos reagiu com ácido, trata-se do carbonato de bário. BaCO3 (s) + 2 H + (aq) → Ba2+ (aq) + CO2 (g) + H2O (l) A substância solúvel que não reage com ácido é o sulfato de sódio (Na2SO4). Resposta: E Substância Dissolve-se em água? Reage com ácido clorídrico produzindo efervescência? Carbonato de sódio sim sim Sulfato de sódio sim não Carbonato de bário não sim Sulfato de bário não não – 27 Q U ÍM IC A B D E REVISAO1_QUIMICA_BDE_ALICE_2020.qxp 30/07/2020 08:53 Página 27 28 – Q U ÍM IC A B D E 1. (FUVEST-SP) – A grafita de um lápis tem quinze centímetros decomprimento e dois milímetros de espessura. Entre os valores abaixo, o que mais se aproxima do número de átomos presentes nessa grafita é a) 5 x 1023 b) 1 x 1023 c) 5 x 1022 d) 1 x 1022 e) 5 x 1021 Resolução I) O volume da grafita do lápis é, em cm3, π . 0,12 . 15 = 0,471 II) A massa da grafita, em gramas, é 2,2 . 0,471 = 1,0362 III) A quantidade em mols é 1,0362 ÷ 12 IV) O valor aproximado do número de átomos é . 6 . 1023 � 0,5 . 1023 = 5 . 1022 Resposta: C 2. (FGV-SP) – No esquema seguinte, que representa uma unidade de tratamento de água, são apresentados os reagentes químicos usados e as principais etapas de separação. (www.novoguiabarretos.com/paginas/nossa%20agua.html. Adaptado) É correto afirmar que o produto da interação da cal (CaO) com a água e os nomes dos processos de separação mostrados nas etapas 2 e 3 são, respectivamente: a) básico; decantação; filtração. b) básico; cristalização; filtração. c) básico; decantação; flotação. d) ácido; cristalização; flotação. e) ácido; decantação; filtração. Resolução A cal (CaO) é um óxido básico, reage com água formando uma base, conforme a equação a seguir: CaO + H2O → Ca(OH)2 O processo 2 é uma decantação e o processo 3 é uma filtração. Resposta: A 3. (FAMERP-SP) – Filtros contendo óxido de cálcio são utilizados no tratamento de biogás, removendo dele gases prejudiciais ao meio ambiente. Por ser uma substância com propriedades básicas, o óxido de cálcio é eficiente na remoção de a) CO2 e H2S. b) CO2 e NH3. c) NH3 e H2S. d) CO e NH3. e) CO e CO2. Resolução O óxido de cálcio é um óxido básico e reage com substância de caráter ácido. Portanto, esta última fica retida no filtro. CO2 – óxido ácido: CO2 + CaO → CaCO3 H2S – ácido: H2S + CaO → CaS + H2O NH3 – caráter básico – não reage com CaO CO – óxido neutro – não reage com CaO Resposta: A Nota: 1) Assuma que a grafita é um cilindro circular reto, feito de grafita pura. A espessura da grafita é o diâmetro da base do cilindro. 2) Adote os valores aproximados de: • 2,2 g/cm3 para a densidade da grafita; • 12 g/mol para a massa molar do carbono; • 6,0 x l023 mol–1 para a Constante de Avogadro. 1,0362 ––––––– 12 REVISAO1_QUIMICA_BDE_ALICE_2020.qxp 30/07/2020 08:53 Página 28 – 29 Q U ÍM IC A B D E 1. (FAMERP-SP-2020) – O urânio-235, ao ser bombardeado por um nêutron , forma dois nuclídeos radioativos: o bário-144, que decai emitindo partículas beta , e o nuclídeo X. Esse bombar- deamento produz também três nêutrons, que colidirão com outros núcleos de urânio, causando uma reação em cadeia. O nuclídeo produzido pelo decaimento do bário-144 e o nuclídeo X são, respectivamente, a) lantânio-144 e criptônio-91. b) césio-144 e criptônio-89. c) háfnio-144 e criptônio-91. d) césio-144 e criptônio-91. e) lantânio-144 e criptônio-89. Dado: 92U; 56Ba; 57La; 36Kr; 55Cs; 72Hf. RESOLUÇÃO: 144 56 Ba → –1 0β + 14457La lantânio 235 92 U + 10n → 144 56Ba + A ZX + 3 1 0n A: 235 + 1 = 144 + A + 3 ∴ A = 89 Z: 92 = 56 + Z ∴ Z = 36 A ZX : 89 36X : 89 36Kr criptônio-89 Resposta: E 2. (FGV-SP) – A figura apresenta a curva de decaimento radiativo de uma amostra de nióbio-95, que decai para molibdênio-95. No processo de decaimento do radioisótopo nióbio-95, o tempo decorrido para que a atividade dessa amostra decaia para 25 MBq e o nome das espécies emitidas são a) 140 dias e nêutrons. b) 140 dias e prótons. c) 120 dias e prótons. d) 120 dias e partículas β–. e) 140 dias e partículas β–. RESOLUÇÃO O tempo de meia-vida é o tempo necessário para reduzir a metade da atividade inicial. Pela análise do gráfico o tempo é de 35 dias. Logo: t1/2 t1/2 t1/2 400 MBq ⎯→ 200 MBq ⎯→ 100 MBq ⎯→ t1/2 ⎯→ 50 MBq ⎯→ 25 MBq Como são necessários 4 períodos de meia-vida, o tempo decorrido é de 140 dias. A reação de decaimento do nióbio é: 95 41Nb ⎯⎯→ 95 42Mo + partícula x a b O número de massa se mantém. Logo, a = 0 O número atômico aumentou em 1 unidade. Logo b = –1 A partícula liberada é β–. Resposta: E �10n� �–10β� 11 00 Radioatividade e Cinética Química REVISAO1_QUIMICA_BDE_ALICE_2020.qxp 30/07/2020 08:53 Página 29 3. O sulfeto de mercúrio (II) foi usado como pigmento vermelho para pinturas de quadros e murais. Esse pigmento, conhecido como vermilion, escurece com o passar dos anos, fenômeno cuja origem é alvo de pesquisas. Aventou-se a hipótese de que o vermilion seja decomposto sob a ação da luz, produzindo uma fina camada de mercúrio metálico na superfície. Essa reação seria catalisada por íon cloreto presente na umidade do ar. WOGAN, T. Mercury's Dark Influence on Art. Disponível em: www.chemistryworld.com. Acesso em: 26 abr. 2018 (adaptado). Segundo a hipótese proposta, o íon cloreto atua na decomposição fotoquímica do vermilion a) reagindo como agente oxidante. b) deslocando o equilíbrio químico. c) diminuindo a energia de ativação. d) precipitando cloreto de mercúrio. e) absorvendo a energia da luz visível. RESOLUÇÃO: HgS sofre redução, portanto é um agente oxidante. Catalisador é uma substância que aumenta a velocidade da reação oferecendo um outro caminho com menor energia de ativação, sem ser consumido. Resposta: C 4. (MACKENZIE-SP) – O estudo cinético de um processo químico foi realizado por meio de um experimento de laboratório, no qual foi analisada a velocidade desse determinado processo em função das concentrações dos reagentes A e B2. Os resultados obtidos nesse estudo encontram-se tabelados abaixo. Com base nos resultados obtidos, foram feitas as seguin tes afir - mativas: I. As ordens de reação para os reagentes A e B2, respectivamente, são 2 e 1. II. A equação cinética da velocidade para o processo pode ser representada pela equação v = k . [A]2 . [B2]. III. A constante cinética da velocidade k tem valor igual a 200. Considerando-se que todos os experimentos realizados tenham sido feitos sob mesma condição de temperatura, é correto que a) nenhuma afirmativa é certa. b) apenas a afirmativa I está certa. c) apenas as afirmativas I e II estão certas. d) apenas as afirmativas II e III estão certas. e) todas as afirmativas estão certas. RESOLUÇÃO: Experimentos X e Y: [B2] constante � Conclusão: a substância A apresenta ordem 2. Experimentos Z e X: [A] constante � Conclusão: a substância B2 apresenta ordem 1. Equação cinética da velocidade: v = k [A]2 [B2] Experimento X: 2 . 10–4 = k �1 . 10–2 � 2 . 1 . 10–2 mol/L k = 200 Todas corretas (I, II e III) Resposta: E Experi- mento [A] (mol . L–1) [B2] (mol . L–1) v inicial (mol . L–1 . min–1) X 1 . 10–2 1 . 10–2 2 . 10–4 Y 5 . 10–3 1 . 10–2 5 . 10–5 Z 1 . 10–2 5 . 10–3 1 . 10–4 [A] dobra (5 . 10–3 para 1 . 10–2) v quadruplica (5 . 10–5 para 2 . 10–4) [B2] dobra (5 . 10 –3 para 1 . 10–2) v dobra (1 . 10–4 para 2 . 10–4) mol –––––– L mol ––––––– L . min L2 –––––––––– mol2 . min 30 – Q U ÍM IC A B D E REVISAO1_QUIMICA_BDE_ALICE_2020.qxp 30/07/2020 08:53 Página 30 1. (FGV-SP) – O uso de catalisadores para diminuir a emis são de gases poluentes pelos escapamentos dos automóveis tem contribuído para a redução da taxa de aumento da poluição urbana. São representadas duas curvas das energias envolvidas na reação das espécies reagentes A + B → C + D na presença e na ausência do catalisador. Em relação à sua atuação no processo reacional, é correto afirmar que o catalisador a) aumenta a energia de ativação da reação direta, diminui a energia de ativação da reação inversa e desloca o equilíbrio reacional no sentido dos produtos. b) aumenta a energia de ativação da reação direta, aumenta a energia de ativação da reação inversa e não altera o equilíbrio reacional. c) diminui a energia de ativação da reação direta, aumenta a energia de ativação da reação inversa e desloca o equilíbrio reacional no sentido dos produtos. d) diminui a energia de ativação da reação direta, diminui a energia de ativação da reação inversa e não altera o equilíbrioreacional. e) diminui a energia de ativação da reação direta, diminui a energia de ativação da reação inversa e desloca o equilíbrio reacional no sentido dos produtos. Resolução Catalisador acelera reações, fornecendo um novo mecanismo com energia de ativação menor, tanto para a reação direta como para a reação inversa. O equilíbrio não é afetado e as energias de reagentes e produtos são as mesmas com ou sem catalisador. Resposta: D 2. (UNESP) – Considerando o papel do mármore na construção civil, é de suma importância conhecer a resistência desse material em face de desgastes provenientes de ataques de ácidos de uso doméstico. Em estudos de reatividade química, foram realizados testes sobre a dissolução do mármore (carbonato de cálcio) utilizando ácidos acético e clorídrico. As concentrações e os volumes utilizados dos ácidos em todos os experimentos foram iguais a 6 mol/L e 15 mL, respectivamente, assim como a massa de mármore foi sempre igual a 1 g, variando-se a temperatura de reação e o estado de agregação do mármore, conforme a tabela a seguir: Com relação aos experimentos, pode-se afirmar que a) os experimentos 5 e 6 apresentam a mesma velocidade de dissolução do mármore porque a superfície de contato de um sólido não afeta a velocidade de uma reação química. b) o experimento 1 ocorre mais lentamente que o 2 porque quanto maior for a temperatura, menor será a velocidade de uma reação química. c) o experimento 1 ocorre mais rapidamente que o 4 porque a concentração de íons H+ em 1 é maior que no experimento 4. d) o experimento 4 ocorre mais lentamente que o 5 porque quanto maior for a temperatura, menor será a probabilidade de ocorrer colisões efetivas entre os íons dos reagentes. e) o experimento 3 ocorre mais lentamente que o 6 porque quanto maior for a concentração dos reagentes, maior será a velocidade de uma reação química. Resolução • Alternativa (a) está incorreta, pois o experimento 5 é mais rápido, já que o mármore possui maior superfície de contato. • Alternativa (b) está incorreta, pois a velocidade do experimento 1, que ocorre em maior temperatura, é maior. Quanto maior a temperatura, mais rápida a reação. • Alternativa (c) está correta, pois, como o ácido clorídrico é mais forte que o acético (maior valor do Ka), possui maior concentração de H+. Quanto maior a concentração de reagente, mais rápida será a reação. • Alternativa (d) está incorreta, pois o experimento 4 é mais rápido que o 5, já que ocorre em maior temperatura. • Alternativa (e) está incorreta, pois o experimento 3 é mais rápido que o 6, já que o ácido clorídrico é mais forte que o acético. Resposta: C A + B C + D Caminho de Reação E n e rg ia ( k J ) 120 90 50 20 Experi- mento n.o Ácido Ka Estado de agregação do mármore Tempera- tura 1 clorídrico 1,0 x 107 pó 60°C 2 clorídrico 1,0 x 107 pó 10°C 3 clorídrico 1,0 x 107 pedaço maciço 10°C 4 acético 1,8 x 10–5 pó 60°C 5 acético 1,8 x 10–5 pó 10°C 6 acético 1,8 x 10–5 pedaço maciço 10°C – 31 Q U ÍM IC A B D E REVISAO1_QUIMICA_BDE_ALICE_2020.qxp 30/07/2020 08:53 Página 31 Leia o texto para responder à questão de número 3. Um incêndio atingiu uma fábrica de resíduos industriais em Itapevi, na Grande São Paulo. O local armazenava três toneladas de fosfeto de alumínio (AlP). De acordo com a Companhia Ambiental do Estado de São Paulo (Cetesb), o fosfeto de alumínio reagiu com a água usada para apagar as chamas, produzindo hidróxido de alumínio e fosfina (PH3). A fosfina é um gás tóxico, incolor, e não reage com a água, porém reage rapidamente com o oxigênio liberando calor e produzindo pentóxido de difósforo (P2O5). Segundo os médicos, a inalação do P2O5 pode causar queimadura tanto na pele quanto nas vias respiratórias devido à formação de ácido fosfórico. (Disponível em: <https://tinyurl.com/yafzufbo>. Acesso em: 11.10.18. Adaptado. ) 3. (FATEC-SP) – Os gráficos 1,2 e 3 representam a variação da energia em função do caminho da reação para três transformações químicas, sendo R o reagente e P o produto de cada reação. Entre os gráficos 1, 2 e 3, aquele que representa corretamente a reação da fosfina com o oxigênio, descrita no texto, é o a) gráfico 1, pois a reação é endotérmica e apresenta ΔH0 < 0. b) gráfico 1, pois a reação é exotérmica e apresenta ΔH0 < 0. c) gráfico 2, pois a reação é endotérmica e apresenta ΔH0 > 0. d) gráfico 2, pois a reação é exotérmica e apresenta ΔH0 < 0. e) gráfico 3, pois a reação é endotérmica e apresenta ΔH0 > 0. Resolução A fosfina reage com o oxigênio liberando calor (reação exotérmica). O gráfico 1 representa uma reação exotérmica, pois HP < HR, logo ΔH < 0 O gráfico 2 representa uma reação endotérmica, pois HR < HP, logo ΔH > 0 No gráfico 3 a entalpia dos reagentes é igual à entalpia dos produtos, logo ΔH = 0. Resposta: B 4. A técnica do carbono-14 permite a datação de fósseis pela medição dos valores de emissão beta desse isótopo presente no fóssil. Para um ser em vida, o máximo são 15 emis sões beta/(min g). Após a morte, a quantidade de 14C se reduz pela metade a cada 5 730 anos. A prova do carbono 14. Disponível em: http:///noticias.terra.com.br. Acesso em: 9 nov. 2013 (adaptado). Considere que um fragmento fóssil de massa igual a 30 g foi encon - trado em um sítio arqueológico, e a medição de radiação apresentou 6 750 emissões beta por hora. A idade desse fóssil, em anos, é a) 450 b) 1 433 c) 11 460 d) 17 190 e) 27 000 Resolução Cálculo do número de emissões beta para um ser vivo com massa de 30 g. 1 g –––––– 15 β/min 30 g ––––– x ∴ x = 450 β/min 1 min ––––– 450 β 60 min –––– y ∴ y = 27000 β/h 5730 a 5730 a27000 ⎯⎯⎯→ 13500 ⎯⎯⎯→ 6750 2 x 5730a = 11460a Resposta: C H (kJ) H (kJ) H (kJ) Gráfico 1 Gráfico 2 Gráfico 3 R R R P P P caminho da reação caminho da reação caminho da reação 32 – Q U ÍM IC A B D E REVISAO1_QUIMICA_BDE_ALICE_2020.qxp 30/07/2020 08:53 Página 32 – 33 Q U ÍM IC A B D E 1. (FGV-SP) – Uma indústria produz aromatizante artificial por um processo que é representado de acordo com a equação química seguinte: Em um teste de laboratório, foram adicionados 10 mol de e n mol de CH3OH a um reator de 1 L. O reator foi fechado e, ao se atingir o equilíbrio reacional, verificou- se a formação de 9 mol da substância com aroma de maçã e 9 mol de H2O. Considerando que a constante de equilíbrio referente às con dições de temperatura e pressão do processo é Keq = 9, o valor correto da quantidade, em mol, de CH3OH adicionado ao reator é a) 9 b) 10 c) 12 d) 18 e) 20 RESOLUÇÃO: KC = = 9 KC = = 9 → 9 . �9 = �9 (n – 9) 9 = n – 9 → Resposta: D 2. (PUC-SP) – Foram feitas algumas afirmações a respeito do equilíbrio químico da combustão do monóxido de carbono. 2 CO (g) + O2 (g) →← 2 CO2(g) ΔH = – 566 kJ I. Ao substituir ar atmosférico por oxigênio puro, mantendo-se a mesma temperatura, a constante de equilíbrio dessa reação aumenta. II. O catalisador presente nos escapamentos automotivos aumenta o valor da constante de equilíbrio dessa reação. III. O valor da constante de equilíbrio dessa reação aumenta com a diminuição da temperatura. Está(ão) correta(s) apenas a(s) afirmação(ões) a) I. b) II. c) III. d) I e II. e) I e III. RESOLUÇÃO: I. Incorreta. A constante de equilíbrio permanece constante, pois manteve-se a temperatura constante. II. Incorreta. A constante de equilíbrio não é alterada pela presença de um catalisador. III. Correta. A constante de equilíbrio aumenta com a dimi nuição da temperatura, pois a reação direta é exotérmica (ΔH < 0). Resposta: C O CH CH CH C3 2 2 OH (solv.) + CH OH3 O CH CH CH C3 2 2 OCH3 (solv.) + H O2 (solv.) Aroma de maçã (solv.) (solv.) =solvente não aquoso O CH CH CH C3 2 2 OH [Éster]1 . [H2O] 1 –––––––––––––––––– [Ácido]1 . [H3COH] 1 (9)1 . (9)1 –––––––––––– (1)1 . (n – 9)1 n = 18 mol 11 11 Equilíbrio Químico REVISAO1_QUIMICA_BDE_ALICE_2020.qxp 30/07/202008:53 Página 33 3. (FGV-SP-2020) – A furaltadona (C13H16N4O6) é uma substância bactericida empregada no combate à salmonela, sendo adicionada à água de bebedouros em criadouros de aves. A furaltadona interage com a água de acordo com a reação representada pela equação: C13H16N2O6 (aq) + H2O (l) → C13H16N2O6H + (aq) + OH– (aq) Sabendo que a constante de equilíbrio dessa reação, a 25°C, é Kb = 1,0 × 10 –5, uma solução 0,1 mol/L de furaltadona a 25°C apresenta pH igual a a) 1 b) 3 c) 5 d) 9 e) 11 RESOLUÇÃO: I) Cálculo da concentração de íons OH–: Kb = ⇒ 1 . 10–5 = Como a furaltadona é base fraca, 0,1 – x � 0,1. Logo: 1 . 10–5 = ⇒ x2 = 1 . 10–6 ⇒ ⇒ x = 1 . 10–3 mol/L ∴ [OH–] = 1 . 10–3 mol/L II) Cálculo da concentração de íons H+: A 25°C ⇒ Kw = 1 . 10–14 ⇒ Kw = [H+] . [OH–] ⇒ 10–14 = [H+] . (10–3) [H+] = 1 . 10–11 mol/L III) Cálculo do pH: pH = – log [H+] ⇒ pH = – log 10–11 ⇒ Resposta: E 4. (MACKENZIE-SP) – Um aluno preparou três soluções aquosas, a 25ºC, de acordo com a figura abaixo. Conhecedor dos conceitos de hidrólise salina, o aluno fez as seguintes afirmações: I. a solução de nitrato de potássio apresenta caráter neutro. II. o cianeto de sódio sofre ionização em água, produ zindo uma solução básica. III. ao verificar o pH da solução de brometo de amônio, a 25ºC, conclui-se que Kb > Ka. IV. NH4 + (aq) + H2O (l) →← NH4OH (aq) + H + (aq) representa a hidrólise do cátion amônio. Estão corretas somente as afirmações a) I e II. b) I, II e III. c) I e IV. d) II e III. e) I, II e IV. RESOLUÇÃO: I. Correta. KNO3: sal de ácido forte e base forte não sofre hidrólise (caráter neutro). II. Incorreta. NaCN: sal de ácido fraco e base forte, ocorre hidrólise do ânion. III. Incorreta. NH4Br: sal de ácido forte (Ka) e base fraca (Kb), Ka > Kb IV. Correta. NH4 + (aq) + H2O (l) →← NH4OH (aq) + H + (aq) ou NH4 + (aq) + H2O (l) →← H3O + (aq) + NH3 (aq) Resposta: C 1C13H16N2O6 + H2O →← 1C13H16N2O6 + 1OH – início 0,1 –– –– reage e forma x x x equilí- brio 0,1 – x x x [C13H16N2O6H +]1 . [OH–]1 ––––––––––––––––––––––– [C13H16N2O6] 1 (x) . (x) –––––––– 0,1 pH = 11 KNO3 + H O2 NaCN + H O2 NH Br4 + H O2 (x) . (x) –––––––– 0,1 – x 34 – Q U ÍM IC A B D E REVISAO1_QUIMICA_BDE_ALICE_2020.qxp 30/07/2020 08:53 Página 34 1. (FAMERP-SP) – Considere a tabela. (Daniel C. Harris. Análise química quantitativa, 2001. Adaptado.) Uma das substâncias da tabela é muito utilizada como meio de contraste em exames radiológicos, pois funciona como um marcador tecidual que permite verificar a integridade da mucosa de todo o trato gastrointestinal, delineando cada segmento. Uma característica necessária ao meio de contraste é que seja o mais insolúvel possível, para evitar que seja absorvido pelos tecidos, tornando-o um marcador seguro, que não será metabolizado no organismo e, portanto, excretado na sua forma intacta. (http://qnint.sbq.org.br. Adaptado.) Entre as substâncias da tabela, aquela que atende às características necessárias para o uso seguro como meio de contraste em exames radiológicos é a substância a) IV b) III c) II d) V e) I Resolução Todos os sais apresentados possuem a proporção 1 : 1 na quan - tidade em mols entre cátions e ânions. Assim, o composto menos solúvel é aquele com menor valor de KPS , no caso, o BaSO4. 2+ 2– 2+ 2– A B (s) →← A (aq) + B (aq) x mol/L x mol/L x mol/L KPS = [A 2+]1 . [B2–]1 = (x mol/L) . (x mol/L) = x2 Quanto menor o KPS, menor a solubilidade x. Resposta: A 2. Vários ácidos são utilizados em indústrias que descartam seus efluentes nos corpos de água, como rios e lagos, podendo afetar o equilíbrio ambiental. Para neutralizar a acidez, o sal carbonato de cálcio pode ser adicionado ao efluente, em quantidades apropriadas, pois produz bicarbonato, que neutraliza a água. As equações envolvidas no processo são apresentadas: (I) CaCO3 (s) + CO2 (g) + H2O (l) →← Ca 2+ (aq) + 2 HCO3 – (aq) (II) HCO3 – (aq) →← H+ (aq) + CO 2– 3 (aq) K1 = 3,0 x 10 –11 (III) CaCO3 (s) →← Ca 2+ (aq) + CO2–3 (aq) K2 = 6,0 x 10 –9 (IV) CO2 (g) + H2O (l) →← H + (aq) + HCO3 – (aq) K3 = 2,5 x 10 –7 Com base nos valores das constantes de equilíbrio das reações II, III e IV a 25°C, qual é o valor numérico da constante de equilíbrio da reação I? a) 4,5 x 10–26 b) 5,0 x 10–5 c) 0,8 x 10–9 d) 0,2 x 105 e) 2,2 x 1026 Resolução Para obter a equação I, devemos inverter a equação II e manter as equações III e IV e depois somá-las. A constante de equilíbrio da equação I será o produto das constantes de equilíbrio K = . K2 . K3 H+(aq) + CO3 2 –(aq) →← HCO3 –(aq) K’1 = CaCO3(s) → ← Ca2+(aq) + CO3 2–(aq) K2 = 6,0 . 10 –9 CO2(g) + H2O(l) → ← H+(aq) + HCO3 –(aq) K3 = 2,5 . 10 –7 –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– CaCO3(s) + CO2(g) + H2O(l) →← Ca 2+(aq) + 2HCO3 – (aq) K = . 6,0 . 10–9 . 2,5 . 10–7 K = 5,0 . 10–5 Resposta: B substância fórmula produto de solubilidade (KPS) I BaCO3 5,0 x 10 –9 II CaCO3 4,9 x 10 –9 III CaSO4 2,4 x 10 –5 IV BaSO4 1,1 x 10 –10 V PbSO4 6,3 x 10 –7 � 1 –––– K1� 1 –––––––– 3,0 . 10–11 1 ––––––––– 3,0 . 10–11 – 35 Q U ÍM IC A B D E REVISAO1_QUIMICA_BDE_ALICE_2020.qxp 30/07/2020 08:53 Página 35 36 – Q U ÍM IC A B D E 1. (FGV-SP) – O dióxido de carbono gerado pelos tripulantes na atmos fera artificial dos submarinos e estações espaciais deve ser removido do ar, e o oxigênio deve ser recuperado. Um dos possíveis métodos para realização desse processo envolve o uso do superóxido de potássio, KO2, de acordo com a reação: 4 KO2 (s) + 2 CO2 (g) → 2 K2CO3 (s) + 3 O2 (g) Em um processo a 27°C e 1 atm, são produzidos 1 476 L de oxigênio. A quantidade de superóxido de potássio, em kg, mínima para esse processo é aproximadamente Dado: Massas molares em g/mol: K: 39; O: 16. Adote: R = 0,082 atm. L. mol–1 . K–1 a) 1,4 b) 2,8 c) 5,7 d) 11,4 e) 14,8 RESOLUÇÃO: Pela equação balanceada, temos: 4 KO2 (s) + 2 CO2 (g) → 2 K2CO3 (s) + 3 O2 (g) 4 mol 3 mol Cálculo da quantidade de matéria (mols) de O2 pro duzido: PV = n R T 1 atm . 1476 L = n . 0,082 atm . L . mol–1 . K–1 . 300K n = 60 mol KO2 M = 71 g/mol 4 KO2 3 O2 4 mol 3 mol 4 . 71 g ––––––– 3 mol x ––––––– 60 mol x � 5700 g ∴ 5,7 kg Resposta: C 2. (MACKENZIE-SP) – O ácido acetilsalicílico é um medicamento muito comum e muito utilizado em todo o mundo possuindo massa molar de 180 g . mol–1. Sabendo que a sua composição centesimal é igual a 60% de carbono, 35,55% de oxigênio e 4,45% de hidrogênio, é correto afirmar que a sua fórmula molecular é a) C9H8O4 b) C6H5O4 c) C6H4O3 d) C5H4O2 e) C4H2O RESOLUÇÃO: Em 100 g do ácido acetilsalicílico, temos: C: 60 g; O: 35,55 g; H: 4,45 g Cálculo das quantidades de matéria nC = = 5,00 mol nO = = 2,22 mol nH = = 4,45 mol nC : nH : nO = : : = 2,25 : 2,00 : 1 = 9 : 8 : 4 Fórmula mínima: C9H8O4 Massa molar da fórmula mínima = (9 x 12 + 8 x 1 + 4 x 16) g/mol = = 180 g/mol A fórmula mínima coincide com a fórmula molecular. Resposta: A Dados: massas molares (g . mol–1): H = 1, C = 12 e O = 16. m�n = –––� M 60 g –––––––– 12 g/mol 35,55 g –––––––– 16 g/mol 4,45 g –––––––– 1 g/mol 5,00 –––––– 2,22 4,45 –––––– 2,22 2,22 –––––– 2,22 11 22 Exercícios Gerais III REVISAO1_QUIMICA_BDE_ALICE_2020.qxp 30/07/2020 08:53 Página 36 3. (MACKENZIE-SP) – Considere o processo representado pela transformação reversível equacionada abaixo. A2 (g) + B2 (g) →← 2 AB(g) ΔH > 0 Inicialmente, foram colocados em um frasco com volume de 10 L, 1 mol de cada um dos reagentes. Após atingir o equilíbrio, a uma determinada temperatura T, verificou-se experimentalmente que a concentração da espécie AB(g) era de 0,10 mol/L. São feitas as seguintes afirmações, a respeito do processo acima descrito. I. A constante KC para esse processo, calculada a uma dada temperatura T, é 4. II. A concentração da espécie A2(g) no equilíbrio é de 0,05 mol/L. III.Um aumento de temperatura faria com que
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