QUÍMICA. Questão 01. A configuração eletrônica de um átomo X Z

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1 QUÍMICA Questão 01 A A configuração eletrônica de um átomo X Z é [ X ]. Determine: a) os valores de Z e de n, para que a configuração eletrônica [X] ns 2 (n 1)d 10 np (n+1) represente um elemento químico da família dos halogênios, e b) o elemento químico representado por X. a) [X]ns 2 (n 1)d 10 (n + 1) np Halogênio ns 2 np 5 n + 1 = 5 n = 4 (4º período) [ 18 Ar] X é o gás nobre do período anterior, logo Z = 18 b) [ 18 Ar] argônio Questão 02 Para cada molécula abaixo: 1) BeH 2 2) BCl 3 3) ácido fluorídrico 4) H 2 S 5) Pentacloreto de antimônio a) desenhe a fórmula estrutural, indicando a direção e o sentido dos vetores momento dipolar correspondentes a cada ligação química; e b) responda se a molécula é polar ou apolar, justificando. Obs: Foi adotada como convenção para o vetor dipolar a origem no átomo menos eletronegativo para o mais eletronegativo.

2 Questão 03 Nas combustões completas de x gramas de acetileno e de y gramas de benzeno são liberadas, respectivamente, Q 1 kcal e Q 2 kcal. Determine o calor liberado, em kcal, na formação de z gramas de benzeno a partir do acetileno. 3C H CH Equacionando as combustões completas do acetileno e do benzeno, têm-se: 5 Equação 1: C2H2 + O2 2 CO2 + H2O 2 Q1' 15 Equação 2: C6H6 + O2 6CO2 + 3 H2O 2 Q2' Aplicando-se a lei de Hess inverte-se a equação 1multiplicando-a por 3 e soma-se com a equação 2. 2CH + 5O 4CO + 2HO 2 Q' ( 3) C2H2 + 3 H2O C6H6 + O2 2 Q2' ( 2) O resultado é: 6CH + 15O 12CO + 6HO 6Q' CO + 6H O 2C H + 15O 2 Q ' CH 2CH 6 Q' 2 Q' (3 Q ' Q ') 1 2 3CH CH 3 Q' Q' = Q' m n = M x acetileno n = 26 y benzeno n = e 78 1 ' x 26 n = z 78 26Q = x Q 1 Q1 ' Q Q Q 2 Q Q y ' 1 z ' 1 78Q2 Q ' = y 78Q3 Q ' = z 2

3 Substituindo: Q3' = 3 Q1' Q2' 78Q3 26Q1 Q2 78 = 3 z x y zq1 zq2 Q3 = x y Q1 Q2 Q3 = z x y 5 CH O2 2 CO2 + HO 2 2 Q1' ( 2) Questão 04 Considere o polímero bio-absorvível obtido pela reação de polimerização do monômero a seguir: Prepara-se uma solução diluída com 30,60 g deste polímero em 2000 g de tetrahidrofurano (THF). O gráfico abaixo apresenta os diagramas de fase (sólido-líquido-vapor) desta solução diluída e de THF puro. A partir dessas informações, determine: a) o efeito coligativo numericamente evidenciado pelo gráfico; b) a função orgânica formada na reação de polimerização; c) a fórmula estrutural plana do mero (unidade repetitiva do polímero); d) a massa molar média deste polímero na solução especificada; e e) quantos gramas de água serão gerados na produção de 1 mol do polímero. a) Efeito tonoscópico b) Função éster c) 3

4 d) Cálculo da molaridade 4 Δ P 1, 8 10 PO 72 = kt w = 2, w w = P P 10 O O 3 mol/kg Cálculo da massa molar m1 3 30,60 w= 2,5 10 = M m kg M 2 M1 = 6,12 kg/mol ( ) e) Cálculo do n. 72 n = n = 85 Como é formado (n 1) mol de moléculas de água, temos: n = 84 mol M = g n = 1512 g HO HO HO Questão 05 Calcule o ph de uma solução aquosa 05molar de NH CN. As constantes de ionização são K NH = 175, O produto iônico da água é 3 CN Dados: são iguais. K(HCN) = Ka 1 = K(NH 3 ) = Kb = Ka(NH 4 + ) = + H CN = NH [ HCN ] + 4 OH = 1, [ NH ] 3 14 Kw 10 = = 5, = Ka 5 2 K 175, 10 b, 4 K = 70, e K W = 10, Considere que, no equilíbrio, as concentrações dos íons NH 4 + e Considerar [H 3 O + ] = [H + ] Cálculo do ph da hidrólise de um sal proveniente de um ácido fraco e uma base fraca pode ser feito pela fórmula: ph = 1 2 (pka 1 + pka 2 ) ph = 1 2 [ ( log ) + ( log 5, )] Considerando as aproximações Log 7 log 6 e log 5,7 log 6 ph = 1 2 [ ( log ) + ( log )] ph = 1 (9,22 + 9,22) 2 ph = 9,22 HCN 4

5 Questão 06 A um reator isotérmico com capacidade de 100 L são adicionados 10 mols do gás X e 15 mols do gás Y, ocorrendo formação do gás Z segundo a reação elementar X( g) + Y( g) Z ( g) A tabela abaixo apresenta dados cinéticos da reação, onde ω representa a diferença entre as velocidades das reações direta e inversa. Determine a concentração máxima de Z que pode ser obtida. Tempo ( min ) ( mol) X ( 1 ω mol L min 1 ) , , 212 P/ t = 0 V = K[X] [Y] V = K [Z] [ ] K[0,1] 0,15 K ' = 0,450 K = 30 P/ t =10 [X] = 0,08 [Y] = 0,13 [Z] = 0,02 K [X] [Y] K [Z] = 0, ,08 0,13 K 0,02 = 0,212 K = 5 P/ equilíbrio X + Y Z início 01, 015, reage forma α α α eq. 01, α 015, α α K[X] [Y] K [Z] = 0 30 (0,1 α) (0,15 α ) 5α = 0 30α 2 12,5α + 0,45 = 0 Δ = 102,25 12, , 11 α = = 0, 3768 ( desprezar) 60 α 12, 5 10, 11 α ' = 004, 60 = Resposta: 0,04 mol/l 5

6 Questão 07 Uma amostra de 05, 12g de uma liga metálica A Zn reage com HC, recolhendo-se o gás formado. Após a total dissolução da amostra, o gás recolhido é seco, resfriado e submetido a um processo de compressão representado pela reta AB no diagrama P V. Sabendo que a temperatura máxima ao longo do processo de compressão é 298 K, determine o teor de alumínio nesta amostra. Considere que o gás se comporta idealmente. As reações do ácido com a liga podem ser assim equacionadas: Zn + 2HCl ZnCl + H ( s) ( aq) 2( aq) 2( g) 2Al + 6HCl 2AlCl + 3H Assim: ( s) ( aq) 3( aq) 2( g) 1mol de Zn 1mol de H 2mol de Al 3mol de H ( s) 2( g) ( s) 2( g) 65, 4 g 1mol 54g 3mol xg amol yg bmol x = 65,4 a y = 18b A situação de compressão máxima do gás é dada no maior produto de PV que pode ser determinada à partir da relação entre P e V no gráfico. Como o gráfico é o de uma reta (y = ax + b) P = av+b a = coeficiente de declividade da reta (2); b = 1,4 Assim, temos: P = 2V + 1,4 Multiplicando tudo por V, temos o produto PV. PV = 2V 2 + 1,4V 1, 4 Desse modo, temos que o PV máx é = PV máx 4a 8 PV máx 0, 245 P = 0,90atm; V = 0, 25 L; T = 298 K; atm L R = 0,082 K mol PV = nrt 090 0, 245 n= = 0,009 mol 0, Dessa forma: x+ y = 0, , 4 a+ 186 = 0, 512 a+ b = 0, , 4(0, 009 b) + 18b = 0, 512 a = 0,009 b b = 0,0016mol y =18 b y= 0,028 g de Al 0,512 g de liga 0,028g de Al ( s) 100 g de liga α α = 5,46 g de Al TeorAl ( s) (s) ( s) 2 = 5, 46% (m/m) 6

7 Questão 08 A hematita ( Fe2O 3), a magnetita ( Fe3O 4) e a limonita ( 2Fe2O3 3HO 2 ), são os principais minérios de ferro encontrados na natureza. Estes minérios contém, normalmente, pequenas quantidades de impurezas. Um frasco sem rótulo contém um dos três minérios citados. Para se determinar qual, pesou-se uma amostra de 0,500 g. Esta amostra reagiu com HC concentrado sob aquecimento. Após a dissolução completa da amostra, um pequeno excesso de HC foi adicionado à solução remanescente. A seguir, a solução foi tratada com cloreto de estanho (II). Considere que as impurezas não foram reduzidas pelo íons estanho (II). O pequeno excesso de cloreto de estanho (II) foi eliminado através da adição de cloreto de mercúrio, formando um precipitado branco que não interferiu nas reações subseqüentes. Logo em seguida, a mistura foi titulada por 12,80 ml de uma solução de permanganato de potássio até a formação de uma coloração violeta persistente. Sabendo que 10, 00 ml dessa mesma solução de permanganato foram titulados por 500mL, de solução de oxalato de sódio 05, M, determine qual dos minérios está contido no frasco sem rótulo. Justifique sua resposta. Cálculo do número de mol de oxalato: CO V = 5mL M = 0,5mL 3 3 n= M V 0,5 5,0 10 n= 2,5 10 mol Proporção estequiométrica do oxalato para o permanganato: CO 2 MnO :5 X 2 4 C2O4 3 :2,510 mol : MnO4 3 X = 1, 0 10 mol MnO 3 em 10 ml. Logo, o número de mol em 12,8 ml é 1, mol. Cálculo do número de mols de ferro iônico: Fe + 2MnO minério + Mn 4 2+ MnO 4 10 mol Fe 2 mol x 3 1, mol MnO x = 6, 4 10 mol Fe Identificando o minério: m 0,5 Fe2O3 n = 2 M = 2 M = 156, 25 g / mol 3 M 6, 4 10 Questão 09 A combustão completa de 3,0 g de um certo composto orgânico X produz, exclusivamente, 6,6 g de CO 2 e 3,6 g de H 2 O. A 100 ºC, 5,3 g de X (que se encontra no estado gasoso a esta temperatura) são misturados com 14 g de N 2 em um recipiente de volume 3,0 litros. A pressão medida no interior do recipiente, nestas condições, é igual a 6,0 atm. Considere que os gases, no interior do recipiente, se comportam idealmente. Sabendo que a reação de X com dicromato de potássio em ácido sulfúrico aquoso gera uma cetona, determine a composição centesimal do composto X, suas fórmulas mínima, molecular e estrutural, e dê a sua nomenclatura IUPAC. A combustão completa do composto X pode ser assim equacionada: X + O 2 CO 2 + H 2 O 3g 6,6g 3,6g 44g de CO 2 12g de C 18g de H 2 O 2g de H m C + m H + m O = m X 6,6g de CO 2 m C 36g de H 2 O m H m O = 0,8g. m C = 1,8g m H = 0,4g 7

8 Fórmula centesimal 3g de X 1,8g de C 100g de X α α = 60g de C 60% (m/m) 3g de X 0,4g de H 100g de X β β = 13,33g de H 13,33% (m/m) 3g de X 0,8g de O 100g de X γ γ = 26,67g de O 26,67%(m/m) Fórmula mínima 1 mol de C 12g n C 1,8g n C = 0,15 mol 1 mol de H 1g n H 0,4g n H = 0,40 mol 1 mol de 0 16g n O 0,8g n O = 0,05 mol C 015, mol 00, 5mol = 3 H 040, mol 005, mol = , mol 005, mol = 1 Portanto, a fórmula mínima é C 3 H 8 O Fórmula molecular P V = nrt P V = (n N2 + n X ) R T 6 3 = (0,5 + n X ) 0, n X = 0,088 mol 0,088 mol de X 5,3g 1 mol de X θ θ = 60g M X = 60g/mol Assim: Fórmula molecular = Fórmula mínima = C 3 H 8 O Sabendo que a reação de X com K 2 Cr 2 O 7 em H 2 SO 4 (aq) gera uma cetona, conclui-se que X é um álcool secundário. OH Fórmula estrutural: CH CH CH Nomenclatura: propan 2 ol 3 3 8

9 Questão 10 Dá-se o nome de biotransformação à transformação de um fármaco, droga ou qualquer substância potencialmente tóxica, pelo organismo, em outra(s) substância(s), por meio de alterações químicas. Esta transformação, geralmente, processa-se sob ação de enzimas específicas, e ocorre, principalmente, no fígado, nos rins, nos pulmões e no tecido nervoso. Os principais objetivos da biotransformação são reduzir a toxidez da substância a lhe conferir solubilidade em água, para facilitar sua posterior excreção. O composto I abaixo é uma conhecida droga de abuso que, ao ser consumida pelo ser humano, pode ser biotransformada através da conversão do seu éster de metila em éster de etila, dando origem ao composto II. A hidrólise subseqüente de um dos grupos éster do composto II leva à formação do ácido benzóico e do composto III. O composto I pode ainda sofrer mais três outras biotransformações, independentes umas das outras. Na primeira, o seu grupo éster de metila sofre hidrólise, dando origem ao metanol e ao composto IV. Na segunda, sua amina terciária é reduzida à amina secundária heterocíclica, originando o composto V. Na terceira, um de seus grupos éster sofre hidrólise, dando origem ao ácido benzóico e ao composto VI. Com base nas informações acima e a partir da estrutura do composto I dada abaixo, desenhe as estruturas dos compostos II, III, IV, V e VI. 9

10 Professores: Química Adair Oliveira Alex Diniz Amaral Dalton João Neto Tasso Thé Digitação e Diagramação Antônio A. Vitor Pedro Henrique Plínio Lagares Val Pinheiro Vinícius Eduardo Projeto Gráfico Antônio A. Vitor Assistente Editorial Alicio Roberto Supervisão Editorial Alicio Roberto Rodrigo Bernadelli Marcelo Moraes Copyright Olimpo2007 A Resolução Comentada das provas do IME poderá ser obtida diretamente no OLIMPO Pré-Vestibular, ou pelo telefone (62) As escolhas que você fez nessa prova, assim como outras escolhas na vida, dependem de conhecimentos, competências, conhecimentos e habilidades específicos. Esteja preparado. 10

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12 8 MATRÍCULAS ABERTAS TEL.(62)