Questões de Química - UFPR 2018 | Gabarito e resoluções

(UFPR - 2018- 2 FASE) Um novo sistema para captar gua no deserto foi proposto por um grupo de pesquisadores da Universidade da Califrnia em Berkeley. O sistema se baseia em compostos constitudos por ons metlicos conectados por molculas orgnicas, os MOFs (Metal organic frameworks), de modo a gerar estruturas porosas, como mostrado na Figura A abaixo. O MOF foi inserido dentro de uma caixa coletora de gua (Figura B). Durante a noite, a tampa da caixa fica aberta e o MOF captura gua do ar do deserto, mantendo as molculas de gua aprisionadas dentro dos poros do material. No incio do dia, a tampa fechada e, com o calor, a gua expulsa do MOF e se condensa na tampa e nas paredes da caixa. Fonte: Fathief, F. et at. Practical water production from desert air. Science Advances, 2018;4: eaat3198. a) Considere o sistema em equilbrio a seguir: MOF (s) + xH2O (g) MOF xH2O (s) A reao no sentido direto, que ocorre no sistema coletor de gua durante a noite, um processo endotrmico ou exotrmico? Justifique sua resposta. b) Considerando o equilbrio do item a e comparando a situao em dois locais com diferentes condies de umidade relativa, o sistema de coleta ter maior eficincia na captura (soro) de gua no local de maior ou de menor unidade relativa? Por qu?

(UFPR - 2018- 2 FASE) A atividade mineradora ilegal na regio da bacia amaznica tem sido apontada como causadora da contaminao de peixes por mercrio. Em consequncia, a ocorrncia de doenas causadas por metais pesados tem aumentado significativamente, mesmo em pessoas que vivem a quilmetros de distncia da regio ribeirinha. Na minerao do ouro, mercrio metlico empregado para gerar amlgama e assim extrair o metal nobre da natureza. Em seguida, o mercrio vaporizado com uso de um maarico lanado para a atmosfera, deixando o ouro metlico. Estima-se que 30 toneladas de mercrio so despejadas por ano na Amaznia por garimpeiros ilegais, segundo o Carnegie Amazon Mercury Project-EUA. Empregando-se tecnologias mais eficientes, possvel o uso mais racional do mercrio na amalgamao do ouro. Utilizando altas temperaturas e presso, possvel obter amlgamas com ouro de composio Au11Hg. Dados Massas molares: Au = 197 g mol-1; Hg = 200 g mol-1. Temperatura de ebulio: Au = 2836C; Hg = 357 C. a) Calcule a massa necessria, em kg de mercrio, descrita na tecnologia mais eficiente de amalgamao, para produzir 1 kg de ouro. Mostre o clculo. Fornea o resultado com uma casa decimal (um algarismo significativo). b) No processo rudimentar, a separao do ouro da amlgama feita por vaporizao. De modo a recuperar o mercrio e evitar seu lanamento para a atmosfera, qual a tcnica de separao adequada para essa separao? Faa um esquema desse sistema de separao com os principais componentes e aponte claramente o local onde o mercrio seria recuperado.

(UFPR - 2018- 2 FASE) O cido etanoico, tambm conhecido como cido actico, responsvel pelo cheiro e gosto cido do vinagre. usado na alimentao e na produo de plsticos, steres, acetatos de celulose e acetatos inorgnicos. O cido actico conhecido desde a Antiguidade, quando era obtido dos vinhos que azedavam. A reao qumica envolvida nesse processo est esquematizada a seguir: Reagente + O2 cido actico a) A que tipo de reao qumica pertence a transformao mostrada? b) Fornea a estrutura qumica em grafia basto do cido actico. c) Qual a substncia orgnica empregada como reagente dessa reao?

(UFPR - 2018- 2 FASE) A pilha de Daniell muito utilizada como recurso didtico para explicar a eletroqumica, uma vez que os eletrodos e as semirreaes ocorrem em compartimentos (semiclulas) separados. possvel construir pilhas combinando diferentes semiclulas. Considere o conjunto de semiclulas disponveis mostradas no quadro a seguir. Semiclula (Eletrodo / Soluo) Semirreao E0/ V I Cobre / Sulfato de cobre Cu2++ 2e- Cu 0,34 II Grafite / Dicromato de potssio Cr2O72-+ 14 H-+ 6e- 2 Cr3++ 7 H2O 1,33 III Magnsio / Sulfato de magnsio Mg2++ 2e- Mg -2,37 IV Grafite / Permanganato de potssio MnO4-+ 8 H++ 5e- Mn2++ 4 H2O 1,51 V Zinco / Sulfato de zinco Zn2++ 2e- Zn -0,76 a) Qual combinao de semiclulas presentes no quadro fornecer o maior valor de potencial padro de pilha? Qual esse valor? b) Escreva a reao que ocorre no anodo da pilha selecionada no item a. c) Escreva a reao que ocorre no catodo da pilha selecionada no item a.

(UFPR - 2018- 2 FASE) O principal pigmento laranja utilizado por sculos nas obras de arte por vrios pintores era baseado em dois minerais, o orpimento (do latim Auripigmentum), de cor amarelo vivo, e o realgar, de cor vermelha. Ambos, naturalmente encontrados em emisses vulcnicas, so extremamente txicos, devido presena de sulfetos de arsnio. O orpimento constitudo por As2S3 e realgar por As4S4. Os sulfetos de arsnio so pouco solveis, porm, quando so oxidados pelo ar e na presena de umidade, convertem-se em arsenatos, como o H2AsO3-, muito mais solveis, o que potencializa a toxidez. Dado: Enxofre pertence ao grupo do oxignio (grupo XVI). a) Qual o valor do NOX do As no orpimento? Mostre como voc determinou esse valor. b) Qual o valor do NOX do As no realgar? Mostre como voc determinou esse valor. c) Qual o valor do NOX do As no arsenato indicado no texto? Mostre como voc determinou esse valor. d) A reao de oxidao do orpimento por oxignio, que envolve ainda gua e ons H+, produz o on sulfato e o arsenato (H2AsO3-). Escreva a equao balanceada dessa reao, acertando os coeficientes estequiomtricos inteiros e menores possveis e complete com as espcies faltantes no esquema indicado a seguir: As2S3(s) + O2(g) + ____ H2AsO3- (aq) + SO22-(aq) + ____

(UFPR - 2018- 2 FASE) A tabela peridica dos elementos ordenada pelo nmero atmico de cada elemento. A sua organizao til para relacionar as propriedades eletrnicas dos tomos com as propriedades (qumicas) das substncias. Alm disso, pode ser usada para prever comportamentos de elementos no descobertos ou ainda no sintetizados. Considere os elementos 9X, 16Y e 19Z (X, Y, Z so smbolos fictcios). a) Faa a distribuio eletrnica dos tomos X, Y e Z, indicando claramente a ltima camada preenchida. b) A que perodo e grupo (ou famlia) pertencem os elementos X, Y e Z? c) Coloque X, Y e Z em ordem crescente de raio atmico.

(UFPR - 2018- 2 FASE) As reaes de substituio so muito importantes para a sntese orgnica, porque permitem a substituio de grupos funcionais. Nessas reaes, um nuclefilo (Nu-) ataca um carbono de outra molcula e desloca um grupo X presenteoriginalmente, conforme mostrado na Eq. 1. A sntese de Williamson um exemplo de reao de substituio em que o on etxido (EtO-) reage com um halogeneto de alquila, como mostrado na Eq. 2. a) Fornea o nome do halogeneto de alquila empregado na Sntese de Williamson da Eq. 2. b) Fornea a estrutura qumica do produto indicado na Eq. 2. c) A qual classe de substncias orgnicas (funo) pertence o produto indicado na Eq. 2?

QUESTO ANULADA (UFPR - 2018) Nos relgios mostrados a seguir, as posies, que so originalmente ocupadas por nmeros, foram substitudas por smbolos de elementos qumicos, cujos nmeros atmicos correspondem ao numeral original do relgio. Considere que o ponteiro menor (das horas) aponta para o nion mais estvel do elemento e o ponteiro maior (dos minutos) aponta para o ction mais estvel do elemento: As substncias neutras formadas a partir da leitura das horas marcadas nos relgios I, II e III so, respectivamente: a) LiF - MgO - BeF b) LiF - Mg2O - BeF c) LiF - MgO - BeF2 d) Li2F - MgO - BeF2 e) Li2F- Mg2O - BeF2

(UFPR - 2018 - 1 FASE) A usina de energia de Hellisheidi, na Islndia, vem testando um novo mtodo para combater o aquecimento global: transformar o gs carbnico (CO2) em pedra. O processo ocorre em duas etapas: primeiro o CO2 dissolvido em gua em altas presses (25 bar) e depois injetado no solo numa temperatura de 230 oC. A mineralizao do gs carbnico ocorre de maneira rpida, devido reatividade e composio do solo da regio, rica em ferro, clcio e magnsio. As duas etapas da remoo de CO₂ esto esquematizadas de maneira simplificada ao lado. A remoo desse gs da atmosfera ocorre por:

(UFPR - 2018 - 1 FASE) O nquel empregado na indstria como catalisador de diversas reaes, como na reao de reforma do etileno glicol, que produz hidrognio a ser utilizado como combustvel. O processo ocorre num tempo muito menor quando utilizado 1 g de nquel em uma forma porosa desse material, em comparao reao utilizando uma nica pea cbica de 1 g de nquel. Abaixo est esquematizada a equao de reforma do etileno glicol e ao lado uma imagem de microscopia eletrnica de uma amostra de nquel na forma porosa. Nas condies mencionadas, a reao de reforma ocorre num tempo menor quando usado o nquel poroso porque:

(UFPR - 2018 - 1 FASE) Evidncias cientficas mostraram que a poluio produzida por navios de guerra durante a Segunda Guerra Mundial interferiram no crescimento das rvores na Noruega. Embarcaes da Alemanha ficaram estacionadas boa parte da guerra na costa da Noruega, com a funo de impedir uma possvel invaso dos inimigos. Para camuflar as embarcaes, era produzida uma nvoa qumica, e foi essa nvoa artificial a responsvel por limitar o crescimento das rvores nesse perodo. Uma estratgia muito comum para gerar essa nvoa artificial era por meio da queima incompleta de leo combustvel, mas tambm outros mtodos foram empregados, como o lanamento na atmosfera de misturas que produziam cloreto de zinco, xido de titnio ou pentxido de fsforo. Esses mtodos capazes de produzir nvoa artificial se baseiam em reaes que:

(UFPR - 2018 - 1 FASE) A nomenclatura de substncias orgnicas segue um rigoroso conjunto de regras que levam em considerao a funo orgnica, a cadeia principal e a posio dos substituintes. Dar o nome oficial a uma substncia orgnica muitas vezes no algo trivial, e o uso desse nome no dia a dia pode ser desencorajador. Por conta disso, muitas substncias so conhecidas pelos seus nomes populares. Por exemplo, a estrutura orgnica mostrada ao lado lembra a figura de um pinguim, sendo por isso popularmente conhecida como pinguinona. O nome oficial dessa substncia :

(UFPR - 2018 - 1 FASE) Um certo metal (M), de massa molar igual a 48 g mol-1 , forma um sal de cloreto bastante reativo, que em gua sofre hidrlise e produz o xido desse metal. Verificou-se que na composio de 80 g do xido, 48 g correspondem a massa apenas do metal. (Dado: massa molar do oxignio igual a 16 g mol-1 ) A frmula mnima desse xido :

(UFPR - 2018 - 1 FASE) Os abacates, quando cortados e expostos ao ar, comeam a escurecer. A reao qumica responsvel por esse fenmeno catalisada por uma enzima que transforma o catecol em 1,2-benzoquinona, que reage formando um polmero responsvel pela cor marrom. Esse um processo natural e um fator de proteo para a fruta, uma vez que as quinonas so txicas para as bactrias. A respeito do fenmeno descrito acima, considere as seguintes afirmativas: 1. Na estrutura do catecol est presente a funo orgnica fenol. 2. O catecol e a 1,2-benzoquinona so ismeros espaciais (enantimeros). 3. A transformao do catecol em 1,2-benzoquinona uma reao de oxidao. 4. Todos os tomos de carbono na estrutura da 1,2-benzoquinona possuem hibridizao sp3. Assinale a alternativa correta

(UFPR - 2018 - 1 FASE) Os grandes protagonistas na Copa do Mundo de Futebol na Rssia em 2018 foram os polmeros, e no os jogadores. Os polmeros estavam presentes nos uniformes dos jogadores e na bola. O polmero que merece destaque o poliuretano, utilizado para a impresso trmica dos nomes, nmeros e logos nos uniformes, alm de ser utilizado como couro sinttico das bolas utilizadas na competio. O poliuretano obtido a partir da reao entre um isocianato e um poliol, conforme o esquema a seguir: A estrutura qumica da unidade de repetio desse polmero :