Amostras de massas iguais de duas substâncias, I e II, foram submetidas independentemente a um processo deaquecimento em atmosfera inerte e a pressão constante. O gráfico abaixo mostra a variação da temperatura emfunção do calor trocado entre cada uma das amostras e a vizinhança.

Dados: ∆Hf e ∆Hv representam as variações de entalpia de fusão e de vaporização, respectivamente, e cp é o

calor específico.

Assinale a opção ERRADA em relação à comparação das grandezas termodinâmicas.A)∆Hf(I) ∆Hf(II)B) ∆Hv(I) ∆Hv(II)C) cp,I(s) cp,II(s)D) cp, II(g) cp,I(g)

E) cp,II(l) cp,I(l)

Pela análise do gráfico, temos:

Substância I:

I

Calor trocado

Tem

per

atu

ra

∆Hfusão

∆Hvaporização

Resolução

I

II

Calor trocado

Tem

per

atu

ra

Questão 1

ITA/2007

AAAUUUQQQ ÍÍÍMMMIIICCC

1

Substância II:

Logo: ∆Hfusão (I) ∆Hfusão (II)∆Hvaporização (I) ∆Hvaporização (II).

Sabe-se também que, durante o aquecimento de uma substância, grandes variações na temperatura indicam pe-quenos valores de calor específico. Isso também pode ser verificado pela inclinação das curvas de aquecimento:amostras de baixo calor específico possuem maior inclinação.Logo: cp,I(s) cp,II(s)

cp,II(l) cp,I(l)cp,II(g) cp,I(g).

Resposta: B

Um recipiente aberto contendo inicialmente 30g de um líquido puro a 278K, mantido à pressão constante de1atm, é colocado sobre uma balança. A seguir, é imersa no líquido uma resistência elétrica de 3Ω conectada,por meio de uma chave S, a uma fonte que fornece uma corrente elétrica constante de 2A. No instante emque a chave S é fechada, dispara-se um cronômetro. Após 100s, a temperatura do líquido mantém-seconstante a 330K e verifica-se que a massa do líquido começa a diminuir a uma velocidade constante de0,015g/s. Considere a massa molar do líquido igual a M.Assinale a opção que apresenta a variação de entalpia de vaporização (em J/mol) do líquido.

A) 500M D) 800MB) 600M E) 900MC) 700M

Calor dissipado em 1 segundo (∆t = 1s):

∆ε = R ⋅ i2 ⋅ ∆t

∆ε = 3 Ohm ⋅ (2)2 ⋅ (A)2 ⋅ 1s

∆ε = 12 Ohm ⋅ A2 ⋅ s ∴ ∆ε = 12J

A 330K, a massa do líquido diminui a uma velocidade constante de 0,015g/s:0,015g 12J

massa molar (M) x

∴ x = 800MJ mol–1

Resposta: D

x M J g molg

= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅120 015

1–

,

∆∆εt

Ri= 2

Resolução

Questão 2

II

Calor trocado

Tem

per

atu

ra

∆Hvaporização

∆Hfusão

ITA/2007 2

Utilizando o enunciado da questão anterior, assinale a opção que apresenta o valor do trabalho em módulo(em kJ) realizado no processo de vaporização após 180s de aquecimento na temperatura de 330K.

A) D)

B) E)

C)

1s 0,015g180s x

x = 2,7g massa do líquido vaporizadoτ = P∆V = ∆nRT

∴

Resposta: D

Dois béqueres, X e Y, contêm, respectivamente, volumes iguais de soluções aquosas: concentrada e diluída decloreto de sódio na mesma temperatura. Dois recipientes hermeticamente fechados, mantidos à mesma tem-peratura constante, são interconectados por uma válvula, inicialmente fechada, cada qual contendo um dosbéqueres. Aberta a válvula, após o restabelecimento do equilíbrio químico, verifica-se que a pressão de vapornos dois recipientes é Pf. Assinale a opção que indica, respectivamente, as comparações CORRETAS entre osvolumes inicial (VXi) e final (VXf), da solução no béquer X e entre as pressões de vapor inicial (PYi) e final (Pf)no recipiente que contém o béquer Y.

A) VXi VXf e PYi = Pf D) VXi VXf e PYi PfB) VXi VXf e PYi Pf E) VXi VXf e PYi PfC) VXi VXf e PYi Pf

Início: válvula fechada:

PXi

X

PYi

Y

VXisolução concentrada

VYisolução diluída

Resolução

Questão 4

τ = 7 4,M

kJτ = 7404 2,M

J

τ = ⋅2 7 8 31 3301 1

1, , – –

–g JK mol K

M gmol

τ = ⋅mM

R T

x s gs

= ⋅180 0 0151

,

Resolução

6 4,M

8 4,M

5 4,M

7 4,M

4 4,M

Questão 3

ITA/2007 3

Como a solução X é mais concentrada, ocorrerá uma menor evaporação do solvente. Logo, a solução X apre-sentará menor pressão de vapor que a solução Y: PXi PYi

abertura da válvula:

Devido à diferença de pressão de vapor das soluções, ocorrerá transferência de solvente da solução Y para asolução X, até que as concentrações se igualem.Logo:

VXi VXf.

Como a solução Y ficará mais concentrada com o passar do tempo, temos:PYi Pf.

Resposta: B

Utilizando o enunciado da questão anterior, assinale a opção que indica a curva no gráfico abaixo que melhorrepresenta a quantidade de massa de água transferida (Qágua) ao longo do tempo (t) de um recipiente parao outro desde o instante em que a válvula é aberta até o restabelecimento do equilíbrio químico.

A) IB) IIC) IIID) IVE) V

A quantidade de água transferida da solução diluída para a solução concentrada diminui em cada instanteconsiderado até as duas soluções ficarem com a mesma concentração. Por essa interpretação, a curva (I) dográfico estaria correta e a resposta da questão seria (A).Considerando-se a quantidade total de água transferida da solução diluída para a solução concentrada até asduas soluções ficarem com a mesma concentração, a curva que mais se aproxima da correta é a (IV), alternativa(D).

Resolução

t

Qág

ua

I

II

III

V

IV

Questão 5

Pf

X

Pf

Y

VXf PYf

ITA/2007 4

Por essa interpretação, a curva correta seria:

Resposta: A ou D dependendo da interpretação.

Considere duas placas X e Y de mesma área e espessura. A placa X é constituída de ferro com uma das facesrecoberta de zinco. A placa Y é constituída de ferro com uma das faces recoberta de cobre. As duas placas sãomergulhadas em béqueres, ambos contendo água destilada aerada. Depois de um certo período, observa-seque as placas passaram por um processo de corrosão, mas não se verifica a corrosão total de nenhuma das fa-ces dos metais. Considere sejam feitas as seguintes afirmações a respeito dos íons formados em cada um dosbéqueres:

I. Serão formados íons Zn2+ no béquer contendo a placa X.II. Serão formados íons Fe2+ no béquer contendo a placa X.

III. Serão formados íons Fe2+ no béquer contendo a placa Y.IV. Serão formados íons Fe3+ no béquer contendo a placa Y.V. Serão formados íons Cu2+ no béquer contendo a placa Y.

Então, das afirmações acima, estão CORRETASA) apenas I, II e IV. D) apenas II, III e V.B) apenas I, III e IV. E) apenas IV e V.C) apenas II, III e IV.

placa X: Fe(s) com uma das faces revestida com Zn(s). Como o Fe(s) é um metal mais nobre, o Zn(s) sofreoxidação, funcionando como um metal de sacrifício, protegendo o Fe(s).

Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e–.

placa Y: Fe(s) com uma das faces revestida com Cu(s). Como o Cu(s) é um metal mais nobre, o Fe(s) sofreráoxidação, funcionando como metal de sacrifício e protegendo o Cu(s).

Fe(s) → Fe2+(aq) + 2e–.

Fe2+(aq) → Fe3+(aq) + e–.

Resposta: B

Embrulhar frutas verdes em papel jornal favorece o seu processo de amadurecimento devido ao acúmulo de umcomposto gasoso produzido pelas frutas.Assinale a opção que indica o composto responsável por esse fenômeno.A) Eteno. D) Monóxido de carbono.B) Metano. E) Amônia.C) Dióxido de carbono.

Questão 7

Resolução

Questão 6

tQ

águ

a

ITA/2007 5

O composto gasoso que favorece o amadurecimento das frutas é o ETENO.

H2C —— CH2

Resposta: A

Assinale a opção que apresenta um sal que, quando dissolvido em água, produz uma solução aquosa ácida.A) Na2CO3

B) CH3COONa

C) CH3NH3Cl

D) Mg(ClO4)2E) NaF

A hidrólise do composto H3CNH3Cl pode ser representada pela equação:

H3CNH+3(aq) + H2O(l) ←→ H3CNH2(aq) + H3O+(aq)

A solução obtida apresenta caráter ácido.

Resposta: C

Duas células (I e II) são montadas como mostrado na figura. A célula I consiste de uma placa A(c) mergulhada emuma solução aquosa 1 mol L–1 em AX, que está interconectada por uma ponte salina a uma solução 1mol L–1 emBX, na qual foi mergulhada a placa B(c). A célula II consiste de uma placa B(c) mergulhada em uma soluçãoaquosa 1mol L–1 em BX, que está interconectada por uma ponte salina à solução 1mol L–1 em CX, na qual foimergulhada a placa C(c). Considere que durante certo período as duas células são interconectadas por fios me-tálicos, de resistência elétrica desprezível.Assinale a opção que apresenta a afirmação ERRADA a respeito de fenômenos que ocorrerão no sistemadescrito.Dados eventualmente necessários: E0

A+(aq)/A(c) = 0,400V; E0B+(aq)/B(c) = –0,700V e E0

C+(aq)/C(c) = 0,800V.

A) A massa da placa C aumentará.B) A polaridade da semicélula B/B+(aq) da célula II será negativa.C) A massa da placa A diminuirá.D) A concentração de B+(aq) na célula I diminuirá.E) A semicélula A/A+(aq) será o cátodo.

Ponte salina Ponte salina

AX(1 mol/L) BX(1 mol/L)

CÉLULA I

BX(1 mol/L) CX(1 mol/L)

CÉLULA II

A B B C

Questão 9

Resolução

Questão 8Resolução

ITA/2007

6

De acordo com os potenciais de Redução temos:

C+(aq) + e– → C(c) E0 = 0,800V

A(c) → A+(aq) + e– E0 = –0,400V

global C++(aq) + A(c) → A+(aq) + C(c) ∆E = 0,400V

Portanto o fluxo de elétrons e o fluxo iônico nas células serão:

Na semicélula A++(aq)/A(c) teremos Na semicélula C+(aq)/C(c) teremosOxidação Redução

A(c) → A++(aq) + e– C++(aq) + e– → C(c)Ânodo, corrosão de A(c) Cátodo, deposição de C(c) no eletrodoa massa da placa A diminuirá portanto, a massa da placa C aumentará

Devido à polarização das Soluções de BX (1 mol/L) na semicélula B+(aq)/B(c), célula I, observaremos:

B+(aq) + e– → B(c) consumindo B+(aq)

Na célula II, semicélula B+(aq)/B(c), ocorrerá oxidação de B(c), conforme equação que segue:

B(c) → B+(aq) + e–

Resposta: E

Realizaram-se testes de solubilidade de pequenas porções de compostos orgânicos constituídos de cinco átomosde carbono, denominados de A, B, C, D e E.São fornecidos os seguintes resultados dos testes de solubilidade em vários solventes:

Teste 1. Os compostos A, B, C, D e E são solúveis em éter etílico.Teste 2. Somente os compostos B, C e D são solúveis em água pura.Teste 3. Somente os compostos B, C e E são solúveis em uma solução aquosa diluída de hidróxido de sódio.Teste 4. Somente os compostos D e E são solúveis em uma solução aquosa diluída de ácido clorídrico.

Considere sejam feitas as seguintes identificações:

I. O composto A é o n-pentano.II. O composto B é o 1-pentanol.

III. O composto C é o propionato de etila.IV. O composto D é a pentilamina.V. O composto E é o ácido pentanóico.

Então, das identificações acima, estão ERRADASA) apenas I, II e IV. D) apenas III e V.B) apenas I, III e IV. E) apenas IV e V.C) apenas II e IV.

Questão 10

Ponte salina Ponte salina

AX(1 mol/L) BX(1 mol/L)

CÉLULA I

BX(1 mol/L) CX(1 mol/L)

CÉLULA II

e– e– e–

e–e– ânions cátionse– e– e– e–

e–

e–

ânions

A B B C+– – +

cátions

Resolução

ITA/20077

Considere a tabela a seguir:

Justificativa:

• Caso C fosse um éster de 5 carbonos ele seria insolúvel em água.• Caso E fosse um ácido carboxílico de 5 carbonos ele seria solúvel na água.

O procedimento mais adequado para determinar qualitativamente a função de um composto orgânicorelacionando a sua solubilidade seria o diagrama a seguir:

substânciadesconhecida

água

insolúvel solúvel

NaOH 5% éter

solúvelsolúvelinsolúvel

HCl 5% NaHCO3 5%

insolúvel

H2SO4 96%

H3PO4 85%

insolúvelS2

azul aotornassol

SB

não altera otornassol

S1

insolúvelA2

solúvelA1

solúvelB

insolúvelI

insolúvelN2

solúvelN1

vermelho aotornassol

SA

Resolução

ITA/2007

Solubilidade

éter águasolução aquosa solução aquosa possível

Compostoácida básica composto

A X — — — Pentano

B X X — X 1-pentanol

C X X — X não pode ser éster

D X X X — Pentilamina

E X — X X não pode ser o ácido

8

Tabela 1: Compostos orgânicos relacionados às classes de solubilidade.

Observação: Os haletos e anidridos de ácido não foram incluídos devido a alta reatividade.

Uma vez que apenas a solubilidade em água não fornece informação suficiente sobre a presença de gruposfuncionais ácidos ou básicos, esta deve ser obtida pelo ensaio das soluções aquosas com papel de tornassol ououtro indicador de pH.Este procedimento é seguido nos cursos de Química Orgânica em diversas Universidades Estaduais e Federaisdo Brasil.

Resposta: D

Considere sejam feitas as seguintes afirmações a respeito das formas cristalinas do carbono:I. As formas polimórficas do carbono são: diamante, grafite e fulerenos.

II. O monocristal de grafite é bom condutor de corrente elétrica em uma direção, mas não o é na direção per-pendicular à mesma.

III. O diamante é uma forma polimórfica metaestável do carbono nas condições normais de temperatura e pressão.IV. No grafite, as ligações químicas entre os átomos de carbono são tetraédricas.

Então, das afirmações acima, está(ão) CORRETA(S)A) apenas I, II e III.B) apenas I e III.C) apenas II e IV.D) apenas IV.E) todas.

I. Correta.O diamante, o grafite e os fulerenos são formas polimórficas do carbono.

II. Correta.No grafite, apenas três dos elétrons de valência de cada átomo de carbono estão envolvidos na formaçãodas ligações sigma (σ), utilizando orbitais hídridos sp2. O quarto elétron forma uma ligação π.

Resolução

Questão 11S2 Sais de ácidos orgânicos, hidrocloretos de aminas, aminoácidos, compostos polifuncionais (carboidra-

tos, poliálcoois, ácidos, etc.)

SA Ácidos monocarboxílicos, com cinco átomos de carbono ou menos, acídos arenossulfônicos.

SB Aminas monofuncionais com seis átomos de carbono ou menos.

S1 Álcoois, aldeídos, cetonas, ésteres, nitrilas e amidas monofuncionais com cinco átomos de carbono oumenos.

A1 Ácidos orgânicos fortes: ácidos carboxílicos com menos de seis átomos de carbono, fenóis com gruposeletrofílicos em posições orto e para, β-dicetonas.

A2 Ácidos orgânicos fracos: fenóis, enóis, oximas, imidas, sulfonamidas, tiofenóis com mais de cincoátomos de carbono, β-dicetonas, compostos nitro com hidrogênio em α, sulfonamidas.

B Aminas aromáticas com oito ou mais carbonos, anilinas e alguns oxiéteres.

MN Diversos compostos neutros de nitrogênio ou enxofre contendo mais de cinco átomos de carbono.

N1 Álcoois, aldeídos, metil cetonas, cetonas cíclicas e ésteres contendo somente um grupo funcional enúmero de átomos de carbono entre cinco e nove; éteres com menos de oito átomos de carbono;epóxidos.

N2 Alcenos, alcinos, éteres, alguns compostos aromáticos (com grupos ativantes) e cetonas (além dascitadas em N1).

I Hidrocarbonetos saturados, alcanos halogenados, haletos de arila, éteres diarílicos, compostosaromáticos desativados.

ITA/20079

Os elétrons π estão deslocalizadas por toda a camada, e, como são móveis, o grafite conduz a correnteelétrica. A condução pode ocorrer dentro de uma camada, mas não de uma camada para outra.

III. Correta.A forma mais estável do carbono nas condições ambiente é o grafite, portanto, o diamante é uma formametaestável.

IV. Incorreta.

No grafite, temos uma hibridização sp2, na qual um átomo central está ligado a três outros átomos decarbono numa geometria trigonal plana.

Resposta: A

Em junho deste ano, foi noticiado que um caminhão transportando cilindros do composto t-butil mercaptana(2-metil-2-propanotiol) tombou na Marginal Pinheiros — cidade de São Paulo. Devido ao acidente, ocorreu ovazamento da substância. Quando adicionada ao gás de cozinha, tal substância fornece-lhe um odor desagra-dável. Assinale a opção que indica a fórmula molecular CORRETA desse composto.A) (CH3)3CNH2

B) (CH3)3CSH

C) (CH3)3CNHCH3

D) (CH3)3CCH2NH2

E) (CH3)3CSCH2OH

O composto t-butil mercaptana pode ser representado por:

Resposta: B

Assinale a opção que nomeia o cientista responsável pela descoberta do oxigênio.A) DaltonB) MendeleevC) Gay-LussacD) LavoisierE) Proust

A descoberta do oxigênio é atribuída a Priestley.Lavoisier foi o primeiro a demonstrar experimentalmente que o ar era uma mistura de oxigênio e “azoto”.A melhor alternativa, entre as mencionadas é a D.

Resposta: D (com ressalva)

Resolução

Questão 13

H3C — C — CH3 = (H3C)3 CSH

——

SH

CH3

Resolução

Questão 12

ITA/2007 10

Assinale a opção que indica a variação CORRETA de entalpia, em kJ/mol, da reação química a 298,15K e 1 bar,representada pela seguinte equação: C4H10(g) → C4H8(g) + H2(g).

Dados eventualmente necessários: ∆Hθf (C4H8(g)) = –11,4; ∆Hθ

f (CO2(g)) = –393,5; ∆Hθf (H2O(l)) = –285,8 e

∆Hθc(C4H10(g)) = –2.877,6, em que ∆Hθ

f e ∆Hθc , em kJ/mol, representam as variações de entalpia de formação e de

combustão a 298,15K e 1 bar, respectivamente.A) –3.568,3B) –2.186,9C) +2.186,9D) +125,4E) +114,0

C4H10(g) + O2(g) → 4CO2(g) + 5H2O(l) ∆H = –2877,6kJ

4Cgraf + 4H2(g) → C4H8(g) ∆H = –11,4kJ

4CO2(g) → 4Cgraf + 8O2(g) ∆H = +1574kJ

5H2O(l) → 5H2(g) + O2(g) ∆H = +1429kJ

C4H10(g) → C4H8(g) + H2(g) ∆H = +114kJ

Resposta: E

Durante a utilização de um extintor de incêndio de dióxido de carbono, verifica-se formação de um aerossolesbranquiçado e também que a temperatura do gás ejetado é consideravelmente menor do que atemperatura ambiente. Considerando que o dióxido de carbono seja puro, assinale a opção que indica a(s)substância(s) que torna(m) o aerossol visível a olho nu.A) Água no estado líquido.B) Dióxido de carbono no estado líquido.C) Dióxido de carbono no estado gasoso.D) Dióxido de carbono no estado gasoso e água no estado líquido.E) Dióxido de carbono no estado gasoso e água no estado gasoso.

O aerossol é constituído de uma fase dispersa (fase visível) formada por água líquida.

Resposta: A

Um recipiente fechado contendo a espécie química A é mantido a volume (V) e temperatura (T) constantes.Considere que essa espécie se decomponha de acordo com a equação:

A(g) → B(g) + C(g).

A tabela abaixo mostra a variação da pressão total (Pt) do sistema em função do tempo (t):

t (s) 0 55 200 380 495 640 820

Pt (mmHg) 55 60 70 80 85 90 95

Questão 16

Resolução

Questão 15

52

132

Resolução

Questão 14

ITA/2007

1

11

Considere sejam feitas as seguintes afirmações:I. A reação química obedece à lei de velocidade de ordem zero.

II. O tempo de meia-vida da espécie A independe da sua pressão parcial.III. Em um instante qualquer, a pressão parcial de A, PA, pode ser calculada pela equação: PA = 2P0 – Pt, em

que P0 é a pressão do sistema no instante inicial.IV. No tempo de 640s, a pressão Pi é igual a 45mmHg, em que Pi é a soma das pressões parciais de B e C.

Então, das afirmações acima, está(ão) CORRETA(S)A) apenas I e II.B) apenas I e IV.C) apenas II e III.D) apenas II e IV.E) apenas IV.

A(g) B(g) + C(g)t = 0s 55mmHg 0 0t ≠ 0s (55 – x)mmHg xmmHg xmmHg

Pt = (55 – x) + x + x = (55 + x)mmHg

t = 55s (tabela) Pt = 60mmHg60 = 55 + x ∴ x = 5mmHg ∴ PA = 55 – 5 = 50mmHg

Pelo mesmo raciocínio, podemos construir a tabela:

t(s) PA(mmHg)

0 55

55 50

200 40

380 30

495 25

640 20

t1/2 = 440s

t1/2 = 440s

Conclusão: a reação é de 1ª- ordem e v = kP (PA).

A afirmação I é falsa e a afirmação II é correta.

A(g) B(g) + C(g)P0 0 0PA (P0 – PA) (P0 – PA)

Pt = PA + (P0 – PA) + (P0 – PA)

Pt = 2P0 – PA ∴ PA = 2P0 – Pt

Afirmação III: correta.t = 640s PA = 20mmHg e PB + PC = 70mmHgPi = 70mmHgAfirmação IV: incorreta

Resposta: C

t = 200s → PA = 40mmHg

t = 640s → PA = 20mmHg

t = 55s → PA = 50mmHg

t = 495s → PA = 25mmHg

Resolução

ITA/200712

Assinale a opção que indica a substância que, entre as cinco, apresenta a maior temperatura de ebulição àpressão de 1atm.

A) H3CCHO D) H3CCOOH

B) H3CCOCH3 E) H3CCOOCH3

C) H3CCONH2

A substância de maior temperatura de ebulição é a acetamida.

Resposta: C

Um indicador ácido-base monoprótico tem cor vermelha em meio ácido e cor laranja em meio básico.Considere que a constante de dissociação desse indicador seja igual a 8,0 × 10–5. Assinale a opção que indicaa quantidade, em mols, do indicador que, quando adicionada a 1L de água pura, seja suficiente para que 80%de suas moléculas apresentam a cor vermelha após alcançar o equilíbrio químico.

A) 1,3 × 10–5 D) 5,2 × 10–4

B) 3,2 × 10–5 E) 1,6 × 10–3

C) 9,4 × 10–5

O equilíbrio do indicador ácido-base pode ser representado por

HInd →← H+ + Ind–

Prevalecendo HInd ⇒ coloração vermelhaPrevalecendo Ind– ⇒ coloração laranja

HInd →← H+ + Ind–

Início x mol/L 0 0

Consumidos Formados Formados

0,2x 0,2x 0,2x

Equilíbrio 0,8xmol/L 0,2xmol/L 0,2xmol/L

x = 1,6 ⋅ 10–3

Resposta: E

8 0 10

0 2 0 20 8

5,, ,

,⋅

⋅− =x x

x

Ka

H IndHInd

=+ −[ ][ ][ ]

Resolução

Questão 18

H3C — C ——O

N — H—

—

H

Resolução

Questão 17

ITA/2007 13

Nas condições ambientes, a 1L de água pura, adiciona-se 0,01mol de cada uma das substâncias A e B descritasnas opções abaixo. Dentre elas, qual solução apresenta a maior condutividade elétrica?

A) A = NaCl e B = AgNO3

B) A = HCl e B = NaOHC) A = HCl e B = CH3COONa

D) A = Kl e B = Pb(NO3)2E) A = Cu(NO3)2 e B = ZNCl2

A maior condutividade elétrica está relacionada à maior concentração de íons na solução.

Cu(NO3)2 Cu2+ + 2NO–3

ZnCl2 Zn2+ + 2Cl–

[Cu(NO3)2] = 0,01mol/L ∴ [íons] = 0,03mol/L

[ZnCl2] = 0,01mol/L ∴ [íons] = 0,03mol/L

Resposta: E

Considere a reação química representada pela equação abaixo e sua respectiva força eletromotriz nas con-dições-padrão:

O2(g) + 4H+(aq) + 4Br–(aq) →← 2Br2(g) + 2H2O(l), ∆E0 = 0,20V.

Agora, considere que um recipiente contenha todas as espécies químicas dessa equação, de forma que todasas concentrações sejam iguais às das condições-padrão, exceto a de H+. Assinale a opção que indica a faixa depH a qual na reação química ocorrerá espontaneamente.A) 2,8 pH 3,4B) 3,8 pH 4,4C) 4,8 pH 5,4D) 5,8 pH 6,4E) 6,8 pH 7,4

Como a reação é espontânea nas condições-padrão (∆E0 0), conclui-se que, quando [H+] = 1mol/L (pH = 0),a reação ocorre, logo não se deve atribuir um limite inferior para o pH.Pode-se, sim, calcular o limite superior deste pH através da equação de Nernst.No recipiente só o H+ não está nas condições-padrão, logo a equação de Nernst para a reação dada pode serassim escrita:

O2(g) + 4H+(aq) + 4Br–

(aq) →← 2Br2(g) + H2O(l)

Para que a reação seja espontânea, ∆E 0, ou seja,

0 20

0 05914

4,,

log[ ] ⋅ + −H

∆E

H0

40 0591

41 , log

[ ]⋅

+

∆ ∆E E

H= − ⋅

+0

40 0591

41, log

[ ]

Resolução

Questão 20

Resolução

Questão 19

ITA/2007 14

0,20 0,0591 ⋅ pH

pH 3,4Logo a única alternativa possível é a A.

Resposta: A

As questões dissertativas, numeradas de 21 a 30, devem ser resolvidas e respondidas no cadernode soluções.

Uma amostra de 1,222g de cloreto de bário hidratado (BaCl2 ⋅ nH2O) é aquecida até a eliminação total daágua de hidratação, resultando em uma massa de 1,042g.Com base nas informações fornecidas e mostrando os cálculos efetuados, determine:a) o número de mols de cloreto de bário.b) o número de mols de água ec) a fórmula molecular do sal hidratado.

BaCl2 ⋅ nH2O ∆ BaCl2 + nH2O1,222g 1,042g 0,18g

a)

b)

c) BaCl2 ⋅ nH2O

1 2

O composto mostrado abaixo é um tipo de endorfina, um dos neurotransmissores produzidos pelo cérebro.

HO—

H2N—

— —O

NH

— —

O

HN

— —O

NH

— —

O

HN

— —O

S—

CH3

OH

Questão 22

BaCl2 ⋅ 2H2O

0 0050 005

0 0100 005

,,

,,

molmol

molmol

n

gg mol

mol H OH O2

0 1818

0 010 2= =,

/,

n

gg mol

mol BaCBaCl l2

1 042208 23

0 005 2= =,, /

,

Resolução

Questão 21

pH

0 200 0591

,,

0 20

0 05914

4 1,,

log[ ] ⋅ ⋅ ⋅− +H

0 20

0 05914

4,,

( ) log[ ] ⋅ ⋅− +H

ITA/2007

14243pH

15

a) Transcreva a fórmula estrutural da molécula.b) Circule todos os grupos funcionais.c) Nomeie cada um dos grupos funcionais.

Um dos métodos de síntese do clorato de potássio (KClO3) é submeter uma solução de cloreto de potássio

(KCl) a um processo eletrolítico, utilizando eletrodos de platina. São mostradas abaixo as semi-equações querepresentam as semi-reações em cada um dos eletrodos e os respectivos potenciais elétricos na escala doeletrodo de hidrogênio nas condições-padrão (E0):

E0(V)ELETRODO I: Cl–(aq) + 3H2O(l) →← ClO3

– (aq) + 6H+(aq) + 6e–(CM) 1,45

ELETRODO II: 2OH–(aq) + H2(g) →← 2H2O(l) + 2e– (CM) –0,83

a) Faça um esquema da célula eletrolítica.b) Indique o cátodo.c) Indique a polaridade dos eletrodos.d) Escreva a equação que representa a reação química global balanceada.

a)

Esquema da célula eletrolítica

b) CátodoReduçãoEletrodo II2H2O(l) + 2e– →← 2OH–(aq) + H2(g)

c) Eletrodo I pólo +Eletrodo II pólo –

eletrodo IPt

+

Pt

–

H2O

K+ Cl–

eletrodo II

Resolução

Questão 23

HO—

H2N—

— —O

NH

— —

O

HN

— —O

NH

— —

O

HN

— —O

S—CH3

OH

ácido carboxílico

tioérex

amida

amina

fenol

Resolução

ITA/200716

D) KCl(aq) → K+(aq) + Cl–(aq) Eletrodo I

Cl–(aq) + 3H2O(l) →← Cl–3 + 6H+(aq) + 6e–

Eletrodo II

6H2O(l) + 6e– →← 6(OH–)(aq) + 3H2(g)

6H+(aq) + 6(OH–)(aq) → 6H2O(l)

KCl(aq) + 3H2O(l) →← K+(aq) + ClO3–(aq) + 3H2(g)

Em um recipiente que contém 50,00mL de uma solução aquosa 0,100mol/L em HCN foram adicionados 8,00mLde uma solução aquosa 0,100mol/L em NaOH. Dado: Ka(HCN) = 6,2 × 10–10.

a) Calcule a concentração de íons H+ da solução resultante, deixando claros os cálculos efetuados e ashipóteses simplificadoras.

b) Escreva a equação química que representa a reação de hidrólise dos íons CN–.

a) Cálculo do número de mol de NaOH e HCN

VNaOH = 8,00mL 0,100mol 1000mL[NaOH] = 0,100mol/L nNaOH 8,0mL

nNaOH = 0,8 ⋅ 10–3mol

VHCN = 50,00mL 0,100mol 1000mL[HCN] = 0,100mol/L nHCN 50,00mL

nHCN = 5 ⋅ 10–3mol

Reação de neutralização total da base (NaOH):

HCN + NaOH → NaCN + H2O

início 5 ⋅ 10–3mol 0,8 ⋅ 10–3mol 0 0

gasta gasta forma forma

reage 0,8 ⋅ 10–3mol 0,8 ⋅ 10–3mol 0,8 ⋅ 10–3mol 0,8 ⋅ 10–3mol

final 4,2 ⋅ 10–3mol 0 0,8 ⋅ 10–3mol 0,8 ⋅ 10–3mol

Vfinal = VNaOH + VHCN = 8,00 + 50,00 = 58,00mL = 58 ⋅ 10–3L

Como o sal NaCN sofre dissociação, na solução haverá 0,8 ⋅ 10–3mol de CN–.Estabelecendo o equilíbrio, temos:

HCN(aq) →← H+(aq) → CN–(aq)

início 4,2 ⋅ 10–3mol 0 0,8 ⋅ 10–3mol

gasta forma formareage x x x

equilíbrio (4,2 ⋅ 10–3–x)mol x mol (0,8 ⋅ 10–3 + x)mol

Resolução

Questão 24

ITA/2007 17

Como o Ka é muito pequeno, então a quantidade de ácido que irá ionizar é muito pequena, sendo possíveldesprezar a quantidade x.

[H+] =

[H+] = 3,2 ⋅ 10–9mol/L

B) Equação de hidrólise do CN–:

CN–(aq) H2O(l) →← HCN(aq) + OH–(aq)

Prepara-se, a 25°C, uma solução por meio da mistura de 25mL de n-pentano e 45mL de n-hexano.Dados: massa específica do n-pentano = 0,63g/mol; massa específica do n-hexano = 0,66g/mol; pressão devapor do n-pentano = 511torr; pressão de vapor do n-hexano = 150torr.

Determine os seguintes valores, mostrando os cálculos efetuados:a) Fração molar do n-pentano na solução.b) Pressão de vapor da solução.c) Fração molar do n-pentano no vapor em equilíbrio com a solução.

mC5H12= 25mL ⋅ 0,63g/mL = 15,75g

MC5H12= 72g/mol ∴ nC5H12

= = 0,22mol

mC6H14= 45mL ⋅ 0,66g/mL = 29,7g

MC6H14= 86g/mol ∴ nC6H14

= = 0,35mol

xC5H12= = 0,39 −∼ 0,40 ∴ nC6H14

= −∼ 0,61 −∼ 0,60

a) Fração molar do C5H12 na solução = 0,40

b) Pressão de vapor da solução = 384mmHgPC5

H12 = 0,40 ⋅ 511 = 204mmHg

PC6H14 = 0,60 ⋅ 300 = 180mmHg

Psolução = 204 + 180 = 384mmHg

c) Fração molar do C5H12 no vapor em equilíbrio com a solução = 0,53 = 53%

x

P

PC HC H

total5 12

5 12 204384

0 53 53= = = =, %

0 350 57,,

0 220 57,,

29 786

,/

gg mol

15 7572

,/

gg mol

Resolução

Questão 25

6 2 10

6 2 10 4 2 10

0 8 10

1010 3

3,

, ,

,⋅

⋅ ⋅ ⋅

⋅−

− −

−=

6 2 10

0 8 10

58 10

4 2 10

58 10

10

3

3

3

3

,

[ ],

,⋅

⋅ ⋅

⋅

⋅

⋅

−

+−

−

−

−

=

H

Ka

H CNHCN

=+ −⋅[ ] [ ][ ]

ITA/2007 18

A tabela abaixo apresenta os valores das temperaturas de fusão (Tf) e de ebulição (Tc) de halogênios e haletosde hidrogênio.

Tf (0°C) Te (0°C)

F2 –220 –188

Cl2 –101 –35Br2 –7 59I2 114 184HF –83 20HCl –115 –85HBr – 89 –67HI –51 –35

a) Justifique a escala crescente das temperaturas Tf e Te do F2 ao I2.b) Justifique a escala decrescente das temperaturas Tf e Te do HF ao HCl.c) Justifuque a escala crescente das temperaturas Tf e Te do HCl ao HI.

a) Tf e Te crescentes:

F2 Cl2 Br2 I2Tamanho das moléculas em ordem crescente:F2 Cl2 Br2 I2Massas molares crescentes:F2 Cl2 Br2 I2Como um aumento do tamanho das moléculas, temos um aumento da intensidade das ligaçõesintermoleculares do tipo dipolo induzido-dipolo induzido.

b) Tf e Te decrescentes:

HF HCl

As ligações entre as moléculas do HCl (dipolo permanente — dipolo permanente) são de menor intensidade(mais fracas) do que as ligações de hidrogênio presentes entre as moléculas de HF.

c) Tf e Te crescentes:

HCl HBr HITamanho das moléculas em ordem crescente:HCl HBr HIMassas molares crescentes:HCl HBr HICom o aumento do tamanho das moléculas, teremos um aumento na intensidade das ligações inter-moleculares do tipo dipolo-dipolo.

Utilizando uma placa polida de cobre puro, são realizados os seguintes experimentos:I. A placa é colocada diretamente na chama do bico de Bunsen. Após um certo período, observa-se o

escurecimento da superfície dessa placa.II. Em seguida, submete-se a placa ainda quente a um fluxo de hidrogênio puro, verificando-se que a placa

volta a apresentar a aparência original.III. A seguir, submete-se a placa a uma fluxo de sulfeto de hidrogênio puro, observando-se novamente o

escurecimento da placa, devido à formação de Cu2S.IV. Finalmente, a placa é colocada novamente na chama de bico de Bunsen, readquirindo a sua aparência

original.Por meio das equações químicas balanceadas, explique os fenômenos observados nos quatro experimentosdescritos.

Questão 27

Resolução

Questão 26

ITA/2007 19

I) Cu(s) + O2(g) → CuO(s)

Oxidação do cobre do Nox = zero para Nox = +2.

II) CuO(s) + H2(g) → Cu(s) + H2O(v)

Redução do cobre do Nox = +2 para Nox = zero.

III)2Cu(s) + H2S(g) → Cu2S(s) + H2(g)

Oxidação do cobre do Nox = zero para Nox = +1.

IV) Cu2S(s) + O2(g) → 2Cu(s) + SO2(g)

Reação de ustulação. Redução do cobre do Nox = +1 para Nox = zero.

Um cilindro de volume V contém as espécies A e B em equilíbrio químico representado pela seguinte equação:A(g) →← 2B(g). Inicialmente, os números de mols de A e de B são respectivamente, iguais a nA1 e nB1.

Realiza-se, então, uma expansão isotérmica do sistema até que o seu volume duplique (2V) de forma que osnúmeros de mols de A e de B passem a ser, respectivamente, nA2 e nB2. Demonstrando o seu raciocínio,apresente a expressão algébrica que relaciona o número final de mols de B (nB2) unicamente com nA1, nA2 e nB1.

Equilíbrio: A(g) →← 2B(g) Kc =

Situação 1

No equilíbrio temos:

Substituindo no Kc:

Ao se promover uma expansão isotérmica, a pressão interna diminui, o que faz o equilíbrio se deslocar paraa direita e as novas quantidades de mols de A e B passam a ser nA2 e nB2 respectivamente.

Kc

nBV

nAV

nBV nA1

12

1

12

1=

=⋅

( )

[ ]B

nV

nBV

= = 1

[ ]A

nV

nAV

= = 1

nA1

nB1

V, T

[ ][ ]BA

2

Resolução

Questão 28Resolução

ITA/2007 20

Situação 2:

No equilíbrio temos:

Substituindo no Kc:

Como a temperatura é mesma, Kc1 = Kc2.Kc1 = Kc2

Dois recipientes contêm soluções aquosas diluídas de estearato de sódio (CH3(CH2)16COONa). Em um deles éadicionada uma porção de n-octano e no outro, uma porção de glicose, ambos sob agitação. Faça um esque-ma mostrando as interações químicas entre as espécies presentes em cada um dos recipientes.

O estearato de sódio, ao dissolver-se em água, sofre dissociação:

H3C(CH2)16COONa(aq) → H3C(CH2)16COO–(aq) + Na+(aq)

Recipiente I: n-octano + estearato de sódio

Ocorrerão interações entre a parte apolar do estearato e o n-octano, chamadas de Dipolo-induzido, e ligaçõesde hidrogênio entre a água e a parte aniônica do estearato.

C

O——

O– Na+ — O—H

— H

Resolução

Questão 29

nB

nB nAnA

nBnA

nA21

22

11

2

1

12

22

= =

⋅⋅

⋅( )( )

( ) ( ) ( ) ( )nBV nA

nBV nA

nB nB nAnA

12

1

22

22

2 12

2

122

⋅=

⋅=

⋅⇒

Kc

nBV

nAV

nBV nA2

22

2

22

2

2

22

=

=⋅

( )

[ ]B

nV

nBV

= = 22

[ ]A

nV

nAV

= = 22

nA2

nB2

2V, T

ITA/2007 21

Recipiente II: glicose + estearato de sódio

ocorrerá a formação de pontes de hidrogênio.

Dois frascos, A e B, contêm soluções aquosas concentradas em HCl e NH3, respectivamente. Os frascos sãomantidos aproximadamente a um metro de distância entre si, à mesma temperatura ambiente. Abertos osfrascos, observa-se a formação de um aerossol branco entre os mesmos. Descreva o fenômeno e justifique porque o aerossol branco se forma em uma posição mais próxima a um dos frascos do que ao outro.

Os frascos ao serem abertos liberaram NH3(g) e HCl(g). Esses gases, ao entrarem em contato, reagiram:

NH3(g) + HCl(g) → NH4Cl(s)

aerossol branco

Este aerossol se forma na posição mais próxima ao frasco de HCl, pois a velocidade de difusão do NH3(g) é

maior do que a do HCl(g).

Resolução

Questão 30

C

O——

O– OH—

— —OH

O

——

—OH

OH

OH O——

H

H

ITA/2007 22

Foi uma prova tradicional do ITA. As questões não foram criativas, nem contextualizadas e muitas delasexigiram conhecimentos não abordados no Ensino Médio.

ITA/2007

TTTNNNEEEMMM ÁÁÁ OOOOOOCCC IIIRRR

23