Avaliação Escola Olímpica de Química 2012

EOQ Escola Olímpica de Química

Avaliação de Conhecimentos

Escola Olímpica de Química – Avaliação de Conhecimento 2012

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Professores-Instrutores:

André Franco

Jéssica Okuma

Juliana Grijó

Guilherme Bottino

Bruno Paz

Docentes Envolvidos:

Ivano Gebhardt Rolf Gutz

Omar Abdel Moneim Abou El Seoud

Peter Wilhelm Tiedemann

Liliana Marzorati

Claudimir Lucio do Lago

Mauro Carlos Costa Ribeiro

Sandro Roberto Marana

Coordenador EOQ-2012: André Silva Franco

Colaboradores EOQ – 2012:

Bruno Miyamoto

Marcei Setti

Monitores EOQ – 2012:

Daniel Hara

Giuvanni Mutton

Henrique Marçon

Leonardo Tsuji

Apoio:


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Instruções:

Duração da prova: 5 horas Prova sem consulta a qualquer tipo de material, a não ser tabela periódica simples. Permitido uso de calculadora científica não programável.

Questões Testes (1 a 30) 1. (JSG) A cromatografia em coluna é um processo de separação de misturas baseado na interação intermole-

cular de substâncias com as fases estacionária e móvel. Quanto maior a interação de uma das substâncias

com a fase estacionária, mais tempo ela (a substância) ficará retida na coluna; da mesma forma, quanto

maior for a interação da substância com a fase móvel, mais rapidamente ela sairá da coluna.

Considere um experimento em que o fator determinante para o tempo de saída das substâncias é

somente a interação com a fase estacionária, que, no caso, é a sílica-gel:

A mistura que se deseja separar por cromatografia contém fenol, naftaleno e resorcinol, cujas fór-

mulas estruturais são apresentadas abaixo:

OH

fenol

naftaleno

Com base no enunciado e nos seus conhecimentos sobre interações intermoleculares, assinale a al-

ternativa que contém a ordem correta de saída das substâncias da coluna de cromatografia.

a) Naftaleno, fenol, resorcinol

b) Fenol, naftaleno, resorcinol

c) Resorcinol, fenol, naftaleno

d) Naftaleno, resorcinol, fenol

e) Resorcinol, naftaleno, fenol

2. (PASUSP) A parte interna das maçãs torna-se escura quando certas enzimas e outras substâncias nela pre-

sentes são expostas ao oxigênio do ar. Para avaliar o efeito da acidez na velocidade de formação dos com-

postos que tornam a parte interna das maçãs escura, foram feitos testes com soluções preparadas com su-

cos de uva branca (pH = 3,5), de caju (pH = 3,7), de laranja (pH = 3,9) e de manga (pH = 4,5). Pedaços de ma-

çãs, sem casca, foram colocados em quatro frascos distintos contendo, cada um, uma dessas quatro solu-


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ções. Após algumas horas, observou-se que as soluções mais ácidas eram mais eficazes na prevenção do es-

curecimento da superfície dos pedaços de maçãs, com exceção daquela preparada com suco de laranja. Nes-

se caso, uma solução de menor acidez (suco de laranja) teve melhor desempenho do que duas outras de

maior acidez (suco de uva branca e suco de caju). Os resultados obtidos no experimento indicam que:

a) quanto maior for o pH, mais efetiva é a reação que previne o escurecimento.

b) a velocidade da reação não é influenciada pela temperatura.

c) a acidez, mas não somente tal parâmetro, afeta a velocidade da reação.

d) uma solução preparada com suco de uva branca, e mantida em meio alcalino, impede o escurecimento.

e) a reação de escurecimento não depende da presença de oxigênio.

3. (GFB) O Tetrafluoreto de Xenônio é uma espécie muito interessante. Embora suas aplicações práticas sejam

muito poucas, e demasiado específicas, ele nos surpreende pelo fato de ser um composto que possui um

gás nobre em sua estrutura. Sobre essa espécie, pede-se assinalar abaixo, respectivamente, o Arranjo dos

Pares de Elétrons, a Geometria da Molécula e a Hibridização do Átomo Central.

a) Quadrada (Planar), Quadrada (Planar), spd4

b) Octaédrico, Tetraédrico, sp3d2

c) Octaédrico, Quadrada (Planar), sp3d2

d) Tetraédrico, Tetraédrico, spd4

e) Tetraédrico, Quadrada (Planar), sp3d2.

4. (ACS) Quantos mols de íon sulfato estão em 100 mL de uma solução 0,0020 mol/L de sulfato de ferro (III)?

a) 0,0002 b) 0,0006 c) 0,2 d) 0,6 e) 0,1

5. (ACS) O valor de qual variável altera-se com a temperatura:

a) molaridade b) molalidade c) fração molar d) porcentagem em massa

e) massa

6. (ASF) Gabriela Shima achou no almoxarifado, num balão de vidro de 50 mL, cheio, uma solução feita pela professora Mercedez na sua época de graduação. Curiosa para saber a concentração da solução de ácido sul-fúrico, fez o seguinte: primeiro, adicionou 13,2 mL de solução de hidróxido de alumínio 39 g/L; percebendo que a solução continuava ácida, titulou o restante com hidróxido de sódio 0,42 eq/L, consumindo 6,6 mL. Após alguns cálculos, Gabriela encontrou a concentração da solução como sendo: a) 24,8 cmol/L b) 11,7 cmol/L c) 12,4 cmol/L d) 37,2 cmol/L e) 22,6 cmol/L.

7. (ACS) Uma solução diluída de qual ácido abaixo é a mais provável de produzir outro gás além de H2 ao reagir

com um metal?

a) HF b) HCl c) HNO3 d) H2SO4 e)H3PO4

8. (ACS) Que transformação permite demonstrar que a ligação entre moléculas de água é mais fraca que a liga-

ção na molécula de água (O-H):

a) congelamento b) eletrólise da água c) ebulição d) reação com Na e) sublimação

9. (ACS) Qual substância tem o menor ponto de ebulição?

a) água b) H2S c) H2Se d) H2Te e) H2Po

10. (OQ) Julgue as assertivas abaixo:


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I - Toda reação química que ocorre com aumento de entropia tende a ser espontânea e consequentemente

irreversível.

II - Uma reação química será tanto mais espontânea quando H 0 e S 0.

III - Quanto menor o valor de G, mais fácil será a reação.

IV - Os estados alotrópicos menos estáveis apresentam conteúdo maior de energia, por isso terão entalpias

positivas.

V - Nas reações que ocorrem com liberação de energia o valor de H é negativo.

São corretas:

a) apenas I e III b) apenas I e IV c) apenas II e V

d) todas as afirmações e) nenhuma das anteriores

11. (ACS-adap) Titularam-se duas soluções decimolares com hidróxido de sódio 0,1 mol/L. A primeira era uma

solução de ácido clorídrico. Já a segunda, uma solução de ácido acético (cujo valor de pKa é 4,7). A partir da

tabela abaixo, qual o melhor indicador para cada situação, respectivamente?

Indicador Variação de cor Faixa de pH

Violeta de metila Vermelho para azul 0 a 2

Vermelho de metila Vermelho para amarelo 4 a 6

Vermelho de cresol Amarelo para roxo 7 a 9

fenolftaleína Incolor para rosa 8 a 10

a) violeta de metila, para ambos b) vermelho de metila para ambos

c) vermelho de cresol e vermelho de metila d) vermelho de metila para ambos

e) fenolftaleína para ambos

12. (ASF) “Aqua regia” significa água real. Ela tem esse nome por ser capaz de oxidar metais nobres como

ouro e platina. Trata-se de uma mistura de ácido nítrico e ácido clorídrico na proporção 1:3. Dada a rea-

ção abaixo, indique a soma dos menores coeficientes estequiométricos além de indicar o oxidante e re-

dutor, respectivamente:

3 2 6 2Pt HNO HCl H PtCl NO H O

a) 40; Pt; HNO3 b) 38; HCl; Pt c) 36; Pt; HNO3

d) 40; HNO3; Pt e) 42; HNO3; Pt

13. (ACS) Qual dos seguintes átomos apresenta o maior raio atômico?

a) S b) Cl c) Se d) Br e) H

14. (ACS) Qual dos elementos a seguir apresenta a maior primeira energia de ionização?

a) Li b) Be c) Na d) Mg e) H

15. (O. Q. Canada 2007) O produto iônico da água, Kw, é 1,0 x 10–14 a 298 K. Sabendo-se que a neutralização de

um ácido e uma base forte é uma reação exotérmica, qual das alternativas a seguir apresenta um valor pos-

sível para Kw a 273 K?

a) -1,2 x 10–15 b) 1,2 x 10–13 c) 1,0 x 10–14

d) 1,2 x 10–14 e) 1,2 x 10–15


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16. (O. Q. Ludovicense 2010) A tabela abaixo mostra várias substâncias com seus respectivos produtos de solubi-

lidade, Kps, a 25 °C. Assinale a alternativa que contém a substância que apresenta maior solubilidade em

água.

Substância Kps

AgOH 1,0 x 10–8

Ag2SO4 3,2 x 10–5

BaSO4 1,5 x 10–9

ZnS 1,2 x 10–23

Al(OH)3 5,0 x 10–33

a) BaSO4 b) Al(OH)3 c) ZnS

d) Ag2SO4 e) AgOH

17. (Olimpíada Mexicana de Química - DF) Considere o seguinte equilíbrio: PCl5(g) ⇆ PCl3(g) + Cl2(g)

Quando se aumenta a quantidade de gás cloro na mistura em equilíbrio:

a) aumenta a quantidade de todas as substâncias presentes.

b) aumenta a quantidade de PCl3 e diminui a de PCl5.

c) aumenta a quantidade de PCl5 e diminui a de PCl3.

d) diminui a quantidade de PCl5 e a de PCl3.

e) aumenta a quantidade de PCl3 e a de PCl5.

18. (OBQ) Um alceno com três ou mais átomos de carbono é hidratado, em seguida o produto é submetido a uma reação de oxidação com óxido de crômio (VI) e o produto obtido é submetido à reação com um rea-gente de Grignard e em seguida água. O produto final é: a) um éster b) uma cetona c) um álcool primário d) um ácido carboxílico e) um álcool terciário.

19. (C3L6-adap) Em maio de 1921, Madame Curie foi presenteada com 1 g de rádio pelo presidente dos EUA. As-

sumindo que o frasco nunca foi aberto, quanto ainda restaria hoje? Considere que a meia vida do rádio-226

seja 1600 anos.

a)0,879 g b) 0,341 g c) 0,643 g d) 0,214 g e) 0,962 g

20. (O. Q. Áustria -adaptada) Calcule, respectivamente, o calor de formação do ácido nitroso em solução aquosa

sob pressão constante e sob volume constante usando a informação abaixo, válida a 25 °C, em kJ/mol:

NH4NO2(s) N2(g) + 2H2O(l) H(kJ) = -300.4

2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) H(kJ) = -569.2

N2(g) + 3H2(g) + aq 2NH3(aq) H(kJ) = -170.8

NH3(aq) + HNO2(aq) NH4NO2(aq) H(kJ) = -38.08

NH4NO2(s) + aq NH4NO2(aq) H(kJ) = +19.88

a) -125,4 e -120,5 b)-124,5 e -131,0 c)+120,5 e +125,4 d)-125,4 e +120,5 e)-120,8 e -120,8


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21. (OQ) Uma corrente de 2A é usada na eletrólise ígnea dos seguintes sais: CaCl2, MgCl2, AlCl3, FeCl3 e KCl. A de-

posição de qual massa de metal irá demandar o maior tempo de eletrólise?

a) 100 g Ca b) 50 g Mg c) 75 g Al d) 12,5 g Fe e) 250 g K

22. (ASF) Quando jogamos um sólido iônico AB em 2 litros de água, a temperatura de congelamento variou de

4,7 °F, sabendo que ocorre a seguinte reação química: 25

( ) ( ) ( )

C

s aq aqAB A B ; e que a velocidade de

dissolução do sólido imediatamente após jogarmo-lo na água era de 0,09 mol/Ls, determine a molalidade

desse sólido sabendo que a constante crioscópica vale 1,86 (SI) e a energia de ativação 3 kJ/mol:

a) 1,0 molal b) 1,26 molal c) 0,9 molal

d) 1,26 molal e) 0,7 molal

23. (OBQ) Suponha que fosse descoberto um novo elemento de número atômico 116. A configuração eletrônica

de um átomo deste elemento, em seu estado fundamental, terminaria em:

a) p1 b) p2 c) p3 d) p4 e) p5

24. (ASF) Considere a seguinte montagem eletroquímica que apresenta soluções de sulfato de cobre e eletrodos

de cobre:

Assim sendo, qual o potencial elétrico a 27 °C?

a) -29,7 mV b) 59,4 mV c) 0,00 mV d) -59,4 mV e) 29,7 mV

25. (ASF) Utilizando-se uma bomba pneumática com corpo de volume 0,15 litro, Gabriela “enche” um pneu de

volume constante e igual a 4,5 litros, ao nível do mar. Após bombear 30 vezes, com a plenitude de volume

da bomba, a pressão do ar contido no pneu vai de 1 atm até o valor que ela deseja. Considerando o ar como

gás ideal, e o processo como isotérmico, qual a pressão final no interior do pneu?

a) 0,3 atm b) 1 atm c) 2 atm d) 9 atm e) 1,5 atm

0,01 M 0,1 M


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26. (PASUSP) O hipoclorito de sódio (NaCℓO) é muito usado na formulação de desinfetantes. Em condições ex-

perimentais adequadas, soluções aquosas dessa substância se decompõem com certa facilidade, mediante

formação de oxigênio. Com o intuito de avaliar o efeito da temperatura e da concentração do reagente na

velocidade da reação de decomposição química, foram realizados 4 experimentos com soluções de hipoclo-

rito de sódio. O gráfico a seguir mostra o volume de oxigênio coletado no processo de decomposição do Na-

CℓO, em função do tempo, para cada um dos experimentos.

Experimento A: Solução de NaCℓO 5,0%, T = 25°C

Experimento B: Solução de NaCℓO 5,0%, T = 35°C

Experimento C: Solução de NaCℓO 5,0%, T = 15°C

Experimento D: Solução de NaCℓO 2,5%, T = 25°C

De acordo com os resultados mostrados no gráfico, pode-se afirmar que

a) a temperatura não afeta a velocidade da reação.

b) a velocidade da reação é triplicada ao se variar a temperatura de 15 para 35°C

c) a velocidade da reação no experimento A é de aproximadamente 5 mL de O2 / minuto.

d) a concentração de hipoclorito de sódio não exerce influência na velocidade da reação.

e) a quantidade de oxigênio produzida no experimento C, após 4 minutos, será de 15 mL.

27. (OBQ) Um químico orgânico recebeu em seu laboratório uma amostra de um líquido para ser identificada.

Os primeiros testes (cromatografia em camada delgada, ponto de ebulição) mostraram tratar-se de uma

substância pura. A amostra apresentou resultado negativo nas reações com permanganato de potássio e

com o reagente de Tollens, no entanto, apresentou resultado positivo nos testes com iodofórmio e com 2,4-

dinitrofenil-hidrazina. A partir dessas informações, conclui-se que essa amostra poderá ser:

a) uma metilcetona b) um éster insaturado c) um aldeído saturado

d) um álcool secundário e) uma cetona insaturada

28. (ACS) Os números quânticos n = 4, l = 1, ml = 0 poderiam representar o elétron de valência de qual átomo no

estado fundamental ?

a) Fe b) In c) Pd d) Se e) Ag


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29. (OBQ 2006) O gráfico apresentado ao lado refere-se à variação de propriedade periódica em função do nú-

mero atômico do elemento. Assinale a alternativa correspondente à propriedade periódica representada

neste gráfico.

a) densidade b) raio atômico c) eletronegatividade

d) afinidade eletrônica e) potencial de ionização

30. (IME) Um calcário composto por MgCO3 e CaCO3 foi aquecido para produzir MgO e CaO. Uma amostra de

2,00 gramas desta mistura de óxidos foi tratada com 100 cm³ de ácido clorídrico 1,00 mol/L. Sabendo-se que

o excesso de ácido clorídrico necessitou de 10,00 cm³ de solução de NaOH 2,00 mol/L para ser neutralizado,

qual a composição percentual, em massa, de MgCO3 e CaCO3, respectivamente, na amostra original do calcá-

rio?

a) 30,8% e 69,2% b) 43,7% e 56,3% c) 50,0% e 50,0% d) 28,9% e 71,1% e) 34,5% e 65,5%


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Questões Escritas (31 a 35) 31. (UNICAMP-adap)

a) Escreva a equação química que representa a reação da água com o trióxido de enxofre.

O ácido sulfúrico pode ser produzido em diferentes graus de concentração, por exemplo: 78%, 93%

e 98%. O congelamento destes três produtos ocorre em aproximadamente 3 °C, -32 °C e -38 °C (não

necessariamente na mesma sequência dos graus de pureza).

b) Qual é a mais baixa temperatura de fusão dentre as três?

c) A qual dos três produtos comerciais relaciona-se a temperatura de fusão apontada no item

acima? Justifique detalhadamente sua resposta.

32.

a) Considere o seguinte sistema em equilíbrio: 2 2 33 2g g g

N H NH . Discorra sobre as

possíveis alterações no equilíbrio havendo um aumento da pressão total no sistema. Dica: há

ao menos 3 modos de se aumentar a pressão no recipiente: redução do volume total, adição

de gás inerte (como hélio) a volume constante e adição de algum dos componentes do sis-

tema reacional a volume constante. Se souber outro modo de se aumentar a pressão no re-

cipiente, sinta-se a vontade para descrevê-lo.

b) Considere a seguinte reação em equilíbrio:

2 2

2 26 44 6

aq laq aqCo H O SCN Co SCN H O

Escreva a constante de equilíbrio, K, e diga o que a adição de água, suficiente para reduzir a

concentração dos solutos pela metade, faz com o equilíbrio. Justifique detalhadamente sua

resposta.

c) Considere dois litros de solução aquosa de HI, à 25 °C, de concentração 10-4 mol.L-1.

i. Quantos mols de H+ são provenientes, apenas, da água? Justifique.

ii. Após diluir a solução acima o suficiente para que a concentração de HI mudasse

para 10-8 mol.L-1, qual o pH da solução? Justifique.


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33. (FUVEST-adap) O equipamento de proteção conhecido como air bag, usado em automóveis, con-tém substâncias que se transformam, em determinadas condições, liberando gás nitrogênio que in-fla um recipiente de plástico. As equações das reações envolvidas no processo são:

3 2

3 2 2 2

2 2 3

10 2 5

NaN Na N

Na KNO K O Na O N

Dados: volume molar de gás nas condições ambientes = 25 L/mol; massa molar do NaN3 = 65 g/mol. a) Calcule a massa de azoteto de sódio necessária para que sejam gerados 80 L de nitrogênio, nas condições ambientes. b) Os óxidos formados, em contato com a pele, podem provocar queimaduras. Escreva a equação da reação de um desses óxidos com a água contida na pele. c) O sódio metálico reage com gás hidrogênio formando hidreto de sódio (NaH) e com a amônia formando amideto de sódio (NaNH2). Escreva tais reações e calcule o nox de cada elemento. d) Para cada substância a seguir, faça o que se pede, calculando o NOX de cada elemento:

i. Nome: AgO ii. Nome: ZnO2 iii. Fórmula estrutural: H2S2O8 iv. Fórmula estrutural: Ni(CO)4 v. Nome: CrO3

34. (OBQ) Na cloração do propano foram isolados 4 isômeros com a fórmula C3H6Cl2 e designados A, B, C e D. Cada um deles foi separado e clorado novamente para gerar isômeros tricloropropano, C3H5Cl3. Os compos-tos A e B geraram 3 compostos triclorados, C gerou 1 e D gerou 2. Para cada item abaixo, explique seu racio-cínio.

a) Deduza as estruturas de C e D.

Um dos produtos a partir de A era idêntico ao produto a partir de C.

b) Deduza as estruturas de A e B.

35. (OBQ) Um composto A reage com um gás B para formar o gás venenoso C, com densidade específica de

2,321 g/cm³. Quando A reage com D, forma-se o gás E, também venenoso. A reação de E com F produz G,

um ácido fraco ainda venenoso. O composto A e os gases B e D são elementares, sendo B e D Diatômicos.

Outro caminho para preparação de G é reagir C com Hidrogênio. A combustão de F, ao ar, leva à formação

de B. Dado: Utilize as condições normais em seus cálculos.

a) Identifique com fórmulas e nomeie os compostos químicos.

b) Escreva as equações balanceadas de todos os processos descritos no excerto acima.

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