Olimpíada  Brasileira de Química - 2004

Exame nacional  -  fase III         MODALIDADE   A

 

 

 

parte I – Questões mÚltipla escolha

 

 

01.   Se três cubas eletrolíticas que contêm, respectivamente, soluções aquosas de ácido acético, ácido sulfúrico e ácido fosfórico, forem conectadas em série e submetidas à circulação de uma corrente elétrica contínua, por um determinado tempo:

a)       ocorrerá o desprendimento da mesma quantidade de hidrogênio gasoso nas três cubas;

b)       ocorrerá o desprendimento de uma maior quantidade de hidrogênio gasoso na cuba que contém ácido acético;

c)       ocorrerá o desprendimento de uma maior quantidade de hidrogênio gasoso na cuba que contém ácido sulfúrico;

d)       ocorrerá o desprendimento de uma maior quantidade de hidrogênio gasoso na cuba que contém ácido fosfórico;

e)       não há dados suficientes para se determinar as quantidades relativas de hidrogênio gasosos desprendido em cada uma das três cubas.

 

02.   Assinale a opção que apresenta valores DH e DS para uma reação que ocorre espontaneamente a qualquer temperatura:

a)       DH<0 e DS<0

b)       DH>0 e DS<0

c)       DH>0 e DS=0

d)       DH=0 e DS<0

e)       DH<0 e DS>0

 

03.   Considere as afirmações relativas à comparação entre os seguintes elementos químicos: Cl, Na e S:

(I) O Cl apresenta a maior energia de ionização

(II)  O Cl é o mais oxidante

(III) O S é o mais redutor

(IV) O Na apresenta o maior raio atômico

Destas afirmações, estão corretas:

a)       apenas I e II

b)       apenas I e IV

c)       apenas I, II e IV

d)       apenas II, III e IV

e)       I, II, III e IV

 

04.   Para a seguinte reação:

NO(g) + CO(g) ® 1/2 N2(g)+  CO2(g)                  DH = -374 kJ

As condições que favorecem a máxima conversão de reagentes em produto são:

a)       baixa temperatura e alta pressão;

b)       baixa temperatura e baixa pressão;

c)       alta temperatura e baixa pressão;

d)       alta temperatura e alta pressão;

e)       apenas alta temperatura.

 

05.   Dispõe-se de 2 litros de solução aquosa de HCl de pH igual a 1,0. Que volume desta solução deve-se tomar para que, após a adição de quantidade suficiente de água, obtenha-se 1 litro de uma solução de pH igual a 2,0?

a)        10 mL

b)       100 mL

c)       500 mL

d)       900 mL

e)       Não é possível obter a solução desejada porque a solução disponível é mais diluída

 

06.   Considere um composto de fórmula AB2, no qual, as ligações A-B são covalentes. Neste composto a hibridação de A poderá ser:

a)       somente sp

b)       somente sp2

c)       somente sp ou sp2

d)       somente sp ou sp3

e)       sp, sp2 ou sp3

 

07.   Três recipientes inelásticos A, B e C, de mesmo volume, contêm respectivamente, os gases: hidrogênio, metano e nitrogênio, submetidos às mesmas temperatura e pressão. Pode-se então afirmar que:

a)       o recipiente A contém o maior número de moléculas;

b)       o recipiente B contém o maior número de átomos de hidrogênio;

c)       o recipiente C contém a menor massa de gás;

d)       o gás contido no recipiente A apresenta menor velocidade de efusão;

e)       o gás contido no recipiente B apresenta a maior densidade.

 

08.   Para a reação:

2NO(g) + Cl2(g) ® 2 (NO)Cl(g)

 

       a equação de velocidade é dada por:   V = k[NO]2. [Cl2]

Se as concentrações de NO e Cl2, no início da reação são, ambas, iguais a 0,02 mol.dm-3, então, a velocidade desta reação, quando a concentração de NO houver diminuído para 0,01 mol.dm-3 será igual a:

a)       1,0 x 10-4 k

b)       1,5 x 10-4 k

c)       5,0 x 10-4 k

d)       1,5 x 10-6 k

e)       5,0 x 10-6 k

 

09.   A pirita de ferro é um minério constituído de FeS2 que, em face de sua aparência, é conhecido como ouro de tolo. O tratamento de 1 kg de uma amostra deste minério, de pureza igual a 75%, levou à obtenção 1 kg de ácido sulfúrico 98% em peso. Considerando que o ácido sulfúrico é o único composto de enxofre obtido neste tratamento, pode-se concluir que o rendimento global do processo foi:

a)       Menor que 55%

b)       Maior ou igual a  55 e  menor que 65%

c)       Maior ou igual a  65 e  menor que 75%

d)       Maior ou igual a  75 e  menor que 85%

e)       Maior que 85 %

 

10.   Se a quantidade de elétrons, assim como, a quantidade de cada uma das espécies químicas que intervêm numa reação de uma pilha, são multiplicadas por dois, então, o potencial da pilha:

a)       aumenta para o dobro;

b)       diminui para a metade;

c)       eleva-se ao quadrado;

d)       fica reduzido à raiz quadrada;

e)       não varia.


 

 

olimpiada brasileira de química 2004

fase iii – modalidade “A”

 

parte II – Questões ANALÍTICO-EXPOSITIVAS

 

 

11.   51st Chemistry Olympiad – Estonia, 2004

X e Y são elementos não-metálicos do terceiro período. Seus compostos de hidrogênio, A e B, têm igual massa molecular. Nas reações dos compostos A e B com ácido nítrico concentrado, ocorre a formação de monóxido de nitrogênio e também dos compostos C (a partir de A) e D (a partir de B), nos quais, os elementos X e Y apresentam seus números de oxidação máximos. Os compostos C e D podem também ser obtidos pela reação dos respectivos óxidos, E e F, com água. O número de átomos no óxido E é 3,5 vezes o número de átomos no óxido F.

a)    Escreva as fórmulas (símbolos) e nomes dos elementos X e Y e dos compostos de A a F

b)    Escreva as equações das reações:

            I) A + HNO3 ®               II) B + HNO3 ®              III) E ® C          IV) F ® D

c)    Calcule o volume de NO liberado quando, exatamente, 1 litro de solução de HNO3 64,0% (d=1,387 g.cm-3) reage com quantidade equivalente do composto B.

 

12.   XXXVI Bulgarian Chemistry Olympiad – 2004

Sabe-se que o suco gástrico contém ácido clorídrico. Os constituintes básicos do medicamento chamado “Dr. Stomi”, usado contra a alta acidez do suco gástrico são NaHCO3 e ácido cítrico (H3Cit). Este medicamento pode ser tomado na forma de pó ou em solução aquosa.

a)    Calcule o valor do pH do suco gástrico se, 20 mL do mesmo, reagem completamente com 13,5 mL de solução de hidróxido de sódio 0,1 mol.dm-3.

b)    Quantos gramas de NaHCO3 deve conter uma dose desse medicamento, na forma de pó, para neutralizar 0,35 g de ácido clorídrico?

c)    Soluções de NaHCO3 são ligeiramente básicas, pH = 8,3. Calcule, com aproximação razoável, a constante de dissociação do ácido carbônico, de acordo com a equação abaixo:

H2CO3 D 2H+  + CO32-

Outro medicamento contra acidez gástrica chamado “Stopacid” contém CaCO3. O valor do pH de uma solução saturada de CaCO3, a 20 °C é 9,9.

d)    Calcule, com aproximação razoável, a solubilidade em mol/L e o produto de solubilidade (Ks) do CaCO3, tendo em mente a hidrólise do sal.

 

13.   O fenol (C6H5OH) é um composto utilizado industrialmente na produção de plásticos e corantes Quando 2,0 g desse composto são queimados completamente, a quantidade de calor liberada é de 64,98 kJ. Utilize os dados da tabela abaixo para responder às questões que seguem

substância

DHf°, 25 °C (kJ/mol)

S°, 25 °C (J/mol.K)

C(grafite)

0,00

5,69

H2(g)

0,00

130,6

O2(g)

0,00

205,0

CO2(g)

-395,5

213,6

H2O(g)

-285,85

69,91

C6H5OH(s)

?

144,0

a)    Calcule a entalpia padrão de combustão, DHc, para o fenol, a 25 °C

b)    Calcule a entalpia padrão de formação, DHf, para o fenol, a 25 °C

c)    Calcule o valor da energia livre, DG°, para a reação de combustão do fenol, a 25 °C

 


14.      Os elementos químicos: xenônio, enxofre e carbono, podem combinar-se com flúor, para formar compostos contendo o mesmo número de átomos de flúor por molécula.

a)     Escreva as fórmulas moleculares de cada um desses compostos.

b)     Determine a hibridação de Xe, S e C nesses compostos.

c)     Determine a geometria de cada um desses compostos.

d)     Escreva as respectivas estruturas de Lewis.

e)     Compare as polaridades desses compostos.

f)       Qual a influência da presença de pares não ligantes na polaridade?

 

15.      O cobalto e seus compostos têm variadíssimas aplicações. São empregados em cerâmica, vidraria, fabrico de esmaltes (sua mais antiga aplicação), no fabrico de numerosas ligas, de aços especiais, na preparação de sais para a agricultura etc. Em seus sais, o cobalto, se apresenta nos estados de oxidação I, II e III; estes dois últimos dão cor azul brilhante aos vidros e cerâmicas. Em 1948, descobriu-se que o cobalto fazia parte intrínseca da vitamina B12, na qual ocupa o centro da molécula. O Co 60, isótopo radioativo deste elemento, constitui atualmente a fonte de radioatividade mais utilizada, sendo empregado na esterilização a frio de alimentos e, também, no tratamento do câncer.

a)     Escreva as configurações eletrônicas do Co, Co+, Co+2 e Co+3.

b)     Qual o estado de oxidação mais estável do cobalto em solução aquosa ácida?

 

A uma solução de CoSO4 foi adicionado NaOH em excesso, precipitando Co(OH)2. Uma pequena porção de Co(OH)2 foi oxidada a Co(OH)3, neste processo 12,305g do precipitado seco foi dissolvido completamente em um 1 L de H2SO4 1mol.dm-3, na presença de H2O2. Uma análise química mostrou que a concentração de cobalto na solução era de 0,125 mol.dm-3. Considere que o volume da solução permanece inalterado após a adição do sólido.

c)     Escreva a equação química para esta reação

d)     Calcule a porcentagem em massa de Co(OH)2 que foi oxidado.

 

16.      Antes de 1961, químicos e físicos utilizavam diferentes padrões para “pesos atômicos”. Os químicos usavam a massa atômica elementar do oxigênio (O=16, peso atômico químico) e os físicos, por outro lado, usavam a massa atômica do isótopo-16 do oxigênio (16O=16, peso atômico físico).

a)       Calcule a massa atômica elementar do oxigênio, baseada nos pesos atômicos físicos, mostrados na tabela abaixo.

isótopo

“Peso atômico físico”

Abundância natural (%)

16O

16,0000

99,762

17O

17,0045

0,038

18O

18,0037

0,200

 

Hoje, tanto os físicos como os químicos usam o mesmo padrão, 12C=12.

b)       Como os valores das massas atômicas foram afetadas por essa “troca” de padrão?

 

     O hidrogênio apresenta como isótopos estáveis o 1H e o 2H.

c)       Considerando os diferentes isótopos de hidrogênio e oxigênio, quantas espécies de moléculas de água podem existir? Quais as massas moleculares de cada uma delas?

d)       As diferenças no ponto de ebulição da água de maior massa molecular para a de menor é de 1,4 K. Mostre as fórmulas das moléculas de água de maior e de menor ponto de ebulição usando símbolos isotópicos.

 

 

 

Olimpíada  Brasileira de Química - 2004

Exame nacional  -  fase III         MODALIDADE   b

 

 

parte I – Questões mÚltipla escolha

 

 

01.   Dispõe-se de 2 litros de solução aquosa de HCl de pH igual a 1,0. Que volume desta solução deve-se tomar para que, após a adição de quantidade suficiente de água, obtenha-se 1 litro de uma solução de pH igual a 2,0?

f)          10 mL

g)       100 mL

h)       500 mL

i)         900 mL

j)         Não é possível obter a solução desejada porque a solução disponível é mais diluída

 

02.   Considere um composto de fórmula AB2, no qual, as ligações A-B são covalentes. Neste composto a hibridação de A poderá ser:

f)         somente sp

g)       somente sp2

h)       somente sp ou sp2

i)         somente sp ou sp3

j)         sp, sp2 ou sp3

 

03.   Três recipientes inelásticos A, B e C, de mesmo volume, contêm respectivamente, os gases: hidrogênio, metano e nitrogênio, submetidos às mesmas temperatura e pressão. Pode-se então afirmar que:

f)         o recipiente A contém o maior número de moléculas;

g)       o recipiente B contém o maior número de átomos de hidrogênio;

h)       o recipiente C contém a menor massa de gás;

i)         o gás contido no recipiente A apresenta menor velocidade de efusão;

j)         o gás contido no recipiente B apresenta a maior densidade.

 

04.   Para a reação:

2NO(g) + Cl2(g) ® 2 (NO)Cl(g)

 

       a equação de velocidade é dada por:   V = k[NO]2. [Cl2]

Se as concentrações de NO e Cl2, no início da reação são, ambas, iguais a 0,02 mol.dm-3, então, a velocidade desta reação, quando a concentração de NO houver diminuído para 0,01 mol.dm-3 será igual a:

f)         1,0 x 10-4 k

g)       1,5 x 10-4 k

h)       5,0 x 10-4 k

i)         1,5 x 10-6 k

j)         5,0 x 10-6 k

 

05.   A pirita de ferro é um minério constituído de FeS2 que, em face de sua aparência, é conhecido como ouro de tolo. O tratamento de 1 kg de uma amostra deste minério, de pureza igual a 75%, levou à obtenção de 1 kg de ácido sulfúrico 98% em peso. Considerando que o ácido sulfúrico é o único composto de enxofre obtido neste tratamento, pode-se concluir que o rendimento global do processo foi:

f)         Menor que 55%

g)       Maior ou igual a  55 e  menor que 65%

h)       Maior ou igual a  65 e  menor que 75%

i)         Maior ou igual a  75 e  menor que 85%

j)         Maior que 85 %

 

06.   Se a quantidade elétrons, assim como, a quantidade de todas as espécies químicas que intervêm numa reação de uma pilha, são multiplicadas por dois, então, o potencial da pilha:

f)         aumenta para o dobro;

g)       diminui para a metade;

h)       eleva-se ao quadrado;

i)         fica reduzido à raiz quadrada;

j)         não varia.


 

07.   O álcool 1-fenil etanol pode ser preparado através da reação de Grignard, a partir da reação entre os seguintes compostos:

a)       benzaldeído e brometo de metil magnésio;

b)       brometo de ciclo-hexil magnésio e etano;

c)       ciclo-hexanal e brometo de metil magnésio;

d)       ácido benzóico e brometo de metil magnésio;

e)       ciclo-hexanal e ácido acético.

 

08.   O número de cetonas a,b-insaturadas, isômeras, de fórmula  C5H8O é:

a)       3

b)       4

c)       5

d)       6

e)       7

 

09.   Assinale a opção que enumera os compostos: ácido acético (A), etanol (B), ácido cloroacético (C) e fenol (D), na ordem crescente de seus valores de pKa.

a)       A < B < C < D

b)       B < A < D < C

c)       C < A < D < B

d)       B < A < C < D

e)       C < D < A < B

 

 

10.   Assinale dentre os compostos abaixo, o mais básico:

 

 

 


olimpiada brasileira de química 2004

fase iii – modalidade “B”

 

parte II – Questões ANALÍTICO-EXPOSITIVAS

 

 

14.   51st Chemistry Olympiad – Estonia, 2004.

X e Y são elementos não-metálicos do terceiro período. Seus compostos de hidrogênio, A e B, têm igual massa molecular. Nas reações dos compostos A e B com ácido nítrico concentrado, ocorre a formação de monóxido de nitrogênio e também dos compostos C (a partir de A) e D (a partir de B), nos quais, os elementos X e Y apresentam seus números de oxidação máximos. Os compostos C e D podem também ser obtidos pela reação dos respectivos óxidos, E e F, com água. O número de átomos no óxido E é 3,5 vezes o número de átomos no óxido F.

d)    Escreva as fórmulas (símbolos) e nomes dos elementos X e Y e dos compostos de A a F

e)    Escreva as equações das reações:

       I) A + HNO3 ®                   II) B + HNO3 ®              III) E ® C          IV) F ® D

f)      Calcule o volume de NO liberado quando, exatamente, 1 litro de solução de HNO3 64,0% (d=1,387 g.cm-3) reage com quantidade equivalente do composto B.

 

15.   XXXVI Bulgarian Chemistry Olympiad – 2004

Sabe-se que o suco gástrico contém ácido clorídrico. Os constituintes básicos do medicamento chamado “Dr. Stomi”, usado contra a alta acidez do suco gástrico são NaHCO3 e ácido cítrico (H3Cit). Este medicamento pode ser tomado na forma de pó ou em solução aquosa.

a)    Calcule o valor do pH do suco gástrico se, 20 mL do mesmo, reagem completamente com 13,5 mL de solução de hidróxido de sódio 0,1 mol.dm-3.

b)    Quantos gramas de NaHCO3 deve conter uma dose desse medicamento, na forma de pó, para neutralizar 0,35 g de ácido clorídrico?

c)    Soluções de NaHCO3 são ligeiramente básicas, pH = 8,3. Calcule, com aproximação razoável, a constante de dissociação do ácido carbônico, de acordo com a equação abaixo:

H2CO3 D 2H+  + CO32-

Outro medicamento contra acidez gástrica chamado “Stopacid” contém CaCO3. O valor do pH de uma solução saturada de CaCO3, a 20 °C é 9,9.

d)    Calcule, com aproximação razoável, a solubilidade em mol/L e o produto de solubilidade (Ks) do CaCO3, tendo em mente a hidrólise do sal.

 

16.   O fenol (C6H5OH) é um composto utilizado industrialmente na produção de plásticos e corantes Quando 2,0 g desse composto são queimados completamente, a quantidade de calor liberada é de 64,98 kJ. Utilize os dados da tabela abaixo para responder às questões que seguem

substância

DHf°, 25 °C (kJ/mol)

S°, 25 °C (J/mol.K)

C(grafite)

0,00

5,69

H2(g)

0,00

130,6

O2(g)

0,00

205,0

CO2(g)

-395,5

213,6

H2O(g)

-285,85

69,91

C6H5OH(s)

?

144,0

a)    Calcule a entalpia padrão de combustão, DHc, para o fenol, a 25 °C.

b)    Calcule a entalpia padrão de formação, DHf, para o fenol, a 25 °C.

c)    Calcule o valor da energia livre, DG°, para a reação de combustão do fenol, a 25 °C

 

17.      Os elementos químicos: xenônio, enxofre e carbono, podem combinar-se com flúor, para formar compostos que contêm o mesmo número de átomos de flúor por molécula.

a)     Escreva as fórmulas moleculares de cada um desses compostos.

b)     Determine a hibridação de Xe, S e C nesses compostos.

c)     Determine a geometria de cada um desses compostos.

d)     Escreva as respectivas estruturas de Lewis.

e)     Compare as polaridades desses compostos.

f)       Qual a influência da presença de pares não ligantes na polaridade?

 


18.      O composto 2,6-diclorofenol foi isolado de fêmeas de duas espécies de insetos (Amblyomma americanum e Amblyomma maculatum), para as quais, esse composto exerce, aparentemente, a função de atraente sexual. Cada fêmea produz cerca de 5 ng deste composto.

a)     Escreva a seqüência de reações necessárias para a preparação do 2,6-diclorofenol a partir do benzeno.

b)     Se a fêmea sintetizasse o 2,6-diclorofenol a partir do benzeno que massa desse composto ela necessitaria para produzir os 5 ng de seu feromônio, considerando um rendimento de 80% na síntese?

c)     Escreva as estruturas de todos os possíveis diclorofenóis isômeros.

 

19.      Determinou-se que um composto orgânico A, apresentava fórmula C6H12 e que na reação de hidrogenação de um mol desse composto havia o consumo de um mol de hidrogênio.

a)    Sem levar em conta a ocorrência de estereoisômeros, escreva todas as estruturas possíveis para este composto.

b)    Assinale quais destas estruturas apresentam estereoisômeros

 

A oxidação exaustiva do composto orgânico A, com permanganato de potássio, leva à formação de dois produtos: um deles forma um precipitado com 2,4-dinitrofenil-hidrazina, porém não reage com a solução de Fehling e o outro é um ácido carboxílico. 1,814 g deste ácido foi pesado e dissolvido em água até completar o volume de 100,0 mL. A titulação de 10,00 mL desta solução com NaOH 0,1040 mol.dm-3 consumiu 23,6 mL  para atingir o ponto de equivalência.

c)    Qual é a estrutura de A?

d)    Escreva a equação balanceada da reação de oxidação de A.