6ª OLIMPÍADA DE QUÍMICA DO RIO DE JANEIRO – 2011

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6ª OLIMPÍADA DE QUÍMICA

DO RIO DE JANEIRO

  • – 2011

MODALIDADE EM1

  Leia atentamente as instruções abaixo: a

 Esta prova destina-se exclusivamente aos alunos da 1 série do ensino médio.

   A prova contém vinte questões objetivas, cada uma com cinco alternativas, das quais apenas uma é correta. Assinale na folha de respostas a alternativa que julgar correta.

   A prova deve ter um total de OITO páginas, sendo a primeira folha a página de instruções e a oitava a folha de respostas.  Cada questão tem o valor de um ponto.  A duração da prova é de DUAS horas.  O uso de calculadoras comuns ou científicas é permitido.  Fica proibida a consulta de qualquer material.

  Rio de Janeiro, 19 de agosto de 2011.

  Realização:

Página 1 de 8

  ABQ RJ – Colégio Pedro II – IFRJ – PUC-Rio

TABELA PERIÓDICA DOS ELEMENTOS

1

  1

  18 2 1,0 H He

  2

  13

  14

  15

  16

  17 3 4 n  atômico 5 6 7 8 9 4,0 10 SÍMBOLO 6,9 9,0 Li Be 11 12 massa atômica 10,8 12,0 14,0 16,0 19,0 20,2 13 B C N O F Ne 14 15 16 17 18 Na Mg Si P S Ar 23,0 24,3

  Al Cl 19 20 21

  3 22

  4 23

  5 24

  6 25

  7 26

  8 27

  9 28

  10 29

  11 30 12 28,1 31,0 32,0 39,9 27,0 35,5 31 32 33 34 35 36

39,0 40,0 45,0 47,9 50,9 52,0 55,0 55,8 58,9 58,7 63,5 65,4 69,7 72,6 74,9 79,0 79,9 83,8

37 K Ca Sc Ti 38 39 40 V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 85,5 87,6 88,9 91,2 92,9 95,9 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te 55 56 57 72 73 74 75 98 101,1 102,9 106,4 107,9 112,4 114,8 118,7 121,8 127,6 127,0 131,3 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 I Xe 86

  • – 71

  

Cs Ba Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Pb Bi Po At Rn

132,9 137,3 178,5 181,0 183,8 186,2 190,2 192,2 195,1 197,0 200,6 207,2 209,0 209 210 222

87 88 104 105 106 107 108 109 89 204,4 Tl

  • –103 223 226 261 262 263 262 265 266 Fr Ra Rf Db Sg Bh Hs Mt
  • 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 Série dos Lantanídeos 138,9 140,1 140,9 144,2 145 150,4 152,0 157,3 159,0 162,5 164,9 167,3 168,9 173,0 174,97 La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103

      Série dos Actinídeos Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr 227 232,0 231,0 238,0 237 244 243 247 247 251 252 257 258 259 262 QUESTÕES

      01

    • – Energia de ligação pode ser definida como sendo a energia necessária para romper a ligação ou ligações entre dois átomos. Considerando apenas ligações entre átomos de carbono, pode-se afirmar que a energia necessária para quebrar (a) uma ligação dupla é menor que a necessária para quebrar duas ligações simples. (b) duas ligações simples é menor que a necessária para quebrar uma ligação dupla. (c) uma ligação dupla é a mesma que a necessária para quebrar duas ligações simples. (d) a ligação do tipo  da ligação dupla é a mesma que a necessária para quebrar uma ligação simples. (e) duas ligações do tipo  da ligação tripla é maior que a necessária para quebrar a ligação dupla.

      02

    • – Partículas em desequilíbrio elétrico são chamadas de íons, que são formados pela perda ou ganho de

      2+

      2

    • – – –

      elétrons, a partir de um átomo no estado fundamental. Sejam os seguintes íons: Br , Ca , S , , Cl

      2 2+ 2+

    • – 3+

      Sc ,Se ,Sr e Zn . Organizando os íons isoeletrônicos em ordem crescente de raio iônico tem-se que

      2+

      2

    • – – 2+ 2+
    • – 2 2+ 3+

      (a) Zn < Ca < Sr < S (d) Ca < Sc < Br < Se

      3+

    • – 2+ 2+
    • – 2+
    • – 2
    • – 2

      (e) Sc < Zn < Ca < Sr < Br < S < Se

      (b) Cl

      3+ 2+

      2

    • – –

      (c) Sc < Ca < S < Cl

      03

    • – A prata é conhecida pelo homem desde a antiguidade. Podemos encontrá-la em peças decorativas e antigas moedas da região do mediterrâneo. A distribuição eletrônica do cátion monovalente da prata é

      8

      2

      2

      6

      10

      (a) [Kr] 4d 5s (d) [Ar] 4s 4p 4d

      9

      1

      2

      6

      9

      1

      (b) [Kr] 4d 5s (e) [Ar] 4s 4p 4d 5s

      10

      (c) [Kr] 4d

      ABQ RJ – Colégio Pedro II – IFRJ – PUC-Rio

      04

    • – Três substâncias, nomeadas de X, Y e Z, formam uma mistura homogênea no estado sólido. A solubilidade das substâncias em dois solventes pode ser vista na tabela abaixo:

      Substância Solubilidade em água Solubilidade em acetona

      X Solúvel Solúvel Y Insolúvel Solúvel Z Insolúvel Insolúvel

      Os seguintes procedimentos foram propostos para a separação das três substâncias: I) Ao adicionar acetona à mistura X e Y iriam se dissolver e Z, que é insolúvel, seria separado por filtração. A seguir, a acetona seria evaporada e com posterior adição de água ao sistema, formado agora pelas substâncias X e Y. Como a substância Y é insolúvel em água, seria separada por filtração e, através de uma destilação simples ou evaporação, a substância X seria recuperada.

      II) Ao adicionar água na mistura e realizar uma filtração, as substâncias Y e Z, que são insolúveis, seriam separadas. A solução aquosa seria evaporada, permitindo a recuperação da substância X. Na mistura de Y e Z, seria adicionada acetona. A substância Y solubilizará e a Z permanecerá insolúvel, podendo ser filtrada. Em seguida, a solução de Y em acetona seria evaporada, obtendo a substância Y.

      III) Ao adicionar uma mistura de mesmo volume de água e acetona seria possível efetuar a separação das três fases. A substância Z, que ficaria insolúvel, seria separada por uma filtração. A substância X se encontraria na fase aquosa enquanto a Y estaria dissolvida em acetona. As fases da água e acetona seriam separadas com uma destilação e os sólidos X e Y seriam obtidos evaporando os solventes.

      IV) Ao adicionar uma mistura de mesmo volume de água e acetona seria possível efetuar a separação das três fases. A substância Z, que ficaria insolúvel, seria separada por uma centrifugação. A fase aquosa, contendo a substância Y seria separada da acetona, que contém a substância X dissolvida, por uma destilação. Os sólidos X e Y seriam obtidos a partir da evaporação dos solventes.

      Estão corretos APENAS os procedimentos (a) I e II. (b) II e IV. (c) III e IV. (d) I, II e III. (e) I, III e IV.

      05

    • – O gráfico abaixo foi esboçado após a destilação de 160 mL de uma amostra contendo três componentes líquidos. Sabe-se que a mistura não é azeotrópica. Sobre essa destilação NÃO é possível afirmar que (a) apenas um dos líquidos foi separado e sua fração tem volume de 50 mL. (b) o crescimento de temperatura evidencia o uso de uma coluna de fracionamento. (c) dois componentes da amostra foram destilados como uma mistura. (d) a diferença entre o volume inicial da amostra e do destilado foi de cerca de 20 %.

      o

      (e) o ponto de ebulição de um dos componentes é, segundo o gráfico, de 110 C.

      ABQ RJ – Colégio Pedro II – IFRJ – PUC-Rio Texto para as Questões 06 e 07

      A figura abaixo mostra três recipientes de mesma massa que foram numerados como 1, 2 e 3. As medidas exibidas na figura para o Recipiente 1 são das paredes internas.

      Os três recipientes foram completamente cheios de diferentes líquidos e, após isso, foram levados a uma balança, conforme mostra a tabela abaixo.

      

    Recipiente Líquido Densidade do líquido Massa medida

      1 Água 1,000 kg/L 895,3 g

      2 Hexano 0,6550 kg/L 847,0 g

      3 Etanol 0,7900 kg/L 877,7 g

      06

    • – A massa dos recipientes está entre (a) 600 g e 650 g. (b) 650 g e 700 g. (c) 700 g e 750 g. (d) 750 g e 800 g. (e) 800 g e 850 g.

      07

    • – Considere que o volume de líquido presente nos recipientes 1, 2 e 3 é, respectivamente, V1, V2 e

      V3. A relação entre os volumes em cada recipiente é (a) V1 = V2 = V3 (d) V1 < V3 < V2 (b) V1 = V3 < V2 (e) V2 < V1 < V3 (c) V3 = V2 < V1

      08

    • – A ANP (Agência Nacional do Petróleo) realiza em postos de gasolina um teste para determinar o teor de álcool na gasolina. Segundo o Ministério de Minas e Energia, a gasolina comum pode conter até 26 % de etanol anidro. Este teste se baseia em colocar 50 mL da gasolina comum em uma proveta e adicionar a mesma 50 mL de uma solução saturada de cloreto de sódio (sal de cozinha). Após agitação e repouso, encontraremos 2 fases na proveta, uma de gasolina pura e outra de água, cloreto de sódio e etanol. Qual é o volume mínimo de gasolina pura e o processo de fracionamento que pode ser utilizado para separar a mistura homogênea encontrada após a agitação? (a) 13 mL e flotação. (d) 37 mL; decantação. (b) 13 mL e centrifugação. (e) 50 mL; floculação. (c) 37 mL e destilação.

      09

    • – Três elementos químicos hipotéticos apresentam números de massa crescentes e alternados. O 1º elemento apresenta 45 prótons, o 2º elemento apresenta 50 nêutrons, e o 3º elemento é isótono do 1º e isótopo do 2º. Qual é o número de massa dos três elementos? (a) 45, 47 e 49. (b) 48, 50 e 52. (c) 48, 49 e 50. (d) 97, 99 e 101. (e) 97, 98 e 99.

      ABQ RJ – Colégio Pedro II – IFRJ – PUC-Rio

      10

    • – Um elemento químico apresenta os seguintes números quânticos para seu elétron diferenciador: n = 3, l = 2, m = 0.

      Esse elemento está localizado no (a) grupo 2; 3º período. (c) grupo 5; 4º período. (e) grupo 15; 3º período. (b) grupo 3; 5º período. (d) grupo 10; 5º período.

      Texto para as Questões 11, 12 e 13.

      O gás flúor (F ) é um exemplo de forte agente oxidante e uma das substâncias simples mais

      2

      reativas que se tem conhecimento. Esse gás é tão reativo que, sob determinadas condições, consegue formar compostos até com gases nobres. Hoje são conhecidos vários fluoretos de xenônio.

      Essa capacidade que o gás flúor tem de reagir com outras substâncias é explicada em parte pela ligação relativamente fraca presente na molécula de F e a capacidade dos átomos desse elemento em

      2

      ganhar elétrons. Outro exemplo de molécula igualmente reativa e com forte poder oxidante é o ozônio (O ), um dos alótropos do oxigênio.

      3

      11 – Analise as seguintes afirmações sobre propriedades do flúor, oxigênio ou seus compostos. I) A ligação do F é fraca porque o flúor é um elemento muito eletronegativo.

    2 II) A eletronegatividade é a energia envolvida no ganho de elétrons por um átomo.

      III) O valor de raio atômico do flúor é menor que o do oxigênio.

      2

    • – – IV) O valor do raio iônico do ânion F é menor que o do ânion O .

      Estão corretas APENAS as afirmativas: (a) I e II. (b) I e IV. (c) III e IV. (d) I, II e III. (e) II, III e IV.

      12 – Analise as seguintes estruturas de Lewis para representar o ozônio.

      O O O O O O O O O O O O O O O

      Figura II Figura I Figura III Figura IV Figura V

      A estrutura de Lewis correta para representar o ozônio é aquela vista na figura (a) I. (b) II. (c) III. (d) IV. (e) V.

      13

    • – Os compostos formados pelo flúor e mais um elemento são comumente chamados de fluoretos, como os fluoretos de xenônio. Analise as afirmativas abaixo sobre alguns desses compostos. I) O composto CF 4 é apolar embora tenha ligações polares.

      II) A ligação presente no composto BF é classificada como iônica.

      3

    • – + III) Os íons H e F estão presentes no composto iônico HF.

      IV) Os compostos XeF e XeF apresentam ligações covalentes entre flúor e xenônio.

      2

    4 Estão corretas APENAS as afirmativas: (a) I e II. (b) I e IV. (c) III e IV. (d) I, II e III. (e) II, III e IV.

      14

    • Q e J são elementos da Tabela Periódica. Q é o elemento de menor raio atômico do bloco s de seu período e forma com J um composto com fórmula química QJ. Pode-se afirmar que o composto formado por esses elementos é
    • – + (a) iônico e possui os íons Q e J . (d) molecular e possui uma ligação simples entre Q e J.
    • – 2+

      2 (b) iônico e possui os íons Q e J . (e) molecular e possui uma ligação dupla entre Q e J.

    • – 3+

      3 (c) iônico e possui os íons Q e J .

      ABQ RJ – Colégio Pedro II – IFRJ – PUC-Rio

      15

    • – O estado físico dos compostos moleculares depende, essencialmente, das forças intermoleculares existentes neles. Considere os seguintes compostos moleculares e seus estados físicos: NH

      3 2 (s),

      (l), CO H

    2 O (l) e HCl (l). O tipo de força intermolecular existente em cada composto citado é, respectivamente, (a) ligação de hidrogênio, dipolo induzido, ligação de hidrogênio e dipolo permanente.

      (b) dipolo permanente, dipolo permanente, ligação de hidrogênio e dipolo induzido. (c) ligação de hidrogênio, dipolo induzido, dipolo permanente e dipolo permanente. (d) dipolo permanente, dipolo induzido, dipolo permanente e ligação de hidrogênio. (e) ligação de hidrogênio, dipolo induzido, dipolo permanente e ligação de hidrogênio.

      16 – Três frascos transparentes idênticos e sem rótulo estão lacrados sobre uma bancada num laboratório. Todos contêm líquidos incolores e ao serem pesados verificou-se que a massa dos três era diferente. Por questão de segurança, o lacre não pode ser removido. Ao procurar informações no laboratório, o técnico observou uma anotação informando que os frascos continham líquidos diferentes: etanol puro (d = 0,81

      3

      3

      3

      g/cm ), diclorometano (d = 1,33 g/cm ) e clorofórmio (d = 1,42 g/cm ). No entanto, os rótulos foram perdidos em um acidente. Apenas com as informações disponíveis, o técnico poderá identificá-los comparando (a) a massa com a densidade de cada um deles, pois as mesmas são inversamente proporcionais.

      (b) o volume com a densidade de cada um deles, pois os mesmos são inversamente proporcionais. (c) a massa com a densidade de cada um deles, pois as mesmas são diretamente proporcionais. (d) o volume com a densidade de cada um deles, pois os mesmos são diretamente proporcionais. (e) a massa com o volume de cada um deles, pois os mesmos são inversamente proporcionais.

      Texto para as Questões 17 e 18

      Um dos fenômenos mais citados hoje em dia é o Efeito Estufa. Neste caso específico, o dióxido

      de carbono (CO 2 ) é o mais influente, pois ele cria uma “capa” gasosa na atmosfera que impede a saída de nossa atmosfera de parte dos raios solares.

      Outros poluentes emitidos pela queima de combustíveis fósseis podem formar a chuva ácida, outro fenômeno de grande impacto ambiental. Quando queimamos combustíveis fósseis, o enxofre presente neles é queimado junto, gerando o dióxido de enxofre (SO

      2 ) que em contato com o oxigênio do

      ar atmosférico, se transforma em trióxido de enxofre (SO ), este por sua vez, em contato com a água que

      3

      evapora dos rios e mares, se transforma em ácido sulfúrico (H

      2 SO 4 ) que precipita com a chuva, daí o termo chuva ácida.

      17

    • – A geometria molecular dos óxidos citados no texto é, respectivamente, (a) angular, linear, trigonal plana. (b) linear, angular, piramidal. (c) linear, angular, trigonal plana. (d) linear, linear, trigonal plana. (e) angular, angular, piramidal.

      18

    • – A molécula de ácido sulfúrico apresenta (a) duas ligações covalentes e quatro ligações iônicas. (b) três ligações covalentes três ligações iônicas. (c) quatro ligações covalentes e duas ligações iônicas. (d) seis ligações covalentes e nenhuma ligação iônica. (e) nenhuma ligação covalente e seis ligações iônicas.

      ABQ RJ – Colégio Pedro II – IFRJ – PUC-Rio

      19

    • – Nos últimos anos do século XIX, Thomson realizou uma famosa experiência utilizando um tubo de raios catódicos modificado. A análise do resultado dessa experiência e suas implicações levaram Thomson a propor um novo modelo para o átomo. O principal resultado obtido nessa experiência foi a determinação (a) do número atômico dos elementos. (d) do tamanho do núcleo em relação ao átomo. (b) do número de elétrons dos elementos. (e) da massa relativa dos elementos. (c) da razão carga-massa dos elétrons.

      20 – As figuras abaixo mostram as estruturas de Lewis para alguns íons.

      _ H

      2 _ O B S H H O O H

    • – BH (Figura II)

      4

    • – 2

      SO (Figura I)

      3

      O N O

      N O

    • NO (Figura III)
    • NO (Figura IV)

      2 Estão corretas APENAS estruturas mostradas nas figuras (a) I e II. (b) III e IV. (c) I e III. (d) I, II e IV. (e) II, III e IV.

      ABQ RJ – Colégio Pedro II – IFRJ – PUC-Rio FOLHA DE RESPOSTA – EM1 Nome:

      A B C D E Questão 01 Questão 02 Questão 03 Questão 04 Questão 05 Questão 06 Questão 07 Questão 08 Questão 09 Questão 10 Questão 11 Questão 12 Questão 13 Questão 14 Questão 15 Questão 16 Questão 17 Questão 18 Questão 19 Questão 20

      Número de acertos:

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