Prova 01-2009 - USP

Uso SPGEXAME DE CAPACIDADE – IQ/USP1 o SEMESTRE / 2009PROVA DE CONHECIMENTOSGERAIS EM QUÍMICANome do Candidato:________________________________________CADERNO DE QUESTÕESInstruções: Escreva seu nome de forma legível Das 10 (dez) questões constantes neste caderno, o(a)candidato(a) deve responder obrigatoriamente as questõesde números 1 a 4. Além disso, deve responder outras quatro(4) questões de sua livre escolha entre as de números 5 a 10 A nota final será dada pela média aritmética das notas de oito questões É expressamente proibido fazer qualquer anotação e/oumarca que permita sua identificação nas demais folhas destaprova Resolva cada questão na folha correspondente à mesma no caderno derespostas (não será considerada nenhuma resposta assinalada no cadernode questões) O desempenho nesta prova será utilizado para ingresso no programa de Pós-Graduação e na classificação dos candidatos à bolsa da instituição

QUESTÕES OBRIGATÓRIAS (1 a 4)Questão 1a) Que tipos de forças intermoleculares podem agir entre as moléculas dasseguintes substâncias: (i) NO 2 , (ii) N 2 H 4 , (iii) CO 2 , (iv) HF, (v)CI 4 e (vi)benzeno.b) Explique as seguintes observações em termos do tipo e intensidade dasforças intermoleculares: (i) o ponto de fusão do xenônio é -112ºC e o doargônio é -189ºC. (ii) o ponto de ebulição do pentano é 36,1ºC, enquanto odo 2,2-dimetil propano é 9,5ºC. (iii) o ponto de ebulição do dimetil éter é-24,8ºC e o do etanol é 78ºC.Questão 2Para a determinação de cobre, a uma amostra de 0,5500 g de bronze, dissolvidaem HNO 3 , foi adicionado excesso de KI. O iodo formado foi titulado com 15,35 mLde solução 0,1055 mol L -1 Na 2 S 2 O 3 .a) Seria possível dissolver a liga metálica utilizando HCl? Justifique.b) Escreva as equações químicas balanceadas envolvidas na determinação decobre.c) Calcule a porcentagem de cobre na liga.Dados: E 0 (Cu 2+ /Cu) = 0,337 V; E 0 (Cu 2+ /CuI) = 0,86 V; E 0 (I 3- /I - ) = 0,536 V;E 0 (S 4 O 6 2- /S 2 O 3 2- ) = 0,08 V.Questão 3Justifique de forma suscinta as afirmações abaixo, dizendo se as mesmas sãoverdadeiras ou falsas. Respostas sem justificativa não serão aceitas.a) O pH de uma solução aquosa de ácido clorídrico com concentração ≤ 10 -8mol L -1 pode ser calculado diretamente pela [HCl] ionizado.b) Dos híbridos de ressonância ao lado, E OOé o mais estável.c) As estruturas de ressonância abaixoexplicam porque o próton-alfa (emABnegrito) tem acidez relativamente alta.NNOOOOOOHHCH 2CCH 3H 2 CCCH 3DOOCOEONOONOONOQuestão 4Considerando uma reação elementar hipotética A (g) + B (g) → C (g) + calor; pedese:a) Esboce o diagrama de energia da reação, indicando no mesmo as energiasde reagentes, produtos e estado de transição e os valores de ∆G e ∆#G;b) O que ocorreria com os valores de K (constante de equilíbrio), ∆G e ∆#Gcaso fosse utilizado um catalisador nessa reação?

QUESTÕES 5 a 10Responda quatro das seis questões a seguirQuestão 5Na figura abaixo encontram-se sobrepostos os espectros de absorção de soluçõesde duas substâncias puras: cafeína e ácido salicílico.a) Supondo uso de cubeta de 10 mm de caminho óptico e concentração decafeína de 1,0x10 -4 mol L -1 , determine, aproximadamente, a freqüência daradiação e a absortividade molar deste analito no máximo de absorçãomostrado.b) Esboce o espectro aproximado que resultaria da mistura 1:1 das duassoluções puras (considere que não há reação).c) Como se procederia para determinar ácido salicílico e cafeína numa misturade concentrações desconhecidas dos dois analitos?C a f e ín aCafeínaAbsorbânciaÁcido salicílicoÁ c id o S a lic ílid oC o m p r im e n t o d e O n d a ( n m )Questão 6A cinética da reação de segunda ordem entre tiossulfato e brometo de n-propila,2-S 2O 3 +BrBr -SSO-3+foi estudada a 310,5 K. A concentração do íon S 2 O 3 2- foi determinada por titulaçãoem diferentes intervalos de tempo t. Foram usados na titulação V mL de umasolução 0,02572 mol L -1 de I 2 para cada alíquota (10,02 mL) retirada da misturareacional. A concentração inicial de tiossulfato, presente em excesso, era 0,100mol L -1 . Os valores de t e V seguem na tabela abaixo:t (s) 0 1110 2010 3192 5052 7380 11232 78840V (mL) 37,63 35,20 33,63 31,90 29,86 28,04 26,01 22,24Pede-se:a) Calcule a constante de velocidade dessa reação;b) Escreva o mecanismo da reação.

Questão 7Esquematize um fluxograma simplificado para a separação de cada um doscomponentes de uma mistura aquosa preparada a partir de um tablete domedicamento Fluimucil Gripe ® . Os componentes são 200 mg de N-acetilcisteína(pK a 3,2), 500 mg de paracetamol (pK a 9,5) e 40 mg de cloridrato depseudoefedrina (pK a 4,6). Para tal, você dispõe no laboratório, além da vidraria,de soluções aquosas 5% de NaHCO 3 , Na 2 CO 3 ou NaOH e 1% de ácido acético ouHCl, bem como éter etílico.OHH 2NQuestão 8Clcloridrato de pseudoefedrinaOSHOHNHON-acetilcisteínaONHparacetamolDadas as entalpias de vaporização (kJ/mol) dos elementos metálicos na tabelaabaixo:a) Explique a tendência observada nos metais alcalinos.b) Explique a tendência observada quando se comparam os metais alcalinosaos metais de transição.c) Discuta o uso de sódio em lâmpadas de descarga elétrica (lâmpadas derua) e de tungstênio como filamento em lâmpadas incandescentes.OHQuestão 9A fem medida a 25 o C da pilhaPt|Mn (s) |MnCl 2(aq, 0,0010 mol L-1) , HCl (aq, 0,0100 mol L-1) |O 2(g,0,25 bar) |Ptfoi de 2,376 V. Considere que o coeficiente de atividade é igual a 1 e que afugacidade é igual a pressão.Responda as questões abaixo:a) Escreva e balanceie a reação redox da pilha.b) Calcule o potencial padrão do eletrodo Mn (s) |MnCl 2(aq)c) Determine o ∆Gº da pilha e a constante de equilíbrio. A constante deequilíbrio será a mesma a 50 o C?d) Explique qualitativamente a dependência da fem da pilha em função do pH(aumenta, decresce ou permanece a mesma?)Dados: E 0 (O 2(g) /H 2 O)=1,229V; ∆Gº = -nFEº;∆Gº = -RTlnK; ∆G r = ∆Gº + RTlnQ;E = Eº-(RT/nF)lnQ; F=96500 J.V -1 .mol -1 ; R = 8,314 J K -1 mol -1 . 1 atm = 1 bar

Questão 10A figura abaixo representa a curva de titulação potenciométrica de uma alíquotade 20,0 mL de solução tampão de carbonato (CO 3 = /HCO 3 - ) com HCl 0,100 mol L -1como titulante, adicionado com auxílio de uma bureta.11,010,0Titulação de solução tampão de carbonato20,0 mL, com HCl 0,100 mol/L)9,08,0pH7,06,05,04,03,02,00,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 16,0 18,0 20,0Volume de titulante (mL)a) Estime graficamente o pH da solução tampão inicial e o pKa do parconjugado HCO 3 - /H 2 CO 3 .b) Para realizar a mesma titulação usando dois indicadores visuais, qual seria opKa do indicador apropriado para a detecção do primeiro e segundo pontofinal?c) Para preparar um litro deste tampão, qual a massa de carbonato de sódio ede bicarbonato de sódio a ser utilizada? (Na = 23,0 g mol -1 ; H = 1,0 g mol -1 ;O = 16,0 g mol -1 ; C = 12,0 g mol -1 ).