USP 2000 Química - Questões

Os humanos estão acostumados a respirar ar com pressão parcial de O$\ _{2}$ próxima de $2,1 \times 10^{4}$ Pa, que corresponde, no ar, a uma porcentagem (em volume) desse gás igual a 21%. No entanto, podem se adaptar a uma pressão parcial de O$\ _{2}$ na faixa de (1 a 6) $\times 10^{4}$ Pa, mas não conseguem sobreviver se forçados a respirar O$\ _{2}$ fora desses limites.

1. a) Um piloto de uma aeronave, em uma cabine não pressurizada, voando a uma altitude de 12 km, onde a pressão atmosférica é de $2,2 \times 10^4$ Pa, poderá sobreviver se a cabine for alimentada por O$\ _{2}$ puro? Explique.
   

2. b) Um mergulhador no mar, a uma profundidade de 40 m, está sujeito a uma pressão cinco vezes maior do que na superfície. Para que possa sobreviver, ele deve respirar uma mistura de gás He com O$\ _{2}$, em proporção adequada. Qual deve ser a porcentagem de O$\ _{2}$, nessa mistura, para que o mergulhador respire um "ar" com a mesma pressão parcial de O$\ _{2}$ existente no ar da superfície, ou seja, $2,1 \times 10^{4}$ Pa? Justifique.
   

Obs.: O $He$ substitui com vantagem o $N_{2}$.

Para diagnósticos de anomalias da glândula tireoide, por cintilografia, deve ser introduzido, no paciente, iodeto de sódio, em que o ânion iodeto é proveniente de um radioisótopo do iodo (número atômico 53 e número de massa 131). A meia-vida efetiva desse isótopo (tempo que decorre para que metade da quantidade do isótopo deixe de estar presente na glândula) é de aproximadamente 5 dias.

1. a) O radioisótopo em questão emite radiação $\beta^{-}$. O elemento formado nessa emissão é $\ _{52}$Te, $\ ^{127}$I ou $\ _{54}Xe$? Justifique. Escreva a equação nuclear correspondente.
   

2. b) Suponha que a quantidade inicial do isótopo na glândula (no tempo zero) seja de 1,000 µg e se reduza, após certo tempo, para 0,125 µg. Com base nessas informações, trace a curva que dá a quantidade do radioisótopo na glândula em função do tempo, utilizando o quadriculado da página à direita e colocando os valores nas coordenadas adequadamente escolhidas.
   

Um método de obtenção de $H_{2\ (g)}$, em laboratório, se baseia na reação de alumínio metálico com solução aquosa de hidróxido de sódio.

1. a) Escreva a equação balanceada dessa reação, sabendo-se que o hidrogênio provém da redução da água e que o alumínio, na sua oxidação, forma a espécie aluminato, $A\ell(OH)_{4}^-$.
   

2. b) Para a obtenção do $H_{2}$, foram usados 0,10 mol de alumínio e 100 mL de uma solução aquosa de $NaOH$, de densidade 1,08 g/mL e porcentagem em massa (título) 8,0%. Qual dos reagentes, $A\ell$ ou $NaOH$, é o reagente limitante na obtenção do $H_{2}$? Justifique, calculando a quantidade, em mol, de NaOH usada.
   

Dado: Massa molar do $NaOH =$ 40 g/mol

Frações do petróleo podem ser transformadas em outros produtos por meio de vários processos, entre os quais:

1. I. Craqueamento
   

2. II. Reforma catalítica (conversão de alcanos e cicloalcanos em compostos aromáticos)
   

3. III. Isomerização
   

Utilizando o n-hexano como composto de partida, escreva uma equação química balanceada para cada um desses processos, usando fórmulas estruturais.

Considere o equilíbrio, em fase gasosa, $$CO_{\left(g\right)}+H_2O_{\left(g\right)}\rightleftharpoons CO_{2\left(g\right)}+H_{2\left(g\right)}$$

Cuja constante K, à temperatura de $430\ ^\circ\ \text{C}$, é igual a 4.

Em um frasco de 1,0 L, mantido a $430\ ^\circ\ \text{C}$, foram misturados 1,0 mol de CO, 1,0 mol de $H_2O$, 3,0 mol de $CO_2$ e 3,0 mol de $H_2$. Esperou-se até o equilíbrio ser atingido.

1. a) Em qual sentido, no de formar mais CO ou de consumi-lo, a rapidez da reação é maior, até se igualar no equilíbrio? Justifique.
   

2. b) Calcule as concentrações de equilíbrio de cada uma das espécies envolvidas (Lembrete: $4 = 2^2$).
   

Obs.: Considerou-se que todos os gases envolvidos têm comportamento de gás ideal.