Questões de Química - FUVEST 2015 | Gabarito e resoluções

(FUVEST 2015 - 2 fase) O metabissulfito de potssio (K2S2O5) e o dixido de enxofre (SO2) so amplamente utilizados na conservao de alimentos como sucos de frutas, retardando a deteriorao provocada por bactrias, fungos e leveduras. Ao ser dissolvido em solues aquosas cidas ou bsicas, o metabissulfito pode se transformar nas espcies qumicas SO2, HSO3-ou SO32-, dependendo do pH da soluo, como mostrado no grfico. A equao a seguir representa a formao dos ons HSO3-em soluo aquosa. a) Escreva as equaes qumicas balanceadas que representam a formao das espcies qumicas SO2(aq) e SO32-(aq) a partir dos ons S2O52-(aq). b) Reaes indesejveis no organismo podem ocorrer quando a ingesto de ons S2O52- , HSO3-ou SO32-ultrapassa um valor conhecido como IDA (ingesto diria aceitvel, expressa em quantidade de SO2/dia/massa corprea), que, neste caso, igual a 1,1 x 10-5mol de SO2 por dia para cada quilograma de massa corprea. Uma pessoa que pesa 50 kg tomou, em um dia, 200 mL de uma gua de coco industrializada que continha 64 mg/L de SO2. Essa pessoa ultrapassou o valor da IDA? Explique, mostrando os clculos.

(FUVEST 2015 - 2 fase) O hidrognio tem sido apontado como possvel fonte de energia do futuro. Algumas montadoras de automveis esto construindo carros experimentais que podem funcionar utilizando gasolina ou hidrognio lquido como combustvel. Considere a tabela a seguir, contendo dados obtidos nas mesmas condies, sobre a energia especfica (quantidade de energia liberada pela combusto completa de 1 g de combustvel) e o contedo de energia por volume (quantidade de energia liberada pela combusto completa de 1 L de combustvel), para cada um desses combustveis: a) Com base nos dados da tabela, calcule a razo entre as densidades da gasolina lquida e do hidrognio lquido (dgasolina(l)/ dhidrognio(l)). Mostre os clculos. b) Explique por que, embora a energia especfica do hidrognio lquido seja maior do que a da gasolina lquida, o contedo de energia por volume do hidrognio lquido menor do que o da gasolina lquida.

(FUVEST 2015 - 2 fase) A preparao de um biodiesel, em uma aula experimental, foi feita utilizando‐se etanol, KOH e leo de soja, que constitudo principalmente por triglicerdeos. A reao que ocorre nessa preparao de biodiesel chamada transesterificao, em que um ster reage com um lcool, obtendo‐se um outro ster. Na reao feita nessa aula, o KOH foi utilizado como catalisador. O procedimento foi o seguinte: 1 etapa: Adicionou‐se 1,5 g de KOH a 35 mL de etanol, agitando‐se continuamente a mistura. 2 etapa: Em um erlenmeyer, foram colocados 100 mL de leo de soja, aquecendo‐se em banho‐maria, a uma temperatura de 45C. Adicionou‐se a esse leo de soja a soluo de catalisador, agitando‐se por mais 20 minutos. 3 etapa: Transferiu‐se a mistura formada para um funil de separao, e esperou‐se a separao das fases, conforme representado na figura ao lado a) Toda a quantidade de KOH, empregada no procedimento descrito, se dissolveu no volume de etanol empregado na primeira etapa? Explique, mostrando os clculos. b) Considere que a frmula estrutural do triglicerdeo contido no leo de soja a mostrada ao lado.Escreva, no espao indicado na pgina de respostas, a frmula estrutural do biodiesel formado. , c) Se, na primeira etapa desse procedimento, a soluo de KOH em etanol fosse substituda por um excesso de soluo de KOH em gua, que produtos se formariam? Responda, completando o esquema da pgina de respostas com as frmulas estruturais dos dois compostos que se formariam e balanceando a equao qumica.

(FUVEST 2015 - 2 fase) Compostos com um grupo NO2ligado a um anel aromtico podem ser reduzidos, sendo o grupo NO2transformado em NH2, como representado ao lado. Compostos alifticos ou aromticos com grupo NH2, por sua vez, podem ser transformados em amidas ao reagirem com anidrido actico. Essa transformao chamada de acetilao do grupo amino, como exemplificado ao lado. Essas transformaes so utilizadas para a produo industrial do paracetamol, que um frmaco empregado como analgsico e antitrmico. a) Qual o reagente de partida que, aps passar por reduo e em seguida por acetilao, resulta no paracetamol? Escreva a frmula estrutural desse reagente, no quadro da pgina de respostas. O fenol (C6H5OH) tambm pode reagir com anidrido actico. Nessa transformao, forma‐se acetato de fenila. b) Na etapa de acetilao do processo industrial de produo do paracetamol, formam‐se, tambm, cido actico e um subproduto diacetilado (mas monoacetilado no nitrognio). Complete o esquema da pgina de respostas, de modo a representar a equao qumica balanceada de formao do subproduto citado.

(FUVEST - 2015) A figura ao lado ilustra as estabilidades relativas das espcies que apresentam estado de oxidao +2 e +4 dos elementos da mesma famlia: carbono, silcio, germnio, estanho e chumbo. As estabilidades relativas podem ser interpretadas pela comparao entre potenciais padro de reduo das espcies +4 formando as espcies +2, como representado a seguir para os elementos chumbo (Pb), germnio (Ge) e estanho (Sn): Os potenciais padro de reduo dessas trs semirreaes, E1, E2 e E3, foram determinados experimentalmente, obtendo‐se os valores -0,12 V, -0,094 V e 1,5 V, no necessariamente nessa ordem. Sabe‐se que, quanto maior o valor do potencial padro de reduo, maior o carter oxidante da espcie qumica. a) Considerando as informaes da figura, atribua, na tabela da pgina de respostas, os valores experimentais aos potenciais padro de reduo E1, E2 e E3. b) O elemento carbono pode formar xidos, nos quais a proporo entre carbono e oxignio est relacionada ao estado de oxidao do carbono. Comparando os xidos CO e CO2, qual seria o mais estvel? Explique, com base na figura apresentada acima.

(FUVEST 2015 2 Fase - 2 dia) Nas guas das represas de regies agrcolas, o aumento da concentrao de ons nitrato, provenientes de sais contidos em fertilizantes, pode levar ao fenmeno da eutrofizao. Tal fenmeno provoca a morte de peixes e de outros organismos aquticos, alimentando um ciclo de degradao da qualidade da gua. a) Explique a relao entre o aumento da concentrao de ons nitrato, a eutrofizao e a diminuio de oxignio dissolvido na gua. b) Considere um material compostado com teor de nitrognio de 5% em massa e o nitrato de amnio (NH4NO3), que um fertilizante muito utilizado na agricultura convencional. Se forem utilizadas massas iguais de cada um desses dois fertilizantes, qual deles fornecer maior teor de nitrognio por hectare de solo? Mostre os clculos.

(FUVEST 2015 - 2 fase) O glicerol pode ser polimerizado em uma reao de condensao catalisada por cido sulfrico, com eliminao de molculas de gua, conforme se representa a seguir: a) Considerando a estrutura do monmero, pode‐se prever que o polmero dever ser formado por cadeias ramificadas. Desenhe a frmula estrutural de um segmento do polmero, mostrando quatro molculas do monmero ligadas e formando uma cadeia ramificada. Para investigar a influncia da concentrao do catalisador sobre o grau de polimerizao do glicerol (isto , a porcentagem de molculas de glicerol que reagiram), foram efetuados dois ensaios: Ao final desses ensaios, os polmeros 1 e 2 foram analisados separadamente. Amostras de cada um deles foram misturadas com diferentes solventes, observando‐se em que extenso ocorria a dissoluo parcial de cada amostra. A tabela a seguir mostra os resultados dessas anlises: b) Qual dos polmeros formados deve apresentar menor grau de polimerizao? Explique sua resposta, fazendo referncia solubilidade das amostras em etanol.

(FUVEST 2015 - 2 fase) A dieta de jogadores de futebol deve fornecer energia suficiente para um bom desempenho. Essa dieta deve conter principalmente carboidratos e pouca gordura. A glicose proveniente dos carboidratos armazenada sob a forma do polmero glicognio, que uma reserva de energia para o atleta. Certos lipdios, contidos nos alimentos, so derivados do glicerol e tambm fornecem energia. a) Durante a respirao celular, tanto a glicose quanto os cidos graxos provenientes do lipdio derivado do glicerol so transformados em e . Em qual destes casos dever haver maior consumo de oxignio: na transformao de 1 mol de glicose ou na transformao de 1 mol do cido graxo proveniente do lipdio cuja frmula estrutural mostrada acima? Explique. Durante o perodo de preparao para a Copa de 2014, um jogador de futebol recebeu, a cada dia, uma dieta contendo 600 g de carboidrato e 80 g de gordura. Durante esse perodo, o jogador participou de um treino por dia. b) Calcule a energia consumida por km percorrido em um treino (kcal/km), considerando que a energia necessria para essa atividade corresponde a 2/3 da energia proveniente da dieta ingerida em um dia.

(FUVEST 2015 - 2 fase) Em uma transformao qumica, h conservao de massa e dos elementos qumicos envolvidos, o que pode ser expresso em termos dos coeficientes e ndices nas equaes qumicas. a) Escreva um sistema linear que represente as relaes entre os coeficientes x, y, z e w na equao qumica b) Encontre todas as solues do sistema em que x, y, z e w so inteiros positivos.

(FUVEST 2015 - 2 fase) Coloca-se para reagir, em um recipiente isolado e de volume constante, um mol de gs hidrognio e um mol de vapor de iodo, ocorrendo a formao de HI(g), conforme representado pela equao qumica Atingido o equilbrio qumico, a uma dada temperatura (mantida constante), as presses parciais das substncias envolvidas satisfazem a igualdade a) Calcule a quantidade de matria, em mol, de HI(g) no equilbrio. b) Expresse o valor da presso parcial de hidrognio como funo do valor da presso total da mistura, no equilbrio.

(FUVEST 2015 - 2fase) O sistema de airbag de um carro formado por um sensor que detecta rpidas diminuies de velocidade, uma bolsa inflvel e um dispositivo contendo azida de sdio () e outras substncias secundrias. O sensor, ao detectar uma grande desacelerao, produz uma descarga eltrica que provoca o aquecimento e a decomposio da azida de sdio. O nitrognio () liberado na reao infla rapidamente a bolsa͕que, ento, protege o motorista. Considere a situao em que o carro, inicialmente a 36 km/h (10 m/s), dirigido por um motorista de 60 kg, para devido a uma coliso frontal. a) Nessa coliso, qual a variao E da energia cintica do motorista? b) Durante o 0,2 s da interao do motorista com a bolsa, qual o mdulo a da acelerao mdia desse motorista? c) Escreva a reao qumica de decomposio da azida de sdio formando sdio metlico e nitrognio gasoso. d) Sob presso atmosfrica de 1 atm e temperatura de 27 C, qual o volume V de gs nitrognio formado pela decomposio de 65 g de azida de sdio? Note e adote: Desconsidere o intervalo de tempo para a bolsa inflar. Ao trmino da interao com a bolsa do airbag, o motorista est em repouso. Considere o nitrognio como um gs ideal. Constante universal dos gases: R = 0,08 atm L/ (mol K). 0 o C = 273 K. Elemento Massa atmica (g/mol) Sdio 23 Nitrognio 14

(FUVEST - 2015) A grafite de um lpis tem quinze centmetros de comprimento e dois milmetros de espessura. Dentre os valores abaixo, o que mais se aproxima do nmero de tomos presentes nessa grafite :

(FUVEST - 2015) Quando comearam a ser produzidos em larga escala, em meados dosculo XX, objetos de plstico eram considerados substitutos de qualidade inferior para objetosfeitos de outros materiais. Com o tempo, essa concepo mudou bastante. Por exemplo,canecas eram feitas de folha de flandres, uma liga metlica, mas, hoje, tambm so feitas deloua ou de plstico. Esses materiais podem apresentar vantagens e desvantagens para sua utilizao em canecas, como as listadas a seguir: I. ter boa resistncia a impactos, mas no poder ser levado diretamente ao fogo; II. poder ser levado diretamente ao fogo, mas estar sujeito a corroso; III. apresentar pouca reatividade qumica, mas ter pouca resistncia a impactos. Os materiais utilizados na confeco de canecas os quais apresentam as propriedades I, II e IIIso, respectivamente,

(FUVEST - 2015)Cinco cremes dentais de diferentes marcas tm os mesmos componentes em suas formulaes, diferindo, apenas, na porcentagem de gua contida em cada um. A tabela a seguir apresenta massas e respectivos volumas (medidos a 25 C) desses cremes dentais. Supondo que a densidade desses cremes dentais varie apenas em funo da porcentagem de gua, em massa, contida em cada um, pode-se dizer que a marca que apresenta maior porcentagem de gua em sua composio :

(FUVEST - 2015) Considere as figuras a seguir, em que cada esfera representa um tomo. As figuras mais adequadas para representar, respectivamente, uma mistura de compostos moleculares e uma amostra da substncia nitrognio so: