Prova_Pós_Qui_USP_2009.2

Uso SPG
EXAME DE CAPACIDADE – IQ/USP
2o 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 das 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 PósGraduação e na classificação dos candidatos à bolsa da instituição
QUESTÕES OBRIGATÓRIAS (1 a 4)
Questão 1
a) Descreva o procedimento para a preparação de 100 mL de uma solução 2
mol L-1 de HCl a partir do ácido clorídrico concentrado. Apresente os
cálculos, as vidrarias que devem ser utilizadas e descreva o procedimento
experimental.
b) A partir da solução 2 mol L-1 de HCl, qual seria o procedimento para preparar
1 L de uma solução 0,1 mol L-1? Apresente os cálculos, as vidrarias que
devem ser utilizadas e descreva o procedimento experimental.
c) Descreva um procedimento para padronizar a solução de HCl 0,1 mol L-1.
Dados: HCl concentrado (d=1,19 g mL-1; M=36,45 g mol-1; 37% m m-1)
Questão 2
Soluções tampão podem ser preparadas a partir de hidrogenoftalato de potássio
(KHC8H4O4) e NaOH. Sabendo que uma solução tampão com pH 5,00 pode ser
preparada pela mistura de 50,0 mL KHC8H4O4 0,200 mol L-1 e 47,7 mL NaOH
0,100 mol L-1:
a) Estime a constante de equilíbrio para a dissociação do KHC8H4O4.
b) Calcule a massa de NaOH que deve ser adicionada a 50,0 mL KHC8H4O4
0,200 mol L-1 para obter um tampão em pH 6,00. Despreze a variação de
volume pela adição do sólido.
Dado: M(NaOH) = 40 g mol-1
Questão 3
Um composto quiral é constituído de 13,6% H, 64,8% C e 21,6% O e tem massa
molar de, aproximadamente, 74 g mol-1.
a) Qual é a fórmula molecular do composto?
b) Represente a estrutura de Lewis do composto.
c) Indique os isômeros óticos, juntamente com sua estereoquímica.
d) Qual a hibridização dos átomos de carbono e os orbitais envolvidos nas
ligações entre os átomos de C e O?
Questão 4
É possível, quando as constantes de equilíbrio são próximas de 1, inverter a
polaridade de pilhas a partir da variação das atividades das espécies químicas que
participam da reação redox. Com base nesta observação responda:
a) Calcule a constante de equilíbrio, K, da reação eletroquímica da pilha de
Daniell.
b) A partir do valor de K obtido, justifique os dois limites experimentais que
impedem a construção de uma pilha (célula galvânica) com polaridade
contrária à pilha de Daniell.
Dados: Eo Zn(II)/Zn = -0,76V; Eo Cu(II)/Cu = +0,34V
QUESTÕES 5 a 10
Responda quatro das seis questões a seguir
Questão 5
Considere as seguintes técnicas analíticas instrumentais:
(i) potenciometria, amperometria e condutometria;
(ii) espectrofotometria UV-vis, espectrometria de absorção atômica e fluorimetria.
a) Descreva o princípio de funcionamento e apresente os componentes básicos
da instrumentação e uma possível aplicação analítica para uma técnica
analítica de cada um dos grupos.
b) Técnicas instrumentais usualmente requerem uma etapa de calibração
previamente à medida analítica. Três estratégias usuais são calibração por
padrão externo, método das adições de padrão (analito) e emprego de
padrão interno. Descreva sucintamente duas destas estratégias indicando
quando são recomendadas.
Questão 6
Valores de potencial de redução padrão apresentam uma importância
interdisciplinar, à medida que possibilitam a obtenção de diferentes grandezas
químicas. Escolha três dos exemplos dados abaixo (itens A a H) e justifique a
afirmativa acima, empregando um exemplo real. Não é necessário fazer cálculos,
responda literalmente.
(A) Cálculo da variação de entropia de uma reação de óxido redução;
(B) Determinação de uma constante de equilíbrio de solubilidade;
(C) Determinação do potencial teórico de decomposição em uma eletrólise;
(D) Determinação
do
ponto
de equivalência em uma titulação
potenciométrica redox;
(E) Cálculo do produto iônico da água;
(F) Verificação da espontaneidade de uma reação redox;
(G) Cálculo de uma constante de complexação;
(H) Cálculo do calor envolvido numa reação redox a pressão constante;
Questão 7
A reação do metil-ciclo-hexeno com bromo (Br2) leva à formação de dois
estereoisômeros.
a) Esquematize o mecanismo da reação, desenhando a estrutura espacial dos
reagentes, intermediários e produtos.
b) Dê nome aos produtos formados, especificando a estereoquímica.
Questão 8
A figura abaixo mostra a estrutura e o espectro de absorção do complexo azul de
amilose-I3- em solução aquosa ácida. Complete a tabela abaixo e proponha
procedimento usando este complexo na determinação espectrofotométrica
quantitativa de ácido ascórbico (AA ou C6H8O6), sabendo que: o AA reage
quantitativamente com iodo perdendo dois elétrons e dois prótons, formando ác.
dehidroascórbico (ADHA); a lei de Lambert-Beer é obedecida para o íon I3- no
máximo (com amido em excesso); soluções com concentração bem definida de iodo
(volátil e pouco solúvel) podem ser geradas a partir de iodeto em excesso por
reação com solução padronizada de permanganato em meio ácido, produzindo
Mn(II).
Complexo amilose-I3- e unidade de
glicose do polímero
Espectro de absorção do complexo
amilose-I3-,
8.10-5 mol L-1, cubeta de 10,0 mm
Complete a coluna direita da tabela e proponha o seu procedimento no final
Cor mais fortemente absorvida
pelo complexo
max do complexo amilose–I3Absortividade molar  do complexo
no max
Tipos de ligação/interação na
glicose e na amilose-I3Equação balanceada da reação de
KMnO4 com KI
Pares redox das reações em ordem
decrescente de E0
Procedimento analítico proposto:
Questão 9
a) Desenhe os confôrmeros cadeira para os isômeros abaixo, e diga qual é a
conformação mais estável para cada um dos isômeros no equilíbrio
(Justifique sua escolha).
b) Qual dos isômeros seria mais reativo com etóxido de sódio, considerando
uma reação de eliminação-E2? Justifique sua resposta, esquematizando o
mecanismo dessa reação.
C(CH3)3
H
C(CH3)3
Br
H
H
H
Br
H
H
Br
H
H
H
CH3
Br
CH3
CH3
H
CH3
Questão 10
Portadores de talassemia apresentam altos níveis de Fe3+ não complexado (livre)
no sangue. Um paciente com [Fe3+]livre = 2010-6 µM foi tratado com um quelante
Q durante uma terapia de quelação.
O valor da constante de equilíbrio global para a formação do complexo entre Fe3+
e Q é: log = 30,6. A curva de titulação espectrofotométrica de 10 mM Fe3+ pelo
quelante Q em meio aquoso é mostrada abaixo:
0,30
[Fe]inicial = 10 mM
Absorbância (450 nm)
0,25
0,20
0,15
0,10
0,05
0,00
0
10
20
30
40
50
60
[Q] / mM
70
80
90
100
110
a) Calcule a concentração de Q necessária para que, no equilíbrio, metade da
quantidade do metal no sangue do paciente esteja complexada.
b) Qual seria a [Fe3+]livre no sangue oriundo da dissociação do complexo entre
Fe e Q de concentração 1010-6 µM, na ausência de excesso de Q?
Justifique eventuais aproximações feitas em ambas as respostas.