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Resolução – FUVEST 2016 – Apêndice

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Questão

Existem  vários  modelos  para  explicar  as  diferentes propriedades das substâncias químicas, em termos de suas estruturas submicroscópicas. Considere os seguintes modelos:
I. moléculas se movendo livremente;
II. íons positivos imersos em um “mar” de elétrons deslocalizados;
III. íons positivos e negativos formando uma grande rede cristalina tridimensional.
Assinale a alternativa que apresenta substâncias que exemplificam, respectivamente, cada um desses modelos.

Solução:

I. As moléculas só podem se mover livremente quando a substância está no estado gasoso. Eliminamos B e D.

II. Essa é uma característica do ferro. Se aproximarmos um ímã do ferro, os elétrons passam de deslocalizados para organizados e o ferro fica magnetizado. Ficamos com a letra A.

III. Só para conferir: o sal no seu estado sólido é formado por uma rede cristalina. Por isso temos cristais de sal.

Resposta: letra A.

Questão

Uma estudante recebeu uma amostra de ácido benzoico sólido contendo impurezas. Para purificá-lo, ela optou por efetuar uma recristalização. No procedimento adotado, o sólido deve ser dissolvido em um solvente aquecido, e a solução  assim  obtida  deve  ser  resfriada.  Sendo  as impurezas mais solúveis à temperatura ambiente, ao final devem ser obtidos cristais de ácido benzoico puro. Para escolher o solvente apropriado para essa purificação, a estudante fez testes de solubilidade com etanol, água e heptano.  Inicialmente,  os  testes  foram  efetuados  à temperatura ambiente, e a estudante descartou o uso de etanol. A seguir, efetuou testes a quente, e o heptano não se mostrou adequado. Nos testes de  solubilidade,  a estudante observou a formação de sistema heterogêneo quando tentou dissolver o ácido benzoico impuro em

Solução:

Na situação à temperatura ambiente, devemos ter um sistema heterogêneo, formado de parte sólida e solução.

Na situação a quente, devemos ter um sistema homogêneo, formado somente por solução.

O enunciado diz que ao testar à temperatura ambiente, somente o etanol foi descartado. Isso mostra que o etanol não apresentou um sistema heterogêneo, enquanto os outros solventes apresentaram.

O enunciado também diz que ao testar a quente, o heptano não se mostrou adequado. Portanto o heptano apresentou sistema heterogêneo quando quente enquanto os outros solventes apresentaram sistema homogêneo.

Sabemos que o heptano mostrou sistema heterogêneo a quente. Isso nos deixa entre as letras B e C. Sabemos que o etanol apresentou sistema homogêneo à temperatura ambiente, portanto eliminamos a letra B.

Resposta: letra C.

Questão

O biogás pode substituir a gasolina na geração de energia. Sabe-se que 60%, em volume, do biogás são constituídos de metano,  cuja  combustão  completa  libera  cerca  de 900 kJ/mol. Uma usina produtora gera 2.000 litros de biogás por dia. Para produzir a mesma quantidade de energia liberada pela queima de todo o metano contido nesse volume de biogás, será necessária a seguinte quantidade aproximada (em litros) de gasolina:
a) 0,7
b) 1,0
c) 1,7
d) 3,3
e) 4,5

Note e adote:

Volume molar nas condições de produção de biogás: 24 L/mol;
energia liberada na combustão completa da gasolina: $$4,5\cdot 10^{4}\, kJ/L$$.

Solução:

Primeiro precisamos encontrar o volume do biogás que é convertido em energia: $$0,6\cdot 2000 = 1200\, l$$. Agora transformemos em mols:

24 l ———- 1 mol

1200 l ———- x

x = 50 mol

Precisamos saber quanta energia essa quantidade de mols produz:

900 kJ ———- 1 mol

E ———- 50 mol

E = 45000 kJ = $$4,5\cdot 10^{4}\, kJ$$

O valor encontrado é a quantidade de energia que 1 l de gasolina produz.

Resposta: letra B.

Questão

Um dirigível experimental usa hélio como fluido ascensional e octano($$C_{8} H_{18}$$) como combustível em seu motor, para propulsão. Suponha que, no motor, ocorra a combustão completa do octano:

\[C_{8} H_{18}\, (g) + \frac{25}{2}\, O_{2}\, (g) \longrightarrow 8\, CO_{2}\, + 9\, H_{2} O\, (g)\]

Para compensar a perda de massa do dirigível à medida que o combustível é queimado, parte da água contida nos gases de exaustão do motor é condensada e armazenada como lastro. O restante do vapor de água e o gás carbônico são liberados para a atmosfera. Qual é a porcentagem aproximada da massa de vapor de água formado que deve ser retida para que a massa de combustível queimado seja compensada?
a) 11%
b) 16%
c) 39%
d) 50%
e) 70%

Note e Adote:

Massa molar (g/mol):

$$H_{2} O$$…… 18        $$O_{2}$$…………. 32
$$CO_{2}$$…….. 44       $$C_{8} H_{18}$$…… 114

Solução:

Sabemos que 114 g de $$C_{8} H_{18}$$ produzem $$9\cdot 18 = 162\, g$$ de $$H_{2} O$$. Basta dividir a massa de octano pela massa total de vapor d’água. \[\frac{114}{162} \cong 0,7 = 70\%\] Resposta: letra E.

Questão

Sabe-se que os metais ferro ($$Fe^{0}$$), magnésio ($$Mg^{0}$$)e estanho ($$Sn^{0}$$) reagem com soluções de ácidos minerais, liberando gás hidrogênio e formando íons divalentes em solução. Foram feitos três experimentos em que três amostras metálicas  de  mesma  massa  reagiram,  separada  e completamente,  com  uma  solução  aquosa  de  ácido clorídrico  (HCl (aq))  de  concentração  0,1 mol/L.  Os resultados obtidos foram:

Colocando-se os valores de V1, V2 e V3 em ordem decrescente, obtém-se
a) V2 > V3 > V1
b) V3 > V1 > V2
c) V1 > V3 > V2
d) V2 > V1 > V3
e) V1 > V2 > V3

Note e adote: Massa molar (g/mol):
Mg …… 24
Fe ……. 56
Sn ……. 119

Solução:
O ferro puro gasta uma certa quantidade de mols de hidrogênio, proporcional ao seu peso, resultando num volume gasto V1.
O ferro contendo magnésio como impuresa, diminui sua massa molar, pois o magnésio é mais leve que o ferro. Com isso, são gastos menos mols de hidrogênio, portanto o volume gasto V2 é menor que V1.
O ferro contendo estanho como impuresa, aumenta sua massa molar, pois o estanho é mais pesado que o ferro. Com isso, são gastos mais mols de hidrogênio, portanto o volume gasto V3 é maior que V1.

Resposta: letra D.

Questão

Fenol e metanal (aldeído fórmico), em presença de um catalisador, reagem formando um polímero que apresenta alta resistência térmica. No início desse processo, pode-se formar um composto com um grupo $$-CH_{2} OH$$ ligado no carbono 2 ou no carbono 4 do anel aromático. O esquema a seguir apresenta as duas etapas iniciais do processo de polimerização para a reação no carbono 2 do fenol.

Considere que, na próxima etapa desse processo de polimerização, a reação com o metanal ocorra no átomo de carbono 4 de um dos anéis de I. Assim, no esquema

A e B podem ser, respectivamente,

Note e adote: Numeração  dos  átomos  de carbono do anel aromático do fenol

Solução:

Segundo o note e adote, o carbono 4 fica posicionado a 180° da hidroxila. Portanto, a figura A tem que ser o grupo anterior à reação com o grupo $$CH_{2} OH$$ ligado no carbono 4 do segundo anel. Com isso, ficamos entre as letras B e C.

A figura B tem que conter a figura A ligada a outro anel, portanto eliminamos a letra C.

Resposta: letra B.

Questão

Uma dieta de emagrecimento atribui a cada alimento um certo número de pontos, que equivale ao valor calórico do alimento  ao  ser  ingerido.  Assim,  por  exemplo,  as combinações abaixo somam, cada uma, 85 pontos:

  • 4 colheres de arroz + 2 colheres de azeite + 1 fatia de queijo branco.
  • 1 colher de arroz + 1 bife + 2 fatias de queijo branco.
  • 4 colheres de arroz + 1 colher de azeite + 2 fatias de queijo branco.
  • 4 colheres de arroz + 1 bife.

Com base nas informações fornecidas, e na composição nutricional  dos  alimentos,  considere  as  seguintes afirmações:
I. A pontuação de um bife de 100 g é 45.
II. O macronutriente presente em maior quantidade no arroz são os carboidratos.
III. Para uma mesma massa de lipídeo de origem vegetal e de carboidrato, a razão $$\frac{n\acute{u} mero\,\, de\,\, pontos\,\, do\,\, lip\acute{i} deo}{n\acute{u} mero\,\, de\,\, pontos\,\, do\,\, carboidrato}$$ é 1,5.
É correto o que se afirma em
a) I, apenas.
b) II, apenas.
c) I e II, apenas.
d) II e III, apenas.
e) I, II e III.

Solução:

Para resolver esse exercício, precisamos encontrar a pontuação de cada alimento. Digamos que x = 1 colher de arroz, y = 1 colher de azeite, z = 1 fatia de queijo branco e w = 1 bife de 100 g. Podemos montar 4 equações a partir das combinações do enunciado e resolver o sistema linear para encontrar x, y, z e w.

4x + 2y + z = 85

x + 2z + w = 85

4x + y + 2z = 85

4x + w = 85

Com isso temos que x = 10, y = 15, z = 15 e w = 45.

I. Correto, pois o nosso cálculo de 45 pontos para 1 bife de 100 g.

II. Correto, dentre os macronutrientes apresentados na figura, o arroz contém o carboidrato.

III. Correto. Uma colher de arroz possui $$0,25\cdot 20\, g = 5\, g$$, isso vale 10 pontos. A mesma quantidade de lipídeos está presente em uma colher de azeite e vale 15. Portanto $$\frac{n\acute{u} mero\,\, de\,\, pontos\,\, do\,\, lip\acute{i} deo}{n\acute{u} mero\,\, de\,\, pontos\,\, do\,\, carboidrato} = \frac{15}{10} = 1,5$$.

Resposta: letra E.

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Guimarães

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