Maratonas de Química ⇒ I Maratona de Química IME/ITA

[emanuel9393]

Solução do problema 60

Esse é um caso de reação com duas oxidações e uma redução. Vamos analisar as substâncias e a sua variação do seu número de oxidação:
Oxidações
[tex3]I_{3}^{1-} \,\,\,\, \rightarrow \,\,\, I^{7+} \,\,\,\, \Delta \, nox \, = \, 3 \cdot \left(7 \, + \, 1\right) \, = \, 24[/tex3]
[tex3]Cr^{3+} \,\,\,\, \rightarrow \,\,\, Cr^{6+} \,\,\,\, \Delta \, nox \, = \, 3[/tex3]
Reduções
[tex3]Cl_{2}^{0} \,\,\, \rightarrow \,\,\, Cl^{1-} \,\,\,\,\, \Delta \, nox \, = \, 2 \cdot \left(1 \, - \, 0\right) \, = \, 2[/tex3]
Com isso, o coeficiente do iodeto de cromo será [tex3]2[/tex3] enquanto o coeficiente do gás cloro será [tex3]24 \, + \, 3 \, = \, 27[/tex3]. Logo, teremos inicialmente:
[tex3]2CrI_3 + 27Cl_2 + NaOH \rightarrow NaIO_4 + Na_2CrO_4 + NaCl + H_2O[/tex3]
Acertando os coeficientes pelo método das tentativas, temos:
[tex3]2CrI_3 + 27Cl_2 + 64 \, NaOH \rightarrow 6 \,NaIO_4 + 2 \, Na_2CrO_4 + 54 \, NaCl + 32 \, H_2O[/tex3]
Soma dos coeficientes: [tex3]2+27+64+6+2+54+32 \, = \, 187[/tex3]
Letra.D
Fonte: Filipe Caceres

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Problema 61

(ITA- 2006) Considere os seguintes óxidos:

I. [tex3]CaO[/tex3]
II. [tex3]N_{2}O_{5}[/tex3]
III. [tex3]Na_{2}O[/tex3]
IV. [tex3]P_{2}O_{5}[/tex3]
V. [tex3]SO_{3}[/tex3]

Assinale a opção que apresenta os óxidos que quando dissolvido em água pura, tornam o meio ácido.

a) Apenas I e IV;
b) Apenas I, III e IV;
c) Apenas II e III;
d) Apenas II, IV e V;
e) Apenas III e V.

[poti]

Solução do Problema 61

I) Óxido básico.
II) Anidrido.
III) Óxido básico.
IV) Anidrido.
V) Anidrido.

Todo óxido básico, reagindo com água, forma base.
Todo anidrido, reagindo com água, forma ácido.

Logo, para tornar o meio ácido, ficamos com II, IV e V.

Letra D

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Problema 62

(ITA-2005) Assinale a opção que contém a substância cuja combustão, nas condições-padrão, libera maior quantidade de energia.

a) Benzeno
b) Ciclohexano
c) Ciclohexanona
d) Ciclohexeno
e) n-Hexano

[emanuel9393]

Solução do problema 62

Quanto maior a quantidade de [tex3]CO_{2}[/tex3] e [tex3]H_{2}O[/tex3] formada, maior a quantidade de energia liberada. Vamos analisar a combustão de cada substância:

[tex3]C_{6}H_{6} \, + \, \frac{15}{2} \, O_{2} \,\,\, \rightarrow \,\,\, 6 \, CO_{2} \, + \, 3 \, H_{2}O[/tex3] (Benzeno)
[tex3]C_{6}H_{12} \, + \, 9 \, O_{2} \,\,\, \rightarrow \,\,\, 6 \, CO_{2} \, + \, 6 \, H_{2}O[/tex3] (Ciclo-hexano)
[tex3]C_{6}H_{10}O \, + \, 8 \, O_{2} \,\,\, \rightarrow \,\,\, 6 \, CO_{2} \, + \, 5 \, H_{2}O[/tex3] (Ciclo-hexanona)
[tex3]C_{6}H_{10} \, + \, \frac{17}{2} \, O_{2} \,\,\, \rightarrow \,\,\, 6 \, CO_{2} \, + \, 5 \, H_{2}O[/tex3] (Ciclo-hexeno)
[tex3]C_{6}H_{14} \, + \, \frac{19}{2} \, O_{2} \,\,\, \rightarrow \,\,\, 6 \, CO_{2} \, + \, 7 \, H_{2}O[/tex3] (n-hexano)

Como podemos observar, todos apresentam a mesma quantidade de [tex3]CO_{2}[/tex3] anidro. O diferencial será a quantidade de [tex3]H_{2}O[/tex3]. Podemos observar que o n-hexano é a substância que mais libera energia por formar mais água.
Letra. E

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Problema 63

(ITA-2009) No Ciclo de Carnot, que trata de rendimento de uma máquina térmica ideal, estão presentes as seguintes transformações:

a) Duas adiabáticas e duas isobáricas;
b) Duas adiabáticas e duas isocóricas;
c) Duas adiabáticas e duas isotérmicas;
d) Duas isobáricas e duas isocóricas;
e) Duas isocóricas e duas isotérmicas.

[felps]

Solução do Problema 63

Um trecho de um livro: "Das diversas maneiras que podemos realizar um ciclo, existe uma, em particular, muito importante. Tal ciclo, denominado ciclo de Carnot, foi descrito e analisado por um jovem engenheiro francês, Sadi Carnot, em 1824. O ciclo de Carnot consiste em duas transformações isotérmicas, alternadas com duas transformações adiabáticas...".

Ou seja, Letra C.

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Problema 64

(ITA-1987) Qual dos compostos abaixo tem as mesmas frações de massa de Carbono, Hidrogênio e Oxigênio que as existentes no acetaldeído?

a) [tex3]C_4H_8O_4[/tex3].
b) [tex3]C_4H_{12}O_2[/tex3].
c) [tex3]C_6H_6O_2[/tex3].
d) [tex3]C_6H_{12}O_6[/tex3].
e) [tex3]C_{12}H_{24}O_6[/tex3].

[emanuel9393]

Solução do problema 64

O acetaldeído é o outro nome dado ao etanal previsto pelo IUPAC. Logo a fração de carbono no etanal ([tex3]C_{2}H_{4}O[/tex3]) pode ser determinado da seguinte forma:

[tex3]C (\%) \, = \, \frac{2 \cdot 12}{2 \cdot 12 \, + \, 4 \cdot 1 \, + \, 1 \cdot 16} \, = \, \frac{24}{44}[/tex3]

Agora só basta analisar as alternativas e perceber qual delas apresenta uma massa de carbono múltiplo de [tex3]24[/tex3] com o correspondente composto múltiplo de [tex3]44[/tex3]. Somente o [tex3]C_{12}H_{24}O_{6}[/tex3] preenche esse requisito.

Letra E

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Problema 65

(ITA-2010) Historicamente, a teoria atômica recebeu a contribuição de vários cientistas. Assinale a opção que representa, na ordem cronológica CORRETA, os nomes de cientistas que são apontados como autores de modelos atômicos.

a) Dalton, Thomson, Rutherford e Bohr;
b) Thomson, Millikan, Dalton e Rutherford;
c) Avogadro, Thomson, Bohr e Rutherford;
d) Lavoisier, Proust, Gay-Lussac e Thomson;
e) Rutherford, Bohr, Dalton e Avogadro.

[felps]

Solução do Problema 65

Que eu saiba, Millikan, Avogadro, Lavoisier e Gay-Lussac não são autores de modelos atômicos. Então, sobra somente a Letra A.

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Problema 66

(ITA-1987) Qual dos elementos forma um hidreto que tem as seguintes propriedades: é sólido na temperatura ambiente; é bom condutor iônico enquanto fundido; reage com água formando uma base forte?

a) [tex3]V[/tex3].
b) [tex3]F[/tex3].
c) [tex3]Z[/tex3].
d) [tex3]U[/tex3].
e) [tex3]Q[/tex3].

[emanuel9393]

Solução do problema 66

Uma vez que trata-se de um composto iônico, será usado como critério, na escolha do hidreto, a diferença de eletronegatividade. O flúor é o elemento, dentre os apresentados, que forma um hidreto com maior diferença de eletronegatividade.

Letra.B

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Problema 67

(ITA-2003) O tempo de meia-vida ([tex3]t_{\frac{1}{2}}[/tex3]) do decaimento radioativo do potássio 40 ([tex3]_{19}^{40}K[/tex3]) é igual a [tex3]1,2 \cdot 10^{9} \,\, anos[/tex3]. O seu decaimento envolve os dois processos representados pelas equações seguintes:

I. [tex3]_{19}^{40}K \,\,\, \rightarrow \,\,\, _{20}^{40}Ca \, + \, _{-1}^{0}e[/tex3]
II. [tex3]_{19}^{40}K \, +\, _{-1}^{0}e \,\,\, \rightarrow \,\,\, _{18}^{40}Ar[/tex3]

O processo representado pela equação I é responsável por [tex3]89,3 \, \%[/tex3] do decaimento radioativo do [tex3]_{19}^{40}K[/tex3], enquanto que o representado pela equação II contribui com os [tex3]10,7 \, \%[/tex3] restantes. Sabe-se também que a razão entre a massa de [tex3]_{18}^{40}Ar[/tex3] e [tex3]_{19}^{40}K[/tex3] pode ser utilizada para datação de materiais geológicos. Determine a idade de uma rocha cuja a razão em massa de [tex3]_{18}^{40}Ar/_{19}^{40}K[/tex3] é igual a [tex3]0,95[/tex3]. Mostre os cálculos e raciocínios utilizados.

Resposta

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Gabarito: [tex3]4,2 \cdot 10^{9} \,\, anos[/tex3]

[FilipeCaceres]

Solução do Problema 67

Ela parece difícil e por isso devemos tentar equacionar cada frase do texto.

Veja que no início temos que o tempo de meia vida do potássio é de [tex3]1,2 \cdot 10^{9} \,\, anos[/tex3] e da expressão [tex3]II[/tex3] temos que o potássio se transforma em argônio. Ou seja, a cada [tex3]1,2 \cdot 10^{9} \,\, anos[/tex3] a massa do Potássio cai pela metade [tex3]\frac{m_{0k}}{2}[/tex3] e com isso teremos [tex3]0,107\frac{m_{0k}}{2}[/tex3] transformado em Argônio.

Assim temos que depois de [tex3]n[/tex3] vezes teremos,
Potássio: [tex3]m_k=\frac{m_{0k}}{2^n}[/tex3]

Argônio: [tex3]m_{Ar}=\sum_{k=1}^n0,107\cdot \frac{m_{0k}}{2^{k}}=\frac{0,107\cdot (2^n-1)m_{0k}}{2^n}[/tex3]

Logo a razão vale,
[tex3]\frac{m_{Ar}}{m_k}=\frac{\frac{0,107\cdot (2^n-1)m_{0k}}{2^n}}{\frac{m_{0k}}{2^n}}=0,107(2^n-1)[/tex3]
[tex3]0,95=0,107(2^n-1)[/tex3]
[tex3]2^n-1=8,88[/tex3]
[tex3]n\log2=\log 9,88\approx 1[/tex3]
[tex3]n=\frac{1}{0,3}[/tex3]
[tex3]\boxed{n\approx 3,3}[/tex3]

Portanto a idade da rocha é
[tex3]I=3,3\cdot 1,27\times 10^9[/tex3]
[tex3]\boxed{\boxed{I\approx 4,2\times 10^9\,anos}}[/tex3]

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Problema 68

(IME - 2010) Um sistema fechado e sem fronteiras móveis contém uma determinada massa gasosa inerte. Sabe-se que, após aquecimento, o sistema registra um aumento de [tex3]5\%[/tex3] na pressão e de [tex3]15 ^{\circ}C[/tex3] na temperatura (considere que o gás se comporta idealmente). A respeito do valor da temperatura inicial, pode-se dizer que:

a) é igual ou inferior a [tex3]30 ^{\circ}C[/tex3].
b) é superior a [tex3]30 ^{\circ}C[/tex3] e inferior a [tex3]300 ^{\circ}C[/tex3].
c) é igual ou superior a [tex3]300 ^{\circ}C[/tex3].
d) somente pode ser calculado conhecendo-se o volume e a massa de gás.
e) somente pode ser calculado conhecendo-se o volume, a massa e a pressão inicial do gás.

[emanuel9393]

Solução do problema 68

Usando a equação de Clapeyron:
[tex3]P \cdot V \, = \, n \cdot R \cdot T \,\,\,\, (I)[/tex3]
Depois da transformação, nós temos:
[tex3]1,05 \cdot P \, = \, n \cdot R \cdot \left(T \, + \, 15\right) \,\,\, (II)[/tex3]
Dividindo [tex3](I)[/tex3] por [tex3](II)[/tex3], temos:
[tex3]\frac{1}{1,05} \, = \, \frac{T}{T \, + \, 15} \,\,\, \Rightarrow \,\,\, T \, + \, 15 \, = \, 1,05 \cdot T \\ \\ \\ \,\,\, \Rightarrow \,\,\, T \, = \, 300 \,\, K[/tex3]
Transformando em [tex3]^{0}C[/tex3]:
[tex3]T_{c} \,= \, T \, - \, 273 \,\,\, \Rightarrow \,\,\, T_{c} \, = \, 300 \, - \, 273 \,\,\, \Rightarrow \,\,\, T_{c} \, = \, 27 \,\, ^{0}C[/tex3]
[tex3][/tex3]
Letra.A

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Problema 69

(ITA - 2010) [tex3]HCl_{(g)}[/tex3] é borbulhado e dissolvido em um solvente [tex3]X[/tex3]. A solução resultante é não-condutora em relação a corrente elétrica. O solvente [tex3]X[/tex3] deve ser necessariamente:

a) Polar
b) Não-polar
c) Hidrofílico
d) Mais ácido que [tex3]HCl[/tex3]
e) menos ácido que [tex3]HCl[/tex3]

[Diegooo]

Solução do problema 69

Como a solução resultante é não condutora de corrente elétrica ela não deve apresentar íons. Por isso, o solvente [tex3]X[/tex3] não poder ser polar e nem hidrofílico, uma vez que ele seria capaz de ionizar a molécula de [tex3]HCl_{(g)}[/tex3]. O solvente também não poderia ser nem mais ácido nem menos ácido que o cloreto de hidrogênio, pois de acordo com a teoria de Bronsted-Lowry haveria protonação de um dos compostos o que também ocasionaria a formação de íons. Logo concluímos que o solvente deve ser necessariamente apolar.

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Problema 70

(IME-1996) Um líquido orgânico alifático A , com ponto de ebulição [tex3]102ºC[/tex3], foi submetido a uma reação com o reagente de Grignard ( brometo de etil magnésio ) em éter e depois tratado com água. Esta mistura reacional aquecida a [tex3]150ºC[/tex3] destila um produto B.

Quando B é tratado com ácido sulfúrico e aquecido a [tex3]120ºC[/tex3], gera um único produto C que condensa a [tex3]94ºC[/tex3].

O tratamento de C com ozônio e depois com zinco em pó produz dois compostos : o material inicial A e um líquido muito volátil [tex3](T_{eb} = 21ºC )[/tex3] de estrutura não cíclica e fórmula molecular [tex3]C_2H_4O[/tex3] .

Utilizando as informações acima, escreva :

a ) a estrutura das substâncias A, B, e C ;
b ) as equações de todas as reações envolvidas no processo descrito.