prova escrita de conhecimentos em quÍmica seleção... · 2 ministÉrio da educaÇÃo universidade...

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MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALFENAS / UNIFAL-MG

Pró-Reitoria de Pós-Graduação e Pesquisa Programa de Pós-Graduação em Química

Rua Gabriel Monteiro da Silva, 700 . Alfenas/MG . CEP 37130-000 Fone: (35) 3299-1067.

Email: [email protected]

NÚMERO DE INSCRIÇÃO DO CANDIDATO(A)

PROVA ESCRITA DE CONHECIMENTOS EM QUÍMICA

INFORMAÇÕES IMPORTANTES:

- IDENTIFIQUE TODAS AS FOLHAS DESTA PROVA COM SEU NÚMERO DE INSCRIÇÃO. Obs.: EM HIPÓTESE NENHUMA USE SEU NOME NAS FOLHAS COMO IDENTIFICAÇÃO. - RESPONDA TODAS AS QUESTÕES A TINTA NA FOLHA REFERENTE À QUESTÃO. SE NECESSÁRIO UTILIZE O VERSO. - PARA RASCUNHO USE AS FOLHAS ESPECÍFICAS NO FINAL DA PROVA. ESTAS NÃO SERÃO CONSIDERADAS NA CORREÇÃO. - A DURAÇÃO DA PROVA É DE, NO MÁXIMO, 3 (TRÊS) HORAS. - É PERMITIDO O USO DE CALCULADORA CIENTÍFICA

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1) Qual a quantidade em gramas que devem ser adicionados do sal acetato de sódio dihidratado (pureza 98% m/m) em 250 mL de uma solução de ácido acético 300 mM para torná-la uma solução tampão de pH 5,25? Qual a concentração final desta solução tampão? (pKa=4,75)

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2) O ácido fórmico possui pKa=3,75. Qual a concentração relativa percentual (α0 e α1) das formas

protonada e dissociada se uma solução 0,10 M deste ácido?

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3) (1,5 pontos) a) Diferencie órbita de orbital. b) Desenhe um diagrama de contorno para cada conjunto de números quânticos, a seguir: i) n=4, l =2; ii) n= 3, l =1; iii) n=2, l =0. c) Todo orbital tem um nó no infinito. Explique.

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4) (1,0 pontos) Defina energia de ionização e, com base no diagrama de Orbitais Moleculares,

explique qual das seguintes moléculas – N2 e O2 – apresentaria ‘energia de ionização’ mais baixa.

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5) O gráfico abaixo apresenta dados experimentais (o) da solubilidade do KNO3 em água. A linha

contínua (-) representa o ajuste linear obtido, onde y = ln s e x = 1/T, sendo s a solubilidade em

mol/L e T a temperatura em K.

Neste caso,

a) Escreva a equação química do produto de solubilidade do KNO3; Em seguida, expresse a

constante de equilíbrio em termos da solubilidade, para isto considere a aproximação de

soluções diluídas em que ±=1;

b) Usando as equações (1) e (2), mostradas abaixo, e o resultado do item a) prove que

ln � =∆�

��−

∆�

��×

�

�;

c) Usando o coeficiente angular do ajuste apresentado acima, caracterize o processo como

endotérmico ou exotérmico; Justifique a sua conclusão;

d) Com base no ajuste apresentado no gráfico acima determine a solubilidade do nitrato de

potássio, em g/L, na temperatura de 27oC;

2.8 3 3.2 3.4 3.6 3.8

x 10-3

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

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Solubilidade do KNO3 em água, dados retirado do Handbook

ln s

1/T, K-1

y = - 2,92e+003*x + 11,1

dados experimentais

ajuste linear

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Informações:

ln K = -G/RT eq. (1)

G = H - TS eq. (2)

T(K) = T(oC) + 273.15

Massa Molar do KNO3, M = 101,1032 g/mol

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6) A reação entre magnésio metálico e ácido clorídrico diluído é espontânea e exotérmica. Esta

reação ocorre com liberação de gás H2 (hidrogênio molecular) e formação de MgCl2(aq). Através da

montagem apropriada podemos acompanhar o volume de gás liberado (mL), na p = 1 atm e T =

27ºC, em função do tempo (min). O resultado experimental (linha contínua) para um determinado

ensaio é apresentado no gráfico abaixo.

Neste caso,

a) Considerando que o ácido clorídrico diluído é o reagente em excesso, qual o massa de Mg

utilizada na reação cujos dados foram apresentados na figura acima?

b) Na figura acima faça o esboço da curva (ou seja, preocupe-se com o aspecto qualitativo

apenas) representado a cinética da reação caso a reação seja conduzida com o ácido 2 vezes

mais concentrado.

c) Explique de forma qualitativa como a temperatura pode afetar os resultados deste

experimento.

d) Determine a velocidade média de formação do H2 durante os primeiros 50 minutos de

reação, em mL/min.

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

t, min

VH

2,mL

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Informações:

MM(Mg) = 24 g/mol

R = 0,082 atm L/ (mol K)

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7) Distribua os cloretos de alquila, mostrados a seguir, em ordem decrescente de reatividade (do

mais rápido para o mais lento) como reagente em uma reação SN2 e explique o porquê de sua

resposta.

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8) Ésteres são compostos amplamente empregados em diferentes setores industriais como

alimentos, farmacêutica, cosméticos, produtos de higiene pessoal, automotiva e de energia. Estes

compostos têm sido produzidos pela reação de um álcool e um ácido carboxílico na presença de

catalisadores homogêneos (ácido clorídrico e sulfúrico), como mostrado no esquema abaixo.

Representar o mecanismo de reação de síntese de éster catalisada por um ácido forte. Lembrar que

R1 e R2 são cadeias carbônicas.

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