Questões de Química - FUVEST | Gabarito e resoluções

(FUVEST - 2020) Pesquisadores(...) conseguiram controlar reaes qumicas de um modo inovador. Usaram feixes de laser para promover um esbarro entre dois tomos e uni‐los, criando uma molcula. Utilizando pinas pticas (feixes de laser altamente focados capazes de aprisionar objetos microscpicos), os pesquisadores empurraram um tomo do elemento qumico csio (Cs) contra um tomo de sdio (Na) at que colidissem. Um terceiro laser foi lanado sobre ambos, fornecendo energia extra para criar a molcula NaCs. Na natureza, as molculas formam‐se a partir da interao de tomos por acaso. Por suas caractersticas qumicas, csio e sdio jamais originariam uma molcula espontaneamente. (...) Molcula criada em laboratrio. Disponvel em http://revistapesquisa.fapesp.br/. Adaptado. Com base nas informaes do texto e em seus conhecimentos, correto afirmar que

(FUVEST - 2020 - 2 FASE) O mdico Hans Krebs e o qumico Feodor Lynen foram laureados com o Prmio Nobel de Fisiologia e Medicina em 1953 e 1964, respectivamente, por suas contribuies ao esclarecimento do mecanismo do catabolismo de acares e lipdios, que foi essencial compreenso da obesidade. Ambos lanaram mo de reaes clssicas da Qumica Orgnica, representadas de forma simplificada pelo esquema que mostra a converso de uma cadeia saturada em uma cetona, em que cada etapa catalisada por uma enzima (E) especfica: a) Complete, no espao determinado na folha de respostas, a frmula estrutural do produto (IV) formado pela oxidao do lcool representado na estrutura (III). b) Identifique pelo nmero qual das espcies (I, II ou III) possui isomeria geomtrica (cis ‐ trans) e desenhe os ismeros. c) Se R1 e R2 forem cadeias carbnicas curtas, os compostos representados por (III) sero bastante solveis em gua, enquanto que, se R1 e/ou R2 forem cadeias carbnicas longas, os compostos representados por (III) sero pouco solveis ou insolveis em gua. Por outro lado, os compostos representados por (I) e (II) sero pouco solveis ou insolveis em gua independentemente do tamanho das cadeias. Explique a diferena do comportamento observado entre as espcies(I) e (II) e a espcie (III). Note e adote: Considere R1 e R2 como cadeias carbnicas saturadas diferentes, contendo apenas tomos de carbono e hidrognio.

(FUVEST - 2020 - 2 FASE) O ltio foi identificado no sculo XIX a partir das observaes do naturalista e estadista brasileiro Jos Bonifcio de Andrada e Silva. Em 2019, esse elemento ganhou destaque devido ao Prmio Nobel de Qumica, entregue aos pesquisadores John Goodenough, Stanley Whittingham e Akira Yoshino pelas pesquisas que resultaram na bateria recarregvel de on ltio.Durante o desenvolvimento dessa bateria, foi utilizado um eletrodo de (s) (semirreao I) em conjunto com um eletrodo de ltio metlico intercalado em grafita ((s)) (semirreao II) ou um eletrodo de ltio metlico ((s)) (semirreao III). (I) (s) + + (aq) + (s) E = + 1,00 V (II) (aq) + (s) + (s) E =‐2,84 V (III) (aq) + (s) E=‐3,04 V Considerando essas semirreaes: a) Escreva a reao global da bateria que utiliza o ltio metlico como um dos eletrodos. b) Indique qual dos dois materiais, ltio metlico ou ltio metlico intercalado em grafita, ser um agente redutor mais forte. Justifique com os valores de potencial de reduo padro. Em 1800, Jos Bonifcio descobriu o mineral petalita, de frmula (na qual X um metal alcalino). Em 1817, ao assumir que X = , o qumico sueco Johan Arfwedson observou que a petalita apresentaria uma porcentagem de metal alcalino superior ao determinado experimentalmente. Ao no encontrar outros substitutos conhecidos que explicassem essa incongruncia, ele percebeu que estava diante de um novo elemento qumico, o Ltio (). c) Explique, mostrando os clculos, como a observao feita por Arfwedson permitiu descobrir que o elemento novo era o Ltio. Note e adote: Massas molares (): Li = 7; O = 16; Na = 23; Al = 27; Si = 28. % em massa de Al na petalita: 8,8%.

(FUVEST - 2020) Ao se preparar molho de tomate (considere apenas a fervura de tomate batido com gua e azeite), possvel observar que a frao aquosa (fase inferior) fica vermelha logo no incio e a frao oleosa (fase superior), inicialmente com a cor caracterstica do azeite, comea a ficar avermelhada conforme o preparo do molho. Por outro lado, ao se preparar uma sopa de beterraba (considere apenas a fervura de beterraba batida com gua e azeite), a frao aquosa (fase inferior) fica com a cor rosada e a frao oleosa (fase superior) permanece com sua colorao tpica durante todo o processo, no tendo sua cor alterada. Considerando as informaes apresentadas no texto e no quadro, a principal razo para a diferena de colorao descrita que a frao oleosa

(FUVEST - 2020) Numa determinada condio experimental e com o catalisador adequado, ocorre uma reao, conforme representada no grfico, que relaciona porcentagem do composto pelo tempo de reao. Uma representao adequada para esse processo :

(FUVEST - 2020 - 2 FASE) Arla 32 uma soluo de aproximadamente 32 g de ureia (H2NCONH2) em 100 mL de gua utilizada em veculos a diesel para diminuir as emisses de xidos de nitrognio (NO e NO2), que podem causar problemas ambientais quando em excesso na atmosfera. A soluo de Arla, ao ser adicionada aos gases de escape do motor, em alta temperatura, forma amnia (reao I). Em uma segunda etapa, a amnia formada reage com NO2 e gera gs nitrognio e gua (reao II). a) Escreva a frmula de Lewis da ureia. b) Calcule quantos litros de soluo de Arla 32 so necessrios para consumir todo o NO2 produzido em uma viagem de 100 km, considerando que a quantidade de NO2 formado por esse veculo de 460 mg por km rodado. Indique os clculos. c) Considerando que a reao entre NH3 e NO forma os mesmos produtos que a reao II, o volume gasto de Arla 32 para consumir o NO seria menor, igual ou maior ao usado para consumir uma mesma quantidade em mol de NO2? Justifique mostrando a reao entre NH3 e NO. Note e adote: Considerar todas as reaes com 100% de rendimento. Massas molares: ureia = 60 g.mol-1; NO2 = 46 g.mol-1 Distribuio eletrnica: H: 1s1; C: 1s2 2s2 2p2 ; N: 1s2 2s2 2p3 ; O: 1s2 2s2 2p4

(FUVEST - 2020 - 2 FASE) Muitos metais () em gua, dependendo do pH da soluo, formam hidrxidos () insolveis. Esse comportamento pode ser descrito pela equao (I), que relaciona o valor de pH com o logaritmo da concentrao do metal (log []), para uma dada temperatura, em que a constante do produto de solubilidade do hidrxido do metal. Equao (I):log[] = log () +14n - n (pH) O comportamento da equao (I) representado no grfico, no qual as linhas mostram o valor de pH e log [] em que se inicia a precipitao de cada um dos metais. Em condies mais alcalinas do que a apresentada na linha de cada metal, ser observada a espcie insolvel como hidrxido e, em condies mais cidas do que a apresentada na linha, ser observada a espcie em sua forma solvel. a) Pinte, no grfico da folha de respostas, a regio onde o se encontra na forma solvel e o se encontra na forma de insolvel. b) As linhas que representam e possuem a mesma inclinao, mas diferem da inclinao daslinhas que representam e , que possuem a mesma inclinao entre si. Indique a carga n de e justifique com base na equao (I). c) Indique qual das espcies tem maior valor de : ou . Justifique com base nas informaes dadas

(FUVEST - 2020) Os chamados remdios homeopticos so produzidos seguindo a farmacotcnica homeoptica, que se baseia em diluies sequenciais de determinados compostos naturais. A dosagem utilizada desses produtos da ordem de poucos mL. Uma das tcnicas de diluio homeoptica chamada de diluio centesimal (CH), ou seja, uma parte da soluo diluda em 99 partes de solvente e a soluo resultante homogeneizada (ver esquema). Alguns desses produtos homeopticos so pro‐ duzidos com at 200 diluies centesimais sequenciais (200CH). Considerando uma soluo de partida de 100 mL com concentrao 1 mol/L de princpio ativo, a partir de qual diluio centesimal a soluo passa a no ter, em mdia, nem mesmo uma molcula do princpio ativo?

(FUVEST - 2020) O gs hlio disponvel comercialmente pode ser gerado pelo decaimento radioativo, sobretudo do urnio, conforme esquematizado pela srie de decaimento. Desde a formao da Terra, h 4,5 bilhes de anos, apenas metade do 238U decaiu para a formao de He. Com base nessas informaes e em seus conhecimentos, correto afirmar:

(FUVEST - 2020) Os movimentos das molculas antes e depois de uma reao qumica obedecem aos princpios fsicos de colises. Para tanto, cada tomo representado como um corpo pontual com uma certa massa, ocupando uma posio no espao e com uma determinada velocidade (representada na forma vetorial). Costumeiramente, os corpos pontuais so representados como esferas com dimetros proporcionais massa atmica. As colises ocorrem conservando a quantidade de movimento. Considerando um referencial no qual as molculas neutras encontram‐se paradas antes e aps a coliso, a alternativa que melhor representa o arranjo de ons e molculas instantes antes e instantes depois de uma coliso que leva reao F + H3CCl CH3F + Cl

(FUVEST - 2020) Quando o nosso corpo lesionado por uma pancada, logo se cria um hematoma que, ao longo do tempo, muda de cor. Inicialmente, o hematoma torna‐se avermelhado pelo acmulo de hemoglobina. Em seguida, surge uma colorao azulada, decorrente da perda do O2 ligado ao Fe do grupo heme. Essa colorao torna‐se, ento, esverdeada (biliverdina) e, aps isso, surge um tom amarelado na pele (bilirrubina). Essa sequncia de cores ocorre pela transformao do grupo heme da hemoglobina, como representado a seguir: Com base nas informaes e nas representaes, correto afirmar:

(FUVEST- 2020) A reao de cetonas com hidrazinas, representada pela equao qumica pode ser explorada para a quantificao de compostos cetnicos gerados, por exemplo, pela respirao humana. Para tanto, uma hidrazina especfica, a 2,4‐dinitrofenilhidrazina, utilizada como reagente, gerando um produto que possui cor intensa. Considere que a 2,4‐dinitrofenilhidrazina seja utilizada para quantificar o seguinte composto: Nesse caso, a estrutura do composto colorido formado ser:

(FUVEST - 2020) Em supermercados, comum encontrar alimentos chamados de liofilizados, como frutas, legumes e carnes. Alimentos liofilizados continuam prprios para consumo aps muito tempo, mesmo sem refrigerao. O termo liofilizado, nesses alimentos, refere‐se ao processo de congelamento e posterior desidratao por sublimao da gua. Para que a sublimao da gua ocorra, necessria uma combinao de condies, como mostra o grfico de presso por temperatura, em que as linhas representam transies de fases. Apesar de ser um processo que requer, industrialmente, uso de certa tecnologia, existem evidncias de que os povos pr‐ colombianos que viviam nas regies mais altas dos Andes conseguiam liofilizar alimentos, possibilitando estoc‐los por mais tempo. Assinale a alternativa que explica como ocorria o processo de liofilizao natural:

(FUVEST - 2020) Para exemplificar probabilidade, um grupo de estudantes fez uma atividade envolvendo qumica, conforme o procedimento descrito. Cada estudante recebeu um recipiente contendo 800 mL de gua destilada com algumas gotas do indicador de pH alaranjado de metila e solues de HCl e NaOH em diversas concentraes.Cada estudante deveria jogar apenas uma vez dois dados, um amarelo e um vermelho, ambos contendo os nmeros de 1 a 6. Ao jogar o dado vermelho, o estudante deveria adicionar ao recipiente 100 mL de soluo do cido clordrico na concentrao 10n mol/L,sendo n o nmero marcado no dado (por exemplo, se sasse o nmero 1 no dado, a soluo seria de 101 mol/L; se sasse 6, a soluo seria de 106 mol/L). Ao jogar o dado amarelo, o estudante deveria executar o mesmo procedimento, mas substituindo o cido por NaOH, totalizando assim 1,0 L de soluo. O estudante deveria observar a cor da soluo ao final do experimento. A professora mostrou a tabela com alguns valores de pH resultantes conforme os nmeros tirados nos dados. Ela pediu, ento, aos estudantes que utilizassem seus conhecimentos e a tabela para prever em quais combinaes de dados a cor final do indicador seria vermelha. A probabilidade de, aps realizar o procedimento descrito, a soluo final preparada por um estudante ser vermelha de:

(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.