01. Nos Jogos Olímpicos de Beijing houve uma preocupação em se evitar a
ocorrência de chuvas durante a cerimônia de abertura. Utilizou-se o iodeto de
prata no bombardeamento de nuvens nas vizinhanças da cidade para provocar chuva
nesses locais e, assim, evitá-la no Estádio Olímpico. O iodeto de prata tem uma
estrutura cristalina similar à do gelo, o que induz a formação de gelo e chuva
sob condições específicas.
a) Sobre a estratégia utilizada em Beijing, veiculou-se na imprensa que
“o método não altera a
composição da água da chuva”. Responda se essa afirmação é correta ou não e
justifique.
b) Escreva a expressão da constante do produto de solubilidade do iodeto
de prata e calcule sua concentração em mol/L numa solução aquosa saturada a 25
ºC.
Dado: A constante do produto de solubilidade do iodeto de prata é 8,3 x
10-17 a 25 ºC.
02. Antes das provas de 100 e 200 metros rasos, viu-se, como prática
comum, os competidores respirarem rápida e profundamente (hiperventilação) por
cerca de meio minuto. Essa prática leva a uma remoção mais efetiva do gás
carbônico dos pulmões imediatamente antes da corrida e ajuda a aliviar as
tensões da prova. Fisiologicamente, isso faz o valor do pH sanguíneo se
alterar, podendo chegar a valores de até 7,6.
a) Mostre com uma equação química e explique como a hiperventilação faz
o valor do pH sanguíneo se alterar.
b) Durante esse tipo de corrida, os músculos do competidor produzem uma
grande quantidade de ácido lático,
CH3CH(OH)COOH, que é transferido para o plasma sanguíneo.
Qual é a fórmula da espécie química predominante no equilíbrio ácido-base dessa
substância no plasma, ao término da corrida? Justifique com cálculos.
Dados: Ka do ácido lático = 1,4 x 10-4. Considerar a
concentração de H+ = 5,6 x 10-8 mol/L no plasma.
03. Ao contrário do que muitos pensam, a medalha de ouro da Olimpíada de
Beijing é feita de prata, sendo apenas recoberta com uma fina camada de ouro
obtida por deposição eletrolítica. Na eletrólise, a medalha cunhada em prata
atua como o eletrodo em que o ouro se deposita. A solução eletrolítica é
constituída de um sal de ouro (III). A quantidade de ouro depositada em cada
medalha é de 6,0 gramas.
a) Supondo que o processo de eletrólise tenha sido conduzido em uma
solução aquosa de ouro (III) contendo excesso de íons cloreto em meio ácido,
equacione a reação total do processo eletroquímico. Considere que no anodo
forma-se o gás cloro.
b) Supondo que tenha sido utilizada uma corrente elétrica constante de
2,5 amperes no processo eletrolítico, quanto tempo (em minutos) foi gasto para
se fazer a deposição do ouro em uma medalha? Mostre os cálculos.
Dados: constante de Faraday = 96.500 coulomb/mol; 1 ampere = 1 coulomb/s.
04. O gás ozônio, empregado como biocida, foi muito utilizado na
Olimpíada de Beijing na desinfecção da água do complexo “Water Cube”. Sua estabilidade
química depende de alguns fatores, conforme se observa na tabela abaixo. Consta
que a temperatura da água das piscinas desse complexo foi mantida a 28 ºC para melhorar
o desempenho dos atletas, enquanto o ambiente era mantido a 20 º C.
a) Considere que, como medida preventiva, parte do gás ozônio fosse
produzida com certa antecedência e estocada em botijões dentro do próprio
prédio, para ser utilizada em uma emergência. De acordo com os dados
fornecidos, depois de quanto tempo a concentração desse gás dentro dos botijões
seria igual a 1/8 da concentração de quando o botijão foi preenchido?
Justifique sua resposta.
b) A partir dos dados da tabela, o que se pode afirmar sobre a
estabilidade do ozônio?
05. A figura abaixo mostra a solubilidade do gás ozônio em água em
função da temperatura. Esses dados são válidos para uma pressão parcial de
3.000 Pa do gás em contato com a água. A solubilização em água, nesse caso,
pode ser representada pela equação:
ozônio(g) +
H2O(l) => ozônio(aq)
a) Esboce, na figura apresentada abaixo, um possível gráfico de
solubilidade do ozônio, considerando, agora, uma pressão parcial igual a 5.000
Pa. Justifique.
b) Considerando que o comportamento da dissolução, apresentado na figura
abaixo, seja válido para outros valores de temperatura, determine a que
temperatura a solubilidade do gás ozônio em água seria nula. Mostre como obteve
o resultado.
06. O nadador Michael Phelps surgiu na Olimpíada de Beijing como um verdadeiro
fenômeno, tanto pelo seu desempenho quanto pelo seu consumo alimentar.
Divulgou-se que ele ingere uma quantidade diária de alimentos capaz de lhe
oferecer uma energia de 50 MJ. Quanto disto é assimilado, ou não, é uma
incógnita. Só no almoço, ele ingere um pacote de macarrão de 500 gramas, além
de acompanhamentos.
a) Suponha que o macarrão seja constituído essencialmente de glicose (C6H12O6),
e que, no metabolismo, toda essa glicose seja transformada em dióxido de
carbono e água. Considerando-se apenas o metabolismo do macarrão diário, qual é
a contribuição do nadador para o efeito estufa, em gramas de dióxido de
carbono?
b) Qual é a quantidade de energia, em kJ, associada à combustão completa
e total do macarrão (glicose) ingerido diariamente pelo nadador?
Dados de entalpia de formação em kJ/mol: glicose= -1.274, água= -242,
dióxido de carbono = -394.
07. Na construção do Centro Olímpico de Tianjin, onde ocorreram os jogos
de futebol, o teto foi construído em policarbonato, um polímero termoplástico
menos denso que o vidro, fácil de manusear, muito resistente e transparente à
luz solar. Cerca de 13.000 m2 de chapas desse material foram
utilizados na construção.
a) A figura abaixo ilustra a separação de uma mistura de dois polímeros:
policarbonato (densidade 1,20 g/cm3) e náilon (densidade 1,14 g/cm3).
Com base na figura e no gráfico identifique os polímeros A e B. Justifique.
b) Qual deve ser a concentração
mínima da solução, em gramas de cloreto de sódio por 100 gramas de água, para
que se observe o que está representado na figura abaixo?
08. Na Revista
n°146 descreve-se um sistema de descontaminação e reciclagem de lâmpadas
fluorescentes que separa seus componentes (vidro, mercúrio, pó fosfórico e
terminais de alumínio), tornando-os disponíveis como matérias-primas para
reutilização em vários tipos de indústria.
a) Num trecho da reportagem, a responsável pelo projeto afirma: Essa etapa (separação
do mercúrio) é realizada por um processo de sublimação do mercúrio, que depois
é condensado à temperatura ambiente e armazenado para posterior comercialização.
Considerando apenas esse trecho adaptado da reportagem, identifique as tranformações
físicas que o mercúrio sofre e as equacione adequadamente.
b) Em relação à recuperação do mercúrio, a pesquisadora afirma: O mínimo para
comercialização é 1 quilo, sendo que de cada mil lâmpadas só retiramos 8 gramas
de mercúrio, em média. Segundo a literatura, há cerca de 21 mg desse metal em uma lâmpada de 40
W. No contexto dessas informações, discuta criticamente a eficiência do
processo de recuperação do mercúrio, considerando que todas as lâmpadas
recolhidas são de 40 W.
09. A Revista
no160 traz um comentário sobre um ônibus montado no Brasil que tem como
combustível o gás hidrogênio. Resumidamente, explica-se que no ônibus existem
celas eletroquímicas formadas por um conjunto de placas (eletrodos) e uma
membrana polimérica chamada “membrana de troca de prótons”. Em um tipo de eletrodo,
o hidrogênio é “quebrado” (aspas nossas) e elétrons são liberados, gerando uma
corrente elétrica em direção ao outro tipo de eletrodo, onde o gás oxigênio
forma íons óxido. Os produtos que se originam nos dois diferentes eletrodos
reagem para formar água.
a) Considerando-se as informações do texto, escreva a equação química da
semirreação de oxidação que ocorre nessa cela eletroquímica.
b) Que massa de gás hidrogênio deve ser transformada na cela eletroquímica
para que, no funcionamento do ônibus, haja uma liberação de 38,0 MJ? Dado:
entalpia de formação da água = -242 kJ/mol.
10. A Revista
nº162 apresenta uma pesquisa desenvolvida no Instituto de Pesquisas
Energéticas e Nucleares (IPEN) sobre a produção de fios de irídio-192 para
tratar tumores. Usados em uma ramificação da radioterapia chamada
braquiterapia, esses fios são implantados no interior dos tumores e a radiação
emitida destrói as células cancerígenas e não os tecidos sadios. O 192Ir
se transforma em 192Pt por um decaimento radioativo e esse decaimento
em função do tempo é ilustrado na figura abaixo.
a) Considerando que a radiação é gerada por uma liga que contém inicialmente
20% de 192Ir e 80% de 192Pt, depois de quantos dias essa
liga se transformará em uma liga que contém 5% de 192Ir e
95% de 192Pt? Mostre seu raciocínio.
b) O decaimento radiativo pode originar três diferentes tipos de
partículas: α, β e γ. Para
efeito de resposta ao item, considere apenas α e β. A
partícula β tem uma massa
igual à massa do elétron, enquanto a partícula α tem uma massa igual à do núcleo do átomo de hélio.
Considerando essas informações, que tipo de decaimento sofre o 192Ir,
α ou β?
Justifique.
11. A Revista
n° 126 veiculou uma notícia sobre uma máquina de lavar que deixa as roupas
limpas sem a necessidade de usar produtos alvejantes e elimina praticamente
todas as bactérias dos tecidos. O segredo do equipamento é a injeção de íons
prata durante a operação de lavagem. A corrente elétrica passa por duas chapas
de prata, do tamanho de uma goma de mascar, gerando íons prata, que são
lançados na água durante os ciclos de limpeza.
a) No seu site, o
fabricante informa que a máquina de lavar fornece 100 quadrilhões (100 x 1015)
de íons prata a cada lavagem. Considerando que a máquina seja utilizada 3 vezes
por semana, quantos gramas de prata são lançados no ambiente em um ano (52
semanas)?
b) Considere que a liberação de íons Ag+ em função do tempo
se dá de acordo com o gráfico abaixo. Calcule a corrente em amperes (C/s ) em que
a máquina está operando na liberação dos íons. Mostre seu raciocínio.
Dado: F = 96.500 C mol-1, Constante de Avogadro= 6,02 x 1023
mol-1
12. Quando se utiliza um biossistema
integrado numa propriedade agrícola, a biodigestão é um dos processos essenciais
desse conjunto. O biodigestor consiste de um tanque, protegido do contato com o
ar atmosférico, onde a matéria orgânica de efluentes, principalmente fezes
animais e humanas, é metabolizada por bactérias. Um dos subprodutos obtidos
nesse processo é o gás metano, que pode ser utilizado na obtenção de energia em
queimadores.
A parte sólida e líquida que sobra é
transformada em fertilizante. Dessa forma, faz-se o devido tratamento dos
efluentes e ainda se obtêm subprodutos com valor agregado.
a) Sabe-se que a entalpia molar de
combustão do metano é de – 803 kJ/mol; que a entalpia molar de formação desse
mesmo gás é de – 75 kJ/mol; que a entalpia molar de formação do CO2 é de – 394
kJ/mol. A partir dessas informações, calcule a entalpia molar de formação da
água nessas mesmas condições. No aparelho digestório de um ruminante ocorre um processo
de fermentação de hexoses, semelhante ao que ocorre nos biodigestores. A
equação abaixo tem sido utilizada para representar essa fermentação:
58 C6H12O6 => 59 CH3COOH + 24
CH3CH2COOH +
+ 15 CH3CH2CH2COOH + 62,5 CO2
+ 35,5 CH4 + 27 H2O
b) Considere a seguinte afirmação: “o
processo de fermentação digestiva de ruminantes contribui para o aquecimento
global”, você concorda? Responda SIM ou NÃO e explique sua resposta.
c) Qual seria o número de moles de
gás metano produzido na fermentação de 5,8 quilogramas de hexose ingeridos por
um ruminante?
13. No mundo do agronegócio, a
criação de camarões, no interior do nordeste brasileiro, usando águas residuais
do processo de dessalinização de águas salobras, tem se mostrado uma
alternativa de grande alcance social. A dessanilização consiste num método
chamado de osmose inversa, em que a água a ser purificada é pressionada sobre
uma membrana semipermeável, a uma pressão superior à pressão osmótica da
solução, forçando a passagem de água pura para o outro lado da membrana.
Enquanto a água dessalinizada é destinada ao consumo de populações humanas, a
água residual (25% do volume inicial), em que os sais estão concentrados, é usada
para a criação de camarões.
a) Supondo que uma água salobra que
contém inicialmente 10.000 mg de sais por litros sofre a dessalinização conforme
descreve o texto, calcule a concentração de sais na água residual formada em mg
L–1.
b) Calcule a pressão mínima que deve
ser aplicada, num sistema de osmose inversa, para que o processo referente ao
item a acima tenha início. A pressão osmótica π de uma solução pode ser calculada por
uma equação semelhante à dos gases ideais, onde n é o
número de moles de partículas por litro de solução. Para fins de cálculo,
suponha que todo o sal dissolvido na água salobra seja cloreto de sódio e que a
temperatura da água seja de 27°C. Dado: constante dos gases, R = 8.314 Pa L K–1
mol–1.
c) Supondo que toda a quantidade (em
mol) de cloreto de sódio do item b tenha sido substituída por uma quantidade igual (em
mol) de sulfato de sódio, pergunta-se: a pressão a ser aplicada na osmose à
nova solução seria maior, menor ou igual à do caso anterior? Justifique sua
resposta.
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