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UFBA Vestibular de 2008 - PROVAS 2ª FASE - Química

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Qu mica UFBA / UFRB 2008 2a Fase Qu mica 8 Qu mica QUEST ES de 01 a 06 LEIA CUIDADOSAMENTE O ENUNCIADO DE CADA QUEST O, FORMULE SUAS RESPOSTAS COM OBJETIVIDADE E CORRE O DE LINGUAGEM E, EM SEGUIDA, TRANSCREVA COMPLETAMENTE CADA UMA NA FOLHA DE RESPOSTAS. INSTRU ES: Responda s quest es, com caneta de tinta AZUL ou PRETA, de forma clara e leg vel. Caso utilize letra de imprensa, destaque as iniciais mai sculas. O rascunho deve ser feito no espa o reservado junto das quest es. Na Folha de Respostas, identifique o n mero das quest es e utilize APENAS o espa o destinado a cada uma, indicando, DE MODO COMPLETO, AS ETAPAS E OS C LCULOS envolvidos na resolu o da quest o. Ser atribu da pontua o ZERO quest o cuja resposta n o se atenha situa o apresentada ou ao tema proposto; esteja escrita a l pis, ainda que parcialmente; apresente texto incompreens vel ou letra ileg vel. Ser ANULADA a prova que N O SEJA RESPONDIDA NA RESPECTIVA FOLHA DE RESPOSTAS; ESTEJA ASSINADA FORA DO LOCAL APROPRIADO; POSSIBILITE A IDENTIFICA O DO CANDIDATO. Quest o 01 (Valor: 15 pontos) METAL Merc rio Ouro PF ( C) a 1,0 atm 39 1064 PE ( C) a 1,0 atm 357 2807 O rio S o Francisco tornou-se o ponto central de uma grande pol mica em rela o ao projeto de transposi o de suas guas, como forma de solucionar o problema da falta de gua no sert o nordestino. Os estudos sobre o impacto ambiental s o insuficientes para garantir o sucesso da iniciativa. De acordo com os movimentos sociais, 70% das guas desviadas servir o para atender aos megaempreendimentos e aos investimentos industriais, e somente 4% ser o destinados popula o. Desde as nascentes, a bacia do S o Francisco vem sendo degradada com s rios UFBA / UFRB 2008 2a Fase Qu mica 9 impactos ambientais sobre as guas e, conseq entemente, sobre os peixes. A maioria dos povoados lan a os esgotos dom sticos e industriais diretamente no rio. Os garimpos, as mineradoras e as ind strias despejam altas cargas de metais pesados , como o merc rio, em n veis acima do permitido. Na cabeceira principal do rio, o maior problema o desmatamento ilegal para a produ o de carv o vegetal, que destr i a floresta nativa e as matas ciliares. Tudo isso causa impacto direto sobreviv ncia da popula o ribeirinha e aponta para a revitaliza o do rio em lugar da transposi o. (GOMES, 2007, p. 11). Com base na an lise das informa es apresentadas texto, tabela e gr fico , sabendo que o ouro se encontra dissolvido no merc rio e desconsiderando os valores da press o de vapor do ouro, apresente uma recomenda o para reduzir os impactos sobre o ecossistema, causados por esgotos dom sticos lan ados diretamente no rio S o Francisco; indique uma a o sustent vel que diminua a devasta o das matas e um processo f sico de separa o do merc rio do ouro, que permita a reutiliza o do merc rio. UFBA / UFRB 2008 2a Fase Qu mica 10 Quest o 02 (Valor: 20 pontos) Constante de ioniza o, Ka (25 C ) E qua o qu m ica H NO 2 (aq) + H 2 O ( ) H 3 O (aq) + N O 2 (aq) 4 ,5 . 10 HCN (aq) + H 2 O ( ) H 3 O (aq) + CN (aq) 7 ,2 . 10 + + Produto i nico da gua, Kw = 1 ,0 . 10 14 4 10 , a 25 C Os cidos podem ser organizados de acordo com a habilidade em doar pr tons e, observa-se que, quanto mais facilmente um cido doa um pr ton, menor ser a aptid o da sua base conjugada para aceit -lo. Dessa forma, conhecendo-se a for a de um cido, poss vel conhecer a for a da base conjugada. O valor num rico da constante de ioniza o de um cido ou de uma base permite avaliar a for a relativa dessas subst ncias em doar e receber pr tons em uma rea o qu mica. Com base nessas considera es, nas informa es da tabela e no equil brio qu mico representado pela equa o qu mica HNO2 (aq) + CN (aq) HCN(aq) + NO2 (aq), calcule o valor da constante de ioniza o, Kb, para cada uma das bases NO2 (aq) e CN (aq), identificando a base conjugada que possui maior habilidade para receber pr ton; identifique as duas esp cies qu micas de maior concentra o no equil brio qu mico que representa a rea o entre o cido nitroso e o on cianeto. UFBA / UFRB 2008 2a Fase Qu mica 11 Quest o 03 (Valor: 15 pontos) Parece que o mundo passou a ver o etanol como a solu o para todos os males das mudan as clim ticas. Afinal ele renov vel e contribui menos para o efeito estufa. As emiss es de CO2(g) na queima do etanol e na combust o do baga o e da palha de cana-de-a car s o reabsorvidas pelos vegetais. Essa seria uma vantagem do etanol, segundo alguns artigos veiculados pela m dia, em rela o gasolina e ao leo diesel que liberam, na combust o, CO2(g) n o absorv vel pelas plantas , se n o fosse incorreta do ponto de vista da Qu mica. (A FEBRE..., 2007, p. 48). O etanol obtido pela fermenta o da glicose que constitui a base da biomassa formada a partir da fotoss ntese , ao entrar em combust o completa, produz di xido de carbono e gua. As equa es qu micas I, II e III, representam esses processos de forma resumida. I . 6CO2(g) + 6H2O( ) II.C6H12O6(aq) III . fotoss ntese clorofila fermenta o zimase C2H6O(aq) + 3O2(g) C6H12O6(aq) + 6O2(g) 2C2H6O(aq) + 2CO2(g) combust o 2CO2(g) + 3H2O( ) A partir da an lise dessas informa es e admitindo que os nicos produtos da combust o do etanol s o o CO2(g) e H2O( ), apresente um argumento que fundamente a afirma o de que o di xido de carbono, subst ncia qu mica proveniente da combust o do etanol ou da queima de combust veis f sseis, absorvido igualmente pelos vegetais na fotoss ntese; demonstre, com base nas equa es qu micas, I, II e III, que o etanol, embora seja emissor de CO2(g), n o aumenta o teor desse g s na atmosfera. UFBA / UFRB 2008 2a Fase Qu mica 12 Quest o 04 (Valor: 15 pontos) A velocidade das rea es qu micas depende da concentra o dos reagentes envolvidos em uma rea o. Esse comportamento pode ser observado a partir da velocidade inicial de combust o do carv o vegetal, ao ser ativado por um fole, ou pela observa o da velocidade com que o hidrog nio se desprende, no in cio da rea o do zinco em p com solu es de concentra es diferentes de HCl(aq). A lei de velocidade de uma rea o expressa matematicamente a depend ncia da velocidade em rela o s concentra es de reagentes. As figuras apresentam tr s recipientes iguais, fechados, mantidos mesma temperatura, contendo conjuntos de esferas escuras e claras que representam as concentra es iniciais, respectivamente, dos reagentes gasosos A e B. Ao reagirem de acordo com a equa o qu mica A + B C, a lei de velocidade dessa rea o tem a express o k[A][B]2. Considerando as figuras e as informa es sobre velocidade das rea es qu micas, determine a seq ncia em ordem crescente de velocidade inicial para as rea es que ocorrem nos recipientes I, II e III, justificando sua resposta; identifique o fator que influencia a velocidade inicial de desprendimento de hidrog nio, ao se utilizar quantidades iguais de zinco em p e zinco em l minas na rea o com solu es de igual concentra o de HCl(aq). UFBA / UFRB 2008 2a Fase Qu mica 13 Quest o 05 (Valor: 20 pontos) No momento em que, no mundo inteiro, cresce a preocupa o com o aquecimento global, atrasos no licenciamento ambiental, falta de planejamento do governo, disputa com a Bol via sobre o fornecimento de g s e perspectivas de crescimento econ mico est o empurrando o Brasil para uma depend ncia maior de energia termel trica. A partir de 2010, 57% de gera o de energia el trica vir o de termel tricas e 43% de hidrel tricas, o que representar a emiss o de mais de 18,95 milh es de toneladas de g s carb nico por ano na atmosfera, segundo c lculos da Aneel. Ser o mais de 30 novas usinas termel tricas. Atualmente, a matriz el trica brasileira uma das mais limpas do mundo, com 85% de gera o de energia proveniente de fonte hidrel trica renov vel. (PA S aposta..., 2007, p. 15). C6H10O5 n celulose O aumento de biomassa por meio do reflorestamento e do plantio extensivo de rvores, por cada cidad o, tem sido implementado como uma das alternativas estocagem de carbono, sob a forma de celulose. Assim, parte do CO2(g) proveniente da queima de combust veis f sseis, a exemplo do carv o e do g s natural, usados pelas termel tricas, poder ser retirado da atmosfera, como uma das formas de diminuir o aquecimento do Planeta. Sendo a celulose a principal unidade estrutural da biomassa da madeira, pode constituir uma fonte renov vel estocagem de carbono. Essa macromol cula formada a partir da rea o de condensa o de mol culas de -glicose, C6H12O6, com elimina o de gua, e possui, em m dia, massa molecular igual a 500 000u. Levando em considera o as informa es apresentadas, a f rmula condensada da celulose e sabendo que, na fotoss ntese, s o necess rios 6,0 mol de CO2(g) para produzir 1,0 mol de glicose e admitindo que uma rvore de porte m dio cont m 1600kg de celulose, determine o valor m dio do ndice n da mol cula de celulose e o n mero m dio de rvores que se deve plantar para absorver, durante o crescimento, 18,95 milh es de toneladas de CO2(g). UFBA / UFRB 2008 2a Fase Qu mica 14 Quest o 06 (Valor: 15 pontos) A hemoglobina uma prote na complexa que transporta o oxig nio dos pulm es para outras partes do corpo. Na anemia falciforme, uma doen a gen tica que causa obstru o de capilares e deteriora rg os vitais, a hemoglobina possui menor solubilidade, maior agrega o molecular e produz hem cias distorcidas em forma de foice. A anemia falciforme pode ser compreendida, do ponto de vista estrutural, considerando-se a cadeia de valina, HOOCCH(NH2)CH(CH3)2, presente na cadeia lateral de um dos polipept dios que comp em a hemoglobina, em substitui o cadeia do cido glut mico, HOOCCH(NH2)CH2CH2COOH. A presen a desse amino cido na estrutura do polipept dio condi o para a forma o de hem cias n o deformadas, como mostrado na ilustra o. Com base nas informa es e no comportamento das mol culas de hemoglobina decorrente das altera es estruturais no polipept dio ilustrado, fa a um desenho que represente a intera o intermolecular entre a extremidade da cadeia de valina, CH(CH3)2, e a gua, e um outro mostrando o que ocorre entre essas extremidades quando se formam agregados moleculares; escreva a f rmula condensada do sal interno formado a partir da ioniza o, em meio aquoso, da mol cula do cido glut mico. *** UFBA / UFRB 2008 2a Fase Qu mica 15 a VESTIBULAR 2008 2 FASE GABARITO QU MICA QUEST O 01 (Valor: 15 pontos) Com base na an lise do gr fico, pode-se concluir que a mat ria org nica existente nos esgotos dom sticos, ao iniciar o processo de decomposi o aer bica, provoca a diminui o progressiva da concentra o de oxig nio dissolvido na gua, causando impacto ambiental sobre o ecossistema. Dessa forma, para minimizar esses impactos e implementar a revitaliza o do rio S o Francisco necess rio tratar os esgotos dom sticos antes de serem lan ados no rio. Incentivar o replantio de rvores nativas com o objetivo da gera o de emprego e renda das popula es ribeirinhas e assim, promover a sustentabilidade de atividades diversificadas. Considerando a diferen a entre os pontos de ebuli o do ouro e do merc rio, poss vel separar o merc rio do ouro por meio da destila o simples, e reutiliz -lo. QUEST O 02 (Valor: 20 pontos) C lculo dos valores da constante de ioniza o, Kb, para cada uma das bases NO 2 (aq) e CN (aq). Somando-se as equa es qu micas que representam a ioniza o de HNO 2(aq) e a rea o da base conjugada NO 2 (aq) com a gua, tem -se como resultado a equa o qu mica de auto-ioniza o da gua H3O+(aq) + NO 2 (aq) Ka = NO 2 (aq) + H2O( ) HNO2(aq) + OH (aq) _______________________________________ Kb = HNO2(aq) + H2O( ) + 2H2O( ) H3O (aq) + OH (aq) [H3O ] [NO 2 ] [HNO 2 ] [HNO 2 ] [OH ] [NO 2 ] Kw = [H3O ] [OH ] Considerando que a concentra o molar da gua, [H2O], praticamente constante, seu valor foi inclu do no das constantes Ka, Kb e Kw. Como o produto Ka.Kb igual ao produto i nico da gua, pode-se escrever Kb NO 2 (aq) 1,0 .10 14 4,5 .10 4 Kb CN (aq) 1,0 .10 7,2 .10 2,2 .10 11 1,4 .10 5 14 10 A base que possui maior habilidade para receber pr ton o on cianeto, CN (aq). Comparando-se o v alor num rico da constante de ioniza o, Ka, do cido HNO2(aq) com o do cido HCN(aq), e o valor num rico da constante de ioniza o, Kb, da base CN (aq) com o da base NO 2 (aq), conclui-se que as duas esp cies qu micas de maior concentra o no equil brio representado s o HCN(aq) e NO 2 (aq). QUEST O 03 (Valor: 15 pontos) Na condi o de subst ncia qu mica, o di xido de carbono apresenta composi o, em massa, constante e propriedades f sicas e qu micas caracter sticas, que o identificam, independente da origem. Somando-se membro a membro as equa es qu micas I e II com a equa o qu mica III, multiplicada por dois, t m-se 6CO2(g) + 6H2O( ) C6H12O6(aq) + 6O2(g) C6H12O6(aq) 2C2H6O(aq) + 2CO2(g) 2C2H6O(aq) + 6O2(g) 4CO2(g) + 6H2O( ) A partir dessa soma, verifica-se que a diferen a entre a soma das massas dos produtos e das massas dos reagentes igual a zero. Como a massa total de CO2(g) produzida igual massa total de CO2(g) que reagiu, conclui-se que todo o CO2(g) produzido absorvido pelos vegetais durante a fotoss ntese, demonstrando assim que o etanol embora seja um emissor de CO2(g) n o aumenta o teor desse g s na atmosfera. QUEST O 04 (Valor: 15 pontos) Como a velocidade de rea o fun o da concentra o de A e do quadrado da concentra o de B de acordo com a express o da velocidade rea o k[A].[B]2, pode-se calcular a velocidade inicial de cada uma das rea es que ocorrem nos recipientes e estabelecer a seq ncia em ordem crescente de velocidade. Recipiente I: vel1 = k[7] [3]2 = 63k Recipiente II: vel2 = k[3] [7]2 = 147k Recipiente III: vel3 = k[5] [5]2 = 125k Ordem crescente de velocidade inicial para as rea es que ocorrem nos recipientes I, II e III. vel1 < vel3 < v el2 O f ator que influencia a velocidade inicial de desprendimento de hidrog nio a superf cie de contato, que no zinco em p maior do que no zinco em l minas. QUEST O 05 (Valor: 20 pontos) C lculo do valor do ndice m dio n da mol cula de celulose. Equa o qu mica da forma o de celulose nC6H12O6(aq) C 6H10 O 5 n + nH2O Como a massa molecular da unidade monom rica da celulose, C6H10O5, 162,10u e a massa molecular m dia dessa subst ncia 500.000u, o valor m dio do ndice n 500.000u 3 085. 162,10u C lculo do n mero de rvores que se deve plantar. Quantidade de mat ria de CO2 necess ria para a forma o de 1,0 mol de celulose. De acordo com a defini o de quantidade de mat ria, a massa molar da celulose corresponde a 500.000g/mol e n a quantidade de mat ria de glicose. Como a rela o molar entre di xido de carbono e glicose de 6:1 e a rela o molar entre glicose e celulose de 3085 : 1, a rela o molar entre di xido de carbono e celulose de 6.3085: 1 Quantidade de mat ria de celulose produzida por 18,95 milh es de toneladas de CO2 Massa molar de CO2: 44,0g/mol 1,895 .1013 g 4,31 .1011mol. 44,0g/mol Quantidade de mat ria de celulose produzida por 4,31.1011mol de CO2 Quantidade de mat ria de CO2 = 4,31 .1011 mol de CO 2 .1,0mol de celulose 6.3,085 .10 3 mol de CO 2 2,33 .10 7 mol de c elulose. Massa de celulose produzida 7 13 10 2,33.10 mol.500 000g/mol 1,17.10 g ou 1,17.10 kg. N mero de rvores de porte m dio que se deve plantar 1,17.10 10 kg 7,31 .10 6 ou 7 310 000 rvores de porte m dio. 1600kg Obs.: Todos os valores calculados e decorrentes de n s o considerados m dios. QUEST O 06 (Valor: 15 pontos) Intera es intermoleculares entre as extremidades da cadeia de valina, CH(CH3)2, e a gua, bem como as que ocorrem entre as extremidades da cadeia de v alina. + CH3 H + CH CH3---------O + H Em 17 3 CH + CH3 CH CH3--------H3CCH + HOOCCH(NH2)CH2CH2COOH H2 O O OCCH( NH3 )CH 2CH 2COO (aq) H3O(aq) s al interno Obs.: Outras formas de resolu o poder o ser aceitas, desde que sejam pertinentes. Em 17 de dezembro de 2007 Nelson Almeida e Silva Filho Diretor do SSOA/UFBA

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