Olimpíada Brasileira de Química - 1996

  Exame aplicado em 24.08.96

Problema 1

Em um cadinho foi colocada uma mistura de carbonato de sódio decahidratado e carbonato ácido de sódio. Após aquece-la na mufla restou unicamente carbonato de sódio, verificando-se uma perda total de peso na ordem de 16 gramas. Se a quantidade de CO2 seco desprendido do cadinho foi de 4,4 g e as reações ocorridas foram:

Na2CO3 .10 H2O ® Na2CO3 + 10 H2O

2 NaHCO3 ® Na2CO3 + H2O + CO2

Determine a quantidade, em gramas, de Na2CO3 .10 H2O existente na mistura.

DADOS: M (H) =1 g/mol; M (C) = 12 g/mol; M (O) = 16 g/mol; M (Na) = 23 g/mol

 
Problema 2

O hidrogênio é preparado em grande escala por diversos métodos.

a. Passando vapor dágua sobre coque, C, aquecido ao rubro obtém-se gás de água, que é uma mistura de CO e H2. Trata-se de um combustível industrial importante, pois é fácil de obter e queima liberando grande quantidade de calor. Escreva as equações químicas destes dois processos.

b. Hidretos salinos, em contacto com a água, também produzem hidrogênio:

                            LiH + H2O ® LiOH + H2

                Descreva e ilustre com exemplos:

                    - hidretos iônicos ou salinos.

                    - hidretos covalentes ou moleculares.

                    - hidretos metálicos ou intersticiais.

c. Mostre através da eletrólise de soluções de NaOH e KOH, numa célula com ânodos de níquel e cátodos de ferro, como o hidrogênio pode ser obtido. Escreva as semi-reações do ânodo e cátodo e a reação total.

d. Em refinarias de petróleo, misturas naturais de hidrocarbonetos de elevada massa molar, tais como nafta e óleo combustível, são submetidas ao processo de craqueamento para formar novas misturas com hidrocarbonetos de menor massa molar que podem ser usados como gasolina. O hidrogênio é um subproduto deste processo. Descreva-o e apresente as reações.

 

Problema 3

a. Encontre a distância I-I em cada um dos compostos isoméricos C2H2I2.

wpe3.jpg (2934 bytes)

Raios de ligações covalentes, C - I = 2,10 pm; C = C = 1,33 pm; pm = 10-12 m

b. Nas moléculas

ocorrem ligações de hidrogênio intermoleculares (pontes de hidrogênio). Em quais delas estas ligações são mais estáveis? Justifique sua resposta.

c. O ângulo de ligação em SnCl2 é 120o e o ângulo em I3- é 180o. Explique as diferenças, em termos de repulsões eletrônicas.

d. Determine a geometria de cada uma das seguintes espécies e hibridações de cada átomo central:

                        PbCl4 ,  PF6-   e   AlH3

e. Para cada um dos pares indicados, qual espécie deve apresentar maior ângulo de ligação? Justifique sua resposta.

                           I) H2O e NH3 ;                  II) SF2 e BeF2

 

Problema 4
Dependendo do meio onde ocorre a reação, os alcenos podem sofrer oxidação branda ou enérgica. Assim, mostre por equações, o produto da reação do 2-metilpenteno-2 com:

1a. KMnO4 em meio básico e água.

1b. KMnO4 em meio ácido.

1c. ozônio e água.

2a. Na reação 1c são obtidos 2 (dois) produtos, que tipo de isomeria eles apresentam?

2b. Escreva as reações que representam processos através dos quais podem ser produzidos, separadamente, os produtos da reação 1c.

 

Problema 5

Sejam os compostos orgânicos:

a. Qual a função e dê os nomes, segundo a nomenclatura IUPAC, para cada substância.

b. Cite os principais usos do composto III.

c. Mostre como se prepara o composto I através da redução de cloretos de ácidos.

d. Complete as reações:

 

Problema 6

Os dados abaixo foram obtidos para a reação de 1a ordem

A ® Produtos

Medida

a

b

c

d

e

f

Tempo(min)

0

5

10

15

20

25

[A] mols/L

0,5

0,36

0,26

0,19

0,14

0,10

Log [A]

- 0,301

- 0,444

- 0,585

- 0,721

- 0,854

- 1,0

a. Calcule a velocidade instantânea em 17,5 min, se o volume é constante. A tangente à curva, neste ponto, possui coordenadas (8,4; 0,25) e (29,4; 0,05).

b. Calcule a velocidade aproximada entre 5 e 10 min (pontos b e c) e entre 20 e 25 minutos (pontos e, f).

c. Para este tipo de reação, estudos mostram que na plotação de Log [A] versus tempo (linha reta) a inclinação a = - k/2,303 (y = ax + b) onde k = constante de velocidade. Calcule a constante de velocidade para esta reação.

 

Problema 7

A figura representa um equipamento montado para se verificar uma reação de óxido-redução.

A experiência tem início com a montagem das vidrarias. Inicialmente, colocam-se 6,5 g de zinco no utensílio AA, completando o volume com água até um nível onde a haste da vidraria AB possa ficar submersa.

Montada a primeira parte do equipamento e estando as vidrarias devidamente presas ao suporte, faz-se a ligação deste com um tubo horizontal onde há CaCl2 anidro. Antes de fazer a conexão com a terceira parte do instrumento, introduz-se 1 mL de CuSO4.5H2O de concentração 3 mol/L através da vidraria AA e, após encher na vidraria AA com H2SO4, lentamente, abre-se a torneira.

1. Identifique os utensílios assinalados como AA, AB, AC, AD e cite suas principais formas de utilização em um laboratório.

2. Após gotejar H2SO4 no recipiente AB observa-se evolução de um gás.

2a. Qual a composição deste gás?

2b. Escreva a equação desta reação.

2c. Se há bastante ácido, qual a máxima quantidade, em gramas, do gás produzido.

2d. Por que a haste do utensílio AA deve ficar submersa nágua?

3. Após fluir durante alguns minutos, o gás atravessa o tubo horizontal. Ao acender um fósforo em sua extremidade ocorre uma leve explosão. Repetir, outras vezes, esta ação até que não mais se observe explosões.

3a. Qual a causa da explosão?

3b. O que restou no interior deste tubo?

3c. Qual a função do CaCl2 presente neste tubo?

4. Conecta-se, agora, a terceira parte do instrumento, a vidraria AC, que tem no seu interior 1,6 g de CuO. Aquecer o CuO até total eliminação desta substância e conseqüente formação de uma substância vermelha no interior da vidraria.

4a. Que alterações o calor provoca sobre a substância CuO?

4b. Qual a ação do gás gerado no recipiente AB sobre o CuO?

4c. Se a aparelhagem indicada demonstra um processo de óxido-redução, descreva-o e indique os agentes oxidante e redutor.

DADOS: M (H) = 1 g/mol; M (Zn) = 65 g/mol.

 

Problema 8

A figura mostra a aparelhagem utilizada para observar a eletrólise de uma solução aquosa de iodeto de potássio.

Figq8.gif (96839 bytes)

Uma solução de KI é posta no tubo em U até atingir, aproximadamente, ¾ de seu volume. Após ligar a fonte de corrente contínua, observa-se a ocorrência da eletrólise durante 15 minutos. No eletrodo onde bolhas de gás são formadas, colocam-se 4 (quatro) gotas de fenolftaleína.

a. Qual o gás liberado no cátodo?

b. Por que em torno do cátodo observa-se coloração.

c. Dê as reações que ocorrem, isoladamente, no ânodo e no cátodo e a reação total.

d. Que aconteceria se a solução de KI fosse substituída por uma solução de NaCl?

e. Por que em torno do ânodo a solução fica marrom escuro?

f. Qual a razão de aplicar corrente contínua?