Olimpíada Brasileira de Química - 2005

fase iii – modalidade “A”

Parte I – Questões Múltipla escolha

01. Determinou-se, em uma solução aquosa, a presença dos seguintes íons: Na⁺, Cl^- e SO₄^2-. Se, nesta solução, as concentrações dos íons Na⁺ e SO₄^2- são, respectivamente, 0,05 mol/L e 0,01 mol/L. A concentração, em mol/L, de íons Cl^- será:

a) 0,01                   b) 0,02             c) 0,03             d) 0,04                e) 0,05

02. Uma solução pode ser denominada solução tampão, quando contém concentrações aproximadamente iguais de um:

a)      ácido forte e seu sal

b)      ácido e uma base fortes

c)      ácido e uma base fracos

d)      ácido forte e sua base conjugada

e)      ácido fraco e sua base conjugada

 03. Os anidridos dos ácidos bórico, fosfórico e sulfúrico são, respectivamente:

a)      B₂O₃, P₂O₅, SO₂

b)      B₂O₃, P₂O₅, SO₃

c)      B₂O₄, P₂O₅, SO₂,

d)      B₂O₅, P₂O₃, SO₂

e)      B₂O₅, P₂O₃, SO₃,

 04. Hipoclorito de sódio pode ser obtido através da seguinte reação:

Cl₂(g) + 2NaOH(aq)    ®     NaCl(aq) + NaOCl(aq) + H₂O(l) .

Considerando a existência de cloro gasoso em excesso, qual o volume de uma solução de NaOH de concentração 2 mol/L necessário para produzir hipoclorito em quantidade suficiente para preparar 2L de uma solução 0,5 mol/L de NaOCl?

a) 1,0 L

b) 2,0 L

c) 3,0 L

d) 4,0 L

e) 5,0 L

05. Quais geometrias são possíveis para uma molécula do tipo AB_n cujo átomo central apresenta hibridação do tipo sp³?

a)      Tetraédrica, piramidal ou em forma de “v” (angular)

b)      Tetraédrica, piramidal ou triangular plana

c)      Tetraédrica ou triangular plana

d)      Tetraédrica ou piramidal

e)      Somente tetraédrica

06. Dentre as radiações eletromagnéticas citadas abaixo, assinale aquela que apresenta o menor comprimento de onda:

      c) visível

      b) ultravioleta

      c) microondas

      d) infravermelho

      e) ondas de rádio

07. O equilíbrio, à temperatura constante, representado pela equação química:  

2 NO_2(g)   D    N₂O_4(g)  

      a) Não varia se adicionarmos argônio à pressão constante

      b) Não varia se adicionarmos argônio à volume constante

      c) Não varia se reduzirmos o volume do recipiente

      d) Somente será alterado se modificarmos a pressão

      e) Se aumentarmos o volume do recipiente o equilíbrio será deslocado para esquerda

08. Analise as proposições para previsão da ocorrência de uma transformação química, sob pressão e temperatura constantes:

I )  ∆H > 0 e ∆S > 0 reação não espontânea e ∆G < 0;

II)  ∆H < 0 e ∆S > 0 reação espontânea e ∆G < 0;

III) ∆H > 0 e ∆S < 0 reação não espontânea e ∆G > 0;

IV) ∆H < 0 e ∆S < 0 reação espontânea e ∆G = 0.

a)     apenas I e II são corretas;

b)     apenas I e III são corretas;

c)      apenas I e IV são corretas

d)     apenas II e III são corretas;

e)     apenas II e IV são corretas

09. Para possuir um elétron com o seguinte conjunto de números quânticos:  4, 2, -2, +1/2, um átomo deve possuir número atômico, no mínimo, igual a:

a)      26

b)      39

c)      44

d)      71

e)      76

OBS: Considere que o primeiro elétron a ocupar um orbital possui spin igual a –1/2.

10. A corrente necessária para, no período de 100 horas, produzir 1 kg de magnésio a partir de cloreto de magnésio fundido situa-se entre:

a)        5,0 e 10,0 A

b)      10,0 e 15,0 A

c)      15,0 e 20,0 A

d)      20,0 e 25,0 A

e)      25,0 e 30,0 A

Olimpíada Brasileira de Química - 2005

fase iii – modalidade “A”

parte II – Questões ANALÍTICO-EXPOSITIVAS

11. Um certo composto X é produzido comercialmente em larga escala. As propriedades químicas de X são representadas pelas seguintes equações:

      X  +  O₂  →  Y₁  +  H₂O

X  +  Na  →  Y₂  +  H₂

X  +  CuO  →  Y₃  +  Y₄  +  N₂

X  +  H₂S  →  Y₅  +  H₂O

X  +  CO₂  →  Y₆  +  H₂O

Em temperatura e pressão padrões, 1L de água dissolve 750 L de X. A concentração de íons H⁺ na solução saturada é 5,43 x 10^-13 mol/L. A densidade desta solução é 0,880 g/mL.

a) Identifique o composto X e escreva sua fórmula química. Justifique sua resposta.

b) Escreva as equações químicas para as reações de X com O₂, Na, CuO, H₂S e CO₂.

c) Calcule a porcentagem em massa e a concentração molar de X em sua solução saturada.

d) Qual é o pH desta solução?

e) Qual será o pH desta solução após ser diluída com igual volume de água?

Fonte: Belarusian Chemistry Olympiad 2005

12. Os halogênios formam uma série de inter-halogênios que são mais ou menos estáveis. Um destes é cloreto de bromo (BrCl) que, a 500 °C, decompõe em seus elementos. A constante de equilíbrio, referente à decomposição de 2 mols de BrCl, a esta temperatura, é Kc = 32. 

Analise o sistema 1:

c(BrCl) = c(Br₂) =  c(Cl₂) = 0,25 mol/L.

c = concentração

      a) Escreva a equação química para a decomposição do BrCl

      b) Mostre, por cálculo, que o sistema 1 não está em equilíbrio

      c) Em que direção procederá a reação no sistema 1

      d) Calcule o Kp para esta reação

      e) Calcule as concentrações de BrCl, Br₂ e Cl₂, no sistema 1 em equilíbrio

Fonte: German Chemistry Olympiad 2005

13. Um estudante obteve no laboratório os seguintes dados para os volumes de uma amostra de gás, medidos a várias temperaturas:

a) Enuncie um princípio que expresse a relação entre estas grandezas para um gás.

b) Esboce um gráfico dos dados apresentados na tabela.

c) Elabore uma expressão matemática que represente esta relação.

14. O urânio é um elemento radioativo cuja principal utilidade é a geração de energia em usinas nucleares. Ocorre na natureza, principalmente, como uraninita, uma mistura de óxidos de urânio. Quando transformado em metal, o urânio torna-se mais pesado que o chumbo, pouco menos duro que o aço e se incendeia com muita facilidade.

i)        Os isótopos naturais do urânio são: ²³⁴U, ²³⁵U e ²³⁸U. Qual deles é o mais abundante? Justifique sua resposta.

ii)       Uma amostra de urânio metálico pesando 0,338g aquecida ao ar, entre 800 e 900°C, produziu 0,398g de um óxido de cor verde-escuro e fórmula U_xO_y. Quais os valores de X e Y na fórmula deste óxido?

iii)     Se o composto hidratado, UO₂(NO₃)₂.zH₂O, for aquecido suavemente, a água de hidratação será eliminada. Se a partir de 0,865g deste composto hidratado obtém-se 0,679g do composto anidro, quantas moléculas de água de hidratação possui esse composto?

iv)     Se o composto hidratado citado acima for aquecido ao ar, a temperaturas superiores a 800°C, produz o mesmo óxido citado no item (ii). Qual a massa de composto hidratado necessária para produzir a mesma quantidade do óxido U_xO_y  obtida no item (ii)?

15. Um recipiente inelástico de 0,5 L contendo um gás desconhecido, sob 1 atm de pressão, mantido à  temperatura de 20 ºC, pesou 25,178 g. Percebeu-se um vazamento neste recipiente e logo se providenciou sua correção. Após esta correção, verificou-se que a pressão foi reduzida para 0,83 atm e que o peso do conjunto passou a ser 25,053 g.

a)      Calcule a massa molecular desse gás.    

b)      Este dado é suficiente para identificar o gás? Justifique sua resposta.                    

16. Considere a solução formada a partir da dissolução de 74g de ácido propanóico (CH₃CH₂COOH, pKa = 4,88) e 16 g de NaOH em um volume de água suficiente para completar 1,00 L de solução.

a)      Escreva a equação química da reação que ocorre entre esses compostos.

b)      Após a reação, quantos mols de ácido e quantos mols de base conjugada estarão presentes?

c)      Calcule o pH desta solução.

d)      O que ocorrerá com o pH desta solução se adicionarmos de 0,01 mol de NaOH?

Dados:

Massas atômicas aproximadas

Olimpíada Brasileira de Química - 2005

fase iii – modalidade “B”

parte I – Questões Múltipla escolha

01. Determinou-se, em uma solução aquosa, a presença dos seguintes íons: Na⁺, Cl^- e SO₄^2-. Se, nesta solução, as concentrações dos íons Na⁺ e SO₄^2- são, respectivamente, 0,05 mol/L e 0,01 mol/L. A concentração, em mol/L, de íons Cl^- será:

a) 0,01                   b) 0,02             c) 0,03             d) 0,04                         e) 0,05

02. Uma solução pode ser denominada solução tampão, quando contém concentrações aproximadamente iguais de um:

a)      ácido forte e seu sal

b)      ácido e uma base fortes

c)      ácido e uma base fracos

d)      ácido forte e sua base conjugada

e)      ácido fraco e sua base conjugada

03. Os anidridos dos ácidos bórico, fosfórico e sulfúrico são, respectivamente:

a)      B₂O₃, P₂O₅, SO₂

b)      B₂O₃, P₂O₅, SO₃

c)      B₂O₄, P₂O₅, SO₂,

d)      B₂O₅, P₂O₃, SO₂

e)      B₂O₅, P₂O₃, SO₃,

04. Hipoclorito de sódio pode ser obtido através da seguinte reação:

Cl₂(g) + 2NaOH(aq)     ®    NaCl(aq) + NaOCl(aq) + H₂0(l) .

Considerando a existência de cloro gasoso em excesso, qual o volume de uma solução de NaOH de concentração 2 mol/L necessário para produzir hipoclorito em quantidade suficiente para preparar 2L de uma solução 0,5 mol/L de NaOCl?

a) 1,0 L

b) 2,0 L

c) 3,0 L

d) 4,0 L

e) 5,0 L

05. Quais geometrias são possíveis para uma molécula do tipo AB_n cujo átomo central apresenta hibridação do tipo sp³?

a)      Tetraédrica, piramidal ou em forma de “v” (angular).

b)      Tetraédrica, piramidal ou triangular plana.

c)      Tetraédrica ou triangular plana

d)      Tetraédrica ou piramidal

e)      Somente tetraédrica

06. Analise as proposições para previsão da ocorrência de uma transformação química, sob pressão e temperatura constantes:

I )  ∆H > 0 e ∆S > 0 reação não espontânea e ∆G < 0;

II)  ∆H < 0 e ∆S > 0 reação espontânea e ∆G < 0;

III) ∆H > 0 e ∆S < 0 reação não espontânea e ∆G > 0;

IV) ∆H < 0 e ∆S < 0 reação espontânea e ∆G = 0.

a)     apenas I e II são corretas;

b)     apenas I e III são corretas;

c)      apenas I e IV são corretas

d)     apenas II e III são corretas;

e)     apenas II e IV são corretas

07. A corrente necessária para, no período de 100 horas, produzir 1 kg de magnésio a partir de cloreto de magnésio fundido situa-se entre:

a)        5,0 e 10,0 A

b)      10,0 e 15,0 A

c)      15,0 e 20,0 A

d)      20,0 e 25,0 A

e)      25,0 e 30,0 A

08. Assinale a opção na qual os ácidos carboxílicos estão enumerados em ordem crescente de seus valores de pKa:

a)      CH₃CCl₂COOH, CH(Cl₂)CH₂COOH, CH₃CF₂COOH

b)      CH(Cl₂)CH₂COOH, CH₃CF₂COOH, CH₃CCl₂COOH

c)      CH₃CF₂COOH, CH₃CCl₂COOH, CH(Cl₂)CH₂COOH

d)      CH(Cl₂)CH₂COOH, CH₃CCl₂COOH, CH₃CF₂COOH

e)      CH₃CCl₂COOH, CH₃CF₂COOH, CH(Cl₂)CH₂COOH

09. Assinale a opção que apresenta o composto cuja molécula apresenta a maior proporção de carbonos com hibridação sp²:

a)      1,2-Dimetilnaftaleno

b)      Ciclo-octa-1,3,5-trieno

c)      Mesitileno

d)      p-Xileno

e)      Estireno

10. Um composto orgânico que reage com dinitrofenil-hidrazina formando um precipitado amarelo e dá teste positivo com o iodofórmio é:

a)      um aldeído

b)      uma metil cetona

c)      uma cetona cíclica

d)      um álcool primário

e)      um álcool terciário

Olimpíada Brasileira de Química - 2005

fase iii – modalidade “B”

parte II – Questões ANALÍTICO-EXPOSITIVAS

11. Um certo composto X é produzido comercialmente em larga escala. As propriedades químicas de X são representadas pelas seguintes equações:

      X  +  O₂  →  Y₁  +  H₂O

X  +  Na  →  Y₂  +  H₂

X  +  CuO  →  Y₃  +  Y₄  +  N₂

X  +  H₂S  →  Y₅  +  H₂O

X  +  CO₂  →  Y₆  +  H₂O

Em temperatura e pressão padrões, 1L de água dissolve 750 L de X. A concentração de íons H⁺ na solução saturada é 5,43 x 10^-13 mol/L. A densidade desta solução é 0,880 g/mL.

a) Identifique o composto X e escreva sua fórmula química. Justifique sua resposta.

b) Escreva as equações químicas para as reações de X com O₂, Na, CuO, H₂S e CO₂.

c) Calcule a porcentagem em massa e a concentração molar de X em sua solução saturada.

d) Qual é o pH desta solução?

e) Qual será o pH desta solução após ser diluída com igual volume de água?

Fonte: Belarusian Chemistry Olympiad 2005

12. Os halogênios formam uma série de inter-halogênios que são mais ou menos estáveis. Um destes é cloreto de bromo (BrCl) que, a 500 °C, decompõe em seus elementos. A constante de equilíbrio, referente à decomposição de 2 mols de BrCl, a esta temperatura, é Kc = 32.  Analise o sistema 1:

c(BrCl) = c(Br₂) =  c(Cl₂) = 0,25 mol/L.

c = concentração

      a) Escreva a equação química para a decomposição do BrCl

      b) Mostre, por cálculo, que o sistema 1 não está em equilíbrio.

      c) Em que direção procederá a reação no sistema 1

      d) Calcule o Kp para esta reação

      e) Calcule as concentrações de BrCl, Br₂ e Cl₂, no sistema 1 em equilíbrio.

Fonte: German Chemistry Olympiad 2005

13. O urânio é um elemento radioativo cuja principal utilidade é a geração de energia em usinas nucleares. Ocorre na natureza, principalmente, como uraninita, uma mistura de óxidos de urânio. Quando transformado em metal, o urânio torna-se mais pesado que o chumbo, pouco menos duro que o aço e se incendeia com muita facilidade.

i)        Os isótopos naturais do urânio são: ²³⁴U, ²³⁵U e ²³⁸U. Qual deles é o mais abundante? Justifique sua resposta.

ii)       Uma amostra de urânio metálico pesando 0,338g aquecida ao ar, entre 800 e 900^oC, produziu 0,398g de um óxido de cor verde-escuro e fórmula U_xO_y. Quais os valores de X e Y na fórmula deste óxido?

iii)     Se o composto hidratado, UO₂(NO₃)₂.zH₂O, for aquecido suavemente, a água de hidratação será eliminada. Se a partir de 0,865g deste composto hidratado obtém-se 0,679g do composto anidro, quantas moléculas de água de hidratação possui esse composto?

iv)     Se o composto hidratado citado acima for aquecido ao ar,  em temperaturas superiores a 800^oC, produz o mesmo óxido citado no item (ii). Qual a massa de composto hidratado necessária para produzir a mesma quantidade do óxido U_xO_y  obtida no item (ii)?

14.  Considere a solução formada a partir da dissolução de 74g de ácido propanóico (CH₃CH₂COOH, pKa = 4,88) e 16 g de NaOH em um volume de água suficiente para completar  1,00 L de solução.

a)      Escreva a equação química da reação que ocorre entre esses compostos

b)      Após a reação, quantos mols de ácido e quantos mols de base conjugada estarão presentes?

c)      Calcule o pH desta solução.

d)      O que ocorrerá com o pH desta solução se adicionarmos de 0,01 mol de NaOH?

15. Considere a existência de 3 hidrocarbonetos isômeros: A, B e C, de fórmula molecular C₇H₁₂.

i) O hidrocarboneto A reage com sódio metálico com liberação de H₂.

ii) Os hidrocarbonetos A e B reagem com excesso de H₂ produzindo o composto 3,3-dimetilpentano.

III) A ozonólise do composto C leva à formação de 5-oxo-heptanal.

Escreva as estruturas dos hidrocarbonetos A, B e C.

16. Considere a seguinte seqüência de reações:

      Composto A (C₆H₁₂O₂) + NaOH(aq)     ®      Composto B (C₃H₈O) + Composto C (C₃H₅O₂Na)

      Composto B  + solução de K₂Cr₂O₇ acidificada      ®      Composto D (C₃H₆O₂)

      Composto B  + H₂SO₄ concentrado, a quente    ®     Composto E

      Composto E  + H₂/Pd     ®     Composto F

      Escreva os NOMES e as ESTRUTURAS dos compostos “A” a “F”.

Dados:

Massas atômicas aproximadas

Gabaritos

Questões múltipla-escolha

 modalidade A

modalidade B