Prova da Fuvest de 1998-Resolvida

Prova da Fuvest de 1998-Resolvida

(Parte 9 de 15)

Resolução As propriedades coligativas estão diretamente relacionadas com o número de partículas dispersas. Quanto maior o número de partículas na solução, maior o abaixamento crioscópico e, portanto, menor a temperatura de congelamento da solução. O ácido forte, estando mais ionizado, apresenta maior quantidade de partículas dispersas e conseqüentemente menor temperatura de congelamento.

Em condições adequadas, etanol quando tratado com ácido clorídrico concentrado pode sofrer uma reação de substituição, enquanto que, quando tratado com ácido sulfúrico concentrado pode sofrer uma reação de desidratação intermolecular. Os produtos formados nessas duas reações são, respectivamente, a) cloreto de etila e éter dietílico. b) cloreto de etila e etileno. c) 2-cloroetanol e acetato de etila. d) 1,1-dicloroetano e éter dietílico. e) 1,1-dicloroetano e etileno.

Resolução A reação de etanol com ácido clorídrico concentrado produz cloreto de etila, segundo a equação:

A desidratação intermolecular do etanol na presença de ácido sulfúrico concentrado produz éter dietílico, segundo a equação:

Zn2++ 2e–→Zn–0,76
Fe2++ 2e–→Fe–0,4
Sn2++ 2e–→Sn–0,14
Cu2++ 2e–→Cu+0,34

Potenciais padrão de redução (volt) de etila

43 Quer-se guardar, a 25°C, uma solução aquosa 1mol/L

Iferro

de SnCl2.Dispõe-se de recipientes de I. ferro galvanizado (ferro revestido de Zn) I. lata comum (ferro revestido de Sn) IV. cobre Examinando-se a tabela dos potenciais padrão de redução apresentada acima, conclui-se que essa solução de SnCl2pode ser guardada sem reagir com o material do recipiente, apenas em a) IVb) I e IIc) I e IV d) I, I e Ie) I, I e IV

Resolução

O SnCl2reage com Zn e Fe de acordo com as reações: Sn+2+ Zn →Zn+2+ Sn0

Sn+2+ Fe →Fe+2+ Sn0 Essas reações ocorrem porque o Sn+2tem maior potencial de redução que o Zn+2e o Fe+2. O cloreto de estanho I não pode ser guardado em recipiente de ferro ou zinco.

O SnCl2não reage com o cobre e com o próprio estanho.

A decomposição térmica por aquecimento gradual e contínuo (ao ar) do acetato de manganês (I) tetraidratado, sólido, ocorre em duas etapas:

Mn(CH3COO)2. 4H2O(s) →Mn(CH3COO)2(s) + 4H2O(g) 130°C

Mn(CH3COO)2(s)→MnO(s) + (CH3)2CO(g) + CO2(g)

350°C

Certa massa do sal hidratado é aquecida nessas condições. Qual dos gráficos abaixo representa o que ocorre com a massa (m) da fase sólida com o aumento da temperatura (t)?

Resolução Fazendo o aquecimento gradual de certa massa do sólido, esta permanece constante até a temperatura de

130°C quando começa a sua desidratação: m m t m t m t m t b) c) d) e)

6CURSO OBJETIVOFUVEST 1998

A partir daí, a massa irá diminuir até a desidratação total do sal hidratado e permanecerá constante até 350°C quando começará a decomposição do sólido anidro.

Assim, a massa irá diminuir até restar apenas o MnO(s): m

7CURSO OBJETIVOFUVEST 1998

A vitamina C é muito utilizada como aditivo de alimentos processados. Sua propriedade antioxidante se deve à capacidade de ser oxidada pelo oxigênio do ar, protegendo da oxidação outras substâncias presentes nos alimentos. Um certo alimento processado, inicialmente embalado a vácuo, é aberto e armazenado sob duas condições diferentes: I) em refrigerador a 4°C; I) em armário fechado à temperatura ambiente (25°C). a) Mostre em um gráfico como varia o teor de vitamina C com o tempo para cada uma dessas condições. Identifique as curvas e explique comparativamente o comportamento delas. b) Além da capacidade de reagir com o oxigênio do ar, dê duas outras características que uma substância deve apresentar para poder ser utilizada como substituto da vitamina C em alimentos processados.

Resolução a)

A vitamina C, atuando como antioxidante de alimentos, reage com o oxigênio do ar, impedindo a oxidação dos mesmos. À medida que for passando o tempo, o teor de vitamina C no alimento vai diminuindo, até o seu consumo total. Quanto maior a temperatura do sistema, maior a energia cinética média das partículas e conseqüentemente maior será a velocidade com que a oxidação da vitamina C irá ocorrer. A 25ºC, a oxidação será mais rápida que a 4ºC e o tempo para o consumo de vitamina C será menor. b) Para ser substituto da vitamina C, atuando como antioxidante do alimento, essa substância deverá apresentar, entre outras, as seguintes características: – apresentar um potencial de oxidação maior que o alimento, de tal forma que essa substância seja oxidada em vez do alimento; – não reagir com o alimento, mantendo as propriedades do mesmo; – não ser tóxica ao ser humano;

– durante o processo de oxidação, não formar substâncias nocivas.

A obtenção do peróxido de hidrogênio em escala industrial é feita através da reação de oxidação pelo ar do 2-etilantraquinol dissolvido em uma mistura de solventes orgânicos, formando-se 2-etilantraquinona e peróxido de hidrogênio. Este é extraído por adição de água à mistura de reação. A 2-etilantraquinona é reduzida ao 2-etilantraquinol por hidrogenação catalítica e reciclada no processo.

A mistura de solventes orgânicos empregada deve ter, entre outras, as seguintes características: I) dissolver tanto o 2-etilantraquinol quanto a 2-etilantraquinona, I) ser imiscível com a água. a) Justifique cada uma dessas características que a mistura de solventes deve apresentar, considerando em I as etapas de oxidação e hidrogenação e em I a etapa de separação do HO. b) A mistura de solventes deve ser resistente ao processo de oxidação e ao de redução? Explique.

Resolução a) A mistura de solventes orgânicos, ao dissolver o 2-etilantraquinol, irá facilitar o contato entre os reagentes,

1CURSO OBJETIVOFUVEST 1998 facilitando a reação de oxidação. Essa mistura deve ser insolúvel em água para propiciar uma melhor extração da água oxigenada, que irá se solubilizar na mesma. Para haver a reciclagem do processo, a 2-etilantraquinona deve ser solúvel nessa mistura de solventes orgânicos, facilitando o contato entre as substâncias reagentes no processo de hidrogenação. b) A mistura de solventes não deve sofrer oxidação, nem redução para não afetar o rendimento da reação, tanto no processo de oxidação do 2-etilantraquinol, comono processo de redução da 2-etilantraquinona.

O composto CHNClreage quantitativamente com água, a 40°C, ocorrendo a formação de fenol, ácido clorídrico e liberação de nitrogênio: CHNCl(aq) + HO(l) →CHOH(aq) + HCl(aq) + N(g) Em um experimento, uma certa quantidade de CHNCl foi colocada em presença de água a 40°C e acompanhouse a variação da concentração de CHNClcom o tempo. A tabela abaixo mostra os resultados obtidos:

Volume molar de gás a 1atm e 40°C = 26L/mol

a) Partindo-se de 500 mL da solução de CHNCle coletando-se o nitrogênio (isento de umidade) à pressão de 1 atm e 40°C, qual o volume obtido desse gás decorridos 27 minutos? Mostre com cálculos. b) A partir dos dados da tabela pode-se mostrar que a velocidade da reação é dada pela expressão: v = k[CHNCl] Demonstre esse fato utilizando os dados da tabela. Sugestão: calcule a velocidade média nas concentrações 0,60 e 0,30 mol/L. Resolução a) Após o tempo de 27 minutos reagiu

1 L→0,7 mol de CHNCl

0,7 mol . Lde CHNCl. 0,5 L →x mol de CHNCl x = 0,35 mol de CHNCl

1 mol de CHNCl →1 mol de N 0,35 mol de CHNCl →0,35 mol de N

A 40°C e 1atm: 1 mol de N →26L

0,35 mol de N →yL y = 9,1 L de N b) gráfico da concentração em mol/L em função do tempo

Observando os dados obtidos, verificamos que, à medida que a concentração se reduz à metade, o mesmo ocorre com a velocidade, portanto a reação é de ordem 1 em relação ao CHNCl, ou seja, v = k . [CHNCl]

=
mol
Lmol
(9,0 – 0,0) min L . min

v (0,80 – 0,40) –––– ––––––––––––––––– ≅ 0,044 ––––––––

= tg no triângulo
mol
0,60 –––––L)(
= tg no triângulo2
mol
L

v 0,30 –––––

=
mol
Lmol
(18,0 – 9,0) min L . min

2CURSO OBJETIVOFUVEST 1998

Quando se adiciona ácido sulfúrico concentrado a um frasco contendo NaClsólido, forma-se HClgasoso. Se o frasco contiver também MnOsólido, forma-se Cl gasoso. Entretanto, se o frasco contiver NaBr sólido (ao invés de NaCl) vai se formar Brlíquido, tanto na reação com ácido sulfúrico concentrado quanto na reação com MnOe ácido sulfúrico concentrado. a) Qual dos reagentes, HSOou MnOem meio ácido, deve ser melhor oxidante? Explique seu raciocínio, com base nos experimentos relatados. b) Cloreto de sódio reage com bromo líquido produzindo brometo de sódio e cloro gasoso? Explique com base nos fatos experimentais relatados.

Resolução Item a:Os experimentos relatados sugerem as seguintes reações:

Não é uma reação de oxidorredução. O HSOnão oxida cloreto dando Cl; logo, Clé melhor oxidante que o HSO.

É uma reação de oxidorredução. O MnOreage com os cloretos formando Cl; logo, é melhor oxidante que o Cl.

É uma reação de oxidorredução. O HSOreage com os brometos formando Br; logo, é melhor oxidante que o Br.

É uma reação de oxidorredução. O MnOoxida brometo para Br; logo, o MnOé melhor oxidante que o Br. Então, concluímos que a ordem crescente de poder oxidante é:

Br< HSO< Cl< MnO/ H

Item b:O cloreto de sódio não reage com bromo líquido, pois este é pior oxidante que o Cl, de acordo com as justificativas apresentadas.

Considere a estrutura cíclica da glicose, em que os átomos de carbono estão numerados:

O amido é um polímero formado pela condensação de moléculas de glicose, que se ligam, sucessivamente, através do carbono 1 de uma delas com o carbono 4 de outra (ligação “1-4”). a) Desenhe uma estrutura que possa representar uma parte do polímero, indicando a ligação “1-4” formada. b) Cite uma outra macromolécula que seja polímero da glicose.

Resolução a) Na polimerização por condensação há eliminação de HO. A ligação entre os carbonos 1 e 4 se dá através de um átomo de oxigênio (éter). A fórmula geral do amido é (CHO).

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