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QUÍMICA

06. Ligas metálicas são comuns no cotidiano e muito utilizadas nas indústrias automobilística, aeronáutica, eletrônica e na construção civil, entre outras. Uma liga metálica binária contendo 60% em massa de cobre foi submetida à análise para identificação de seus componentes. Uma amostra de 8,175 g da liga foi colocada em contato com excesso de solução de ácido clorídrico, produzindo 0,05 mol de gás hidrogênio. O que restou da liga foi separado e transferido para um recipiente contendo solução de ácido nítrico concentrado. As reações ocorridas são representadas nas equações, em que um dos componentes da liga é representado pela letra M.

M (s) + 2 HC (aq) → MC2 (aq) + H2 (g)Cu (s) + 4 HNO3 (aq) → Cu(NO3)2 (aq) + 2 NO2 (g) + 2 H2O ()

a) Determine a variação do número de oxidação das espécies que sofrem oxidação e redução na reação com ácido nítrico.

Resolução: 4,905 g Cu 8,175 g liga 3,270 g M

Cu (s) + 4 HNO3 (aq) → Cu (NO3)2 (aq) + 2 NO2 (g) + 2 H2O ()

b) Identifique o componente M da liga, apresentando os cálculos utilizados. Resolução:

M (s) + 2 HC (aq) → MC2 (aq) + H2 (g)

1 mol __________________________ 1 mol

(massa molar) g ___________________ 1 mol

3,270 g __________________________ 0,05 mol

Þ massa molar M = 65,4 g

Consultando a Tabela Periódica, conclui-se que M é o Zinco (Zn).

60% Cu

40% M

0 +4+2+5

oxidação ∆ = 2

redução ∆ = 1

*

: :

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07. Para trabalhar com o tema “equilíbrio ácido-base”, um professor de química realizou junto com seus alunos dois experimentos.

I. Em uma solução aquosa incolor de NaOH, adicionaram gotas do indicador representado na figura.

II. Uma solução aquosa incolor de NH4C foi posta em contato, separadamente, com cada indicador relacionado na tabela. Após o teste, a solução apresentou a coloração amarela com os indicadores 1 e 2 e vermelha com o indicador 3.

a) No experimento I, descreva o que ocorre com o equilíbrio químico e com a cor da solução do indicador, em decorrência da interação com a solução de NaOH.

Resolução:

No experimento I, a interação do indicador (equilíbrio apresentando íons H+) com a solução de NaOH (apresentando íons OH–) trará como consequência o consumo dos íons H+ pelos íons OH–. O equilíbrio químico deslocar-se-á para a direita, com o propósito de repor os íons H+ retirados (consumidos). A solução adquirirá, desta forma, coloração amarela.

b) Considerando o conceito de hidrólise, justifique o caráter ácido-base da solução testada no experimento II. Qual é a faixa de pH dessa solução?

Resolução:

NH4C + H2O NH4OH + HC

hidrólise base fraca ácido forte

Considerando que prevalece o “caráter do mais forte”, a solução terá caráter ácido. A faixa de variação de pH será entre 5,0 e 5,2.

Indicador Coloração apresentada pH

1 amarela menor que 6,0

2 amarela menor que 5,2

3 vermelha maior que 5,0

(1)

(2)

(3)

pH

pH

pH

6,0

5,2

5,0

5,25,0

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08. O cálculo renal, ou pedra nos rins, é uma das doenças mais diagnosticadas por urologistas. A composição do cálculo pode ser determinada por análises químicas das pedras coletadas dos pacientes. Considere as análises de duas amostras de cálculo renal de diferentes pacientes.

Amostra I Análise elementar por combustão. Resultado: presença de ácido úrico no cálculo renal.

Amostra II Decomposição térmica: massa inicial da amostra: 8,00 mg massa do resíduo sólido final: 4,40 mg Resultado: presença de oxalato de cálcio, CaC2O4, no cálculo renal.

a) Escreva a equação balanceada da reação de combustão completa do ácido úrico, onde os produtos de reação são água, gás nitrogênio (N2) e gás carbônico (CO2).

Resolução:

C5H4N4O3(s) + 92 O2 (g) → 2 N2 (g) + 5 CO2 (g) + 2 H2O ()

b) Determine o teor percentual, em massa, de oxalato de cálcio na amostra II do cálculo renal, sabendo-se que os gases liberados na análise são CO e CO2, provenientes exclusivamente da decomposição térmica do CaC2O4.

Resolução:

CaC2O4 (s) ∆ → ............. + CO2 (g) + CO (g) oxalato de cálcio sólidos diversos gases

1 mol 44 g + 28 g

128 g _______________________________________________ 72 g

x _______________________________________________ (8,00 – 4,40) mg

x = 6,4 mg (de CaC2O4 no cálculo renal)

8,00 mg amostra ______________________________________ 6,4 mg CaC2O4 100% ______________________________________ y

y = 80%

*

*

massa sólida inicial

massa sólida final

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09. O naftaleno é um composto utilizado como matéria-prima na produção de diversos produtos químicos, como solventes, corantes e plásticos. É uma substância praticamente insolúvel em água, 3 mg/100 mL, e pouco solúvel em etanol, 7,7 g/100 mL. A reação de sulfonação do naftaleno pode ocorrer por dois diferentes mecanismos, a 160ºC representado na curva I (mecanismo I) e a 80ºC , representado na curva II (mecanismo II).

a) Represente as estruturas de ressonância do naftaleno. Explique as diferenças de solubilidade do naftaleno nos solventes relacionados. Resolução:

O naftaleno apresenta uma estrutura que o caracteriza como molécula apolar. Portanto, será mais solúvel em moléculas que apresentem grupos também apolares. A molécula da água é, essencialmente, polar. Portanto, o naftaleno é praticamente insolúvel neste solvente.

H H | |H — C — C — O — H | | H H

apolar polar

etanol

estrutura de ressonância do naftaleno

80ºC

mecanismo II

mecanismoI

+ HO — SO3HSO3HH

+ H2O

substituição αHα β

+ HO — SO3H 160ºC

+ H2O

SO3H

substituição β

O etanol apresenta uma estrutura anfifílica, ou seja uma extremidade polar e outra apolar, sendo solúvel tanto em moléculas polares como apolares. Este fato justifica a pequena solubilidade do naftaleno em etanol.

b) Explique por que o mecanismo I ocorre em temperatura maior que o mecanismo II. Classifique as reações que ocorrem nas curvas I e II, quanto ao calor de reação. Resolução: A reação de sulfonação do naftaleno é uma reação de substituição alfa (α) ou beta (β), dependendo do mecanismo:

Num mecanismo, a reação que determina a velocidade de reação é a etapa lenta (curva com maior energia de ativação), e, pelo gráfico apresentado, podemos concluir que a curva do mecanismo I apresenta uma energia de ativação maior que a curva do mecanismo II. Logo, a temperatura necessária para que essa reação de substituição beta (β) ocorra terá que ser maior. Nas duas reações (curvas I e II), observamos, pelo gráfico, que a entalpia dos produtos é menor que a entalpia dos reagentes, ou seja, o ∆H é menor que 0 (∆H < 0). Portanto, ambas as reações são exotérmicas.

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10. A Política Nacional dos Resíduos Sólidos foi sancionada pelo governo em agosto de 2010. É um avanço na área ambiental, já que a lei estabelece regras muito importantes, como o sistema de logística reversa. Nesse sistema, um pneu de automóvel, após a sua vida útil, deverá ser recolhido pelo fabricante, para que tenha um destino adequado. Um pneu pode ser obtido a partir do aquecimento da borracha, natural ou sintética, com enxofre na presença de um catalisador. A borracha sintética é obtida a partir da polimerização do buta-1,3-dieno.

Na reação de 1 mol de moléculas de buta-1,3-dieno com 1 mol de moléculas de hidrogênio, sob condições experimentais adequadas, obtém-se como principal produto o but-2-eno.

a) Qual é o nome do processo que ocorre com o polímero durante a fabricação desse pneu? Quais modificações ocorrem nas cadeias do polímero da borracha após esse processo?

Resolução:

O nome do processo que ocorre com o polímero durante a fabricação desse pneu é vulcanização. A vulcanização forma ligações de sulfeto entre as cadeias poliméricas, garantindo a elasticidade (elastômeros) e a estruturação da borracha.

. . . H2C — CH — CH — CH2 . . . | | Sx Sx | | . . . H2C — CH — CH — CH2 . . .

b) Escreva a equação da reação de hidrogenação descrita. Apresente os isômeros espaciais do but-2-eno.

Resolução:

H2C —— CH — CH —— CH2 + H2 ∆cat → H3C — CH —— CH — CH3

CH3 CH3 CH3 H C —— C ; C —— C H H H CH3 cis trans

COMENTÁRIO DA PROVA DE QUÍMICA UNIFESP 2a FASE 2011

A prova de Química apresentou-se de alto nível. Os alunos devem ter tido dificuldades na resolução das questões, especialmente no item b da questão 09, cujo teor extrapola os conhecimentos lecionados no Ensino Médio.

DISTRIBUIÇÃO DOS CONTEÚDOS

Química Geral: 40%Equilíbrio Químico: 20%Termoquímica: 10%Química Orgânica: 30%