RESOLUÇÃO COMENTADA – ITA 2004/2005 – QUÍMICA

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PROVA DE QUÍMICA 01) Considerando as reações envolvendo o sulfeto de hidrogênio representadas pelas equações seguinte: I - ( ) ( ) ( ) ( )lOH3sS3aqSOHgSH2 2322 +→+

I- I ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )lOH2sSgSOaqSOaqH2gSH 22242 ++→++ −+

III - ( ) ( ) ( ) ( )gHsPbSsPbgSH 22 +→+

IV- ( ) ( ) ( ) ( ) ( )lOH2sSAg2gOsAg4gSH2 2222 +→++ Nas questões representadas pelas equações acima, o sulfeto de hidrogênio é agente redutor em: a) ( )apenas I. b) ( )apenas I e II. c) ( )apenas III. d) ( )apenas III e IV. e) ( )apenas IV. RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 01: ALTERNATIVA B

H2S → agente redutor (V) II. H2S + 2H+ + SO4

-2

oxidação2-

SO2 + S + 2H2O

4+

H2S → agente redutor (V) III. H2S + Pb

não hávariação

2-

PbS + H2

2-

Não há variação de Nox: (F) IV. 2 H2S + 4Ag + O2

não há variação2-

2 Ag2S + 2 H2O

2-

Não há variação de Nox: (F) 02) Assinale a opção que contém o par de substâncias que, nas mesmas condições de pressão e temperatura apresenta propriedades físico-química iguais. a) ( ) H

O

H

H

H

C C

C C

OH

HH

H

b) ( )

H C - CH - C23

H

O

O

C CH3H C3 c) ( )

Pt

Cl

Cl

H N3

H N3

Pt

Cl

NH

H N3

3Cl d) ( )

C C HH

H H

ClCl

C C HH

H

HCl

Cl

e) ( )

C C

H CH3

CH - CH - CH 322H C - CH3 2

C C

H

CH3

CH - CH - CH 322

H C - CH3 2

RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 02: ALTERNATIVA D Letra D, pois são representações diferentes da mesma substância. 03) Esta tabela apresenta a solubilidade de algumas substâncias em água, a 15 °C:

Substância Solubilidade (g soluto / 100 g H2O)

ZnS 00069,0 OH7.ZnSO 24 96

OH2.ZnSO 23 16,0

OH9.SNa 22 46

OH7.SONa 242 44 OH2.SONa 232 32

Quando 50 mL de uma solução aquosa 0,10 mol L–1 em sulfato de zinco são misturados a 50 mL de uma solução aquosa 0,010 mol L–1 em sulfito de sódio, à temperatura de 15 °C, espera-se observar: a) ( )a formação de uma solução não saturada constituída

pela mistura das duas substâncias. b) ( )a precipitação de um sólido constituído por sulfeto de

zinco. c) ( )a precipitação de um sólido constituído por sulfito de

zinco. d) ( )a precipitação de um sólido constituído por sulfato de

zinco. e) ( )a precipitação de um sólido constituído por sulfeto de

sódio. RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 03: ALTERNATIVA A

3

1

10

10x5x

−= x = 5 x 10-4 mol

x = 807,15 x 10-4

x = 0,081g ⇒ *em 100Ml

3

2

10

10x5y

−= y = 5 x 10-5 mol

y = 727,15 x 10-5

y = 0,007g ⇒ *em 100mL Supondo não haver alteração no volume da solução e que a densidade da água igual a 1g/mL ZnSO4 ⇒ 0,081g em 100g (não preceptiva) ZnSO3 ⇒ 0,007g em 100g (não preceptiva) ZnSO4 . 7H2O ⇒ 161,43g + 126,14g = 287,57g

RESOLUÇÃO COMENTADA – ITA 2004/2005 – MATEMÁTICA

2

x = 53,89g de ZnSO4

ZnSO3 . 2H2O ⇒ 145,43g + 36,04g = 181,47g

y = 0,128g de ZnSO3 04) Utilizando os dados fornecidos na tabela da questão 3, é CORRETO afirmar que o produto de solubilidade do sulfito de sódio em água, a 15 °C é igual a: a) ( )8 x 10–3. b) ( )1,6 x 10–2. c) ( )3,2 x 10–2. d) ( )8. e) ( )32. RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 04: ALTERNATIVA E Na2SO3 → 2Na+ + SO3

2-

Kps = [Na+]2[SO32-]

Na2SO3 . 2H2O = 126,04g + 36,04g = 162,08g

x = 24,884g Na2SO3

y = 0,197 mol Na2SO3 → 2Na+ + SO3

2-

0,197 mol (0,394 mol 0,197 mol) → em 100 mL H2O [Na+] = 3,94 mol / L [SO3

2-] = 1,97 mol / L Kps = [3,94]2[1,97] Kps = 15,524 . 1,97 Kps = 30,582 05) Certa substância Y é obtida pela oxidação de uma substância X com solução aquosa de permanganato de potássio. A substância Y reage tanto com bicabornato presente numa solução aquosa de bicabornato de sódio como um álcool etílico. Com base nestas informações, é CORRETO afirmar que: a) ( )X é um éter. b) ( )X é um álcool. c) ( )Y é um éster. d) ( )Y é uma cetona. e) ( )Y é um aldeído. RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 05: ALTERNATIVA B

X ⎯⎯⎯⎯ →⎯ 4KMnO Y Y + NaHCO3

Y + H3C ⎯ CH2 ⎯ OH X é um álcool que oxidado por KMnO4 leva à formação de um ácido carboxílico.

OH

NaHCO3

O

H2O + CO2R - C + +O

ONa

R - C

H3C - CH2 - OH

OH

OH2OR - C + +

O

O - CH2 - CH3

R - C

06) Um cilindro provido de um pistão móvel, que se desloca sem atrito, contém 3,2 g de gás hélio que ocupa um volume de 19,0 L sob pressão 1,2 x 105 N m–2. Mantendo a pressão constante, a temperatura do gás é diminuída de 15 K e o volume ocupado pelo gás diminui para 18,2 L. Sabendo que a capacidade calorífica molar do gás hélio à pressão constante é igual a 20,8 JK–1 mol–1, a variação da energia interna neste sistema é aproximadamente igual a:

a) ( )–0,35 k J. b) ( )–0,25 k J. c) ( )–0,20 k J. d) ( )–0,15 k J. e) ( )–0,10 k J. RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 06: ALTERNATIVA D τ = P . ∆V

τ = 1,2 x 105 2m

N . (-0,8 x 10-3)m3

τ = -0,96 . 102 N.m τ = -96 J A energia total envolvida no processo: 1 mol He ⎯ 4g x mol He ⎯ 3,2g x = 0,8 mol He 20,8 J ⎯ 1 mol He y ⎯ 0,8 mol He y = 16,64 J 16,64 J ⎯ 1 K Z ⎯ -15 K (variação de T) Z = - 249,6 J ∆H = ∆E + τ -249,6 J = ∆E + (-96 J) ∆E = -153,6 J ∆E = - 0,15 KJ 07) A 25 °C e a atm, considere o respectivo efeito térmico associado à mistura de volumes iguais das soluções relacionadas abaixo:

I - Solução aquosa 1 milimolar de ácido clorídrico com solução aquosa 1 milimolar de cloreto de sódio. II - Solução aquosa 1 milimolar de ácido clorídrico com

solução aquosa 1 milimolar de hidróxido de amônio. III - Solução aquosa 1 milimolar de ácido clorídrico com

solução aquosa 1 milimolar de hidróxido de sódio. IV - Solução aquosa 1 milimolar de ácido clorídrico com

solução aquosa 1 milimolar de ácido clorídrico. Qual das opções abaixo apresenta a ordem decrescente CORRETA para o efeito térmico observado em cada uma das misturas acima? a) ( )I, III, II e IV. b) ( )II, III, I e IV. c) ( )II, III, IV e I. d) ( )III, II, I e IV. e) ( )III, II, IV e I. RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 07: ALTERANTIVA D A reação de neutralização entre um ácido e uma base é exotérmica. A reação que libera maior quantidade de calor é aquela em que o ácido clorídrico reage com a base mais forte, isto ocorre na reação (III). A reação em que o ácido clorídrico reage com o hidróxido o hidróxido de amônio (II), que é uma base fraca, libera menos energia. Na reação (I) na qual o ácido clorídrico reage com o sal cloreto de sódio, apenas ocorre a dissociação dos íons do sal, havendo pouca liberação de energia. Na reação IV não ocorre liberação de energia, pois os solutos são iguais. A ordem de liberação de energia será: III > II > I > IV. 08) Assinale a opção que contém a substância cuja combustão, nas condições-padrão, libera maior quantidade de energia. a) ( )Benzeno. b) ( )Ciclohexano. c)( )Ciclohexanona. d) ( )Ciclohexano. e) ( ) n-Hexano. RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 08: ALTERNATIVA E C6H10 → 6CO2 + 5H2O C6H12 → 6CO2 + 6H2O C6H10O → 6CO2 + 5H2O C6H6 → 6CO2 + 3H2O C6H14 → 6CO2 + 7H2O

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⇓ O número de mols de moléculas de H2O produzido é maior e conseqüentemente o ∆H, também. Há uma diferença pequena na formação dos hidrocarbonetos e cetona. 09) Considere as reações representadas pelas equações químicas abaixo:

)g(C)g(Ae)g(C)g(B)g(A3

3

2

2

1

1⎯⎯ ⎯←⎯⎯ →⎯

⎯⎯ ⎯←⎯⎯ →⎯

⎯⎯⎯←⎯⎯→⎯

−

+

−

+

−

+

O índice positivo refere-se ao sentido da reação da esquerda para a direita e, o negativo, ao da direita para a esquerda. Sendo Ea a energia de ativação e H∆ a variação de entalpia, são feitas as seguintes afirmações, todas relativas às condições-padrão: I - 213 HHH +++ ∆+∆=∆ II - 11 HH −+ ∆−=∆

III - 2a1a3a EEE +++ += IV - 3a3a EE −+ −= Das afirmações acima está (ão) CORRETA(S): a) ( )apenas I e II. b) ( )apenas I e III. c) ( )apenas II e IV. d) ( )apenas III. e) ( )apenas IV. RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 09: ALTERANTIVA A Os itens I e II são corretos, pois a Lei de Hess diz que a variação de entalpia da reação completa é a soma das entalpias das etapas intermediárias e a variação da entalpia da reação direta é menos a variação da entalpia da reação inversa. Já os itens III e IV são falsos, pois o mesmo raciocínio não é válido para a energia de ativação, pois pode haver catalisadores, utilizados para abaixar a energia de ativação, em algumas das reações. 10) Qual das opções a seguir apresenta a seqüência CORRETA de comparação do pH de soluções aquosas dos sais ,FeCl2 ,FeCl3 ,MgCl2 2KClO , todas com mesma concentração e sob mesma temperatura e pressão? a) ( ) 2232 KClOMgClFeClFeCl >>>

b) ( ) 2322 FeClFeClKClOMgCl >>>

c) ( ) 3222 FeClFeClMgClKClO >>>

d) ( ) 2322 KClOFeClFeClMgCl >>>

e) ( ) 2223 FeClKClOMgClFeCl >>> RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 10: ALTERANTIVA C Reações de hidrólise

1º) FeCl2 ⎯⎯⎯ →⎯ O2H Fe++ + 2Cl-

2Cl- + 2H2O → não há hidrólise ⇒ ocorre apenas a hidrólise do cátion, gerando íons H+, que originam uma solução ácida (pH < 7).

2º) FeCl3 ⎯⎯⎯ →⎯ O2H Fe+++ + 3Cl-

Fe+++ + ⎯⎯⎯ →⎯ O2H Fe(OH)3 + 3H+

Cl- ⎯⎯⎯ →⎯ O2H não há hidrólise ⇒ idem ao anterior

3º) MgCl2 ⎯⎯⎯ →⎯ O2H Mg++ + 2Cl-

Mg++ ⎯⎯⎯ →⎯ O2H Mg(OH)2 + 2H+ ⇒ não há hidrólise

2Cl- ⎯⎯⎯ →⎯ O2H 2HCl + 2OH- ⇒ não há hidrólise

⇒ não há hidrólise, obtém-se uma solução neutra (pH = 7)

4º) KClO2 ⎯⎯⎯ →⎯ O2H K+ + ClO2-

K+ ⎯⎯⎯ →⎯ O2H KOH + H+ ⇒ não há hidrólise

ClO2- ⎯⎯⎯ →⎯ O2H HClO2 + OH- ⇒ solução básica (pH > 7)

11) Considere as afirmações abaixo, todas relativas à pressão de 1 atm: I - A temperatura de fusão do ácido benzóico puro é 122

ºC, enquanto que a da água é 0 ºC. II - A temperatura de ebulição de uma solução aquosa 1,00

mol L–1 de sulfato de cobre é maior do que a de uma solução aquosa 0,10 mol L–1 deste mesmo sal.

III - A temperatura de ebulição de uma solução aquosa saturada em cloreto de sódio é maior do que a da água pura.

IV - A temperatura de ebulição do etanol puro é 78,4 ºC, enquanto que de uma solução alcoólica 10% (m/m) em água é 78,2 ºC.

Das diferenças apresentadas em cada uma das afirmações acima, está (ão) relacionada(s) com propriedades coligativas: a) ( )apenas I e III. b) ( )apenas I. c) ( )apenas II e III. d) ( )apenas II e IV. e) ( )apenas III e IV. RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 11: ALTERNATIVA C I - A diferença está relacionada com o tamanho da molécula e com as respectivas nuvens eletr6onicas, tendo em vista que tanto a água quanto o ácido benzóico fazem pontes de hidrogênio. II - Propriedade coligativa. III - Propriedade coligativa. IV – Pelo fato do etanol ser um líquido muito volátil, o efeito da mistura não é ebulioscópico, mas a mistura apresenta um efeito crioscópico e de variação da pressão de vapor. 12) Um composto sólido é adicionado a um béquer contendo uma solução aquosa de fenolftaleína. A solução adquire uma coloração rósea e ocorre a liberação de um gás que é recolhido. Numa etapa posterior, esse gás é submetida à combustão completa, formando OH2 e 2CO . Com base nestas informações, é CORRETO afirmar que o composto é: a) ( ) 22)NH(CO . b) ( ) 2CaC . c) ( ) 23)HCO(Ca .

d) ( ) 3NaHCO . e) ( ) 422 OCNa . RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 12: ALTERNATIVA B CaC2 + H2O → Ca(OH)2 + C2H2 (1) (aq) (gás acetileno)

C2H2 + 2,5O2 → 2CO2 + H2O 13) A 15 ºC e 1 atm, borbulham-se quantidades iguais de cloridreto de hidrogênio, )g(HCl , nos solventes relacionados abaixo: I - Etilamina II - Dietilamina III - n-Hexano IV - Água pura Assinale a alternativa que contém a ordem decrescente CORRETA de condutividade elétrica das soluções formadas. a) ( ) I, II, III e IV. b) ( ) II, III, IV e I. c) ( ) II, IV, I e III. d) ( ) III, IV, II e I. e) ( ) IV, I, II e III. RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 13: ALTERANTIVA E Reações entre os solventes e cloreto de hidrogênio:

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I)

H3C CH2 N H

H

+ HCl

II)

H3C CH2 N

H

+ HCl CH2 CH3

IV) H2O + HCl → H3O + Cl- A solução II não é condutora, pois não possui íons. Nas soluções I, II e IV, o número de íons é aproximadamente igual. A condutividade elétrica depende também da mobilidade dos íons em solução. Quanto maior o tamanho do íon, menor a sua mobilidade e, portanto menor a condutividade. Assim: IV > I > II > III 14) Assinale a opção que contém a afirmação ERRADA relativa à curva de resfriamento apresentada abaixo.

Tempo / min

Tem

pera

tura

/ ºC

a)( )A curva pode representar o resfriamento de uma mistura

eutética. b)( )A curva pode representar o resfriamento de uma

substância sólida, que apresenta uma única forma cristalina.

c)( ) A curva pode representar o resfriamento de uma mistura azeotrópica.

d)( )A curva pode representar o resfriamento de um líquido constituído por uma substância pura.

e)( )A curva pode representar o resfriamento de uma mistura líquida de duas substâncias que são completamente miscíveis no estado sólido. RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 14: ALTERANTIVA B A curva de resfriamento apresenta um intervalo de tempo no qual a temperatura permanece constante e isto caracteriza a mudança de estado de agregação. Sendo assim a única alternativa que não apresenta este fenômeno é a letra "B", pois uma substância é sólida com uma única forma cristalina, em um processo de resfriamento e neste caso o seu estado de agregação não muda. 15) A 25 ºC, uma mistura de metano e propano ocupa um volume (V), sob uma pressão total de 0,080 atm. Quando é realizada a combustão completa desta mistura e apenas dióxido de carbono é coletado, verifica-se que a pressão

desse gás é de 0,12 atm, quando este ocupa o mesmo volume (V) e está sob a mesma temperatura da mistura original. Admitindo que os gases têm comportamento ideal, assinale a opção que contém o valor CORRETO da concentração, em fração em mols, do gás metano na mistura original. a) ( )0,01. b) ( )0,25. c) ( )0,50. d) ( )0,75. e) ( )

1,00. RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 15: ALTERANTIVA D No mistura de termos A mols de CH4 e B mols de CH3CH2CH3. Portanto a reação de combustão da mistura é:

ACH4 + BCH3CH2CH3 + O2 ⇒ (A + 3B)CO2 + H2O Para a situação dada temos que a pressão é diretamente proporcional ao número de mols de gás, sendo assim:

2

2

1

1

nP

nP

= ⇒B3A

10.12BA

10.8 22

+=

+

−−

⇒A = 3B

Como queremos a fração de CH4 na mistura:

FCH4 = 75,0A4A3

3A

A

ABA

A==

+=

+

16) Dois copos (A e B) contêm solução aquosa 1 mol L–1 em nitrato de prata e estão conectados entre si por uma ponte salina. Mergulha-se parcialmente um fio de prata na solução contida no copo A, conectando-o a um fio de cobre mergulhado parcialmente na solução contida no copo B. Após certo período de tempo, os dois fios são desconectados. A seguir, o condutor metálico do copo A é conectado a um dos terminais de um multímetro, e o condutor metálico do copo B, ao outro terminal. Admitindo que a corrente elétrica não circula pelo elemento galvânico e que a temperatura permanece constante, assinale a opção que contém o gráfico que melhor representa a forma como a diferença de potencial entre os dois eletrodos )EEE( BA −=∆ varia com o tempo. a) ( ) ∆E

0tempo

b) ( ) ∆E

0tempo

c) ( ) ∆E

0tempo

d) ( ) ∆E

0tempo

e) ( ) ∆E

0tempo

RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 16: ALTERANTIVA B Estado inicial

Eletrodo A não ocorre reação Eletrodo B ocorre a seguinte reação: 2 Ag+(Aq) + Cuo(S) ↔ Cu2+(aq) + 2Ago(s)

RESOLUÇÃO COMENTADA – ITA 2004/2005 – QUÍMICA

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deposita-se prata metálica no eletrodo de cobre. Teremos assim o quadro a seguir:

Após conectar no multímetro, vem:

Temos uma pilha com diferentes concentrações de (Ag+). Ocorre transferência de elétrons até igualar as concentrações e ∆ε ficar igual a zero. 17) Assinale a opção que contém o polímero que melhor conduz corrente elétrica, quando dopado. a) ( )Polietileno. b) ( )Polipropileno. c) ( ) Poliestireno. d) ( ) Poliacetileno. e) ( )Poli(tetrafluor-etileno). RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 17: ALTERNATIVA D A condição para um polímero ser condutor de corrente elétrica é ter duplas ligações alternadas, para que certas substancias adicionadas no polímero possam ceder ou retirar elétrons, tornando-o condutor.

n HC ≡ CH → Polímero condutor

A existência de um (ou mais) ponto positivo (ou negativo), que apareça devido ao agente dopante (iodo, por exemplo), faz com que os elétrons das ligações duplas restantes se desloquem, sob a ação de um campo elétrico, resultando então a condutividade elétrica. 18) Considere as seguintes equações que representam reações químicas e suas respectivas equações de velocidade: I - A → produtos; ]A[kv II =

II - 2B → produtos; 2IIII ]B[kv =

Considerando que, nos gráficos, [X] representa a concentração de A e de B para as reações I e II, respectivamente, assinale a opção que contém o gráfico que melhor representa a lei de velocidade das reações I e II. a) ( )

II

I

tempo

1[X]

b) ( )

II

I

tempo

[X]

c) ( )

II

I

tempo

[X]

d) ( ) e) ( )

II

I

tempo

1[X]

II

I

tempo

[X]ln

RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 18: ALTERNATIVA A Durante a reação a concentração diminui com o tempo, conseqüentemente o inverso da concentração aumenta com o tempo. Como o inverso da concentração aumenta com o tempo, para ambos os casos apresentados, a única alternativa que se encaixa neste perfil é a letra A. 19) A 25 ºC, borbulha-se )g(SH2 em uma solução aquosa 0,020 mol L–1 em MnCl2 contida em um erlenmeyer, até que seja observado o início de precipitação de MnS(s). Neste momento, a concentração de H+ na solução é igual a 2,5 x 10–

7 mol L–1. Dados eventualmente necessários, referentes à temperatura de 25 ºC: I- 2

2( ) ( ) ( ) ( ) ( )MnS s H O Mn aq HS aq OH aq+ − −+ + +l ; 11

I 103K −×=

II - 2 ( ) ( ) ( )H S aq HS aq H aq− −+ ; 8II 105,9K −×=

III - 2 ( ) ( ) ( )H O OH aq H aq− ++l ; 14II 100,1K −×=

Assinale a opção que contém o valor da concentração, em mol L–1, de H2S na solução no instante em que é observada a formação de sólido. a) ( )1,0 x 10–10. b) ( ) 7 x 10–7. c) ( )4 x 10–2. d) ( )1,0 x 10–1. e) ( )1,5 x 104. RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 19: ALTERNATIVA D Reação entre H2S(g) e MnCl2 até precipitação de MnS(s):

]Mn].[SH[

]H[k

22

2

+

+=

MnS(s) + H2O(l) ⎯⎯ →← Mn2+(aq) + HS-(aq) + OH-(aq)

K1 = [Mn2+] . [HS-] . [OH-] = 3 . 10-11

H2S(aq) ⎯⎯ →← HS-(aq) + H+(aq)

8

2II 10.5,9

]SH[]H].[HS[

k −+−

==

H2O(l) ⎯⎯ →← OH-(aq) + H+(aq)

KIII = [OH-].[H+] = 1,0 . 10-14

I

IIIII

kk.k

k =

]Mn].[SH[

]H[

]OH].[HS].[Mn[

]SH[]H].[HS[

]H].[OH[k

22

2

22

+

+

−−+

+−+−

==

112

2

211 10.17,3

]Mn].[SH[

]H[10.17,3k −

+

+− =→=

[H+] = 2,5 . 10-7 mol/L [Mn2+] = 0,020 mol/L

]SH.[020,0]10.5,2[

10.17,32

2711

−− =

[ ]020,0.10.17,3

]10.5,2[SH

11

27

2 −

−=

[H2S] = 9,87 . 10-2 mol/L [H2S] ≅ 1,0 . 10-1 mol/L

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20) Dois frascos abertos, um contendo água pura líquida (frasco A) e o outro contendo o mesmo volume de uma solução aquosa concentrada em sacarose (frasco B), são colocados em um recipiente que, a seguir, é devidamente fechado. É CORRETO afirmar, então, que, decorrido um longo período de tempo: a)( ) os volumes dos líquidos nos frascos A e B não apresentam alterações visíveis. b)( ) o volume do líquido no frasco A aumenta, enquanto que o do frasco B diminui. c)( ) o volume do líquido no frasco A diminui, enquanto que o do frasco B aumenta. d)( ) o volume do líquido no frasco A permanece o mesmo, enquanto que o do frasco B diminui. e) ( )o volume do líquido no frasco A diminui, enquanto que o do frasco B permanece o mesmo. RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 20: ALTERNATIVA C Devido à presença de açúcar na solução a pressão de vapor no frasco "B" é menor, fazendo com que o volume do frasco "A" diminua e o volume do frasco "B" aumente. Funciona como se fosse uma osmose, havendo migração de água. As questões dissertativas, numeradas de 21 a 30, devem ser resolvidas e respondidas no caderno de soluções. 21) Qualitativamente (sem fazer contas), como você explica o fato de a quantidade de calor trocado na vaporização de um mol de água no estado líquido ser muito maior do que o calor trocado na fusão da mesma quantidade de água no estado sólido? RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 21: O calor trocado na vaporização de um mol de água no estado líquido é maior do que o calor trocado na fusão de um mol de água no estado sólido, pois, o trabalho que atua para quebrar as pontes de hidrogênio na água no estado líquido é maior do que o trabalho que atua para enfraquecer as pontes de hidrogênio da água no estado sólido. Durante a fusão apenas enfraquecemos as ligações por hidrogênio entre as moléculas enquanto que durante a ebulição rompemos todas as ligações por hidrogênio entre as moléculas de água. Assim, gasta-se muito mais energia durante a ebulição do que na fusão. 22) Considere o elemento galvânico representado por:

−ll C||eletrófilo|)(Hg (solução aquosa saturada em )(Hg|)s(CHg|)KC 22 lll a) Preveja se o potencial do eletrodo representado no lado direito do elemento galvânico será maior, menor ou igual ao potencial desse mesmo eletrodo nas condições-padrão. Justifique sua resposta. b) Se o eletrólito no eletrodo à esquerda do elemento galvânico for uma solução 0,002 mol L–1 em Hg2+ (aq), preveja se o potencial desse eletrodo será maior, menor ou igual ao potencial desse mesmo eletrodo nas condições-padrão. Justifique sua resposta. c) Faça um esboço gráfico da forma como a força eletromotriz do elemento galvânico (ordenada) deve variar com a temperatura (abscissa), no caso em que o eletrodo do lado esquerdo do elemento galvânico seja igual ao eletrodo do lado direito nas condições-padrão. RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 22: a) Condições padrão: [Cl-] = 1 mol/L Na solução aquosa saturada de KCl = [Cl-] > 1 mol/L devido a alta solubilidade de sal

E = Eo - n059,0 log [Cl-]

Qte > [Cl-], < o E Hg2Cl2(s) → Hg(l) + Cl-(aq) b) Hg(l)→ Hg2+ + 2e-

E = Eo - n059,0 log [Hg2+]

E = Eo - n059,0

log (2 x 10-3)

E = Eo - n059,0 (log2 + log 10-3)

E = Eo - n059,0 (log2 -3)

E = Eo - n059,0 (-3 + log2)

⇓ < 0

E = Eo - n059,0

. X

O potencial será maior que o do valor padrão.

c) E = Eo - rFRt . LnQ

E = Eo - rFRt . lnQ . T

E = Eo – Yt QT0 > T, < 0 Eredução

Como ∆E = Eoxidação + ERedução, Diminui o ∆E:

23) Sob pressão de 1 atm, adiciona-se água pura em um cilindro provido de termômetro, de manômetro e de pistão móvel que se desloca sem atrito. No instante inicial (t0), à temperatura de 25 ºC, todo o espaço interno do cilindro é ocupado por água pura. A partir do instante (t1), mantendo a temperatura constante (25 ºC), o pistão é deslocado e o manômetro indica uma nova pressão. A partir do instante (t2), todo o conjunto é resfriado muito lentamente a –10 ºC, mantendo-se-o em repouso por 3 horas. No instante (t3), o cilindro é agitado, observando-se uma queda brusca da pressão. Faça um esboço do diagrama de fases da água e assinale, neste esboço, a(s) fase(s) (co)existente(s) no cilindro nos instantes t0, t1, t2 e t3. RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 23: No instante t0 só existe o estado líquido (todo o frasco está preenchido com água) No t1, coexistem os estados líquido e gasoso (Ao mover o pistão cria-se vácuo e com isto ocorre evaporação da água). No t2, coexistem os estados líquido e gasoso, mas o estado líquido em um estágio metaestável, pois se encontra abaixo de 00C. No t3, coexistem os estados sólido e gasoso, pois ao agitarmos o sistema tiramos a água líquida do sal no estado de repouso (degelo).

RESOLUÇÃO COMENTADA – ITA 2004/2005 – QUÍMICA

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24) A 25 ºC e 1 atm, um recipiente aberto contém uma solução aquosa saturada em bicarbonato de sódio em equilíbrio com seu respectivo sólido. Este recipiente foi aquecido à temperatura de ebulição da solução por 1 hora. Considere que o volume de água perdido por evaporação foi desprezível. a) Explique, utilizando equações químicas, o que ocorre durante o aquecimento, considerando que ainda se observa bicarbonato de sódio sólido durante todo esse processo. b) Após o processo de aquecimento, o conteúdo do béquer foi resfriado até 25 ºC. Discuta qual foi a quantidade de sólido observada logo após o resfriamento, em relação à quantidade do mesmo (maior, menor ou igual) antes do aquecimento. Justifique a sua resposta. RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 24: a) Com o aquecimento o equilíbrio abaixo é deslocado para a direita (Aumenta a solubilidade do sal): NaHCO3(s) ↔ Na+

(aq) + HCO3-(aq)

Em solução aquosa, o equilíbrio da hidrólise do íon bicarbonato também é deslocado para a direita ([HCO3

-] aumenta): HCO3

-(aq) + H2O(l) ↔ H2CO3(aq)

+ OH-(aq)

Com isso o equilíbrio de dissociação do ácido carbônico é deslocado para a direita ([H2CO3] aumenta): H2CO3(aq) ↔ H2O(l) + CO2(g) Observa-se maior desprendimento de CO2. b) A quantidade de NaHCO3(s) será menor do que a inicial devido ao deslocamento do equilíbrio: NaHCO3(s) ↔ Na+

(aq) + HCO3

-(aq) para a direita.

25) Considere que dois materiais poliméricos A e B são suportados em substratos iguais e flexíveis. Em condições ambientes, pode-se observar eu o material polimérico A é rígido, enquanto o material B é bastante flexível. A seguir, ambos os materiais são aquecidos à temperatura (T), menor do que as respectivas temperaturas de decomposição. Observou-se que o material A apresentou-se flexível e o material B tornou-se rígido, na temperatura (T). A seguir, os dois materiais poliméricos foram resfriados à temperatura ambiente. a) Preveja o que será observado caso o mesmo tratamento térmico for novamente realizado nos materiais poliméricos A e B. Justifique sua resposta. b) Baseando-se na resposta ao item a), preveja a solubilidade dos materiais em solventes orgânicos. RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 25: a) O polímero A é termoplástico, pois o aquecimento altera a sua estrutura (se torna flexível), estes polímeros podem ser amolecidos pelo calor quantas vezes necessitarmos e, ao resfriarem eles voltam a apresentar as mesmas propriedades iniciais. O polímero B é termofixo, pois teve sua estrutura alterada pela ação do calor, tornando-se rígido. Polímeros termofixos não podem ser amolecidos pelo calor (um aquecimento excessivo causará decomposição e até queima do material), esses polímeros não podem ser reaproveitados. Isto ocorre devido à formação de ligações cruzadas entre suas

cadeias (estrutura tridimensional). Assim, em um novo tratamento térmico, o polímero permanecerá rígido. b) O polímero A é solúvel em solventes orgânicos (suas cadeias podem ser separadas através das ligações intermoleculares polímero-solvente), entretanto, o polímero B não é solúvel em solvente orgânicos (o solvente não quebra as ligações cruzadas entre as cadeias). 26) Vidro de janela pode ser produzido por uma mistura de óxido de silício, óxido de sódio e óxido de cálcio, nas seguintes proporções (% m/m): 75, 15 e 10, respectivamente. Os óxidos de cálcio e de sódio são provenientes da decomposição térmica de seus respectivos carbonatos. Para produzir 1,00 kg de vidro, quais são as massas de óxido de silício, carbonato de sódio e carbonato de cálcio que devem ser utilizadas? Mostre os cálculos e as equações químicas balanceadas de decomposição dos carbonatos. RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 26:

SiO2, Na2O, CaO ↓ ↓ ↓

75% 15% 10%

2SiOm = 75% de 1kg = 750g

72OMNa = 1 x 0,15 = 0,15 Kg = 150 g Na2CO3 → Na2O CO2

106g 62g y 150g

g5,25662

106.150y ==

MCal = 1 x 0,10 = 0,10 = 0,10 Kg = 100 g CaCO3 → CaO CaO2 100g 56g

x 100g

g5,17856

100.100x ==

27) Explique em que consiste o fenômeno denominado chuva ácida. Da sua explicação devem constar as equações químicas que representam as reações envolvidas. RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 27: Os ácidos que geralmente acompanham as chamadas chuvas acidas são HNO2, HNO3, H2SO3 e H2SO4. Os ácidos nítrico e nitroso são formados a partir da reação do NO2 com a água da chuva, sendo que os óxidos de nitrogênio podem ser formados no interior dos motores a combustão, ou ainda durante a incidência de raios; resumidamente temos: N2 + 2O2 → 2NO2 2NO2 + H2O → HNO2 + HNO3 Já os ácidos sulfúrico e sulfuroso são formados a partir da reação do SO3 e SO2 respectivamente com água da chuva. Estes óxidos de enxofre por sua vez são formados a partir da queima de combustíveis fosseis que apresentam o enxofre como impureza. As reações envolvidas no processo são: S + O2 → SO2 SO2 + 1/2O2 → SO3 SO2 + H2O → H2SO3 SO3 + H2O → H2SO4 28) Considere uma reação química endotérmica entre reagentes, todos no estado gasoso. a) Esboce graficamente como deve ser a variação da constante de velocidade em função da temperatura. b) Conhecendo-se a função matemática que descreve a variação da constante da velocidade com a temperatura é possível determinar a energia de ativação da reação. Explique como e justifique.

RESOLUÇÃO COMENTADA – ITA 2004/2005 – MATEMÁTICA

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c) Descreva um método que pode ser utilizado para determinar a ordem da reação. RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 28: a) e b) A velocidade de uma reação química é crescente com a temperatura, assim quanto maior a temperatura maior será k. A equação matemática que mostra esta dependência é a equação de Arrhenius: K = A.e- Ea/RT, aplicando-se ln vem:

Eank nART

= −l l , ou seja:

Ea 1nk nA .R T

y a b . x

⎛ ⎞= − ⎜ ⎟⎝ ⎠

↓ ↓ ↓ ↓= +

l l

Assim o gráfico lnK x 1/T será uma reta com coeficiente angular igual a Ea

R− . Como R é constante pode-se por este

método determinar a Ea da reação.

nkl

1/T c) basicamente os métodos experimentais para se determinar a rodem de uma reação consistem em medir a velocidade instantânea da reação para uma dada concentração do reagente. Ao se analisar a dependência da velocidade da reação com a concentração, tem-se a ordem do processo química. 29) Considere a curva de titulação abaixo, de um ácido fraco com uma base forte.

pH14

12

10

86

4

20 10 20 30 40 50 60 70 80

V base (mL) a) Qual o valor do pH no ponto de equivalência? b) Em qual(ais) intervalo(s) de volume de base adicionado o sistema se comporta como tampão? c) Em qual valor de volume de base adicionado pH = pKa? RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 29: a) pelo gráfico, o ponto de equivalência ocorre me pH ao redor de 9, devido a hidrolise do sal formado. b) o tampão existirá quando a quantidade de base adicionada for inferior àquela necessária para neutralização total do acido existente, já que nesta situação existe um ácido fraco (ácido ainda não neutralizado) com seu sal. Como, em geral, nos tampões a razão entre as concentrações do sal e do acido variam numa proporção de 1 para 10, isso corresponde a volumes de base entre 5 e 45 mL. c) pela equação de Henderson – Hasselbalch:

[ ][ ]

salpH pKa log ,

ácido= + teremos pH = pKA quando

[ ][ ]

sallog 0,

ácido= o que ocorre quando a metade do ácido for

neutralizado, ou seja V = 25 mL de base.

30) Considere que na figura abaixo, o frasco A contém peróxido de hidrogênio, os frascos B e C contêm água e que se observa borbulhamento de gás no frasco C.

A

C

B

O frasco A é aberto para a adição de 1 g de dióxido de manganês e imediatamente fechado. Observa-se então, um aumento do fluxo de gás no frasco C. Após um período de tempo, cessa o borbulhamento de gás no frasco C, observando-se que ainda reta sólida no frasco A. Separando-se este sólido e secando-o, verifica-se que sua massa é igual a 1 g. a) Escreva a equação química que descreve a reação que ocorre com o peróxido de hidrogênio, na ausência de dióxido, na ausência de dióxido de manganês. b) Explique por que o fluxo de gás no frasco C aumenta quando da adição de dióxido de manganês ao peróxido de hidrogênio. RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 30: a) a reação responsável pela produção de gás e a decomposição do peróxido de hidrogênio:

2 H2O2 (aq) → 2 H2O(l) + O2 (g) b) o MnO2 atua como catalisador do processo acima, por isso a liberação de O2 foi mais intensa após a adição do sólido. Como o catalisador não é consumido no processo, sua massa final é igual a massa inicial adicionada.