obq2000_faseiii

Olimpada Brasileira de Qumica - 2000

Exame aplicado em 30.09.2000

Caro estudante, Voc pertence a um seleto grupo, escolhido dentre 10.000 outros participantes em todo o Territrio nacional, que conquistou o privilgiode representar seu estado na Olimpada Brasileira de Qumica. Este exame traz uma novidade: metade das questes propostas foi utilizadanas provas finais das olimpadas de Qumica de tradicionais pases participantes desta modalidade de competio. Alm de colocar nossaforma de avaliao no mesmo patamar desses pases, temos, tambm, o propsito de demonstrar que voc capaz de apresentarsemelhante desempenho. Que este evento resulte em estmulo para voc aprofundar e prosseguir seus estudos no campo da Qumica. Congratulaes a voc e aos seus mestres pelo memorvel feito e bom desempenho neste exame, primeiro passo para conquistarumas das oito vagas nas Olimpadas Internacionais do prximo ano.

Questo 1(47th Chemistry Olympiad - Final National Competititon - 2000 - Estonia) Em uma mistura, as quantidades de matria de metais A, B e C esto na razo de 4:2:1. Suas massasmolares so 3x g/mol; 5x g/mol; 7x g/mol, respectivamente (as massas molares esto na razo de 3:5:7).Quando 4,64 g da mistura de metais A, B e C reagem com cido clordrico, so desprendidos 3,136 dm3 dehidrognio (CNTP). O estado de oxidao dos metais nos sais formados II.

Escreva uma equao geral para a reao de metal (Me) com cido clordrico, que possa mostrar areao descrita acima.

a.

Calcule a quantidade de matria de hidrognio desprendido.b.Calcule as quantidades de matria dos metais (i) A, (ii) B e (iii) Cc.Escreva uma equao para os clculos das massas molares dos metais e resolva-a (determine o valorde "x").

d.

Calcule as massas molares dos metais (i) A, (ii) B e (iii) C; identifique estes metais e d seus nomes.e.

Questo 2(Chemistry Olympiad - Final National Competititon - 2000 - Sweden) Se cido actico (HAc) adicionado a uma soluo de benzoato de sdio (NaB), cido benzico (HB) e

ons acetatos (Ac- ) so formados, em alguma extenso, de acordo com a equao qumica:

B- + HAc HB + Ac-

Calcule a constante de equilbrio para esta reao, sabendo que o pKa (HAc) = 4,77 e o pKa (HB) =4,20.

a.

Uma soluo aquosa preparada a partir de 0,050 mol de benzoato de sdio e 0,050 mol de cidoactico e diluda para 0,500 dm3. A solubilidade do cido benzico 0,020 mol/dm3.Mostre que h a formao de um precipitado de cido benzico.b.Calcule a quantidade de cido benzico precipitado.c.Calcule o pH da soluo.d.

Questo 3 (2000 United States National Chemistry Olympiad Study Camp - Final Examination)

Olimpada Brasileira de Qumica http://www.obq.ufc.br/obqexam00.html

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Um hidrocarboneto A tem frmula C9H12 e, quando hidrogenado sob catlise com Pd/C, consome 3(trs) equivalentes de H2 para formar um composto B, C9H18. No tratamento de A com cido sulfricoaquoso, na presena de on mercrico (catalisador), so produzidas duas cetonas isomricas, C e D. Aoxidao de A com KMnO4, d uma mistura de cido actico com o cido tricarboxlico E (estrutura abaixo).Proponha as estruturas dos compostos A, B, C e D e escreva os respectivos nomes.

E

Questo 4(Canadian Chemistry Olympiad - Final Selection Examination - 2000 ) Uria, CO(NH2)2, reage com gua produzindo dixido de carbono e amnia. Os dados termodinmicospara os possveis reagentes e produtos so dados abaixo (negligencie a solubilidade do dixido de carbono eda amnia em gua lquida).

Composto DHf (kJ.mol-1) S (J.K-1.mol-1)

CO(NH2)2 (s)-333,51 104,60

H2O (l)-285,83 69,91

H2O (g)-241,82 188,83

CO2 (g)-393,51 213,74

NH3 (g)-46,11 192,45

a. Considere a hidrlise de uria com H2O (l) (Reao A) e com H2O (g) (Reao B), respectivamente.Calcule DH, DS e DG , a 25 C, para cada reao e especifique se a reao espontnea ou no.

b. Considerando que ambos, DH e DS, so independentes da temperatura, encontre a temperatura na quala Reao A ocorrer espontaneamente.

c. Calcule Kp a 25 C para cada reao, expressando esse valor em unidades apropriadas.


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R = 8,314 J. K-1 . mol-1.

Questo 5

Considerando a reao hipottica A + B C, que ocorre na direo direta, numa nicaetapa e cujo perfil energtico est representado na figura ao lado. Responda:

a. Que reao mais rpida no equilbrio, a direta ou ainversa ?

b. O equilbrio favorece aos produtos ou aos reagentes ?

c. Em geral, como um catalisador alteraria o perfilenergtico dessa reao ?

d. Um catalisador afetaria a razo entre as constantes develocidade das reaes direta e inversa?

e. Como varia a constante de equilbrio dessa reao,com a temperatura ?

Justifique suas respostas

Questo 6 Ouro metlico dissolve em gua rgia, uma mistura de cido clordrico e cido ntrico concentrados e,na qumica do ouro, as seguintes reaes so importantes:

Au3+(aq) + 3 e- Au (s) E red = + 1,498 V

AuCl4- (aq) + 3 e

- Au (s) + 4 Cl- (aq) Ered = + 1,002 V

Utilizando as semi-reaes acima e a semi-reao:

NO3- (aq) + 4 H+(aq) + 3 e

- NO(g) + 2 H2O(l) E red = + 0,96V

Responda s questes (a), (b), e (c)

D a equao equilibrada da reao entre o ouro e o cido ntrico, para formar Au3+ e NO(g) e calculea fem-padro (E ) associada a esta reao. Esta reao espontnea ?

a.

D a equao da reao entre o ouro e o cido clordrico, formando AuCl4- e H2(g) e calcule afem-padro (E ) associada a esta reao. Esta reao, em condies-padro, espontnea?

b.

D a reao entre o ouro e a gua rgia para dar AuCl4- e NO(g) e calcule a fem-padro (E )associada a esta reao. Esta reao espontnea?

c.

Utilizando a equao de Nerst, explique a razo da gua rgia ser capaz de dissolver o ouro .d.


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Questo 7 A atropina (estrutura abaixo) um alcalide obtido da Atropa beladona, utilizado, em solues diludas(0,5 a 1%), para a dilatao da pupila. Em maiores concentraes este composto torna-se um poderosoveneno.

a. A hidrlise da atropina produz a tropina e o cido ( )trpico.Quais so as estruturas e as frmulas moleculares desses doiscompostos?

b. Apesar de possuir carbonos assimtricos a tropina opticamente inativa. Explique

c. Uma forma isomrica da tropina, chamada Y-tropina, tambmopticamente inativa, pode ser preparada pelo aquecimento datropina em meio bsico.Qual sua estrutura ?

Questo 8 Dentre os processos de separao de misturas mais utilizados, podemos incluir a destilao simples e adestilao fracionada.

Em que consistem cada um desses mtodos de separao ?a.Quando cada um deles pode ser empregado ? D exemplo.b.Descreva os utenslios (vidrarias e outros materiais de laboratrio) utilizados em cada um desses doisprocessos de separao.

c.


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