Prova 2005 Fuvest

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Seu pé direito nas melhores Faculdades QUÍMICA 69. Em um bate-papo na Internet, cinco estudantes de química decidiram não revelar seus nomes, mas apenas as duas primeiras letras, por meio de símbolos de elementos químicos. Nas mensagens, descreveram algumas características desses elementos. — É produzido, a partir da bauxita, por um processo que consome muita energia elétrica. Entretanto, parte do que é produzido, após utilização, é reciclado. — É o principal constituinte do aço. Reage com água e oxigênio, formando um óxido hidratado. — É o segundo elemento mais abundante na crosta terrestre. Na forma de óxido, está presente na areia. É empregado em componentes de computadores. — Reage com água, desprendendo hidrogênio. Combinase com cloro, formando o principal constituinte do sal de cozinha. — Na forma de cátion, compõe o mármore e a cal. Os nomes dos estudantes, na ordem em que estão apresentadas as mensagens, podem ser a) b) c) d) e) Silvana, Carlos, Alberto, Nair, Fernando. Alberto, Fernando, Silvana, Nair, Carlos. Silvana, Carlos, Alberto, Fernando, Nair. Nair, Alberto, Fernando, Silvana, Carlos. Alberto, Fernando, Silvana, Carlos, Nair. Resolução: Bauxita Aço Areia Sal de cozinha Cal ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ Al2O3 Fe SiO2 NaCl CaO ⇒ Al ⇒ Si ⇒ Na ⇒ Ca ⇒ Alberto ⇒ Fernando ⇒ Silvana ⇒ Nair ⇒ Carlos Alternativa B 70. Uma solução aquosa de penicilina sofre degradação com o tempo, perdendo sua atividade antibiótica. Para determinar o prazo de validade dessa solução, sua capacidade antibiótica foi medida em unidades de penicilina G.* Os resultados das medidas, obtidos durante sete semanas, estão no gráfico. FUVEST - 28/11/2004 23 Supondo-se como aceitável uma atividade de 90% da inicial, o prazo de validade da solução seria de a) b) c) d) e) 4 dias 10 dias 24 dias 35 dias 49 dias Resolução: Inicial: 10.000 unidades Aceitável: 90% x 10.000 = 9.000 unidades Por leitura gráfica: 9.000 unidades ⇒ 4 dias (prazo de validade) Alternativa A 71. Utilizando um pulso de laser*, dirigido contra um anteparo de ouro, cientistas britânicos conseguiram gerar radiação gama suficientemente energética para, atuando sobre um certo número de núcleos de iodo-129, transmutá-los em iodo-128, por liberação de nêutrons. A partir de 38,7 g de iodo-129, cada pulso produziu cerca de 3 milhões de núcleos de iodo-128. Para que todos os núcleos de iodo129 dessa amostra pudessem ser transmutados, seriam necessários x pulsos, em que x é a) 1 . 103 b) 2 . 104 c) 3 . 1012 d) 6 . 1016 e) 9 . 1018 Dado: constante de Avogadro = 6,0 x 1023 mol–1 * laser = fonte de luz intensa Resolução: A reação de transmutação do iodo-129 em iodo-128, provocada pela incidência de radiação gama, é representada por: 129I + 0 0 γ → 128I + 01 n Considerando o número de massa sendo numericamente igual à massa molar, temos que: 129 g de iodo ——— 6 x 1023 nuclídeos 38,7 g de iodo ——— y y = 1,8 x 1023 nuclídeos * Uma unidade de penicilina G corresponde a 0,6 µg dessa substância. 1 pulso —–— 3 x 106 nuclídeos x —–— 1,8 x 1023 nuclídeos x = 6 x 1016 pulsos Alternativa D CPV fuv041nov 24 FUVEST - 28/11/2004 Seu pé direito nas melhores Faculdades 72. Em água, o aminoácido alanina pode ser protonado, formando um cátion que será designado por ala+; pode ceder próton, formando um ânion designado por ala–. Dessa forma, os seguintes equilíbrios podem ser escritos: ˆˆ† ˆ ala + H3O+ ‡ˆˆ ˆ H2O + ala+ ˆˆ† ˆ ala + H2O ‡ˆˆ ˆ H3O+ + ala– A concentração relativa dessas espécies depende do pH da solução, como mostrado no gráfico. aquela que corresponde ao polímero adequado para essa finalidade é a do a) b) c) d) e) polietileno. poli(acrilato de sódio). poli(metacrilato de metila). poli(cloreto de vinila). politetrafluoroetileno. Resolução: O poli (acrilato de sódio) é o mais polar dos polímeros citados, portanto absorverá mais água (que é polar). Alternativa B 74. Nitrato de cobre é bastante utilizado nas indústrias gráficas e têxteis e pode ser preparado por três métodos: Método I: Cu(s) + ... HNO3 (conc.) → Cu(NO3)2(aq) + ... NO2(g) + ... H2O (l) Quando [ala] = 0,08 mol L–1, [ala+] = 0,02 mol L–1 e [ala– ] for desprezível, a concentração hidrogeniônica na solução, em mol L–1, será aproximadamente igual a a) b) c) d) e) Método III: 3 Cu (s) + ... HNO3 (dil.) → 3 Cu (NO3)2 (aq) + ... NO (g) + 4 H2O (l) 2 NO (g) + O2 (g) → 2 NO2 (g) 10–11 10–9 10–6 10–3 10–1 Resolução: [ala ] = 0,08 mol/L [ala+] = 0,02 mol/L [ala–] ≅ zero Método II: 2 Cu (s) + O2 (g) → 2 CuO (s) 2 CuO (s) + ... HNO3 (dil.) → 2 Cu (NO3)2 (aq) + ... H2O (l) Para um mesmo consumo de cobre,  concentrações simultâneas em   pH = 3  (leitura gráfica)  Se pH = 3 ⇒ [H+] = 10–3 mol/L Alternativa D 73. Constituindo fraldas descartáveis, há um polímero capaz de absorver grande quantidade de água por um fenômeno de osmose, em que a membrana semi-permeável é o próprio polímero. Dentre as estruturas a) b) c) d) e) os métodos I e II são igualmente poluentes. os métodos I e III são igualmente poluentes. os métodos II e III são igualmente poluentes. o método III é o mais poluente dos três. o método I é o mais poluente dos três. Resolução: Dos três métodos propostos, só I e III poluem. O método II produz água. I. Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + NO2 + H2O 0 +5 +2 +4 ∆=2 ∆=1 Após o balanceamento, resulta: 1 Cu + 4 HNO3 → 1 Cu(NO3)2 + 2 NO2 + 2 H2O III. 3 Cu + 8 HNO3 → 3 Cu(NO3)2 + 2 NO + 4 H2O 2 NO + O2 → 2 NO2 —————————————————————– 3 Cu + 8 HNO3 + O2 → 3 Cu(NO3)2 + 2 NO2 + 4 H2O Método I: 1 Cu —— 1 NO2 3 Cu —— 6 NO2 Método III: 3 Cu —— 2 NO2 Portanto o método I é mais poluente. CPV fuv041nov Alternativa E Seu pé direito nas melhores Faculdades 75. Com a finalidade de niquelar uma peça de latão, foi montado um circuito, utilizando-se fonte de corrente contínua, como representado na figura. latão NaC l (aq) Latão = liga de cobre e zinco No entanto, devido a erros experimentais, ao fechar o circuito, não ocorreu a niquelação da peça. Para que essa ocorresse, foram sugeridas as alterações: I. Inverter a polaridade da fonte de corrente contínua. II. Substituir a solução aquosa de NaCl por solução aquosa de NiSO4. III. Substituir a fonte de corrente contínua por uma fonte de corrente alternada de alta freqüência. O êxito do experimento requereria apenas a) b) c) d) e) a alteração I. a alteração II. a alteração III. as alterações I e II. as alterações II e III. Resolução: Para existir depósito de níquel, é necessário inverter a polaridade e acrescentar íons Ni2+ na solução, ou seja, substituir a solução de NaCl por outra de NiSO4. Alternativa D 76. Em um experimento, para determinar o número x de grupos carboxílicos na molécula de um ácido carboxílico, volumes de soluções aquosas desse ácido e de hidróxido de sódio, de mesma concentração, em mol L–1, à mesma temperatura, foram misturados de tal forma que o volume final fosse sempre 60 mL. Em cada caso, houve liberação de calor. No gráfico abaixo, estão as variações de temperatura (∆Â) em função dos volumes de ácido e base empregados: FUVEST - 28/11/2004 25 Partindo desses dados, pode-se concluir que o valor de x é a) b) c) d) e) 1 2 3 4 5 Nesse experimento, o calor envolvido na dissociação do ácido e o calor de diluição podem ser considerados desprezíveis. Resolução: Como no ponto de equivalência reagiram 45 mL de NaOH (1 grupo hidroxila) e 15 mL de ácido, gastouse três vezes mais base com a mesma concentração molar. Portanto, há três grupos carboxila (três hidrogênios ionizáveis). Alternativa C 77. Os hidrocarbonetos isômeros antraceno e fenantreno diferem em suas entalpias (energias). Esta diferença de entalpia pode ser calculada, medindo-se o calor de combustão total desses compostos em idênticas condições de pressão e temperatura. Para o antraceno, há liberação de 7060 kJ mol–1 e para o fenantreno, há liberação de 7040 kJ mol–1. Sendo assim, para 10 mols de cada composto, a diferença de entalpia é igual a a) b) c) d) e) 20 kJ, sendo o antraceno o mais energético. 20 kJ, sendo o fenantreno o mais energético. 200 kJ, sendo o antraceno o mais energético. 200 kJ, sendo o fenantreno o mais energético. 2000 kJ, sendo o antraceno o mais energético. Resolução: Para 10 mols de cada um dos isômeros, teremos: antraceno: 7060 kJ/mol . 10 mol = 70600 kJ liberados. fenantreno: 7040 kJ/mol . 10 mol = 70400 kJ liberados. Portanto, a diferença de entalpia é 200 kJ, sendo o antraceno mais energético, pois libera uma quantidade maior de energia. Alternativa C CPV fuv041nov 26 FUVEST - 28/11/2004 Seu pé direito nas melhores Faculdades 78. O Brasil produz, anualmente, cerca de 6 x 106 toneladas de ácido sulfúrico pelo processo de contacto. Em uma das etapas do processo há, em fase gasosa, o equilíbrio ˆˆ† ˆ 2 SO2 (g) + O2 (g) ‡ˆˆ ˆ 2 SO3 (g) KP = 4,0 x 104 que se estabelece à pressão total de P atm e temperatura constante. Nessa temperatura, para que o valor da relação 79. Uma solução aquosa de NaOH (base forte), de concentração 0,10 mol L–1, foi gradualmente adicionada a uma solução aquosa de HCl (ácido forte), de concentração 0,08 mol L–1. O gráfico que fornece as concentrações das diferentes espécies, durante essa adição é a) d) b) e) 2 x SO 3 seja igual a 6,0 x 104, o valor de P deve ser 2 xSO x O 2 2 a) b) c) d) e) 1,5 3,0 15 30 50 x = fração em quantidade de matéria (fração molar) de cada constituinte na mistura gasosa KP = constante de equilíbrio Resolução: p Kp = c) 2 SO3 2 ⋅ p O2 SO 2 p Como pA = xA . P, sendo: Resolução: pA = pressão parcial do gás A xA = fração molar do gás A P = pressão total • As concentrações iniciais de H+ e Cl– são iguais a 0,08 mol/L, pois: temos: ( xSO3 . P ) 2 (xSO2 . P ) . x O2 . P HCl → H+ + Cl– 0,08 M 0,08 M 0,08 M 2 Kp = Kp = Portanto, exclui-se a alternativa C. • A concentração de Cl– diminui com o acréscimo da solução de NaOH devido ao efeito da diluição. Portanto, exclui-se a alternativa E. xSO . P 2 x 3 2 2 . P . x O2 . P SO 2 x Kp = ∴ x • A concentração de H+ cai até o ponto de equivalência, ou seja, quando todo ácido (titulado) é neutralizado pela base (titulante). A concentração de OH– só aparece após o ponto de equivalência e cresce continuamente. SO32 2 . xO2 . P SO2 Substituindo-se os valores fornecidos no enunciado: 4,0 . 104 = 6, 0 . 10 P 4 ∴ P= 6, 0 . 104 4, 0 . 10 4 ⇒ P = 1,5 Alternativa A CPV fuv041nov • Tanto a concentração de OH – quanto a de Na + crescerão após o ponto de equivalência, porém nenhuma das duas atingirá o valor inicial de 0,10 mol/L, devido à presença do volume inicial da solução de HC l. Portanto, excluem-se as alternativas B e D. Alternativa A Seu pé direito nas melhores Faculdades FUVEST - 28/11/2004 27 80. A acetilcolina (neurotransmissor) é um composto que, em organismos vivos e pela ação de enzimas, é transformado e posteriormente regenerado: + N(CH3)3 Etapa 1 CH2 H C H OH + O enzima CH2 C O O C OH colina H + H3C H OH H O C + H2O H CH2 CH3 O Etapa 2 O CH2 + H C CH3 acetilcolina C + N(CH3)3 H CH3 C OH C O Etapa 3 H3C O + (CH3)3N+ CH2 C OH CH2 Enzima OH (CH3)3N+ CH2 CH2 O C colina O + H2O H3C acetilcolina Na etapa 1, ocorre uma transesterificação. Nas etapas 2 e 3, ocorrem, respectivamente, a) b) c) d) e) desidratação e saponificação. desidratação e transesterificação. hidrólise e saponificação. hidratação e transesterificação. hidrólise e esterificação. Resolução: Na etapa 2, ocorre a quebra da ligação do éster pela água, formando como produto da reação o álcool e o ácido carboxílico, conhecida como hidrólise O R—C O—R + H2O → R — C O + R — OH OH Na etapa 3, ocorre o processo inverso da etapa 2, ou seja, a reação de um ácido carboxílico e um álcool, conhecida como esterificação. Alternativa E COMENTÁRIO DA PROVA DE QUÍMICA A prova de Química da Fuvest 2005 foi abrangente, sem no entanto abordar assuntos que ocuparam espaço na mídia, como ocorreu no exame do ano passado. O nível de dificuldade foi médio, sem prejuízo dos alunos bem preparados. DISTRIBUIÇÃO DAS QUESTÕES Óxido-redução 4,18 % Termoquímica 8,33 % Estequiometria 8,33 % fuv041nov Equilíbrios Químicos 16,67 % Reações Orgânicas 8,33 % Polaridade Molecular 8,33 % CPV Geral 16,67 % Eletroquímica Radioatividade 8,33 % 8,33 % Soluções 12,5 %