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Questões 2º ano Enem com gabarito 1- (Enem – 2009) Para que apresente condutividade elétrica adequada a muitas aplicações, o cobre bruto obtido por métodos térmicos é purificado eletroliticamente. Nesse processo, o cobre bruto impuro constitui o ânodo da célula, que está imerso em uma solução de CuSO4. À medida que o cobre impuro é oxidado no ânodo, íons Cu2+ da solução são depositados na forma pura no cátodo. Quanto às impurezas metálicas, algumas são oxidadas, passando à solução, enquanto outras simplesmente se desprendem do ânodo e se sedimentam abaixo dele. As impurezas sedimentadas são posteriormente processadas, e sua comercialização gera receita que ajuda a cobrir os custos do processo. A série eletroquímica a seguir lista o cobre e alguns metais presentes como impurezas no cobre bruto de acordo com suas forças redutoras relativas. Entre as impurezas metálicas que constam na série apresentada, as que se sedimentam abaixo do ânodo de cobre são: a) Au, Pt, Ag, Zn, Ni e Pb. b) Au, Pt e Ag. c) Zn, Ni e Pb. d) Au e Zn. e) Ag e Pb. Resposta: Alternativa B Resolução comentada: Para um metal sofrer oxidação no ânodo ele precisa ser um bom redutor, como o chumbo, níquel e o zinco (olha esquema da força redutora mostrado na questão). Como os metais da alternativa B possuem baixa força redutora, eles apenas se desprendem do ânodo. 2 -(Enem – 2009) A invenção da geladeira proporcionou uma revolução no aproveitamento dos alimentos, ao permitir que fossem armazenados e transportados por longos períodos. A figura apresentada ilustra o processo cíclico de funcionamento de uma geladeira, em que um gás no interior de uma tubulação é forçado a circular entre o congelador e a parte externa da geladeira. É por meio dos processos de compressão, que ocorre na parte externa, e de expansão, que ocorre na parte interna, que o gás proporciona a troca de calor entre o interior e o exterior da geladeira. Disponível em: http://home.howstuffworks.com. Acesso em: 19 out. 2008 (adaptado). Nos processos de transformação de energia envolvidos no funcionamento da geladeira: a) a expansão do gás é um processo que cede a energia necessária ao resfriamento da parte interna da geladeira. b) o calor flui de forma não-espontânea da parte mais fria, no interior, para a mais quente, no exterior da geladeira. c) a quantidade de calor cedida ao meio externo é igual ao calor retirado da geladeira. d) a eficiência é tanto maior quanto menos isolado termicamente do ambiente externo for o seu compartimento interno. e) a energia retirada do interior pode ser devolvida à geladeira abrindo-se a sua porta, o que reduz seu consumo de energia. Resposta: Alternativa B Resolução comentada: http://home.howstuffworks.com/ O funcionamento de uma geladeira é explicado pela retirada do calor da fonte fria para a fonte quente por meio da realização de trabalho pelo compressor. 3- (Enem – 2010) Em nosso cotidiano, utilizamos as palavras “calor” e “temperatura” de forma diferente de como elas são usadas no meio científico. Na linguagem corrente, calor é identificado com “algo quente” e temperatura mede a “quantidade de calor de um corpo”. Esses significados, no entanto, não conseguem explicar diversas situações que podem ser verificadas na prática. Do ponto de vista científico, que situação prática mostra a limitação dos conceitos corriqueiros de calor e temperatura? a) A temperatura da água que pode ficar constante durante o tempo em que estiver fervendo. b) Uma mãe coloca a mão na água da banheira do bebê para verificar a temperatura da água. c) A chama de um fogão pode ser usada para aumentar a temperatura da água em uma panela. d) A água quente que está em uma caneca é passada para outra caneca a fim de diminuir sua temperatura. e) Um forno pode fornecer calor para uma vasilha de água que está em seu interior com menor temperatura do que a dele. Resposta: Alternativa A Resolução comentada: Se temperatura medisse a quantidade de calor de um corpo, a alternativa A não seria válida, já que, para ferver, a água está recebendo calor, e sua temperatura não muda. 4- (Enem – 2010) Ao colocar um pouco de açúcar na água e mexer até a obtenção de uma só fase, prepara- se uma solução. O mesmo acontece ao se adicionar um pouquinho de sal à água e misturar bem. Uma substância capaz de dissolver o soluto é denominada solvente; por exemplo, a água é um solvente para o açúcar, para o sal e para várias outras substâncias. A figura a seguir ilustra essa citação. Suponha que uma pessoa, para adoçar seu cafezinho, tenha utilizado 3,42 g de sacarose (massa molar igual a 342 g/mol) para uma xicara de 50 mL do líquido. Qual a concentração final, em mol/L, de sacarose nesse cafezinho? a) 0,02 b) 0,2 c) 2 d)200 e) 2000 Resposta: Alternativa B Resolução comentada: 342g ________1 mol 3,42 g______X mols X = 0,01 mols 0,01 mols 50 mL Y mols ________1000mL Y = 0,2 mol Logo a concentração é de 0,2 mol/L. 5- (Enem – 2010) Todos os organismos necessitam de água e grande parte deles vive em rios, lagos e oceanos. Os processos biológicos, como respiração e fotossíntese, exercem profunda influência na química das águas naturais em todo o planeta. O oxigênio é ator dominante na química e na bioquímica da hidrosfera. Devido a sua baixa solubilidade em água (9,0 mg/L a 20°C) a disponibilidade de oxigênio nos ecossistemas aquáticos estabelece o limite entre a vida aeróbica e anaeróbica. Nesse contexto, um parâmetro chamado Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) foi definido para medir a quantidade de matéria orgânica presente em um sistema hídrico. A DBO corresponde à massa de O2 em miligramas necessária para realizar a oxidação total do carbono orgânico em um litro de água. BAIRD, C. Química Ambiental. Ed. Bookman, 2005 (adaptado). Dados: Massas molares em g/mol: C = 12; H = 1; O = 16. Suponha que 10 mg de açúcar (fórmula mínima CH2O e massa molar igual a 30 g/mol) são dissolvidos em um litro de água; em quanto a DBO será aumentada? a) 0,4mg de O2/litro b) 1,7mg de O2/litro c) 2,7mg de O2/litro d) 9,4mg de O2/litro e) 10,7mg de O2/litro Resposta: Letra E Resolução comentada: A reação que se processa é: CH2O + O2 CO2 + H2O 30g 32g 10mg ______ Xmg X = 10,7 mg 6- (Enem – 2011) Certas ligas estanho-chumbo com composição especifica formam um eutético simples, o que significa que uma liga com essas características se comporta como uma substância pura, com um ponto de fusão definido no caso 183°C. Essa é uma temperatura inferior mesmo ao ponto de fusão dos metais que compõem esta liga (o estanho puro funde a 232 ºC e o chumbo puro a 320°C) o que justifica sua ampla utilização na soldagem de componentes eletrônicos, em que o excesso de aquecimento deve sempre ser evitado. De acordo com as normas internacionais, os valores mínimo e máximo das densidades para essas ligas são de 8,74 g/mL e 8,82 g/mL, respectivamente. As densidades do estanho e do chumbo são 7,3 g/mL e 11,3 g/mL, respectivamente. Um lote contendo 5 amostras de solda estanho- chumbo foi analisada por um técnico, por meio da determinação de sua composição percentual em massa, cujos resultados estão mostrados no quadro a seguir: Com base no texto e na análise realizada pelo técnico, as amostras que atendem às normas internacionais são: a) I e II. b) I e III. c) II e IV. d) III e V. e) IV e V. Resposta: Alternativa C Resolução comentada: Considerando-se X = Porcentagem de Sn (estanho) e Y = Porcentagem de Pb (chumbo) na liga metálica, pode-se calcular um intervalo para esses valores utilizando-se como referência as densidades mínima e máxima dessas ligas, de acordo com as normasinternacionais. ( 7,3X + 11,3Y ) / 100 = 8,74 (valor mínimo) X + Y = 100 X= 100 – Y 7,3 (100 – Y) + 11,3Y = 100 x 8,74 Y= 36% e x = 64% ( 7,3X + 11,3Y ) / 100 = 8,882 (valor máximo) X + Y = 100 X= 100 – Y 7,3 (100 – Y) + 11,3Y = 100 x 8,82 Y= 38% e X = 62% Intervalo: 36% ≤ Pb ≤ 38% 62% ≤ Sn ≤ 64% Logo, pelo quadro, somente as amostras II e IV estão dentro do intervalo calculado. 7- (Enem – 2011) Eutrofização é um processo em que rios, lagos e mares adquirem níveis altos de nutrientes, especialmente fosfatos e nitratos, provocando posterior acúmulo de matéria orgânica em decomposição. Os nutrientes são assimilados pelos produtores primários e o crescimento desses é controlado pelo nutriente limítrofe, que é o elemento menos disponível em relação à abundância necessária à sobrevivência dos organismos vivos. O ciclo representado na figura seguinte reflete a dinâmica dos nutrientes em um lago: A análise da água de um lago que recebe a descarga de águas residuais provenientes de lavouras adubadas revelou as concentrações dos elementos carbono (21,2 mol/L), nitrogênio (1,2 mol/L) e fósforo (0,2 mol/L). Nessas condições, o nutriente limítrofe é o: a) C. b) N. c) P. d) CO2 e) PO4 -3 Resposta: Alternativa B Resolução comentada: Pelo diagrama fornecido, temos que a razão entre os átomos de nutrientes C, N e P é, respectivamente, 106 : 16 : 1.Para a água analisada, temos que essa razão, para os mesmos nutrientes, é de 21,2 : 1,2 : 0,2 que podemos multiplicar por 5 para termos números pequenos e inteiros: teremos 106 : 6 : 1, a mesma razão entre os átomos C e P, mas uma proporção menor de átomos de N, em que podemos concluir que a concentração 1,2 mol/L está abaixo da indicada pelo diagrama (3,2 mol/L), sendo, portanto, o N o elemento limítrofe. 8- (Enem – 2011) O peróxido de hidrogênio é comumente utilizado como antisséptico e alvejante. Também pode ser empregado em trabalhos de restauração de quadros enegrecidos e no clareamento de dentes. Na presença de soluções ácidas de oxidantes, como o permanganato de potássio, este óxido decompõe-se, conforme a equação a seguir: De acordo com a estequiometria da reação descrita, a quantidade de permanganato de potássio necessária para reagir completamente com 20,0 mL de uma solução 0,1 mol/L de peróxido de hidrogênio é igual a: a) 2,0×100 mol. b) 2,0×10-3 mol. c) 8,0×10-1 mol. d) 8,0×10-4 mol. e) 5,0×10-3 mol. Resposta: Alternativa D Resolução comentada: 0,020 L de solução Numero de mols do peróxido: 0,1 mol de H2O2 em 0,020 = 0,1 x 0,020 = 0,002 mol de H2O2 5 mols de H2O2 ______ 2 mols de KMnO4 0,002 mol de H2O2 ______ x X= 0,0008 ou 8,0 x 10 -4 mols de KMnO4 9-(Enem – 2012) No Japão, um movimento nacional para a promoção da luta contra o aquecimento global leva o slogan: 1 pessoa, 1 dia, 1 kg de CO2 a menos! A ideia é cada pessoa reduzir em 1 kg a quantidade de CO2 emitida todo dia, por meio de pequenos gestos ecológicos, como diminuir a queima de gás de cozinha. Um hamburguer ecológico? É pra já! Disponível em: http://lqes.iqm.unicamp.br.Acesso em: 24 fev. 2012 (adaptado). Considerando um processo de combustão completa de um gás de cozinha composto exclusivamente por butano (C4H10), a mínima quantidade desse gás que um japonês deve deixar de queimar para atender à meta diária, apenas com esse gesto, é de Dados: CO2 (44 g/mol); C4H10 (58 g/mol) a) 0,25 kg. b) 0,33 kg. c) 1,0 kg. d) 1,3 kg. e) 3,0 kg. Resposta: Alternativa B Resolução comentada: Reação de combustão do C4H10: C4H10 + 13/5O2 4 CO2 + 5 H2O Tem-se pela reação que: 58g de C4H10 4 x 44 g de CO2 X g de C4H10 1Kg de CO2 X= 0,33 Kg 10- (Enem – 2012) Boato de que os lacres das latas de alumínio teriam um alto valor comercial levou muitas pessoas a juntarem esse material na expectativa de ganhar dinheiro com sua venda. As empresas fabricantes de alumínio esclarecem que isso não passa de uma “lenda urbana”, pois ao retirar o anel da lata, dificulta-se a reciclagem do alumínio. Como a liga do qual é feito o anel contém alto teor de magnésio, se ele não estiver junto com a lata, fica mais fácil ocorrer a oxidação do alumínio no forno. A tabela apresenta as semirreações e os valores de potencial padrão de redução de alguns metais: Com base no texto e na tabela, que metais poderiam entrar na composição do anel das latas com a mesma função do magnésio, ou seja, proteger o alumínio da oxidação nos fornos e não deixar diminuir o rendimento da sua reciclagem? a) Somente o lítio, pois ele possui o menor potencial de redução. b) Somente o cobre, pois ele possui o maior potencial de redução. c) Somente o potássio, pois ele possui potencial de redução mais próximo do magnésio. d) Somente o cobre e o zinco, pois eles sofrem oxidação mais facilmente que o alumínio. e) Somente o lítio e o potássio, pois seus potenciais de redução são menores do que o do alumínio. Resposta: Alternativa E Resolução comentada: Se o intuito é que o alumínio não oxide, ele deve reduzir. Para isso, é preciso que seu potencial de redução seja maior que o da outra espécie. Logo, http://lqes.iqm.unicamp.br.acesso/ http://lqes.iqm.unicamp.br.acesso/ os únicos que podem ser utilizados são potássio e lítio, por possuírem potencial de redução menor que o do alumínio. 11- (Enem – 2012) Aumentar a eficiência na queima de combustível dos motores a combustão e reduzir suas emissões de poluentes é a meta de qualquer fabricante de motores. É também o foco de uma pesquisa brasileira que envolve experimentos com plasma, o quarto estado da matéria e que está presente no processo de ignição. A interação da faísca emitida pela vela de ignição com as moléculas de combustível gera o plasma que provoca a explosão liberadora de energia que, por sua vez, faz o motor funcionar. Disponível em: www.inovacaotecnologica.com.br. Acesso em: 22 jul. 2010 (adaptado). No entanto, a busca da eficiência referenciada no texto apresenta como fator limitante: a) o tipo de combustível, fóssil, que utilizam. Sendo um insumo não renovável, em algum momento estará esgotado. b) um dos princípios da termodinâmica, segundo o qual o rendimento de uma máquina térmica nunca atinge o ideal. c) o funcionamento cíclico de todos os motores. A repetição contínua dos movimentos exige que parte da energia seja transferida ao próximo ciclo. d) as forças de atrito inevitável entre as peças. Tais forças provocam desgastes contínuos que com o tempo levam qualquer material à fadiga e ruptura. e) a temperatura em que eles trabalham. Para atingir o plasma, é necessária uma temperatura maior que a de fusão do aço com que se fazem os motores. Resposta: Alternativa B Resolução comentada: A segunda lei da termodinâmica diz que a eficiência de toda máquina térmica é limitada a um rendimento inferior a 100%, ou seja, é impossível construir um dispositivo que, operando em ciclos, transforme 100% da energia consumida em trabalho. 12- (Enem – 2012) Osmose é um processo espontâneo que ocorre em todos os organismos vivos e é essencial à manutenção da vida. Uma solução 0,15 mol/L de NaCℓ (cloreto de sódio) possui a mesma pressão osmótica das soluções presentes nas células humanas. A imersão de uma célula humana em uma solução 0,20 mol/L de NaCℓ tem, como consequência, a: a) adsorção de íons Na+ sobre a superfície da célula. b) difusão rápida de íons Na+ para o interior da célula. c) diminuição da concentração das soluções presentes na célula. d) transferência de íons Na+ da célula para a solução. e) transferência de moléculas de água do interior da célula para a solução. Resposta: Alternativa E Resolução comentada: Na osmose, há passagem de solvente do meio menos parao mais concentrado. Logo, se a célula de NaCl na concentração 0,15 mol/L e a solução é de 0,20 mol/L, haveria transferência de moléculas de água do interior da célula para a solução. 13- (Enem – 2012) Aspartame é um edulcorante artificial (adoçante dietético) que apresenta potencial adoçante 200 vezes maior que o açúcar comum, permitindo seu uso em pequenas quantidades. Muito usado pela indústria alimentícia, principalmente nos refrigerantes diet, tem valor energético que corresponde a 4 calorias/grama. É contraindicado a portadores de fenilcetonúria, uma doença genética rara que provoca o acúmulo da fenilalanina no organismo, causando retardo mental. O IDA (índice diário aceitável) desse adoçante é 40 mg/kg de massa corpórea. Disponível em: http://boaspraticasfarmaceuticas.blogspot.com. Acesso em: 27 fev. 2012. Com base nas informações do texto, a quantidade máxima recomendada de aspartame, em mol, que uma pessoa de 70 kg de massa corporal pode ingerir por dia é mais próxima de : Dado: massa molar do aspartame = 294 g/mol a) 1,3 × 10–4. b) 9,5 × 10–3. c) 4 × 10–2. http://www.inovacaotecnologica.com.br/ http://www.inovacaotecnologica.com.br/ http://boaspraticasfarmaceuticas.blogspot.com/ http://boaspraticasfarmaceuticas.blogspot.com/ d) 2,6. e) 823. Resposta: B Resolução comentada: 40x10-3 g de adoçante______ 1 Kg de massa corpórea X g de adoçante _______ 70 g de massa corpórea X = 2,8 g de adoçante. 294 g de aspartame____1 mol 2,8 g de aspartame _____ Y mols Y = 9,5 x 10-3 mols 14- (Enem – 2013) Glicose marcada com nuclídeos de carbono-11 é utilizada na medicina para se obter imagens tridimensionais do cérebro, por meio de tomografia de emissão de pósitrons. A desintegração do carbono-11 gera um pósitron, com tempo de meia- vida de 20,4 min, de acordo com a equação da reação nuclear: A partir da injeção de glicose marcada com esse nuclídeo, o tempo de aquisição de uma imagem de tomografia é de cinco meias-vidas. Considerando que o medicamento contém 1,00 g do carbono-11, a massa, em miligramas, do nuclídeo restante, apos a aquisição da imagem, é mais próxima de: a)0,200. b)0,969. c)9,80. d)31,3. e)200. Respostas: Alternativa D Resolução comentada: 1 g = 1000 mg A cada vez que passa o tempo de meia-vida essa quantidade reduz-se à metade: 1000mg 20,4 500 mg 20,4 250 mg 20,4 125 mg 20,4 62,5 mg 20,4 31,25 mg 15 -(Enem – 2013) A varfarina é um fármaco que diminui a agregação plaquetária, e por isso é utilizada como anticoagulante, desde que esteja presente no plasma, com uma concentração superior a 1,0 mg/L. Entretanto, concentrações plasmáticas superiores a 4,0 mg/L podem desencadear hemorragias. As moléculas desse fármaco ficam retidas no espaço intravascular e dissolvidas exclusivamente no plasma, que representa aproximadamente 60% do sangue em volume. Em um medicamento, a varfarina é administrada por via intravenosa na forma de solução aquosa, com concentração de 3,0 mg/mL. Um indivíduo adulto, com volume sanguíneo total de 5,0 L, será submetido a um tratamento com solução injetável desse medicamento. Qual é o máximo volume da solução do medicamento que pode ser administrado a esse indivíduo, pela via intravenosa, de maneira que não ocorram hemorragias causadas pelo anticoagulante? a) 1,0 mL. b) 1,7 mL. c) 2,7 mL. d) 4,0 mL. e) 6,7 mL. Resposta: Alternativa D Resolução comentada: 3,0mg/mL = 3,0 x 10 3mg/L 100% 5 L 60% X L X = 3,0 L Volume para não ocorre hemorragia: CI VI = Cf Vf 3 x 103 x VI = 4 x 3 VI = 4 x 10-3 L = 4 mL 16- (Enem – 2013) Eu também podia decompor a água, se fosse salgada ou acidulada, usando a pilha de Daniell como fonte de força. Lembro o prazer extraordinário que sentia ao decompor um pouco de água em uma taça para ovos quentes, vendo-a separar-se em seus elementos, o oxigênio em um eletrodo, o hidrogênio no outro. A eletricidade de uma pilha de 1 volt parecia tão fraca, e no entanto podia ser suficiente para desfazer um composto químico, a água. SACKS, O. Tio Tungstênio: memórias de uma infância química. São Paulo: Cia das Letras, 2002. O fragmento do romance de Oliver Sacks relata a separação dos elementos que compõem a água. O princípio do método apresentado é utilizado industrialmente na: a) obtenção de ouro a partir de pepitas. b) obtenção de calcário a partir de rochas. c) obtenção de alumínio a partir de bauxita. d) obtenção de ferro a partir de seus óxidos. e) obtenção de amônia a partir de hidrogênio e nitrogênio. Resposta: Alternativa C Resolução comentada: A separação dos componentes da água é feita por eletrólise, assim como no processo de obtenção de alumínio. Já na obtenção de ouro e de calcário pelos métodos citados, não há reação química, a obtenção de ferro por seus óxidos e feita pela redução deles com monóxido de carbono, e a obtenção de amônia é feita por síntese. 17- (Enem – 2013) A produção de aço envolve o aquecimento do minério de ferro, junto com carvão (carbono) e ar atmosférico em uma série de reações de oxidorredução. O produto é chamado de ferrogusa e contém cerca de 3,3% de carbono. Uma forma de eliminar o excesso de carbono é a oxidação a partir do aquecimento do ferro-gusa com gás oxigênio puro. Os dois principais produtos formados são aço doce (liga de ferro com teor de 0,3% de carbono restante) e gás carbônico. As massas molares aproximadas dos elementos carbono e oxigênio são, respectivamente, 12 g/mol e 16 g/mol. LEE, J. D. Química inorgânica não tão concisa. São Paulo: Edgard Blucher, 1999 (adaptado). Considerando que um forno foi alimentado com 2,5 toneladas de ferro-gusa, a massa de gás carbônico formada, em quilogramas, na produção de aço doce, é mais próxima de a) 28. b) 75. c) 175. d) 275. e) 303. Resposta: Alternativa D Resolução comentada: 2500 Kg de ferro ______ 100% X Kg de ferro _________ 96,7 % X= 2417,5 Kg de ferro (82,5 kg de Carbono) 2417,5 Kg de ferro __________ 99,7 % Y____________________ 0,3 % Y = 7,3 Kg de Carbono Massa de carbono retirada: 82,57,3 = 75,2 Kg 12g de C 44g de CO2 75,2 Kg de C W W= 275,73 Kg de CO2 18- (Enem – 2014) Para impedir a contaminação microbiana do suprimento de água, deve-se eliminar as emissões de efluentes e, quando necessário, tratá-lo com desinfetante. O ácido hipocloroso (HClO), produzido pela reação entre cloro e água, é um dos compostos mais empregados como desinfetante. Contudo, ele não atua somente como oxidante, mas também como um ativo agente de cloração. A presença de matéria orgânica dissolvida no suprimento de água clorada pode levar à formação de clorofórmio (CHCl3) e outras espécies orgânicas cloradas tóxicas. SPIRO. T. G.; STIGLlANI. W. M. Química ambiental. São Paulo: Pearson. 2009 (adaptado). Visando eliminar da água o clorofórmio e outras moléculas orgânicas, o tratamento adequado é a a) filtração, com o uso de filtros de carvão ativo. b) fluoretação, pela adição de fluoreto de sódio. c) coagulação, pela adição de sulfato de alumínio. d) correção do pH, pela adição de carbonato de sódio. e) floculação, em tanques de concreto com a água em movimento. Resolução Para eliminar o clorofórmio (triclorometano) e outras moléculas orgânicas da água, nas estações de tratamento, o método mais adequado é o emprego de carvão ativado granular que permite adsorção das moléculas orgânicas. O carvão ativo é uma das camadas dos filtros das estações de tratamento de água, juntamente com os cascalhos e areias de diferentes granulações. Resposta: A 19- (Enem – 2014) Visando minimizar impactos ambientais, a legislação brasileira determina que resíduos químicos lançados diretamente nocorpo receptor tenham pH entre 5,0 e 9,0. Um resíduo líquido aquoso gerado em um processo industrial tem concentração de íons hidroxila igual a 1,0 × 10–10 mol/L. Para atender a legislação, um químico separou as seguintes substâncias, disponibilizadas no almoxarifado da empresa: CH3COOH, Na2SO4, CH3OH, K2CO3 e NH4Cl. Para que o resíduo possa ser lançado diretamente no corpo receptor, qual substância poderia ser empregada no ajuste do pH? a) CH3COOH b) Na2SO4 c) CH3OH d) K2CO3 e) NH4Cl Resolução Cálculo do pH do resíduo líquido gerado [OH–] = 1,0 . 10–10mol/L pOH = – log [OH–] pOH = – log 1,0 . 10–10 Considerando temperatura de 25°C pH + pOH = 14,0 pH = 14,0 – 10,0 = 4,0 O resíduo apresenta caráter ácido e devemos adicionar substância de caráter básico para aumentar o pH para o valor desejado (entre 5,0 e 9,0). Analisando as alternativas, temos: a) CH3COOH (ácido etanoico) → caráter ácido b) Na2SO4 (sulfato de sódio) →sal derivado de ácido forte e base forte que não se hidrolisa. Não altera o pH do resíduo. c) CH3OH (metanol) → álcool de caráter neutro: Não irá alterar o pH do resíduo. d) K2CO3 (carbonato de potássio) → sal de ácido fraco e base forte. Irá sofrer hidrólise alcalina formando íons OH– que irão neutralizar íons H+ do resíduo aumentando o pH do mesmo. CO3 2– + H2O → ← HCO3 – + OH – H + + OH – → H2O e) NH4Cl (cloreto de amônio) → sal de ácido forte e base fraca. Irá sofrer hidrólise ácida íons H+ diminuindo o pH do resíduo. NH4 + + H2O → ← NH3 + H3O + Resposta: D 20- (Enem – 2014) Grandes fontes de emissão do gás dióxido de enxofre são as indústrias de extração de cobre e níquel, em decorrência da oxidação dos minérios sulfurados. Para evitar a liberação desses óxidos na atmosfera e a consequente formação da chuva ácida, o gás pode ser lavado, em um processo conhecido como dessulfurização, conforme mostrado na equação (1). CaCO3 (s) + SO2 (g) → CaSO3 (s) + CO2 (g) (1) Por sua vez, o sulfito de cálcio formado pode ser oxidado, com o auxílio do ar atmosférico, para a obtenção do sulfato de cálcio, como mostrado na equação (2). Essa etapa é de grande interesse porque o produto da reação, popularmente conhecido como gesso, é utilizado para fins agrícolas. 2 CaSO3 (s) + O2 (g) → 2 CaSO4 (s) (2) As massas molares dos elementos carbono, oxigênio, enxofre e cálcio são iguais a 12 g/mol, 16 g/mol, 32 g/mol e 40 g/mol, respectivamente. BAIRD, C. Química ambiental. Porto Alegre: Bookman, 2002 (adaptado). Considerando um rendimento de 90% no processo, a massa de gesso obtida, em gramas, por mol de gás retido é mais próxima de a) 64. b) 108. c) 122. d) 136. e) 245. Resolução Equação (1) CaCO3 (s) + SO2 (g) → CaSO3 (s) + CO2 (g) Dividindo a equação (2) por 2: CaSO3 (s) + 1/2 O2 (g) → 1 CaSO4 (s) Somando as duas, temos: CaCO3 (s) + SO2 (g) + 1/2 O2 (g) → → CaSO4 (s) + CO2 (g) Para cada mol de SO2 (g) retido, será obtido 1 mol de CaSO4 (s) com rendimento de 90%. MCaSO4 = (40 + 32 + 4 x 16) g/mol = 136 g/mol Como o rendimento é de 90%, temos: 136 g –––––– 100% x –––––– 90% x = 122,4 g de CaSO4 Resposta: C 21- (Enem – 2014) A elevação da temperatura das águas de rios, lagos e mares diminui a solubilidade do oxigênio, pondo em risco as diversas formas de vida aquática que dependem desse gás. Se essa elevação de temperatura acontece por meios artificiais, dizemos que existe poluição térmica. As usinas nucleares, pela própria natureza do processo de geração de energia, podem causar esse tipo de poluição. Que parte do ciclo de geração de energia das usinas nucleares está associada a esse tipo de poluição? a) Fissão do material radioativo. b) Condensação do vapor-d'água no final do processo. c) Conversão de energia das turbinas pelos geradores. d) Aquecimento da água líquida para gerar vapor- d'água. e) Lançamento do vapor-d’água sobre as pás das turbinas. Resolução A poluição térmica causada pelas usinas nucleares provém do sistema de resfriamento de seu radiador (condensador). Em geral, essas usinas são construídas à margem de rios, lagos ou mares e o citado resfriamento aquece sobremaneira as águas locais. Com esse aquecimento, essas águas reduzem a solubilidade do oxigênio, tornando-se praticamente estéreis, já que dizimam a base da cadeia alimentar. Resposta: B 22- (Enem – 2014) Um pesquisador percebe que o rótulo de um dos vidros em que guarda um concentrado de enzimas digestivas está ilegível. Ele não sabe qual enzima o vidro contém, mas desconfia de que seja uma protease gástrica, que age no estômago digerindo proteínas. Sabendo que a digestão no estômago é ácida e no intestino é básica, ele monta cinco tubos de ensaio com alimentos diferentes, adiciona o concentrado de enzimas em soluções com pH determinado e aguarda para ver se a enzima age em algum deles. O tubo de ensaio em que a enzima deve agir para indicar que a hipótese do pesquisador está correta é aquele que contém a) cubo de batata em solução com pH = 9. b) pedaço de carne em solução com pH = 5. c) clara de ovo cozida em solução com pH = 9. d) porção de macarrão em solução com pH = 5. e) bolinha de manteiga em solução com pH = 9. Resolução Uma protéase gástrica realiza a hidrólise de proteínas em meio ácido. A hipótese estará correta se a enzima digerir carne em pH = 5. Resposta: B 23- (Enem – 2014) Parte do gás carbônico da atmosfera é absorvida pela água do mar. O esquema representa reações que ocorrem naturalmente, em equilíbrio, no sistema ambiental marinho. O excesso de dióxido de carbono na atmosfera pode afetar os recifes de corais. O resultado desse processo nos corais é o(a) a) seu branqueamento, levando à sua morte e extinção. b) excesso de fixação de cálcio, provocando calcificação indesejável. c) menor incorporação de carbono, afetando seu metabolismo energético. d) estímulo da atividade enzimática, evitando a descalcificação dos esqueletos. e) dano à estrutura dos esqueletos calcários, diminuindo o tamanho das populações. Resolução A diminuição do pH das águas marinhas causa danos aos exoesqueletos calcários, diminuindo o tamanho das populações dos cnidários (corais) formadores de recifes. Resposta: E 24- (Enem – 2014) Diesel é uma mistura de hidrocarbonetos que também apresenta enxofre em sua composição. Esse enxofre é um componente indesejável, pois o trióxido de enxofre gerado é um dos grandes causadores da chuva ácida. Nos anos 1980, não havia regulamentação e era utilizado óleo diesel com 13 000 ppm de enxofre. Em 2009, o diesel passou a ter 1 800 ppm de enxofre (S1800) e, em seguida, foi inserido no mercado o diesel S500 (500 ppm). Em 2012, foi difundido o diesel S50, com 50 ppm de enxofre em sua composição. Atualmente, é produzido um diesel com teores de enxofre ainda menores. Os impactos da má qualidade do óleo diesel brasileiro. Disponlvel em: www.cnt.org.br. Acesso em: 20 dez. 2012 (adaptado). A substituição do diesel usado nos anos 1980 por aquele difundido em 2012 permitiu uma redução percentual de emissão de SO3 de a) 86,2%. b) 96,2%. c) 97,2%. d) 99,6%. e) 99,9%. Resolução 1980: 13000 ppm de enxofre Em 106 g de diesel temos 13000 g de enxofre. 2012: 50 ppm de enxofre Em 106 g de diesel temos 50 g de enxofre) Redução de enxofre: 12950 g 13000 g ––––––– 100% 12950 g ––––––– x x = 99,6% Resposta: D 25- (Enem – 2014) A revelação das chapas de raios X gera uma solução que contém íons prata na forma de Ag(S2O3)2 3–. Para evitar a descarga desse metal no ambiente, a recuperação de prata metálica pode ser feita tratando eletroquimicamente essa solução com uma espécie adequada. O quadro apre senta semirreações de redução de alguns íons metálicos. Das espécies apresentadas, a adequada paraessa recuperação é a) Cu (s). b) Pt (s). c) Al3+(aq). d) Sn (s). e) Zn2+ (aq). Resolução Para ocorrer a recuperação do íon bis (tiossulfato) argentato (I) ([Ag(S2O3)2]3–) é preciso utilizar uma espécie com menor potencial de redução padrão (E0) que o mesmo. Dos metais apresentados pela tabela, alumínio (Al), estanho (Sn) e zinco (Zn) poderiam reduzir o [Ag(S2O3)2]3– a prata metálica (Ag), entretanto apenas o estanho foi apresentado na forma metálica nas alternativas: 2 [Ag(S2O3)2]3– (aq) + 2 e–→←2 Ag (s) + 4 (S2O3)2– (aq) + 0,02 V Sn0 (s) →← Sn2+ (aq) + 2 e– + 0,14 V –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––– 2 [Ag(S2O3)2]3– (aq) + Sn0 (s) →← →← 2 Ag (s) + Sn2+ (aq) + 4 (S2O3)2– (aq) + 0,16 V A voltagem positiva (+ 0,16 V) indica que a reação é espontânea. Resposta: D 26- (Enem – 2014) Um sistema de pistão contendo um gás é mostrado na figura. Sobre a extremidade superior do êmbolo, que pode movimentar-se livremente sem atrito, encontra-se um objeto. Através de uma chapa de aquecimento é possível fornecer calor ao gás e, com auxílio de um manômetro, medir sua pressão. A partir de diferentes valores de calor fornecido, considerando o sistema como hermético, o objeto elevou-se em valores Δh, como mostrado no gráfico. Foram estudadas, separadamente, quantidades equimolares de dois diferentes gases, denominados M e V. A diferença no comportamento dos gases no experimento decorre do fato de o gás M, em relação ao V, apresentar a) maior pressão de vapor. b) menor massa molecular. c) maior compressibilidade. d) menor energia de ativação. e) menor capacidade calorífica. Resolução De acordo com a Equação de Clapeyron, temos: p V = n R T p A Δh = n R T A pressão sobre o gás é mantida constante e, por tanto: Para a mesma quantidade de calor fornecida, de acordo com o gráfico dado, o valor de Δh é maior para o gás M e, portanto, o gás M atingiu maior temperatura. De acordo com a relação Q = C ΔT, em que C representa a capacidade calorífica do gás, concluímos que, para o mesmo Q, um valor maior de ΔT implica menor valor de C. gás M: Δh maior ⇒ ΔT maior ⇒ C menor * Entretanto, se utilizarmos na resolução o Primeiro Princípio da Termodinâmica, o qual diz: Quantidade de calor é igual a trabalho mais variação de energia interna, chegamos a um resultado incoe - rente com aquele apresentado acima. Observa-se que, para a mesma quantidade de calor, o gás M sofre maior variação de altura, realiza um trabalho maior, sofrendo uma variação de energia interna menor, o que implica uma variação de temperatura menor, o que está incoerente com a resolução feita anteriormente. Assim, a questão apresenta dados incompatíveis. Resposta: E 27- (Enem – 2014) A utilização de processos de biorremediação de resíduos gerados pela combustão incompleta de compostos orgânicos tem se tornado crescente, visando minimizar a poluição ambiental. Para a ocorrência de resíduos de naftaleno, algumas legislações limitam sua concentração em até 30 mg/kg para solo agrícola e 0,14 mg/L para água subterrânea. A quantificação desse resíduo foi realizada em diferentes ambientes, utilizando-se amostras de 500 g de solo e 100 mL de água, conforme apresentado no quadro. O ambiente que necessita de biorremediação é o(a) a) solo I. b) solo II. c) água I. d) água II. e) água III. Resolução Solo (I) → 500g de solo: 1,0 . 10– 2 g –––––––– 500g de solo x –––––––– 1000g de solo (1kg) x = 2,0 . 10–2g = 20mg de naftaleno Solo (II) → 500g de solo: 2,0 . 10– 2 g –––––––– 500g de solo y –––––––– 1000g de solo (1kg) y = 4,0 . 10–2g = 40mg de naftaleno Água (I) → 100ml de água: 7,0 . 10– 6 g –––––––– 100mL de água z –––––––– 1000mL de solo (1L) z = 70 . 10–6g = 0,070mg de naftaleno Água (II) → 100ml de água: 8,0 . 10– 6 g –––––––– 100mL de água w –––––––– 1000mL de água (1L) w = 80 . 10–6g = 0,080mg de naftaleno Água (III) → 100ml de água: 9,0 . 10– 6 g –––––––– 100mL de água t –––––––– 1000mL de água (1L) t = 90 . 10–6g = 0,090mg de naftaleno O único que ultrapassa o limite é o solo (II). Resposta: B 28- (Enem – 2015) Hipóxia ou mal das alturas consiste na diminuição de oxigênio (O2) no sangue arterial do organismo. Por essa razão, muitos atletas apresentam mal-estar (dores de cabeça, tontura, falta de ar etc.) ao praticarem atividade física em altitudes elevadas. Nessas condições, ocorrerá uma diminuição na concentração de hemoglobina oxigenada (HbO2) em equilíbrio no sangue, conforme a relação: Hb (aq) + O2 (aq) → ← HbO2 (aq) Mal da montanha. Disponível em: www.feng.pucrs.br. Acesso em: 11 fev. 2015 (adaptado). A alteração da concentração de hemoglobina oxigenada no sangue ocorre por causa do(a) a) elevação da pressão arterial. b) aumento da temperatura corporal. c) redução da temperatura do ambiente. d) queda da pressão parcial de oxigênio. e) diminuição da quantidade de hemácias. Resolução Quanto maior a altitude de uma região, menor é a pressão parcial de oxigênio, o ar é rarefeito e, consequentemente, a saturação da oxiemoglobina diminui, ocasionando os sintomas características da Hipóxia. Resposta: D 29- (Enem – 2015) Em um experimento, colocou-se água até a metade da capacidade de um frasco de vidro e, em seguida, adicionaram-se três gotas de solução alcoólica de fenolftaleína. Adicionou-se bicarbonato de sódio comercial, em pequenas quantidades, até que a solução se tornasse rosa. Dentro do frasco, acendeu-se um palito de fósforo, o qual foi apagado assim que a cabeça terminou de queimar. Imediatamente, o frasco foi tampado. Em seguida, agitou-se o frasco tampado e observou-se o desaparecimento da cor rosa. MATEUS. A. L. Química na cabeça. Belo Horizonte. UFMG, 2001 (adaptado) A explicação para o desaparecimento da cor rosa é que, com a combustão do palito de fósforo, ocorreu o(a) a) formação de óxidos de caráter ácido. b) evaporação do indicador fenolftaleína. c) vaporização de parte da água do frasco. d) vaporização dos gases de caráter alcalino. e) aumento do pH da solução no interior do frasco. Resolução Ao adicionar fenolftaleína na solução aquosa de bicarbonato de sódio, a cor ficou rosa devido à hidrólise do NaHCO3 que produz meio básico. HCO – 3 (aq) + HOH→←H2CO3 (aq) + OH – (aq) A combustão do palito de fósforo produz óxidos ácidos como CO2 e SO2. A reação química que ocorre entre o CO2 e a água presente no meio pode ser representada da seguinte forma: CO2 (g) + H2O (l) →←H2CO3 (aq) →←H + (aq) + HCO – 3 (aq) Desta forma, ocorre a formação de íons H+ (aq), o que resulta em um meio ácido, condição em que a fenolftaleína se torna incolor em solução aquosa. Resposta: A 30- (Enem – 2015) Uma pessoa abre sua geladeira, verifica o que há dentro e depois fecha a porta dessa geladeira. Em seguida, ela tenta abrir a geladeira novamente, mas só consegue fazer isso depois de exercer uma força mais intensa do que a habitual. A dificuldade extra para reabrir a geladeira ocorre porque o (a) a) volume de ar dentro da geladeira diminuiu. b) motor da geladeira está funcionando com potência máxima. c) força exercida pelo ímã fixado na porta da geladeira aumenta. d) pressão no interior da geladeira está abaixo da pressão externa. e) temperatura no interior da geladeira é inferior ao valor existente antes de ela ser aberta. Resolução O ar confinado no interior da geladeira é resfriado a volume constante, o que produz redução na pressão desse ar. Com isso, a pessoa, para abrir novamente a geladeira, deve exercer uma força capaz de vencer a força resultante proveniente da diferença entre as forças de pressão do ar externo e interno. Resposta: D 31- (Enem – 2015) Para proteger estruturas de aço da corrosão, a indústria utiliza umatécnica 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 proximo 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 32- (Enem – 2015) O aproveitamento de resíduos florestais vem se tornando cada dia mais atrativo, pois eles são uma fonte renovável de energia. A figura representa a queima de um bio-óleo extraído do resíduo de madeira, sendo ΔH1 a variação de entalpia devido à queima de 1 g desse bio-óleo, resultando em gás carbônico e água líquida, e ΔH2, a variação de entalpia envolvida na conversão de 1 g de água no estado gasoso para o estado líquido. A variação de entalpia, em kJ, para a queima de 5 g desse bio-óleo resultando em CO2 (gasoso) e H2O (gasoso) é: a) –106. b) –94,0. c) –82,0. d) –21,2. e) –16,4. Resolução Pelo gráfico: ΔH3 = –18,8kJ/g + 2,4 kJ/g = –16,4kJ/g Bio + O2 (g) → CO2 (g) + H2O (g) ΔH3 = –16,4 kJ/g 1 g de bio-óleo → –16,4 kJ 5 g de bio-óleo → x x = –82 kJ Resposta: C 33- (Enem – 2015) Vários ácidos são utilizados em indústrias que descartam seus efluentes nos corpos d'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) →← →← Ca2+ (aq) + 2 HCO3 – (aq) (II) HCO3 – (aq) →← H + (aq) + CO 2– 3 (aq) K1 = 3,0 x 10–11 (III) CaCO3 (s) →← Ca2+ (aq) + CO 2– 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 somar. 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 = 1 / 3,0x10 -11 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) →← Ca2+(aq) + 2HCO3 – (aq) K = 1 / 3,0x10 -11 . 6,0 . 10 –9 . 2,5 . 10 –7 K = 5,0 . 10 –5 Resposta: B 34- (Enem – 2015) A calda bordalesa é uma alternativa empregada no combate a doenças que afetam folhas de plantas. Sua produção consiste na mistura de uma solução aquosa de sulfato de cobre(II), CuSO4, com óxido de cálcio, CaO, e sua aplicação só deve ser realizada se estiver levemente básica. A avaliação rudimentar da basicidade dessa solução é realizada pela adição de três gotas sobre uma faca de ferro limpa. Após três minutos, caso surja uma mancha avermelhada no local da aplicação, afirma-se que a calda bordalesa ainda não está com a basicidade necessária. O quadro apresenta os valores de potenciais padrão de redução (E0) para algumas semirreações de redução. A equação química que representa a reação de formação da mancha avermelhada é: a) Ca2+ (aq) + 2 Cu+ (aq) → Ca (s) + 2 Cu2+ (aq). b) Ca2+ (aq) + 2 Fe2+ (aq) → Ca (s) + 2 Fe3+ (aq). c) Cu2+ (aq) + 2 Fe2+ (aq) → Cu (s) + 2 Fe3+ (aq). d) 3 Ca2+ (aq) + 2 Fe (s) → 3 Ca (s) + 2 Fe3+ (aq). e) 3 Cu2+ (aq) + 2 Fe (s) → 3 Cu (s) + 2 Fe3+ (aq). Resolução A calda bordalesa é uma mistura aquosa de sulfato de cobre (II) com óxido de cálcio. O óxido de cálcio é um óxido básico produzindo hidróxido de cálcio em meio aquoso. CaO + H2O → Ca(OH)2 Para avaliar a basicidade dessa solução adicionam-se três gotas sobre uma faca de ferro limpa. O aparecimento de uma mancha avermelhada no local de aplicação na faca indica que a calda bordalesa ainda não está com a basicidade necessária. A equação química que representa a reação de formação da mancha avermelhada é 3 Cu2+ (aq) + 2 Fe (s) → 3 Cu (s) + 2 Fe3+ (aq) oxidante redutor mancha avermelhada É a única reação espontânea fornecida nas alternativas, pois a diferença de potencial é maior que zero. ΔE0 = E0maior – E0menor ΔE0 = + 0,34 V – (–0,04 V) ΔE0 = +0,38 V Resposta: E 35- (Enem – 2015) A hidroponia pode ser definida como uma técnica de produção de vegetais sem necessariamente a presença de solo. Uma das formas de implementação é manter as plantas com suas raízes suspensas em meio líquido, de onde retiram os nutrientes essenciais. Suponha que um produtor de rúcula hidropônica precise ajustar a concentração de íon nitrato (NO3 –) para 0,009 mol/L em um tanque de 5000 litros e, para tanto, tem em mãos uma solução comercial nutritiva de nitrato de cálcio 90 g/L. As massas molares dos elementos N, O e Ca são iguais a 14 g/mol, 16 g/mol e 40 g/mol, respectivamente. Qual o valor mais próximo do volume da solução nutritiva, em litros, que o produtor deve adicionar ao tanque? a) 26 b) 41 c) 45 d) 51 e) 82 Resolução Dissolução do nitrato de cálcio em água: 1 Ca(NO3)2 → Ca2+ + 2 NO–3 Cálculo da massa de nitrato de cálcio para produzir 0,009 mol de íons nitrato em 1 L do tanque Massa molar do Ca(NO3)2 = = (40 + 2 x 14 + 6 x 16) g/mol = 164 g/mol 1 mol de Ca(NO3)2––––produz–––2 mol de NO–3 ↓ ↓ 164 g –––––––––––––––––– 2 mol x ––––––––––––––––– 0,009 mol x = 0,738 g de Ca(NO3)2 Massa de Ca(NO3)2 que deve estar presente em 5000L do tanque: 1 L –––––––––––– 0,738 g de Ca(NO3)2 5000L –––––––––––– y y = 3690 g de Ca(NO3)2 Como cada litro da solução nutritiva contém 90 g de Ca(NO3)2, temos: 1 L –––––––––– 90 g de Ca(NO3)2 z –––––––––– 3690 g de Ca(NO3)2 z = 41 L da solução nutriente Resposta: B 36- (Enem – 2016) A minimização do tempo e custo de uma reação química, bem como o aumento na sua taxa de conversão, caracterizam a eficiência de um processo químico. Como consequência, produtos podem chegar ao consumidor mais baratos. Um dos parâmetros que mede a eficiência de uma reação química é o seu rendimento molar (R, em %), definido como em que n corresponde ao número de mols. O metanol pode ser obtido pela reação entre brometo de metila e hidróxido de sódio, conforme a equação química: CH3Br + NaOH → CH3OH + NaBr As massas molares (em g/mol) desses elementos são: H = 1; C = 12; O = 16; Na = 23; Br = 80. O rendimento molar da reação, em que 32 g de metanol foram obtidos a partir de 142,5 g de brometo de metila e 80 g de hidróxido de sódio, é mais próximo de a) 22%. b) 40%. c) 50%. d) 67%. e) 75%. Resolução Determinação do reagente limitante: Massa molar do CH3Br = 95 g/mol Massa molar do NaOH = 40 g/mol Massa molar do CH3OH = 32 g/mol Quantidade em mols de CH3Br = = 1,5mol Quantidade em mols de NaOH = = 2 mol CH3Br + NaOH → CH3OH + NaBr 1 mol –––– 1 mol 1,5 mol –––– 1,5 mol Reagente em excesso: NaOH (0,5 mol) Reagente limitante: CH3Br Quantidade em mols do produto obtido = = = 1 mol Rendimento molar da reação: R = x 100 R = x 100 = 66,7% → 67% Resposta: D 37- (Enem – 2016) Em meados de 2003, mais de 20 pessoas morreram no Brasil após terem ingerido uma suspensão de sulfato de bário utilizada como contraste em exames radiológicos. O sulfato de bário é um sólido pouquíssimo solúvel em água, que não se dissolve mesmo na presença de ácidos. As mortes ocorreram porque um laboratório farmacêutico forneceu o produto contaminado com carbonato de bário, que é solúvel em meio ácido. Um simples teste para verificar a existência de íons bário solúveis poderia ter evitado a tragédia. Esse teste consiste em tratar a amostra com solução aquosa de HCl e, após filtrar para separar os compostos insolúveis de bário, adiciona-se solução aquosa de H2SO4 sobre o filtrado e observa-se por 30 min. TUBINO, M.; SIMONI, J. A. Refletindo sobre o caso Celobar®. Química Nova. n. 2, 2007 (adaptado). A presença de íons bário solúveis na amostra é indicada pela a) liberação de calor. b) alteração da cor para rosa. c) precipitação de um sólido branco. d) formação de gás hidrogênio. e) volatilização de gás cloro. Resolução Trata-se a amostra com solução aquosa de HCl. BaCO3 (s) + 2 HCl (aq) →BaCl2 (aq) + H2O (l) + CO2 (g) Separam-se os compostos insolúveis (filtração) e adiciona-se solução de H2SO4. BaCl2 (aq) + H2SO4 (aq) → BaSO4 (s) + 2 HCl (aq) ou 2+ Ba (aq) + SO4 2– (aq) → BaSO4 (s) Precipitado branco Resposta: C 38- (Enem – 2016) TEXTO I Biocélulas combustíveis são uma alternativa tecnológica para substituição das baterias convencionais. Em uma biocélula microbiológica, bactérias catalisam reações de oxidação de substratos orgânicos. Liberam elétrons produzidos na respiração celular para um eletrodo, onde fluem por um circuito externo até o cátodo do sistema, produzindo corrente elétrica. Uma reação típica que ocorre em biocélulas microbiológicas utiliza o acetato como substrato. AQUINO NETO. S. Preparação e caracterização de bioanodos para biocélula e combistível etanol/O2. Disponível em: www.teses.usp.br. Acesso em: 23 jun. 2015 (adaptado). TEXTO II Em sistemas bioeletroquímicos, os potenciais padrão (E0’) apresentam valores característicos. Para as biocélulas de acetato, considere as seguintes semirreações de redução e seus respectivos potenciais: 2 CO2 + 7 H + + 8 e – → CH3COO – + 2 H2O E0’ = – 0,3V O2 + 4 H+ + 4e– → 2 H2O E0’ = +0,8V SCOTI, K.; YU, E. H. Microbial electrochemical and fuel cells: fundamentals and applications. Woodhead Publishing Series in Energy. n. 88, 2016 (adaptado). Nessas condições, qual é o número mínimo de biocélulas de acetato, ligadas em série, necessárias para se obter uma diferença de potencial de 4,4 V? a) 3 b) 4 c) 6 d) 9 e) 15 Resolução Como o E0’ O2 sofre redução e CH3COO– sofre oxidação. Cálculo do ΔE0’ da biocélula (unitária): Cálculo do número mínimo de biocélulas: 1 pilha → 1,1 V x → 4,4 V Resposta: B 39- (Enem – 2016) Para cada litro de etanol produzido em uma indústria de cana-de-açúcar são gerados cerca de 18 L de vinhaça que é utilizada na irrigação das plantações de cana-deaçúcar, já que contém teores médios de nutrientes N, P e K iguais a 357 mg/L, 60 mg/L e 2 034 mg/L, respectivamente. SILVA. M. A. S.; GRIEBELER. N. P.; BORGES, L. C. Uso de vinhaça e impactos nas propriedades do solo e lençol freático. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental. n. 1, 2007 (adaptado). Na produção de 27 000 L de etanol, a quantidade total de fósforo, em kg, disponível na vinhaça será mais próxima de a) 1. b) 29. c) 60. d) 170. e) 1 000. Resolução Calculando a quantidade de vinhaça produzida na obtenção de 27 000L de etanol: 1L de etanol ––––––– 18L de vinhaça 27 000L de etanol ––––––– x L de vinhaça x = 18 . 27 000L Calculando a quantidade de fósforo (P) disponível na vinhaça: 1L de vinhaça ––––––– 60mg de P 4,86 . 105L de vinhaça ––––––– y y = 60 . 4,86 . 105mg y = 29,16 . 106mg de P ∴ Resposta: B 40- (Enem – 2017) A eletrólise é um processo não espontâneo de grande importância para a indústria química. Uma de suas aplicações é a obtenção do gás cloro e do hidróxido de sódio, a partir de uma solução aquosa de cloreto de sódio. Nesse procedimento, utiliza-se uma célula eletroquímica, como ilustrado. No processo eletrolítico ilustrado, o produto secundário obtido é o a) vapor de água. b) oxigênio molecular. c) hipoclorito de sódio. d) hidrogênio molecular. e) cloreto de hidrogênio. Resolução NaCl (s) → Na+ (aq) + Cl– (aq) Reação que ocorre no catodo: H2O (l) + e– → 1/2 H2 (g) + OH– (aq) Reação que ocorre no anodo: Cl– (aq) → 1/2 Cl2 (g) + e– Equação global da reação: eletrólise NaCl (aq) + H2O (l) ⎯⎯⎯⎯→ → 1/2 H2 (g) + 1/2 Cl2 (g) + Na+ (aq) + OH– (aq) O produto secundário citado no desenho é o gás hidrogênio (hidrogênio molecular) Nota: O diafragma de amianto é para impedir o contato do gás cloro com o NaOH fornecendo hipo - clorito de sódio. Resposta: D 41- (Enem – 2017) Diversos produtos naturais podem ser obtidos de plantas por processo de extração. O lapachol é da classe das naftoquinonas Sua estrutura apresenta uma hidroxila enólica (pKa = 6,0) que permite que este composto seja isolado da serragem dos ipês por extração com solução adequada, seguida de filtração simples. Considere que pKa = –log Ka, em que Ka é a constante ácida da reação de ionização do lapachol. COSTA. P. R. R. et al. Ácidos e bases em química orgânica. Porto Alegre: Bookman. 2005 (adaptado). Qual solução deve ser usada para extração do lapachol da serragem do ipê com maior eficiência? a) Solução de Na2CO3 para formar um sal de lapachol. b) Solução-tampão ácido acético/acetato de sódio (pH = 4,5). c) Solução de NaCl a fim de aumentar a força iônica do meio. d) Solução de Na2SO4 para formar um par iônico com lapachol e) Solução de HCI a fim de extraí-lo por meio de reação ácido-base. Resolução Devido ao caráter ácido do lapachol, pode-se utilizar uma solução de Na2CO3, que possui caráter básico, gerando a forma desprotonada do lapachol, mais solú - vel em água. Assim, aumenta- se a eficiência da extração. A hidrólise do carbonato de sódio produz meio básico. CO3 2– + HOH →← HCO –3 + OH – O íon OH– retira H+ do enol. Resposta: A 42- (Enem – 2017) A invenção do LED azul, que permite a geração de outras cores para compor a luz branca, permitiu a construção de lâmpadas energeticamente mais eficientes e mais duráveis do que as incandescentes e fluorescentes. Em um experimento de laboratório, pretende-se associar duas pilhas em série para acender um LED azul que requer 3,6 volts para o seu funcionamento. Considere as semirreações de redução e seus respectivos potenciais mostrados no quadro. Qual associação em série de pilhas fornece diferença de potencial, nas condições-padrão, suficiente para acender o LED azul? Resolução A diferença de potencial da associação de duas pilhas em série deve ser igual ou maior que 3,6 V que acende um LED azul. Pilha1: Zn (s)/Zn2+ (aq) // Cgrafite/Ce4+(aq) / Ce3+ (aq) numa pilha: ΔE0 = E0maior – E0menor ΔE1 0 = + 1,61V – (–0,76V) ΔE1 0 = + 2,37V Pilha 2: Ni(s)/Ni2+(aq) // Cgrafite/Cr2O7 2– (aq) / Cr3+(aq) ΔE 0 = E0maior – E0menor ΔE2 0 = + 1,33V – (–0,25V) ΔE2 0 = + 1,58V ΔE0total = ΔE10 + ΔE20 ΔE0total = + 2,37V + 1,58V ΔE0total = + 3,95V Resposta: C 43- (Enem – 2017) O ferro é encontrado na natureza na forma de seus minérios, tais como a hematita(α- Fe2O3), a magnetita (Fe3O4) e a wustita (FeO). Na siderurgia, o ferro-gusa é obtido pela fusão de minérios de ferro em altos fomos em condições adequadas. Uma das etapas nesse processo é a formação de monóxido de carbono. O CO (gasoso) é utilizado para reduzir o FeO (sólido), conforme a equação química: FeO (s) + CO (g) → Fe (s) + CO2 (g) Considere as seguintes equações termoquímicas: Fe2O3 (s) + 3 CO (g) → 2 Fe (s) + 3 CO2 (g) ΔrH = –25 kJ/mol de Fe2O3 3 FeO (s) + CO2 (g) → Fe3O4 (s) + CO (g) ΔrH = –36 kJ/mol de CO2 2 Fe3O4 (s) + CO2 (g) → 3 Fe2O3 (s) + CO (g) ΔrH = +47 kJ/mol de CO2 O valor mais próximo de ΔrH , em kJ/mol de FeO, para a reação indicada do FeO (sólido) com o CO (gasoso) é a) –14. b) –17. c) –50. d) –64. e) –100. Resolução A primeira equação fornecida é multiplicada por 1/2 a segunda equação fornecida é multiplicada por 1/3 e a terceira equação fornecida é multiplicada por 1/6. Agora, devemos somar as três equações alteradas para obter a equação que pede o ΔH. CO(g) → Fe(s) + CO2(g) ΔH = –12,5kJ FeO(s) + CO2(g) → CO(g) ΔH = –12kJ CO2(g)→ CO(g) ΔH = +7,8kJ –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– FeO(s) + CO(g) → Fe(s) + CO2(g) ΔH = –16,7kJ Resposta: B 44- (Enem – 2018) O carro flex é uma realidade no Brasil. Estes veículos estão equipados com motor que tem a capacidade de funcionar com mais de um tipo de combustível. No entanto, as pessoas que têm esse tipo de veículo, na hora do abastecimento, têm sempre a dúvida: álcool ou gasolina? Para avaliar o consumo desses combustíveis, realizou-se um percurso com um veículo flex, consumindo 40 litros de gasolina e no percurso de volta utilizou-se etanol. Foi considerado o mesmo consumo de energia tanto no percurso de ida quanto no de volta. O quadro resume alguns dados aproximados sobre esses combustíveis .O volume de etanol combustível, em litro, consumido no percurso de volta é mais próximo de a) 27. b) 32. c) 37. d) 58. e) 67. Resolução I) mgasolina = (d . V)gasolina mgasolina = 0,7 . 40000 = 28000g de gasolina II) 1 g de gasolina –––– libera–––– 10 kcal 28000g de gasolina –––––––– x kcal III) 1 g de etanol ––––– libera––– 6 kcal yg de etanol –––––––– 280 000 kcal IV) V = m/V →V = 46666,67g / 0,8 g/mL→ → V = 58333,33mL → V = 58,33L Resposta: D 45- (Enem – 2018) Talvez você já tenha bebido suco usando dois canudinhos iguais. Entretanto, pode-se verificar que, se colocar um canudo imerso no suco e outro do lado de fora do líquido, fazendo a sucção simultaneamente em ambos, você terá dificuldade em bebê-lo. Essa dificuldade ocorre porque o(a) a) força necessária para a sucção do ar e do suco simultaneamente dobra de valor. b) densidade do ar é menor que a do suco, portanto, o volume de ar aspirado é muito maior que o volume de suco. c) velocidade com que o suco sobe deve ser constante nos dois canudos, o que é impossível com um dos canudos de fora. d) peso da coluna de suco é consideravelmente maior que o peso da coluna de ar, o que dificulta a sucção do líquido. e) pressão no interior da boca assume praticamente o mesmo valor daquela que atua sobre o suco. Resolução Se você sugar simultaneamente as extremidades superiores de dois canudos, um mergulhado no suco e outro colocado fora do copo, como indica a figura, não será possível sorver o líquido. Isso ocorrerá porque no interior da boca a pressão será praticamente a pressão atmosférica e, sem diferença de pressão, não ocorre o escoamento do fluido. Tudo ocorrerá como se você estivesse tentando sorver o suco com um canudo dotado de um grande furo nas proximidades da sua boca. Resposta: E 46- (Enem – 2018) Por meio de reações químicas que envolvem carboidratos, lipídeos e proteínas, nossas células obtêm energia e produzem gás carbônico e água. A oxidação da glicose no organismo humano libera energia, conforme ilustra a equação química, sendo que aproximadamente 40% dela é disponibilizada para atividade muscular. C6H12O6 (s) + 6O2(g) → 6CO2 (g) + 6 H2O (l) ΔcH = – 2 800 kJ Considere as massas molares (em g mol–1): H = 1; C = 12; O = 16. LIMA, L. M.; FRAGA, C. A. M.; BARREIRO, E. J. Química na saúde. São Paulo: Sociedade Brasileira de Química, 2010 (adaptado). Na oxidação de 1,0 grama de glicose, a energia obtida para atividade muscular, em quilojoule, é mais próxima de a) 6,2. b)15,6. c)70,0. d) 622,2. e) 1 120,0. Resolução C6H12O6 (s) + 6O2(g) → 6CO2 (g) + 6 H2O (l) 1 mol ΔcH = – 2 800 kJ 1 mol de glicose libera 2800 kJ (ΔcH = – 2800 kJ) Massa molar da glicose (C6H12O6) = = (6 x 12 + 12 x 1 + 6 x 16)g/mol = 180 g/mol 1 mol de glicose 180g –––––↓ libera––––– 2800 kJ 1,0g –––––––––– x x = 15,5 kJ Como 40% da energia é disponibilizada para atividade muscular, temos: 15,5 kJ ––––––– 100% y ––––––– 40% y = 6,2 kJ Resposta: A 46- (Enem – 2018) Células solares à base de TiO2 sensibilizadas por corantes (S) são promissoras e poderão vir a substituir as células de silício. Nessas células, o corante adsorvido sobre o TiO2 é responsável por absorver a energia luminosa (hv), e o corante excitado (S*) é capaz de transferir elétrons para o TiO2. Um esquema dessa célula e os processos envolvidos estão ilustrados na figura. A conversão de energia solar em elétrica ocorre por meio da sequência de reações apresentadas. A reação 3 é fundamental para o contínuo funcionamento da célula solar, pois a) reduz íons I– a I3 –. b) regenera o corante. c) garante que a reação 4 ocorra. d) promove a oxidação do corante. e) transfere elétrons para o eletrodo de TiO2. Resolução No eletrodo de TiO2 com corante, ocorre oxidação de acordo com a semirreação: TiO2/S* ⎯→TiO2/S+ + e– (2) No eletrodo de Pt, ocorre redução de acordo com a semirreação: ½ I – 3 + e – ⎯→ 3/2 I– (4) A reação 3 é fundamental para o contínuo funcionamento da célula solar, pois garante a regeneração do corante: TiO2/S + + 3/2 I– ⎯→ TiO2/S + ½ I–3 (reação 3) Resposta: B 47- (Enem – 2018) 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 48- (Enem – 2018) Alguns materiais sólidos são compostos por átomos que interagem entre si formando ligações que podem ser covalentes, iônicas ou metálicas. A figura apresenta a energia potencial de ligação em função da distância interatômica em um sólido cristalino. Analisando essa figura, observa- se que, na temperatura de zero kelvin, a distância de equilíbrio da ligação entre os átomos (R0) corresponde ao valor mínimo de energia potencial. Acima dessa temperatura, a energia térmica fornecida aos átomos aumenta sua energia cinética e faz com que eles oscilem em torno de urna posição de equilíbrio média (círculos cheios), que é diferente para cada temperatura. A distânciade ligação pode variar sobre toda a extensão das linhas horizontais, identificadas com o valor da temperatura, de T1 a T4 (temperaturas crescentes). O deslocamento observado na distância média revela o fenômeno da a) ionização. b) dilatação. c) dissociação. d) quebra de ligações covalentes. e) formação de ligações metálicas. Resolução Os íons estão em constante agitação, proporcional à temperatura, que ao ser elevada, aumenta a distância de equilíbrio da ligação entre os átomos (R0), rela cio - nada com a amplitude de oscilação. A separação maior dos íons revela o fenômeno da dilatação térmica. Resposta: B 49- (Enem – 2018) Em 1938 o arqueólogo alemão Wilhelm König, diretor do Museu Nacional do Iraque, encontrou um objeto estranho na coleção da instituição, que poderia ter sido usado como uma pilha, similar às utilizadas em nossos dias. A suposta pilha, datada de cerca de 200 a.C., é constituída de um pequeno vaso de barro (argila) no qual foram instalados um tubo de cobre, uma barra de ferro (aparentemente corroída por ácido) e uma tampa de betume (asfalto), conforme ilustrado. Considere os potenciais-padrão de redução: Eo(Fe2+|Fe) = –0,44 V; Eo(H+|H2) = 0,00 V; e Eo(Cu2+|Cu) = +0,34 V. Nessa suposta pilha, qual dos componentes atuaria como cátodo? a) A tampa de betume. b) O vestígio de ácido. c) A barra de ferro. d) O tubo de cobre. e) O vaso de barro. Resolução O ácido atuaria como solução eletrolítica e a barra de ferro como anodo, pois o ferro foi corroído sofrendo oxidação. No eletrodo de cobre ocorre a redução do íon H+. 2 H+ + 2 e– → H2 No tubo de cobre ocorre redução, sendo portanto o catodo. Resposta: D 50- (Enem – 2018) O manejo adequado do solo possibilita a manutenção de sua fertilidade à medida que as trocas de nutrientes entre matéria orgânica, água, solo e o ar são mantidas para garantir a produção. Algumas espécies iônicas de alumínio são tóxicas, não só para a planta, mas para muitos organismos como as bactérias responsáveis pelas transfor mações no ciclo do nitrogênio. O alumínio danifica as membranas das células das raízes e restringe a expansão de suas paredes, com isso, a planta não cresce adequadamente. Para promover benefícios para a produção agrícola, é recomendada a remediação do solo utilizando calcário (CaCO3). BRADY, N. C.; WEIL, R. R. Elementos da natureza e propriedades dos solos. Porto alegre: Bookman, 2013 (adaptado). Essa remediação promove no solo o(a) a) diminuição do pH, deixando-o fértil. b) solubilização do alumínio, ocorrendo sua lixiviação pela chuva. c) interação do íon cálcio com o íon alumínio, produzindo uma liga metálica. d) reação do carbonato de cálcio com os íons alumínio, formando alumínio metálico. e) aumento da sua alcalinidade, tornando os íons alumínio menos disponíveis. Resolução O uso do CaCO3 no solo é para neutralizar os íons H+ provenientes da hidrólise do cátion alumínio. Teremos as seguintes equações: Arrhenius: Al3+ + 3H2O ⎯→Al (OH)3 + 3H+ (meio ácido) CaCO3 ⎯→ Ca2+ + CO2–3 CO32– + H2O ⎯→ HCO–3 + OH– (meio básico) Haverá aumento do pH do solo, ocorrendo formação do precipitado Al(OH)3, e não teremos interação do íon cálcio com o íon alumínio. Nota: De acordo com a Teoria de Bronsted-Lowry, teremos a seguinte equação de hidrólise do cátion alumínio: [Al(H2O)6]3+ + H2O ⎯→ [Al OH(H2O)5]2+ + H3O+ Resposta: E 51- (Enem – 2018) As células e os organismos precisam realizar trabalho para permanecerem vivos e se reproduzirem. A energia metabólica necessária para a realização desse trabalho é oriunda da oxidação de combustíveis, gerados no ciclo do carbono, por meio de processos capazes de interconverter diferentes formas da energia. Nesse ciclo, a formação de combustíveis está vinculada à conversão de energia a) térmica em cinética. b) química em térmica. c) eletroquímica em calor. d) cinética em eletromagnética. e) eletromagnética em química. Resolução combustíveis+ O2 ⎯⎯processo 2⎯⎯⎯→ CO2 + H2O reduzidos O processo 2 corresponde à queima dos combustíveis na presença de oxigênio produzindo gás carbônico e água e liberando energia na forma de calor. Nesse caso, a energia química dos combustíveis é transformada em energia térmica: CO2 + H2O -----processo 1-----> combustíveis + O ⎯⎯⎯⎯→ reduzidos 2 O processo 1 corresponde à reação de fotossíntese, na qual gás carbônico e água são transformados em matéria orgânica graças à ação da luz (energia eletromagnética). Nesse caso, energia eletromagnética é transformada em energia química. Resposta: E
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