Questões de Química — SEEDUC-RJ 2015

Diariamente, inúmeras situações mostram a infl uência da temperatura na rapidez com que as reações químicas se processam. Por exemplo, a efervescência de um comprimido antiácido é maior em água à temperatura ambiente do que em água gelada. Os alimentos são colocados na geladeira, pois uma diminuição da temperatura faz com que a decomposição dos alimentos por micro–organismos ocorra de forma mais lenta. Em um experimento, a constante de velocidade (k) para a decomposição de primeira ordem de um composto em solução foi determinada a várias temperaturas (T), conforme mostra a tabela a seguir: A energia de ativação para a reação de decomposição pode ser calculada a partir da tabela e seu valor, em kJ.mol –1 , é aproximadamente igual a:

Um químico orgânico recebeu em seu laboratório uma amostra de um líquido para ser identifi cada. Os primeiros testes (cromatografi a em camada delgada, ponto de ebulição) mostraram tratar–se de uma substância pura. A amostra apresentou resultado negativo nas reações com permanganato de potássio (um agente oxidante forte) e com o reagente de Tollens (espelho de prata). No entanto, apresentou resultado positivo nos testes com iodofórmio e com 2,4–dinitrofenilhidrazina. A partir dessas informações, o tipo de substância que pode ser o líquido analisado é:

A reação de substituição nucleofílica entre o brometo de tercbutila e o ânion hidróxido ocorre em um solvente orgânico, em duas etapas, conforme mostrado a seguir: Um perfi l de reação genérico (esboçado) do processo é indicado no gráfi co que segue: Em função dos dados fornecidos, pode–se afi rmar que o tipo de

substituição nucleofílica e a lei de velocidade da reação são, respectivamente:

Uma suspensão usada como contraste radiológico, à base de sulfato de bário, foi contaminada acidentalmente com carbonato de bário, o que pode causar sérios problemas, pois o carbonato se dissolve no ácido do estômago e os íons bário são extremamente tóxicos, podendo levar os pacientes à morte, dependendo de sua concentração na corrente sanguínea. Para determinar o percentual de carbonato, foram analisados 5,0 g de amostra sólida, constituída de sulfato e carbonato de bário. Após a reação do sólido com uma solução aquosa de ácido clorídrico, verifi cou–se a formação de um gás, que ocupa um volume de 125 mL, a 27ºC e 1atm de pressão. Considerando o gás como ideal, o percentual de carbonato de bário na amostra analisada é aproximadamente igual a:

A água usada no abastecimento de comunidades humanas requer padrões de qualidade. Assim, ela não deve apresentar sabor, odor e aparência desagradáveis, bem como não deve conter substâncias nocivas e micro–organismos patogênicos. Substâncias orgâ– nicas, como, por exemplo, os compostos 2–trans–6–cis–nonadienal e 3–cis–hexen–1–ol produzidos por algas, em níveis muito baixos (nanograma.L –1 ), causam alterações no sabor e odor. Em relação à ocorrência de isomeria nos compostos citados, é correto afi rmar que:

A análise elementar quantitativa de 2,035 g de um composto orgânico oxigenado X forneceu 4,840 g de CO2 e 2,475 g de H2O, por combustão. Verifi cou–se também que a referida massa de X ocupa um volume de 1,1275 L, a 227ºC e 1atm de pressão. Dentre todos os possíveis isômeros, X é o único que possui enantiômeros. O número total de isômeros (constitucionais e estereoisômeros) com a fórmula molecular em questão e o nome do composto X estão respectivamente indicados em:

Considere a sequência de reações mostrada a seguir: A fórmula estrutural correta do composto B é:

Ernest Rutherford (1871–1937) foi quem descobriu que, se um núcleo radioativo se desintegra emitindo uma partícula ? ou ?, o núcleo resultante é, em regra, também radioativo e, mais cedo ou mais tarde, acaba expulsando alguma partícula para converterse em outro núcleo, e assim por diante, até terminar num núcleo estável, isto é, não radioativo. Considere o nuclídeo urânio–238 que, após uma série de emissões, transforma–se no chumbo–206. A quantidade de partículas alfa e beta emitidas nesta série radioativa é, respectivamente, igual a:

Uma amostra de alumínio metálico de massa 21,6 g é completamente

dissolvida em solução aquosa de ácido clorídrico e o gás liberado na reação é coletado e colocado em um balão de 25 L, onde a pressão era de 3,0 atm. Em seguida, o gás é aquecido até 127ºC. Considerando o gás como ideal, a pressão dentro do balão, em atm, após ser alcançada a temperatura, é aproximadamente igual a:

As Leis da Termodinâmica explicam as variações de energia e a tendência de ocorrência dos processos de modo espontâneo, sendo essenciais para a compreensão da Química. Considerando, por exemplo, um processo que é exotérmico, em relação à espontaneidade, à variação de entropia (?S) e à temperatura, pode–se afirmar que:

O álcool benzílico (ou fenilmetanol) é um álcool aromático líquido. É utilizado como componente de fragrâncias e aromas, como preservante para produtos oftálmicos, injetáveis e orais, sendo também usado como solvente e como um produto químico intermediário para reações orgânicas. A reação do álcool benzílico com uma solução aquosa básica de permanganato de potássio produz um composto A que, após purifi cação, reage com excesso de etanol, sob catálise ácida, formando um produto orgânico B, também de aplicação industrial, cujo nome é:

Clorobenzeno (C6H5Cl) e bromobenzeno (C6H5Br) formam soluções ideais. A 100ºC, a pressão de vapor do bromobenzeno é de 137 mmHg e a do clorobenzeno é de 285 mmHg. Considere uma solução contendo 30,0% em massa de bromobenzeno em clorobenzeno a esta temperatura. A pressão de vapor da solução, em mmHg, é aproximadamente igual a:

Uma amostra de 0,265 g de um antibiótico em pó foi dissolvida em HCl e completou–se o volume até 100,00 mL de solução. Uma alíquota de 25,00 mL foi transferida para um balão, seguida

da adição de 25,00 mL de solução aquosa 0,018 mol.L –1 de KBrO3 Um excesso de KBr foi adicionado para formar Br2, segundo a equação a seguir: O bromo formado reage com toda a sulfanilamida presente no antibiótico e, após um tempo, é adicionado excesso de KI, para reagir com o excesso de bromo, formando Isub>2. Finalmente, o iodo formado é titulado, consumindo 13,00 mL de uma solução aquosa 0,12 mol.L –1 de tiossulfato de sódio. As demais equações químicas são: A porcentagem de sulfanilamida presente na amostra do antibiótico em pó é aproximadamente igual a:

Uma mistura gasosa, formada por 1,00 mol de H2O(g) e 1,00 mol de CO(g) é colocada num reator de 10,0L, a 520ºC. A reação H2O(g) + CO(g) ? CO2(g) + H2 (g) se processa e verifica–se que, após o equilíbrio ser alcançado, há 0,665 mol de CO2 no reator. O valor da constante de equilíbrio da reação, a 520ºC, é aproximadamente igual a:

O peróxido de hidrogênio (H2O2) é muito usado em reações de óxido–redução (ou redox), já que pode atuar como agente oxidante ou redutor. É vendido comercialmente na forma de soluções aquosas de diferentes concentrações. Em uma análise para determinar a concentração de uma amostra, 5,10 g de uma água oxigenada comercial foram diluídos com água até 250 mL. Uma alíquota de 25 mL da mesma solução foi titulada por uma solução básica de cloreto de cromo III (CrCl3), conforme a equação não balanceada abaixo: Sabendo que foram gastos 50,00 mL de solução básica de CrCl3 de concentração 0,01 mol.L –1 , a porcentagem em massa (% m) de peróxido de hidrogênio na amostra de água oxigenada é igual a:

O Modelo Atômico de Bohr foi o primeiro a aplicar o conceito de quantização da energia e contribuiu decisivamente para a compreensão da estrutura atômica. Segundo esse modelo, quando um elétron absorve energia sufi ciente, é promovido a um estado ou nível eletrônico (n) de maior energia (estado excitado ou ativado). Ao retornar ao estado fundamental, emite ondas eletromagnéticas (radiação). Suponha que o elétron do átomo de hidrogênio, no estado fundamental, absorve energia, sendo promovido para o quarto nível de energia. O comprimento de onda da radiação emitida pelo elétron, ao retornar ao estado fundamental, em nanômetros (nm), é aproximadamente igual a:

Uma célula galvânica é montada com um eletrodo consistindo de uma lâmina de zinco metálico imersa em solução aquosa 1,0 mol.L –1 de sulfato de zinco. O outro eletrodo é o de hidrogênio, com pressão parcial do gás igual a 1 bar e concentração de íons H3O + igual a 0,01 mol.L –1 , a 25ºC. A força eletromotriz desta célula, em volts, é aproximadamente igual a:

A energia reticular é defi nida como a energia necessária para dissociar completamente um mol de um composto iônico sólido em seus íons no estado gasoso. A magnitude da energia reticular depende das cargas e dos raios dos íons, dentre outros fatores. Considere os compostos iônicos mostrados a seguir: A ordem decrescente de energia reticular dos compostos é:

Algumas propriedades físicas das substâncias, como o ponto de ebulição e a solubilidade, podem ter suas intensidades previstas em termos das ligações intermoleculares existentes entre as moléculas. Considere os compostos orgânicos cujos nomes estão ordenados a seguir: I – propan–1–ol II – etoxietano III – propanona IV – propan–2–ol V – butano Aquele que apresenta o maior valor de ponto de ebulição é o composto representado por:

A primeira explicação formulada para as ligações existentes nos compostos de coordenação foi a teoria de coordenação de Werner (1893). Esta teoria foi desenvolvida antes da descoberta do elétron e do estabelecimento da teoria eletrônica de valência. Considere as fórmulas de cinco complexos de metais de transição mostradas a seguir: A única opção que apresenta os compostos de coordenação que têm o mesmo número de coordenação é:

A atividade biológica de compostos quirais pode variar muito de um enantiômero para outro. O caso mais célebre ocorreu com a talidomida, que causou defeitos congênitos (teratogênese) em fetos de grávidas que fi zeram uso de medicamentos contendo misturas de seus isômeros ópticos, cujas estruturas estão indicadas a seguir: Considere um medicamento que continha um excesso enantiomé– rico de 50%, em relação ao isômero (R). Pode–se afi rmar, então, que a composição percentual da mistura era igual a:

A determinação da concentração de cátions numa solução pode ser feita através da titulação com um ânion específico, cujos respectivos sais dos cátions sejam pouco solúveis, mas com solubilidades distintas entre si, na técnica de “precipitação seletiva". A ordem de precipitação de carbonatos numa titulação sobre uma solução contendo concentrações iguais a 0,001 mol.L –1 de Ba 2+ , Mn 2+ , Ag + e Zn 2+ será, do primeiro para o último:

A possibilidade de estabelecimento de ligação entre dois átomos pode ser defi nida em termos de um parâmetro denominado ordem de ligação (O.L), que pode ser determinada a partir do número de elétrons em orbitais ligantes e antiligantes em diagramas de energia dos orbitais, usando–se a Teoria dos Orbitais Moleculares (TOM). Considerando o parâmetro acima citado, a associação correta entre a molécula e sua ordem de ligação está presente em:

O ácido benzoico tem entalpia padrão de combustão igual a –3227 kJ.mol –1 . Para calibrar um calorímetro, foram usados 2,27 g deste ácido, aumentando em 5,0ºC a temperatura do calorímetro. Em seguida, com o calorímetro a 25ºC, promoveu–se a queima de 1,6 g de acetileno (etino) e a temperatura subiu para 31,7ºC. A entalpia padrão de combustão do acetileno, em kJ.mol –1 , é aproximadamente igual a:

Soluções “tampão" são sistemas químicos muito importantes na Medicina e Biologia, visto que muitos fl uidos biológicos necessitam de um pH adequado para que as reações químicas aconteçam apropriadamente. O plasma sanguíneo é um exemplo de um meio

tamponado, que resiste a variações bruscas de pH quando se adicionam pequenas quantidades de ácidos ou bases. Considere uma solução “tampão" preparada pela adição de 100 mL de solução 0,01 mol.Lsup>–1 de ácido acético a 100 mL de solução 0,1 mol.L –1 de acetato de sódio. O pH deste “tampão" é aproximadamente igual a:

O Índio e o Tálio são os elementos naturais mais pesados do grupo 13 da classifi cação periódica. O Alumínio é o elemento mais conhecido e abundante deste grupo, tendo suas propriedades químicas dominadas pelo estado de oxidação +3, ou seja, forma o íon Al 3+ . Entretanto, o Índio e oTálio apresentam frequentemente o estado de oxidação +1. A tendência a formar íons com carga duas unidades menor que a usual para o grupo também é verifi cada entre os elementos mais pesados dos grupos 14 e 15, sendo conhecida pelo nome de:

A Daptomicina é um lipopeptídeo cíclico isolado do fungo Streptomyces roseosporus, que apresenta elevada atividade sobre bactérias resistentes. Este antibiótico foi recentemente aprovado pelo US–FDA para tratamento de infecções cutâneas graves, sendo comercializado pelo nome de Cubicin. Sua estrutura é mostrada a seguir:

Algumas das funções orgânicas presentes na estrutura da Daptomicina são:

Em 2008, o Brasil foi o terceiro maior extrator de bauxita (minério) no mundo, o quarto maior produtor de alumina (óxido de alumínio) e o sexto maior produtor de alumínio metálico. A obtenção do metal a partir do óxido é feita por eletrólise ígnea, após a separação da alumina das impurezas através do “processo de Bayer", que é a reação com soda cáustica. Em seguida, ocorre a adição de “criolita", um mineral que atua como fundente, diminuindo o ponto de fusão de 2072ºC para cerca de 1000ºC. Finalmente, ocorre a eletrólise, com eletrodos (não inertes) de grafi te (C). Um processo eletrolítico de alumínio ocorre durante 12h, utilizando uma

corrente de 100 ampères (A). A massa aproximada, em gramas, de metal obtido no cátodo e a substância produzida no ânodo são, respectivamente:

Um dos experimentos mais realizados em aulas de laboratório de química para alunos do ensino médio é descrito a seguir. Em um erlenmeyer é feita a combustão do enxofre; ao produto dessa reação, adiciona–se água e obtém–se uma substância A, que torna vermelho o papel azul de tornassol. Em outro erlenmeyer, faz–se a combustão do magnésio, adiciona–se água e obtém–se uma substância B, que torna azul o papel vermelho de tornassol. Em seguida, promove–se a reação entre A e B, formando uma substância C, em meio aquoso. O nome da substância C é:

A reação de aldeídos e cetonas com ilídeos de fósforo, conhecida como Reação de Wittig, conferiu o prêmio Nobel de Química de 1979 ao alemão Georg Wittig, que a realizou em 1954. Desde então, tem sido um método muito usado para a síntese de:

Em uma aula-prática de Ciências, com a turma dividida em grupos, foram utilizados indicadores ácido-base fabricados em laboratório para identifi cação de quais substâncias eram ácidas ou básicas. A professora chamou a atenção para o fato de que esses indicadores podem ocorrer espontaneamente na natureza. Um exemplo dessa ocorrência é:

Reação química é uma transformação em que novas substâncias são formadas a partir de outras. Em sua sala de aula, a professora utilizou, como evidência de que está ocorrendo alguma reação química, algumas pistas como:

Em nosso organismo, vários elementos químicos existem na forma de íons, sendo muito importantes em vários processos vitais e adquiridos através dos alimentos. Um dos mais importantes é o íon Mg+2, cuja defi ciência pode causar:

Inúmeras reações químicas ocorrem a todo instante nas células do nosso organismo e necessitam de um pH adequado para que possam acontecer. Para impedir variações bruscas no pH, o organismo lança mão das soluções-tampão. Uma das mais eficazes é:

As utilidades do bicarbonato de sódio (Na HCO3) estão relacionadas com as reações de dupla troca. Esta substância tanto pode ser usada em fermentos, extintores de incêndio e como antiácidos estomacais. No estômago, o bicarbonato age:

Por meio de pesquisas em vários livros, os alunos descobriram que as substâncias podem ser de três tipos: iônica, molecular ou metálica. As substâncias gasosas nas condições ambientais são moleculares. São propriedades gerais dos gases moleculares: