Maratonas de Química

Mensagem não lidapor **emanuel9393** » 17 Mar 2012, 13:34 · 17 Mar 2012, 13:34

Solução do Problema 10

O [tex3]BF_{3}[/tex3] apresenta três ligantes, logo a sua hibridização será [tex3]sp^{2}[/tex3] , como todas as suas nuvens eletrônicas estão efetuando ligações covalentes, a sua geometria é a triangular plana. O estanho no trifluoreto de estanho ([tex3]SnF_{3}^{-}[/tex3] ) pertence a família do carbono, logo, apresenta 4 nuvens eletrônicas e apenas 3 ligantes: hibridização [tex3]sp^{2}[/tex3] e geometria piramidal. O [tex3]KrF_{4}[/tex3] apresenta 6 nuvens eletrônicas com 4 ligantes: hibridização [tex3]sp^{3}d^{2}[/tex3] e geometria plana quadrangular. [tex3]BrF_{5}[/tex3] apresenta 6 nuvens eletrônicas e 5 ligantes: hibridização [tex3]sp^{3}d^{2}[/tex3] e geometria piramidal quadrangular.

Resposta:

[tex3]BF_{3}[/tex3] : [tex3]sp^{2}[/tex3] / triangular plana;
[tex3]SnF_{3}^{-}[/tex3] : [tex3]sp^{2}[/tex3] / piramidal;
[tex3]KrF_{4}[/tex3] : [tex3]sp^{3}d^{2}[/tex3] / plana quadrangular;
[tex3]BrF_{5}[/tex3] : [tex3]sp^{3}d^{2}[/tex3] / piramidal quadrangular

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Problema 11

(IME - 2004) Calcule a concentração de uma solução aquosa de ácido acético cujo pH é 3,00 , sabendo que a constante de dissociação do ácido é [tex3]1,75 \, \cdot \, 10^{-5}[/tex3] .

18 Mar 2012, 16:06

Solução do Problema 11

[tex3]pH=3 \longrightarrow [H^+]=10^{-3}mol/L = M\alpha[/tex3]

[tex3]K_a=M \cdot \alpha^2=1,75 \cdot 10^{-5}[/tex3]
[tex3]1,75 \cdot 10^{-5} = 10^{-3} \cdot \alpha \longrightarrow \alpha=1,75\cdot 10^{-2}=1,75\%[/tex3]

Como a ionização ocorre em escala muito pequena (1,75%), podem ser feitas as aproximações usuais, ou seja,

[tex3][CH_3COOH]=\frac{[H^+]}{\alpha} = \frac{10^{-3}}{1,75 \cdot 10^{-2}} \approx \boxed{5,7 \cdot 10^{-2}mol/L}[/tex3]

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Problema 12

(IME - 2007) Quantos isômeros existem para o diclorofenol ?

[tex3]a)3[/tex3]
[tex3]b)4[/tex3]
[tex3]c)5[/tex3]
[tex3]d)6[/tex3]
[tex3]e)7[/tex3]

Mensagem não lidapor **poti** » 18 Mar 2012, 16:50 · Mensagem não lida por **poti** » 18 Mar 2012, 16:50

Solução do Problema 12

[tex3]2,3 - diclorofenol; 2,4 - diclorofenol; \\ 2,5 - diclorofenol; 2,6 - diclorofenol; \\ 3,4 - diclorofenol; 3,5 - diclorofenol[/tex3]

Letra D.

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Problema 13

(ITA-99) Em 1803, John Dalton propôs um modelo da teoria atômica. Considere que sobre a base conceitual desse modelo sejam feitas as seguintes afirmações:

I. O átomo apresenta a configuração de uma esfera rígida.
II. Os átomos caracterizam os elementos químicos e somente os átomos de um mesmo elemento são idênticos em todos os aspectos.
III. As transformações químicas consistem de combinação, separação e/ou rearranjo de átomos.
IV. Compostos químicos são formados de átomos de dois ou mais elementos unidos em uma razão fixa.

Quais das opções abaixo se referem a todas afirmações corretas?
a) I e IV
b) II e III
c) II e IV
d) II, III e IV
e) I, II, III e IV

Mensagem não lidapor **emanuel9393** » 18 Mar 2012, 22:23 · 18 Mar 2012, 22:23

Solução do Problema 13

Eu acho que não preciso explicar que as quatro afirmações estão corretas. As quatro afirmações praticamente definem os postulados da teoria atômica de Dalton.

Vou fazer um comentário acerca da afirmação III: Dalton acreditava que as reações eram combinações de átomos de elementos diferentes em uma proporção de números inteiros.

Resposta: E

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Problema 14

(IME - 2010) A transformação isovolumétrica de um gás triatômico hipotético [tex3]A_{3}[/tex3] em um outro diatômico [tex3]A_{2}[/tex3] envolve a liberação de [tex3]54 \,\,\, kJ/mol[/tex3] de [tex3]A_{3}[/tex3] . A capacidade calorífica molar à volume constante do gás [tex3]A_{2}[/tex3] é de [tex3]30 \,\,\, J/mol \,\, \cdot \,\, K[/tex3] . Após a transformação isocórica de todo [tex3]A_{3}[/tex3] em [tex3]A_{2}[/tex3] , determine o aumento percentual de pressão em um recipiente isolado contendo o gás [tex3]A_{3}[/tex3] à [tex3]27^{0}C[/tex3] .

Considere que a capacidade calorífica à volume constante do gás [tex3]A_{2}[/tex3] não varia com a temperatura e que os gases se comportam idealmente.

19 Mar 2012, 19:43

Solução do Problema 14

Reação da trasformação do gás:

[tex3]1A_3 \longrightarrow \frac{3}{2}A_2[/tex3] .

Para cada mol de [tex3]A_3[/tex3] , sendo a trasformação a volume constante:
[tex3]Q=n \cdot C_v \cdot \Delta T[/tex3]
[tex3]54 \cdot 10^3 = \frac{3}{2} \cdot 30 \cdot \Delta T[/tex3]
[tex3]\Delta T = 1200K[/tex3]

Logo a temperatura final do processo será:
[tex3]T_f = \Delta + T_1 = 1200+300=1500K[/tex3]

Tomemos a equação dos gases:
Gás [tex3]A_3[/tex3]

[tex3]p = \frac{nRT}{V}[/tex3]

Gás [tex3]A_2[/tex3]

[tex3]p_o = \frac{n_o RT_o}{V}[/tex3]

Logo a variação percentual de pressão será:
[tex3]\frac{p-p_o}{p_o} = \frac{p}{p_o}-1 = \frac{\frac{nRT}{V}}{\frac{n_o RT_o}{V}}-1=\frac{n\cdot T}{n_o \cdot T_o}-1=\frac{3}{2} \cdot \frac{1500}{300}-1 = 7,5-1=6,5[/tex3]

[tex3]\boxed{\frac{p-p_o}{p_o}=650\%}[/tex3]

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Problema 15

(IME - 2006) Determine o volume de cloro obtido, a [tex3]27^{\circ}C[/tex3] e [tex3]738mmHg[/tex3] , pela ação de excesso de ácido clorídrico concentrado sobre [tex3]30,7g[/tex3] de pirolusita com [tex3]85\%[/tex3] em peso de [tex3]MnO_2[/tex3] . Considere o cloro com comportamento ideal.

Mensagem não lidapor **emanuel9393** » 19 Mar 2012, 21:51 · 19 Mar 2012, 21:51

Solução do problema 15

Determine a massa do dióxido de manganês e o seu número de mols:

[tex3]m_{MnO_{2}} \, = \, 0,85 \, \cdot \, 30,7 \, \approx \, 26 \,\,\, g[/tex3]

[tex3]n \, = \, \frac{26}{86,93} \, = \, 0,3 \,\,\, mol[/tex3]

Vamos equacionar a reação:

[tex3]MnO_{2(g)} \, + \, 4HCl_{(l)} \,\,\,\,\, \rightleftharpoons \,\,\,\,\,\,\, Mn_{(s)} \, + \, 2Cl_{2(g)} \, + \, 2H_{2}O_{(l)}[/tex3]

Veja que 1 mol de dióxido de carbono forma 2 mols de gás cloro. Logo temos que [tex3]n \, = \, 0,6 \,\,\, mol[/tex3] .

Se o cloro se comporta como um gás ideal, então é válido a equação de estados dos gases:

[tex3]PV \, = \, nRT \\ \frac{738}{760} V \, = \, 0,6 \, \cdot \, 0,082 \, \cdot \, 3000 \\ \boxed{V \, \approx \, 15,20 L}[/tex3]

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Problema 16

(IME - 2007) Dois experimentos foram realizados a volume constante e à temperatura [tex3]T[/tex3] . No primeiro, destinado a estudar a formação do gás fosfogênio, as pressões parciais encontradas no equilíbrio foram [tex3]0,130 \,\,\, atm[/tex3] para o cloro, [tex3]0,120 \,\,\, atm[/tex3] para o monóxido de carbono e [tex3]0,312 \,\,\, atm[/tex3] para o fosfogênio. No segundo, estudou-se a dissociação de [tex3]n[/tex3] moles de fosfogênio de acordo com a reação:

[tex3]COCl_{2(g)} \,\,\, \rightleftharpoons \,\,\,\,\, CO_{(g)} \, + \, Cl_{2(g)}[/tex3]

Sendo a pressão total [tex3]P[/tex3] , no equilíbrio, igual a [tex3]1 \,\,\, atm[/tex3] . Calcule o grau de dissociação [tex3]\alpha[/tex3] do fosfogênio após o equilíbrio ser alcançado.

20 Mar 2012, 17:54

Solução do Problema 16

[tex3]K_p = \frac{(pCO)(pCl_2)}{(pCOCl_2)} = \frac{0,12 \cdot 0,13}{0,312}=0,05[/tex3]

No início temos [tex3]n[/tex3] mol de fosfogênio , [tex3]0[/tex3] mol de dióxido de carbono e [tex3]0[/tex3] mol de gás cloro. Na proporção 1:1:1 cada substância foi dissociada em [tex3]k[/tex3] mol. No equilíbrio vamos encontrar [tex3](n-x)[/tex3] mol de fosfogênio, [tex3]x[/tex3] mol de dióxido de carbono e [tex3]x[/tex3] mol de gás cloro.

Grau de dissociação:
[tex3]\alpha =\frac{n_{dissociado}}{n_{inicial}}=\frac{x}{n}[/tex3]

Número total de mol no equilíbrio: [tex3]n_t=n-x+x+x=n+x[/tex3]
Cálculo das pressões parcias no equilíbrio:

[tex3]X_{COCl_{2}}=\frac{n-x}{n+x} \longrightarrow p_{COCl_{2}}=1 \cdot \frac{n-x}{n+x}[/tex3]
[tex3]X_{CO}=X_{Cl_{2}}=\frac{x}{n+x} \longrightarrow p_{CO}=p_{Cl_{2}}=1 \cdot \frac{x}{n+x}[/tex3]

Substituindo na expressão do [tex3]K_p[/tex3] :

[tex3]\frac{\(\frac{x}{n+x}\) \cdot \(\frac{x}{n+x}\)}{\frac{n-x}{n+x}}=0,05[/tex3]
[tex3]\frac{x^2}{(n+x)(n-x)}=0,05[/tex3]
[tex3]x^2 = 0,05n^2-0,05x^2[/tex3]
[tex3]1,05x^2 = 0,05n^2[/tex3]
[tex3]\(\frac{x}{n}\)^2=\frac{1}{21}[/tex3]

Mas, [tex3]\frac{x}{n}=\alpha[/tex3] .

[tex3]\alpha ^2 = \frac{1}{21} \rightarrow \alpha \approx0,2182[/tex3]

Portanto,
[tex3]\boxed{\alpha=21,82\%}[/tex3]

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Problema 17

(IME - 2010) Foi solicitado a um estudante que calculasse o pH de uma solução [tex3]1,0 \cdot 10^{-7}\,\text{mol/L}[/tex3] de [tex3]\text{NaOH}[/tex3] , a [tex3]298,15\,\text{K}[/tex3] e [tex3]100\,\text{kPa}[/tex3] . O estudante apresentou como resposta o valor [tex3]7,0[/tex3] .
Calcule o pH da solução em questão e explique eventuais divergências entre sua resposta e a resposta do estudante.

Mensagem não lidapor **emanuel9393** » 21 Mar 2012, 10:08 · 21 Mar 2012, 10:08

Solução do Problema 17

Temos que verificar se houve neutralização total entre os íons. Para isso, vamos considerar a ionização da água:

[tex3]NaOH \,+ \, H_{2}O \,\,\, \,\,\, \rightleftharpoons \,\,\,\,\,\, \left(Na^{+} \, + \, H^{+} \right) \, + \, \left(2OH^{-} \right)[/tex3]

Para haver neutralização, o concentração de ânions deve ser igual a concentração de cátions. Logo:

[tex3][OH^{-}] \, = \, [Na^{+}] \, + \,[H^{+}] \\ [OH^{-}] \, = \, 10^{-7} \, + \,[H^{+}] \,\,\,\,\,\,\,\,\,\, (I)[/tex3]

Sabemos também que :

[tex3][OH^{-}] \, \cdot \, [H^{+}] \, = \, 10^{-14} \,\,\,\,\,\,\,\,\,\, (II)[/tex3]

Substituindo (I) em (II) :

[tex3]\left(10^{-7} \, + \,[H^{+}] \right) \, \cdot \, [H^{+}] \, = \, 10^{-14}[/tex3]

Desenvolvendo isso, encontramos

[tex3][H^{+}] \, = \, 0,65 \, \cdot \, 10^{-7}[/tex3]

Logo:

[tex3]pH \, = \, - \log \,\, \left( 0,65 \, \cdot \, 10^{-7} \right) \, = \, 7,22[/tex3]

podemos observar que o pH é diferente do encontrado pelo estudante. Então não houve neutralização iônica na solução do estudante.

Eu acredito que seja isso. A temperatura também influencia na neutralização elétrica, mas, se houvesse variação no grau de dissociação, a questão informaria. Emfim, como é um questionamento de opinião, qualquer afirmação é válida, desde que seja devidamente demonstrada.

Se alguém souber de uma explicação para a obtenção de um pH diferente do estudante que não seja a que eu postei, por favor, poste na seção IME/ITA do fórum de química.

Mas, vamos continuar a nossa maratona!

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Problema 18

(ITA - 2006) Considere uma amostra nas condições ambientes que contém uma mistura racêmica constiuída das substâncias dextrógira e levógira do tártaro duplo de sódio e amônio. Assinale a opção que contém o método mais adequado para a separação dessas substâncias:

a) Catação
b) Filtração
c) Destilação
d) Centrifugação
e) Levigação

22 Mar 2012, 15:32

Solução do Problema 18

Dextrogiros e levogicos são isômeros ópticos, os quais possuem a propriedade de desviar o plano de vibração da luz polarizada. Uma mistura racêmica é constituída por partes iguais dos isômeros citados. As propriedades físicas desses isômeros são iguais, e portanto, a única maneira de separá-los dentre as alternativas fornecidas seria por catação, por formarem cristais diferentes em suas formas simétricas.
Esses cristais poderiam ser separados por pinça.
Os isômeros poderiam também ser separados por processos químicos.

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Problema 19

(ITA - 2011) O produto de solubilidade em água, a 25ºC, do sal hipotético [tex3]M(IO_3)_2[/tex3] é [tex3]7,2 \cdot 10^{-9}[/tex3] . Calcule a solubilidade molar desse sal em uma solução aquosa [tex3]2 \cdot 10^{-2}mol/L[/tex3] de [tex3]M(NO_3)_2[/tex3] .

Mensagem não lidapor **emanuel9393** » 22 Mar 2012, 22:36 · 22 Mar 2012, 22:36

Solução do problema 19

Podemos resolver essa questão usando o efeito do íon comum ([tex3]IO_{3} \, = \, NO_{3}[/tex3] ). Temos:

[tex3]K_{ps} \, = \, [M^{2+}] \, \cdot \, [IO_{3}] \\ 7,2 \, \cdot \, 10^{-9} \, = \, \left(x \, + \, 0,02 \right) \, \cdot \, \left(2x \right)^{2}[/tex3]

Segundo o efeito do íon comum, a solubilidade de um íon que contenha em uma solução que contenha o mesmo é pequena. Logo [tex3]x \, \approx \, 0[/tex3]

[tex3]7,2 \, \cdot \, 10^{-9} \, = \, \left( 0,02 \right) \, \cdot \, \left(2x \right)^{2} \\ \boxed{x \, = \, 3 \, \cdot \, 10^{-4} \,\,\,\,\,\,\, mol/L}[/tex3]

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Problema 20

(ITA - 2012) São feitas as seguintes afirmações em relação a isomeria de compostos orgânicos:

I. O [tex3]2 \, - \, cloro \, - \, butano[/tex3] apresenta dois isômeros ópticos
II. O [tex3]n \, - \, butano[/tex3] apresenta isômeros conformacionais
III. O [tex3]metil \, - \, ciclo \, - \, propano[/tex3] e o [tex3]ciclo \, - \, butano[/tex3] são isômeros estruturais
IV. O alceno de fórmula [tex3]C_{4}H_{8}[/tex3] apresenta um total de três isômeros
V. O alcano de fórmula molecular [tex3]C_{5}H_{12}[/tex3] apresenta um total de dois isômeros.

Das afirmações acima, está(ão) CORRETA(S) apenas

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

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