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Olimpíada
Brasileira de
Química - 2003 Exame nacional
- fase III
MODALIDADE A
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PARTE I: QUESTÕES MÚLTIPLA ESCOLHA
1)
Um elemento químico
apresenta a configuração eletrônica [Xe]4f145d76s2,
portanto, é um:
a)
gás inerte
b)
calcogênio
c)
metal alcalino
d)
metal do bloco d
e)
metal alcalino
terroso
2)
Uma amostra de dióxido
de carbono, pesando 22,0 mg, contém:
a)
3,01 x 1020
mols de CO2
b)
3,01 x 1023
moléculas
c)
6,02 x 1023
átomos de oxigênio
d)
ocupa o volume de
11,2 mL em CNTP
e)
ocupa o volume de
1,12 L em CNTP
3)
Qual dos seguintes
óxidos produz ácido nítrico quando reage com água?
a)
NO
b)
NO2
c)
N2O
d)
N2O3
e)
N2O5
4)
Dada a reação:
2SO2(g) +
O2(g) ↔
2SO3(g)
A constante de equilíbrio desta reação
pode ser expressa em Kc ou Kp. Qual a relação entre Kp e Kc para
esta reação?
a)
Kp = Kc
b)
Kp = Kc (RT)-1
c)
Kp = Kc (RT)1/2
d)
Kp = Kc (RT)2
e)
Kp = Kc (RT)
5)
Assinale a opção
que corresponde à fração de substrato que reagiu, em uma
reação de primeira ordem, após um período de quatro vezes a
meia-vida:
a)
15/16
b)
1/16
c)
7/8
d)
3/4
e)
1/4
6)
Na titulação, na
presença de alaranjado de metila,
de 1,000 g de uma amostra que contém apenas NaOH e Na2CO3,
foram consumidos 43,25 mL de um solução de HCl 0,500 mol/L. Pode-se
concluir que esta amostra possui:
a)
40% de NaOH e 60% de
Na2CO3
b)
45% de NaOH e 55% de
Na2CO3
c)
50% de NaOH e 50% de
Na2CO3
d)
55% de NaOH e 45% de
Na2CO3
e)
60% de NaOH e 40% de
Na2CO3
7)
A redução de
magnetita por H2, em alto-forno, é um dos principais
processos de obtenção de ferro. Esta reação ocorre segundo a
equação (não balanceada) abaixo:
Fe3O4(s) + H2(g) →
Fe(s) + H2O(g)
Se esta reação é efetivada a 200ºC, sob
pressão total de 1,50 atm e com Kp = 5,30 x 10-6, a
pressão parcial de hidrogênio é de:
a)
0,80 atm
b)
1,00 atm
c)
1,26 atm
d)
1,43 atm
e)
1,62 atm
8)
Considere as seguintes soluções:
|
1 |
H2O |
|
2 |
Na2CO3
0,25 mol/L |
|
3 |
HCl 0,5 mol/L |
|
4 |
KOH 0,6 mol/L |
Em qual (ou quais) destas soluções a adição de igual volume
de NaOH 0,5 mol/L provocará uma diminuição no valor do pH:
a)
somente 4
b)
somente 1 e 3
c)
somente 2 e 4
d)
somente 1, 2 e 3
e)
todas
9)
Um eletrodo de vanádio
é oxidado eletroliticamente. A massa do eletrodo diminui de 114 mg
após a passagem de 650 Coulombs de corrente. Qual o número de
oxidação do vanádio no produto:
a)
+ 1
b)
+ 2
c)
+ 3
d)
+ 4
e)
+ 5
10)
Que produtos são
formados durante a eletrólise de uma solução concentrada de
cloreto de sódio?
I) Cl2(g)
II) NaOH(aq)
III) H2(g)
a)
Somente I
b)
Somente II
c)
Somente I e II
d)
Somente I e III
e)
I, II e
II
PARTE II: QUESTÕES ANALÍTICO-EXPOSITIVAS
Faça um quadro
comparativo entre o sódio e o magnésio, levando em conta as
seguintes propriedades:
a)
configuração eletrônica.
b)
raio atômico.
c)
carga iônica.
d)
1ª
energia de ionização.
e)
2ª
energia de ionização.
f)
reatividade com a água
.
Explique as diferenças.
As concentrações de íons
em solução são, freqüentemente, expressas em termos de pX que é
definido como o logaritmo decimal negativo da concentração molar
do íon X. Por exemplo: a acidez de uma solução pode se reportada
em termos de pH.
a)
A água é um eletrólito
fraco parcialmente dissociado em íons H+ e OH-.
O pH da água pura, a 25ºC, é igual a 7,00. Calcule a constante de
equilíbrio para a dissociação da água a esta temperatura.
b)
Qual é o grau de
dissociação da água a 25ºC?
c)
Calcule o pH de uma
solução aquosa que contém 0,125 g de NaOH por 250 mL de solução.
d)
Qual será o pH da
solução descrita no item (c) após ser diluída um milhão de
vezes? Mostre os cálculos
para justificar sua resposta.
Óxido de cálcio pode ser
produzido industrialmente a partir do aquecimento de carbonato de cálcio
a 900-1000ºC:
a)
Escreva a equação
química para esta reação.
A constante de equilíbrio para esta reação,
K, é igual a 1,34 a 920ºC. A reação é realizada em um
recipiente com pressão constante de 1,00 x 105 Pa.
b)
Calcule a pressão
parcial de CO2 no equilíbrio.
Óxido de cálcio reage com água, produzindo
hidróxido de cálcio.
c)
Escreva a equação
química para esta reação.
Hidróxido de cálcio é parcialmente solúvel
em água, com uma solubilidade igual a 1,26 g/L a 20ºC
d)
Calcule a concentração
de íons cálcio e o pH de uma solução saturada de hidróxido de cálcio
a 20ºC
Quando dióxido de carbono é passado através
de uma solução de hidróxido de cálcio observa-se a formação de
um precipitado.
e)
Escreva as equações
químicas para todas as reações envolvidas neste processo.
11,2 dm3 de uma
mistura de propano (C3H8) e butano (C4H10)
foram queimadas na presença de excesso de oxigênio. Todo o dióxido
de carbono obtido foi passado através de uma solução de NaOH,
obtendo-se 95,4 g de carbonato de sódio e 84 g de bicarbonato de sódio:
a)
Escreva as equações
das reações de combustão do propano e do butano.
b)
Escreva as equações
das reações de formação de carbonato e bicarbonato de sódio.
c)
Calcule a quantidade
de CO2 desprendida na combustão da mistura de propano e
butano.
d)
Calcule as massas de
propano e butano na mistura.
Quando um excesso de vapor
dágua passa através de uma amostra de sal “A” aquecido entre
500-600ºC, obtém-se 8,00 gramas de uma base “B” e 2,24 dm3
de um gás triatômico “C” incolor e inodoro. A mesma quantidade
dessa base “B” pode ser obtida através da reação de um óxido
“D” do metal alcalino “X” com água. 2,24 dm3 do
gás “C” reagem completamente com uma solução aquosa diluída,
contendo uma quantidade inicial do sal A e produz 16,8 g do sal
“E”. Os sais “A” e “E” também podem ser formados como
resultado da reação do gás “C” com uma solução aquosa
da base “B”.
a)
Para a base “B”
e o metal “X”:
(i)
determine as massas
(molecular ou atômica).
(ii)
escreva,
respectivamente a fórmula e o símbolo.
(iii)
escreva os nomes.
b)
Identifique o gás
“C”
c)
Escreva as equações
para as reações
i) “A” + vapor d’água →
ii)
“D” + H2O →
iii)
“C” + “A” + H2O →
iv) “B” + “C” →
“A”
v) “E” → “A”
vi)
“B” + “C” → “E”
d)
Calcule a massa do
sal “A"
O elemento urânio é encontrado na natureza
como uma mistura de isótopos contendo 99,28% de 238U (meia
vida, t1/2, igual a 4,5 x 109 anos) e 0,72% de
235U (t1/2 = 7,0 x 108 anos).
a)
Assumindo que a
idade da terra é 4,5 x 109 anos, determine qual era a
porcentagem original de urânio 235U na natureza.
O urânio decai em uma série de etapas a um isótopo de chumbo.
Ao todo, 8 (oito) partículas a (alfa) são emitidas durante este
processo.
b)
(i) Quantas partículas
b (beta) são também emitidas?
(ii) Qual o isótopo de chumbo formado?
O urânio tem a seguinte configuração eletrônica [Rn] 5f3
6d1 7s2.
c)
(i) Quantos elétrons desemparelhados há em um átomo
de urânio?
(ii) Qual deve ser o estado de oxidação máximo do urânio?
UF6, um importante composto utilizado durante o
processo de separação de isótopos de urânio, é obtido como um líquido
volátil, a partir da passagem de ClF3 sobre UF4
cristalino.
d)
(i) Escreva a equação
balanceada para esta reação
(ii) Quais as geometrias das moléculas de UF6 e
ClF3?
Um dos produtos da fissão do 235U é o 95Kr.
e)
Escreva a equação
nuclear balanceada para este processo de fissão, assumindo que 2 nêutrons
são também emitidos ?
Dados: R = 8,314 J/mol.K
ou 0,082 atm.L/K;
1 atm = 101325 Pa
F= 96500 C;
1 bar = 105
Pa
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Olimpíada
Brasileira de Química - 2003 Exame
nacional - fase III
MODALIDADE B
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PARTE I: QUESTÕES MÚLTIPLA ESCOLHA
11)
Dois isômeros geométricos
são, também, um par de:
a)
epímeros
b)
tautômeros
c)
enatiômeros
d)
confôrmeros
e)
diastereoisômeros
12)
Os produtos da reação
do anisol (metil fenil éter) com excesso de HI concentrado são:
a)
Fenol e metanol
b)
Fenol e iodeto de
metila
c)
Iodo-benzeno e
metanol
d)
Iodo-benzeno e
iodeto de metila
e)
Somente iodo-anisol
13)
Quando se faz reagir
etanol com anidrido etanóico, obtém-se, como produto principal:
a)
um éter
b)
um éster
c)
uma amida
d)
uma cetona
e)
um ácido carboxílico
14)
As dioxinas dicloradas são obtidas a partir da
substituição de dois átomos de hidrogênio por cloro na molécula
da dibenzo-p-dioxina (figura abaixo). Quantas diferentes dioxinas
dicloradas podem se obtidas nesta reação?
a)
8
b)
10
c)
11
d)
13
e)
14
15)
Dada a reação:
2SO2(g)
+ O2(g)
↔ 2SO3(g)
A constante de equilíbrio desta reação
pode ser expressa em Kc ou Kp. Qual a relação entre Kp e Kc para
esta reação?
a)
Kp = Kc
b)
Kp = Kc (RT)-1
c)
Kp = Kc (RT)1/2
d)
Kp = Kc (RT)2
e)
Kp = Kc(RT)
16)
Assinale a opção
que corresponde à fração de substrato que reagiu, em uma
reação de primeira ordem, após um período de quatro vezes a
meia-vida:
a)
15/16
b)1/16
c) 7/8
d) 3/4
e) 1/4
17)
Na titulação, na
presença de alaranjado de metila,
de 1,000 g de uma amostra contendo apenas NaOH e Na2CO3,
foram consumidos 43,25 mL de um solução de HCl 0,500 mol/L. Pode-se
concluir que esta amostra contém:
a)
40% de NaOH e 60% de
Na2CO3
b)
45% de NaOH e 55% de
Na2CO3
c)
50% de NaOH e 50% de
Na2CO3
d)
55% de NaOH e 45% de
Na2CO3
e)
60% de NaOH e 40% de
Na2CO3
18)
A redução de
magnetita por H2, em alto-forno, é um dos principais
processos de obtenção de ferro. Esta reação ocorre segundo a
equação (não balanceada) abaixo:
Fe3O4(s) + H2(g)
↔ Fe(s)
+ H2O(g)
Se esta reação é efetivada a 200ºC, sob
pressão total de 1,50 atm e com Kp = 5,30 x 10-6, a
pressão parcial de hidrogênio é de:
a)
0,80 atm
b) 1,00 atm
c) 1,26 atm
d) 1,43 atm
e) 1,62 atm
19)
Um eletrodo de vanádio
é oxidado eletroliticamente. A massa do eletrodo diminui de 114 mg
após a passagem de uma quantidade de carga elétrica igual a 650
Coulombs. Qual o número de oxidação do vanádio no produto:
a)
+ 1
b)
+ 2
c)
+ 3
d)
+ 4
e)
+ 5
20)
Que produtos são
formados durante a eletrólise de uma solução concentrada de cloreto
de sódio?
I) Cl2(g)
II) NaOH(aq)
III) H2(g)
a)
somente I
b)
somente II
c)
somente I e II
d)
somente I e III
e) I,
II e III
PARTE II: QUESTÕES ANALÍTICO-EXPOPSITIVAS
Faça um quadro
comparativo entre o sódio e o magnésio, levando em conta as
seguintes propriedades:
g)
configuração eletrônica.
h)
raio atômico.
i)
carga iônica.
j)
1ª
energia de ionização.
k)
2ª
energia de ionização.
l)
reatividade com a água
.
Explique as diferenças.
Uma das reações que
ocorrem nos motores de carro e
sistemas de exaustão é:
NO2(g)
+ CO(g) → NO(g) + CO2(g)
Os
dados experimentais para esta reação são os seguintes:
|
Experimento |
[NO2]
inicial (mol/dm3) |
[CO]
inicial (mol/dm3) |
Velocidade
inicial (mol/dm3) |
|
1 |
0,10 |
0,10 |
0,0050 |
|
2 |
0,40 |
0,10 |
0,0800 |
|
3 |
0,10 |
0,20 |
0,0050 |
e)
Escreva a equação
da lei de velocidade desta reação.
Considerando o seguinte mecanismo para esta
reação:
Etapa 1: NO2
+ NO2 →
NO3 + NO
Etapa
2: NO3 + CO → NO2
+ CO2
f)
Qual a etapa
determinante da reação? Justifique.
g)
Desenhe um diagrama
de energia (energia versus
caminho da reação) para esta reação.
Óxido de cálcio pode ser produzido
industrialmente a partir do aquecimento de carbonato de cálcio a
900-1000ºC:
a)
Escreva a equação
química para esta reação.
A constante de equilíbrio para esta reação, K, é igual a
1,34 a 920ºC. A reação é realizada em um recipiente com pressão
constante de 1,00 x 105 Pa.
b)
Calcule a pressão
parcial de CO2 no equilíbrio.
Óxido
de cálcio reage com água, produzindo hidróxido de cálcio.
c)
Escreva a equação
química para esta reação.
Hidróxido de cálcio é parcialmente solúvel em água, com
uma solubilidade igual a 1,26
g/L a 20ºC .
d)
Calcule a concentração
de íons cálcio e o pH de uma solução saturada de hidróxido de cálcio
a 20ºC.
Quando dióxido de carbono é passado através de uma solução
de hidróxido de cálcio observa-se a formação de um precipitado.
e)
Escreva a equação
química para todas as reações envolvidas neste processo.
Uma substância “A” de
fórmula C7H8O não dissolve em HCl diluído e
em solução aquosa de hidrogeno carbonato de sódio, porém dissolve
bem em solução de hidróxido de sódio. A reação de monobromação,
com Br2/Fe, do composto “A”
leva à formação de uma mistura de 2 isômeros (“B” e
“C”), sendo o produto principal o composto “B”. O composto
“B” reage com bromo, na presença de iluminação UV ou a altas
temperaturas, formando um produto “D” de fórmula C7H6Br2O.
O composto “D” após tratamento com KCN forma o produto “E”
que, após hidrólise em meio ácido, fornece a substância “F” de
fórmula C8H7BrO3.
a)
Escreva as
estruturas dos compostos “A”, “B”, “C”, “D”, “E” e
“F”.
b)
Dê os nomes desses
compostos.
Quando um excesso de vapor
d’água passa através de uma amostra de sal “A” aquecido entre
500-600ºC, obtém-se 8,00 gramas de uma base “B” e 2,24 dm3
de um gás triatômico “C” incolor e inodoro. A mesma quantidade
dessa base “B” pode ser obtida através da reação de um óxido
“D” do metal alcalino “X” com água. 2,24 dm3 do gás
“C” reagem completamente com uma solução aquosa diluída,
contendo uma quantidade inicial do sal A e produz 16,8 g do sal
“E”. Os sais “A” e “E” também podem ser formados como
resultado da reação do gás “C” com uma solução aquosa
da base “B”.
e)
Para a base “B”
e o metal “X”:
(i)
determine as massas
(atômica ou molecular).
(ii)
escreva,
respectivamente a fórmula e o símbolo.
(iii)
escreva os nomes.
f)
Identifique o gás
“C”
g)
Escreva as equações
para as reações
i) “A” +
vapor d’água →
ii) “D” + H2O →
iii)
“C” + “A” + H2O →
iv) “B” + “C” →
“A”
v) “E”
→ “A”
vi) “B”
+ “C” → “E”
h)
Calcule a massa do
sal “A"
O elemento urânio é encontrado na natureza
como uma mistura de isótopos contendo 99,28% de 238U (meia
vida, t1/2, igual a 4,5 x 109 anos) e 0,72% de 235U
(t1/2 = 7,0 x 108 anos).
f)
Assumindo que a
idade da terra é 4,5 x 109 anos, determine qual era a
porcentagem original de urânio 235U na natureza.
O urânio decai em uma série de etapas a um isótopo de chumbo.
Ao todo, 8 (oito) partículas a (alfa) são emitidas durante este
processo.
g)
(i) Quantas partículas
b (beta) são também emitidas?
(ii) Qual o isótopo de chumbo formado?
O urânio tem a seguinte configuração eletrônica [Rn] 5f3
6d1 7s2.
h)
(i) Quantos elétrons desemparelhados há em um átomo
de urânio?
(ii) Qual deve ser o estado de oxidação máximo do urânio?
UF6, um importante composto utilizado durante o
processo de separação de isótopos de urânio, é obtido como um líquido
volátil, a partir da passagem de ClF3 sobre UF4
cristalino.
i)
(i) Escreva a equação
balanceada para esta reação.
(ii) Quais as geometrias das moléculas de UF6 e ClF3?
Um dos produtos da fissão do 235U é o 95Kr.
e)
Escreva a equação
nuclear balanceada para este processo de fissão, assumindo que 2 nêutrons
são também emitidos?
Dados: R = 8,314 J/mol.K
ou 0,082 atm.L/K;
1 atm = 101325 Pa
F= 96500 C;
1 bar = 105
Pa
