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Prova I
Uma esfera de polipropileno (d = 0,90 g/mL) de massa 27 g foi colocada em uma proveta contendo 50 mL de etanol (d = 0,8 g/mL). Essa esfera foi para o fundo, deslocando certo volume de etanol, conforme a figura 1. Em seguida, adicionou-se certo volume de um líquido miscível com o etanol, e a esfera subiu até a superfície do líquido, conforme a figura 2.
a) Considerando os líquidos acetona (d = 0,8 g/mL), gasolina (d = 0,7 g/mL), água (d = 1,0 g/ml) e clorofórmio (d = 1,5 g/mL), quais podem ser adicionados ao etanol, em quantidade adequada, para produzir o sistema da figura 2? Qual desses líquidos deverá ser adicionado em menor quantidade?
b) Calcule o valor do volume x obtido após a imersão da esfera de polipropileno. Escreva a fórmula estrutural do monômero do polipropileno, sabendo que esse monômero é um alceno de três carbonos.
Resolução a) Os líquidos adequados para obter a figura 2 são a água (d = 1,0g/mL) e clorofórmio (d = 1,5g/mL) pois apresentam maior densidade que a da esfera do propileno (d = 0,9g/mL). O líquido que deverá ser adicionado em menor quantidade é o clorofórmio pois apresenta maior densidade. etanol e água: 0,8 < d < 1 etanol e clorofórmio: 0,8 < d < 1,
b) d = 0,90g/mL = ∴ x = 80mL
monômero do polipropileno: H 3 C — CH = CH 2 propeno ou propileno
m ––– v
27g ––––––––– x – 50mL
Considere as distribuições eletrônicas de alguns átomos:
- átomo A: 1s^2 2s 2 2p^6 3s 2 3p^6 4s 2 3d^6
- átomo B: 1s^2 2s 2 2p^6 3s 2 3p^6 4s 2 3d^10 4p^6
- átomo C: 1s^2 2s 2 2p^6 3s 2 3p^6 4s 2 3d^10 4p^6 5s 1 4d^10
- átomo D: 1s^2 2s 2 2p^6 3s 2 3p^4
a) Quais átomos, A, B, C ou D, apresentam como propriedade a boa condutividade elétrica e térmica? Qual dos átomos, A, B, C ou D, apresenta-se na natureza como átomo isolado?
b) Qual dos átomos, A, B ou C, ao fazer uma ligação iônica, adquire carga +1? Se esse átomo interagir com o átomo D, qual será a fórmula da substância formada nessa interação?
Resolução
átomo A: grupo 8, 4 o. Período
átomo B: grupo 18, 4 o. Período
átomo C: grupo 1, 5 o. Período
átomo D: grupo 16, 3 o. Período
a) átomo A: metal de transição apresenta boa con-
dutividade elétrica e térmica. átomo B: átomo isolado na atmosfera (gás nobre).
b) C: grupo 1: cátion monovalente: C 1+
D: grupo 16: ânion bivalente: D 2– C 1+^ D 2–: C 2 D
Nitrato de amônio é um sal com diversas aplicações industriais, utilizado na detonação de explosivos e na síntese do óxido nitroso, um anestésico de amplo uso. As reações a seguir mostram o que ocorre com o nitrato de amônio em cada caso:
Detonação de explosivos 2NH 4 NO 3 (s) → 2N 2 (g) + 4H 2 O (g) + O 2 (g)
Síntese do óxido nitroso NH 4 NO 3 (s) → N 2 O (g) + 2H 2 O ()
a) Qual a fórmula do ácido que deve reagir com NH 3 para formar o nitrato de amônio? Quantos mols de substâncias simples são produzidos por mol de NH 4 NO 3 na decomposição do NH 4 NO 3 ocorrida na detonação de explosivos?
b) Considerando que em uma reação de síntese do óxido nitroso (N 2 O) foram produzidos 80 litros de gás, gerando uma pressão de 5 atm a uma temperatura de 500 K, e que a constante universal dos gases é igual a 0,08 atm L. mol –1^. K –1^ , calcule a quantidade de matéria, em mol, de NH 4 NO 3 utilizada na reação, considerando um rendimento de 80%.
Resolução a) NH 3 + HNO 3 → NH 4 NO 3 ácido nítrico
2NH 4 NO 3 → 2N 2 + 4H 2 O + O 2
N 2 e O 2 : substâncias simples 2NH 4 NO 3 : 2N 2 + O 2 2 mol ––––– 3 mol 1 mol ––––– n ∴ n = 1,5 mol
b) N 2 O: pV = n RT, 5 atm. 80L = n 0,08. 500K
n = 0,1 mol NH 4 NO 3 N 2 O 1 mol 1 mol (R = 100%) 1 mol –––––––– 0,8 mol (R = 80%) n’ –––––––– 0,1 mol n’ = 0,125 mol
atm. L–––––– mol. K
O etanol (C 2 H 6 O) é considerado um combustível renovável, obtido a partir do processamento da cana-de- açúcar. Encontra-se em desenvolvimento um automóvel movido a etanol que não utiliza motor a combustão. Nesse automóvel, o etanol sofre um processo conhecido como reforma, reagindo com água (H 2 O) e produzindo um gás de efeito estufa e outro que é utilizado em uma célula de combustível (célula a combustível de óxido sólido – SOFC, na sigla em inglês), a qual gera eletricidade para acionar um motor elétrico. Apesar de ser produzido um gás de efeito estufa, o funcionamento do motor não aumenta esse efeito na atmosfera. A figura representa o funcionamento do sistema SOFC.
(https://revistapesquisa.fapesp.br. Adaptado.)
a) Escreva a equação balanceada que representa a reação que ocorre no reformador do sistema SOFC. Escreva a fórmulade Lewis para o gás produzido na reforma do etanol que é utilizado no módulo SOFC.
b) Qual o nome do processo pelo qual o etanol é produ- zido a partir dos açúcares obtidos no processamento da cana-de-açúcar? Explique, com base no ciclo do carbono, por que a utilização do sistema SOFC não provoca aumento do efeito estufa na atmosfera.
Resolução a) C 2 H 6 O + 3H 2 O → 2CO 2 + 6H 2 efeito estufa usado na célula a combustível
fórmula de Lewis: H: H
b) processo que usa cana-de-açúcar para obter etanol é chamado de fermentação C 6 H 12 O 6 → 2C 2 H 6 O + 2CO 2
O gás carbônico liberado no exaustor será consumido na fotossíntese 6CO 2 + 6H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 6O 2
a) Qual o nome da ligação rompida na conversão do fósforo vermelho em fósforo branco? Determine o número de prótons existentes em uma molécula de fósforo branco.
b) Calcule o valor da entalpia padrão de formação do Sb 2 S 3. Considerando o (P 4 ) (^) n como sendo a variedade alotrópica mais estável desse elemento, classifique a conversão do fósforo vermelho em fósforo branco em endotérmica ou exotérmica, através de cálculos.
Resolução a)
b) Sb 2 S 3 + 3KC l O 3 → Sb 2 O 3 + 3KC l + 3SO 2 kJ x 3(–390) –710 3(– 440) 3(–300)
ΔH (^0) r^ = ΔH (^) f^0 produtos – ΔH (^0) f^ reagentes
–1602 kJ = (–710 – 1320 – 900)kJ – x + 1170 kJ –1602 kJ = 1 – 2930 + 1170/kJ – x x = –158kJ ΔH (^) f^0 = –158kJ/mol
(P 4 ) (^) n mais estável: ΔH (^0) f^ = 0kJ P 4 = x kJ P 4 + 5O 2 ⎯→ P 4 O 10 ΔH 0 = –2958kJ kJ x 0 –
ΔH 0 = ΔH (^) f^0 produtos – ΔH (^0) f^ reagentes –2958kJ = –2940kJ – x x = 18kJ (P 4 ) (^) n ⎯→ nP 4 ΔH = 18kJ 0 18kJ reação endotérmica
Em um experimento caseiro para a produção de eletricidade, uma pilha foi construída utilizando parafusos de aço revestidos com zinco, fios de cobre e uma forma para gelo contendo 14 compartimentos. Em cada parafuso foi enrolado um fio de cobre, e montou-se o conjunto ilustrado na figura.
(http://pt.wikihow.com)
Em cada compartimento da forma de gelo, adicionou-se uma solução eletrolítica de sulfato de cobre (CuSO 4 ), e aos polos + e – conectou-se um voltímetro, que acusou uma ddp de 9 V, um valor menor que a ddp teórica esperada. Considere os potenciais de redução a seguir:
Fe2+^ + 2e–^ → Fe E^0 = –0,44 V Zn2+^ + 2e–^ → Zn E^0 = –0,76 V Cu 2+^ + 2e–^ → Cu E^0 = +0,34 V
a) Por que se deve utilizar uma solução eletrolítica na construção da pilha, ao invés de água pura? Qual das espécies químicas envolvidas na construção da pilha do experimento sofrerá redução durante seu funcionamento?
b) O que deverá ocorrer com a concentração da solução de CuSO 4 durante o funcionamento da pilha construída no experimento? Considerando a eficiência da pilha como sendo a relação dd (^) pobtido /dd (^) pteórico , calcule a eficiência da pilha construída de acordo com o experimento realizado.
Analise o gráfico que apresenta as variações das concentrações das substâncias A e AB na seguinte reação química.
2A + B (^2) ←⎯⎯→ 2AB + calor Kc = 20
a) O que ocorre com o sistema no instante t 1? O que deve ocorrer com a concentração de AB se, no instante t 2 , houver aumento da temperatura do sistema?
b) Calcule o valor da concentração de B 2 quando o sistema estiver em equilíbrio. Represente, no gráfico existente no campo de Resolução e Resposta, a curva que indica a variação da concentração de B 2 desde o início até o instante t 2 , apresentando a concentração inicial de B 2.
Resolução a) No instante t 1 as concentrações de AB e A (patamares) estão constantes, portanto, nesse instante temos um equilíbrio químico ocorrendo. A reação direta libera calor (reação exotérmica) portanto, um aumento da temperatura favorece a reação endotérmica (inversa) causando uma diminuição da concentração de AB
b) 2A + B (^2) ←→ 2AB KC = 20
KC =
20 = [B 2 ] = 0,2 mol/L
2A + B 2 →← 2AB
início 0,75 x — reage e forma –0,5 –0,25 0, equilíbrio 0,25 0,20 0,
x – 0,25 = 0,20 x = 0,
[AB] 2
[A] 2. [B 2 ]
0,5^2
0,25^2. [B 2 ]
As fórmulas estruturais de alguns compostos típicos encontrados em efluentes farmacêuticos estão represen- tadas a seguir.
a) Qual a função orgânica comum a todos os compostos apresentados? Qual o número de pares de elétrons não compartilhados na molécula de diclofenaco?
b) Qual das moléculas apresentadas possui isomeria óptica? Quantos estereoisômeros essa molécula apresenta?
Resolução
a) ácido carboxílico:
11 pares de elétrons não compartilhados
b) Ibuprofeno: possui um átomo de carbono assimétrico.
2 estereoisômeros (dextrogiro, levogiro).
A imagem representa as fases do ciclo celular de uma célula com 2n = 4 cromossomos.
(www.geeksforgeeks.org. Adaptado.)
a) Cite a divisão celular representada pela imagem. Nessa imagem, que letra indica a célula na qual se verifica a separação das cromátides-irmãs?
b) Quantas moléculas de DNA são encontradas na célula C? Explique a ação do citoesqueleto no fenômeno que evidencia a fase E.
Resolução a) A divisão é a mitose. A separação das cromáti- des-irmãs ocorre na anáfase, representada pela figura D. b) Serão encontradas 8 moléculas de DNA, pois os cromossomos se encontram duplicados na figura C (metáfase). O citoesqueleto forma o anel contrátil que ocasiona o estrangulamento da membrana, além de participar das fibras do áster, ocasionando a força centrífuga para a separação do citoplasma.
Alguns seres vivos podem obter nutrientes do meio através de diferentes processos digestivos. A seguir, estão descritos alguns desses processos: os coanócitos das esponjas fagocitam partículas orgânicas disponíveis na água e as organelas realizam a digestão; uma aranha inocula a peçonha, rica em enzimas digestivas, em uma mosca que estava presa na teia e depois suga os compostos gerados; um cogumelo libera enzimas digestivas sobre o substrato orgânico e os produtos gerados são absorvidos por suas hifas; uma vaca absorve os monossacarídeos gerados pelas bactérias que vivem no
estômago.
a) Quais dos seres vivos citados no texto realizam a digestão extracorpórea?
b) Cite a estrutura presente nas aranhas responsável pela inoculação de peçonha em suas presas. Explique o papel das bactérias na relação estabelecida com a vaca.
Resolução a) A digestão extracorpórea ocorre nas aranhas e nos cogumelos. b) As aranhas utilizam as quelíceras para inocular a peçonha em suas presas. A relação das bactérias com a vaca é um mutua - lismo, no qual a bactéria utiliza como substrato o alimento ingerido pela vaca e digere a celulose, fornecendo a glicose para o ruminante.
A imagem mostra germinações a partir das sementes presentes no interior dos cocos-da-baía.
(https://folhago.com.br)
a) Que nome é dado ao gameta feminino e ao gameta masculino que, após a fecundação, formam o embrião presente no coco-da-baía?
b) De qual tecido da semente a planta em formação obtém nutrientes para germinar e se desenvolver? O fruto do coco-da-baía não é comestível e é formado pelo endocarpo muito rígido e pelo mesocarpo com a capacidade de retenção de ar. Do ponto de vista ecológico, qual a vantagem para a planta de o mesocarpo reter ar em seu fruto?
Resolução a) Gameta – oosfera contida no saco embrionário (gametófito ). Gameta – 1. o^ núcleo espermático do tubo polinico (gametófito ). A fusão do 1. o^ núcleo espermático com a oosfera produz o zigoto 2N que dará origem ao embrião.
b) A planta absorve durante o desenvolvimento o alimento do endosperma sólido e líquido (água do coco). O acúmulo de ar no mesocarpo fibroso permite a flutuação do fruto nas correntes marinhas, garan- tindo a dispersão da espécie, que ocupa novas áreas.
A Fundação Oswaldo Cruz (Fiocruz) está na etapa final de ensaios clínicos da primeira vacina no mundo contra esquistossomose. O imunizante é o primeiro desenvolvido contra um helminto. A vacina contém a proteína modificada Sm14, presente no Schistosoma. Essa proteína desempenha um papel importante no transporte de ácidos graxos necessários para as funções celulares do parasita. No entanto, uma alteração na Sm impede o transporte desses ácidos. Como o parasita depende deles para sobreviver e não é capaz de produzi- los por si só, essa mudança impede sua proliferação.
(www.folha.uol.com.br, 08.06.2023. Adaptado.)
a) A qual filo pertence o agente causador da esquistos- somose? Que animal é o hospedeiro intermediário do Schistosoma?
b) O que a proteína Sm14 provoca no corpo humano que resulta na imunidade adaptativa? O que deve ocorrer com essa proteína caso uma pessoa imunizada pela vacinação seja infectada pelo parasita?
Resolução a) O Schistosoma mansoni pertence ao filo Platel- minto e tem como hospedeiro intermediário o caramujo (gênero Planorbis e Biomphalaria principalmente). b) A proteína Sm14 presente na vacina tem o papel de antígeno, que estimula a produção de anticorpos e células de memória imunológica no organismo humano. Caso uma pessoa previa- mente imunizada com essa vacina tenha contato posterior com o verme, haverá a reação entre os anticorpos dessa pessoa com os antígenos do parasita, comprometendo a função da proteína Sm14 e a proliferação do Schistosoma.
Muito se falou da sigla PCR (técnica de reação em cadeia da polimerase) nos exames para o coronavírus. O PCR possibilita a obtenção de grandes quantidades de fragmentos específicos de DNA por meio da amplificação em ciclos. Essa técnica pode ser explicada de forma simplificada: o DNA que será amplificado é submetido inicialmente a alta temperatura e depois recebe a ação de polimerases. Depois de vários ciclos, são obtidas várias moléculas do DNA que se quer estudar.
a) Por que a molécula de DNA é submetida a alta temperatura para iniciar a técnica do PCR? Cite a importância do uso de polimerases na amplificação de moléculas de DNA.
b) O exame RT-PCR, considerado “padrão ouro”, identifica o coronavírus e confirma a covid-19. Em realidade, tal exame detecta indiretamente o ácido nucleico do coronavírus com uso da enzima transcriptase reversa (RT), seguida da amplificação do ácido nucleico pela reação em cadeia da polimerase. O coronavírus é composto por qual tipo de ácido nucleico? Explique a função da enzima transcriptase reversa para se amplificar ácidos nucleicos virais.
Resolução a) A alta temperatura causa a desnaturação da molécula de DNA por causar rompimento das ligações de hidrogênio entre as bases nitrogenadas. As enzimas polimerases são importantes, pois permitem a cópia das moléculas de DNA através da incorporação das bases nitrogenadas corres- pon dentes ao DNA molde. b) O coronavírus apresenta RNA como material genético. A enzima transcriptase reversa permite a síntese de uma molécula de DNA complementar (cDNA) a partir da molécula de RNA. Com o DNA, a reação de PCR para amplificação pode ocorer.
