Instituto Instituto de Química - Unicamp
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PROVA DE CONHECIMENTOS EM QUÍMICA INGRESSO NA PÓS-GRADUAÇÃO DO IQ/UNICAMP 2o SEMESTRE DE 2011
Questão 1 – Um químico pretende separar íons bário de íons chumbo de uma solução aquosa utilizando íons sulfato como agente precipitante. a) Escreva as expressões dos produtos de solubilidade para os compostos que são formados com a adição dos íons sulfato na solução. b) Quais concentrações do íon sulfato são necessárias para a precipitação de BaSO4 e PbSO4 de uma solução que contém Ba2+(aq) 0,010 mol/L e Pb2+(aq) 0,010 mol/L. Dados: Kps BaSO4 = 1,1 x 10-10 e Kps PbSO4 = 1,6 x 10-8
Questão 2 - Em um experimento, soluções aquosas de Fe3+, Cu2+, Cr2+, H+ (solução de HCl), Br2 e Iforam misturadas duas a duas. a) Em qual(is) combinação(ões) (par de soluções) foi(ram) observada(s) a liberação de gás H2? b) Escreva as equações químicas balanceadas das reações em que houve a formação de iodo elementar (I2) e calcule os respectivos potencias das pilhas formadas. Dados: Potenciais de redução padrão a 25 oC Fe3+(aq) + e- Fe2+(aq) E° = 0,771 V Cu2+(aq) + 2e- Cu(s) E° = 0,339 V I2(s) + 2e- 2I-(aq) E° = 0,536 V Br2(l) + 2e- 2Br-(aq) E° = 1,098 V 2H+(aq) + 2e- H2(g) E° = 0,000 V Cr3+(aq) + e- Cr2+(aq) E° = -0,420 V
Questão 3 - Os comprimentos da ligação H3C−X (X = heteroátomo) para a metilamina, o éter dimetílico e o fluoreto de metila são, respectivamente, 147 pm, 142 pm e 138 pm. Para a acetamida, o acetato de metila e o fluoreto de acetila, os comprimentos da ligação −C(=O)−X (X = heteroátomo) são, respectivamente, 136 pm, 136 pm e 137 pm. a) Use as diferenças nas distâncias C−X para avaliar a importância relativa das estruturas de ressonância na estabilização desses derivados de ácido carboxílico. b) Existe uma correlação entre a importância das estruturas de ressonância e as basicidades relativas de F–, H3CO– e H2N– ? Explique.
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Questão 4 - Considere as reações mostradas a seguir: a) Dê o produto principal formado em cada uma. CH3CH2O-
+
CH3CH2O- +
(CH3)3CCl CH3CH2CH2Br
b) Dê o produto principal formado e indique o tipo de reação que está ocorrendo para cada uma das reações abaixo. Fique atento para a estereoquímica, quando for o caso. CrO 3 H CH3CO 2H
OH H H (CH3)3C
H H
H H
H
Br H
H
NaCN acetona / H2O
H
Questão 5 - A molécula de CF 4 não reage com HF. Diferentemente, a molécula de SiF 4 reage com HF para formar SiF 62–. a) Escreva a equação química balanceada para a reação indicada. b) Explique a diferença de reatividade entre CF 4 e SiF4.
Questão 6 - Considere os seguintes ácidos: H 2SO4, HSO3F e HSO3CH3. a) Apresente as estruturas de Lewis das três moléculas. b) Com base na Teoria de Ligação de Valência, coloque em ordem de acidez, explicando o raciocínio.
Questão 7 - Para a reação A + B → produtos, as seguintes observações foram feitas: duplicando-se a concentração de A e mantendo-se a concentração de B constante, a velocidade da reação não se altera; duplicando-se a concentração de B e mantendo-se a concentração de A constante, a velocidade da reação aumenta em 4 vezes. (Dado: R = 8,314 J/K.mol) a) Qual é a lei de velocidade desta reação? b) Qual será a energia de ativação desta reação se aumentando em 10 oC, em um experimento que estava a 25 oC, a constante de velocidade da reação aumenta por um fator de 4 vezes para as mesmas concentrações de cada reagente?
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Questão 8 - Considerando os seguintes dados termodinâmicos, responda as questões: −
substância Glicose(s) O2(g) CO2(g) H2O(l)
−
0
∆f H 298
0
S 298
(kJ mol-1) (J K-1 mol-1) -1273,2 211,9 0 204,8 -393,1 213,4 -285,6 69,8
a) Calcule a variação de entropia molar para a reação de combustão completa da glicose na temperatura de 298 K e 1 atm e justifique com base na reação o valor positivo da mesma. b) Calcule o valor da variação de energia livre molar para a reação de combustão completa da glicose na temperatura de 298 K e 1 atm. Questão 9 - Para determinar a massa molar de um ácido orgânico HA, foram titulados 1,056 g de HA com uma solução de NaOH. a) NaOH é considerado padrão primário? Por quê? b) Calcule a massa molar de HA, sabendo que foram gastos 33,79 mL de NaOH 0,2560 mol/L. Questão 10 - A figura representa a composição fracionária das espécies de um diácido em função do pH. 1, 0 0, 9 ) α ( s e i c é p s e s a d o ã ç a r F
0, 8 0, 7
α0
0, 6
α1
0, 5
α2
0, 4 0, 3 0, 2 0, 1 0, 0 0 ,0
1 ,0
2 ,0
3 ,0
4 ,0
5 ,0
6 ,0
7 ,0
8 ,0
9 ,0
1 0 ,0
pH
a) Em qual(ais) faixa(s) de pH espera-se encontrar uma maior concentração de cada uma das espécies H2A, HA- e A2- ? b) Você diria que o ácido da figura corresponde a qual ácido? Explique seu raciocino. Ka1 = 1,3x10-2 Ka2 = 5,9 x 10-7 Ácido Maleíco Ácido Carbônico Ka1 = 4,45x10-7 Ka2 = 4,69 x 10-11 Ka1 = 5,60x10-2 Ka2 = 5,42 x 10-5 Ácido Oxálico Íon etileno diamônio Ka 1 = 1,42x10-7 Ka2 = 1,18 x 10-10
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Questão 11 - Considere os elementos flúor, sódio e cloro. a) Apesar de o cloro possuir 17 elétrons enquanto o sódio possui apenas 11, o raio do cloro é menor. Por outro lado, quando comparamos flúor e cloro, o primeiro é menor. Explique essa aparente contradição. b) Fluoreto de sódio e cloreto de sódio cristalizam no mesmo tipo de estrutura cristalina. Qual deles deve apresentar a maior energia reticular? Por quê?
Questão 12 – Considerando os possíveis tipos de interações intermoleculares, como você explicaria: a) o fato do I2 apresentar o maior ponto de fusão entre os halogênios. b) a dissolução do iodo sólido ocorrer melhor no solvente metanol (CH 3OH) do que em formaldeído (CH2O)?
Questão 13 - Um ensaio para verificar a presença de insaturação em uma molécula envolve a adição de uma pequena quantidade de bromo (Br 2), seguida pela observação do desaparecimento da cor marrom. Pergunta-se: a) Porque este ensaio funciona com o cicloexeno e não funciona com o benzeno nas condições descritas?
b) Como poderíamos preparar o p-bromoetilbenzeno a partir do benzeno em laboratório? Empregue os reagentes que achar conveniente.
Questão 14 - Para cada um dos pares abaixo preveja qual das espécies é a base mais forte e justifique a sua resposta. a) Acetato de sódio e etóxido de sódio.
b) Trimetilamina e trimetilfosfina.
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Questão 15 - Considere o diagrama de níveis de energia dos orbitais moleculares apresentado abaixo.
Com base neste diagrama: a) Descreva a configuração eletrônica nos orbitais moleculares do O 2. b) Explique porque o O 2 é um birradical e qual é a ordem crescente de força de ligação nas espécies: O2, O2- ou O2+.
Questão 16 - A malaquita [Cu 2(OH)2CO3], um mineral encontrado nas zonas oxidadas de depósitos de minérios associados com solos calcários, se forma na reação entre íons Cu 2+ e íons carbonato (CO32-), de acordo com a equação abaixo: 2 Cu2+ + CO32- + 2 OH- = Cu2(OH)2CO3 a) Sabendo-se que a o ∆Go desta reação é ∆Go = - 192,55 kJ, calcule a constante de equilíbrio desta reação. b) Considerando-se que em uma água natural com pH = 8 a [OH -] = 1,0 x 10-6 mol/L e a [CO 32-] = 1,0 x 10-6 mo/L, calcule a concentração de íons Cu 2+ em equilíbrio, presente na água a 25 oC. Dado: R = 8,314 J/K.mol.
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