USP 1999 Química - Questões

Para distinguir o butan-1-ol do butan-2-ol foram propostos dois procedimentos:

1. I. Desidratação por aquecimento de cada um desses compostos com ácido sulfúrico concentrado e isolamento dos produtos formados. Adição de algumas gotas de solução de bromo em tetracloreto de carbono (solução vermelha) aos produtos isolados e verificação da ocorrência ou não de descoramento.
   

2. II. Oxidação parcial de cada um desses compostos com dicromato de potássio e isolamento dos produtos formados. Adição de reagente de Tollens aos produtos isolados e verificação da ocorrência ou não de reação (positiva para aldeído e negativa para cetona).
   

Mostre a utilidade ou não de cada um desses procedimentos para distinguir esses dois álcoois, indicando os produtos formados na desidratação e na oxidação.

O equilíbrio $$\underbrace{H_{2\left(g\right)}}_\text{incolor}\ \ +\ \ \ I_{2\left(g\right)}\ \ \ \rightleftharpoons \ \ \ \underbrace{2\ HI_{(g)}}_{\text{incolor}}$$

tem, a ${370}\ ^\circ\text{C}$, constante $K_C$ igual a 64. Para estudar esse equilíbrio, foram feitas 2 experiências independentes A e B:

1. A. $0,10\ mol$ de cada gás, $H_2$ e $I_2$, foram colocados em um recipiente adequado de $1\ L$, mantido a ${370}\ ^\circ\text{C}$ até atingir o equilíbrio (a intensidade da cor não muda mais).
   

2. B. $0,20\ mol$ do gás $HI$ foi colocado em um recipiente de $1\ L$, idêntico ao utilizado em A, mantido a ${370}\ ^\circ\text{C}$ até atingir o equilíbrio (a intensidade da cor não muda mais).
   

1. a) Atingido o equilíbrio em A e em B, é possível distinguir os recipientes pela intensidade da coloração violeta? Justifique.
   

2. b) Para a experiência A, calcule a concentração de cada gás no equilíbrio. Mostre, em um gráfico de concentração (no quadriculado ao lado), como variam, em função do tempo, as concentrações desses gases até que o equilíbrio seja atingido. Identifique as curvas no gráfico.
   

Rutherford determinou o valor da constante de Avogadro, estudando a série radioativa abaixo, onde está indicado o modo de decaimento de cada nuclídeo.

$$Ra\ {{\mathop{{{\stackrel{I}{\longrightarrow}}}}_{\alpha }}}\ Rn\ {{\mathop{\longrightarrow}\limits_{\alpha}}}\ \ ^{218}_{84}{Po} \ {{\mathop{{{\stackrel{ II}{\longrightarrow}}}}_{\alpha }}}\ Pb\ {{\mathop{{{\stackrel{III}{\longrightarrow}}}}_{\beta }}}\ Bi\ {{{{\mathop{\longrightarrow}\limits_{ \beta}}}}}\ Po\ {{{{\mathop{\longrightarrow}\limits_{\alpha}}}}}\ Pb$$

1. a) Escreva as equações de desintegração dos nuclídeos nas etapas II e III da série dada. Indique todos os números atômicos e de massa.
   

2. b) Calcule a constante de Avogadro, sabendo que:
   

• $1,0\ g$ de rádio, $Ra$, produz $3,0\times {10}^{15}$ partículas $\alpha$ por dia, na etapa I da desintegração.

• Uma vez formado o radônio, $Rn$, este e os demais nuclídeos que o sucedem se desintegram rapidamente até dar o último nuclídeo $\left(Pb\right)$ da série apresentada.

• As partículas $\alpha$ transformam-se em átomos de hélio.

• $1,0\ g$ de rádio, $Ra$, considerando-se todas as etapas da desintegração, produz, em 80 dias, $0,040\ mL$ de gás hélio, medido a ${25}\ ^\circ C$ e $1\ atm$.

Dado: volume molar dos gases a $25\ ^\circ C$ e $1\ \text{atm} = 25\ \text{L/mol}$

O rótulo de uma solução de alvejante doméstico, à base de cloro, traz a seguinte informação: teor de cloro ativo $\boldsymbol{=2,0}$ a 2,5% em peso*.

Para se determinar o teor, faz-se reagir um volume conhecido de alvejante com $KI_{\left(aq\right)}$ em excesso, ocorrendo a formação de $I_2$, conforme a equação: $$OCl^-\ + \ 2\ I^-\ +\ H_2O\ \ \to \ \ I_2\ +\ Cl^-\ +\ 2\ OH^-$$

A quantidade de iodo formada é determinada por titulação com solução de tiossulfato de sódio.

Em uma determinação, $10\ mL$ do alvejante foram diluídos a $100\ mL$ com água destilada. Uma amostra de $25\ mL$ dessa solução diluída reagiu com $KI_{\left(aq\right)}$ em excesso e a titulação indicou a formação de $1,5\times {10}^{-3}\ mol$ de $I_2$.

1. a) Verifique se a especificação do rótulo é válida, calculando o teor de cloro ativo desse alvejante.
   

2. b) Dentre os seguintes materiais de vidro: bureta, pipeta, balão volumétrico, proveta, béquer e erlenmeyer, cite dois e sua respectiva utilização nessa determinação.
   

* Apesar de o componente ativo do alvejante ser o hipoclorito $\left(OCl^-\right)$, a especificação se refere à porcentagem em massa de cloro $\left(Cl\right)$ no alvejante.

Dados: densidade do alvejante: $1,0\ g/mL$

massa molar do $Cl: 35\ g/mol$

Alguns gases presentes em atmosferas poluídas formam, com água da chuva, ácidos tais como o sulfúrico e o nítrico.

1. a) Escreva, para cada um desses ácidos, a equação que representa sua formação a partir de um óxido gasoso poluente.
   

2. b) Um reservatório contém $100\ \text{m}^3\ \left(1,0\times {10}^5\ L\right)$ de água de pH igual a 6,0. Calcule o volume, em litros, de chuva de pH igual a 4,0 que esse reservatório deve receber para que o pH final da água atinja o valor de 5,0. Basta o valor aproximado. Neste caso, despreze o aumento de volume da água do reservatório com a chuva.