2ª Olimpíada de Química do Rio de Janeiro

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(1)

MODALIDADE EM3

Leia atentamente as instruções abaixo:

Essa prova destina-se exclusivamente a alunos das 3ª série do Ensino Médio.

A prova contém vinte questões objetivas e três questões discursivas.

Cada questão objetiva contém cinco alternativas, das quais apenas uma é correta.

Assinale na folha de respostas das questões objetivas a alternativa que julgar

correta.

As questões discursivas devem ser respondidas

apenas

com caneta azul ou

preta.

Cada folha de resposta discursiva deve conter somente solução de

um único

problema.

Cada questão objetiva tem o valor de 2 pontos. E cada questão discursiva tem o

valor de 20 pontos (serão consideradas soluções parciais e o raciocínio

apresentado).

As questões discursivas só serão corrigidas caso o aluno atinja um mínimo de

pontos na parte objetiva. Este mínimo será determinado posteriormente.

A duração da prova será de 4 horas e 30 minutos.

É permitido o uso de calculadora científica e régua, estando proibida a utilização

de calculadoras gráficas e celulares.

Fica proibida a consulta a qualquer material.

Boa prova!

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(3)

Algumas fórmulas úteis:

f

v

=

λ

2

mc

E

=

E

=

hf

G

=

H

T

S

G

º

=

RT

ln

K

Constantes:

Constante dos gases:

R

=

0

,

082

atm

L

mol

−1

K

−1 1 1

314

,

8

=

J

mol

K

R

Constante de Planck:

h

=

−34

J

s

10

626

,

6

1 1

.

.

1

)

(

água

=

cal

g

°

C

c

Velocidade da luz:

c

=

3

10

8

m

/

s

1

cal

=

4

,

2

J

1 Å

=

10

−10

m

Alguns potenciais de redução

Alguns valores logarítmicos:

63

,

6

)

10

x

(2,334

log

-7

=

64

,

10

)

10

x

(2,291

log

-11

=

QUESTÕES OBJETIVAS

1) Um oleum corresponde a uma mistura de H2SO4 e SO3. Quando se diz “H2SO4 a 109%” significa que o peso de

100g de oleum ficaria 109g após todo SO3 livre se combinar com água. Qual o percentual de SO3 livre em um

oleum 109%?

a) 9%

b) 29%

c) 40%

d) 50%

e) 65%

2) A que temperatura as moléculas de O2 teriam a mesma velocidade média dos átomos de He a 27°C?

a) 216 °C

b) 300°C

c) 1000°C

d) 2127 °C

e) 2700°C

(4)

a) é a temperatura na qual líquido e vapor coexistem em equilíbrio.

b) não varia com a pressão atmosférica.

c) é a temperatura na qual a pressão de vapor é 1 atm.

d) é diretamente proporcional a massa molecular do líquido.

e) é a temperatura na qual a pressão de vapor é igual à pressão externa.

4) 20 mL de uma solução 0,100 M de Ba(NO3)2 foram misturados com 30 mL de uma solução 0,400 M de NH4NO3. A

[NO3-] na solução resultante é:

a) 0,100 M

b) 0,250 M

c) 0,280 M

d) 0,320 M

e) 0,400 M

5) Um precipitado será formado quando uma solução aquosa de ácido clorídrico for adicionado a uma solução aquosa de:

a) HgNO3 b) Ba(NO3)2 c) NaNO3 d) ZnSO4 e) FeSO4

6) A pressão de vapor de um líquido irá diminuir se:

a) o líquido for movido para um recipiente no qual sua área superficial seja muito menor.

b) o volume do líquido no recipiente for reduzido.

c) o volume da fase do vapor for aumentado.

d) o número de mols do líquido for reduzido.

e) a temperatura for reduzida.

7) Kps para o iodato de chumbo II, Pb(IO3)2 é 3,2 x 10-14 a uma dada temperatura. Qual a solubilidade de Pb(IO3)2 em

mol/L?

a) 1,8 x 10-7 b) 3,6 x 10-7 c) 2,0 x 10-5 d) 4,0 x 10-5 e) 8,0 x 10-5

8) Uma solução aquosa de qual composto abaixo não irá conduzir corrente elétrica?

a) Ca(CH3COO)2 b) Ba(OH)2 c) KOH

d) H3COH

e) Todos os compostos anteriores irão conduzir corrente elétrica.

9) Qual das seguintes substâncias, a ser adicionada em água, não irá alterar o pH?

a) NaHCO3 b) NH4Cl c) KCN

d) KCl

e) CO2

(5)

a) pH = 0,4

b) pH = 1,0

c) pH = 2,0

d) pH = 4,0

e) pH = 5

11) Qual a relação entra as estruturas abaixo?

a) compostos idênticos

b) enantiômeros

c) diasteroisômeros

d) isômeros cis/trans

e) isômeros constitucionais

12) Assinale a alternativa contendo os ácidos na ordem crescente de pKa:

a) CH3COOH < HOOCCHClCOOH < HOOCCH2COOH < HCOOH < CH3(CH2)6COOH b) HOOCCHClCOOH < CH3(CH2)6COOH < HOOCCH2COOH < HCOOH < CH3COOH c) HOOCCHClCOOH < HOOCCH2COOH < HCOOH < CH3COOH < CH3(CH2)6COOH d) CH3COOH < HOOCCH2COOH < HOOCCHClCOOH < HCOOH < CH3(CH2)6COOH e) CH3(CH2)6COOH < CH3COOH < HCOOH < HOOCCH2COOH < HOOCCHClCOOH

13) Uma reação qualquer tem a velocidade equacionada por v = k [A] [B]. Pode-se afirmar que a constante de velocidade k de reações químicas não depende de:

a) Temperatura

b) Energia de ativação

c) Energia cinética das moléculas

d) Pressão

e) Presença de catalisador

14) Os íons Au+ e Au3+ são necessariamente:

a) Isoeletrônicos

b) Isótopos

c) Isótonos

d) Isóbaros

e) Alótropos

15) A distribuição eletrônica do 24Cu dada como [Ar] 3d10 4s1

a) está ativada

b) é a distribuição real pois nesta situação há simetria

c) está incorreta

d) é a distribuição real porque o nível 3 sempre vem antes do 4 em níveis energéticos

e) é a única distribuição eletrônica que mesmo no estado não ativado não obedece ao diagrama de Linus Pauling

16) Se uma hemoglobina tem 0, 335% de ferro, qual o valor aproximado para a menor massa molar possível para esta hemoglobina?

(6)

b) 1,7 x 104 c) 2,5 x104 d) 6,7 x 104 e) 7,0 x 104

17) Assinale dentre as alternativas abaixo aquela contendo a correta correlação entre a molécula e sua geometria molecular:

a) CH4 – quadrado planar b) NH3 – trigonal plana c) XeO4 – tetraédrica d) BF3 – piramidal e) H2O – linear

18) Considerando os possíveis tipos de ligações carbono-carbono no naftaleno, qual tem menor comprimento?

2 3 1 4 9 10 6 5 7 8

a) 1-2

b) 1-9

c) 2-3

d) 9-10

e) Todas têm comprimentos iguais

19) A respeito da radioatividade, é correto afirmar que:

a) se a meia-vida do polônio é três minutos, após nove minutos uma amostra desse nuclídeo reduzir-se-á a da sua massa inicial.

b) as radiações emitidas por um átomo são diferentes para o átomo combinado e não combinado.

c) os raios alfa ( ) são íons lítio (Li+) emitidos por núcleos de átomos radioativos, os raios beta ( ) são elétrons

emitidos pelos núcleos radioativos e os raios gama ( ) são ondas eletromagnéticas semelhantes aos raios X.

d) quando um elemento emite um raio alfa, o seu número atômico decresce três unidades e o seu número de massa decresce cinco unidades.

e) quando um átomo X, de número atômico Z e número de massa A, emite um raio beta, forma-se um átomo Y. Assim X e Y são isóbaros.

20) Analise as alternativas:

I. A coloração de uma solução de iodo desaparece com a adição de Zn metálico a essa solução.

II. Quando se adiciona Ag metálica a uma solução de iodo, a coloração da solução não desaparece.

III. Quando se adiciona Ni metálico a uma solução de iodeto, a solução permanece incolor.

IV. Quando se adiciona Ag metálica a uma solução de iodeto, a solução fica colorida.

V. Quando se adiciona Ni metálico a uma solução de iodo, a coloração não desaparece.

VI. Ao ser adicionada a uma solução de iodeto uma solução de alvejante doméstico – solução de hipoclorito (ClO-) -, a solução é colorida.

Estão corretas:

a) I, II, III e VI

b) I, II e III

c) III, IV e V

d) II, IV e VI

e) Todas são corretas

QUESTÕES DISCURSIVAS

(7)

Problema 1

A extração é um dos processos de separação mais antigo e mais utilizado pelos químicos.

O processo mais frequente é o de extração simples (líquido-líquido), consistindo em agitar a solução ou suspensão da substância desejada com um solvente imiscível em um funil de separação. Os vários solutos presentes, se distribuem, então, entre as camadas (geralmente aquosa e orgânica) de acordo com suas solubilidades relativas. É o caso da trimistina, o principal componente da noz moscada.

a) Tem-se 25 cm3 de uma solução aquosa contendo 2 g de trimistina. Esta solução é agitada com 5mL de

ligroína, deixando-se em seguida que este decante. Sabendo que a solubilidade da trimistina, por unidade de volume, é 7,5 vezes maior na ligroína do que na água, à temperatura da experiência, e que ambas as soluções saturadas podem ser consideradas diluídas, calcule a quantidade de trimistina que permanece na camada aquosa.

b) Se formos extrair trimistina a partir de n extrações sucessivas, sendo utilizado um volume V2 de ligroína em

cada extração sobre um volume V1 de solução aquosa contendo uma massa m de trimistina original, qunto de

trimistina ficará em solução aquosa em função de n, V1, V2 e m?

Problema 2

O dióxido de carbono é um ácido diprótico em solução aquosa. Os valores de pKa à 0 ºC são:

CO2(aq) + H2O(l) HCO3-(aq) + H+(aq) pKa1 = 6,63

HCO3-(aq) CO32-(aq) + H+(aq) pKa2 = 10,64

A mudança de volume devido a dissolução de CO2 pode ser desprezado. A temperatura assumida nos itens abaixo

é de 0 ºC.

a) A concentração total de dióxido de carbono na água saturada com dióxido de carbono sob uma pressão parcial de 1 bar é 0,0752 mol/L. Calcule o volume do gás dióxido de carbono que pode ser dissolvido em um litro de água nessas condições.

b) Calcule a concentração de íons hidrogênio e de CO2 no equilíbrio, na água saturada com dióxido de carbono sob

uma pressão parcial de 1 bar.

c) Calcule a concentração de íons hidrogênio no equilíbrio em uma solução aquosa 0,01 mol/L de NaHCO3 saturada

com dióxido de carbono sob uma pressão parcial de 1 bar.

d) Calcule a concentração de íons hidrogênio no equilíbrio em uma solução aquosa 0,01 mol/L de Na2CO3 saturada

com dióxido de carbono sob uma pressão parcial de 1 bar. Ignore a auto-ionizaçao da água.

e) A solubilidade do carbonato de cálcio em água à 0 ºC é 0,0012g por 100 mL de água. Calcule a concentração de íons de cálcio em uma solução saturada de carbontato de cálcio em água.

Problema 3

(8)

Br

H

+

CDH2 CH CH2

+

HBr A

B

A

FeBr3

B KMnO4 C

HNO3

H2SO4 E

a) Determine as estruturas representadas pelas letras A, B, C e E e seus respectivos nomes IUPAC.

b) Se a primeira reação fosse conduzida em meio com peróxido, seria obtido o mesmo produto A? Em caso negativo, mostre a estrutura e o nome do composto obtido. Justifique.

c) Baseado na estrutura proposta para o composto B, seria pertinente esperar que o mesmo pudesse apresentar mais de um comportamento diante de uma dada enzima? Justifique.

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