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FUVEST 2a Fase – 5/janeiro/2010Seu pé direito nas melhores faculdades

QUÍMICA

01. O sólido MgCl2 . 6 NH3 pode decompor-se,reversivelmente, em cloreto de magnésio e amônia.Aequaçãoquímicaquerepresentaesseprocessoé:

MgCl2.6NH3(s)aquecimento� ⇀�������↽ �������� MgCl2(s)+6NH3(g)

Ao ser submetido aumaquecimento lento, e sobumacorrentedenitrogêniogasoso,osólidoMgCl2.6NH3perde massa, gradativamente, como representado nográfico:

As linhasverticais,mostradasnográfico,delimitamastrêsetapasemqueoprocessodedecomposiçãopodeserdividido.

a) Calculeaperdademassa,pormoldeMgCl2.6NH3,emcadaumadastrêsetapas.

b) Combasenos resultadosdo itemanterior, escrevaumaequaçãoquímicaparacadaetapadeaquecimento.Cada uma dessas equações deverá representar atransformaçãoqueocorrenaetapaescolhida.

c) Noprocessodescrito,alémdoaquecimento,queoutrofator facilitaadecomposiçãodoMgCl2 .6NH3?Explique.

Dados:massamolar(g/mol):MgCl2·6NH3.......197NH3.....................17,0

Resolução:

a) Analisando-seográfico,percebe-sequeaperdademassaemcadaetapaéiguala17,2%damassainicial:

1aetapa:perdademassa=100%–82,8%=17,2% 2aetapa:perdademassa=82,8%–65,6%=17,2% 3aetapa:perdademassa=65,6%–48,4%=17,2%

Portanto:

1moldeMgCl2.6NH3————197g————100% xg————17,2%

x=33,884gpormoldeMgCl2.6NH3emcadaetapa.

Aperdademassa,pormoldeMgCl2.6NH3,emcadaetapaéde33,884g.

b)

Etapa1 MgCl2.6NH3(s)®MgCl2.4NH3(s)+2NH3(g)

Etapa2 MgCl2.4NH3(s)®MgCl2.2NH3(s)+2NH3(g)

Etapa3 MgCl2.2NH3(s)®MgCl2(s)+2NH3(g)

c) Noprocessodescrito,alémdoaquecimentoooutrofatorqueajudaadecomposiçãodoMgCl2.6NH3éacorrentedenitrogêniogasoso.

ON2(g)nãoparticipadareação:ojatodessegásiráarrastaraamônia,diminuindoaconcentraçãodesseproduto.

Portanto,oequilíbrioserádeslocadoparaadireita,facilitandoadecomposiçãodoMgCl2.6NH3.

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02. Cloretodenitrosilapuro(NOCl)foiaquecidoa240ºCemumrecipientefechado.Noequilíbrio,apressãototalfoide1,000atmeapressãoparcialdoNOClfoide0,640atm.

Aequaçãoabaixorepresentaoequilíbriodosistema:

2NOCl(g) 2NO(g)+Cl2(g)

a) CalculeaspressõesparciaisdoNOedoCl2noequilíbrio. b) Calculeaconstantedoequilíbrio.

Resolução:

a) 2NOCl(g) « 2NO(g)+ Cl2(g) Estequiometria: 2x x Equilíbrio: 0,64atm 0,24atm 0,12atm

Noequilíbrio,apressãoparcialdoNO(g)éde0,24atmeapressãoparcialdoCl2(g)éde0,12atm.

b) O cálculo da constante de equilíbrio em termos das pressõesparciaisédadopor:

Kp=[ ] [ ]

[ ]

, ,

,

NO C

NOC

222

2

20 24 0 12

0 64

. .l

l

= ÞKp=0,016875

Aconstantedeequilíbrioé0,016875.

03. Ahidroxicetona(I)podeseroxidadaàdicetona(II),pelaaçãodeácidonítricoconcentrado,comformaçãodogásN2O4.

Utilizandofórmulasmoleculares,

a) escreva a equação química balanceada querepresenta a semirreação de oxidação dahidroxicetona(I).

b) escreva a equação química balanceada querepresenta a semirreação de redução do íonnitrato.

c) com base nas semirreações dos itens a e b,escrevaaequaçãoquímicaglobalbalanceadaquerepresentaatransformaçãode(I)em(II)edoíonnitratoemN2O4.

Resolução:

a) Aequaçãoquímicabalanceadaquerepresentaasemirreaçãodeoxidaçãodahidroxicetona(I)é(C6H5)2COCH2O®(C6H5)2(CO)2+2H

++2e–

b) Aequaçãoquímicabalanceadaquerepresentaasemirreaçãodereduçãodoíonnitratoé

2NO3–+2H++2e–®N2O4+2OH

–

c) Somando-seasduasreaçõesecancelandooselétronseosíonsH+,temos:

(C6H5)2COCH2O+2NO3–®(C6H5)2(CO)2+N2O4+2OH

–

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04. NaduplahélicedoDNA,asduascadeiasdenucleotídeossãomantidasunidasporligaçõesdehidrogênioentreasbasesnitrogenadasdecadacadeia.Duasdessasbasessãoacitosina(C)eaguanina(G).

a) MostreafórmulaestruturaldoparC-G,indicandoclaramenteasligaçõesdehidrogênioqueneleexistem. Nonossoorganismo,asíntesedasproteínasécomandadapeloRNAmensageiro,emcujaestruturaestãopresentesas

basesuracila(U),citosina(C),adenina(A)eguanina(G). Aordememqueaminoácidosseligamparaformarumaproteínaédefinidaportríadesdebases,presentesnoRNA

mensageiro,cadaumacorrespondendoaumdeterminadoaminoácido.Algumasdessastríades,comosaminoácidoscorrespondentes,estãorepresentadasnatabeladafolhaderespostas.Assim,porexemplo,atríadeGUUcorrespondeaoaminoácidovalina.

Letradaesquerda Letradomeio Letradadireita G U U

b) Combasenatabeladafolhaderespostasenaestruturadosaminoácidosaquiapresentados,mostreafórmulaestruturaldotripeptídeo,cujasequênciadeaminoácidosfoidefinidapelaordemdastríadesnoRNAmensageiro,queeraGCA,GGA,GGU.Oprimeiroaminoácidodessetripeptídeomantémlivreseugrupoamino.

Resolução:

a) H H | | cadeia H—N H—N | | N N N

N N

N O H ||

| O

cadeia

Citosina(C) Guanina(G)

b) GCAAla¯

GGAGly¯

GGUGly¯

O O O || H || H || H O O O N N N H H H H H H

O O O || || || H O N N

H H

� ������������������������������ �������������������������������

N

H H

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05. Umasubstânciapodeapresentarsolubilidadesdiferentesemsolventesdiversos.Assim,porexemplo,oácidobutanodioicoémaissolúvelemáguadoqueeméter.Aomisturarácidobutanodioico,étereágua,agitaramisturaedeixá-laemrepousoporalgunsminutos,separam-seduasfases,umadeétereoutradeágua.Ambascontêmácidobutanodioico,emconcentraçõesdiferentesequenãomaissealteram,poisosistemaatingiuoequilíbrio.

ácidobutanodioico(água)

ácidobutanodioico(éter)

Paradeterminaraconstantedesseequilíbrio,tambémchamadadecoeficientedepartição,foramefetuadoscincoexperimentos.Emcadaum,foiadicionadoácidobutanodioicoaumamisturade25mLdeáguae25mLdeéter.Apósaagitaçãoeseparaçãodasfases,asconcentraçõesdeácidobutanodioico,emcadafase,foramdeterminadas.

a) Noquadriculadodafolhaderespostas,construaumgráficodaconcentraçãodeácidobutanodioicoeméterversusaconcentraçãodeácidobutanodioicoemágua.

b) Calculeovalordocoeficientedepartiçãoéter/águadoácidobutanodioico. c) Qualamassa,emgramas,deácidobutanodioicoutilizadanoexperimento5?Mostreoscálculos. d) Emoutroexperimento,foramutilizadasduasdiferentesamostrasdeácidobutanodioico.Umadelascontinha,emsuas

moléculas, apenas o isótopo oxigênio-18, e a outra continha apenas oxigênio-16.Aprimeira (comoxigênio-18) foiadicionadaàágua,easegunda(comoxigênio-16)foiadicionadaaoéter.Apósmisturarassoluções,agitaramisturaesepararasfases,ondefoidetectadoooxigênio-18?Explique.

Dado:massamolardoácidobutanodioico.........118g/mol

Resolução:

a)

20

40

60

80

5 10 15 20 25 30 35 40 45

(.10–3)

(.10–2)

b) K=0 0230 152,, =0,15

c) Faseágua: 1L————0,349mol————41,18gácidobutanodioico 0,025L————————————–—x

x=1,03g

Faseéter: 1L————0,051mol————6,018gácidobutanodioico 0,025L————————————–—y y=0,15g Massatotal=1,03+0,15=1,18g

d) Oisótopo18dooxigêniopossuimaisnêutronsqueoisótopo16.Emfunçãodessefato,aatraçãoentreosprótonsdonúcleoeoselétronsdaeletrosferaficadiminuídaparaosisótoposmaispesados,diminuindotambémaeletronegatividadedessesátomos.

Destaforma,oácidobutanodioicoquepossui18Oémenospolaremcomparaçãocomoformadopor16O.Assimsendo,o18Oserádetectadonosolventemenospolar,ouseja,predominantementenafaseéter.

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06. Determinou-se o número de moléculas de água dehidratação (x) por molécula de ácido oxálico hidratado(H2C2O4 . x H2O), que é um ácido dicarboxílico.Para isso, foram preparados 250 mL de uma soluçãoaquosa, contendo 5,04 g de ácido oxálico hidratado.Emseguida,25,0mLdessasoluçãoforamneutralizadoscom 16,0 mL de uma solução de hidróxido de sódio,deconcentração0,500mol/L.

a) Calculeaconcentração,emmol/L,dasoluçãoaquosadeácidooxálico.

b) Calculeovalordex.

Dados:

Resolução:

H2C2O4.xH2O+2NaOH®produtos

25mL 16mL xmol/L 0,5mol/L 0,004mol———–0,008mol

a) [H2C2O4.xH2O]=0 0040 025,,

molL =0,16mol/L

Aconcentraçãodasoluçãoaquosadeácidooxálicoé0,16mol/L.

b) 25mL———————0,004moldeH2C2O4.xH2O 250mL———————y y=0,04moldeH2C2O4.xH2O

0,04moldeH2C2O4.xH2O——————— 5,04g 1moldeH2C2O4.xH2O——————— z z=126g

Portanto,amassamolardoH2C2O4.xH2Oé126gepode-sedescobrironúmerodemoléculasdehidratação:

(90+x.18)=126

x=2moléculas

COMENTÁRIOAequipedeQuímicadoCPVconsiderouaprovado3odiada2afasedaFUVESTcomodealtonível,cobrando,deformaaprofundada,importantesitensdoprograma.Acreditamosquemesmoosalunosmaisbempreparadosdevamtertidoalgumadificuldadenaresoluçãodamaioriadasquestões.Alémdisso,asquestõesdenúmeros2e5exigiramcálculostrabalhosos,quepodemterconsumidoumtempoelevado.