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FUVEST Vestibular 2003 Prova - Segunda Fase - Química

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FUVEST 2003 Segunda Fase Qu mica 06/01/2003 Q.01 Em 1861, o pesquisador Kekul e o professor secund rio Loschmidt apresentaram, em seus escritos, as seguintes f rmulas estruturais para o cido ac tico (C2H4O2): Mais tarde, Lewis introduziu uma maneira, ainda utilizada, de representar estruturas moleculares. Nas f rmulas de Lewis, o total de el trons de val ncia dos tomos contribui para as liga es qu micas, bem como para que cada tomo passe a ter configura o de g s nobre. a) Fa a uma legenda para as f rmulas de Kekul e Loschmidt, indicando as figuras utilizadas para representar os tomos de C, H e O. b) Escreva a f rmula de Lewis do cido ac tico. c) Mostre, usando f rmulas estruturais, as intera es que mant m pr ximas duas mol culas de cido ac tico. Q.02 Uma mistura de cloreto de s dio e nitrato de s dio, de massa 20,20 g, foi dissolvida em gua suficiente. A essa solu o adicionaram-se 250 mL de solu o aquosa de nitrato de prata de concentra o 0,880 mol/L. Separou-se o s lido formado, por filtra o, e no filtrado mergulhou-se uma placa de cobre met lico de massa igual a 20,00 g. Ap s certo tempo, observou-se dep sito prateado sobre a placa e colora o azul na solu o. A placa seca pesou 21,52 g. O esquema desse procedimento : a) Escreva a equa o balanceada que representa a rea o qu mica que ocorre na etapa B. b) Qual a quantidade, em mols, do dep sito prateado formado sobre a placa de cobre? Mostre os c lculos. c) Qual a quantidade, em mols, de nitrato de prata em 250 mL da solu o precipitante? Mostre os c lculos. d) Qual a massa de nitrato de s dio na mistura original? Mostre os c lculos. Dados: massas molares (g/mol) Ag.....108 Cu.....64 NaCl.....58 Q.03 As florestas, que cobrem partes de nosso planeta, participam da remo o do di xido de carbono do ar atmosf rico que respiramos. No entanto, em uma nave espacial, preciso utilizar determinadas subst ncias para retirar o di xido de carbono do ar que os astronautas respiram. Isto pode ser feito por meio de qualquer das seguintes transforma es: per xido de s dio + di xido de carbono carbonato de s dio + oxig nio hidr xido de magn sio + di xido de carbono carbonato de magn sio + gua hidr xido de l tio + di xido de carbono carbonato de l tio + gua a) Utilizando f rmulas qu micas, escreva as equa es balanceadas que representam essas transforma es. b) Uma nave espacial deve carregar o m nimo de carga. Assim, qual dos reagentes das tr s transforma es acima seria o mais adequado para uma viagem interplanet ria? Explique. c) Um astronauta produz cerca de 400 L de CO2, medidos a 25 C e 1 atm, a cada 24 horas. Calcule a massa do reagente, escolhido no item b, que ser necess ria para remover esse volume de CO2. Dados: Volume molar de g s a 25 C e 1 atm: 25 L/mol Massas molares (g/mol) H...1,0 Li...7,0 C...12 O...16 Na...23 Mg...24 Q.04 A qu mica verde , isto , a qu mica das transforma es que ocorrem com o m nimo de impacto ambiental, est baseada em alguns princ pios: 1) utiliza o de mat ria prima renov vel, 2) n o gera o de poluentes, 3) economia at mica, ou seja, processos realizados com a maior porcentagem de tomos dos reagentes incorporados ao produto desejado. Analise os tr s processos industriais de produ o de anidrido mal ico, representados pelas seguintes equa es qu micas: a) b) c) d) Qual deles apresenta maior economia at mica? Justifique. Qual deles obedece pelo menos a dois princ pios dentre os tr s citados? Justifique. Escreva a f rmula estrutural do cido que, por desidrata o, pode gerar o anidrido mal ico. Escreva a f rmula estrutural do is mero geom trico do cido do item c. Q.05 O 2-metilbutano pode ser obtido seguintes alcenos isom ricos: 2-metil-2-buteno + H2 2-metil-1-buteno + H2 3-metil-1-buteno + H2 pela hidrogena o catal tica, em fase gasosa, de qualquer dos 2-metilbutano 2-metilbutano 2-metilbutano H1 = -113 kJ/mol H2 = -119 kJ/mol H3 = -127 kJ/mol a) Complete o esquema da p gina ao lado com a f rmula estrutural de cada um dos alcenos que faltam. Al m disso, ao lado de cada seta, coloque o respectivo H de hidrogena o. b) Represente, em uma nica equa o e usando f rmulas moleculares, as rea es de combust o completa dos tr s alcenos isom ricos. c) A combust o total de cada um desses alcenos tamb m leva a uma varia o negativa de entalpia. Essa varia o igual para esses tr s alcenos? Explique. Q.06 A rea o de acetato de fenila com gua, na presen a de catalisador, produz cido ac tico e fenol. Os seguintes dados de concentra o de acetato de fenila, [A], em fun o do tempo de rea o, t, foram obtidos na temperatura de 5 C: t/min -1 [A]/mol L 0 0,80 0,25 0,59 0,50 0,43 0,75 0,31 1,00 0,23 1,25 0,17 1,50 0,12 a) Com esses dados, construa um gr fico da concentra o de acetato de fenila (eixo y) em fun o do tempo de rea o (eixo x), utilizando o quadriculado da p gina ao lado. b) Calcule a velocidade m dia de rea o no intervalo de 0,25 a 0,50 min e no intervalo de 1,00 a 1,25 min. c) Utilizando dados do item b, verifique se a equa o de velocidade dessa rea o pode ser dada por: v = k [A] onde v = velocidade da rea o k = constante, grandeza que independe de v e de [A] [A] = concentra o de acetato de fenila d) Escreva a equa o qu mica que representa a hidr lise do acetato de fenila. Q.07 Ao cozinhar alimentos que cont m prote nas, forma-se acrilamida (amida do cido acr lico), subst ncia suspeita de ser cancer gena. Estudando v rios amino cidos, presentes nas prote nas, com o -aminogrupo marcado com nitrog nio-15, verificou-se que apenas um deles originava a acrilamida e que este ltimo composto n o possu a nitrog nio-15. Dados: a) D a f rmula estrutural da acrilamida. b) Em fun o dos experimentos com nitrog nio-15, qual destes amino cidos, a asparagina ou o cido glut mico, seria respons vel pela forma o da acrilamida? Justifique. c) Acrilamida usada industrialmente para produzir poliacrilamida. Represente um segmento da cadeia desse pol mero. Q.08 Cobalto pode ser obtido a partir de seu xido, por redu o com hidrog nio ou com mon xido de carbono. S o dadas as equa es representativas dos equil brios e suas respectivas constantes a 550 C. I. II. CoO(s) + H2(g) CoO(s) + CO(g) Co(s) + H2O(g) Co(s) + CO2(g) K1 = 67 K2 = 490 a) Mostre como se pode obter a constante (K3) do equil brio representado por CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) a 550 C, a partir das constantes dos equil brios I e II. b) Um dos processos industriais de obten o de hidrog nio est representado no item a. A 550 C, a rea o, no sentido da forma o de hidrog nio, exot rmica. Para este processo, discuta a influ ncia de cada um dos seguintes fatores: aumento de temperatura. uso de catalisador. varia o da press o. Q.09 Uma mistura constitu da de 45 g de cloreto de s dio e 100 mL de gua, contida em um bal o e inicialmente a 20 C, foi submetida destila o simples, sob press o de 700 mm Hg, at que fossem recolhidos 50 mL de destilado. O esquema abaixo representa o conte do do bal o de destila o, antes do aquecimento: a) De forma an loga mostrada acima, represente a fase de vapor, durante a ebuli o. b) Qual a massa de cloreto de s dio que est dissolvida, a 20 C, ap s terem sido recolhidos 50 mL de destilado? Justifique. c) A temperatura de ebuli o durante a destila o era igual, maior ou menor que 97,4 C? Justifique. Dados: Curva de solubilidade do cloreto de s dio em gua: Ponto de ebuli o da gua pura a 700 mm Hg: 97,4 C Q.10 Dimetil-hidrazina e tetr xido de dinitrog nio foram usados nos foguetes do m dulo que pousou na Lua nas miss es Apollo. A rea o, que ocorre pela simples mistura desses dois compostos, pode ser representada por (CH3)2N NH2( ) + 2 N2O4( ) 3N2(g) + 4 H2O(g) + 2 CO2(g) a) Entre os reagentes, identifique o oxidante e o redutor. Justifique sua resposta, considerando os n meros de oxida o do carbono e do nitrog nio. b) Cite duas caracter sticas da rea o apresentada que tornam adequado o uso desses reagentes. c) Qual a press o parcial do g s nitrog nio quando a press o da mistura gasosa liberada se iguala press o na superf cie da Lua? Mostre os c lculos. Dados: n mero de oxida o do carbono na dimetil-hidrazina: -2 -10 press o na superf cie lunar: 3 x 10 Pa ATEN O ESTE CADERNO CONT M 10 (DEZ) QUEST ES. VERIFIQUE SE EST COMPLETO. DURA O DA PROVA: 3 (TR S) HORAS. VERIFIQUE SE NA P GINA CORRESPONDENTE RESPOSTA DAS QUEST ES 05 e 06 APARECE UM DESENHO PR -IMPRESSO. SE FALTAR, PE A AO FISCAL A SUBSTITUI O DA P GINA. A corre o de uma quest o ser restrita somente ao que estiver apresentado no espa o correspondente, na folha de resposta, direita da quest o. necess rio indicar a resolu o das quest es que envolvem c lculos, n o sendo suficiente apenas escrever as respostas. H espa o para rascunho, tanto no in cio quanto no final deste caderno. RASCUNHO QU M I CA 1 Em 1861, o pesquisador Kekul e o professor secund rio Loschmidt apresentaram, em seus escritos, as seguintes f rmulas estruturais para o cido ac tico (C2H4O2): M ais tarde, Lew is introduziu uma maneira, ainda utilizada, de representar estruturas moleculares. Nas f rmulas de Lew is, o total de el trons de val ncia dos tomos contribui para as liga es qu micas, bem como para que cada tomo passe a ter configura o de g s nobre. a) Fa a uma legenda para as f rmulas de Kekul e Loschmidt, indicando as figuras utilizadas para representar os tomos de C, H e O. b) Escreva a f rmula de Lew is do cido ac tico. c) M ostre, usando f rmulas estruturais, as intera es que mant m pr ximas duas mol culas de cido ac tico. Resolu o a) F rmula de Kekul F rmula de Loschmidt b) H O H C C O H H Ponte de Hidrog nio c) O BJETI V O H O--------H O H FU VEST ( 2 Fa se ) Ja n e i r o / 2 0 0 3 | | H C C C C H | H O H-------O | H As intera es que mant m pr ximas duas mol culas de cido ac tico s o liga es de hidrog nio (ponte de hidrog nio) formando d meros. 2 Uma mistura de cloreto de s dio e nitrato de s dio, de massa 20,20 g, foi dissolvida em gua suficiente. A essa solu o adicionaram-se 250 mL de solu o aquosa de nitrato de prata de concentra o 0,880 mol/L. Separou-se o s lido formado, por filtra o, e no filtrado mergulhou-se uma placa de cobre met lico de massa igual a 20,00 g. Ap s certo tempo, observou-se dep sito prateado sobre a placa e colora o azul na solu o. A placa seca pesou 21,52 g. O esquema desse procedimento : a) Escreva a equa o balanceada que representa a rea o qu mica que ocorre na etapa B. b) Qual a quantidade, em mols, do dep sito prateado formado sobre a placa de cobre? M ostre os c lculos. c) Qual a quantidade, em mols, de nitrato de prata em 250 mL da solu o precipitante? M ostre os c lculos. d) Qual a massa de nitrato de s dio na mistura original? M ostre os c lculos. Dados: massas molares (g/mol) Ag.....108 Cu.....64 NaCl.....58 Resolu o a) 2Ag+ (aq) + Cu0(s) Cu2+ (aq) + 2Ag0(s) b) Na etapa A ocorreu a precipita o do cloreto de prata devido adi o de ons prata solu o contendo ons cloreto. Cl (aq) + Ag+ (aq) AgCl(s) O BJETI V O FU VEST ( 2 Fa se ) Ja n e i r o / 2 0 0 3 Feita a filtra o, podemos concluir com certeza que haver excesso de ons prata no filtrado, uma vez que ons prata s o reduzidos a prata met lica ap s a adi o de uma placa de cobre no sistema. 2 Ag+ (aq) + Cu(s) 2 Ag0(s) + Cu2+ (aq) O dep sito prateado sobre a placa devido forma o de prata met lica e a colora o azul da solu o devida presen a de ons Cu2+ na solu o. Vamos admitir que todos os ons prata da solu o sejam transformados em prata met lica. Pela equa o da rea o, podemos concluir que para a forma o de 2 m ols de prata met lica (2 x 108g), ocorreu uma diminui o de 1 mol de cobre met lico (64g) da placa, o que implica um aumento de massa de (2 x 108g 64g) = 152g C lculo do aumento de massa na placa de cobre: 21,52g 20,00g = 1,52g logo: aumento de massa 2 mol de Ag 152 g x 1,52 g x = 0,02 mol de Ag c) C lculo da quantidade em mols de AgNO3 em 250mL de solu o 0,880 mol/L. 0,880 mol de AgNO3 1L x 0,250L x = 0,220 mol de AgNO3 d) C lculo da quantidade de ons Ag+ na solu o de AgNO3 1 AgNO3 1 Ag+ + NO3 1 mol 1 mol 0,220 mol y y = 0,220 mol de Ag+ Como no filtrado existia 0,02 mol de ons Ag+ que O BJETI V O FU VEST ( 2 Fa se ) Ja n e i r o / 2 0 0 3 foram reduzidos a prata met lica, podemos concluir que a quantidade em mols de ons Ag+ que foram precipitados pelos ons Cl : (0,220 mol 0,02 mol) = 0,200 mol Ag+ (aq) + Cl (aq) AgCl(s) 1 mol 1 mol 0,200 mol z z = 0,200 mol de Cl C lculo de massa de NaCl na mistura inicial: NaCl(s) Na+ (aq) + Cl (aq) 1 mol 1 mol 58 g 1 mol w 0,200 mol w = 11,60g de NaCl C lculo da massa de nitrato de s dio na mistura original: 20,20g 11,60g = 8,60g de NaNO3 3 As florestas, que cobrem partes de nosso planeta, participam da remo o do di xido de carbono do ar atmosf rico que respiramos. No entanto, em uma nave espacial, preciso utilizar determinadas subst ncias para retirar o di xido de carbono do ar que os astronautas respiram. Isto pode ser feito por meio de qualquer das seguintes transforma es: per xido de s dio + di xido de carbono carbonato de s dio + oxig nio hidr xido de magn sio + di xido de carbono carbonato de magn sio + gua hidr xido de l tio + di xido de carbono carbonato de l tio + gua a) Utilizando f rmulas qu micas, escreva as equa es balanceadas que representam essas transforma es. b) Uma nave espacial deve carregar o m nimo de carga. Assim, qual dos reagentes das tr s transforma es acima seria o mais adequado para uma viagem interplanet ria? Explique. c) Um astronauta produz cerca de 400 L de CO2, medidos a 25 e 1 atm, a cada 24 horas. C Calcule a massa do reagente, escolhido no item b, que ser necess ria para remover esse volume de CO2. Dados: Volume molar de g s a 25 e 1 atm: 25 L/mol C M assas molares (g/mol) H...1,0 Li...7,0 C...12 O...16 Na...23 M g...24 Resolu o a) Na2O2 + CO2 Na2CO3 + 1/2 O2 O BJETI V O FU VEST ( 2 Fa se ) Ja n e i r o / 2 0 0 3 M g(OH)2 + CO2 M gCO3 + H2O 2 LiOH + CO2 Li2CO3 + H2O b) Considerando a mesma quantidade de CO2 absorvida, temos: Na2O2 CO2 78g 1 mol M g(OH)2 CO2 58g 1 mol 2 LiOH CO2 2 . 24g = 48g 1 mol O reagente mais adequado o LiOH, pois apresenta menor quantidade de massa consumida, conseq entemente a nave ter menor carga. c) 2 . Li OH CO2 2 . 24g 25 L x 400 L x = 768 g 4 A qu mica verde , isto , a qu mica das transforma es que ocorrem com o m nimo de impacto ambiental, est baseada em alguns princ pios: 1) utiliza o de mat ria prima renov vel, 2) n o gera o de poluentes, 3) economia at mica, ou seja, processos realizados com a maior porcentagem de tomos dos reagentes incorporados ao produto desejado. Analise os tr s processos industriais de produ o de anidrido mal ico, representados pelas seguintes equa es qu micas: a) Qual deles apresenta maior economia at mica? Justifique. b) Qual deles obedece pelo menos a dois princ pios dentre os tr s citados? Justifique. c) Escreva a f rmula estrutural do cido que, por desidrata o, pode gerar o anidrido mal ico. d) Escreva a f rmula estrutural do is mero geom trico do cido do item c. Resolu o a) O processo em que temos maior porcentagem de O BJETI V O FU VEST ( 2 Fa se ) Ja n e i r o / 2 0 0 3 tomos dos reagentes incorporados ao produto o II. I) = + 4,5O2 O + 2CO2 + 2H2O HC C = CH C H HC= HC C CH = HC O H C O 144 4244 43 21 tomos dos reagentes 1442443 9 tomos dos reagentes no produto desejado (42,86% ) II) H3C CH2 CH = CH2 + 3O2 144444 42444 4 444 43 18 tomos dos reagentes = O O HC C + 3H2O HC C = O 1442443 9 tomos dos reagentes no produto desejado (50% ) III)H3C CH2 CH2 CH3 + 3,5O2 144444 42444 4 444 43 21 tomos dos reagentes = O O HC C + 4H2O HC C = O 1442443 9 tomos dos reagentes no produto desejado (42,86% ) b) O processo II, al m de apresentar maior economia at mica, n o gera poluentes. Nos tr s processos, a mat ria-prima n o renov vel. c) O cido mal ico origina, por desidrata o, o anidrido O BJETI V O FU VEST ( 2 Fa se ) Ja n e i r o / 2 0 0 3 mal ico, conforme a rea o: H H C=C O C = = O C HO OH cido m al ico ( cido cis-butenodi ico) H H C = C = C=C H2O + O O O anidrido m al ico d) O is mero geom trico do cido mal ico ( cido cisbutenodi ico) o cido fum rico ( cido trans-butenodi ico). = O C H OH C=C H C = O HO 5 O 2-metilbutano pode ser obtido pela hidrogena o catal tica, em fase gasosa, de qualquer dos seguintes alcenos isom ricos: 2-metil-2-buteno + H2 2-metilbutano H1 = 113 kJ/mol 2-metil-1-buteno + H2 2-metilbutano H2 = 119 kJ/mol 3-metil-1-buteno + H2 2-metilbutano H3 = 127 kJ/mol a) Complete o esquema da figura com a f rmula estrutural de cada um dos alcenos que faltam. Al m disso, ao lado de cada seta, coloque o respectivo H de hidrogena o. b) Represente, em uma nica equa o e usando f rmulas moleculares, as rea es de combust o completa dos tr s alcenos isom ricos. c) A combust o total de cada um desses alcenos tamb m leva a uma varia o negativa de entalpia. Essa varia o igual para esses tr s alcenos? Explique. O BJETI V O FU VEST ( 2 Fa se ) Ja n e i r o / 2 0 0 3 Resolu o a) Nas tr s rea es, o produto final o mesmo e, portanto, a entalpia dos produtos a mesma. A rea o que libera maior quantidade de energia indica o reagente de maior entalpia (j representada no gr fico dado). Completa-se o esquema da seguinte maneira. b) Os alcenos citados no texto apresentam f rmula molecular C5H10, portanto, a equa o da rea o de combust o completa : C5H10 + 15/2O2 5CO2 + 5H2O ou 2C5H10 + 15O2 10CO2 + 10H2O c) Pelo gr fico, verifica-se que o conte do energ tico (calor de forma o) de cada is mero diferente. Como os produtos na combust o dos tr s is meros s o os mesmos, o H de combust o dos tr s is meros ser diferente. 6 A rea o de acetato de fenila com gua, na presen a de catalisador, produz cido ac tico e fenol. Os seguintes dados de concentra o de acetato de fenila, [A], em fun o do tempo de rea o, t , foram obtidos na temperatura de 5 C: t /min 0 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50 [A]/mol L 1 0,80 0,59 0,43 0,31 0,23 0,17 0,12 a) Com esses dados, construa um gr fico da concentra o de acetato de fenila (eixo y) em fun o do tempo de rea o (eixo x), utilizando o quadriculado da figura. b) Calcule a velocidade m dia de rea o no intervalo de 0,25 a 0,50 min e no intervalo de 1,00 a 1,25 min. c) Utilizando dados do item b, verifique se a equa o de velocidade dessa rea o pode ser dada por: v = k [A] onde v = velocidade da rea o k = constante, grandeza que independe de v O BJETI V O FU VEST ( 2 Fa se ) Ja n e i r o / 2 0 0 3 e de [A] [A] = concentra o de acetato de fenila d) Escreva a equa o qu mica que representa a hidr lise do acetato de fenila. Resolu o a) b) Intervalo de 0,25 min a 0,50 min: (0,43 0,59) mol/L [A] vm = = = (0,50 0,25) min t = 0,64 mol/L.min 1 Intervalo de 1,00 min a 1,25 min: (0,17 0,23) mol/L [A] vm = = = (1,25 1,00) min t = 0,24 mol/L.min 1 c) Para uma rea o de primeira ordem, a velocidade instant nea para a concentra o 0,512 mol/L, obtida no gr fico para t = 0,375, igual velocidade m dia no intervalo 0,25 min a 0,50 min. Para uma rea o de primeira ordem, a velocidade instant nea para a concentra o 0,192 mol/L, obtida no gr fico para t = 1,125 min, igual velocidade m dia no intervalo 1,00 min a 1,25 min. A rela o entre as velocidades : O BJETI V O FU VEST ( 2 Fa se ) Ja n e i r o / 2 0 0 3 0,64 mol/L . min = 2,66 0,24 mol/L . min A rela o entre as concentra es : 0,512 mol/L = 2,66 0,192 mol/L Conclu mos que a equa o de velocidade dessa rea o de 1 ordem, isto , v = k [A]. O = = O d) + H2O H3C C H3C C O + HO OH 7 Ao cozinhar alimentos que cont m prote nas, forma-se acrilamida (amida do cido acr lico), subst ncia suspeita de ser cancer gena. Estudando v rios amino cidos, presentes nas prote nas, com o -aminogrupo marcado com nitrog nio-15, verificou-se que apenas um deles originava a acrilamida e que este ltimo composto n o possu a nitrog nio15. Dados: O H2C = CH C acr lico cido OH O H O | C CH2 CH2 C C cido glut mico | HO NH2 O H | asparagina H2N | NH2 OH O C CH2 C C OH a) D a f rmula estrutural da acrilamida. b) Em fun o dos experimentos com nitrog nio-15, qual destes amino cidos, a asparagina ou o cido glut mico, seria respons vel pela forma o da acrilamida? Justifique. c) Acrilamida usada industrialmente para produzir poliacrilamida. Represente um segmento da cadeia desse pol mero. Resolu o a) A f rmula estrutural da acrilamida : O BJETI V O FU VEST ( 2 Fa se ) Ja n e i r o / 2 0 0 3 O H2C = CH C NH2 b) Como a acrilamida n o possui o nitrog nio-15, este tomo n o prov m de -aminogrupo, portanto, a asparagina. H O O | | H2N NH2 C CH2 C C OH -aminogrupo H H H P, H2 | H2 | H2 H H2 c) nC = C ... C C C C C C ... cat. O O O O = = = = C C C C NH2 acrilamida NH2 | | | | NH2 NH2 poliacrilamida 8 Cobalto pode ser obtido a partir de seu xido, por redu o com hidrog nio ou com mon xido de carbono. S o dadas as equa es representativas dos equil brios e suas respectivas constantes a 550 C. I. CoO(s) + H2(g) Co(s) + H2O(g) II. CoO(s) + CO(g) Co(s) + CO2(g) K1 = 67 K2 = 490 a) M ostre como se pode obter a constante (K3) do equil brio representado por CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) a 550 a partir das constantes dos equil brios I e II. C, b) Um dos processos industriais de obten o de hidrog nio est representado no item a. A 550 a reaC, o, no sentido da forma o de hidrog nio, exot rmica. Para este processo, discuta a influ ncia de cada um dos seguintes fatores: aumento de temperatura. uso de catalisador. varia o da press o. Resolu o [H2O] 1 [H2] a) K1 = = 67 = [H2] K1 [H2O] [CO2] K2 = = 490 [CO] O BJETI V O FU VEST ( 2 Fa se ) Ja n e i r o / 2 0 0 3 [CO2] [H2] K3 = [CO] [H2O] K2 [CO2] [H2] 490 K3 = = = K1 [CO] [H2O] 67 K3 = 7,3 b) O aumento da temperatura desloca o equil brio no sentido de forma o de CO e H2O (rea o endot rmica), diminuindo o rendimento da rea o em rela o ao H2. O uso de catalisador n o altera o rendimento de rea o em rela o ao H2, pois n o altera as concentra es dos participantes, isto , n o desloca o equil brio; o equil brio atingido mais rapidamente. A varia o da press o n o desloca o equil brio, pois as quantidades em mol s o iguais nos dois sentidos da equa o, ou seja, n o h varia o de volume. CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) 144 4244 43 144 4244 43 2 mol 2 mol 9 Uma mistura constitu da de 45 g de cloreto de s dio e 100 mL de gua, contida em um bal o e inicialmente a 20 foi submetida destila o simples, sob press o C, de 700 mm Hg, at que fossem recolhidos 50 mL de destilado. O esquema abaixo representa o conte do do bal o de destila o, antes do aquecimento: a) De forma an loga mostrada acima, represente a fase de vapor, durante a ebuli o. b) Qual a massa de cloreto de s dio que est dissolvida, a 20 ap s terem sido recolhidos 50 mL C, de destilado? Justifique. c) A temperatura de ebuli o durante a destila o era igual, maior ou menor que 97,4 Justifique. C? Dados: Curva de solubilidade do cloreto de s dio em gua: Ponto de ebuli o da gua pura a 700 mm Hg: 97,4 C O BJETI V O FU VEST ( 2 Fa se ) Ja n e i r o / 2 0 0 3 Resolu o a) b) De acordo com a curva de solubilidade fornecida, verifica-se que sob press o de 700 mmHg, a 20 C, poss vel dissolver 36g de cloreto de s dio em 100mL de H2O. Ap s terem sido recolhidos 50mL de H2O (destilado), sobraram no bal o 45g de cloreto de s dio e 50mL de H2O. a 20 36g de NaC l 100mL de H2O C: x 50mL de H2O x = 18g de NaCl dissolvidos c) Quando um solvente cont m part culas dispersas, o seu ponto de ebuli o aumenta (ebuliometria). Como o ponto de ebuli o da gua pura a 700 mmHg 97,4 o ponto de ebuli o da gua na solu o C, maior. 10 Dimetil-hidrazina e tetr xido de dinitrog nio foram usados nos foguetes do m dulo que pousou na Lua nas miss es Apollo. A rea o, que ocorre pela simples mistura desses dois compostos, pode ser representada por (CH3)2N NH2(l) + 2N2O4(l) 3N2(g) + 4H2O(g) + 2CO2(g) a) Entre os reagentes, identifique o oxidante e o redutor. Justifique sua resposta, considerando os n meros de oxida o do carbono e do nitrog nio. b) Cite duas caracter sticas da rea o apresentada que tornam adequado o uso desses reagentes. c) Qual a press o parcial do g s nitrog nio quando a press o da mistura gasosa liberada se iguala press o na superf cie da Lua? M ostre os c lculos. Dados: n mero de oxida o do carbono na dimetilhidrazina: 2 press o na superf cie lunar: 3 x 10 10 Pa Resolu o O BJETI V O FU VEST ( 2 Fa se ) Ja n e i r o / 2 0 0 3 a) H (H3C)2 N N H + 2N 2O4 3N 2 + 4H2O + 2CO2 2 2 2 +4 0 +4 redu o oxida o oxida o Agente oxidante: N2O4 Agente redutor: (CH3)2 N NH2 b) a decomposi o deve ser r pida, pois ocorre pela simples mistura dos compostos. a decomposi o deve ser exot rmica. h aumento de volume, pois os reagentes s o l quidos e os produtos gasosos. c) (CH3)2 N NH2(l) + 2 N2O4(l) 3N2(g) + 4H2O(g) + 2CO2(g) 1444442444443 9 mols ptotal ........... 9 mols ......... 3 . 10 10Pa pN2 ............. 3 mols .......... x x = 1 . 10 10Pa Qu mica M antendo a tradi o, a prova de Qu mica foi bem elaborada, apresentando quest es originais e com um grau de dificuldade de m dio para dif cil. No entanto, foi uma prova cansativa devido ao enorme n mero de perguntas, pois cada quest o subdividia-se em v rios itens. O BJETI V O FU VEST ( 2 Fa se ) Ja n e i r o / 2 0 0 3

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