O
limpíada Brasileira de QuímicaExame aplicado em 16.05.98
Problema 1Considere os seguintes elementos e suas características:
I) X: elemento de menor número atômico que contém 2 elétrons na última camada e 18 elétrons na penúltima camada;
II) Z: pertence à segunda coluna do bloco "s" e está localizado no 6º período da tabela periódica;
III) M: possui um isótopo de número de massa 37 que contém 20 neutrons.
a. Qual o número atômico de cada um desses elementos ?
b. Ordene esses elementos em ordem crescente de eletronegatividade;
c. Faça a distribuição eletrônica de "Z" e escreva o conjunto de números quânticos que identifica seu elétron mais externo;
d. Escreva a fórmula de um hidreto salino formado por um desses elementos;
e. Escreva a fórmula do composto de maior caráter iônico que poderia se formar a partir de dois desses elementos;
f. Escreva a fórmula de um óxido de "X" e classifique-o quanto ao caráter ácido/base;
g. Escreva a fórmula de um composto formado por fósforo e o elemento "M", cuja geometria molecular seja bipirâmide trigonal.
Pt(s) + HNO3(aq) + HCl(aq) Þ H2PtCl6 + NO(g) + H2O(l)
Faça o balanceamento desta equação e responda às questões que seguem:
a) Se você dispõe de 11,7 g de platina, quantos gramas de ácido cloroplatínico, H2PtCl6, poderá obter?
b) Que volume de óxido de nitrogênio, medido em CNTP, pode ser obtido a partir de 11,7 mg de Pt ?
c) Quantos mililitros de ácido nítrico de concentração 10,0 mol/L são necessários para reagir completamente com 11,7 g de Pt?
d) Se você tem 10,0 g de Pt e 180 mL de HCl de concentração 5,00 mol/L, mais excesso de ácido nítrico, qual é o reagente limitante?
Massas atômicas (g/mol): H = 1; N = 14; O = 16; Cl = 35,5 e Pt = 195.
Constante universal dos gases (R) = 0,082 L.atm.mol-1.K-1
ou R = 8,314510 J/k.mol (valor recomendado pela IUPAC)
ZnO(s) + H2(g) ----> Zn(s) + H2O(g)
Prediga os efeitos de cada uma dos seguintes procedimentos sobre a posição do equilíbrio, ou seja, para que lado o equilíbrio será deslocado em cada caso:
a) Adição de ZnO(s).
b) Adição de H2(g).
c) Retirada de Zn(s)
d) Retirada de vapor de água.
Usando os dados termodinâmicos fornecidos abaixo, responda os quesitos que seguem:
e) Em que direção o equilíbrio será deslocado por um aumento de temperatura ?
f) Calcule o valor de D Gº para esta reação.
g) Esta reação deverá ocorrer espontaneamente ou não ?
h) A constante de equilíbrio para esta reação é maior ou menor que 1 ?
Espécie |
D Hºf (298,15K), kJ/mol |
Sº(298,15K), J/K.mol |
D Gºf (298,15K), kJ/mol |
H2O(g) |
- 241,818 |
188,825 |
- 228,572 |
ZnO(s) |
- 348,28 |
43,64 |
- 318,30 |
Fonte: "The NBS Tables of Chemical Thermodynamic Properties", 1982
a) O aquecimento deste composto, ao ar, a 400ºC, leva à formação de um óxido, UaOb. que contém 83,22% de U. Qual sua fórmula empírica ? Qual o seu nome ?
b) O aquecimento de UOx(NO3)y.zH2O, ao ar, na faixa de 800 a 900ºC, decompõe completamente o composto, formando um outro óxido, UmOn, cuja análise mostra que contém 84,8% de U. Qual a fórmula empírica deste segundo óxido ?
c) Para determinar a fórmula empírica do UOx(NO3)y.zH2O, primeiro aqueceu-se 1,328 g deste composto, cuidadosamente, para perder toda a água, e obteve-se 1,042 g de UOx(NO3)y. Em seguida, este resíduo foi mais severamente aquecido, produzindo 0,742 g do óxido UmOn. Baseado nestas informações e em outras, dadas ou calculadas acima, determine a fórmula do UOx(NO3)y.zH2O.
d) Uma série radioativa que começa com uranio-235 sofre a seguinte seqüência de decaimentos: a , b , a , b , a , a , a , a , b , b , a . Determine qual o radioisótopo formado ao final desta série.
Massas atômicas (g/mol): H = 1; N = 14; O = 16; U = 238.
Em todos esses compostos, "n", que corresponde ao número de insaturações da cadeia lateral, varia de zero a 3.
a) Qual a ordem de reatividade desses compostos frente às reações de SEAr (Substituição eletrofílica aromática) ?
b) Qual desses compostos pode formar ligação de hidrogênio "intramolecular"?
c) Considerando a ocrorrência de isomeria geométrica e isomeria de posição na cadeia alifática (não ramificada) do cardanol, quantos monoenos (n=1) são, teoricamente possíveis, para o cardanol ?
d) Qual a massa molecular do cardol trieno ?
e) Qual o nome oficial do ácido anacárdico com "n = 0 " ?
f) O principal constituinte do LCC natural é o ácido anacárdico (I), no entanto, no LCC industrial, obtido por extração a quente, o principal constituinte é o cardanol (III). Como explicar isto?
Massas atômicas (g/mol): H=1; C=12; O=16.
a) I (C5H11Cl), opticamente ativo + Mg ---> II (C5H11MgCl)
b) II + III (CH2O) ---> IV (C6H13OMgCl)
c) IV + H
d) V + KMnO4 ---> VI (C6H12O2)
e) V + H
+, calor ---> VII (C6H12), opticamente ativo + H2Of) VII + H2, Pd/C ---> VIII (C6H14), opticamente inativo
Tubo |
solução (mol/L) |
metal adicionado |
01 |
Cu(NO3)2 0,1 | Chumbo, Pb(s) |
02 |
Cu(NO3)2 0,1 | Zinco, Zn(s) |
03 |
Pb(NO3)2 0,1 | Cobre, Cu(s) |
04 |
Pb(NO3)2 0,1 | Zinco, Zn(s) |
05 |
Zn(NO3)2 0,1 | Cobre, Cu(s) |
06 |
Zn(NO3)2 0,1 | Chumbo, Pb(s) |
Na segunda parte deste experimento, testou-se a reatividade de halogênios, tomando-se 6 tubos de ensaio e colocando-se, em cada um deles, 3 mL de uma solução de haleto de sódio (NaX) de concentração 0,1mol/L e 3 mL de uma solução de halogênio (X2), conforme indicação da tabela abaixo:
Tubo |
solução (mol/L) |
Halogênio adicionado |
07 |
NaCl 0,1 | Bromo, Br2(l) em água |
08 |
NaCl 0,1 | Iodo, I2(s) em etanol-água |
09 |
NaBr 0,1 | Cloro, Cl2(g) em água |
10 |
NaBr 0,1 | Iodo, I2(s) em etanol-água |
11 |
NaI 0,1 | Cloro, Cl2(g) em água |
12 |
NaI 0,1 | Bromo, Br2(l) em água |
Neste experimento observou-se a ocorrência de reação, apenas nos tubos 01, 02 , 04, 09, 11 e 12.
a) Por que somente nos tubos citados acima, se constatou a ocorrência de reação ?
b) Escreva as equações químicas de cada uma das reações observadas.
c) Disponha as semi-reações metal-íon metálico, M(s) Þ M2+(aq) + 2e-, por ordem crescente de facilidade de oxidação.
d) Disponha as semi-reações íon haleto-halogênio, 2X
-(aq) Þ X2 + 2e-, por ordem crescente de facilidade de oxidação.e) Sabendo que o I -(aq) é um agente redutor mais fraco que o Cu(s), construa uma série das seis reações parciais estudadas nessa experiência por ordem decrescente de facilidade de oxidação.
f) Sabendo que o hidrogênio é um agente redutor mais fraco que o chumbo e mais forte que o cobre, diga qual (ou quais) dos metais aqui estudados são capazes de reduzir H+(aq), e produzir o H2(g).
a) Escreva os nomes dos instrumentos de laboratório, identificados na figura, pelas letras A, B e C.
b) Identifique e explique os SETE ERROS encontrados na figura e texto abaixo:
A
figura acima mostra a aparelhagem utilizada em uma destilação simples, técnica
que pode ser empregada na separação de líquidos miscíveis de pontos de
ebulição muito próximos, exceto quando tratar-se de mistura azeotrópica
(mistura de líquidos que à pressão constante, destila à temperatura
constante).
No
caso de mistura de líquidos que formam azeótropos, como etanol e água (o
azeótropo contém 96% de etanol), a separação pode ser realizada por
destilação fracionada. Na destilação fracionada de uma mistura etanol-água,
obtém-se, como primeiro destilado, o etanol absoluto.
A
separação, por destilação fracionada, de líquidos que formam azeótropos,
é possível porque o azeótropo sempre apresenta ponto de ebulição superior
ao constituinte mais volátil.