Questões de Química - UFPR 2017 | Gabarito e resoluções

(UFPR - 2017 - 2 FASE) Mergulhadores que utilizam cilindros de ar esto sujeitos a sofrer o efeito chamado narcose pelo nitrognio (ou embriaguez das profundezas). Devido elevada presso parcial do nitrognio na profundidade das guas durante o mergulho, esse gs inerte se difunde no organismo e atinge o sistema nervoso, causando efeito similar a embriaguez pelo lcool ou narcose por gases anestsicos. A intensidade desse efeito varia de indivduo para indivduo, mas em geral comea a surgir por volta de 30 m de profundidade. No mergulho, a cada 10 m de profundidade, aproximadamente 1 atm acrescida presso atmosfrica. A composio do ar presente no cilindro a mesma da atmosfrica e pode ser considerada como 80% N2 e 20% O2. Dados: PV = nRT; R = 0,082 LatmK-1 mol-1 . a) Um mergulhador est numa profundidade de 30 m. Qual a presso total a que esse mergulhador est submetido? b) Calcule a presso parcial de N2 inspirada pelo mergulhador que utiliza o cilindro a 30 m de profundidade. Mostre o clculo. c) Considere um mergulhador profissional que possui uma capacidade pulmonar de 6 litros. Calcule a quantidade de matria de N2 na condio de pulmes totalmente cheios de ar quando o mergulhador est a 30 m de profundidade e temperatura de 298 K (25 C). Mostre o clculo.

(UFPR - 2017 - 2 FASE) O carbonato de sdio um composto largamente usado para corrigir o pH em diversos sistemas, por exemplo, gua de piscina. Na forma comercial, ele hidratado, o que significa que uma quantidade de gua est includa na estrutura do slido. Sua frmula mnima escrita como Na2CO3.xH2O, em que x indica a razo de mols de gua por mol de Na2CO3. O valor de x pode ser determinado atravs de uma anlise gravimtrica. Uma amostra de 2,574 kg do sal hidratado foi aquecida a 125 oC, de modo a remover toda a gua de hidratao. Ao trmino, a massa residual de slido seco foi de 0,954 kg. Dados: M (g mol-1 ): Na2CO3 = 106; H2O = 18. a) Calcule a quantidade de matria presente no sal seco. Mostre claramente seus clculos. b) Calcule a quantidade de matria de gua que foi removida pelo aquecimento. Mostre claramente seus clculos. c) Calcule a razo entre os resultados dos itens b) e a). d) Fornea a frmula mnima do sal hidratado incluindo o valor de x.

(UFPR - 2017 - 2 FASE) Molcula-chave da vida vista por radiotelescpio. A partir de observaes feitas pelo Alma, o maior radiotelescpio do mundo, dois grupos internacionais de cientistas detectaram mais uma vez, no espao, molculas pr-biticas um dos ingredientes necessrios para a existncia de vida. Desta vez, os astrnomos observaram a presena do composto isocianato de metila em imensas nuvens de poeira. O isocianato de metila tem estrutura semelhante unidade fundamental das protenas. O isocianato de metila pode ser considerado derivado do cido isocinico, de frmula HNCO. (Fonte:https://ciencia.estadao.com.br/. Adaptado.) Com base no texto: a) Desenhe a estrutura de Lewis do cido isocinico, indicando as ligaes covalentes por traos (-). (No necessrio indicar os pares de eltrons isolados (no ligantes).) b) Faa uma projeo da estrutura espacial da molcula e indique a sua geometria (linear, angular, piramidal, tetradrica etc.). c) Qual o valor de NOX do carbono na molcula de cido isocinico? Mostre como chegou ao resultado.

(UFPR - 2017 - 2 FASE) Molcula-chave da vida vista por radiotelescpio. A partir de observaes feitas pelo Alma, o maior radiotelescpio do mundo, dois grupos internacionais de cientistas detectaram mais uma vez, no espao, molculas pr-biticas um dos ingredientes necessrios para a existncia de vida. Desta vez, os astrnomos observaram a presena do composto isocianato de metila em imensas nuvens de poeira. O isocianato de metila tem estrutura semelhante unidade fundamental das protenas. O isocianato de metila pode ser considerado derivado do cido isocinico, de frmula HNCO. (Fonte: http://ciencia.estadao.com.br. Adaptado.) O cido isocinico (HNCO) um ismero do cido cinico (HOCN).Ambos so considerados cidos fracos e possuem o mesmo valor de pKa = 3,5e constante cida Ka = 3,2x10-4. a) Escreva a equao balanceada da reao de neutralizao do cido isocinico por hidrxido de potssio (KOH),incluindo os estados fsicos das espcies. b) Escreva a equao balanceada de equilbrio da reao de ionizao do cido isocinico em gua, incluindo os estados fsicos das espcies. c) Considere uma soluo aquosa 1 mol.L-1de cido isocinico. Monte um esquema indicando as concentraes das espcies na situao imediata aps dissoluo do cido e na situao de equilbrio cido-base conjugada. d) Calcule a concentrao de ons H3O+na condio de equilbrio estabelecido do item anterior. Mostre os clculos. Dados:

(UFPR - 2017 - 2 FASE) O etileno glicol, ou etan-1,2-diol, utilizado misturado com gua como anticongelante e fluido de arrefecimento em motores resfriados gua nos automveis. A principal propriedade da mistura com etilieno glicol o abaixamento da temperatura de fuso e o aumento da temperatura de ebulio da mistura em comparao com a gua pura. Na tabela a seguir, so fornecidos dados referentes ao etileno glicol e gua, puros. a) Escreva um texto explicando, em termos de interaes qumicas, de que maneira o etileno glicol (ou etan-1,2-diol)atua, resultando nas mudanas mencionadas no texto. Que propriedade fsico-qumica alterada no lquido? b) Considere uma mistura 40% em massa de etileno glicol em gua empregada como fluido de arrefecimento para automveis. Calcule qual a temperatura de ebulio dessa mistura presso de 1 atm.Mostre os clculos. c) O etanol, apesar de ter um grupo -OH a menos que o etan-1,2-diol,poderia ser utilizado em mistura com gua para elevar a temperatura de ebulio dessa mistura? Explique. d) O sistema de arrefecimento do automvel baseado na troca de calor entre o motor e o fluido circulante, que absorve calor da superfcie e em seguida resfriado no radiador. No sistema que utiliza a mistura 40% de etileno glicol, cuja capacidade calorfica cp= 0,82 cal.kg-1o volume de circulao de fluido deve ser menor ou maior em comparao com gua pura (cp= 1,0 cal.kg-1C-1)para que a eficincia de arrefecimento seja mantida? Explique.

(UFPR - 2017 - 2 FASE) steres so as substncias responsveis pelos aromas e sabores de diversas frutas. Os steres so facilmente hidrolisados na presena de cido inorgnico, resultando em dois produtos: um que contm um grupo carboxila e outro que contm um grupo hidroxila. No caso das lactonas, que so steres cclicos, essa hidrlise resulta num nico composto bi-funcionalizado, oriundo da abertura do anel. No esquema, mostrada uma lactona que sofre hidrlise e resulta num produto bi-funcionalizado de frmula molecular C5H10O3. a) Desenhe a estrutura qumica em grafia basto do produto da reao. b) Quais so os nomes das funes presentes no produto? c) Fornea o nome do produto segundo as regras da IUPAC

(UFPR - 2017 - 2 FASE) O processo de separao de uma substncia uma etapa de rotina no isolamento e purificao do produto de uma sntese. A extrao cido-base, por exemplo, uma metodologia bem estabelecida para separao de tolueno e cido benzoico em ter etlico. Nesse processo, a adio de uma soluo aquosa de NaOH transforma seletivamente o cido benzoico no composto A (esquema mostrado) e, devido adio de gua da soluo aquosa, ocorre a formao de duas fases. O composto A solvel na fase aquosa separado da fase orgnica, enquanto o tolueno, solvel na fase orgnica, permanece sem sofrer transformao. A adio de HCl na fase aquosa regenera o cido benzoico, o qual precipita e pode ser separado. a) Desenhe a estrutura qumica do composto A. b) Na formao de duas fases mencionada no texto, indique qual a fase superior e qual a fase inferior. Justifique. c) Elabore um texto sucinto citando qual ou quais tcnicas seriam adequadas para separar o cido benzoico recuperado aps adio de HCl. Justifique o uso da(s) tcnica(s) citada(s), baseando-se no fundamento da tcnica ou das tcnicas.

(UFPR - 2017 - 1 FASE) Deciso de Trump gera onda de crticas no mundo. Grande decepo, irresponsvel, equivocada: as reaes ao anncio do presidente americano, Donald Trump, de que vai retirar os Estados Unidos do Acordo de Paris sobre o clima foram negativas em todo o mundo. (Fonte: http://istoe.com.br.) A notcia acima menciona as reaes de outros pases aps o presidente dos EUA anunciar que no respeitar o acordo firmado entre 195 pases para reduzir emisses de gases de efeito estufa no contexto do desenvolvimento sustentvel. O objetivo do acordo voltado reduo na emisso principalmente do gs:

(UFPR - 2017 - 1 FASE) O desenho abaixo ilustra como ocorre uma transformao qumica em que a espcie A (esferas cinzas) reage com a espcie B (esferas pretas), de modo a formar uma nova substncia. Qual a equao qumica que descreve de maneira correta a reao que est esquematizada no desenho?

(UFPR - 2017 - 1 FASE) Na mitocndria, ocorre o processo final das vias de degradao oxidativa, chamado de cadeia de transporte de eltrons. Nesse processo, os eltrons provindos do NADH e FADH2 so transportados por complexos proteicos dispostos espacial e energeticamente, de modo que formem um gradiente de energia livre, em que o fluxo de eltrons vai do componente de maior energia livre para o de menor. O receptor final dos eltrons a molcula de oxignio, que convertida em gua. O potencial redox est relacionado com a energia livre atravs da relao G = nF(-E), em que G a variao de energia livre, E a variao de potencial, n nmero de eltrons e F a constante de Faraday. Na tabela abaixo, so fornecidos alguns componentes presentes na cadeia de transporte de eltrons e os respectivos valores de potencial de reduo. Respeitando o gradiente de energia livre, o fluxo de eltrons deve percorrer a sequncia mostrada em:

(UFPR - 2017 - 1 FASE) Os mexilhes aderem fortemente s rochas atravs de uma matriz de placas adesivas que so secretadas pela depresso distal localizada na parte inferior do seu p. Essas placas adesivas so ricas em protenas, as quais possuem em abundncia o aminocido LDopa. Esse aminocido possui, em sua cadeia lateral, um grupo catechol (dihidroxibenzeno), que tem papel essencial na adeso do mexilho superfcie rochosa. A figura ilustra um esquema da placa adesiva do mexilho e um esquema da principal interao entre o grupo catechol e a superfcie do xido de titnio, que representa uma superfcie rochosa. A adeso do mexilho rocha deve-se principalmente interao intermolecular do tipo:

(UFPR - 2017 - 1 FASE) A poliacrilamida um polmero orgnico que possui diversas aplicaes, do tratamento de esgoto produo de papel e cosmticos. Esse polmero obtido a partir da acrilamida, uma amida cristalina, incolor, inodora, biodegradvel, solvel em gua, etanol e acetona. O esquema mostra uma das possveis metodologias de sntese da acrilamida, que envolve a reao de uma determinada substncia orgnica X com a gua. Assinale a alternativa que representa corretamente a substncia X.

(UFPR - 2017- 1 FASE) Na Onda do Sdio Eu sou o Sdio, no tenho dio. Quando estou com a gua, no guardo mgoa. Explodo de emoo, nessa reao. No esbanjo meu potencial, sou muito legal. Minha famlia a um, me dou bem com cada um. Meu perodo o terceiro, de quem eu sou parceiro. Existe um halognio especial, me ligo a todos, mas com o cloro... Eu adoro! Que unio genial! Me envolvo em muitas reaes, com diferentes emoes. Base, ction, sal... Eu sou mesmo radical! (Poesia de autoria de equipe participante da Gincana de Qumica (2011) da Universidade Federal do Cear.Disponvel em: http://www.quimica.ufc.br.Acessado em 25/07/2017.) Acerca das informaes qumicas do elemento sdio que podem ser extradas do texto Na onda do sdio, considere as seguintes afirmativas: 1. Da afirmativa Minha famlia a um, pode-se concluir que sdio pertence famlia I e, portanto, possui configurao eletrnica finalizada em ns. 2. Da afirmativa Meu perodo o terceiro, interpreta-se que a configurao eletrnica preenchida at o nvel n = 3. 3. O cloro o halognio especial, pois com o qual o sdio reage para formar o cloreto de sdio. 4. No sal de cloreto de sdio, a configurao eletrnica do ction Na+ preenchida at o nvel n = 2, finalizando em 2s, 2p6. Assinale a alternativa correta

(UFPR - 2017- 1 FASE) Na Onda do Sdio Eu sou o Sdio, no tenho dio. Quando estou com a gua, no guardo mgoa. Explodo de emoo, nessa reao. No esbanjo meu potencial, sou muito legal. Minha famlia a um, me dou bem com cada um. Meu perodo o terceiro, de quem eu sou parceiro. Existe um halognio especial, me ligo a todos, mas com o cloro... Eu adoro! Que unio genial! Me envolvo em muitas reaes, com diferentes emoes. Base, ction, sal... Eu sou mesmo radical! (Poesia de autoria de equipe participante da Gincana de Qumica (2011) da Universidade Federal do Cear.Disponvel em: http://www.quimica.ufc.br.Acessado em 25/07/2017.) No trecho Quando estou com a gua, no guardo mgoa. Explodo de emoo, o autor descreve a maneira altamente energtica com que sdio metlico reage com gua, conforme equao a seguir: a Na(s) + b H2O(l)c NaOH(aq) + d H2(g) Na equao balanceada, os valores dos coeficientes estequiomtricos a, b, c e d so, respectivamente:

(UFPR - 2017 - 1 FASE) Uma certa espcie qumica A, quando em soluo, reage rapidamente com oxignio molecular dissolvido e degradada por ele. A velocidade dessa reao segue a lei da velocidade v = k[A]. O grfico que representa de forma adequada a relao entre a concentrao da espcie A em soluo com o decorrer da reao :