1

1. (Fuvest 2016)

O Canal do Panamá liga os oceanos Atlântico e Pacífico. Sua travessia é feita por navios de carga genericamente chamados de “Panamax”, cujas dimensões devem seguir determinados parâmetros, para não causar danos ao Canal ou à própria embarcação. Considere um Panamax em forma de um paralelepípedo reto-

retângulo, com 200 m de comprimento e 30 m de

largura. Quando esse navio, carregado, ainda está no mar do Caribe, no Oceano Atlântico, seu calado, que é a distância entre a superfície da água e o fundo do

casco, é de 10 m. O calado varia conforme a densidade

da água na qual o navio está navegando, e essa densidade, por sua vez, depende da concentração de cloreto de sódio na água. O gráfico acima apresenta a

variação da densidade da água do mar, a 25 C, em

função da concentração de NaC , em mol L.

a) Calcule a massa de água deslocada por esse navio, quando ainda está no mar do Caribe, sabendo que

concentração de cloreto de sódio nesse mar é 35 g L.

A concentração salina no interior do Canal é menor do que no mar do Caribe, pois o Canal é alimentado por um grande lago de água doce. b) Considerando que a densidade da água no interior do

Canal é 1,0 g mL e que o calado máximo permitido no

interior do Canal é de 12 m, o Panamax citado poderá

cruzar o Canal em segurança? Explique, mostrando os cálculos. Note e adote:

massa molar (g mol) : NaC 58=

temperatura média da água do mar do Caribe: 25 C

2. (Fuvest 2012) O rótulo de um frasco contendo

determinada substância X traz as seguintes informações:

Propriedade Descrição ou valor

Cor Incolor

Inflamabilidade Não inflamável

Odor Adocicado

Ponto de Fusão 23 C−

Ponto de ebulição a 1atm 77 C

Densidade a 25 C 31,59 cm

Solubilidade em água a

25 C

0,1g 100 g de

2H O

a) Considerando as informações apresentadas no rótulo, qual é o estado físico da substância contida no

frasco, a 1atm e 25 C? Justifique.

b) Em um recipiente, foram adicionados, a 25 C, 56,0 g

da substância X e 200,0 g de água. Determine a

massa da substância X que não se dissolveu em água. Mostre os cálculos. c) Complete o esquema da página de resposta, representando a aparência visual da mistura formada

pela substância X e água quando, decorrido certo tempo, não for mais observada mudança visual. Justifique.

Dado: densidade da água a 325 C 1,00 g cm =

3. (Fuvest 2011) Recentemente, foi preparado um composto A que é insolúvel em água. No entanto, quando misturado com água saturada de gás carbônico, forma-se uma solução que contém o íon B. Quando a solução resultante é aquecida, o gás carbônico é eliminado, e se formam duas camadas, uma de água e outra de composto A. Essas transformações reversíveis podem ser representadas pela seguinte equação química:

O composto A está sendo testado em um novo processo de extração do óleo de soja. No processo atual, utiliza-se hexano para extrair o óleo dos flocos de soja, formando uma solução. Em seguida, o hexano é separado do óleo de soja por destilação. O novo processo, utilizando o composto A em vez de hexano, pode ser representado pelo seguinte esquema:

2

a) Descreva o que deve ser feito nas etapas X e Y para se obter o resultado mostrado no esquema. b) Explique por que, no processo de extração do óleo de soja, é vantajoso evitar a destilação do solvente hexano. 4. (Fuvest 2011) Em 1921, E. Rutherford e J. Chadwick relataram que, ao bombardear átomos de nitrogênio

( )14

7N com partículas alfa (núcleos de 4

2He ), ocorria a

liberação de prótons. Posteriormente, eles afirmaram: Não há informação sobre o destino final da partícula alfa... É possível que ela se ligue, de alguma maneira, ao núcleo residual. Certamente ela não é reemitida pois, se assim fosse, poderíamos detectá-la. Anos mais tarde, P. Blackett demonstrou que, na experiência relatada por Rutherford e Chadwick, havia apenas a formação de um próton e de outro núcleo X. Também lembrou que, na colisão da partícula alfa com o átomo de nitrogênio, deveria haver conservação de massa e de carga nuclear. a) Com base nas informações acima, escreva a equação nuclear representativa da transformação que ocorre ao se bombardear átomos de nitrogênio com partículas alfa. b) O núcleo X formado na experiência descrita é um isótopo de nitrogênio? Explique sua resposta.

5. (Fuvest 2001) Para determinar o volume de sangue

de uma pessoa, injeta-se em sua corrente sanguínea

uma solução aquosa radioativa de citrato de gálio e,

depois de certo tempo, colhe-se uma amostra de sangue

e mede-se sua atividade.

Em uma determinação, a concentração do radioisótopo

gálio-67 na solução era de

1,20 × 1012 átomos por mililitro, no momento de sua

preparação. Decorridas 24 horas de sua preparação,

1,00 mL dessa solução foi injetado na pessoa. A coleta

de sangue foi feita 1 hora após a injeção, sendo que a

amostra coletada apresentou 2,00 × 108 átomos de

gálio-67 por mililitro. A diminuição da concentração do

radioisótopo deveu-se apenas ao seu decaimento

radioativo e à sua diluição no sangue.

a) Use o gráfico a seguir para determinar de quanto caiu

a atividade do gálio-67, após 25 horas.

b) Calcule o volume de sangue da pessoa examinada.

c) O gálio-67 emite radiação γ quando seu núcleo

captura um elétron de sua eletrosfera. Escreva a

equação dessa reação nuclear e identifique o nuclídeo

formado.

6. (Unesp 2019) De acordo com a teoria atômica de Dalton, os átomos eram considerados maciços e indestrutíveis, sendo preservados intactos nas transformações químicas. Além disso, o que diferenciava um elemento químico de outro era o peso de seus átomos. Em sua teoria, Dalton não admitia a união entre átomos de um único elemento químico. Átomos de elementos químicos diferentes poderiam se unir, formando o que Dalton denominava “átomos compostos”. A imagem mostra os símbolos criados por Dalton para representar os elementos químicos hidrogênio e nitrogênio e a substância amônia. Ao lado, há uma tabela com os pesos atômicos relativos estimados por Dalton para esses dois elementos.

a) Escreva a equação da reação de formação da amônia a partir de hidrogênio e nitrogênio, de acordo com a teoria de Dalton. Escreva a equação dessa reação de acordo com os símbolos e conhecimentos atuais. b) Calcule a razão entre os pesos de nitrogênio e de hidrogênio na amônia, tal como considerada por Dalton, e compare esse resultado com a razão entre as massas desses elementos na molécula de amônia, tal como conhecemos hoje. Admitindo como correta a razão calculada com base nos conhecimentos atuais, indique a diferença percentual, aproximadamente, entre as duas razões calculadas.

3

7. (Uerj 2018) Apesar de apresentarem propriedades químicas distintas, os elementos flúor, neônio e sódio possuem números atômicos próximos, conforme destacado a seguir.

9F 10Ne 11Na

Dentre esses elementos, nomeie o que apresenta maior estabilidade em relação à regra do octeto e indique o símbolo daquele cujos átomos têm o maior número de camadas eletrônicas. Em seguida, nomeie a ligação interatômica formada

entre Na e F e apresente a fórmula química do

composto resultante dessa ligação. 8. (Unifesp 2018) Considere as seguintes propriedades dos materiais: massa, volume, dureza, densidade, cor, transparência, permeabilidade, temperatura de fusão e condutividade elétrica. a) Quais dessas propriedades são consideradas propriedades gerais dos materiais? Justifique sua resposta. b) Quais dessas propriedades devem, necessariamente, ser levadas em consideração para a escolha de um material a ser utilizado na confecção de panelas? 9. (Unesp 2018) A alpaca é uma liga metálica

constituída por cobre (61%), zinco (20%) e níquel

(19%). Essa liga é conhecida como “metal branco” ou

“liga branca”, razão pela qual muitas pessoas a confundem com a prata. A tabela fornece as densidades dos metais citados.

Metal Densidade 3(g cm )

Ag 10,5

Cu 8,9

Ni 8,9

Zn 7,1

a) A alpaca é uma mistura homogênea ou heterogênea? Que característica da estrutura metálica explica o fato de essa liga ser condutora de corrente elétrica? b) A determinação da densidade pode ser utilizada para se saber se um anel é de prata ou de alpaca? Justifique sua resposta apenas por meio da comparação de valores, sem recorrer a cálculos.

10. (Fepar 2017) A tabela periódica pode ser utilizada para relacionar as propriedades dos elementos com suas estruturas atômicas; essas propriedades podem ser aperiódicas e periódicas. As propriedades periódicas são aquelas que, à medida que o número atômico aumenta, assumem valores semelhantes para intervalos regulares, isto é, repetem-se periodicamente. O gráfico ao lado mostra a variação de uma dessas

propriedades: a energia de ionização do 1º elétron, em

e V., para diferentes átomos.

Com base no gráfico e em conhecimentos de Química, responda aos itens a seguir. a) Como se explicam os elevados valores de energia de

ionização para os elementos de número atômico de 2,

10 e 18?

b) No intervalo entre Z 3= e Z 10,= observa-se

aumento da energia de ionização. Como se explica esse aumento da energia?

c) Por que o elemento de número atômico 19 apresenta

o menor potencial de ionização entre os elementos representados? d) Que número atômico, entre os elementos apresentados no gráfico, tem maior tendência a formar um ânion?

4

Gabarito: Resposta da questão 1: a) A concentração de cloreto de sódio nesse mar é

35,0g L. A partir deste valor e da massa molar do

cloreto de sódio pode-se calcular a concentração em

mol L.

NaC

Concentração comum Concentração molar Massa molar

Concentração comumConcentração molar

Massa molar

M 58 g / mol

35 g / LConcentração molar (NaC ) 0,6034482 mol / L

58 g / mol

Concentração molar (NaC ) 0,6 mol / L

=

=

=

= =

A partir do gráfico calcula-se a densidade:

3 3

3

d 1,02 g / mL 1.020 g / L 1.020 g / 10 m

d 1.020 kg / m

−= = =

=

Considerando o Panamax em forma de um

paralelepípedo reto-retângulo, com 200 m de

comprimento e 30 m de largura e calado de 10 m, pode-

se calcular o volume imerso do navio. 3

imersoV 200 m 30 m 10 m 60.000 m= =

água deslocada

imerso

água do mar do Caribe deslocada imerso

3 3água do mar do Caribe deslocada

água do mar do Caribe deslocada

7água do mar do Caribe deslocada

md

V

m d V

m 1.020 kg / m 60.000 m

m 61200000 kg

m 6,12 10 kg

=

=

=

=

=

b) A densidade da água no interior do Canal é 1,0 g mL

e que o calado máximo permitido no interior do Canal é

de 12m, com estes valores pode-se calcular a massa de

água do canal deslocada.

água do canal

3água do canal

d densidade da água no interior do canal

d 1,0 g mL 1.000 g / L 1.000 kg / m

Calado máximo 12 m

=

= = =

=

3água deslocada do canal

água deslocada do canalágua do canal

água deslocada do canal

água do canal3

3

água deslocada do canal

7água deslocada do canal

V 200 m 30 m 12 m 72.000 m

md

V

m1.000 kg / m

72.000 m

m 72.000.000 kg

m 7,2 10 kg

= =

=

=

=

=

Princípio de Arquimedes: todo sólido mergulhado num fluido recebe uma força chamada empuxo, vertical e para cima, de intensidade igual ao peso do fluido deslocado. Empuxo massa do fluido deslocado aceleração da gravidade

massa do fluido deslocadodensidade do fluido deslocado

volume do fluido deslocado

massa do fluido deslocado densidade do fluido deslocado volume do fluido deslocado

Entã

=

=

=

o,

Empuxo densidade do fluido deslocado volume do fluido deslocado aceleração da gravidade=

Se o empuxo do navio no canal for igual ou superior ao empuxo na água do mar, o navio flutuará. Daí,

7água do mar do Caribe deslocada

7água deslocada do canal

3 3

m 6,12 10 kg

m 7,2 10 kg

Empuxo densidade do fluido deslocado volume do fluido deslocado aceleração da gravidade

Empuxo no mar do Caribe 1.020 kg / m 60.000 m aceleração da

=

=

=

=

3 3

3 3

3 3

gravidade

Empuxo no mar do Caribe 61.200.000 kg / m m aceleração da gravidade

Empuxo no Canal 1.000 kg / m 72.000 m aceleração da gravidade

Empuxo no Canal 70.000.000 kg / m m aceleração da gravidade

=

=

=

Conclusão: 3 3 3 370.000.000 kg / m m aceleração da gravidade 61.200.000 kg / m m aceleração da gravidade

O empuxo da água do canal é maior do que na água do mar. O navio poderá cruzar o canal em segurança. Observação teórica: sob o ponto de vista apenas da análise da densidade, como a massa de água deslocada, para um mesmo volume de casco, no mar é menor do que a massa de água deslocada no canal, concluí-se que o navio poder cruzar o canal em segurança. Para um mesmo valor de volume V:

7

água do mar deslocada

água do mar deslocada água do canal deslocada7

água do canal deslocada

6,12 10 kgd

Vd d

7,2 10 kgd

V

=

=

Em outras palavras, o “navio” é menos denso do que a água do canal, por isso ele flutua.

5

Resposta da questão 2: a) De acordo com a tabela, o ponto de fusão da

substância contida no frasco é 23 C− e o ponto de

ebulição é 77 C. Como 23 C−

(S L) 25 C 77 C (L G),→ → concluímos que o

estado de agregação da substância é líquido.

b) A solubilidade da substância em água a 25 C é

0,1g 100 g de 2H O. Então:

0,1 g 2100 g (H O)

m g 2200,0 g (H O)

m 0,2 g (massa que se dissolveu de X)=

Foram adicionados 56,0 g da substância X, logo

55,8 g (56,0 g 0,2 g)− não dissolveu.

c) Como a 25 C a densidade da substância X é 31,59 g cm e este valor é maior do que a densidade da

água, que é de 31,00 g cm , conclui-se que X fica na

parte inferior do recipiente.

Resposta da questão 3: a) Teremos:

b) No processo de destilação do solvente hexano pode ocorrer maior consumo de energia e contaminação do óleo de soja com este hidrocarboneto. Além disso, no processo sugerido o composto A é reaproveitado. Resposta da questão 4: a) Equação nuclear representativa da transformação:

14 4 1 A

7 2 1 Z

14 4 1 17

7 2 1 8

N p X, então

N p X

+ → +

+ → +

b) Isótopos apresentam o mesmo número de prótons. Como o número de prótons do nitrogênio é sete e do

núcleo X formado é 8 ( 8O ), o núcleo X não é um isótopo

de nitrogênio. Resposta da questão 5:

a) A atividade do gálio-67 caiu de 20% nas 25 horas (de

1,0 para 0,8).

b) 4,80 L de sangue

c) 31Ga67 + -1e0 → ã + 30Zn67

Resposta da questão 6: a) De acordo com o enunciado, Dalton não admitia a união entre átomos de um único elemento químico, por

exemplo, 2H ou 2N . Átomos de elementos químicos

diferentes poderiam se unir formando o que Dalton denominava “átomos compostos”, o que, atualmente,

denomina-se molécula ( )H N HN .+ →

Equação da reação de formação da amônia, de acordo com a teoria de Dalton:

Equação da reação de formação da amônia, de acordo

com a teoria atual: 2 2 31N 3H 2NH .+ →

b) Cálculo da razão entre os pesos de nitrogênio e de hidrogênio na amônia, tal como considerada por Dalton:

Dalton

Dalton

Dalton

Peso atômico do nitrogênioR

Peso atômico do hidrogênio

4,2 42R

1 10

42R

10

=

= =

=

6

Razão entre as massas desses elementos na molécula de amônia, tal como conhecemos hoje:

3Amônia : NH .

Massa de nitrogênio em uma molécula de amônia 1 14 14

Massa de hidrogênio em uma molécula de amônia 3 1 3

Massa de nitrogênio em uma molécula de amôniaR

Massa de hidrogênio em uma molécula de amônia

14R

3

= =

= =

=

=

Diferença percentual, aproximada, entre as duas razões calculadas:

Dalton

Dalton

R R(%) 100

R

14 42

3 10(%) 100

42

10

1(%) 100

9

(%) 11,11%

Δ

Δ

Δ

Δ

−=

−

=

=

=

Resposta da questão 7: O elemento que apresenta maior estabilidade em

relação à regra do octeto é o neônio ( )10Ne .

2 2 610Ne : 1s 2s 2p

O símbolo do elemento cujos átomos têm o maior número de camadas eletrônicas é o sódio, cujo símbolo

é Na.

2 2 59

K L

2 2 610

K L

2 2 6 111

K ML

F : 1s 2s 2p Duas camadas.

Ne : 1s 2s 2p Duas camadas.

Na : 1s 2s 2p 3s Três camadas.

Ligação interatômica formada entre Na e F : ligação

iônica.

++ −

−

2 2 6 1 2 2 611 11

2 2 5 2 2 69 9 Fórmula

químicado compostoresul tante

Na : 1s 2s 2p 3s Na : 1s 2s 2pNa F NaF

F : 1s 2s 2p F : 1s 2s 2p

Resposta da questão 8: a) Das propriedades citadas no enunciado da questão são gerais (comuns a todo e qualquer material): massa e volume.

b) Propriedades que devem, necessariamente, ser levadas em consideração para a escolha de um material a ser utilizado na confecção de panelas, entre outras: temperatura de fusão, permeabilidade e dureza. Resposta da questão 9: a) A alpaca é uma mistura homogênea, pois pode formar uma liga eutética. A característica da estrutura metálica que explica o fato de essa liga ser condutora de corrente elétrica é a existências de elétrons livres dentro da rede cristalina, ou seja, ocorre ligação metálica. b) Sim. Justificativa: o cobre é o metal em maior porcentagem

presente na alpaca (61%), como sua densidade

( )38,9 g cm é menor do que a densidade da prata

( )310,5 g cm e os outros metais não apresentam

densidade superior a 38,9 g cm , conclui-se que a

determinação da densidade pode ser utilizada para se saber se um anel é de prata ou de alpaca. Resposta da questão 10: a) São elementos que pertencem à família dos gases nobres, portanto, apresentam as camadas de valência completas, o que faz com que a energia necessária para a retirada desses elétrons seja elevada. b) Nesse intervalo, com o aumento da carga nuclear, aumenta também a força de atração do elétron pelo núcleo, aumentando, consequentemente, a energia de ionização.

c) O elemento de Z 19= é um metal que apresenta

apenas 1 elétron na camada de valência e, como todos os elementos do primeiro grupo, tende a perder esse elétron numa ligação química, pois a força atração núcleo-elétron é menor.

d) Z 9,= pois pertence à família dos halogênios, família

que precisa de 1 elétron apenas para se estabilizar.