EXAME DE CAPACIDADE – IQ/USP

1o SEMESTRE / 2009

PROVA DE CONHECIMENTOS GERAIS EM QUÍMICA

Nome do Candidato:________________________________________

CADERNO DE QUESTÕES

Instruções: � Escreva seu nome de forma legível

� Das 10 (dez) questões constantes neste caderno, o(a) candidato(a) deve responder obrigatoriamente as questões de números 1 a 4. Além disso, deve responder outras quatro (4) questões de sua livre escolha entre as de números 5 a 10

� A nota final será dada pela média aritmética das notas de oito questões

� É expressamente proibido fazer qualquer anotação e/ou marca que permita sua identificação nas demais folhas desta prova

� Resolva cada questão na folha correspondente à mesma no caderno de

respostas (não será considerada nenhuma resposta assinalada no caderno de questões)

� O desempenho nesta prova será utilizado para ingresso no programa de Pós-Graduação e na classificação dos candidatos à bolsa da instituição

Uso SPG

QUESTÕES OBRIGATÓRIAS (1 a 4)

Questão 1

a) Que tipos de forças intermoleculares podem agir entre as moléculas das seguintes substâncias: (i) NO2, (ii) N2H4, (iii) CO2, (iv) HF, (v)CI4 e (vi) benzeno.

b) Explique as seguintes observações em termos do tipo e intensidade das forças intermoleculares: (i) o ponto de fusão do xenônio é -112ºC e o do argônio é -189ºC. (ii) o ponto de ebulição do pentano é 36,1ºC, enquanto o do 2,2-dimetil propano é 9,5ºC. (iii) o ponto de ebulição do dimetil éter é -24,8ºC e o do etanol é 78ºC.

Questão 2

Para a determinação de cobre, a uma amostra de 0,5500 g de bronze, dissolvida em HNO3, foi adicionado excesso de KI. O iodo formado foi titulado com 15,35 mL de solução 0,1055 mol L-1 Na2S2O3.

a) Seria possível dissolver a liga metálica utilizando HCl? Justifique. b) Escreva as equações químicas balanceadas envolvidas na determinação de

cobre. c) Calcule a porcentagem de cobre na liga.

Dados: E0 (Cu2+/Cu) = 0,337 V; E0 (Cu2+/CuI) = 0,86 V; E0 (I3-/I-) = 0,536 V; E0 (S4O6

2-/S2O32-) = 0,08 V.

Questão 3

Justifique de forma suscinta as afirmações abaixo, dizendo se as mesmas são verdadeiras ou falsas. Respostas sem justificativa não serão aceitas.

a) O pH de uma solução aquosa de ácido clorídrico com concentração ≤ 10-8 mol L-1 pode ser calculado diretamente pela [HCl] ionizado.

b) Dos híbridos de ressonância ao lado, E é o mais estável.

c) As estruturas de ressonância abaixo explicam porque o próton-alfa (em negrito) tem acidez relativamente alta.

CH2

C

O

CH3

HH2C

C

OH

CH3

Questão 4

Considerando uma reação elementar hipotética A(g) + B(g) → C(g) + calor; pede-se:

a) Esboce o diagrama de energia da reação, indicando no mesmo as energias de reagentes, produtos e estado de transição e os valores de ∆G e ∆#G;

b) O que ocorreria com os valores de K (constante de equilíbrio), ∆G e ∆#G caso fosse utilizado um catalisador nessa reação?

O

NO O

O

NO O

O

NO O

O

NO O

O

NO O

A B

CD E

QUESTÕES 5 a 10 Responda quatro das seis questões a seguir

Questão 5

Na figura abaixo encontram-se sobrepostos os espectros de absorção de soluções de duas substâncias puras: cafeína e ácido salicílico.

a) Supondo uso de cubeta de 10 mm de caminho óptico e concentração de cafeína de 1,0x10-4 mol L-1, determine, aproximadamente, a freqüência da radiação e a absortividade molar deste analito no máximo de absorção mostrado.

b) Esboce o espectro aproximado que resultaria da mistura 1:1 das duas soluções puras (considere que não há reação).

c) Como se procederia para determinar ácido salicílico e cafeína numa mistura de concentrações desconhecidas dos dois analitos?

Questão 6

A cinética da reação de segunda ordem entre tiossulfato e brometo de n-propila,

+S2O

32-

Br Br-

SSO3+-

foi estudada a 310,5 K. A concentração do íon S2O3

2- foi determinada por titulação em diferentes intervalos de tempo t. Foram usados na titulação V mL de uma solução 0,02572 mol L-1 de I2 para cada alíquota (10,02 mL) retirada da mistura reacional. A concentração inicial de tiossulfato, presente em excesso, era 0,100 mol L-1. Os valores de t e V seguem na tabela abaixo:

t (s) 0 1110 2010 3192 5052 7380 11232 78840

V (mL) 37,63 35,20 33,63 31,90 29,86 28,04 26,01 22,24

Pede-se:

a) Calcule a constante de velocidade dessa reação; b) Escreva o mecanismo da reação.

C a f e ín a

Á c id o S a lic í lid o

C om p r im e n t o d e O nd a ( nm )

Abs

orbâ

ncia

C a f e ín a

Á c id o S a lic í lid o

C om p r im e n t o d e O nd a ( nm )

Abs

orbâ

ncia

Ácido salicílico

Cafeína

Questão 7

Esquematize um fluxograma simplificado para a separação de cada um dos

componentes de uma mistura aquosa preparada a partir de um tablete do

medicamento Fluimucil Gripe®. Os componentes são 200 mg de N-acetilcisteína

(pKa 3,2), 500 mg de paracetamol (pKa 9,5) e 40 mg de cloridrato de

pseudoefedrina (pKa 4,6). Para tal, você dispõe no laboratório, além da vidraria,

de soluções aquosas 5% de NaHCO3, Na2CO3 ou NaOH e 1% de ácido acético ou

HCl, bem como éter etílico. OH

H2N

Cl

cloridrato de pseudoefedrina paracetamol

NH

SH

O

OH

O

N-acetilcisteína

O

NH

OH

Questão 8

Dadas as entalpias de vaporização (kJ/mol) dos elementos metálicos na tabela abaixo:

a) Explique a tendência observada nos metais alcalinos. b) Explique a tendência observada quando se comparam os metais alcalinos

aos metais de transição. c) Discuta o uso de sódio em lâmpadas de descarga elétrica (lâmpadas de

rua) e de tungstênio como filamento em lâmpadas incandescentes.

Questão 9

A fem medida a 25 oC da pilha Pt|Mn(s)|MnCl2(aq, 0,0010 mol L

-1), HCl(aq, 0,0100 mol L

-1) |O2(g,0,25 bar)|Pt

foi de 2,376 V. Considere que o coeficiente de atividade é igual a 1 e que a fugacidade é igual a pressão. Responda as questões abaixo:

a) Escreva e balanceie a reação redox da pilha. b) Calcule o potencial padrão do eletrodo Mn(s)|MnCl2(aq) c) Determine o ∆Gº da pilha e a constante de equilíbrio. A constante de

equilíbrio será a mesma a 50 oC? d) Explique qualitativamente a dependência da fem da pilha em função do pH

(aumenta, decresce ou permanece a mesma?) Dados: E0 (O2(g)/H2O)=1,229V; ∆Gº = -nFEº;∆Gº = -RTlnK; ∆Gr = ∆Gº + RTlnQ; E = Eº-(RT/nF)lnQ; F=96500 J.V-1.mol-1; R = 8,314 J K-1 mol-1. 1 atm = 1 bar

Questão 10

A figura abaixo representa a curva de titulação potenciométrica de uma alíquota de 20,0 mL de solução tampão de carbonato (CO3

=/HCO3-) com HCl 0,100 mol L-1

como titulante, adicionado com auxílio de uma bureta.

Titulação de solução tampão de carbonato

20,0 mL, com HCl 0,100 mol/L)

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

9,0

10,0

11,0

0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 16,0 18,0 20,0Volume de titulante (mL)

pH

a) Estime graficamente o pH da solução tampão inicial e o pKa do par conjugado HCO3

-/H2CO3. b) Para realizar a mesma titulação usando dois indicadores visuais, qual seria o

pKa do indicador apropriado para a detecção do primeiro e segundo ponto final?

c) Para preparar um litro deste tampão, qual a massa de carbonato de sódio e de bicarbonato de sódio a ser utilizada? (Na = 23,0 g mol-1; H = 1,0 g mol-1; O = 16,0 g mol-1; C = 12,0 g mol-1).