onnexame98

VI Olimpíada Norte - Nordeste de Química e

Seletiva para a Olimpíada Ibero-americana de Química - 2000

Exame aplicado em 27.05.2000

Somente as questões de números 1 a 6 serão consideradas na composição de notas da Prova da VI ONNeQ.

QUESTÃO 1

Dentre as propriedades periódicas dos elementos químicos, a energia (ou potencial) de ionização, está estreitamente relacionada com a formação de cristais iônicos.

defina o que é energia de ionização
como esta propriedade varia na tabela periódica, ao longo dos grupos e dos períodos ?
os valores das primeiras energias de ionização de Al, Ga e In são, respectivamente: 0,5776; 0,5788 e 0,5583 kJ/mol. Por que esses valores não seguem a tendência geral descrita no item anterior ?
que outras energias, além da energia de ionização, estão também envolvidas na formação de um cristal iônico a partir de seus elementos no estado natural ?
por que não existe um cristal com estequiometria NaCl₂ ?

QUESTÃO 2

Cloreto de sulfurila, SO₂Cl₂, se decompõe em fase gasosa, produzindo SO_2(g) e Cl_2(g). A concentração do SO₂Cl₂, foi acompanhada em uma experiência e verificou-se que o gráfico do ln (logarítmo) de [SO₂Cl₂] contra o tempo é linear e que, em 240 segundos, a concentração caiu de 0,400 mol/L para 0,280 mol/L.

qual a constante de velocidade da reação SO₂Cl_{2(g) ®}SO_2(g) + Cl_2(g) ?
qual a meia-vida desta reação ?
qual a diferença entre velocidade média e velocidade instantânea de uma reação ?
comente dois exemplos - que podem ser observados no cotidiano - da influência da temperatura na velocidade de uma reação.

QUESTÃO 3

Em um laboratório havia um frasco com uma amostra de ácido sulfúrico. Este frasco estava com o rótulo deteriorado e, além do nome do produto, lia-se apenas sua densidade: 1,728 g/mL. 10 mL deste ácido foram diluídos para 500 mL e, uma alíquota de 25 mL foi titulada com uma solução de hidróxido de sódio de concentração 27,28 g/L. Nesta titulação foram gastos 20,23 mL do titulante. Pede-se:

a concentração, em mol/L da amostra original de ácido sulfúrico;
a porcentagem de ácido sulfúrico por peso dessa mesma amostra;
o pH da solução ácida, após a diluição para 500 mL;
o volume, desta mesma solução, necessário para a completa neutralização de 5,0 g de uma amostra de MgO de título 85%.

A resposta numérica deve ser escrita com conveniente quantidade de algarismos significativos.

QUESTÃO 4

Na tabela seguinte figuram as entalpias-padrão e as energias livres de formação de algumas substâncias iônicas cristalinas e em solução aquosa 1 m (molal):

Substância	DH° _f (kJ/mol)	DG° _f (kJ/mol)
AgNO_{3 (s)}	-124,4	-33,4
AgNO_{3 (aq., 1m)}	-101,7	-34,2
MgSO_{4 (s)}	-1283,7	-1169,6
MgSO_{4 (aq., 1m)}	-1374,8	-1198,4

escreva a reação de formação do AgNO_3(s). Com base nesta reação, a entropia do sistema aumenta ou diminui no processo de formação do AgNO_3(s)?
com os valores de DH°_f e de DG°_f do AgNO_3(s), determine a entropia de formação desta substância. O resultado é compatível com a resposta no item (a)?
a dissolução de AgNO_3(s) em água é um processo exotérmico ou endotérmico ? E o da dissolução do MgSO_4(s) em água?
com os dados da tabela calcule a variação de entropia das dissoluções de AgNO_3(s) e de MgSO_4(s) em água.
compare e discuta os resultados do item (d), em termos da variação de entropia dos processos de dissolução de sólidos cristalinos.

QUESTÃO 5

5.1) A reação mais característica dos compostos aromáticos é a reação de Substituição Eletrofílica Aromática. Um exemplo é a reação de mononitração do fenol, catalisada por ácido sulfúrico.

indique o produto ou produtos desta reação, justificando a formação do(s) mesmo(s).
qual o agente eletrofílico gerado nesta reação?
disponha os três nitro-fenóis isômeros em ordem crescente de acidez. Justifique.

5.2) Dê as estruturas dos produtos de reação (1 e 2) da seqüência sintética abaixo:

QUESTÃO 6

Estima-se que a concentração de NO₂ no ar atmosférico, em zonas industriais, seja da ordem de 0,021 ppm.

calcule a pressão parcial de NO₂, numa amostra de ar, quando a pressão atmosférica for de 0,98 atm.
quantas moléculas de NO₂ estarão presentes, nestas condições e na temperatura de 20° C, num aposento de 4,5 m x 4,3 m x 2,4 m ?
escreva as equações químicas correspondentes aos seguintes enunciados:

c.1) o dióxido de nitrogênio dissolve-se em água, formando ácido nítrico e óxido nitroso;

c.2) a molécula de óxido nítrico sofre fotodissociação na atmosfera superior;

c.3) na estratosfera o óxido nítrico sofre oxidação pelo ozônio.

QUESTÃO 7

Em princípio, uma bateria poderia ser desenvolvida a partir de alumínio metálico e cloro gasoso.

escreva a equação balanceada que ocorre em uma bateria cujas semi-reações são: Al³⁺_(aq)/Al_(s) e Cl_2(g)/2Cl- _(aq).
diga que semi-reação ocorre no ânodo e que semi-reação ocorre no cátodo.
calcule o potencial padrão para esta bateria (D E° ).
se a bateria produz uma corrente de 0,75 A, quanto tempo ela irá operar se o eletrodo de alumínio contiver 30,0 g do metal? (considere que há quantidade suficiente de cloro).

Dados: Cl_2(g) + 2e- ® 2 Cl^- _(aq) E° = +1,36 V

Al³⁺_(aq) + 3e- ® Al_(s) E° = -1,66 V

Constante de Faraday = 96500 C/mol

QUESTÃO 8

Uma reação bastante utilizada na caracterização de aldeídos e cetonas é a adição de 2,4-dinitrofenil-hidrazina, que resulta na formação de um sólido insolúvel, amarelo ou vermelho. Esta reação, obedece a um mecanismo bimolecular e a velocidade depende, portanto, das concentrações do substrato (composto carbonilado) e do reagente (2,4-dinitrofenil-hidrazina). A velocidade relativa da adição varia também de acordo com o substrato:

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