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ENGENHARIA DO AMBIENTE ENGENHARIA DE MATERIAIS

1ª FASE 2007-2008 QUIMICA

1º TESTE – 26 OUTUBRO 2007

Leia atentamente todas as perguntas antes de principiar a responder. Mesmo quando tal não for mencionado explicitamente, deve justificar o mais completamente possível as suas respostas. Duração: 1,5 horas

I

1) Justifique a ordem relativa dos valores de energia de ionização nos seguintes pares de átomos (utilize sempre que necessário as regras de Slater, mas esteja atento a átomos que possam constituir possíveis excepções):

a) Na (494 kJ/mole) e Mg (736 kJ/mole). b) P (1060 kJ/mole) e S (1000 kJ/mole). 2) Recorrendo de novo às regras de Slater indique qual dos átomos (O ou F) deverá

ter maior electroafinidade. 3) Identifique com os respectivos nºs quanticos todos os electrões de valência do

átomo de Ni.

II

1) Esboce um diagrama de níveis de energia para a molécula de azoto (N2) recorrendo à Teoria das Orbitais Moleculares; considere que ocorre mistura entre as orbitais s e p quando da formação das orbitais moleculares.

2) Qual das espécies é mais estável, o azoto molecular (N2) ou o azoto atómico (N)? 3) Indique, justificando, quais as propriedades magnéticas do azoto. 4) Qual das espécies apresenta maior energia de ionização, o atómico atómico ou o

azoto molecular? Justifique.

III Calcule o momento dipolar do HF, sabendo que a distância na ligação H-F é de 0, 92 Å.

( ) ( )25.316% BABACI χχχχ −+−= qelectrão = 1.6022 x 10-19 C = 4.803 x 10-10 u.e.c.

1D = 10 x 10-18 u.e.c. = 3.336 x 10-30 C.m

IV

1) Calcule a energia cinética de um electrão arrancado da superfície de uma placa de potássio (W – trabalho de extracção – 2,26 eV) por luz incidente com um comprimento de onda de 350 nm? 1eV = 1.602 x 10-19 J

2) Calcule o comprimento de onda associado a uma bola de ténis de 300g que se move à velocidade de 100 km/h. Que conclusões pode tirar quando à relevância do dualismo onda-corpúsculo na descrição do movimento desta bola?

Cotação

I II III

1a 0.5 1 1.0 1 0.5 1b 0.5 2 0.25 IV 2 0.5 3 0.25 1 0.5 3 0.25 4 0.25 2 0.5



2º TESTE – 29 Novembro 2007

Leia atentamente todas as perguntas antes de principiar a responder. Mesmo quando tal não for mencionado explicitamente, deve justificar o mais completamente possível as suas respostas. Duração: 1,5 horas

I

a) Descreva a ligação química na molécula de CH2CHCN; indique tipos de ligação, multiplicidade, hibridações, orbitais envolvidas em cada ligação e angulos de ligação.

b) Qual das seguintes moléculas deve apresentar maior valor de temperatura de ebulição: A - CH2CHCN ou B - CH2CHCOOH? Justifique

II

O composto de coordenação K3[Cr(NH3)6] tem um momento magnético de 3,9 Magnetões de Bohr.

a) Indique o nome deste composto b) Diga qual o nº de coordenação e a estrutura do mesmo. c) Recorrendo à Teoria do Enlace de Valência justifique o valor do momento

magnético apresentado.

III

Nos testes de miscibilidade efectuados no laboratório o etilenoglicol (CH2OHCH2OH) misturou-se com água e metanol, não sendo miscível com tetracloreto de carbono, Sabendo que o tetracloreto de carbono e o etilenoglicol são ambos apolares enquanto que a água e o metanol são polares, justifique esta violação da regra empírica “igual dissolve igual”.

IV Recorrendo à teoria do electrão livre (partícula na caixa) calcule o comprimento de onda de absorção do 1,3-octadieno (CH2CHCHCHCH2CH2CH2CH3).

2

22

8 Lm

hnE

en = h = 6.63 x 10-34 J.s me = 9.110 x 10-31 kg

c = 2.998 x 108 m.s-1 dc-c = 141 pm V

a) Defina Temperatura de transição vítrea.

b) Considere as seguintes reacções de polimerização:

1) n CH2CH2 → (CH2CH2)n polietileno (PE) 2) n HOCO(CH2)4COOH + n H2N(CH2)6NH2 → (CO(CH2)4CONH(CH2)6NH)n + n H2O

Nylon 6,6 Indique o tipo de reacção de polimerização que se verifica em cada uma delas e diga, justificando, qual dos dois polímeros apresenta maior temperatura de transição vítrea.

VI

a) Calcule o raio atómico da prata, sabendo que a sua densidade é de 10,5 e que apresenta uma estrutura cúbica de corpo centrado.

b) Qual o metal que deve apresentar maior valor de temperatura de fusão: a prata ou o molibdénio? Justifique recorrendo à Teoria de Bandas.

NA = 6,023 x 1023 partículas/mole

Cotação

I a 1.5 III 1.0 VI a 1.0 b 0.35 IV 1.0 b 0.4

II a 0.35 V a 0.2 TOTAL 7.5 b 0.3 b 0.4 c 1.0

ENGENHARIA DO AMBIENTE QUÍMICA

3º TESTE – 1ª FASE – 16 JANEIRO 2008

Leia atentamente todas as perguntas antes de principiar a responder. Mesmo quando tal não for mencionado explicitamente, deve justificar o mais completamente possível as suas respostas.

Duração: 1h 30m

1 – Considere a pilha PbPb2+(0,1M)Ag+(0,1M)Ag.

a) (0,3) Escreva as reacções catódica e anódica, e indique, justificando, qual dos eléctrodos se irá comportar como cátodo, o da esquerda ou o da direita

b) (0,4) Calcule a força electromotriz da pilha. c) (0,3) O que sucede se tentar guardar cloreto de chumbo (PbCl2) num recipiente

de cobre? E de zinco? Justifique. EºZn

2+/Zn = -0,763V EºPb

2+/Pb = -0,126V EºCu

2+/Cu = +0,337V EºAg

+/Ag = +0,800V

2 - Para determinar a acidez de um vinagre comercial principiou por o diluir 1:10 e da solução preparada (solução A) retirou 10 ml para titular com uma solução 0,05M de NaOH.)

a) (0,7) Se utilizar 21,5 ml de NaOH na titulação, qual a percentagem em massa do ácido acético (CH3COOH) no vinagre comercial? Apresente todos os cálculos efectuados. b) (0,3) Calcule o volume necessário da mesma solução de NaOH 0,05M para titular um volume de10 ml de uma solução de ácido sulfúrico (H2SO4) com a mesma concentração da solução A. Justifique.

3 - Considere os valores das energias de Gibbs e entropias padrão a 298 K apresentadas na tabela seguinte:

∆∆∆∆Hº(kJmol-

1)

∆Sº(JK-1mol-1)

Cl2(g) 0,0 222,94 CO(g) -110,53 197,7 COCl2(g) -220,08 283,80 a) (0,9) Calcule os valores de ∆Gº298, ∆Hº298, e ∆Sº298 para a reacção

CO(g) + Cl2(g) ↔ COCl2(g) b) (0,3) Dos factores entálpico e entrópico atrás calculados diga se algum deles se

opõe à realização desta reacção no sentido directo. Justifique. c) (0,9) À temperatura de 600K a reacção inversa

COCl2(g) ↔ CO(g) + Cl2(g)

é predominante e apresenta uma constante de equilíbrio Kp = 0.0041. Determine a composição de equilíbrio do sistema se introduzir 0.124 atm de COCl2 num reactor e se permitir que a reacção progrida até atingir o equilíbrio.

4 – (1,0) O produto de solubilidade do PbI2 é 1,4 x 10-8. Calcule a solubilidade molar do iodeto de chumbo e a massa que fica por dissolver se adicionarmos 0,8g do sal a 1 litro de água. 5 - O Cloreto de Césio pode ser descrito como uma estrutura cúbica de corpo centrado (CCC) de iões Cl-, em que 50% dos iões Cl- são substituidos por iões Cs+.

a) (1) Calcule a densidade teórica do CsCl. b) (0,6) Indique em cada um destes pares de compostos, qual o mais duro.

Justifique. i) ZnS e CsCl ii) CsCl e Cs iii) CsCl e Cl2 6 - (0,8) Descreva os processos electroquímicos que ocorrem durante o processo de corrosão de uma barra metálica imersa em água de modo a que uma parte da barra se encontra numa zona mais rica em oxigénio do que a outra.

ENGENHARIA DE MATERIAIS QUÍMICA



Duração: 1h 30m


d) (0,3) Escreva as reacções catódica e anódica, e indique, justificando, qual dos eléctrodos se irá comportar como cátodo, o da esquerda ou o da direita

e) (0,4) Calcule a força electromotriz da pilha. f) (0,3) O que sucede se tentar guardar cloreto de chumbo (PbCl2) num recipiente


2+/Zn = -0,763V EºPb

2+/Pb = -0,126V EºCu

2+/Cu = +0,337V EºAg+

/Ag = +0,800V 2 - Na aula de laboratório efectuou uma montagem em que ligou dois prego de ferro aos terminais de uma pilha e mergulhou-os num gel com dois indicadores: um indicador de OH- (fenolftaleína – cor carmim) e um indicador da presença de Fe2+ ( ferricianeto de potássio – cor azul).

a) (0,7) Justifique as diferenças apresentadas pelo gel em torno de cada um dos pregos e escreva as equações das reacções que se verificam.

b) (0,3) O que acontece se a pilha estiver totalmente descarregada? Justifique.



1)

∆Sº(JK-1mol-1)

Cl2(g) 0,0 222,94 CO(g) -110,53 197,7 COCl2(g) -220,08 283,80 d) (0,9) Calcule os valores de ∆Gº298, ∆Hº298, e ∆Sº298 para a reacção

CO(g) + Cl2(g) ↔ COCl2(g) e) (0,3) Dos factores entálpico e entrópico atrás calculados diga se algum deles se

opõe à realização desta reacção no sentido directo. Justifique. f) (0,9) À temperatura de 600K a reacção inversa




c) (1,0) Calcule a densidade teórica do CsCl. d) (0,6) Indique em cada um destes pares de compostos, qual o mais duro.

Justifique. i) ZnS e CsCl ii) CsCl e Cs iii) CsCl e Cl2 6 - (0,8) Descreva os processos electroquímicos que ocorrem durante o processo de corrosão de uma barra metálica imersa em água de modo a que uma parte da barra se encontra numa zona mais rica em oxigénio do que a outra.



1º TESTE – 29 Novembro 2007

Leia atentamente todas as perguntas antes de principiar a responder. Mesmo quando tal não for mencionado explicitamente, deve justificar o mais completamente possível as suas respostas. Duração: 2 horas 15 minutos

I a) Dê uma definição rigorosa de Energia de Ionização. b) Considere os elementos Ca e Cu; recorrendo às regras de Slater diga qual dos

dois tem maior energia de ionização. c) Identifique com os respectivos nºs quanticos todos os electrões de valência do

átomo de Cr. d) Calcule a energia cinética de um electrão arrancado da superfície de uma placa

de potássio (W – trabalho de extracção – 2,26 eV) por luz incidente com um comprimento de onda de 300 nm?

h = 6.63 x 10-34 J.s c = 2.998 x 108 m.s-1

II

Calcule o momento dipolar do HCl, sabendo que a distância H-Cl é de 1,28 Å.

2

5.316% BABACI χχχχ −+−=

qelectrão = 1.6022 x 10-19 C 1D = 3.336 x 10-30 C.m

III

a) – Esboce um diagrama de níveis de energia para a molécula de Flúor (F2) recorrendo à Teoria das Orbitais Moleculares. b) – Indique, justificando, quais as propriedades magnéticas do F2. c) – Qual das espécies apresenta maior energia de ionização, o flúor atómico ou o flúor molecular? Justifique.

IV

c) Descreva a ligação química na molécula de CH2CHCN; indique tipos de ligação, multiplicidade, hibridações, orbitais envolvidas em cada ligação e angulos de ligação.

d) Qual das seguintes moléculas deve apresentar maior valor de temperatura de ebulição: A - CH2CHCN ou B - CH2CHCOOH? Justifique

V

O composto de coordenação K3[Cr(NH3)6] tem um momento magnético de 3,9 Magnetões de Bohr.

d) Indique o nome deste composto e) Diga qual o nº de coordenação e a estrutura do mesmo. f) Recorrendo à Teoria do Enlace de Valência justifique o valor do momento

magnético apresentado.

VI

Nos testes de miscibilidade efectuados no laboratório o etilenoglicol (CH2OHCH2OH) misturou-se com água e metanol, não sendo miscível com tetracloreto de carbono, Sabendo que o tetracloreto de carbono e o etilenoglicol são ambos apolares enquanto que a água e o metanol são polares, justifique esta violação da regra empírica “igual dissolve igual”.

VII Recorrendo à teoria do electrão livre (partícula na caixa) calcule o comprimento de onda de absorção do 1,3-octadieno (CH2CHCHCHCH2CH2CH2CH3).

2

22

8 Lm

hnE

en = h = 6.63 x 10-34 J.s me = 9.110 x 10-31 kg

c = 2.998 x 108 m.s-1 dc-c = 141 pm

VIII

c) Defina Temperatura de transição vítrea.

d) Considere as seguintes reacções de polimerização: 1) n CH2CH2 → (CH2CH2)n polietileno (PE) 2) n HOCO(CH2)4COOH + n H2N(CH2)6NH2 → (CO(CH2)4CONH(CH2)6NH)n + n H2O

Nylon 6,6 Indique o tipo de reacção de polimerização que se verifica em cada uma delas e diga, justificando, qual dos dois polímeros apresenta maior temperatura de transição vítrea.

Cotação

I a 0,3 III a 1,0 V a 0,35 VI 1,0 b 0,5 b 0,3 b 0,3 VII 1,0

c 0,5 c 0,3 c 1,0 VIII a 0,2 d 0,5 IV a 1,5 b 0,4

II 0,5 b 0,35

ENGENHARIA DO AMBIENTE QUÍMICA



Duração: 2h 00m


g) (0,3) Escreva as reacções catódica e anódica, e indique, justificando, qual dos eléctrodos se irá comportar como cátodo, o da esquerda ou o da direita

h) (0,4) Calcule a força electromotriz da pilha. i) (0,3) O que sucede se tentar guardar cloreto de chumbo (PbCl2) num recipiente


2+/Zn = -0,763V EºPb

2+/Pb = -0,126V EºCu

2+/Cu = +0,337V EºAg

+/Ag = +0,800V

2 - Para determinar a acidez de um vinagre comercial principiou por o diluir 1:10 e da solução preparada (solução A) retirou 10 ml para titular com uma solução 0,05M de NaOH.)

a) (0,7) Se utilizar 21,5 ml de NaOH na titulação, qual a percentagem em massa do ácido acético (CH3COOH) no vinagre comercial? Apresente todos os cálculos efectuados. b) (0,3) Calcule o volume necessário da mesma solução de NaOH 0,05M para titular um volume de10 ml de uma solução de ácido sulfúrico (H2SO4) com a mesma concentração da solução A. Justifique.



1)

∆Sº(JK-1mol-1)

Cl2(g) 0,0 222,94 CO(g) -110,53 197,7 COCl2(g) -220,08 283,80 g) (0,9) Calcule os valores de ∆Gº298, ∆Hº298, e ∆Sº298 para a reacção

CO(g) + Cl2(g) ↔ COCl2(g) h) (0,3) Dos factores entálpico e entrópico atrás calculados diga se algum deles se

opõe à realização desta reacção no sentido directo. Justifique. i) (0,4) Calcule a constante de equilíbrio desta reacção a 400 K. j) (0,9) À temperatura de 600K a reacção inversa




e) (1,0) Calcule a densidade teórica do CsCl. f) (0,6) Indique em cada um destes pares de compostos, qual o mais duro.

Justifique. i) ZnS e CsCl ii) CsCl e Cs iii) CsCl e Cl2 6 - a – (0,5) Esboce o diagrama de bandas do molibdénio (Mo) metálico e indique qual a fracção daquela banda que está preenchida.

b – (0,8) Diga qual destes dois metais, molibdénio e níquel, apresenta maior valor de temperatura de fusão. Justifique. c – ( 0,8) Diga qual destes dois elementos, molibdénio e níquel, apresenta maior raio. Apresente todos os cálculos efectuados para justificar a sua resposta. 7 - (0,8) Descreva os processos electroquímicos que ocorrem durante o processo de corrosão de uma barra metálica imersa em água de modo a que uma parte da barra se encontra numa zona mais rica em oxigénio do que a outra.




Duração: 2h 00m


j) (0,3) Escreva as reacções catódica e anódica, e indique, justificando, qual dos eléctrodos se irá comportar como cátodo, o da esquerda ou o da direita

k) (0,4) Calcule a força electromotriz da pilha. l) (0,3) O que sucede se tentar guardar cloreto de chumbo (PbCl2) num recipiente


2+/Zn = -0,763V EºPb

2+/Pb = -0,126V EºCu

2+/Cu = +0,337V EºAg

+/Ag = +0,800V

2 - Na aula de laboratório efectuou uma montagem em que ligou dois prego de ferro aos terminais de uma pilha e mergulhou-os num gel com dois indicadores: um indicador de OH- (fenolftaleína – cor carmim) e um indicador da presença de Fe2+ ( ferricianeto de potássio – cor azul).

c) (0,7) Justifique as diferenças apresentadas pelo gel em torno de cada um dos pregos e escreva as equações das reacções que se verificam.

d) (0,3) O que acontece se a pilha estiver totalmente descarregada? Justifique.



1)

∆Sº(JK-1mol-1)

Cl2(g) 0,0 222,94 CO(g) -110,53 197,7 COCl2(g) -220,08 283,80 k) (0,9) Calcule os valores de ∆Gº298, ∆Hº298, e ∆Sº298 para a reacção

CO(g) + Cl2(g) ↔ COCl2(g) l) (0,3) Dos factores entálpico e entrópico atrás calculados diga se algum deles se

opõe à realização desta reacção no sentido directo. Justifique. m) (0,4) Calcule a constante de equilíbrio desta reacção a 400 K. n) (0,9) À temperatura de 600K a reacção inversa




g) (1,0) Calcule a densidade teórica do CsCl. h) (0,6) Indique em cada um destes pares de compostos, qual o mais duro.

Justifique. i) ZnS e CsCl ii) CsCl e Cs iii) CsCl e Cl2 6 - a – (0,5) Esboce o diagrama de bandas do molibdénio (Mo) metálico e indique qual a fracção daquela banda que está preenchida. b – (0,8) Diga qual destes dois metais, molibdénio e níquel, apresenta maior valor de temperatura de fusão. Justifique. c – ( 0,8) Diga qual destes dois elementos, molibdénio e níquel, apresenta maior raio. Apresente todos os cálculos efectuados para justificar a sua resposta. 7 - (0,8) Descreva os processos electroquímicos que ocorrem durante o processo de corrosão de uma barra metálica imersa em água de modo a que uma parte da barra se encontra numa zona mais rica em oxigénio do que a outra.

ENGENHARIA DO AMBIENTE QUÍMICA 1º EXAME – 16 JANEIRO 2008

Leia atentamente todas as perguntas antes de principiar a responder. Mesmo quando tal não for mencionado explicitamente, deve justificar o mais completamente possível as suas respostas. Duração: 2h 30m

1 – (1,0) Usando a teoria do electrão livre (Partícula na caixa) calcule o comprimento de onda de absorção do octatrieno (CH2CHCHCHCH2CH2CH2CH2 CH3).

2

22

8 Lm

hnE

en = h = 6.63 x 10-34 J.s me = 9.110 x 10-31 kg

c = 2.998 x 108 m.s-1 dc-c = 141 pm 2 - Nos testes efectuados no laboratório verificou qual a miscibilidade do tetracloreto de carbono (CCl4) em água, metanol (CH3OH) e n-hexano (CH3 CH2 CH2 CH2

CH2CH3) a) (0,45) Identifique os tipos de interacção entre 2 moléculas de cada um destes

compostos. b) (0,55) Justifique a miscibilidade apresentada pelo tetracloreto de carbono com

os três solventes acima referidos, baseando-se nas interacções soluto-solvente.

3 – Considere a pilha PbPb2+(0,1M)Ag+(0,1M)Ag. m) (0,3) Escreva as reacções catódica e anódica, e indique, justificando, qual dos

eléctrodos se irá comportar como cátodo, o da esquerda ou o da direita n) (0,4) Calcule a força electromotriz da pilha. o) (0,3) O que sucede se tentar guardar cloreto de chumbo (PbCl2) num recipiente


2+/Zn = -0,763V EºPb

2+/Pb = -0,126V EºCu

2+/Cu = +0,337V EºAg

+/Ag = +0,800V

4 - Para determinar a acidez de um vinagre comercial principiou por o diluir 1:10 e da solução preparada (solução A) retirou 10 ml para titular com uma solução 0,05M de NaOH.) a) (0,7) Se utilizar 21,5 ml de NaOH na titulação, qual a percentagem em massa do ácido acético (CH3COOH) no vinagre comercial? Apresente todos os cálculos efectuados. b) (0,3) Calcule o volume necessário da mesma solução de NaOH 0,05M para titular um volume de10 ml de uma solução de ácido sulfúrico (H2SO4) com a mesma concentração da solução A. Justifique. 5 - (2,5) Utilizando a Teoria do Enlace de Valência descreva as ligações (hibridações, tipos e ângulos de ligação, orbitais envolvidas em cada ligação) na molécula da cianamida (NCNH2).

N C NH2 6 a) (2,0) Esboce um diagrama de níveis de energia para a molécula de LiF recorrendo à Teoria das Orbitais Moleculares; considere que ocorre mistura entre as orbitais s e p quando da formação das orbitais moleculares.

b) (0.5) Indique, justificando, quais as propriedades magnéticas do LiF.

c) (1,0) Sabendo que o momento dipolar da molécula LiF é de 6,284 D, calcule a distância entre estes dois átomos na referida molécula.

qelectrão = 1,6022 x 10-19C 1D = 3,336 x 10-30C.m %CI = 16|χA-χB+ 3,5χA-χB2

7 – Considere os valores das energias de Gibbs e entropias padrão a 298 K apresentadas na tabela seguinte: ∆Hº(kJmol-1) ∆Sº(JK-1mol-1) Cl2(g) 0,0 222,94 CO(g) -110,53 197,7 COCl2(g) -220,08 283,80 o) (1,4) Calcule os valores de ∆Gº298, ∆Hº298, e ∆Sº298 para a reacção

CO(g) + Cl2(g) ↔ COCl2(g) p) (0,5) Dos factores entálpico e entrópico atrás calculados diga se algum deles se

opõe à realização desta reacção no sentido directo. Justifique. q) (1,0) Calcule a constante de equilíbrio desta reacção a 400 K.

8 - O Cloreto de Césio pode ser descrito como uma estrutura cúbica de corpo centrado (CCC) de iões Cl-, em que 50% dos iões Cl- são substituidos por iões Cs+.

i) (1,5) Calcule a densidade teórica do CsCl. j) (1,2) Indique em cada um destes pares de compostos, qual o mais duro.



1º EXAME – 16 JANEIRO 2008


1 – (1,0) Usando a teoria do electrão livre (Partícula na caixa) calcule o comprimento de onda de absorção do octatrieno (CH2CHCHCHCH2CH2CH2CH2 CH3).

2

22

8 Lm

hnE

en = h = 6.63 x 10-34 J.s me = 9.110 x 10-31 kg

c = 2.998 x 108 m.s-1 dc-c = 141 pm 2 - Nos testes efectuados no laboratório verificou qual a miscibilidade do tetracloreto de carbono (CCl4) em água, metanol (CH3OH) e n-hexano (CH3 CH2 CH2 CH2 CH2CH3)

d) (0,4) Identifique os tipos de interacção entre 2 moléculas de cada um destes compostos.

e) (0,6) Justifique a miscibilidade apresentada pelo tetracloreto de carbono com os três solventes acima referidos, baseando-se nas interacções soluto-solvente.

3 – Considere a pilha PbPb2+(0,1M)Ag+(0,1M)Ag. p) (0,3) Escreva as reacções catódica e anódica, e indique, justificando, qual dos

eléctrodos se irá comportar como cátodo, o da esquerda ou o da direita q) (0,4) Calcule a força electromotriz da pilha. r) (0,3) O que sucede se tentar guardar cloreto de chumbo (PbCl2) num recipiente


2+/Zn = -0,763V EºPb

2+/Pb = -0,126V EºCu

2+/Cu = +0,337V EºAg

+/Ag = +0,800V

4 - Na aula de laboratório efectuou uma montagem em que ligou dois prego de ferro aos terminais de uma pilha mergulhou-os num gel com dois indicadores: um indicador de OH- (fenolftaleína – cor carmim) e um indicador da presença de Fe2+ ( ferricianeto de potássio – cor azul).

e) (0,7) Justifique as diferenças apresentadas pelo gel em torno de cada um dos pregos e escreva as equações das reacções que se verificam.

f) (0,3) O que acontece se a pilha estiver totalmente descarregada? Justifique. 5 - (2,5) Utilizando a Teoria do Enlace de Valência descreva as ligações (hibridações, tipos e ângulos de ligação, orbitais envolvidas em cada ligação) na molécula da cianamida (NCNH2).

N C NH2 6 a) (2,0) Esboce um diagrama de níveis de energia para a molécula de LiF recorrendo à Teoria das Orbitais Moleculares; considere que ocorre mistura entre as orbitais s e p quando da formação das orbitais moleculares.

b) (0.5) Indique, justificando, quais as propriedades magnéticas do LiF. f) (1,0) Sabendo que o momento dipolar da molécula LiF é de 6,284 D, calcule a

distância entre estes dois átomos na referida molécula.



∆Hº(kJmol-1) ∆Sº(JK-1mol-1) Cl2(g) 0,0 222,94 CO(g) -110,53 197,7 COCl2(g) -220,08 283,80 r) (1,4) Calcule os valores de ∆Gº298, ∆Hº298, e ∆Sº298 para a reacção

CO(g) + Cl2(g) ↔ COCl2(g) s) (0,5) Dos factores entálpico e entrópico atrás calculados diga se algum deles se opõe

à realização desta reacção no sentido directo. Justifique. t) (1,0) Calcule a constante de equilíbrio desta reacção a 400 K.

8 - O Cloreto de Césio pode ser descrito como uma estrutura cúbica de corpo centrado (CCC) de iões Cl-, em que 50% dos iões Cl- são substituidos por iões Cs+.

k) (1,5) Calcule a densidade teórica do CsCl. l) (1,2) Indique em cada um destes pares de compostos, qual o mais duro.


ENGENHARIA DO AMBIENTE QUÍMICA 2º EXAME – 1 FEVEREIRO 2008


1 – a) (1,0) Usando a teoria do electrão livre (Partícula na caixa) calcule o comprimento de onda de absorção do 2,4 hexadieno (CH3CHCHCHCHCH3).

2

22

8 Lm

hnE

en = h = 6.63 x 10-34 J.s me = 9.110 x 10-31 kg

c = 2.998 x 108 m.s-1 dc-c = 141 pm b) Se utilizar esta teoria para calcular o comprimento de onda de absorção para o 2,4 hexadieno e para o octatetraeno (CH2CHCHCHCHCHCHCH2), em qual dos dois compostos espera obter um resultado mais semelhante ao oservado experimentalmente por espectroscopia de visível-UV? Justifique. 2 - Nos testes efectuados no laboratório verificou qual a miscibilidade do éter dietílico (C2H5OC2H5) em água e tetracloreto de carbono (CCl4).

a) (0,45) Identifique os tipos de interacção entre 2 moléculas iguais de cada um destes três compostos.

b) (0,55) Justifique o facto do éter dietílico, molécula polar, ser solúvel em tetracloreto de carbono e não em água.

3 – Considere a pilha Ag+(0,1M)Ag CuCu2+(0,1M). a) (0,3) Escreva as reacções catódica e anódica, e indique, justificando, qual dos

eléctrodos se irá comportar como cátodo, o da esquerda ou o da direita (ou seja, se a pilha se encontra representada na forma correcta ou não)

b) (0,4) Calcule a força electromotriz da pilha a 298K. c) (0,3) O que sucede se tentar guardar cloreto de prata (AgCl) num recipiente de

cobre? E de zinco? Justifique. EºZn

2+/Zn = -0,763V EºCu

2+/Cu = +0,337V EºAg

+/Ag = +0,800V

4 - Partindo de um vinagre comercial com 8% em peso de ácido acético (CH3COOH) principiou por o diluir 1:10 e da solução preparada (solução A) retirou 10 ml para titular com uma solução 0,05M de NaOH. a) (0,7) Qual o volume da solução de NaOH que necessitou para efectuar a titulação? Apresente todos os cálculos efectuados. b) (0,3) Para efectuar esta titulação recorreu ao indicador fenolftaleína. Descreva este composto funciona como indicador numa titulação ácido-base. 5 - (2,5) Utilizando a Teoria do Enlace de Valência descreva as ligações (hibridações, tipos e ângulos de ligação, orbitais envolvidas em cada ligação) na molécula do isocianato (HNCO).

H N C O

6 a) (2,0) Esboce um diagrama de níveis de energia para a molécula de N2 recorrendo à Teoria das Orbitais Moleculares; considere que ocorre mistura entre as orbitais s e p quando da formação das orbitais moleculares.

b) (1,2) Ordene, justificando, as seguintes espécies por ordem crescente de comprimentos de ligação: N2, N2

- e N2+.

c) (1,2) Sabendo que o comprimento de ligação na molécula HI é de 1,61 Å, calcule o momento dipolar (em Debye) da referida molécula.


7) a) (1,6) O Sódio é um metal que apresenta uma densidade inferior à da água, razão pela qual flutua quando é colocado na mesma. Sabendo que este metal se apresenta numa estrutura cúbica de corpo centrado e que o raio metálico do sódio é de 1,92 Å calcule o valor da densidade do sódio (NA = 6.023 x 1023 partículas/mole). b) (1,0) Utilizando a teoria das bandas explique porque razão os elementos do grupo 14 (C, Si e Ge) se comportam como isoladores e semicondutores eléctricos. c) (1,5) Recorrendo à Teoria de Slater ordene por ordem crescente de raio os seguintes elementos: Na, Ti e K. 8) a) Ordene as temperaturas de fusão dos seguintes compostos:

i) (0,3) KCl, KF e MgO ii) (0,3) Fe2O3, FeO e FeCl2 iii) (0,4) C(diamante), CH4 e CH3COOH. iv) (0,3)

b) (0,6) Classifique quanto ao tipo de síntese a resina fenol-formaldeído

9) (1,6) Calcule a constante de equilíbrio a 298K da reacção ( 8,314 J/K.mol). S(romboédrico) + 3/2 O2(g) ↔ SO3(g) ∆Hºf (SO3,g) = - 22,57 kJ/mol ∆Sºf (SO3,g) = 14,64 J/mol.K ∆Sºf (S,romboédrico) = 1,82 J/mol.K ∆Sºf (O2,g) = 11,71 J/mol.K 10) (1.5) Sabendo que o produto de solubilidade do iodeto de césio é 5 x 10-17, calcule a massa do respectivo sal que se pode dissolver em 150 ml de água.

ENGENHARIA DE MATERIAIS QUÍMICA 2º EXAME – 1 FEVEREIRO 2008


1 – a) (1,0) Usando a teoria do electrão livre (Partícula na caixa) calcule o comprimento de onda de absorção do 2,4 hexadieno (CH3CHCHCHCHCH3).

2

22

8 Lm

hnE

en = h = 6.63 x 10-34 J.s me = 9.110 x 10-31 kg

c = 2.998 x 108 m.s-1 dc-c = 141 pm b) Se utilizar esta teoria para calcular o comprimento de onda de absorção para o 2,4 hexadieno e para o octatetraeno (CH2CHCHCHCHCHCHCH2), em qual dos dois compostos espera obter um resultado mais semelhante ao oservado experimentalmente por espectroscopia de visível-UV? Justifique. 2 - Nos testes efectuados no laboratório verificou qual a miscibilidade do éter dietílico (C2H5OC2H5) em água e tetracloreto de carbono (CCl4).

d) (0,45) Identifique os tipos de interacção entre 2 moléculas iguais de cada um destes três compostos.

e) (0,55) Justifique o facto do éter dietílico, molécula polar, ser solúvel em tetracloreto de carbono e não em água.

3 – Considere a pilha Ag+(0,1M)Ag CuCu2+(0,1M). d) (0,3) Escreva as reacções catódica e anódica, e indique, justificando, qual dos

eléctrodos se irá comportar como cátodo, o da esquerda ou o da direita (ou seja, se a pilha se encontra representada na forma correcta ou não)

e) (0,4) Calcule a força electromotriz da pilha a 298K. f) (0,3) O que sucede se tentar guardar cloreto de prata (AgCl) num recipiente de

cobre? E de zinco? Justifique. EºZn

2+/Zn = -0,763V EºCu

2+/Cu = +0,337V EºAg

+/Ag = +0,800V

4 – Nas aulas de laboratório utilizou dois processos de protecção contra corrosão. Descreva sucintamente cada um deles. 5 - (2,5) Utilizando a Teoria do Enlace de Valência descreva as ligações (hibridações, tipos e ângulos de ligação, orbitais envolvidas em cada ligação) na molécula do isocianato (HNCO).

H N C O 6 a) (2,0) Esboce um diagrama de níveis de energia para a molécula de N2 recorrendo à Teoria das Orbitais Moleculares; considere que ocorre mistura entre as orbitais s e p quando da formação das orbitais moleculares.

b) (1,2) Ordene, justificando, as seguintes espécies por ordem crescente de comprimentos de ligação: N2, N2

- e N2+.

f) (1,2) Sabendo que o comprimento de ligação na molécula HI é de 1,61 Å, calcule o momento dipolar (em Debye) da referida molécula.


7) a) (1,6) O Sódio é um metal que apresenta uma densidade inferior à da água, razão pela qual flutua quando é colocado na mesma. Sabendo que este metal se apresenta numa estrutura cúbica de corpo centrado e que o raio metálico do sódio é de 1,92 Å calcule o valor da densidade do sódio (NA = 6.023 x 1023 partículas/mole). b) (1,0) Utilizando a teoria das bandas explique porque razão os elementos do grupo 14 (C, Si e Ge) se comportam como isoladores e semicondutores eléctricos. c) (1,5) Recorrendo à Teoria de Slater ordene por ordem crescente de raio os seguintes elementos: Na, Ti e K. 8) a) Ordene as temperaturas de fusão dos seguintes compostos:

i) (0,3) KCl, KF e MgO ii) (0,3) Fe2O3, FeO e FeCl2 iii) (0,4) C(diamante), CH4 e CH3COOH. iv) (0,3)

b) (0,6) Classifique quanto ao tipo de síntese a resina fenol-formaldeído

9) (1,6) Calcule a constante de equilíbrio a 298K da reacção ( 8,314 J/K.mol) S(romboédrico) + 3/2 O2(g) ↔ SO3(g) ∆Hºf (SO3,g) = - 22,57 kJ/mol ∆Sºf (SO3,g) = 14,64 J/mol.K ∆Sºf (S,romboédrico) = 1,82 J/mol.K ∆Sºf (O2,g) = 11,71 J/mol.K 10) (1.5) Sabendo que o produto de solubilidade do iodeto de césio é 5 x 10-17, calcule a massa do respectivo sal que se pode dissolver em 150 ml de água.

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