2ª Fase - Química

Um metal M forma o sal $\ce{MCl2}$. A eletrólise desse sal fundido, com uma corrente igual a $\pu{0,4 A}$ durante $\pu{6,7 h}$ produziu $\pu{4,38 g}$ do metal sólido.

Determine qual elemento da Tabela Periódica é o metal M.

Uma molécula orgânica A, de fórmula molecular $\ce{C5H11Cl}$, sofre desidro-halogenação formando B. Quando B sofre ozonólise, gera formaldeído. Quando B sofre reação de hidratação, produz o composto C, o qual não reage com $\ce{KMnO4}$ em meio ácido.

Determine:

1. a função orgânica presente no composto C;
2. as estruturas moleculares de A, B e C.

O acetato de linalila é um composto orgânico que contém átomos de carbono, hidrogênio e oxigênio na razão 6:10:1, respectivamente.

Sabe-se que cada molécula de acetato de linalila:

1. contém dois átomos de oxigênio;
2. possui cadeia principal com oito átomos de carbono;
3. representa um dieno não conjugado nas posições 1 e 6;
4. tem duas metilas em uma mesma extremidade de cadeia;
5. tem uma metila e o grupo acetato ligados ao carbono alílico, não terminal, de menor impedimento espacial.

Diante dessas informações, apresente:

1. a fórmula estrutural plana do acetato de linalila;
2. o polímero possivelmente formado considerando somente a reação de poliadição na dupla ligação mais substituída.

Águas de rejeito de um processo industrial de pH neutro necessitam ser purificadas de um contaminante, um metal pesado, cujo sal vem dissolvido nestas águas. Sabe-se que o contaminante em questão precipita somente quando $\mathrm{pH} \le 4$, podendo ser depois retirado por sucção. Para tanto, diariamente, os efluentes são armazenados em piscinas de decantação de $\pu{200000 L}$ cada, sendo tratados com ácido acético, de constante de dissociação $\pu{2,0e-5}$, para diminuir o pH e obter a precipitação.

Determine a massa de ácido acético mínima necessária para tratar cada piscina.

Na queima de uma massa $m_1$ de metano a pressão constante, ocorreu combustão completa com formação de água líquida e foram liberados $\pu{324 kJ}$ de energia. Em outra queima, nas mesmas condições, uma massa $m_2$ de oxigênio foi consumida e a energia liberada foi de $\pu{81 kJ}$.

Determine a razão entre $m_1$ e $m_2$.

Para a neutralização de $\pu{0,18 g}$ de um ácido carboxílico, são gastos $\pu{30 mL}$ de uma solução $\pu{0,1 M}$ de $\ce{NaOH}$. A densidade do vapor deste ácido é trinta vezes a do hidrogênio, nas mesmas condições.

Considerando a dissociação completa desse ácido, forneça seu nome e sua estrutura molecular.

O mineral malaquita $[\ce{Cu2CO3(OH)2}]$, de ocorrência natural, pode ser utilizado para a obtenção de cobre líquido a partir das 3 (três) etapas abaixo:

$$\ce{Cu2CO3(OH)2(s) ->[$\Delta$] 2 CuO(s) + H2O(g) + CO2(g)}$$

$$\ce{2 CuO(s) + C(s, grafite) -> 2 Cu(s) + CO2(g)}$$

$$\ce{Cu(s) -> Cu(l)}$$

Como a reação global de formação de cobre líquido a partir de malaquita e carbono sólido é endotérmica, realizou-se um estudo para verificar a quantidade necessária de placas solares fotovoltaicas, para atender o seu consumo energético na indústria.

Considere que:

1. cada placa solar fotovoltaica produz, em média, $\pu{2 MJ//h}$;
2. as energias livres de Gibbs do cobre, em $\pu{kJ//mol}$, nas fases sólida e líquida podem ser descritas respectivamente pelas expressões em função da temperatura $T$ (em K) abaixo, na faixa de 298 a 1358 K:

$$G_S = \pu{-7770,5} + \pu{130,0}\,T - \pu{24,1}\,T \ln T - \pu{2,7e2} + \pu{1,3e-7}\,T^3 + \dfrac{ \pu{52478,0} }{ T }$$

$$G_L = \pu{5194,3} + \pu{120,0}\,T - \pu{24,1}\,T \ln T - \pu{2,7e2} + \pu{1,3e-7}\,T^3 + \dfrac{ \pu{52478,0} }{ T }$$

1. as entalpias de formação ($\Delta H_f^o$) e as entropias molares ($S^o$) dos compostos químicos são constantes na faixa de 298 a 1358 K.

Calcule, nesse contexto, o número mínimo de placas solares fotovoltaicas utilizadas em 1 (uma) hora para a geração de $\pu{213,36 kg}$ de cobre líquido a partir de malaquita e carbono sólido.

O composto $\ce{B2H6}$ possui apenas 12 elétrons de valência compartilhados entre 8 centros atômicos. Sua estrutura molecular é representada por

em que as ligações B–H–B são diferentes das ligações covalentes típicas. Elas se estabelecem a partir de três centros atômicos que compartilham dois elétrons. Comportamento semelhante é observado no ânion dodecaborato $\ce{(B12H12)^2-}$, o qual possui um arranjo icosaédrico, conforme ilustrado abaixo.

Determine a deficiência percentual de elétrons de valência do ânion dodecaborato em relação ao esperado, caso houvesse somente ligações covalentes típicas com 2 centros atômicos que compartilham 2 elétrons.

Nas últimas décadas, tem sido observado um aumento substancial da concentração de dióxido de carbono na atmosfera terrestre. Pesquisas recentes estimam que, sem a adoção de medidas mitigadoras da emissão de poluentes, essa concentração de $\ce{CO2}$ deve atingir cerca de 545 ppm, base molar, no ano de 2050.

1. Calcule a concentração molar de $\ce{CO2}$ dissolvido em água pura a $\pu{25 °C}$, assumindo equilíbrio com a atmosfera nas condições estimadas para o ano de 2050.
2. Com base na concentração obtida no item anterior, calcule o valor do pH da solução resultante.
3. Considere uma solução em equilíbrio com o $\ce{CO2}$ atmosférico. Se a temperatura for aumentada e a concentração de $\ce{CO2}$ dissolvido for mantida constante, o pH da solução aumentará ou diminuirá? Justifique.

Em um experimento específico, conduzido em atmosfera ambiente, pesquisadores analisaram o decaimento de uma parte de uma série radioativa, como representado abaixo.

$$\ldots \longrightarrow {}^{227}_{89}X \longrightarrow {}^{227}_{90}J \longrightarrow {}^{223}_{88}L \longrightarrow {}^{219}_{86}Z \longrightarrow {}^{215}_{84}T \longrightarrow \ldots$$

Considere as condições experimentais nas CNTP e que o tempo de meia-vida do nuclídeo Z é de aproximadamente 4 segundos.

Diante do exposto:

1. escreva a equação estequiométrica da série radioativa, incluindo as partículas emitidas para cada desintegração, de forma a estabelecer o correto balanço das cargas elétricas e dos números de massas nucleares;
2. demonstre a família radioativa a que os isótopos da série pertencem;
3. para o nuclídeo Z, calcule a vida-média e a constante de decaimento do isótopo, apresentando as unidades no SI.