Exame aplicado em 22.05.99
Questão 1O dióxido de enxôfre, SO2, é um poluente do ar, proveniente das descargas de automóveis e das chaminés de fábricas.
a. Desenhe a estrutura de Lewis do SO2 e determine o ângulo de ligação O-S-O, a geometria molecular e a hibridação do átomo de "S".
b. Que tipos de forças são responsáveis pela união das moléculas de SO2, em fase condensada?
c. Usando a informação abaixo liste os compostos em ordem crescente de intensidade das forças intermoleculares.
Composto |
Ponto de ebulição (ºC) |
SO2 |
-10,0 |
NH3 |
-33,4 |
CH4 |
-161,5 |
H2O |
100,0 |
d. O ponto triplo para o SO2 é -74 °C (estimado), seu ponto de fusão é -72,7 °C e seu ponto de ebulição é -10 °C. O SO2 sólido é mais denso ou menos denso que o SO2 líquido?
e. O dióxido de enxôfre que é "jogado" na atmosfera é um dos responsáveis pela precipitação de chuva ácida.
Escreva as equações químicas relacionadas com este processo.
A reação de dióxido de enxofre com cloro, produz cloreto de tionila e óxido de dicloro, conforme a equação:
SO2(g) + 2Cl2(g) |
--> |
SOCl2(g) + Cl2O(g) |
a. Escreva as configurações eletrônicas de todos os elementos químicos envolvidos nesta reação e determine, o grupo e o período da tabela periódica em que cada um deles está localizado.
b. Usando as configurações do item (a) indique o conjunto de números quânticos do último elétron de cada um destes elementos.
c. Qual destes elementos apresenta a menor energia de ionização? E qual o de menor raio?
d. Quem apresenta menor raio, o íon sulfeto ou o átomo de enxofre ? Justifique.
e. Quantos gramas de Cl2 são necessários para a produção de 595 g de SOCl2?
f. Partindo-se de 10 g de SO2 e 20 g de Cl2, que massa de SOCl2 pode ser obtida, considerando-se um rendimento de 80%?
g. A reação acima, requer 164,6 kJ por mol de SOCl2 produzido. Usando esta informação e a tabela abaixo, calcule o calor de formação do SOCl2 .
Composto |
Delta Hf° (kJ/mol) |
Cl2O |
80,3 |
SO2 |
-296,8 |
Questão 3
O nome químico da aspirina, um dos analgésicos mais populares do mundo e que este ano está completando o seu centenário, é ácido acetil-salicílico (I). A hidrólise, em meio ácido, deste composto, produz ácido salicílico (ácido orto-hidroxi-benzóico, II) e ácido acético (III), conforme a equação:
H+ |
||||||
C9H8O4 |
+ |
H2O |
--> |
C7H6O3 |
+ |
C2H4O2 |
I |
II |
III |
a. Escreva as estruturas dos ácidos salicílico (II) e acetil-salicílico (I).
b. Quantas ligações p (pi) e quantas ligações s (sigma) existem na molécula de ácido acetil-salicílico?
c. Qual a hibridação dos átomos de carbono do anel? E do átomo de carbono da carboxila?
d. Determinou-se experimentalmente que 1,00 g de ácido salicílico dissolve-se em 460 mL de água. Qual será o pH desta solução?
e. Estando o ácido salicílico no estômago e, sendo o pH do suco gástrico, igual a 2,0, qual a porcentagem de ácido salicílico que se encontra na forma de íon salicilato?
f. Considere que 25,0 mL de uma solução de ácido salicílico 0,014 mol/L são titulados com uma solução de NaOH 0,010 mol/L.
I. Qual o pH no ponto médio da titulação?
II. Qual o pH no ponto de equivalência?
OBS: Ka do ácido salicílico igual a 5,1 x 10-1
Questão 4
Os organismos vivos obtêm energia a partir da oxidação dos alimentos, como pode ser exemplificado, no caso da glicose:
C6H12O6(aq) + 6 O2(g) |
--> |
6 CO2(g) + 6 H2O(l) + energia |
Neste processo redox, há uma transferência de elétrons da glicose para o oxigênio, envolvendo várias etapas.
a. A entalpia molar de combustão da glicose é -2800 kJ/mol. Se uma pessoa está submetida a uma dieta de 2400 calorias por dia e, se sua única fonte de energia for a glicose, qual a massa de glicose que ela precisará consumir em um dia?
b. Que quantidade de matéria (número de mols) de O2 será consumida neste processo (item a)?
c. Que quantidade de matéria de elétrons transferidos foi necessária para reduzir a quantidade de O2 calculada no item (b)?
d. Com base na quantidade de elétrons transferidos em um dia (calculado no item c), determine o fluxo de corrente por segundo.
Dados: (valores aproximados). 1F = 96.500 C/mol e- 1 cal = 4,18 J
Questão 5
Considere a seqüência de afirmações abaixo:
a. Quando 1,0 g de um sólido A é aquecido intensamente, obtém-se outro sólido branco, B, e um gás que exerce uma pressão de 209 mmHg em um frasco de 450 mL, à temperatura de 25 ºC.
b. Borbulhando este gás em uma solução de Ca(OH)2, obtém-se outro sólido branco, C.
c. Se o sólido branco B é adicionado a água, a solução resultante torna azul o papel indicador de pH.
d. Adicionando-se HCl diluído à solução de B e evaporando-se até a secura, obtém-se um outro sólido branco, D.
e. Quando D é colocado na chama de um bico de Bunsen, ele torna a chama verde.
f. Finalmente, se a solução aquosa de B é tratada com ácido sulfúrico, forma-se um precipitado branco, E.
Responda às questões:
I) Escreva as fórmulas e os nomes dos compostos representados pelas letras "A", "B", "C", "D", e "E".
II) Escreva as equações químicas correspondentes às transformações observadas.
III) Explique as afirmações (a) e (e).
Obs: Constante universal dos gases (R) = 0,082 L.atm.mol-1.K-1
Questão 6
O mirceno, monoterpeno encontrado em alguns óleos essenciais, tem fórmula C10H16 e não apresenta nenhuma ligação tripla em sua molécula.
Quando tratado com excesso de hidrogênio, na presença de platina, o mirceno é convertido em 2,6-dimetil-octano.
A ozonólise de um mol de mirceno, seguida de tratamento com zinco e água, produz dois moles de formaldeido, 1 mol de propanona e um terceiro composto F, de fórmula C5H6O3.
O índice de deficiência de hidrogênio (IDH), corresponde ao número de pares de hidrogênio que determinado composto tem a menos do que o alcano com mesmo número de carbono.
a. Qual o IDH do mirceno?
b. Quantas duplas ligações tem o mirceno?
c. Qual a estrutura do composto F?
d. Qual a estrutura do mirceno?
e. Qual o nome do mirceno, segundo as regras da IUPAC?
Questão 7
"Glenn T. Seaborg foi um dos cientistas que mais contribuiu para reescrever a tabela periódica dos elementos e o único a ser homenageado em vida com o nome de um elemento químico. Seaborg faleceu em 25 de fevereiro p.p., aos 86 anos de idade, de complicações de um derrame que sofreu durante a reunião semestral da ACS - Sociedade Americana de Química realizada em agosto p.p., em Boston.....
Descobridor de muitos elementos transurânicos, ele atrasou o anúncio da descoberta do plutônio (1940-41), ao dar-se conta que ele poderia ser adequado para a construção de uma bomba atômica.....
As pesquisas de Seaborg sobre os elementos transurânicos culminaram com o recebimento do Prêmio Nobel de Química de 1951, juntamente com o físico da UCB Edwin M. McMillan (1907-1991)......
Com o pós-graduando Arthur C. Wahl e outros colaboradores, conseguiu isolar e identificar o plutônio e outros quatro elementos. Após ganhar o Prêmio Nobel, ele ainda esteve envolvido na descoberta de mais cinco elementos......"
[Trechos da nota da Sociedade Brasileira de Química (SBQ), baseada no artigo A legend has left us, de Sophie L. Wilkinson, no Chemical & Engineering News de 08/03/99, vol. 77, n. 10, pp.29-31]
a. Que são elementos transurânicos ?
b. Complete as seguintes reações, empregadas na síntese de elementos transurânicos:
238 |
14 |
1 |
|||||||||||||||||||
I) |
U | + | N | ---> | ? | + | 5 |
n | |||||||||||||
92 |
7 |
0 |
|||||||||||||||||||
238 |
249 |
1 |
|||||||||||||||||||
II) |
U | + | ? | ---> | Fm | + | 5 |
n | |||||||||||||
92 |
100 |
0 |
|||||||||||||||||||
253 |
256 |
1 |
|||||||||||||||||||
III) |
Es | + | ? | ---> | Md | + | n | ||||||||||||||
99 |
101 |
0 |
|||||||||||||||||||
241 |
254 |
1 |
|||||||||||||||||||
IV) |
Cm | + | ? | ---> | No | + | 4 |
n | |||||||||||||
96 |
102 |
0 |
|||||||||||||||||||
246 |
257 |
1 |
|||||||||||||||||||
V) |
Cf | + | ? | ---> | Lr | + | 5 |
n | |||||||||||||
98 |
103 |
0 |
c. Durante a II Guerra Mundial desenvolveu-se uma técnica de enriquecimento de urânio, baseada na Lei de Graham. Para separar 235U do isótopo mais abundante, 238U, todo o urânio era transformado em um fluoreto (UFx), cujo ponto de ebulição é 56 °C e, a partir das diferenças de velocidades na efusão dos dois fluoretos (235UFx e 238UFx ), ocorria a separação. Sabendo que a velocidade de efusão do 238UFx é de 17,7 mg/h e, nas mesmas condições, a velocidade de efusão do I2 é de 15 mg/h, determine o valor de "x" no 238UFx
d. Em que diferem a "bomba atômica" e a "bomba de hidrogênio" ? Por que a bomba de hidrogênio precisa de um "estopim" para explodir ?
Questão 8
"Os plásticos já invadiram o dia-a-dia do homem moderno e novas aplicações surgem a cada ano. O seu uso se torna cada vez mais freqüente, e uma das razões para isso é óbvia: a sua durabilidade. Plásticos não são biodegradáveis, ou seja, não se decompõem sob a ação de microorganismos, como acontece com o papel, madeira, couro e tecidos de algodão. Se isso representa uma vantagem, conduz, por outro lado, a um terrível problema ecológico.....
A palavra plástico tem o significado de "que pode ser moldado". É um termo normalmente utilizado para se referir aos polímeros artificiais...."
[Trechos retirados do livro: Plástico: bem supérfluo ou necessário? de E. L. Canto, São Paulo, 1997]
a. Que são polímeros termoplásticos? E polímeros termofixos?
b. Que se entende por reciclagem de um plástico?
c. O "náilon-66" é um polímero obtido pela polimerização por condensação do ácido adípico com hexametilenodiamina. O que significa polimerização por condensação? E por adição?
d. O "dacron", polímero utilizado em fitas magnéticas, é obtido a partir da reação entre o ácido 1,4-benzenodióico e o 1,2-etanodiol, com eliminação de água. Escreva a equação que representa a reação de uma molécula do ácido com uma molécula do diol. Que tipo de composto é formado nesta reação?
e. Escreva as estruturas dos monômeros que dão origem aos seguintes polímeros:
I) Polietileno
II) Poliestireno
III) Orlon ou poliacrilonitrila
IV) Teflon ou tetrafluoretileno
V) PVC ou poli (cloreto de vinila)