ITA - Qui - 2009

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(Parte 1 de 2)

SISTEMA DE ENSINO POLIEDRO 1

Constante gravitacional (g) = 9,81 m s–2

Pressão de 1 atm = 760 mmHg = 101325 N m–2 = 760 Torr 1 N = 1 kg m s–2 Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0 ºC e 760 mmHg. Condições ambientes: 25 ºC e 1 atm. Condições-padrão: 25 ºC, 1 atm, concentração das soluções: 1 mol L–1 (rigorosamente: atividade unitária das espécies), sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e temperatura em questão.

(s) ou (c) = sólido cristalino; (l) ou (A) = líquido; (g) = gás; (aq) = aquoso; (graf) = grafite;

(CM) = circuito metálico; (conc) = concentrado; (ua) = unidades arbitrárias; [A] = concentração da espécie química A em mol L–1.

Elemento Químico Número Atômico Massa Molar (g mol–1) Elemento Químico Número Atômico Massa Molar (g mol–1)

H 1 1,01 Fe 26 5,85 He 2 4,0 Ni 28 58,69 Li 3 6,94 Cu 29 63,5 C 6 12,01 Zn 30 65,40 N 7 14,01 Ge 32 72,64 O 8 16,0 As 3 74,92 Ne 10 20,18 Br 35 79,90 Na 1 2,9 Kr 36 83,80 Mg 12 24,31 Ag 47 107,87 Al 13 26,98 Cd 48 112,41 Si 14 28,09 Sn 50 118,71 S 16 32,07 I 53 126,90 Cl 17 35,45 Xe 54 131,29 Ar 18 39,95 Cs 5 132,91 K 19 39,10 Ba 56 137,3 Ca 20 40,08 Pt 78 195,08 Cr 24 52,0 Pb 82 207,20 Mn 25 54,94 Ra 86 2,0

2 SISTEMA DE ENSINO POLIEDRO

1. Uma mistura sólida é composta de carbonato de sódio e bicarbonato de sódio. A dissolução completa de 2,0 g dessa mistura requer 60,0 mL de uma solução aquosa 0,5 mol 1L− de HCl. Assinale a opção que apresenta a massa de cada um dos componentes desta mistura sólida.

Alternativa: C

Carbonato de sódio e bicarbonato de sódio reagem com ácido clorídrico, segundo as equações:

32 2NaHCO HC NaC H O CO y moly mol

HCHCHCHCnVn0,56010 n310 mol−−=∴=⋅⋅∴=⋅AAAAM
233NaCONaHCOmm2106x84y2+=∴+= (I)

Como m = nM, temos: De (I) e (I), temos:

NaHCO NaHCO2 NaHCO NaHCO

n1,3210 m1,1 g
23323NaCONaHCONaCOmm2m0,9 g+=∴=

Temos:

2. No ciclo de Carnot, que trata do rendimento de uma máquina térmica ideal, estão presentes as seguintes transformações:

A. ( ) duas adiabáticas e duas isobáricas. B. ( ) duas adiabáticas e duas isocóricas. C. ( ) duas adiabáticas e duas isotérmicas. D. ( ) duas isobáricas e duas isocóricas. E. ( ) duas isocóricas e duas isotérmicas.

SISTEMA DE ENSINO POLIEDRO 3

Alternativa: C

O Ciclo de Carnot é constituído por duas transformações isotérmicas e duas transformações adiabáticas, conforme o diagrama a seguir:

A – B: isotérmica B – C: adiabática C – D: isotérmica D – A: adiabática

3. Suponha que um metal alcalino terroso se desintegre radioativamente emitindo uma partícula alfa. Após três desintegrações sucessivas, em qual grupo (família) da tabela periódica deve-se encontrar o elemento resultante deste processo?

A. ( ) 13 (I A) B. ( ) 14 (IV A) C. ( ) 15 (V A) D. ( ) 16 (VI A) E. ( ) 17 (VII A)

Alternativa: B

Um metal alcalino terroso pertence ao grupo 2 (I A) da tabela periódica. Representando o metal alcalino terroso por X, suas três desintegrações sucessivas podem ser representadas pela seguinte equação:

Como o número atômico de Y é 6 unidades menor do que o de X, devemos retroceder 6 grupos na tabela periódica, o que resulta em um elemento do grupo 14 (IV A).

4. Um estudante mergulhou uma placa de um metal puro em água pura isenta de ar, a 25 ºC, contida em um béquer. Após certo tempo, ele observou a liberação de bolhas de gás e a formação de um precipitado. Com base nessas informações, assinale a opção que apresenta o metal constituinte da placa.

A. ( ) Cádmio B. ( ) Chumbo C. ( ) Ferro D. ( ) Magnésio E. ( ) Níquel

4 SISTEMA DE ENSINO POLIEDRO

Alternativa: D

Na temperatura citada, o único metal entre os relacionados capaz de deslocar hidrogênio da água é o magnésio. A equação que representa o processo é:

5. Qual o gráfico que apresenta a curva que melhor representa o decaimento de uma amostra contendo 10,0 g de um material radioativo ao longo dos anos?

Ma ssa

(g)

Tempo (anos)

Ma ssa

(g)

Tempo (anos)

B. ( ) 10,0

Ma ssa

(g)

Tempo (anos)

Ma ssa

Tempo (anos)

Ma ssa

Tempo (anos)

Alternativa: B

O decaimento radioativo ocorre segundo cinética de 1ª ordem, que pode ser equacionada por:

kt0mme−=⋅ Como se trata de uma exponencial decrescente, o gráfico que representa essa função é:

SISTEMA DE ENSINO POLIEDRO 5

6. Num experimento, um estudante verificou ser a mesma a temperatura de fusão de várias amostras de um mesmo material no estado sólido e também que esta temperatura se manteve constante até a fusão completa. Considere que o material sólido tenha sido classificado como:

I. Substância simples puraI. Mistura homogênea eutética
I. Substância composta puraIV. Mistura heterogênea

Então, das classificações acima, está(ão) ERRADA(S)

A. ( ) apenas I e I. B. ( ) apenas I e I. C. ( ) apenas I. D. ( ) apenas I e IV. E. ( ) apenas IV.

Alternativa: E

A temperatura constante durante o processo de fusão é uma característica de substâncias puras, sejam elas simples ou compostas. Misturas homogêneas eutéticas também apresentam essa propriedade. Misturas heterogêneas, por sua vez, não apresentam temperatura constante durante o processo de fusão.

7. Assinale a afirmação CORRETA a respeito do ponto de ebulição normal (PE) de algumas substâncias.

A. ( ) O 1-propanol tem menor PE do que o etanol. B. ( ) O etanol tem menor PE do que o éter metílico. C. ( ) O n-heptano tem menor PE do que o n-hexano. D. ( ) A trimetilamina tem menor PE do que a propilamina. E. ( ) A dimetilamina tem menor PE do que a trimetilamina.

Alternativa: D

A) Incorreta. O 1-propanol tem ponto de ebulição maior do que o do etanol em decorrência de sua cadeia carbônica ser maior e, conseqüentemente, as dispersões de London serem mais intensas.

B) Incorreta. O etanol tem ponto de ebulição maior do que o éter etílico, pois pode formar ligações de hidrogênio.

C) Incorreta. O heptano tem ponto de ebulição maior do que o hexano. Apesar de ambos serem compostos apolares, o heptano possui cadeia carbônica maior. Conseqüentemente, as dispersões de London são mais intensas.

D) Correta. A propilamina no estado líquido se associa por meio de ligações de hidrogênio e a trimetilamina não o faz.

E) Incorreta. A dimetilamina no estado líquido se associa por meio de ligações de hidrogênio e a trimetilamina não o faz.

6 SISTEMA DE ENSINO POLIEDRO

8. O diagrama temperatura (T) versus volume (V) representa hipoteticamente as transformações pelas quais um gás ideal no estado 1 pode atingir o estado 3. Sendo ∆U a variação de energia interna e q a quantidade de calor trocado com a vizinhança, assinale a opção com a afirmação ERRADA em relação às transformações termodinâmicas representadas no diagrama.

Alternativa: A

Na transformação 1–2, temos uma expansão isotérmica de gás ideal. Portanto, 12U0.∆=

VnRTWPdVdVWnRTn0, pois V.V

Pela 1ª Lei da Termodinâmica, 2 12

VUQWQnRTn0.V
Como U é função de estado, 1312231323UUU∆=∆+∆∴∆=∆
Como 2323232323UQWUQ∆=+∴∆=
Como 232312U0U∆≠∴∆>∆

Logo, 1212UQ∆≠ Na transformação 2–3, como não há variação de volume, 23W0.= Finalmente, 23Q0,> pois há absorção de calor para que haja aumento de temperatura.

9. Considere os átomos hipotéticos neutros V, X, Y e Z no estado gasoso. Quando tais átomos recebem um elétron cada um, as configurações eletrônicas no estado fundamental de seus respectivos ânions são dadas por:

Nas configurações acima, [gás nobre] representa a configuração eletrônica no diagrama de Linus Pauling para o mesmo gás nobre, e n é o mesmo número quântico principal para todos os ânions. Baseado nessas informações, é CORRETO afirmar que

A. ( ) o átomo neutro V deve ter a maior energia de ionização entre eles. B. ( ) o átomo neutro Y deve ter a maior energia de ionização entre eles. C. ( ) o átomo neutro V deve ter maior afinidade eletrônica do que o átomo neutro X. D. ( ) o átomo neutro Z deve ter maior afinidade eletrônica do que o átomo neutro X. E. ( ) o átomo neutro Z deve ter maior afinidade eletrônica do que o átomo neutro Y.

SISTEMA DE ENSINO POLIEDRO 7

Alternativa: E

Considerando o comportamento da propriedade periódica Raio Atômico na Tabela Periódica temos:

ZY XV Raio

Atômico

Raio Atômico

Em geral, temos que quanto maior o raio atômico, menor a energia de ionização e menor a afinidade eletrônica. Portanto, o átomo neutro Z tem afinidade eletrônica maior do que o átomo neutro Y.

Assinale a opção com a equação CORRETA que relaciona a fração percentual (α) de 24NO(g) dissociado com a pressão total do sistema (P) e com a constante de equilíbrio em termos de pressão (Kp).

A. ( ) p p4P K Κα=+ B. ( ) p

4PK+α=Κ

C. ( ) p p2P K Κα=+ D. ( ) pp2PK

E. ( ) p2P Κα=+

Alternativa: A Equacionando o equilíbrio, temos:

24(g)2(g)NO2NOα→←

Início: P0 0 Reagiu: – αP0 + 2αP0 Equilíbrio: P0 – αP0 2αP0

8 SISTEMA DE ENSINO POLIEDRO

NO 0 p p

NO 0

KK K

P 4P 4P

αα=∴=∴=−α−α (I)e
00000PP2PP(1) P1

Substituindo I em I, temos:

4P4KKP KK4P

p p p2 pp2 p p

1. Considere a reação química representada pela seguinte equação:

consumo de 2NO será de

Alternativa: E

De acordo com a proporção estequiométrica da reação, a velocidade média de consumo do 2NO ()2m,NOVé o quádruplo da velocidade média de consumo do 2O()2m,OV. Assim:

m,NOm,Om,NOm,NOV4VV42,410 V9,610 molLs−−−−=∴=⋅⋅∴=⋅⋅⋅

12. O acidente nuclear ocorrido em Chernobyl (Ucrânia), em abril de 1986, provocou a emissão radioativa predominantemente de Iodo-131 e Césio-137. Assinale a opção CORRETA que melhor apresenta os respectivos períodos de tempo para que a radioatividade provocada por esses dois elementos radioativos decaia para 1% dos seus respectivos valores iniciais. Considere o tempo de meia-vida do Iodo-131 igual a 8,1 dias e do Césio-137 igual a 30 anos. Dados: ln 100 = 4,6; ln 2 = 0,69.

A. ( ) 45 dias e 189 anos. B. ( ) 54 dias e 201 anos. C. ( ) 61 dias e 235 anos. D. ( ) 68 dias e 274 anos. E. ( ) 74 dias e 296 anos.

SISTEMA DE ENSINO POLIEDRO 9

Alternativa: B

Cálculo do tempo necessário para que a radioatividade decaia para 1% de seu valor inicial: kt0AAe−=⋅.

Como

t20 ln100ln24,60,69 t
Para o Iodo-131: 20t8,1t54dias3

13. Assumindo um comportamento ideal dos gases, assinale a opção com a afirmação CORRETA.

A. ( ) De acordo com a Lei de Charles, o volume de um gás torna-se maior quanto menor for a sua temperatura.

B. ( ) Numa mistura de gases contendo somente moléculas de oxigênio e nitrogênio, a velocidade média das moléculas de oxigênio é menor do que as de nitrogênio.

C. ( ) Mantendo-se a pressão constante, ao aquecer um mol de gás nitrogênio sua densidade irá aumentar.

D. ( ) Volumes iguais dos gases metano e dióxido de carbono, nas mesmas condições de temperatura e pressão, apresentam as mesmas densidades. E. ( ) Comprimindo-se um gás a temperatura constante, sua densidade deve diminuir.

Alternativa: B

A. Incorreta. A Lei de Charles afirma que volume e temperatura de uma dada massa de gás variam linearmente.

B. Correta. Em uma mistura de gases, todos estão em uma mesma temperatura. Então podemos admitir que suas moléculas têm a mesma energia cinética média. Dessa forma, como a massa molar do oxigênio é maior, a velocidade média de suas moléculas será menor. C. Incorreta. A expressão que permite calcular a densidade de um gás ideal, em dada pressão e temperatura, é: 11dPMRT.−−=⋅⋅⋅ Então, ao aquecer um mol de nitrogênio, sob pressão constante, sua densidade diminui.

D. Incorreta. Conforme o princípio de Avogadro: “volumes iguais de gases, nas mesmas condições de pressão e temperatura, encerram o mesmo número de moléculas”. Os gases metano e dióxido de carbono não apresentariam as mesmas densidades, uma vez que suas massas molares são diferentes.

E. Incorreta. Usando a mesma expressão da alternativa C, se a pressão aumenta em temperatura constante, a densidade também aumenta.

10 SISTEMA DE ENSINO POLIEDRO

14. Um estudante imergiu a extremidade de um fio de níquel-crômio limpo em uma solução aquosa de ácido clorídrico e, a seguir, colocou esta extremidade em contato com uma amostra de um sal iônico puro. Em seguida, expôs esta extremidade à chama azulada de um bico de Bunsen, observando uma coloração amarela na chama. Assinale a opção que contém o elemento químico responsável pela coloração amarelada observada.

A. ( ) Bário. B. ( ) Cobre. C. ( ) Lítio. D. ( ) Potássio. E. ( ) Sódio.

Alternativa: E

A questão faz referência ao “teste de chama” para a identificação de alguns elementos químicos. As cores observadas para os elementos citados são: bário: verde cobre: verde lítio: magenta potássio: lilás sódio: amarelo

I. ()33AlNO I. NaCl II. 2ZnCl IV. 2CaCl

Assinale a opção que apresenta o(s) sal(is) que causa(m) a desestabilização de uma suspensão coloidal estável de sulfeto de arsênio ()23AsS em água.

A. ( ) Nenhum dos sais relacionados. B. ( ) Apenas o sal I. C. ( ) Apenas os sais I e I. D. ( ) Apenas os sais I, I e IV. E. ( ) Todos os sais.

Alternativa: E

A suspensão coloidal de sulfeto de arsênio em água caracteriza um colóide tipo sol negativo, cuja desestabilização se dá por adição de íons de carga oposta. Uma vez que os quatro eletrólitos relacionados são solúveis em água, todos irão desestabilizar a suspensão coloidal.

16. Uma solução aquosa de um ácido fraco monoprótico é mantida à temperatura de 25 ºC. Na condição de equilíbrio, este ácido está 2,0 % dissociado. Assinale a opção CORRETA que apresenta, respectivamente, os valores numéricos do pH e da concentração molar (expressa

SISTEMA DE ENSINO POLIEDRO 1

Alternativa: D Pelo enunciado:

Início: M 0 0 Reagiu: −α⋅M +α⋅M +α⋅M Equilíbrio: −α⋅M α⋅M α⋅M

KK

Temos: []2aaHA

aaaapKlogK4logK K10−=−∴=−∴=
42241010(210)0,25 mol/L

Então:

23HH2100,25 H510 mol/L++−+−=α⋅∴=⋅⋅∴=⋅M
33pHlogHpHlog510(log5log10) pH2,3+−−=−∴=−⋅=−+∴=
14312wKHOH10510OH OH210 mol/L+−−−−−−=⋅∴=⋅⋅∴=⋅

17. Foi observada a reação entre um composto X e uma solução aquosa de permanganato de potássio, a quente, ocorrendo o aumento do pH da solução e a formação de um composto Y sólido. Após a separação do composto Y e a neutralização da solução resultante, verificou-se a formação de um composto Z pouco solúvel em água. Assinale a opção que melhor representa o grupo funcional do composto orgânico X.

A. ( ) álcool B. ( ) amida C. ( ) amina D. ( ) éster E. ( ) éter

Alternativa: A

Reações de oxidação empregando permanganato de potássio ()4KMnO em água formam (além do produto oxidado) hidróxido de potássio (KOH) e bióxido de manganês ()2MnO. KOH é o responsável pelo aumento de pH e 2MnO é o composto sólido Y.

Sendo o composto X um álcool primário de cadeia média (5 a 10 carbonos), sua oxidação por 4(aq)KMnO formará um sal de ácido carboxílico solúvel em água.

RC H2 OH álcool primáriosal de ácido carboxílico A posterior neutralização da solução resultante levará à formação do ácido carboxílico (composto

Z) pouco solúvel, devido ao tamanho da cadeia carbônica.

12 SISTEMA DE ENSINO POLIEDRO

18. Nos gráficos abaixo, cada eixo representa uma propriedade termodinâmica de um gás que se comporta idealmente.

Com relação a estes gráficos, é CORRETO afirmar que

A. ( ) I pode representar a curva de pressão versus volume. B. ( ) I pode representar a curva de pressão versus inverso do volume. C. ( ) I pode representar a curva de capacidade calorífica versus temperatura. D. ( ) I pode representar a curva de energia interna versus temperatura. E. ( ) I pode representar a curva de entalpia versus o produto da pressão pelo volume.

Alternativas: A B C Justificando cada uma das alternativas, temos:

2PVknRVPknRV,=∴= com knR constante. Logo, a pressão pode variar linearmente, de

a) Correta. Por Clapeyron, PVnRT.= Se considerarmos 2TkV,= então forma crescente, em função do volume.

b) Correta. Sabemos que 1PnRT.V =⋅⋅ Como nR é constante e não há menção sobre a variação T, então I pode ser a curva que representa a pressão versus o inverso do volume. c) Correta. Para gases, o aumento da temperatura aumenta significativamente a rotação e a vibração de gases não monoatômicos, o que provoca incremento da capacidade calorífica.

d) Errada. A energia interna é dada por UknRT.= Portanto, U varia linearmente, de forma crescente, em função de T.

()HUPVHknRTPVkPVPVk1PV Hk'PV=+∴=+=+=+∴=

e) Errada. Sabemos que: Com isso, H varia linearmente, de forma crescente, em função do produto PV.

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