Quimica_pss 2

QUESTÃO

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QUESTÃO

O diagrama abaixo representa a reação de decomposição do peróxido de hidrogênio, que ocorre lentamente em solução aquosa, mas que tem sua velocidade aumentada em presença de catalisador.

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A equação química abaixo representa a síntese para obtenção de ceras parafínicas que posteriormente podem ser convertidas em nafta ou óleo diesel. 25 CO

+ 51 H2
C25H52 +

25 H2O

Em um processo dessa natureza com 80% de rendimento são produzidos 4800 Kg/h de C25H52. Considerando que o reator opera durante 8 horas ininterruptas e que os reagentes são 100% puros, o reator deverá ser alimentado com uma quantidade de CO (em toneladas) aproximadamente igual a: a) 28,6 b) 47,3 c) 76,3 d) 95,4 e) 105,2

Resposta: alternativa (D) Conteúdo: Cálculos estequiométricos Resolução: Cálculos estequiométricos podem apresentar diferentes formas de resolução, mas que conduzem a um mesmo resultado. Vamos apresentar duas formas de resolução. 1a RESOLUÇÃO: admitindo um rendimento teórico de 100% Com base no diagrama, é correto afirmar:

10 passo: Achar a massa de C25H52 que corresponderia a 100% de rendimento. 4800 kg de C25H52/h - - - - - - 80% Massa - - - - - - - - 100% Massa = 6000 Kg de C25H52/h

(A) A energia requerida para a formação do complexo ativado da reação não catalisada é -94,7 kJ. (B) A reação de decomposição do peróxido de hidrogênio é exotérmica, e o calor liberado nesse processo é igual a -94,7 kJ. (C) A energia requerida para a formação do complexo ativado da reação catalisada é da ordem de 71 kJ. (D) A energia requerida para a formação do complexo ativado da reação não catalisada é da ordem de 8 kJ. (E) As curva A e B representam, respectivamente, a reação catalisada e a reação não catalisada.

20 passo: Massa teórica obtida após 8h de operação ininterruptas 6000 Kg de C25H52 - - - - - - 1 h Massa - - - - - - - - 8 h Massa = 48000 kg = 48 t de C25H52 30 passo: Determinar a massa de CO necessária para produzir, teoricamente 48t de C25H52

Resposta: alternativa (B)

Massa molar do CO = 28g/mol Massa molar do C25H52 = 352g/mol

Conteúdo: Cinética química e Termoquímica Resolução: a) Incorreta: Pela análise do gráfico é possível concluir que a energia requerida para formar o complexo ativado da reação não catalisada é igual a 71 kJ. b) Correta: A diferença entre a entalpia dos reagentes e produtos é igual a -94,7 kJ. Uma variação de entalpia negativa indica que o sistema perde calor para o ambiente, logo o processo é exotérmico. c) Incorreta: Pela análise do gráfico é possível concluir que a energia requerida para formar o complexo ativado da reação catalisada é igual a 8 kJ. d) Incorreta: Como já foi mencionado na alternativa (a), o valor corresponde a 71 kJ e) Incorreta: Na verdade as curvas A e B representam, respectivamente, a reação não catalisada e a reação catalisada.

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25 CO - - - - - - - - - 1 C25H52 25 x 28g - - - - - - - 1 x 352g Massa de CO - - - - - - 48t Massa de CO = 95,45t 2a RESOLUÇÃO: Como o rendimento do processo é igual 80% concluímos que a reação produziu 80% da massa que seria possível de ser obtida. Podemos também deduzir que o processo consumiu apenas 80% da massa do reagente, no caso, CO (monóxido de carbono), que estava disponível. 25 CO - - - - - - - - - - - 1 C25H52 25 x 28g - - - - - - - - - - - 352 x 0,8 (rendimento de 80%) Massa de CO - - - - - - - - 4800 Kg/h x 8h Massa de CO = 95454,54 Kg = 95,45 t

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O sulfato de alumínio, Al2(SO4)3 é uma substância coagulante utilizada em uma das etapas do processo de tratamento de águas. Uma solução aquosa de sulfato de alumínio, de densidade 1,30 g/mL, contém 96% de massa desse sal. Assim, a concentração em quantidade de matéria por volume (mol/L) do coagulante é, aproximadamente, igual a

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A obtenção de energia através de combustão é um tema de grande interesse para a sociedade. A figura abaixo mostra as estruturas de quatro substâncias químicas utilizadas em reações de combustão para gerar energia.

(A) 0,1 (B) 0,8 (C) 1,6 (D) 2,8 (E) 3,6 Dados: Massas molares (g/mol): O = 16; Al = 27; S = 32

Sobre essas substâncias, julgue as afirmações:

Resposta: alternativa (E) I. As substâncias B e C podem ser obtidas de fontes renováveis.

Conteúdo: Soluções 1a Resolução: usando fórmula.

II. As substâncias A e D são obtidas da destilação fracionada do petróleo.

10 x d(g / ml) x P M=

(mol / L)

III. O nome oficial (IUPAC) da substância D é 4-trimetil-2metil butano

massa molar do soluto(g / mol)

IV. Todas as substâncias são hidrocarbonetos saturados.

10 x 1,30 x 96 M=

342

= 3,64 (mol / L)

V. A substância C é conhecida como álcool metílico.

2a Resolução: usando regra de três

Estão corretas apenas


Densidade da solução= 1,3g/mL

(A) I e III (B) II e III (C) I e II (D) IV e V (E) II, III e V

1,3 g de solução - - - - - - - 0,001 L de solução (1 mL) Massa da solução - - - - - - - 1,0 L de solução Massa da solução = 1300 g 1300 g de solução - - - - - - - 100% Massa do soluto - - - - - - - - - 96% Massa do soluto = 1248g

Resposta: alternativa (C) Conteúdo: Funções orgânicas e nomenclatura Resolução:


Massa molar do soluto = 342g/mol

I. Correta: O composto B é o metano (CH4) tanto pode ter origem fóssil como não fóssil - ele pode ser produzido a partir do biogás, uma fonte de energia renovável.

342 g do soluto - - - - - - - 1 mol 1248 g do soluto - - - - - - - n mol n = 3,64 mol

II. Correta: As substâncias A (butano) e D (2,2,4-trimetilpentano) são hidrocarbonetos, logo sua principal fonte natural é o petróleo.


Conclusão: temos 3,64 mols do soluto em cada litro da solução.

III. Incorreta: A substância (D) tem cinco carbonos na cadeia principal. A nomenclatura IUPAC seria 2,2,4-trimetil-pentano. IV. Incorreta: Os compostos A, B e D são hidrocarbonatos, mas o composto C é um álcool. V. Incorreta: O composto C é o álcool etílico.

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Em uma reação de hidrogenação, uma ligação dupla se transforma em uma ligação simples. É possível calcular a variação de entalpia de hidrogenação (∆Hhidro) pelo conhecimento dos calores de combustão (∆Hcomb) das substâncias envolvidas na reação. Na tabela abaixo encontram-se os ∆Hcomb do C2H6, C2H4 e H2

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A aspirina foi sintetizada pela primeira vez em 1853 e ainda hoje é um dos medicamentos mais vendidos no mundo. Sua estrutura química está representada na figura abaixo.

O valor do ∆H hidro, em kJ mol , do eteno é: -1

Sobre a aspirina, é correto afirmar que: (A) 1124 (B) -1696 (C) 1274 (D) - 272 (E) - 136

(A) não é uma substância aromática. (B) apresenta as funções éter, cetona e ácido carboxílico. (C) tem fórmula molecular C8H6O4 (D) apresenta a função éster. (E) seu nome IUPAC é ácido salicílico.

Resposta: alternativa (E)

Resposta: alternativa (D)

Conteúdo: Termoquímica Resolução: Os alunos que cursam o 20 ano do ensino médio tiveram grande dificuldade para resolução dessa questão, pois a mesma não traz a equação de hidrogenação do eteno que seria fundamental para resolução da questão. O elaborador acreditou que a informação “Em uma reação de hidrogenação, uma ligação dupla se transforma numa ligação simples” seria suficiente para o candidato que cursa o 20 ano do ensino médio, deduzir que a equação correspondente ao processo seria C2H4 + H2
C2H6. Por esse motivo temos certeza que os alunos do 20 ano do ensino médio foram prejudicados nessa questão, enquanto o aluno do 30 ano (que está repetindo o PSS2) ou do pré-vestibular não tiveram essa mesma dificuldade, uma vez que os mesmos estudam o conteúdo que trata das reações orgânicas(conteúdo da 3a fase).

Conteúdo: Funções orgânicas Resolução: a) incorreta: toda substância que possui núcleo benzênico é considerada com caráter aromático. b) incorreta: possui as funções ácido carboxílico e éster c) incorreta: A fórmula molecular é C9H8O4 d) correta: Possui as funções ácido carboxílico (-COOH) e éster (COO-) e) incorreta: a aspirina é conhecida como ácido acetil salicílico ou A.A.S.

Equação problema: Hidrogenação do eteno C2H4 + H2
C2H6 ∆H = ? Equações de referência: (I) Combustão do gás hidrogênio: H2 + ½ O2
H2O ∆H = -286 kJ.mol-1 (II) Combustão do gás eteno: C2H4 + 3O2
2CO2 + 2H2O ∆H = -1410 kJ.mol-1 (III) Combustão do gás etano: C2H6 + 7/2 O2
2CO2 + 3H2O ∆H = -1560 kJ.mol-1 (I) Equação mantida: H2 + ½ O2
H2O (II) Mantida: C2H4 + 3O2
2CO2 + 2H2O (III) Invertida: 3H2O+2CO2
7/2O2+ C2H6 Eq. Problema: C2H4 + H2
C2H6

∆H = -286 kJ.mol-1 ∆H = -1410 kJ.mol-1 ∆H = +1560 kJ.mol-1 ∆H = -136 kJ.mol-1

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