2ª Olimpíada de Química do Rio de Janeiro

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MODALIDADE EM2

  Leia atentamente as instruções abaixo:

  • Essa prova destina-se exclusivamente a alunos das 2ª 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 proibido a utilização de calculadoras gráficas.
  • Fica proibida a consulta a qualquer material.

  Boa prova! RIO DE JANEIRO, 23 DE JUNHO 2007.

  Algumas fórmulas úteis: 2

  = ∆ = ∆ λ v f E mc

  ∆ = ∆ − ∆ E = hf G H T S

  ∆ = − º ln G RT K

  Constantes: − − − − 1 1 1 1

  = ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ , 082 8 , 314

  Constante dos gases: R atm L mol K R J mol K −34 − − 1 1 = ⋅ ⋅ = ° 6 , 626

  10 ( ) 1 . .

  Constante de Planck: h J s c água cal g C 8 = ⋅

  3 10 /

  1 4 ,

  = 10

  2 =

  1 Å

  10 m

  Alguns calores de formação

  H º [H O] = –285,8 kJ/mol f

  2 H º [Mg(OH) ] = –924,5 kJ/mol f

2 QUESTÕES OBJETIVAS

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

  2

  4

  

3

  2

  4 100g de oleum ficaria 109g após todo SO livre se combinar com água. Qual o percentual de SO livre em um

  3

  3 oleum 109%?

  a) 9%

  b) 29%

  c) 40%

  d) 50%

  e) 65% 2)

  A que temperatura as moléculas de O 2 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 3) Sobre o ponto de ebulição de um líquido, é correto afirmar: a) é a temperatura na qual líquido e vapor coexistem em equilíbrio.

  b) 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(NO ) foram misturados com 30 mL de uma solução 0,400 M de NH NO . A

  3

  2

  4

  3

  • [NO ] na solução resultante é:

  3

  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) HgNO

  3

  b) Ba(NO )

  3

  2

  c) NaNO

  3

  d) ZnSO

  4

  e) FeSO

4 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.

  • -14

  7)

  O K para o iodato de chumbo II, Pb(IO ) é 3,2 x 10 a uma dada temperatura. Qual a solubilidade de Pb(IO ) ps

  3

  2

  3

  2 em mol/L?

  • 7

  a) 1,8 x 10

  • 7

  b) 3,6 x 10

  • 5

  c) 2,0 x 10

  • 5

  d) 4,0 x 10

  • 5

  e) 8,0 x 10 8)

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

  a) Ca(CH COO)

  3

  2

  b) Ba(OH)

  2

  c) KOH

  d) H COH

  3 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) NaHCO

  3

  b) NH Cl

  4

  c) KCN

  d) KCl

  e) CO

  2

  10) Misturando-se 1L de solução aquosa de HCl de pH = 1 com 10 L de solução aquosa de HCl de pH = 4, qual das opções

  abaixo contém o valor aproximado de pH da mistura?

  a) pH = 0,4

  b) pH = 1,0

  c) pH = 2,0

  d) pH = 4,0

  11) 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

  3+ +

  12)

  Os íons Au e Au são necessariamente:

  a) Isoeletrônicos

  b) Isótopos

  c) Isótonos

  d) Isóbaros

  e) Alótropos

  10

  1

  13) A distribuição eletrônica do

29 Cu dada como [Ar] 3d 4s

  a) está ativada

  b) é a distribuição real pois corresponde à situação de menor energia

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

  hemoglobina?

  4

  a) 1,0 x 10

  4

  b) 1,7 x 10

  4

  c) 2,5 x10

  4

  d) 6,7 x 10

  4

  e) 7,0 x 10 15)

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

  a) CH – quadrado planar

  4

  b) NH – trigonal plana

  3

  c) XeO

  4 – tetraédrica

  d) BF – piramidal

  3

  e) H O – linear

  2

  16)

  Dentre as estruturas CH , CH CN, CH OH, NaCN e CH NH , a que apresenta maior momento dipolo é:

  4

  3

  3

  

3

  2

  a) CH

  4

  b) CH CN

  3

  c) CH OH

  3

  d) NaCN

  e) CH NH

  3

  2

  17)

  Entre as opções abaixo, assinale aquela que contém a afirmação errada: a) Um sistema monofásico tanto pode ser uma substância pura quanto uma solução.

  b) Existem tanto soluções gasosas, como líquidas, como ainda soluções sólidas.

  c) Temperatura de fusão constante é característica apenas de substância pura.

  d) A ebulição da água pode acontecer a uma temperatura inferior a 100 ºC.

  e) O leite é uma mistura heterogênea.

  18) Qual a pressão parcial do SO se 100 g de O são misturados com 100 g de SO , e a pressão total é 600 mmHg?

  2

  2

  2

  a) 500 mmHg

  b) 400 mmHg

  c) 300 mmHg

  d) 200 mmHg

  e) 100 mmHg 19) Em campanhas de pode ser necessário utilizar rações militares de emergência. Elas são fornecidas em

  embalagens de plástico aluminizado, contendo dois recipientes independentes e impermeáveis. Esta disposição permite o chamado “esquenta ração sem chama”. Para o aquecimento do alimento, introduz-se água no recipiente externo, através de orifício próprio. Em presença de Fe e NaCl, a reação Mg + H O Mg(OH) + H ocorre

  (s) 2 (l) 2(s) 2(g) rapidamente.

  Se só a água do alimento fosse aquecida e tivéssemos 400g de alimento com 50% de água, calcule a que temperatura chegaria o alimento. Considerando que este se encontra a 25 °C e a massa de magnésio consumida é de 2g. Admita ainda que a água acrescentada seja apenas suficiente para reagir com os 2 g de Mg.

  a) 33,61 ºC

  b) 42,23 °C

  c) 59,46 ºC

  d) 93,92 ºC

  e) 438,52 ºC

  • 1
  • 1

  20) Acrescentou-se 200 mL de uma solução 0,1mol.L de açúcar e 200 mL de uma solução 0,1mol.L de NaCl

  respectivamente em 1 e 2 como mostra a figura abaixo. As soluções ficaram separadas por uma membrana semipermeável. Qual deve ser a pressão exercida e em que lado?

  a) 249 Pa do lado 1

  b) 249 Pa do lado 2

  c) 500 Pa do lado 1

  d) 500 Pa do lado 2

  e) Nenhuma, pois ambas as soluções estão à mesma concentração QUESTÕES DISCURSIVAS ATENđấO: Cada folha de resposta deve conter somente solução de um único problema. Caso não haja espaço suficiente, mais de uma folha de resposta pode ser utilizada para resolver o mesmo problema. 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.

X. Ainda pode simplesmente encontrar-se sob a forma de substância simples na fase gasosa a temperaturas não muito elevadas, mesmo à pressão ambiente.

  b) Quais os compostos representados por A, B, C, D, E, F, G, H e M?

  c) Qual o valor de Z? E quais os números de oxidação de X nos compostos A, B, C e D? d) Represente as equações balanceadas das reações químicas citadas no texto.

  a) Tem-se 25 cm

  3 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 V

  1 de ligroína em cada extração sobre um volume V

  2 de solução aquosa contendo uma massa m de trimistina original, quanto de trimistina ficará em solução aquosa em função de n, V

  , V e m?

  Problema 2

  O elemento X é um importante regulador do metabolismo humano, sendo essencial na composição de alguns

hormônios reguladores da atividade fisiológica. X é encontrado nas condições ambiente sob a forma de um sólido violeta

capaz de formar diferentes substâncias, dentre eles, quatro compostos binários com oxigênio A, B, C e D, em ordem

crescente de número de oxidação de X. Todos esses compostos A, B, C e D ao reagirem com água formam outros

compostos, respectivamente, E, F, G e H, dos quais, H é um oxidante muito forte. Além disso, X também é encontrado

como um composto binário com o elemento Y, sob forma do composto M, que pertence a mesma classe das

substâncias E, F, G e H. Também pode ser encontrado em sais, dentre os quais, um é componente está presente no sal

de cozinha, Na

  Z

  a) Determine quais são os elementos X e Y.

  • ?

  7

  • (aq)

  b) Diga o que acontecerá com o Fe

  Na reação que ocorre na letra a, um gás é liberado. De posse da quantidade de ferro na amostra calculada no item acima, calcule o volume do gás nas CNTP desprendido da solução na reação descrita na letra a.

  4(aq) 0,102 M para titular a solução, calcule a porcentagem de ferro no ouro.

  c) Sabendo que foram necessários 21,6 mL de KMnO

  . Escreva a equaçao balanceada da reação entre os dois íons.

  4

  2+ (aq) , e com o MnO

  , é um forte agente oxidante. A quantidade de ferro em solução pode ser determinada através de uma titulação com permanganato.

  e) Qual a geometria molecular do composto X

  4

  O permanganato, MnO

  a) Qual elemento sofre redução para que o ferro sofra oxidação? Escreva a equação balanceada da reação entre os dois compostos.

  .

  O ouro encontrado na natureza contém muitas vezes impurezas. Suponha que uma amostra de 1,45 g de ouro contém ferro como impureza. A amostra é dissolvida em ácido e o ferro obtido é o Fe 2+ (aq)

  Problema 3

  • (aq)

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