Questões de Química - FUVEST 2019 | Gabarito e resoluções

(FUVEST - 2019) Muitas atividades importantes para o desenvolvimento tecnolgico humano requerem solues secas, ou seja, sem gua. H muitas formas de eliminar a gua de um lquido, mas eliminar praticamente todas as molculas de gua pode ser uma tarefa difcil. Um material poroso, chamado de peneira molecular, capaz de capturar gua muito eficientemente. Aluminossilicatos so materiais microporosos e, dependendo do dimetro da abertura e do volume dos poros, podem funcionar como peneiras moleculares para a gua. Um aluminossilicato com dimetro da abertura do poro igual a 0,4 nm est representado na figura 1. a) Considere uma peneira molecular hidratada de frmula molecular. Qual a percentagem em em massa de gua nesse material? b) Considerando que cada mol de peneira molecular tem um volume ao redor de 120 cm3 disponvel para a captura de molculas de gua, calcule o volume de uma molcula de gua e o nmero de molculas de gua que pode ser retido em 1 mol de peneira molecular. c) Uma molcula de gua tem distncia entre os tomos de oxignio e hidrognio de 96 pm e distncia entre os tomos de hidrognio de 150 pm. Considerando as orientaes apresentadas na figura 2, calcule, em cada caso, qual o menor dimetro da abertura do poro (expresso como um nmero inteiro em pm) que uma peneira molecular deve ter para capturar gua. Demonstre os clculos. Desconsidere os raios atmicos. Note e adote: Massas molares (g/mol): Peneira molecular hidratada = 365; H = 1; O = 16. Densidade (g/mL): gua = 1,00. Nmero de Avogadro = 6,0 1023. 1 pm = 1012 m; 1 nm = 109 m.

(FUVEST - 2019) O fsforo elementar pode ser obtido em diferentes formas alotrpicas, nas condies mostradas na figura. O fsforo branco, de frmula P4, convertido em fsforo vermelho, conforme a estrutura mostrada na figura. Isso faz com que suas propriedades se alterem. Por exemplo, fsforo branco solvel no solvente dissulfeto de carbono, ao passo que o vermelho no solvel. A obteno industrial do fsforo branco feita a partir do aquecimento do mineral fluorapatita, Ca5(PO4)3F, na presena de slica e carvo, conforme a equao 4 Ca5(PO4)3F + 18 SiO2 + 30 C 3 P4 + 30 CO + 18 CaSiO3 + 2 CaF2 Com base nessas informaes, responda ao que se pede. a) Qual das formas alotrpicas do fsforo mostradas na figura ter maior densidade? b) Estima-se que, anualmente, 744.000 toneladas de fsforo branco so produzidas industrialmente. Calcule a massa total de fluorapatita usada como matria-prima nesse processo. Considere que esse mineral possui 100% de pureza. Demonstre os clculos. c) Qual a diferena entre as ligaes que mantm as molculas de fsforo branco unidas e as que mantm a estrutura do fsforo vermelho ou do fsforo preto? Explique. Note e adote: Massas molares (g/mol): Fluorapatita = 504; P4 = 124

(FUVEST - 2019) O tricloreto de nitrognio (NCl3), ou tricloramina, um composto de aparncia oleosa muito perigoso quando puro, pois se decompe explosivamente formando N2 e Cl2. Ele era utilizado, at sua proibio na dcada de 1940, para o branqueamento de farinhas comerciais, no chamado Processo Agene. Atualmente, conhecido como um dos subprodutos txicos indesejveis formados no processo de desinfeco de piscinas. Ele se forma, por exemplo, pela reao do cloro usado nas piscinas com ureia proveniente da urina de nadadores que as utilizam. Pede-se: a) Represente a molcula do NCl3 utilizando frmula de Lewis. b) Escreva a equao balanceada para a decomposio do NCl3 em N2 e Cl2. Qual o nmero de oxidao do nitrognio no reagente e no produto? c)Calcule a entalpia da reao de decomposio do NCl3, considerando os valores de energia de ligao fornecidos. A reao endotrmica ou exotrmica? Demonstre seus clculos e justifique sua resposta.

(FUVEST - 2019) Um corante, cuja frmula estrutural est representada na figura, foi utilizado em um experimento. Sabe-se que sua soluo aquosa azul e que, com a adio de um cido soluo, ela se torna vermelha. O experimento foi realizado em trs etapas: Etapa 1: Colocou-se uma soluo aquosa do corante em um funil de separao. Em seguida, um volume igual de diclorometano foi tambm adicionado a esse funil, agitando-se o contedo em seguida. Aps algum tempo, observou-se separao em duas fases. Etapa 2: Recolheu-se a fase superior (soluo azul) obtida na etapa 1 em um bquer e adicionou-se a ela uma soluo aquosa de cido sulfrico, at a soluo se tornar vermelha. A seguir, colocou-se essa soluo em um funil de separao limpo, ao qual tambm foi adicionado igual volume de diclorometano. Agitou-se o contedo e, aps algum tempo, observou-se separao de fases. Etapa 3: A soluo vermelha obtida (fase inferior) foi recolhida em um bquer limpo, ao qual foi adicionada, em seguida, uma soluo aquosa de hidrxido de sdio, observando-se nova mudana de cor. O contedo do bquer foi transferido para um funil de separao limpo, agitou-se o contedo e, aps algum tempo, observou-se separao de fases. O esquema a seguir mostra os resultados obtidos nas trs etapas do experimento. Com base nesses resultados, pergunta-se: a)Se a um funil de separao forem adicionados gua e diclorometano, qual a fase da gua (superior ou inferior)? b)Escreva a equao qumica que representa a transformao que ocorreu com o corante na etapa 2. O produto orgnico dessa etapa mais solvel em gua ou em diclorometano? Explique com base nos resultados experimentais. c)Qual a cor de cada uma das fases na etapa 3? Explique com base nos resultados experimentais. Note e adote: Densidade (g/mL): gua = 1,00; diclorometano = 1,33

(FUVEST - 2019) Na natureza, existem os seguintes istopos: e ,cada um com a probabilidade de ocorrncia de 50%, ee, com probabilidades de 75% e 25%. respectivamente.Um instrumento chamado espectrmetro de massas pode ser utilizado para analisar molculas constitudas por diferentes combinaes desses istopos. Nessa anlise, formam-se os chamados ons moleculares, pela perda de um eltron de cada uma dessas molculas. O resultado um grfico, chamado espectro de massas, onde esses ons moleculares so registrados na forma de linhas, em ordem crescente de massa molecular. A intensidade de cada linha, correspondendo a uma mesma massa, depende da probabilidade de ocorrncia de cada combinao isotpica no on formado. Assim, por exemplo, para o composto , foram obtidos os seguintes resultados: Note e adote: Considere que, na natureza, tanto a porcentagem de 12C como a de 19F 100%. O halon-1211 um gs cuja frmula molecular CBrClF2. Quando esse gs foi analisado em um espectrmetro de massas, formaram-se ons moleculares. a) Mostre a frmula molecular do on de maior massa, especificando os istopos de Br epresentes, para todos os ons de massa molecular 166 formados. c) Baseando-se somente nas informaes apresentadas, mostre, no grfico da folha de respostas, como poderia ser o espectro obtido para a anlise do halon-1211. Grfico da folha de respostas.

(FUVEST - 2019) Alguns cloretos de alquila transformam-se em teres quando dissolvidos em etanol, e a soluo aquecida a determinada temperatura. A equao qumica que representa essa transformao : Um grupo de estudantes realizou um experimento para investigar a reatividade de trs cloretos de alquila ao reagir com etanol, conforme descrito a seguir e esquematizado na tabela. O grupo separou 4 tubos de ensaio e, em cada um, colocou 1 mL de etanol e uma gota do indicador alaranjado de metila. A seguir, adicionou 6 gotas de cloreto de metila ao tubo 2, 6 gotas de cloreto de sec-butila ao tubo 3 e 6 gotas de cloreto de terc-butila ao tubo 4 (linha I na tabela). Os quatro tubos foram aquecidos por 10 minutos a 60C, em banho de gua e, aps esse tempo, foram registradas as observaes experimentais relacionadas cor das solues (linha II na tabela). Surgiu a dvida quanto ao resultado obtido para o tubo 2 e, assim sendo, os estudantes resolveram fazer um novo teste, adicionando, a cada um dos tubos, 2 gotas de uma soluo 5% de nitrato de prata em etanol. As observaes experimentais feitas a partir desse teste tambm foram registradas (linha III na tabela). Note e adote: Alaranjado de metila um indicador cido-base. Em pH 4, apresenta colorao vermelha e, em pH 5, apresenta colorao amarela. a) Explique por que a cor do indicador cido-base muda quando ocorre a reao do cloreto de alquila com o etanol. b) D a frmula estrutural do produto orgnico e a frmula do precipitado formados no tubo 3. c) Com base nos resultados experimentais, indique a ordem de reatividade dos trs cloretos de alquila investigados no experimento. Justifique sua resposta com base nos resultados experimentais.

(FUVEST - 2019) A reao de gua com cido clordrico produz o nion cloreto e o ction hidrnio. A estrutura que representa corretamente o ction hidrnio

(FUVEST - 2019) Uma amostra slida, sem cavidades ou poros, poderia ser constituda por um dos seguintes materiais metlicos: alumnio, bronze, chumbo, ferro ou titnio. Para identific‐la, utilizou‐se uma balana, um recipiente de volume constante e gua. Efetuaram‐se as seguintes operaes: 1) pesou‐se a amostra; 2) pesou‐se o recipiente completamente cheio de gua; 3) colocou‐se a amostra no recipiente vazio, completando seu volume com gua e determinou‐se a massa desse conjunto. Os resultados obtidos foram os seguintes: Dadas as densidades da gua e dos metais, pode‐se concluir que a amostra desconhecida constituda de Note e adote: Densidades (g/cm3): gua = 1,0; alumnio = 2,7; bronze = 8,8; chumbo = 11,3; ferro = 7,9; titnio = 4,5.

(FUVEST - 2019) Um anticido comercial em pastilhas possui, em sua composio, entre outras substncias, bicarbonato de sdio, carbonato de sdio e cido ctrico. Ao ser colocada em gua, a pastilha dissolve‐se completamente e libera gs carbnico, o que causa a efervescncia. Para entender a influncia de alguns fatores sobre a velocidade de dissoluo da pastilha, adicionou‐ se uma pastilha a cada um dos quatro recipientes descritos na tabela, medindo‐se o tempo at a sua dissoluo completa. Soluo Tempo medido at a completa dissoluo da pastilha (em segundos) 1.gua mineral sem gs temperatura ambiente (25 C) 36 2. gua mineral com gs temperatura ambiente (25 C) 35 3. gua mineral sem gs deixada em geladeira (4 C) 53 4. gua mineral com gs deixada em geladeira (4 C) 55 Para todos os experimentos, foi usada gua mineral da mesma marca. Considere a gua com gs como tendo gs carbnico dissolvido. Com base nessas informaes, correto afirmar que

(FUVEST - 2019) Considerando que baterias de Li‐FeS2 podem gerar uma voltagem nominal de 1,5 V, o que as torna teis no cotidiano e que a primeira reao de descarga dessas baterias 2 Li + FeS2 Li2FeS2, correto afirmar:

(FUVEST - 2019) Peptdeos podem ser analisados pelo tratamento com duas enzimas. Uma delas, uma carboxipeptidase, quebra mais rapidamente a ligao peptdica entre o aminocido que tem um grupo carboxlico livre e o seguinte. O tratamento com outra enzima,uma aminopeptidase, quebra,mais rapidamente, a ligao peptdica entre o aminocido que tem um grupo amino livre e o anterior. Isso permite identificar a sequncia dos aminocidos no peptdeo. Um tripeptdeo, formado pelos aminocidos lisina, fenilalanina e glicina, no necessariamente nessa ordem, foi submetido a tratamento com carboxipeptidase, resultando em uma mistura de um dipeptdeo e fenilalanina. O tratamento do mesmo tripeptdeo com aminopeptidase resultou em uma mistura de um outro dipeptdeo e glicina. O nmero de combinaes possveis para os trs aminocidos e a frmula estrutural do peptdeo podem ser, respectivamente, Note e adote:

(FUVEST - 2019) Em um experimento, determinadas massas de cido maleico e acetona foram misturadas a 0 C, preparando‐se duas misturas idnticas. Uma delas (X) foi resfriada a‐78 C, enquanto a outra (M) foi mantida a 0 C. A seguir, ambas as misturas (M e X) foram filtradas, resultando nas misturas N e Y. Finalmente, um dos componentes de cada mistura foi totalmente retirado por destilao. Os recipientes (marcados pelas letras O e Z) representam o que restou de cada mistura aps a destilao. Nas figuras, as molculas de cada componente esto representadas por retngulos ou tringulos. Tanto no recipiente M como no recipiente X, esto representadas solues ___I___ de ___II___, cuja solubilidade ___III___ com a diminuio da temperatura. A uma determinada temperatura, as concentraes em M e N e em X e Y so ___IV___. Em diferentes instantes, as molculas representadas por um retngulo pertencem a um composto que pode estar ___V___ ou no estado ___VI___. As lacunas que correspondem aos nmeros de I a VI devem ser corretamente preenchidas por: Note e adote: Composto Ponto de fuso (C) Ponto de Equilbrio (C) cido maleico 138 202 Acetona 95 56 Considere que no houve perda do solvente durantea filtrao.

(FUVEST - 2019) O grfico a seguir indica a temperatura de ebulio de bromoalcanos (CnH2n+1Br) para diferentes tamanhos de cadeia carbnica. Considerando as propriedades peridicas dos halognios, a alternativa que descreve adequadamente o comportamento expresso no grfico de temperaturas de ebulio versus tamanho de cadeia carbnica para CnH2n+1F () e CnH2n+1I() :

(FUVEST - 2019) O cinamaldedo um dos principais compostos que do o sabor e o aroma da canela. Quando exposto ao ar, oxida conforme a equao balanceada: Uma amostra de 19,80 g desse composto puro foi exposta ao ar por 74 dias e depois pesada novamente, sendo que a massa final aumentou em 1,20 g. A porcentagem desse composto que foi oxidada no perodo foi de

(FUVEST - 2019) Uma postagem de humor na internet trazia como ttulo Provas de que gatos so lquidos e usava, como essas provas, fotos reais de gatos, como as reproduzidas aqui. O efeito de humor causado na associao do ttulo com as fotos baseia‐se no fato de que lquidos