Capa - Folha

o
anglo
resolve
a prova
de Química
do ITA
A cobertura dos vestibulares
de 2003 está sendo feita pelo Anglo em parceria com a
Folha Online.
É trabalho pioneiro.
Prestação de serviços com tradição de confiabilidade.
Construtivo, procura colaborar com as Bancas Examinadoras em sua
tarefa de não cometer injustiças.
Didático, mais do que um simples gabarito, auxilia o estudante no
processo de aprendizagem, graças a seu formato: reprodução de cada questão, seguida da resolução elaborada pelos professores do
Anglo.
No final, um comentário sobre as disciplinas.
O Instituto Tecnológico de Aeronáutica — ITA — é uma escola de
engenharia mundialmente conhecida.
Com o mesmo zelo com que trata seus excelentes cursos (Engenharia Aeronáutica, Engenharia Mecânica Aeronáutica, Engenharia de
Infra-Estrutura, Engenharia Elétrica e Engenharia de Computação),
trata seu vestibular, que é realizado em 4 dias:
1º dia: FÍSICA, com 20 questões de múltipla escolha e 10 questões
dissertativas.
2º dia: PORTUGUÊS, com 20 questões de múltipla escolha, 5
questões dissertativas e uma redação, e INGLÊS, com 20 questões
de múltipla escolha.
3º dia: MATEMÁTICA, com 20 questões de múltipla escolha e 10
questões dissertativas.
4º dia: QUÍMICA, com 20 questões de múltipla escolha e 10
questões dissertativas.
Só é corrigida a parte dissertativa do candidato que obtém nota
igual ou superior a 40 (na escala de 0 a 100) nas questões de múltipla escolha e média aritmética igual ou superior a 50 (na escala de
0 a 100).
A prova de Inglês é eliminatória e não entra na classificação final.
Em Matemática, Física e Química, as questões de múltipla escolha
equivalem a 50% do valor da prova, e a parte dissertativa, aos outros 50%.
Na prova de Português, as questões de múltipla escolha equivalem
a 40% do valor da prova, as dissertativas a 20% e a Redação a 40%.
A nota final é a média aritmética das provas de Matemática, Física,
Química e Português, com peso 1.
QUÍMICA
CONSTANTES
Constante de Avogadro
Constante de Faraday (F)
Volume molar de gás ideal
Carga elementar
Constante dos gases (R)
=
=
=
=
=
6,02 × 1023 mol
9,65 × 104 C mol –1
22,4 L (CNTP)
1,602 × 10 –19 C
8,21 × 10 –2 atm L K–1 mol–1 = 8,31 J K–1 mol–1 = 62,4 mmHg L K–1 mol–1 = 1,98 cal mol–1 K–1
–1
DEFINIÇÕES
Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0°C e 760 mmHg.
Condições ambientes: 25°C e 1 atm.
Condições-padrão: 25°C, 1 atm, concentração das soluções: 1 mol L–1 (rigorosamente: atividade unitária das espécies),
sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e temperatura em questão.
(s) ou (c) = sólido cristalino; (l) = (l) = líquido; (g) = gás; (aq) = aquoso; (CM) = circuito metálico; [A] = concentração da espécie química A em mol L–1 e (ua) = unidades arbitrárias.
MASSAS MOLARES
Elemento
Químico
Número
Atômico
Massa Molar
(g ⋅ mol –1)
Elemento
Químico
Número
Atômico
Massa Molar
(g ⋅ mol –1)
H
C
N
O
F
Na
1
6
7
8
9
11
1,01
12,01
14,01
16,00
19,00
22,99
Ti
Cr
Mn
Fe
Zn
Br
22
24
25
26
30
35
47,88
52,00
54,94
55,85
65,37
79,91
Al
Si
P
S
13
14
15
16
26,98
28,09
30,97
32,06
Ag
Sb
I
Xe
47
51
53
54
107,87
121,75
126,90
131,30
Cl
Ar
K
Ca
17
18
19
20
35,45
39,95
39,10
40,08
Ba
Pt
Hg
Pb
56
78
80
82
137,34
195,09
200,59
207,21
▼
As questões de 01 a 20 NÃO devem ser resolvidas no caderno de soluções. Para respondê-las, marque a opção escolhida para cada questão na folha de leitura óptica e na reprodução da folha de leitura óptica (que se encontra na última página do caderno de soluções).
Questão 1
O abaixamento da temperatura de congelamento da água numa solução aquosa com concentração molal de soluto igual a
0,100 mol kg –1 é 0,55°C. Sabe-se que a constante crioscópica da água é igual a 1,86°C kg mol–1. Qual das opções abaixo contém a fórmula molecular CORRETA do soluto?
A) [Ag(NH3)]Cl.
➯
B) [Pt(NH3)4Cl2]Cl2.
C) Na[Al(OH)4 ].
D) K3 [Fe(CN)6].
E) K4 [Fe(CN)6].
ITA/2003
3
ANGLO VESTIBULARES
Resolução:
O abaixamento da temperatura de congelação de uma solução pode ser calculado por:
∆tc = kcrioscópica ⋅ W ⋅ i, onde i é o fator de Van’t Hoff, que indica o número de partículas produzidas por fórmula do soluto.
Então, temos:
0,55°C = 1,86°C kg mol–1 ⋅ 0,100 mol kg–1 ⋅ i
i=3
A única substância que, em solução aquosa, origina 3 partículas por fórmula é [Pt(NH3)4 Cl2]Cl2:
água
▼
[Pt(NH3)4Cl2]Cl2
[Pt(NH3)4Cl2]2+ + 2 Cl –
Questão 2
Qual das opções apresenta uma substância que ao reagir com um agente oxidante ([O]), em excesso, produz um ácido carboxílico?
A) 2-propanol.
D) propanona.
B) 2-metil-2-propanol.
➯ E) etanol.
C) ciclobutano.
Resolução:
[O]
H
H3C — C
—
—
H3C — C — H
—
—
—
Um álcool primário, ao ser oxidado com um agente oxidante em excesso, forma um ácido carboxílico.
OH
O
+ H2O
OH
ácido acético
▼
—
—
—
—
Observação: O ciclobutano, ao ser oxidado energicamente, produz um ácido dicarboxílico.
O
O—
H2C — CH2
—
[O]
C—C—C—C
+ H2O
H2 H2
H2C — CH2
HO
OH
Questão 3
Uma solução líquida é constituída de 1,2-dibromo etileno (C2H2Br2) e 2,3-dibromo propeno (C3H4Br2). A 85°C, a concentração do 1,2-dibromo etileno nesta solução é igual a 0,40 (mol/mol). Nessa temperatura as pressões de vapor saturantes
do 1,2-dibromo etileno e do 2,3-dibromo propeno puros são, respectivamente, iguais a 173 mmHg e 127 mmHg. Admitindo
que a solução tem comportamento ideal, é CORRETO afirmar que a concentração (em mol/mol) de 2,3-dibromo propeno
na fase gasosa é igual a
A) 0,40.
B) 0,42.
C) 0,48.
E) 0,60.
➯ D) 0,52.
Resolução:
Vamos considerar que:
1,2-dibromoetileno = A
2,3-dibromopropeno = B
Na solução líquida a 85°C
xA = 0,40
xB = 0,60
Pressão de vapor saturante para A = 173 mmHg
Pressão de vapor saturante para B = 127 mmHg
Na fase gasosa da solução:
PA = xA Pvapor saturante
PA = 0,40 ⋅ 173 mmHg
PA = 69,2 mmHg
PB = xB Pvapor saturante
PB = 0,60 ⋅ 127 mmHg
PB = 76,2 mmHg
PT = PA + PB
PT = 69,2 + 76,2 = 145,2 mmHg
ITA/2003
4
ANGLO VESTIBULARES
A composição do vapor em mol/mol (fração molar) é dada por
69, 2 mmHg
P
xA = A =
≅ 0, 48
PT 145, 2 mmHg
xB =
76, 2 mmHg
PB
=
≅ 0, 52
PT 145, 2 mmHg
▼
Assim, a concentração em mol/mol do 2,3-dibromopropeno é 0,52.
Questão 4
Uma mistura de azoteto de sódio, NaN3(c), e de óxido de ferro (III), Fe2O3(c), submetida a uma centelha elétrica reage muito
rapidamente produzindo, entre outras substâncias, nitrogênio gasoso e ferro metálico. Na reação entre o azoteto de sódio e
o óxido de ferro (III) misturados em proporções estequiométricas, a relação (em mol/mol) N2(g)/Fe2O3(c) é igual a
A) 1 .
2
B) 1.
C) 3 .
2
D) 3.
➯
E) 9.
Resolução:
A reação entre o azoteto de sódio (NaN3(c)) e o óxido de ferro III (Fe2O3(c)) pode ser representada pela equação:
6 NaN3(c) + Fe2O3(c) → 3 Na2O(c) + 2 Fe(c) + 9 N2(g)
A relação estequiométrica entre N2(g) e Fe2O3(c) é:
N 2( g )
▼
Fe2O3(c)
=
9
=9
1
Questão 5
Uma determinada substância cristaliza no sistema cúbico. A aresta da célula unitária dessa substância é representada por
—
z, a massa específica por µ e a massa molar por M . Sendo Nav igual ao número de Avogadro, qual é a expressão algébrica
que permite determinar o número de espécies que formam a célula unitária desta substância?
A)
B)
z3 µ .
M
D)
z3 M .
➯
µ
z 3 M Nav .
µ
3
E)
z µ Nav .
M
3
C)
z .
µ
Resolução:
• Volume de 1 mol da substância (V):
—
= M
V—
M
µ
• Volume de uma célula cúbica (υ):
υ = z3
• Número de células cúbicas em 1 mol de substância (N):
—
M
—
V
M
µ
N=
= 3 =
υ z
µ ⋅ z3
O número de espécies que formam a célula unitária desta substância pode ser calculado por:
Nav
M
µ ⋅ z3
ITA/2003
=
z3 ⋅ µ ⋅ Nav
M
5
ANGLO VESTIBULARES
▼
Questão 6
Sabendo que o estado fundamental do átomo de hidrogênio tem energia igual a – 13,6 eV, considere as seguintes afirmações:
I. O potencial de ionização do átomo de hidrogênio é igual a 13,6 eV.
II. A energia do orbital 1 s no átomo de hidrogênio é igual a – 13,6 eV.
III. A afinidade eletrônica do átomo de hidrogênio é igual a – 13,6 eV.
IV. A energia do estado fundamental da molécula de hidrogênio, H2(g), é igual a – (2 × 13,6) eV.
V. A energia necessária para excitar o elétron do átomo de hidrogênio do estado fundamental para o orbital 2 s é menor
do que 13,6 eV.
Das afirmações feitas, estão ERRADAS
A) apenas I, II e III.
B) apenas I e III.
C) apenas II e V.
➯
D) apenas III e IV.
E) apenas III, IV e V.
Resolução:
E2 = –
E1 = –13,6 eV
n=1
13,6
eV
4
n=2
I) Correta
H0(g) + 13,6 eV → H+(g) + 1 elétron
energia de
ionização
II) Correta
III) Incorreta
H0(g) + 1e– → H–(g)
∆H ≠ 13,6 eV
IV) Incorreta
A energia da molécula H2 nada tem a ver com a energia do elétron no nível n = 1.
V) Correta
∆E = E2 – E1 =  – 13, 6  – ( – 13, 6) = 10,2 eV 13,6 eV
▼

4 
Questão 7
Qual das substâncias abaixo apresenta o menor valor de pressão de vapor saturante na temperatura ambiente?
A) CCl4.
B) CHCl3.
➯
C) C2Cl6.
D) CH2Cl2.
E) C2H5Cl.
Resolução:
▼
A substância que apresenta menor valor de pressão de vapor é aquela que é menos volátil, ou seja, a de maior temperatura de ebulição.
Das substâncias em questão a de maior temperatura de ebulição é o hexacloroetano (C2Cl6), por apresentar a molécula
de maior tamanho e também de maior massa.
Questão 8
Considere as seguintes espécies químicas no estado gasoso, bem como os respectivos átomos assinalados pelos algarismos
romanos:
I
ONNO2,
ITA/2003
II
FClO2,
III
ICl3
IV
e
–
F4ClO
6
ANGLO VESTIBULARES
Os orbitais híbridos dos átomos assinalados por I, II, III e IV são respectivamente:
➯
A) sp2, sp3, dsp3 e d2sp3.
B) sp2, sp2, sp3 e dsp3.
C) sp3, dsp3, d2sp3 e sp3.
D) sp3, sp2, dsp3 e d2sp3.
E) sp, dsp3, sp3 e dsp3.
Resolução:
Analisando as espécies químicas, temos:
ICl3
O
—
—
I — Cl
—
Cl
O
3 orbitais híbridos: sp2
5 orbitais híbridos: dsp3
O
FClO2
F
F — Cl
F4ClO–
4 orbitais híbridos: sp3
F
Cl
F
—
—
O
O–
—
—
—
—N—N
O—
ONNO2
—
Cl
F
▼
6 orbitais híbridos: d2sp3
Questão 9
Na pressão de 1 atm, a temperatura de sublimação do CO2 é igual a 195 K. Na pressão de 67 atm, a temperatura de ebulição é igual a 298 K. Assinale a opção que contém a afirmação CORRETA sobre as propriedades do CO2.
➯
A) A pressão do ponto triplo está acima de 1 atm.
B) A temperatura do ponto triplo está acima de 298 K.
C) A uma temperatura acima de 298 K e na pressão de 67 atm, tem-se que o estado mais estável do CO2 é o líquido.
D) Na temperatura de 195 K e pressões menores do que 1 atm, tem-se que o estado mais estável do CO2 é o sólido.
E) Na temperatura de 298 K e pressões maiores do que 67 atm, tem-se que o estado mais estável do CO2 é o gasoso.
Resolução:
O diagrama de fases do CO2 está esquematizado abaixo:
pressão (atm)
estado
líquido
67
ão
aç
iz
or
ap
ev
estado
sólido T
PT 1
r
cu
ão
aç
m
bli
1
va
u
es
d
va
estado
gasoso
d
r
cu
195
temperatura
de
sublimação
298 T (K)
temperatura
de
ebulição
T = ponto triplo
PT = pressão do ponto triplo
Podemos observar, pelo diagrama, que o ponto triplo está acima de 1 atm, como consta na alternativa A.
ITA/2003
7
ANGLO VESTIBULARES
▼
Questão 10
Considere os equilíbrios químicos abaixo e seus respectivos valores de pK (pK = – log K), válidos para a temperatura de 25°C
(K representa constante de equilíbrio químico).
pK
Fenol:
C6H5OH(aq)
9,89
C6H5NH3 (aq) + OH –(aq)
CH3COO –(aq) + H +(aq)
9,34
4,74
+
C6H5NH2(l) + H2O(l)
CH3COOH(aq)
Anilina:
Ácido acético:
H +(aq) + C6H5O –(aq)
NH3(g) + H2O(l)
Amônia:
NH4+(aq) + OH –(aq)
4,74
Na temperatura de 25°C e numa razão de volumes 10, misturam-se pares de soluções aquosas de mesma concentração.
Assinale a opção que apresenta o par de soluções aquosas que ao serem misturadas formam uma solução tampão com pH
próximo de 10.
➯ D) NH3(aq)/NH4Cl(aq).
A) C6H5OH(aq)/C6H5NH2(aq).
B) C6H5NH2(aq)/C6H5NH3Cl(aq).
E) NaCH3COO(aq)/NH4Cl(aq).
C) CH3COOH(aq)/NaCH3COO(aq).
Resolução:
Soluções tamponadas são aquelas que resistem à variação de pH, mesmo com a adição de um ácido ou de uma base fortes.
• Um tampão ácido é formado por um ácido fraco e sua base conjugada (sal de ácido fraco).
• Um tampão básico é formado por uma base fraca e seu ácido conjugado (sal de base fraca).
Queremos um tampão com pH = 10, ou seja, um tampão básico.
Temos:
–
NH+4(aq) + OH (aq)
NH3(g) + H2O(l)
Kb =
[NH ][OH ]
–
+
4
[NH3 ]
K b ⋅ [NH3 ]
→
[
NH4+
]
[
= OH –
]
Aplicando (– log) dos dois lados da equação obtida:
[NH3 ] = – log OH –
– log K b ⋅
pKb
[NH ]
+
4
[NH3 ] = pOH
– log
[NH ]
+
4
[
]
⇒ pOH = pK b
[NH ]
+ log
+
4
[NH3 ]
Em um tampão devemos ter:
[ ]
[NH ] = log 1 = 0
log
[NH3 ]
≅ NH4+
+
4
[NH3 ]
Logo:
pOH ≅ pKb
▼
pOH ≅ 4,74
⇒ ∴
pH ≅ 10
Questão 11
A decomposição química de um determinado gás A(g) é representada pela equação: A(g) → B(g) + C(g).
A reação pode ocorrer numa mesma temperatura por dois caminhos diferentes (I e II), ambos com lei de velocidade de
primeira ordem. Sendo v a velocidade da reação, k a constante de velocidade, ∆H a variação de entalpia da reação e t1/2
o tempo de meia-vida da espécie A, é CORRETO afirmar que
[ B ][ C ]
A) ∆HI ∆HII.
D) vII = kII
.
[ A]
➯
(t )
B) kI = 1/ 2 II .
kII
( t1/ 2 )I
C) kI =
ITA/2003
E)
vI
k
= II .
vII
kI
[ B ][ C ]
.
[ A]
8
ANGLO VESTIBULARES
Resolução:
A decomposição química do gás A pode ocorrer por dois caminhos diferentes, sendo que ambos possuem Lei de Velocidade
de primeira ordem:
⇒ vI = kI ⋅ [A]1
caminho II ⇒ vII = kII ⋅ [A]1
caminho I
Sabemos também que toda reação de primeira ordem obedece à seguinte relação entre concentração e tempo:
 [ A t ]
 = – kt , onde [At] é a concentração de A num tempo t e [A0] é a concentração inicial de A.
 A0 
ln 
Considerando [A0] = 100% e [At] = 50%, temos que t = t1/2 (tempo de meia-vida)
Logo:
• para o caminho I, temos
 50 
 [At ] 
 = – k I ⋅ (t1 / 2 )I
 = – k I ⋅ t ⇒ ln 
 100 
 [ A 0 ]
ln 
(I)
• para o caminho II, temos
 50 
 [At ] 
 = – k II ⋅ (t1 / 2 )II
 = – k II ⋅ t ⇒ ln 
 100 
 [ A 0 ]
ln 
(II)
Dividindo I por II:
▼
1=
➯
k I ⋅ (t 1 / 2 ) I
k II ⋅ (t 1 / 2 )II
⇒
kI
(t )
= 1 / 2 II
k II
(t 1 / 2 ) I
Questão 12
Para minimizar a possibilidade de ocorrência de superaquecimento da água durante o processo de aquecimento, na pressão
ambiente, uma prática comum é adicionar pedaços de cerâmica porosa ao recipiente que contém a água a ser aquecida. Os
poros da cerâmica são preenchidos com ar atmosférico, que é vagarosamente substituído por água antes e durante o aquecimento. A respeito do papel desempenhado pelos pedaços de cerâmica porosa no processo de aquecimento da água são
feitas as seguintes afirmações:
I. a temperatura de ebulição da água é aumentada.
II. a energia de ativação para o processo de formação de bolhas de vapor de água é diminuída.
III. a pressão de vapor da água não é aumentada.
IV. o valor da variação de entalpia de vaporização da água é diminuído.
Das afirmações acima está(ão) ERRADA(S)
A) apenas I e III.
D) apenas II e IV.
B) apenas I, III e IV.
E) todas.
C) apenas II.
Resolução:
▼
A adição de pedaços de cerâmica porosa no processo de aquecimento da água não altera a temperatura de ebulição nem
a variação de entalpia de vaporização da água.
Durante o processo de aquecimento, ocorrerá formação de maior quantidade de bolhas, levando a um aumento da pressão
do vapor nessa fase.
Portanto estão incorretas as afirmações I, III e IV.
Questão 13
Considere as seguintes comparações de calores específicos dos respectivos pares de substâncias indicadas.
I.
II.
III.
IV.
tetracloreto de carbono
água pura
alumina
isopor
(l, 25°C)
(l, – 5°C)
(s, 25°C)
(s, 25°C)
Das comparações feitas, está(ão) CORRETA(S)
A) apenas I e II.
B) apenas I, II e III.
C) apenas II.
ITA/2003
metanol
água pura
alumínio
vidro de janela
➯
9
(l, 25°C).
(s, – 5°C).
(s, 25°C).
(s, 25°C).
D) apenas III e IV.
E) apenas IV.
ANGLO VESTIBULARES
Resolução:
▼
A capacidade calorífica molar aumenta com o aumento da complexidade molecular (devido ao aumento da disponibilidade
de modos de armazenamento de energia na substância).
As comparações I e III estariam corretas caso fossem feitas as comparações por mol de cada substância.
Entretanto, como o calor específico deve ser considerado por grama e devido à grande diferença das massas molares das
substâncias comparadas, as afirmações I e III tornam-se incorretas.
As substâncias no estado líquido normalmente apresentam calor específico maior que seu estado sólido. Entretanto a água
pura, líquida, a –5°C, encontra-se em um estado metaestável no qual pequenas variações de energia podem levar a variações
de temperatura significativas, ou seja, um baixo calor específico. Isso torna a comparação II incorreta.
O isopor é, reconhecidamente, um ótimo isolante térmico devido ao seu elevado calor específico — inclusive quando comparado ao do vidro. Logo a comparação IV está correta.
Questão 14
Considere a reação representada pela equação química 3 A(g) + 2 B(g) → 4 E(g). Esta reação ocorre em várias etapas, sendo
que a etapa mais lenta corresponde à reação representada pela seguinte equação química: A(g) + C(g) → D(g). A velocidade
inicial desta última reação pode ser expressa por –
➯
∆ [A]
= 5,0 mol s–1. Qual é a velocidade inicial da reação (mol s –1) em
∆t
relação à espécie E?
A) 3,8.
B) 5,0.
C) 6,7.
D) 20.
E) 60.
Resolução:
A velocidade inicial da reação em relação à espécie E depende da etapa mais lenta do processo:
A (g) + C (g) → D (g)
 – ∆ [A]
–1
Como a velocidade inicial do consumo de A desta etapa 
 é igual a 5 mol ⋅ s , teremos a seguinte relação para o
 ∆t 
▼
processo Global:
3A → 4E
3 : 4
5 mol ⋅ s–1 : x
x = 6,7 mol ⋅ s–1
Questão 15
Indique a opção que contém a equação química de uma reação ácido-base na qual a água se comporta como base.
A) NH3 + H2O
NH4OH.
2 H2PO4.
➯ D) P2O5 + 3 H2O
B) NaNH2 + H2O
C) Na2CO3 + H2O
E) TiCl4 + 2 H2O
NH3 + NaOH.
NaHCO3 + NaOH.
TiO2 + 4 HCl.
Resolução:
▼
Na reação da H2O com P2O5 ocorre um deslocamento de um par de elétrons do ametal (P) para o oxigênio, deixando vazio
um orbital. A água fornece um par de elétrons para o preenchimento desse orbital vazio.
Esse tipo de reação acontece quando qualquer óxido de não-metal se dissolve em água para formar uma solução ácida, e
configura o comportamento da água como uma base de Lewis.
Questão 16
Dois compartimentos, 1 e 2, têm volumes iguais e estão separados por uma membrana de paládio, permeável apenas à passagem de hidrogênio. Inicialmente, o compartimento 1 contém hidrogênio puro (gasoso) na pressão PH2, puro = 1 atm,
enquanto que o compartimento 2 contém uma mistura de hidrogênio e nitrogênio, ambos no estado gasoso, com pressão
total Pmist = (PH2 + PN2 ) = 1 atm. Após o equilíbrio termodinâmico entre os dois compartimentos ter sido atingido, é CORRETO afirmar que:
A) PH2, puro = 0.
➯ D) PH2, puro = PH2,mist.
B) PH2, puro = PN2,mist.
E) Pcompartimento 2 = 2 atm.
C) PH2, puro = Pmist.
ITA/2003
10
ANGLO VESTIBULARES
Resolução:
▼
Inicialmente a pressão do hidrogênio puro é maior do que a pressão do hidrogênio na mistura. Isso faz com que a passagem de H2(g) do compartimento 1 para o 2 ocorra com maior velocidade inicial do que a passagem de H2(g) do compartimento 2 para o 1.
Dessa maneira, a pressão do H2(g) no compartimento 1 diminui e, no compartimento 2, aumenta.
Quando a pressão do H2(g) se tornar igual nos dois compartimentos, terá sido atingido o equilíbrio termodinâmico.
➯
Questão 17
A uma determinada quantidade de dióxido de manganês sólido, adicionou-se um certo volume de ácido clorídrico concentrado até o desaparecimento completo do sólido. Durante a reação química do sólido com o ácido observou-se a liberação
de um gás (Experimento 1). O gás liberado no Experimento 1 foi borbulhado em uma solução aquosa ácida de iodeto de
potássio, observando-se a liberação de um outro gás com coloração violeta (Experimento 2). Assinale a opção que contém a
afirmação CORRETA relativa às observações realizadas nos experimentos acima descritos.
A) No Experimento 1, ocorre formação de H2(g).
B) No Experimento 1, ocorre formação de O2(g).
C) No Experimento 2, o pH da solução aumenta.
D) No Experimento 2, a concentração de iodeto na solução diminui.
E) Durante a realização do Experimento 1, a concentração de íons manganês presentes no sólido diminui.
Resolução:
Experimento 1: 1 MnO2(s) + 4 HCl(aq) → 1 MnCl2(aq) + Cl2(g) + 2 H2O(l)
H+
Experimento 2: Cl2(g) + 2 KI(aq)
2 KCl(aq) + I2(g)
–
▼
No experimento 2, os íons iodeto (I ) são oxidados a I2, sendo, portanto, consumidos, isto é, a concentração de iodeto diminui na solução.
Questão 18
Duas soluções aquosas (I e II) contêm, respectivamente, quantidades iguais (em mol) e desconhecidas de um ácido forte,
K 1, e de um ácido fraco, K ≅ 10–10 (K = constante de dissociação do ácido). Na temperatura constante de 25 ºC, essas
soluções são tituladas com uma solução aquosa 0,1 mol L–1 de NaOH. A titulação é acompanhada pela medição das respectivas condutâncias elétricas das soluções resultantes. Qual das opções abaixo contém a figura com o par de curvas que melhor representa a variação da condutância elétrica (Cond.) com o volume de NaOH (VNaOH) adicionado às soluções I e II,
respectivamente?
I
II
D)
Cond.
A)
Cond.
I
VNaOH
II
VNaOH
I
II
E)
Cond.
B)
Cond.
I
I e II
II
VNaOH
➯
C)
II
Cond.
I
VNaOH
VNaOH
ITA/2003
11
ANGLO VESTIBULARES
Resolução:
Solução I: Ácido forte ⇒ HA
H+ + A–
Cond.
I
Ocorre um predomínio de eletrólitos em relação ao não-eletrólito; logo, a condutância elétrica é alta. À medida que acontence a titulação com NaOH, há a substituição do cátion H+, de elevada condutância, pelo cátion Na+, de condutância
menor. Como conseqüência, a solução apresentará um declínio da condutância elétrica durante a titulação. A partir do
ponto de equivalência, a condutância da solução aumentará com a adição de NaOH, devido à dissociação da base.
Dessa forma, teremos:
ponto de
equivalência
VNaOH
Solução II: Ácido fraco ⇒ HA
H+ + A–
II
Cond.
Nesse caso, temos o predomínio do não-eletrólito em relação aos eletrólitos; logo, a condutância elétrica é baixa. À medida que ocorre a titulação, formam-se eletrólitos provenientes da dissociação do sal formado, e conseqüentemente a solução
apresentará um aumento da condutância elétrica. A partir do ponto de equivalência, o comportamento da condutância da
solução II será similar ao da solução I.
Graficamente, teremos:
ponto de
equivalência
VNaOH
II
Cond.
I
Como as soluções contêm quantidades iguais (em mol) dos ácidos, o volume da solução de NaOH (VNaOH) será o mesmo
no ponto de equivalência. Assim, compondo os gráficos, teremos:
ponto de
equivalência
▼
VNaOH
Questão 19
Num cilindro, provido de um pistão móvel sem atrito, é realizada a combustão completa de carbono (grafita). A temperatura no interior do cilindro é mantida constante desde a introdução dos reagentes até o final da reação.
Considere as seguintes afirmações:
I. A variação da energia interna do sistema é igual a zero.
II. O trabalho realizado pelo sistema é igual a zero.
III. A quantidade de calor trocada entre o sistema e a vizinhança é igual a zero.
IV. A variação da entalpia do sistema é igual à variação da energia interna.
Destas afirmações, está(ão) CORRETA(S)
A) apenas I.
➯ D) apenas II e IV.
B) apenas I e IV.
E) apenas III e IV.
C) apenas I, II e III.
Resolução:
Admitindo pressão constante, teremos:
H = E + P V (I)
H = variação de entalpia
E = variação de energia interna
V = variação de volume do sistema
PV = trabalho elástico
Na equação de combustão completa:
C(s) + O2(g) → CO2(g)
PV = nRT
ITA/2003
12
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Como:
n = nprod – nreag = 1 mol CO2 – 1 mol O2 = zero
Vem que:
PV = zero
Assim, na equação (I) ocorrerá:
H = E
▼
Quanto às afirmações:
I — Errada:
O processo é exotérmico, H O. Logo, E O
II — Correta:
PV = zero
III — Errada:
Como a reação é realizada sob pressão constante, o calor trocado corresponde ao seu H, que é negativo. (O calor
liberado é absorvido pela vizinhança.)
IV — Correta:
H = E
➯
Questão 20
Considere o elemento galvânico mostrado na figura ao lado. O semi-elemento A
S
contém uma solução aquosa, isenta de oxigênio, 0,3 mol L–1 em Fe2+ e 0,2 mol L–1
em Fe3+. O semi-elemento B contém uma solução aquosa, também isenta de
oxigênio, 0,2 mol L–1 em Fe2+ e 0,3 mol L–1 em Fe3+. M é um condutor metálico
Ponte Salina
(platina). A temperatura do elemento galvânico é mantida constante num valor
igual a 25ºC. A partir do instante em que a chave “S” é fechada, considere as
seguintes afirmações:
M
M
I. O sentido convencional de corrente elétrica ocorre do semi-elemento B para o
semi-elemento A.
II. Quando a corrente elétrica for igual a zero, a relação de concentrações
[Fe3+(aq)]/[Fe2+(aq)] tem o mesmo valor tanto no semi-elemento A como no
semi-elemento B.
A
B
III. Quando a corrente elétrica for igual a zero, a concentração de Fe2+(aq) no
semi-elemento A será menor do que 0,3 mol L–1.
IV. Enquanto o valor da corrente elétrica for diferente de zero, a diferença de potencial entre os dois semi-elementos será
maior do que 0,118 log (3/2).
V. Enquanto corrente elétrica fluir pelo circuito, a relação entre as concentrações [Fe3+(aq)]/[Fe2+(aq)] permanece constante nos dois semi-elementos.
Das afirmações feitas, estão CORRETAS
A) apenas I, II e III.
D) apenas IV e V.
B) apenas I, II e IV.
E) todas.
C) apenas III e V.
Resolução:
M
A
[Fe2+] = 0,3 mol/L
[Fe3+] = 0,2 mol/L
B
M
[Fe2+] = 0,2 mol/L
[Fe3+] = 0,3 mol/L
[Fe ]
[Fe ]
2+
Nessa pilha de concentração, as semi-reações ocorrerão no sentido de se obter uma razão
ambos os eletrodos.
ITA/2003
13
3+
de mesmo valor para
ANGLO VESTIBULARES
Logo, durante a descarga da pilha, ocorrerá.
Eletrodo A
[Fe2+] diminuirá
[Fe3+] aumentará
A semi-reação será:
Fe3+ + e– (ânodo, pólo negativo)
Fe2+ →
oxidação
Eletrodo B
[Fe2+] aumentará
[Fe3+] diminuirá
A semi-reação será:
→ Fe2+ (cátodo, pólo positivo)
Fe3+ + e –redução
Afirmação I. Correta.
O fluxo real de elétrons, pelo circuito externo, será do eletrodo A para o eletrodo B.
A corrente elétrica convencional terá sentido oposto, indo do semi-elemento B para o semi-elemento A.
Afirmação II. Correta.
Quando a corrente elétrica for igual a zero, os potenciais de A e B serão numericamente iguais, ou seja, ambos terão a
[ Fe ] .
mesma relação
[ Fe ]
3+
( aq )
2+
( aq )
Afirmação III. Correta.
Na descarga da pilha, a concentração, em mol/L, de Fe2+ está diminuindo.
Logo, quando a pilha se esgotar, teremos
[Fe2+] 0,3 mol ⋅ L–1 (valor inicial)
Afirmação IV. Errada.
Pela equação de Nernst:
Eletrodo A
123
Eletrodo B
123
0
[Fe
[Fe
[Fe
– 0,0591 log
[Fe
3+
EA = EA – 0,0591 log
3+
EB = E0B
0
0
A
B
2+
2+
]
]
]
]
mas E = E = E0
[Fe ]
[Fe ]
3+
– 0,0591 log
2+
[Fe ]
[Fe ]
2+
= + 0,0591 log
3+
Então
Eletrodo A
123
3
2
Eletrodo B
123
3
2
EA = E0 – 0,0591 log
EB = E0 + 0,0591 log
∆E = EB – EA ou ∆E = 2 (0,0591) log
∆E = 0,118 log
3
2
3
(início da pilha)
2
Na descarga da pilha, teremos ∆E 0,118 log
ITA/2003
3
2
14
ANGLO VESTIBULARES
Afirmação V. Errada
Exemplo numérico
Se [Fe2+] em A diminui de 0,01 mol/L a [Fe3+] aumenta de 0,01 mol/L. Portanto

3+
 Fe
0, 21
A
=
0, 29
 Fe2+

[
[
]
]
Por outro lado, em B a [Fe2+] aumenta de 0,01 mol/L e a de [Fe3+] diminui de 0,01 mol/L.

3+
 Fe
0, 29
B
=
0, 21
 Fe2+

[
[
]
]
0, 21 0, 29
≠
0, 29 0, 21
(A)
(B)
▼
As questões dissertativas, numeradas de 21 a 30, devem ser respondidas no caderno de soluções.
Questão 21
Quando submersos em “águas profundas”, os mergulhadores necessitam voltar lentamente à superfície para evitar a formação de bolhas de gás no sangue.
I) Explique o motivo da NÃO formação de bolhas de gás no sangue quando o mergulhador desloca-se de regiões próximas à superfície para as regiões de “águas profundas”.
II) Explique o motivo da NÃO formação de bolhas de gás no sangue quando o mergulhador desloca-se muito lentamente
de regiões de “águas profundas” para as regiões próximas da superfície.
III) Explique o motivo da FORMAÇÃO de bolhas de gás no sangue quando o mergulhador desloca-se muito rapidamente
de regiões de “águas profundas” para as regiões próximas da superfície.
Resolução:
▼
I) À medida que o mergulhador se desloca de regiões próximas à superfície para as regiões de “águas profundas”,
aumenta a pressão e com isso aumenta a solubilidade do gás no sangue, não havendo formação de bolhas de gás.
II) Quando o mergulhador se desloca muito lentamente de regiões de “águas profundas” para as regiões próximas da
superfície, a pressão diminui lentamente e a solubilidade do gás no sangue diminui lentamente, evitando a formação
de bolhas de gás no sangue.
III) Quando o mergulhador sobe rapidamente para a superfície, a solubilidade do gás no sangue diminiu bruscamente, o
que acarreta a formação de bolhas no sangue, pondo em risco a vida do mergulhador (embolia).
Questão 22
Descreva um processo que possa ser utilizado na preparação de álcool etílico absoluto, 99,5% (m/m), a partir de álcool etílico comercial, 95,6% (m/m). Sua descrição deve conter:
I) A justificativa para o fato da concentração de álcool etílico comercial ser 95,6% (m/m).
II) O esquema da aparelhagem utilizada e a função de cada um dos componentes desta aparelhagem.
III) Os reagentes utilizados na obtenção do álcool etílico absoluto.
IV) As equações químicas balanceadas para as reações químicas envolvidas na preparação do álcool etílico absoluto.
V) Seqüência das etapas envolvidas no processo de obtenção do álcool etílico absoluto.
Resolução:
A concentração do álcool etílico comercial, também chamado de álcool retificado 95,6% (m/m) em massa, corresponde a
uma mistura com a água, de temperatura de ebulição constante, ou seja, é uma mistura azeotrópica.
A obtenção do álcool absoluto, 99,5% (m/m), pode ser feita com a utilização da cal viva, recém-preparada a partir da calcinação de pedaços de mármore (CaCO3), que pode ser representada por:
CaCO3(s)
∆
CaO(s)
+
CO2(g)
A ilustração ao lado mostra a aparelhagem utilizada para se obter o
álcool absoluto:
No balão de fundo redondo são colocados o álcool comercial e a cal
viva, que são aquecidos podendo-se utilizar, para esse fim, uma chapa
elétrica ou um banho-maria, conforme a figura.
ITA/2003
15
ANGLO VESTIBULARES
A cal viva reage com a água presente no álcool, segundo a reação representada por:
CaO(s) + H2O(l)
Ca(OH)2(s)
▼
O hidróxido de cálcio (cal extinta), insolúvel em álcool, fica depositado no fundo do balão.
O vapor do álcool é liqüefeito ao passar pelo condensador e é recolhido num frasco fechado com rolha de borracha. Este é
o álcool absoluto: 99,5% (m/m). Na junção entre o condensador e o frasco de recolhimento é comum adaptar-se um tubo
dessecador, contendo cloreto de cálcio anidro, entre dois tampões de lã de vidro.
O cloreto de cálcio tem a função de absorver, do meio ambiente, vapor de água, que eventualmente, poderia entrar no sistema.
Questão 23
Determine a massa específica do ar úmido, a 25ºC e pressão de 1 atm, quando a umidade relativa do ar for igual a 60%.
Nessa temperatura, a pressão de vapor saturante da água é igual a 23,8 mmHg. Assuma que o ar seco é constituído por
N2(g) e O2(g) e que as concentrações dessas espécies no ar seco são iguais a 79 e 21% (v/v), respectivamente.
Resolução:
123
Pressão do vapor de H2O no ar com 60% de umidade
23,8 mmHg  100%
x  60%
x = 14,28 mmHg
Pressão do ar seco = 760 – 14,28 = 745,72 mmHg
Pressão parcial do O2 = 0,21 × 745,72 = 156,6 mmHg
Pressão parcial do N2 = 0,79 × 745,72 = 589,1 mmHg

14, 28
 x H2O =
760


156, 6
Ar com 60% de umidade (x = fração molar)  x O 2 =
760


589,1
x N2 =

760
Massa molar (M) média do ar com 60% de umidade
M = xH2OMH2O + xO2MO2 + xN2MN2
M=
1 × 28, 6
PM
=
= 1, 17 g / L
0, 082 × 298
RT
A figura ao lado apresenta esboços de curvas representativas da
dependência da velocidade de reações químicas com a temperatura. Na figura A é mostrado como a velocidade de uma
reação de combustão de explosivos depende da temperatura. Na
figura B é mostrado como a velocidade de uma reação catalisada por enzimas depende da temperatura. Justifique, para cada
uma das Figuras, o efeito da temperatura sobre a velocidade das
respectivas reações químicas.
Velocidade (ua)
Questão 24
Velocidade (ua)
▼
d=
14, 28
156, 6
589, 1
× 18 +
× 32 +
× 28 = 28, 6 g / mol
760
760
760
A
Resolução:
Na temperatura t1, foi atingida a energia de ativação da reação. O aumento brusco da velocidade da reação indica uma reação de combustão explosiva. Até ser
atingida a energia de ativação, o aumento da temperatura praticamente não alterou a velocidade da reação.
Temperatura (ua)
Velocidade (ua)
Temperatura (ua)
B
A
t1
Temperatura (ua)
ITA/2003
16
ANGLO VESTIBULARES
▼
Velocidade (ua)
Na temperatura t2, a enzima tem a sua influência máxima na velocidade da
reação. A velocidade aumenta de t1 a t2 e diminui de t2 a t3. Acima da temperatura t3, a enzima sofre uma desnaturação e não influi mais na velocidade da
reação.
B
t1
t2
t3
Temperatura (ua)
Questão 25
A corrosão da ferragem de estruturas de concreto ocorre devido à penetração de água através da estrutura, que dissolve
cloretos e/ou sais provenientes da atmosfera ou da própria decomposição do concreto. Essa solução eletrolítica em contacto com a ferragem forma uma célula de corrosão.
A Figura A, ao lado, ilustra esquematicamente a célula de corrosão
formada.
No caderno de soluções, faça uma cópia desta figura no espaço correspondente à resposta a esta questão. Nesta cópia
i) identifique os componentes da célula de corrosão que funcionam
como anodo e catodo durante o processo de corrosão e
ii) escreva as meia-reações balanceadas para as reações anódicas e
catódicas.
Fe
Na+
O2
Cl–
H2O
Fe
Concreto
Figura A
A figura B, ao lado, ilustra um dos métodos utilizados para a
proteção da ferragem metálica contra corrosão.
+
No caderno de soluções, faça uma cópia desta figura, no espaço –
correspondente à resposta a esta questão. Nesta cópia
i) identifique os componentes da célula eletrolítica que funcionam como anodo e catodo durante o processo de proteção
contra corrosão e
ii) escreva as meia-reações balanceadas para as reações anódicas e catódicas.
Sugira um método alternativo para proteção da ferragem de
estruturas de concreto contra corrosão.
+
–
Fe
Na+
O2
H2O
Cl–
Fe
Concreto
Figura B
Resolução:
Figura A
1)
Fe
ÂNODO
O2
CÁTODO
H2O
Na+
Cl–
Fe
Concreto
2) Semi-reação anódica: Fe(s) → Fe2+(aq) + 2e–
Semi-reação catódica: H2O(l) +
ITA/2003
1
O2(aq) + 2e– → 2 (OH–)(aq)
2
17
ANGLO VESTIBULARES
Figura B
1)
+
–
+
–
Fe
CÁTODO
Na+
ÂNODO
H2O
Cl–
O2
Fe
Concreto
2) Semi-reação catódica: Fe2+(aq) + 2e– → Fe(s)
Semi-reação anódica: 2 Cl –(aq) → Cl2(aq) + 2e–
▼
3) A proteção do ferro contra a corrosão pode ser feita usando-se eletrodo de sacrifício, por exemplo, na forma de placas
de zinco ou de magnésio fixadas na superfície do ferro.
Questão 26
Escreva a estrutura de Lewis para cada uma das moléculas abaixo, prevendo a geometria molecular (incluindo os ângulos de ligação) e os orbitais híbridos no átomo central.
a) XeOF4
b) XeOF2
c) XeO4
d) XeF4
Resolução:
a) XeOF4
Xe:
s2
p6
d
F
hibridização:
d2sp2
O
F
F
Xe
F
O
O
90º F
Xe
90º
F
F
F
F
Xe
F
F
F
pirâmide de base quadrada
b) XeOF2
Xe:
s2
p6
d
F
O
hibridização:
dsp3
Xe
F
F
Xe
O
F
forma de T
ITA/2003
18
ANGLO VESTIBULARES
c) XeO4
Xe:
s2
p6
O
O
hibridização: sp3
109º28’
Xe
O
O
Xe
O
O
O
O
tetraédrica
d) XeF4
Xe:
s2
p6
d
F
F
hibridização: d2sp3
Xe
F
F
F
90º
F
90º
Xe
90º
F
90º
F
F
F
Xe
F
F
▼
geometria quadrada
Questão 27
Explique por que a temperatura de hidrogenação de cliclo-alcanos, catalisada por níquel metálico, aumenta com o aumento da quantidade de átomos de carbono presentes nos ciclo-alcanos.
Resolução:
60º
+ H2
t1
Ni
propano
ciclopropano
90º
109º28’
+ H2
t2 t1
Ni
109º28’
butano
ciclobutano
108º
109º28’
+ H2
t3 t2
109º28’
ciclopentano
pentano
A explicação para o aumento da temperatura necessária à ruptura do ciclo é dada pela Teoria da Tensão dos Ciclos de
Bayer.
No ciclopropano, a tensão no ciclo é muito grande, e a facilidade da ruptura é grande. Por isso a temperatura necessária
nessa reação é a menor.
À medida que aumenta o número de C no ciclo, o ângulo entre as ligações C — C se aproxima do valor 109º 28’, e com isso
a tensão no ciclo diminui, ou seja, o ciclo fica mais estável, exigindo temperatura mais alta para ser rompido.
Quando se trata de um ciclo com 6 ou mais C, estes não estão no mesmo plano e o ângulo entre as ligações C — C é praticamente 109º 28’, não havendo tensão no ciclo.
ITA/2003
19
ANGLO VESTIBULARES
▼
Questão 28
40
O tempo de meia-vida (t1/2) do decaimento radioativo do potássio 40(19
K) é igual a 1,27 × 109 anos. Seu decaimento envolve
os dois processos representados pelas equações seguintes:
I.
II.
40
K
19
40
K
19
→
40
Ca + –10e
20
0
+ –1e → 40
Ar
18
O processo representado pela equação I é responsável por 89,3% do decaimento radioativo do 40
K, enquanto que o represen19
Ar e 40
K pode ser utilitado pela equação II contribui com os 10,7% restantes. Sabe-se, também, que a razão em massa de 40
18
19
zada para a datação de materiais geológicos.
40
40
Determine a idade de uma rocha, cuja razão em massa de 18
Ar/19
K é igual a 0,95. Mostre os cálculos e raciocínios utilizados.
Resolução:
40
Admitindo 100 g de 19
K no início:
100 g
1t1/2
50 g
2t1/2
25 g
Massa de Ca ⇒ 50 × 0,893 =
= 44,65 g
Massa de Ar ⇒ 50 × 0,107 =
= 5,35 g
3t1/2
25 × 0,893 =
= 22,375 g
25 × 0,107 =
= 2,675 g
12,5 g ……………
12,5 × 0,893 =
11,1625 g
12,5 × 0,107 =
= 1,3375 g
De acordo com os dados da questão:
m Ar
= 0, 95 após os decaimentos.
mK
∴
mAr = 95 g
95g de Ar  10,7%
 100%
x
123
Supondo 100 g de K
m Ar
= 0, 95
100
x = 887,8 g
Massa de K antes do decaimento = 887,8 g
Massa inicial
= 2n
Massa final
887, 8
= 2n
100
23 = 8
2n  4
2 = 16
n = número de meias vidas
∴ 2n = 8,878
n está compreendido entre 3 e 4 meias vidas, muito próximo de 3 meias vidas.
▼
A idade da rocha é de aproximadamente 3 × 1,27 × 109 anos.
Questão 29
Os seguintes experimentos foram realizados para determinar se os cátions Ag+, Pb2+, Sb2+, Ba2+ e Cr3+ eram espécies constituintes de um sólido de origem desconhecida e solúvel em água.
A) Uma porção do sólido foi dissolvida em água, obtendo-se uma solução aquosa chamada de X.
B) A uma alíquota de X foram adicionadas algumas gotas de solução aquosa concentrada em ácido clorídrico, não sendo
observada nenhuma alteração visível na solução.
C) Sulfeto de hidrogênio gasoso, em quantidade suficiente para garantir a saturação da mistura, foi borbulhado na mistura resultante do Experimento B, não sendo observada nenhuma alteração visível nessa mistura.
D) A uma segunda alíquota de X foi adicionada, gota a gota, solução aquosa concentrada em hidróxido de amônio. Inicialmente, foi observada a turvação da mistura e posterior desaparecimento dessa turvação por adição de mais gotas da solução de hidróxido de amônio.
A respeito da presença ou ausência dos cátions Ag+, Pb2+, Sb2+, Ba2+ e Cr3+, o que se pode concluir após as observações realizadas no
i) Experimento B?
ii) Experimento C?
iii)Experimento D?
Sua resposta deve incluir equações químicas balanceadas para as reações químicas observadas e mostrar os raciocínios
utilizados.
Qual(ais) dentre os cátions Ag+, Pb2+, Sb2+, Ba2+ e Cr3+ está(ão) presente(s) no sólido?
ITA/2003
20
ANGLO VESTIBULARES
Resolução:
Experimento A: dissolução do sólido em água, obtendo-se uma solução aquosa X que pode conter ou não os cátions Ag+,
Pb2+, Sb2+, Ba2+ e Cr3+.
Experimento B: adição de algumas gotas de solução concentrada de HCl não causa alteração.
Dentre os cátions apresentados, apenas Ag+ e Pb2+ formam precipitados com Cl –, na forma de AgCl e PbCl 2. A ausência
de alteração visível na solução indica ausência de Ag+ e Pb2+. Com base apenas nesse experimento, nada se pode afirmar
sobre os demais cátions.
Experimento C: borbulhamento de H2S(g) não causa alteração visível. Isso indica ausência dos cátions Ag+, Pb2+ e Sb2+,
que formam precipitados em presença de H2S.
Experimento D: adição de NH4OH(aq) concentrado. Inicialmente, observa-se turvação da mistura, o que indica formação
de precipitado. Uma vez que a adição de mais hidróxido de amônio leva ao desaparecimento da turvação (e, portanto, do
precipitado), podemos concluir que o precipitado formado é solúvel em excesso de reagente.
Dos cátions apresentados apenas Ag+ e Cr3+ precipitam em presença de NH4OH(aq), e os respectivos precipitados formados são solúveis em excesso de NH4OH.
A ausência de Ag+ evidenciada nos experimentos B e C permite concluir apenas pela presença de Cr3+, que reage de acordo com:
Cr3+(aq) + 3 NH4OH(aq) → Cr (OH)3(s) + 3 NH4+(aq)
Cr (OH)3(s) + 6 NH4OH(aq) → [Cr (NH3 )6]3+(aq) + 6 H2O(l) + 3 OH –(aq)
▼
O cátion Sb2+ forma precipitado em presença de NH4OH(aq), mas não é solúvel em excesso de reagente; portanto não está
presente na amostra, o que é confirmado pelo experimento C.
Nada se pode afirmar sobre o cátion Ba2+.
De acordo com as experiências realizadas, dos cátions apresentados o sólido contém Cr3+ e pode conter ou não o cátion Ba2+.
Questão 30
Um elemento galvânico, chamado de I, é constituído pelos dois eletrodos seguintes, separados por uma membrana porosa:
IA. Chapa de prata metálica, praticamente pura, mergulhada em uma solução 1 mol ⋅ L–1 de nitrato de prata.
IB. Chapa de zinco metálico, praticamente puro, mergulhada em uma solução 1 mol ⋅ L–1 de sulfato de zinco.
Um outro elemento galvânico, chamado de II, é constituído pelos dois seguintes eletrodos, também separados por uma membrana porosa:
IIA. Chapa de cobre metálico, praticamente puro, mergulhada em uma solução 1 mol ⋅ L–1 de sulfato de cobre.
IIB. Chapa de zinco metálico, praticamente puro, mergulhada em uma solução 1 mol ⋅ L–1 de sulfato de zinco.
Os elementos galvânicos I e II são ligados em série de tal forma que o eletrodo IA é conectado ao IIA, enquanto que o eletrodo IB é conectado ao IIB. As conexões são feitas através de fios de cobre. A respeito desta montagem
i) faça um desenho esquemático dos elementos galvânicos I e II ligados em série. Neste desenho indique:
ii) quem é o elemento ativo (aquele que fornece energia elétrica) e quem é o elemento passivo (aquele que recebe energia
elétrica),
iii) o sentido do fluxo de elétrons,
iv) a polaridade de cada um dos eletrodos: IA, IB, IIA e IIB e
v) as meia-reações eletroquímicas balanceadas para cada um dos eletrodos.
Resolucão:
e–
Ag
e–
e–
A
Zn
+
Ag+ (aq)
MP
–
Zn
B
B
Zn2+ (aq)
IA
Cu
MP
–
Zn2+ (aq)
IB
+
Cu2+ (aq)
IIB
GERADOR
A
IIA
RECEPTOR
MP = membrana porosa
ITA/2003
21
ANGLO VESTIBULARES
Admitindo que a diferença de potencial do elemento galvânico I (prata-zinco) seja maior que a d.d.p. do elemento galvânico II (zinco-cobre), concluiremos:
Elemento galvânico I
• Funciona como gerador (elemento ativo).
• Pólo positivo (eletrodo de prata);
Pólo negativo (eletrodo de zinco).
• Semi-reações:
Ag+(aq) + e– → Ag(s) (cátodo)
Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e– (ânodo)
O sentido do fluxo de elétrons irá do pólo negativo do elemento I para o pólo negativo do elemento II.
Elemento galvânico II
• Funciona como receptor (elemento passivo) do circuito construído.
• Pólo negativo (eletrodo de zinco);
Pólo positivo (eletrodo de cobre).
• Semi-reações:
Zn2+(aq) + 2e– → Zn(s) (cátodo)
Cu(s) → Cu2+(aq) + 2e– (ânodo)
ITA/2003
22
ANGLO VESTIBULARES
CO MENTÁRIO
Uma instituição de renome internacional como o ITA deveria conhecer os conteúdos programáticos do Ensino Médio
brasileiro.
Esta prova estaria adequada para a avaliação de alunos dos cursos superiores de Química das melhores universidades do Brasil.
Além de causar uma grande frustração aos candidatos, não será uma prova seletiva.
ITA/2003
23
ANGLO VESTIBULARES
C
N
I
Ê
D
I C N IA
Assunto
Físico-química
Química Geral
Atomística
Química Orgânica
Nº DE QUESTÕES
1
ITA/2003
2
3
4
5
6 7 8
24
9 10 11 12 13 14 15
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