unicamp 2008

Prova de Quimica Resolvida


Prova resolvida: Unicamp Química - Vestibular 2008

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS - UNICAMP - VESTIBULAR 2008 - 2ª FASE

01) Bem de manhã, Dina foi muito enfática: “Não se esqueça de verificar o resultado do exame de sangue do Pipetão antes de escolher a ração adequada. Lembre-se de que os níveis de ureia e de creatinina são importantes na avaliação da saúde do animal!” Omar deu uma olhada no exame e o resultado indicava 1,20 × 10–4 mol de creatinina por litro de sangue. Os valores de referência, como Rango sabia, seriam aceitáveis na faixa de 0,5 a 1,5 mg × dL–1. A comparação permitiu que ele decidisse entre uma ração normal e uma indicada para cães com insuficiência renal.

a) Qual o tipo de ração escolhido por Omar na alimentação do Pipetão? Justifique.

b) Dina disse que o exame de sangue pode avaliar o nível de ureia. Sabe-se que esse nível é influenciado pela dieta alimentar. Nas embalagens de rações para animais, são dadas informações quantitativas de: umidade, proteína bruta, fibras, gorduras, matéria inorgânica, cálcio e fósforo. Se o Pipetão estivesse com o nível de ureia no sangue acima do limite normal, com qual dessas informações Rango deveria se preocupar ao escolher a ração mais adequada? Justifique.

Dado: fórmula estrutural da creatinina:

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Resolução:

a) Primeiro, vamos determinar a massa molar da creatinina. Sua fórmula molecular é C4H7N3O. Portanto, sua massa molar é igual a (12 × 4) + (1 × 7) + (14 × 3) + (16 × 1) = 113 g/mol. Podemos agora calcular a massa de creatinina por litro de sangue:

1 mol ———————— 113 g
1,20 × 10–4 mol —— x

x = 135,6 × 10–4 g = 13,56 mg

Portanto, a massa de creatinina presente em 1 dL de sangue é igual a 1,356 mg. Como essa massa está entre os níveis aceitáveis (0,5 a 1,5 mg/dL), a ração escolhida foi a normal.

b) Ele deveria se preocupar com o nível de proteína bruta. Como no metabolismo das proteínas forma-se uréia, ocorreria aumento do nível dessa substância no sangue

 

02) O nosso herói, logo depois de tratar o Pipetão, foi à cozinha e resolveu “traçar” alguma coisa. Encontrou uma embalagem de pão ainda fechada. Pensou: “Vai ser isso mesmo, mas com manteiga ou margarina? Eu sei que se recomenda uma baixa ingestão diária de colesterol e que a gordura saturada, quando ingerida em excesso, aumenta o ‘mau’ colesterol (LDL) e também o ‘bom’ colesterol (HDL). Essa manteiga contém colesterol e gordura saturada. Por outro lado, essa margarina não tem nada de colesterol e tem muita gordura trans, que, assim como as gorduras saturadas, aumenta o LDL, mas tende a baixar o HDL”. Com as duas embalagens na mão e todas essas informações, Rango ficou ali babando e se perguntando...

a) “Meu mais recente exame de sangue mostrou que o nível de HDL está na faixa aceitável. Se eu pensar só nisso, será que eu devo usar a manteiga ou a margarina? Por quê?”

b) “Mas há outra coisa, meu valor de LDL está acima da faixa aceitável. E agora? Se eu levo em conta só esse fato, eu devo ou não besuntar o pão com manteiga ou margarina? Por quê?”

 

Resolução:

a) Se pensar exclusivamente no nível de HDL, ele deve evitar a margarina, pois ela tende a baixar o nível do colesterol “bom”. Sua opção deve ser, portanto, a manteiga.

b) Se pensar exclusivamente no nível de LDL, ele não deve besuntar o pão com nenhum dos dois, pois a manteiga e a margarina aumentam o nível do colesterol “mau”.

 

03) Depois de comer, Rango foi limpar o banheiro. Pegou o produto apropriado, e com muita preguiça, começou a “roncar” com ele na mão. Acordou assustado e, disfarçando, como se Dina estivesse ali, foi logo lendo a formulação na embalagem. Ali se informava que o produto comercial continha um agente antibacteriano, um sal orgânico, cujo ânion é o cloreto e cujo cátion é formado por um átomo de nitrogênio, ao qual se ligam quatro grupos: duas metilas, uma benzila e a cadeia carbônica — C8H17. Ficou pensando...

a) “Como é a fórmula estrutural desse bactericida?”

b) “A embalagem mostra que o pH desse produto é igual a 5. Aquele outro detergente específico que eu usei na cozinha tinha pH igual a 12. Qual deles é mais ácido? Quantos mols de H+ há dentro da embalagem de 500 mL desse produto mais ácido?”

 

Resolução:

a) De acordo com as informações do enunciado, a fórmula estrutural do bactericida é:

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b) O produto mais ácido é aquele que apresenta menor pH. Trata-se, portanto, do produto com pH igual a 5. Como pH = –log [H+], a concentração desse cátion no produto de pH igual a 5 é 1 × 10–5 mol/L. Assim, em 500 mL (0,5 L) desse produto há 5 × 10–6 mol de H+.

 

04) Após a limpeza do banheiro, Rango foi à sala e removeu todos os móveis e, de tão feliz e apaixonado, começou a cantarolar: “Beijando teus lindos cabelos, Que a neve do tempo marcou... Estavas vestida de noiva, Sorrindo e querendo chorar...” De repente, volta à realidade lembrando que tinha que limpar aquela sala de 50 m2 e de 3 m de altura, antes que Dina voltasse. “Hoje a temperatura está em 32 °C e a pressão atmosférica na sala deve ser, aproximadamente, 4 vezes o valor da minha pressão arterial sistólica (180 mmHg ou aproximadamente 21 000 Pa), sem medicação. Ah, se eu fosse tão leve quanto o ar desta sala!”, pensava Rango...

a) “Se o ar se comporta como um gás ideal, quantos mols dessa mistura gasosa devem estar presentes aqui na sala?”

b) “Se minha massa corpórea é de 120 kg, e eu acho que estou fora do peso ideal, então, se eu tivesse a mesma massa que o ar dessa sala, eu estaria melhor? Por quê?”.


Dados: constante dos gases = 8,314 Pa × m3 × mol-1 × K-1; T/K = 273 + t/ºC; o ar é composto de, aproximadamente, 78% em massa de nitrogênio, 21% de oxigênio, 1,0% de argônio.

 

Resolução:

a) Dados: P = 4 × 21 000 = 84 000 Pa; V = 50 × 3 = 150 m3; R = 8,314 Pa × m3 × mol-1 × K-1; T = 32 + 273 = 305 K.

Cálculo de n: PV = nRT -> 84 000 × 150 = n × 8,314 × 305 -> n = 4 969 mol

b) De acordo com o enunciado, o ar é composto de, aproximadamente, 78% em massa de nitrogênio, 21% de oxigênio, 1,0% de argônio. Assim, a quantidade em mol dos gases presentes em 100 g de ar é:

N2

1 mol ——— 28 g
x ———— 78 g
x = 2,786 mol

O2

1 mol ——— 32 g
y ———— 21 g
y = 0,656 mol

Ar

1 mol ——— 40 g
z ———— 1 g
z = 0,025 mol

Portanto, há 3,467 mol desses gases em 100 g de ar.

Cálculo da massa de ar equivalente a 4 969 mol:

3,467 mol ——— 100 g
4 969 mol ——— m
m = 143 322 g ≈ 143 kg

Portanto, se tivesse a mesma massa que o ar da sala, ele estaria ainda mais distante do peso ideal.


05) Se o caso era cozinhar, Rango não tinha problemas. Ele preparou a massa do bolo da festa utilizando um fermento químico à base de carbonato ácido (bicarbonato) de sódio. Rango começou bem cedo essa preparação, pois Estrondosa vivia reclamando que, depois que o gás passou a ser o gás de rua, parecia que o forno havia ficado mais lento para assar. Perdido nessas maravilhas que rodeavam a atividade na cozinha, Rango se refestelava com os conceitos químicos...

a) “Antes de usar o fermento, eu coloquei um pouco dele em água e houve um desprendimento de gás. Isso me indicou que o fermento estava adequado para ser utilizado no bolo. Qual é a equação química da reação que eu acabei de observar?”

b) “Se a reclamação de Estrondosa sobre o gás combustível for verdadeira, o gás liquefeito de petróleo (butano) deve fornecer uma energia maior que o gás de rua (metano), considerando uma mesma massa de gás queimado... Será que essa hipótese é verdadeira?”

Dados: entalpias de formação em kJ × mol–1: butano = –126, metano = –75, gás carbônico = –394 e água = –242.

 

Resolução:

a) NaHCO3(s) + H+(aq) H2O(l) + CO2(g) + Na+(aq)


b) Cálculo da entalpia de combustão completa do butano (C4H10):

C4H10 + 13/2 O2 4 CO2 + 5 H2O

∆H (butano) = 4(–394) + 5(–242) – (–126) = –2 660 kJ × mol–1

Cálculo da entalpia de combustão completa do metano (CH4):

CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2O

∆H (butano) = (–394) + 2(–242) – (–75) = –803 kJ × mol–1

Cálculo da energia liberada por grama de combustível:

· butano (M = 58 g/mol): –2 660/58 ≈ –46 kJ/g
· metano (M = 16 g/mol): –803/16 ≈ –50,2 kJ/g

Para massas iguais dos dois combustíveis, a energia liberada na combustão do metano é maior do que a do butano; portanto, a hipótese não é verdadeira


06) Depois das 19 horas, os convidados começaram a chegar. Dina os recepcionava no bar, onde havia dois baldes: um deles com gelo e o outro com gelo-seco. Dina bradava aos quatro cantos: “Isso faz a festa tornar-se mais química, já que esses sólidos serão usados para resfriar as bebidas!” Para cada bebida, Estrondosa escolhia o sólido mais apropriado. Curiosamente, alguém pediu duas doses iguais de uísque, uma com gelo e outra com gelo-seco, mas colocou os copos em uma mesa e não consumiu as bebidas. Passado um certo tempo, um colega de faculdade resolveu verificar se Dina ainda era a “sabichona” de antigamente e foi logo perguntando:

a) “Esses sólidos, quando colocados nas bebidas, sofrem transformações. Que nomes são dados para essas duas transformações? E por que essas transformações fazem com que as bebidas se resfriem?”

b) “Dina, veja estas figuras e pense naqueles dois copos de uísque que nosso amigo não bebeu. Qual copo, da situação inicial, corresponde ao copo d da situação final? Em algum dos copos, a concentração final de álcool ficou diferente da concentração inicial? Por quê?”

Obs.: considerar a figura para responder ao item b.

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Resolução:

a) As transformações que ocorrem são a fusão do gelo e a sublimação do gelo-seco. Esses processos fazem com que as bebidas se resfriem porque são endotérmicos, isto é, ocorrem com absorção de energia.

b) O volume de líquido no copo d é menor do que na situação inicial. Isso significa que ali estava o gelo-seco, pois este, ao sofrer sublimação, liberou gás carbônico. Sabendo que o copo y contém gelo, pois é aquele em que o sólido é menos denso, o copo x da situação inicial corresponde ao copo d da situação final. No copo c (correspondente ao y), a concentração final de álcool ficou diferente da concentração inicial. Isso ocorreu porque a água líquida formada na fusão do gelo diluiu a solução, diminuindo a concentração de álcool.

 

07) Especialmente para as crianças, havia uma sala reservada com muitos brinquedos, guloseimas, um palhaço e um mágico. Como Rango também tinha problemas com açúcar, algumas vezes ele colocava pouco açúcar nas receitas. Ao experimentar a pipoca doce, uma das crianças logo berrou: “Tio Rango, essa pipoca tá com pouco açúcar!” Aquela observação intrigou Rango, que ficou ali pensando...

a) “Coloquei duas xícaras de milho na panela e, depois que ele estourou, juntei três colheres de açúcar para derreter e queimar um pouco. Se cada colher tem mais ou menos 20 gramas de açúcar, quantas moléculas de sacarose (C12H22O11) eu usei em uma panelada?”

b) “Eu também sei que parte desse açúcar, após caramelizar, se decompõe em água e carbono. Se 1% desse açúcar se decompõe dessa forma, quantos gramas de carbono se formaram em cada panelada?”
Dado: constante de Avogadro = 6,02 × 1023 mol–1.


Resolução:

a) Massa de sacarose total: 3 × 20 = 60 g

Massa molar da sacarose: 12 × 12 + 1 × 22 + 16 × 11 = 342 g/mol

Cálculo do número de moléculas de sacarose:

342 g ——— 6,02 × 1023 moléculas
60 g ———– x
x ≈ 1,06 × 1023 moléculas

b) Massa de sacarose que se decompõe: 0,01 × 60 = 0,6 g

C12H22O11 12 C + 11 H2O

342 g ——— 12 × 12 g
0,6 g ———– x
x ≈ 0,25 g

 

08) Para a sobremesa, os Mitta prepararam o “arroz-doce à moda do Joaquim”. Dina explicava aos convidados: “Um dos segredos da receita é não deitar o açúcar logo no início porque ele é muito hidrofílico e compete com o amido do arroz pela água, e também porque a elevada pressão osmótica dificulta a entrada de água para o interior dos grãos, não deixando que eles cozinhem de forma uniforme e completa. Como Dina estava a usar uma linguagem muito científica, um dos convidados logo fez duas perguntas:

a) “Ô Dina, o que significa hidrofílico e como se explica isso no caso do açúcar?”

b) “Ao fazer o arroz salgado, a gente põe o sal no início, e o arroz cozinha de maneira uniforme. Então, essa tal de pressão osmótica não existe no caso do sal? Por quê?”


Resolução:

a) Uma substância hidrofílica é aquela que apresenta afinidade com a água. No caso da sacarose, essa afinidade se deve às interações do tipo ligações de hidrogênio que ocorrem entre os grupos OH da sacarose e as moléculas de água.

b) A pressão osmótica também existe no caso de uma solução aquosa de sal por causa da presença dos íons Na+ e Cl- liberados na dissociação do cloreto de sódio; portanto, o sal também dificulta o cozimento do arroz. Entretanto, como a quantidade de sal usada no preparo do arroz salgado é bem pequena, a pressão osmótica originada pelos íons será baixa e, consequentemente, o sal pode ser adicionado no início.

 

09) Rango, logo depois de servir o bolo, levou os convidados de volta ao bar. Lá, para entreter os convidados, Dina acomodou um ovo sobre um suporte plástico. Esse ovo tinha fitas de vedação nas duas extremidades tapando pequenos furos. Dina retirou as vedações, apoiou o ovo novamente no suporte plástico e levou um palito de fósforo aceso próximo a um dos furos: de imediato, ouviu-se um pequeno barulho, parecido a um fino assovio; surgiu, então, uma chama quase invisível e o ovo explodiu. Todos aplaudiram, enquanto Dina explicava que, no interior do ovo (na verdade era só a casca dele), ela havia colocado gás hidrogênio e que o que eles tinham acabado de ver era uma reação química. Aplausos novamente.

a) Se o gás que ali estava presente era o hidrogênio, a que reação química Dina fez referência? Responda com a equação química correspondente.

b) Se a quantidade (em mols) dos gases reagentes foi maior que a do produto gasoso, então o ovo deveria implodir, e não explodir. Como se pode, então, explicar essa explosão?


Resolução:

a) A reação química é a combustão do hidrogênio: H2 + 1/2 O2 H2O.

b) A combustão do hidrogênio é altamente exotérmica. Com o aumento da temperatura, a pressão dos gases aumenta, o que leva ao rompimento da casca do ovo (explosão).

 

10) As pessoas adoravam essas demonstrações químicas. Dina e Rango sabiam disso, pois eles próprios tinham sido “fisgados” por esse tipo de atividade (vestibular da Unicamp-2001). Chamando a atenção de todos, Dina colocou sobre o balcão um copo que “aparentemente continha água”, e nele adicionou algumas gotas de uma solução que tingiu “aquela água”. Dina disse que aquela solução colorida mudaria de cor no “berro”. Um dos convidados, com a boca bem aberta e próxima do copo, deu um longo berro. Como num passe de mágica, o líquido mudou de cor. Todo mundo aplaudiu a cena.

a) O líquido que estava no copo era, na verdade, uma solução aquosa de amônia, cujo Kb é 1,8 × 10-5. Nessa solução aquosa estavam em equilíbrio, antes da adição do indicador, amônia, íon amônio e íon hidróxido. Escreva a expressão de Kb em termos das concentrações dessas espécies. Nesse equilíbrio, o que está em maior concentração: amônia ou o íon amônio? Justifique.

b) O que foi gotejado no copo era uma solução de vermelho de fenol, um indicador ácido-base, que apresenta cor vermelha em pH acima de 8,5 e cor amarela em pH abaixo de 6,8. Qual foi a mudança de cor observada? Como se explica que o berro tenha promovido a mudança de cor?


Resolução:

a) A equação que representa esse equilíbrio é NH3(g) + H2O(l)   NH4+(aq) + OH-(aq), cuja expressão é:

Kb = [NH4+][OH-]/[NH3] = 1,8 × 10-5. Como o valor de Kb é baixo, a concentração da amônia é maior do que a do íon amônio.

b) A solução de amônia é básica. Dependendo da concentração e, consequentemente, do pH, sua coloração pode ser vermelha (pH acima de 8,5) ou laranja (pH acima de 7 e abaixo de 8,5). Ao “berrar” na solução, o convidado expirou gás carbônico, que reagiu com a água conforme a equação CO2(g) + H2O(l)   HCO(aq) + H+(aq).

Os íons H+ formados reagem com os íons OH-, o que provoca diminuição do pH da solução e a mudança da cor. Há duas possibilidades, dependendo da cor da solução inicial: ou a solução passa de vermelha para laranja (ou até amarela, dependendo da quantidade de CO2) ou passa de laranja para amarela.

 

11) Também para mostrar suas habilidades químicas, Rango colocou sobre o balcão uma folha de papel que exalava um cheiro de ovo podre e que fazia recuar os “mais fracos de estômago”. Sobre essa folha via-se um pó branco misturado com limalhas de um metal de cor prateada. Após algumas palavras mágicas de Rango, ouviu-se uma pequena explosão acompanhada de uma fumaça branca pairando no ar.

a) Sabendo que, naquela mistura maluca e mal cheirosa, uma das reações ocorreu entre o clorato de potássio (KClO3) e raspas de magnésio metálico, e que o pó branco formado era cloreto de potássio misturado a óxido de magnésio, teria havido ali uma reação com transferência de elétrons? Justifique.

b) A mistura mal cheirosa continha fósforo branco (P4) dissolvido em CS2, o que permitiu a ocorrência da reação entre o KClO3 e o magnésio. A molécula P4 é tetraédrica. A partir dessa informação, faça um desenho representando essa molécula, evidenciando os átomos e as ligações químicas


Resolução:

a) Sim, houve uma reação com transferência de elétrons (reação de óxido-redução). Isso pode ser confirmado pelas mudanças nos estados de oxidação (Nox) do magnésio e do cloro na equação abaixo:

Unicamp 2008 Quimica

b) Unicamp 2008 Química

 

12) A festa já estava para terminar, mas nenhum dos convidados sabia o motivo dela... Sobre o balcão, Dina pousou nove copos, com diferentes soluções, e neles colocou pequenos pedaços dos metais cobre, prata e ferro, todos recentemente polidos, como mostra o desenho na situação inicial:

Prova Resolvida Unicamp 2008 Química

“Para que a festa seja completa e vocês tenham mais uma pista do motivo da comemoração, respondam às perguntas”, bradava Dina, eufórica, aos interessados:

a) “Em todos os casos onde há reação, um metal se deposita sobre o outro enquanto parte desse último vai para a solução. Numa das combinações, a cor do depósito não ficou muito diferente da cor do metal antes de ocorrer a deposição. Qual é o símbolo químico do metal que se depositou nesse caso? Justifique usando seus conhecimentos de Química e os dados da tabela fornecida.”

b) “A solução que mais vezes reagiu tornou-se azulada, numa das combinações. Que solução foi essa? Qual a equação química da reação que aí ocorreu?”

Dados:

Par

Potencial padrão de redução / Volts

Cu2+/Cu

0,34

Fe3+/Fe

–0,04

Ag+/Ag

0,80


Resolução:

a) Ocorrerá reação espontânea se o potencial de redução do cátion na solução for superior ao do cátion relativo ao metal mergulhado. Assim, consultando a tabela fornecida, ocorre reação nas seguintes combinações:

I. solução de Cu2+ com pedaço de ferro (E0red Cu2+/Cu > E0red Fe3+/Fe): ocorre deposição de cobre (avermelhado) sobre o ferro (cinza);

II. solução de Ag+ com pedaço de cobre (E0red Ag+/Ag > E0red Cu2+/Cu): ocorre deposição de prata (cinza) sobre o cobre (avermelhado);

III. solução de Ag+ com pedaço de ferro (E0red Ag+/Ag > E0red Fe3+/Fe): ocorre deposição de prata (cinza) sobre o ferro (cinza).

Portanto, a combinação em que a cor do depósito não ficou muito diferente da cor do metal antes de ocorrer a deposição é a III, com formação de prata (Ag) metálica.

b) De acordo com as observações feitas na resposta do item a, percebemos que a solução que reagiu mais vezes foi a do cátion Ag+. Essa solução ficou azulada na combinação com cobre metálico por causa da formação de cátions Cu2+.

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