Instituto Instituto de Química - Unicamp
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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS INSTITUTO DE QUÍMICA
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PROVA DE CONHECIMENTOS EM QUÍMICA INGRESSO NA PÓS-GRADUAÇÃO DO IQ/UNICAMP 1o SEMESTRE DE 2011 Questão 1 -
As gorduras (ou óleos) são representadas abaixo reagindo com reagentes diferentes.
Ambas as reações formam glicerina (ou glicerol). Complete as reações (a) e (b) indicando as estruturas dos produtos, lembrando que uma forma sabão e a outra um biodiesel. Indique também qual é o sabão e qual é o biodiesel. O
(a) H3C
O
CH2
CO
CH CH2
OC
R
O OC
R
H2O NaOH aquecimento
CH2OH CHOH
+
CH2OH
O
(b) H3C
O
CH2
CO
CH CH2
Questão 2 -
OC
R
O OC
R
CH3OH
CH2OH
NaOH aquecimento
CHOH
+
CH2OH
O polímero mais empregado atualmente é o polietileno, sendo o Brasil um grande
produtor deste material de uso cotidiano pela sociedade. O polietileno é produzido a partir do monômero etileno que é produzido em nosso país empregando matérias-primas de diferentes origens: uma fóssil e outra renovável.
(a)
o de fonte renovável (chamado de polietileno verde) é produzido pela empresa Braskem que
obtém o monômero a partir do etanol oriundo da fermentação do açúcar da cana-de-açúcar, empregando uma desidratação catalisada. Escreva essa reação de formação do etileno e discuta qual deve ser a característica, ácida ou básica, desse catalisador.
(b)
o polietileno é produzido comumente a partir do etileno (oriundo da refinaria de petróleo, de
origem fóssil), empregando um processo oposto ao do item
(a), e, por conseguinte, necessita de um
catalisador com características opostas. Represente esta reação de formação do etileno e justifique a natureza ácido-base do catalisador.
Questão 3 - As manchas da prataria são compostas por Ag 2S. (a) Quando a prataria fica manchada, o metal é oxidado ou reduzido? Responda esta questão usando os números de oxidação.
(b) Se uma barra de prata é coberta com 5,0 g de sulfeto, que quantidade (em moles) de átomos de prata foi oxidada ou reduzida? Que quantidade (em moles) de elétrons foi transferida?
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Questão 4 - As “pedras nos rins” são pequenos cristais que se formam usualmente a partir dos sais minerais da urina. Os oxalatos minerais são constituintes comuns dessas “pedras”.
(a) Qual é a solubilidade molar do oxalato de cálcio (pK ps = 8,59) em água? (b) Se a concentração de íons Mg 2+ dos fluidos liberados pelos rins é
0,020 mol dm
-3
e a
-3
concentração do íon oxalato é 0,035 mol dm , o oxalato de magnésio (pK ps = 4,07) precipita?
Questão 5 - Compare as moléculas HF e HCl e responda: (a) Segundo a Teoria da Dissociação Eletrolítica, qual deles é o ácido mais forte? Explique. (b) A energia de dissociação da ligação HF é aproximadamente 120 kJ mol –1 maior que da ligação HCl. Explique essa diferença com base na Teoria de Ligação de Valência.
Questão 6 - Considere a molécula de ácido fosfórico. (a) Apresente a estrutura de Lewis e sua geometria com base no modelo de Repulsão dos Pares de Elétrons da Camada de Valência.
(b) Essa molécula possui três prótons ionizáveis. Os valores de pK a são aproximadamente 2,1; 7,2 e 12,3 para o primeiro, o segundo e o terceiro próton, respectivamente. Com base na Teoria de Ligação de Valência, explique a tendência observada na força desses ácidos.
Questão 7 - Verificou-se
experimentalmente que a decomposição do N 2O5(g), de acordo com a
equação abaixo, obedece a uma cinética de primeira ordem em relação ao N 2O5(g) e apresenta uma -3
-1
constante de velocidade k = 5,2 x 10 s a 336 K. N2O5(g) → 4 NO2(g) + O2(g)
(a) Escreva a lei de velocidade desta reação. (b) Calcule o tempo necessário para que a concentração de N 2O5 reduza de 20,0 mol dm -3 para 2,0 -3
mol dm a 336 K.
Questão 8 –
A composição do ar seco, em percentagem em massa, a 1 atm e 298 K, é
aproximadamente: 75,52% de N 2, 23,15% de O2, 1,28% de Ar e 0,05% de CO 2.
(a) Calcule a massa de cada gás presente em 100 g de ar. (b) Tratando os gases como sendo ideais, qual é a pressão parcial (em atm) de cada componente? Questão 9 - Uma solução contém 0,100 mol dm -3 de Ce3+ ; 1,00 x 10-4 mol dm-3 de Ce4+ ; 1,00 x 10-4 -3
2+
-3
-
-3
mol dm de Mn ; 0,100 mol dm de MnO4 e 1,00 mol dm de HClO4.
(a) Escreva uma reação global, balanceada, que pode ocorrer entre as espécies nessa solução. (b) Calcule o potencial da pilha, E, para as condições descritas. Dados:
4+
-
Ce + e -
3+
E° = 1,70 V
Ce +
-
MnO4 + 8H + 5e
2+
Mn + 4H2O
E° = 1,51 V
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Questão 10 -
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Um sólido desconhecido pode ser constituído tanto pelo ácido cítrico (H 3C6H5O7)
quanto pelo ácido tartárico (H 2C4H4O6). Para determinar qual é o ácido, foi feita uma titulação da amostra com solução de NaOH. As reações que ocorrem são: H3C6H5O7(aq) + 3NaOH(aq)
→ 3H2O(l)
+ Na3C6H5O7(aq)
H2C4H4O6(aq) + 2NaOH(aq)
→ 2H2O(l)
+ Na2C4H4O6(aq)
(a) Como determinar com exatidão a concentração da solução padrão de NaOH? (b) Uma amostra de 0,956 g de ácido requer 29,1 cm 3 de uma solução de NaOH
0,513 mol dm
-3
para titulação até o ponto de equivalência. Qual é o ácido desconhecido?
Questão 11 - Correlacione as estruturas dispostas abaixo com as propriedades físicas mencionadas em cada caso, justificando detalhadamente a sua escolha.
naftaleno
azuleno
(a) Momento dipolar, µ , em Debye: 0 e 0,8. (b) Temperatura de ebulição, em K: 491 e 543. Questão 12 - Considerando os dados experimentais abaixo:
Antraceno (incolor)
Naftaceno (amarelo)
Pentaceno (azul)
(a) Apresente uma interpretação razoável para as cores observadas dos compostos. (b) Qual seria a tendência de cor para o hexaceno, o homólogo superior ao pentaceno? Questão 13 - Considere os elementos do grupo 13 da Tabela Periódica e responda: (a) Os raios atômicos variam na seguinte ordem: Al < Ga < In < Tl. Explique esse comportamento. (b) Considerando os cátions desses elementos, o estado de oxidação mais estável do alumínio é +3. Já o tálio possui o estado de oxidação +1 mais estável. Por que isso acontece?
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Questão 14 - Considere os complexos [Fe(H 2O)6]2+ e [Fe(CN)6]4–: (a) Apresente as geometrias desses íons. (b) Medidas de magnetismo mostram que o aquocomplexo
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é paramagnético, enquanto o
cianocomplexo é diamagnético. Explique essa diferença usando a Teoria de Ligação de Valência.
Questão 15 - Para a reação de oxidação da glicose: C 6H12O6(s) + 6 O2(g) → 6 CO2(g) + 6 H2O(l), a 298 K e 1 bar, demonstre numericamente usando os dados da tabela abaixo:
(a) Se a reação é endotérmica ou exotérmica. (b) Que a reação é espontânea nestas condições.
Indique isso em um diagrama de G versus
progresso da reação.
Composto
Dados termodinâmicos a 298 K e 1 bar o -1 ∆H f (kJ mol ) So (J mol-1 K-1)
Cpo (J mol-1 K-1)
CO2
-393,50
213,74
37,11
H2O
-285,83
69,91
75,29
O2
0
205,14
29,36
C2H12O6
-1268,00
212,00
-
Questão 16 – (a) Identifique
que tipo de interação tem que ser vencida para que cada um dos
seguintes compostos passe da fase sólida ou líquida para a fase vapor. Nitrogênio líquido
CCl3F
MgF2
Mercúrio líquido
CH2= CH-CH2-OH
Carbono diamante
(b) Classifique
os sólidos que se formam ao se congelar cada uma das substâncias da lista acima,
entre molecular, iônico, metálico ou covalente. Justifique.
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