ITA 2020 Química - Questões

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Considere as afirmações a seguir:  

I. O ácido tricloroacético é um ácido mais fraco que o ácido propanóico.  

II. O 2,4,6-tricloro-fenol possui um caráter ácido maior que o 2,4,6-trinitro-fenol. 

III. Reações de hidratação de alcinos geram produtos tautoméricos.  

IV. Anéis benzênicos sofrem reações de substituição pela interação com reagentes eletrófilos, enquanto  haletos orgânicos sofrem substituição pela interação com reagentes nucleófilos.  

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


Para uma reação reversível de uma etapa $2A+B⇌C+D$, a constante de velocidade para a  reação direta, $k_1$, é de $406\ L\cdot mol^{−1}\cdot min^{−1}$, e a constante de velocidade para a reação inversa, $k−1$, é de  $244\ L\cdot mol^{−1}\cdot min^{−1}$. A energia de ativação para a reação direta é de $26,2\ kJ\cdot mol^{−1}$ ($E_a$,direta), e para a  reação inversa é de $42,4 kJ\cdot mol^{−1}$ ($E_a$,inversa).

a) Desenhe um diagrama de energia para essa reação, apresentando os valores de (i) $∆E$, (ii) $E_{a,d}$, e  (iii) $E_{a,i}$.

b) Discuta o efeito de elevação da temperatura na constante de velocidade direta ($k_1$) e inversa  ($k_{-1}$).  

c) Calcule a constante de equilíbrio ($K$) e descreva o efeito de elevação de temperatura.

Considere uma bateria de fluxo de hidrogênio gasoso $(H_2)$ e bromo líquido $(Br_2)$ operando  nas condições padrão. Durante a descarga, a bateria converte H2 e Br2 em ácido bromídrico (HBr). As  reações de meia célula e os respectivos potenciais-padrão de eletrodo, a 298 K, são:

Anodo, $H_2 → 2H+ + 2e^{−}$ ($E^{\circ} = 0 V$)

Catodo, $Br_2 + 2e− → 2Br^{−}$ ($E^{\circ} = 1,087 V$)

A dissociação da água pode ser observada pelo efeito da seguinte semirreação:  

$O_2 + 4e^{−}+ 4H^+→ 2H_2O$ ($E^{\circ} = 1,229 V$) 

A formação de complexos iônicos de polibrometo ocorre segundo as reações e suas respectivas constantes  de equilíbrio:  

$Br_2 + Br− ⇌ Br_{3}^{−} $ $K_3= 16,7 $

$2Br_2 + Br− ⇌ Br_{5}^{−} $ $K_5 = 37,7 $ 

Sejam feitas as seguintes afirmações a respeito dessa bateria:  

I. O potencial da célula pode ser aproximado pela equação:

$E_{catodo} − E_{anodo} = 1,087 + 0,06 pH. $

II. O solvente (água) é termodinamicamente estável somente a $pH<2,4$.

III. Recarregar a bateria com um potencial catódico inferior a $1,229 V$ garante a estabilidade do  solvente.  

IV. Durante a descarga da bateria, a concentração do HBr aumenta e podem formar complexos iônicos  de $Br_{3}^{−}$ e $Br_{5}^{−}.$  

Das afirmações acima, estão CORRETAS  



Os biodigestores possibilitam o reaproveitamento de detritos convertendo material orgânico  em metano, que é utilizado como combustível em sistemas de geração de energia. Um laticínio utiliza a  queima do metano para aquecer $1\ m^3/h$ de água, de $25 ^ºC $ a $100 ^ºC $ em uma caldeira que opera a  $1\ atm$. Sabendo-se que $25 \%$ do calor produzido no processo é perdido e que, nessas condições, a  combustão completa do metano produz água líquida, determine  

a) a entalpia molar da combustão do metano;

b) a taxa de calor necessária para aquecer a água;  

c) a vazão de metano, em $kg/h$, que deve alimentar a caldeira.

$∆H_{f}^{º}(CH_4(g)) = −17,9 kcal\cdot mol^{−1}$; $∆H_{f}^{º}(CO_2(g)) = −94,1 kcal\cdot mol^{−1}$; $∆H_{f}^{º}(H_2O(g)) = −57,9 kcal\cdot mol^{−1}$; $∆H_{eb}^{º}(H_2O(l)) = −10,5 kcal\cdot mol^{−1}$; $c_{p}^{º}(H_2O(l)) = 1 cal\cdot g^{-1}\cdot$°$C^{−1}$; $ρ(H_2O(l)) = 1 g\cdot cm^{−3}$

A amônia, uma das principais matérias-primas da indústria de fertilizantes, é produzida  em escala industrial pelo processo conhecido como Haber-Bosch. Neste, uma reação entre $H_2(g)$ e $N_2(g)$ é  catalisada com ferro em um reator mantido a 200 atm e 450 ºC. Sobre essa reação exotérmica, sejam  feitas as seguintes proposições:

I. O aumento da pressão no reator, mediante adição de um gás inerte, aumenta o rendimento do  processo.  

II. O uso de um catalisador mais efetivo aumenta o rendimento do processo.  

III. Uma vez atingido o equilíbrio, não ocorrem mais colisões efetivas entre moléculas de $H_2(g)$ e $ N_2(g)$.  

IV. Considerando que ainda exista superação da energia de ativação, a redução da temperatura no  reator diminui a velocidade da reação, mas favorece a formação de amônia.  

Assinale a opção que apresenta a(s) afirmação(ões) CORRETA(S) sobre a reação de formação da  amônia.  



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