RESOLUÇÃO DO EXAME DE ADMISSÃO DE QUÍMICA DA UP-MAPUTO, UNI-PÚNGUÈ, UNI-LICUNGO E UNI-ROVUMA

RESOLUÇÃO DO EXAME DE ADMISSÃO DE QUÍMICA DA UP-MAPUTO, UNI-PÚNGUÈ, UNI-LICUNGO E UNI-ROVUMA - 2021

1. O átomo, na visão de Thomson é constituído por:

A. Níveis e subníveis de energia

B. Cargas positivas e negativas

C. Núcleo e electrosfera

D. Orbitais

RESOLUÇÃO

De acordo com Joseph John Thomson, o átomo seria uma esfera com carga positiva uniformemente distribuída por todo o seu volume e os electrões (de carga negativa) estariam incrustados nela (como passas em um pudim). Portanto, na visão de Thomson o átomo é constituído por cargas positivas e negativas.

Resposta: alternativa: B

2. Das espécies químicas seguintes ₁₉K⁺, ₁₇Cl^-, ₅₀Sn_,
9F_{, 16}S^2- e ₃₅Br. As espécies com estruturas isoeléctricas (isoelectrónicos) são:

A. ₁₉K⁺, ₁₇Cl^-, ₁₆S^2-

B. ₉F, ₁₆S^2- e ₃₅Br

C. ₁₉K⁺, ₁₆S^2- e ₃₅Br

D. ₁₇Cl^-, ₁₆S^2-e ₃₅Br

RESOLUÇÃO

Os isoelectrónicos são espécies químicas (átomos ou iões) que possuem o mesmo número de electrões.

Nestas espécies químicas vemos que temos o “+” no K o que significa que o K perdeu um (1) electrão por isso ficou com carga 1+. O “-” no Cl significa que o Cl ganhou um electrão e o “2-” no S significa que o S ganhou dois (2) electrões logo o seu número de electrões (e^-) aumentou em duas unidades.

Assim, temos:

	₁₉K⁺	₁₇Cl^-	₅₀Sn	₉F	₁₆S^2-	₃₅Br
Protões (p⁺)	19	17	50	9	16	35
Electrões (e^-)	18	18	50	9	18	35

Nota: Num átomo neutro o número de electrões é igual ao número de protões. K⁺, Cl^- e S^2- são iões por isso têm número de protões diferente do número de electrões!

Resposta: alternativa: A

3. A corrosão de materiais de ferro envolve a transformação de átomos de ferro do metal em iões (ferroso ou férrico). Quantos electrões há no terceiro nível energético do átomo neutro de ferro? (₂₆Fe⁵⁶).

A. 2

B. 16

C. 6

D. 18

RESOLUÇÃO

Vamos efectuar a configuração electrónica em ordem crescente de energia:

₂₆Fe⁵⁶ : 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁶

Em ordem geométrica:

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁶4s²

K L M N

O terceiro nível de energia é o M e como vemos temos 3s² 3p⁶ 3d⁶ e somando os electrões teremos: 2 + 6 + 6 = 14 electrões.

Resposta: NÃO HÁ ALTERNATIVA CORRECTA NESTÃO QUESTÃO.

4. A água contendo isótopos ²H é denominada “água pesada”, porque a molécula ²H₂¹⁶O quando comparada com a molécula ¹H₂¹⁶O possui:

A. Maior número de neutrões

B. Maior número de protões

C. Menor número de electrões

D. Maior número de electrões

RESOLUÇÃO

Os isótopos são átomos do mesmo elemento químico (com o mesmo número atómico) mas com diferentes números de massa. O isótopo ²H é chamado de deutério e o ¹H é chamado de prótio, ambos têm o mesmo número atómico (Z) que é 1 pois são isótopos de hidrogénio que tem número atómico igual à 1. O que difere nestas espécies químicas é o número de massa, como se vê o ²Htem número de massa igual à 2 e o ¹H número de massa igual à 1. Portanto, temos:

Composição	²H	¹H
Número de protões (p⁺)	1	1
Número de electrões (e^-)	1	1
Número de massa (A)	2	1
Número de neutrões (n)	A = Z + n n = A – Z n = 2 – 1 n = 1	A = Z + n n = A – Z n = 1 – 1 n = 0

Assim, o ²H apresenta maior número de neutrões que o ¹H.

Resposta: alternativa: A

5. Se uma reacção química tiver uma variação positiva na entropia, ∆S, isso significa que:

A. aumenta a desordem do sistema

B. a reacção é exotérmica

C. a reacção é espontânea

D. a energia livre de Gibbs é negativa

RESOLUÇÃO

De um modo geral temos:

∆S > 0 ⇒ aumento da desordem do sistema

∆S < 0 ⇒ diminui a desordem do sistema

Resposta: alternativa: A

6. Qual das seguintes situações envolve uma diminuição da entropia?

A. a sublimação do dióxido de carbono

B. a dissolução do NaCl na água

C. a decomposição de N₂O_4(g) a NO_2(g)

D. o congelamento da água líquida a gelo

RESOLUÇÃO

A entropia está relacionada ao grau de desordem do sistema. A seguir vamos analisar cada uma das alternativas:

A INCORRECTA

A sublimação é a passagem directa do estado sólido para o estado gasoso. O estado gasoso é o estado de agregação mais desorganizado de todos com as partículas a se moverem a alta velocidade inclusive colidindo umas com as outras ou com as paredes do recipiente.

Portanto, com a sublimação do dióxido de carbono ocorre igualmente o aumento da desordem, portanto, aumento de entropia.

B INCORRECTA

A dissolução do NaCl na água provoca a dissociação desta substância em iões Na⁺ e Cl^-:

NaCl_(s) → Na⁺_(aq) + Cl^-_(aq)

Assim, a solução resultante contém iões que se movimentam na solução, portanto, em virtude da existência de espécies químicas livres na solução que se movimentam, ocorre assim o aumento da desordem deste sistema e portanto, o aumento de entropia.

C INCORRECTA

A decomposição de N₂O_4(g) a NO_2(g) pode ser descrita segundo a equação da reacção:

N₂O_4(g) ⇌ 2NO_2(g)

Nesta equação da reacção o que se observa é que a decomposição de 1 mol de N₂O₄ gera 2 mol de NO₂, portanto, no sistema final temos um número de partículas maior e com isso a desordem desse sistema torna-se maior por isso ocorre o aumento de entropia.

D CORRECTA

As moléculas de água no estado líquido estão livres e se movimentam livremente e essa liberdade das moléculas confere ao estado líquido um determinado grau de desordem (entropia). Por outro lado, o gelo é a água no estado sólido. E no estado sólido as partículas que o constituem estão muito próximas umas das outras devido às intensas forças de atracção entre as mesmas. As partículas só podem mover-se vibrando ou oscilando em torno de posições fixas mas não podem mover-se livremente ao longo do sólido. Portanto, o estado sólido é o estado de menor desordem, ou seja, menor entropia.

Assim, o congelamento da água ocorre com diminuição de entropia.

Resposta: alternativa: D

7. Calcule a variação molar padrão da entropia para a combustão do metano

CH_4(g) + 2O_2(g) → CO_2(g) + 2H₂O_(g)

Espécie	CH_4(g)	2O_2(g)	CO_2(g)	2H₂O_(g)
S^o (J/K∙mol)	186,3	205,1	213,7	188,8

A. – 5,2 J/K

B. – 1,0 J/K

C. + 1,0 J/K

D. +5,2 J/K . mol

RESOLUÇÃO

A entropia é uma função de estado, o que significa que depende apenas do estado final e inicial, portanto, a variação de entropia padrão (∆S^o) é dada por:

∆S^o = S^o_final - S^o_inicial

E com base nos dados da tabela vamos efectuar os cálculos:

∆S^o = S^o_final - S^o_inicial

∆S^o = [S^o(CO₂) + 2 ∙ S^o(H₂O)] – [S^o(CH₄) + 2 ∙ S^o(O₂)]

∆S^o = [213,7 + 2 ∙ 188,8] – [186,3 + 2 ∙ 205,1]

∆S^o = (213,7 + 377,6) – (186,3 + 410,2)

∆S^o = 591,3 – 596,5

∆S^o = – 5,2 J/K . mol

Resposta: alternativa: A

8. Em que temperatura espera-se que uma reacção se torne espontânea se ∆H = + 67,0 KJ e ∆S = -131 J/K?

A. T < -511K

B. T > 238 K

C. a reacção será espontânea em qualquer temperatura;

D. a reacção não será espontânea em nenhuma temperatura

RESOLUÇÃO

Para respondermos esta questão temos que introduzir o conceito de energia livre de Gibbs (∆G). De modo geral:

∆G > 0 ⇒ a reacção não é espontânea

∆G = 0 ⇒ a reacção está em equilíbrio.

∆G < 0 ⇒ a reacção é espontânea.

Como temos ∆H = + 67 KJ (67000 J) e ∆S = - 131 J, portanto, ∆H > 0 e ∆S < 0, calculando a energia livre de Gibbs teremos:

∆G = ∆H – T∆S

∆G = +67000 – T.(-131)

∆G = +67000 + 131T

Notem que independemente da temperatura, o valor de ∆G será sempre positivo, portanto, a qualquer temperatura a reacção não será espontânea.

Resumindo:

Portanto, quando ∆H > 0 e ∆S < 0 a reacção não ocorre a qualquer temperatura.

Condições	Conclusões
∆H > 0 e ∆S > 0	É espontânea a altas temperaturas, ou seja, ocorre a altas temperaturas.
∆H >0 e ∆S < 0	Não é espontânea a qualquer temperatura, ou seja, não ocorre a qualquer temperatura.
∆H < 0 e ∆S > 0	É espontânea a qualquer temperatura, ou seja, ocorre a qualquer temperatura.
∆H < 0 e ∆S < 0	É espontânea a baixas temperaturas, ou seja, ocorre a baixas temperaturas.

Resposta: alternativa: D

9. Se um processo for endotérmico e espontâneo, quais das seguintes expressões é verdadeira?

A. ∆G > 0 e ∆H < 0

B. ∆G < 0 e ∆H < 0

C. ∆G < 0 e ∆S > 0

D. ∆H < 0 e ∆S > 0

RESOLUÇÃO

Como já se diz que o processo é endotérmico isso implica que ∆H > 0 e se é espontâneo a variação da energia livre de Gibbs (∆G) é negativa (∆G < 0.).

∆H > 0 e ∆G < 0.

Supondo que ∆H = +a e ∆G = -c teremos:

∆G = ∆H – T∆S

-c = +a – T∆S

Para que o resultado seja negativo (-c) o -T∆S deve continuar negativo e para isso a ∆S deve ser positiva (∆S > 0) portanto, ∆G < 0 e ∆S > 0.

Observe a tabela abaixo:

∆H	∆S	– T∆S	∆G = ∆H – T∆S	Características da reacção
–	+	–	–	É espontânea a qualquer temperatura
+	–	+	+	Não é espontânea a qualquer temperatura
–	–	+	+ ou –	É espontânea em Temperatura baixa; não espontânea em temperatura alta
+	+	–	+ ou –	Espontânea em temperatura alta e não espontânea em temperatura baixa.

Resposta: alternativa: C

10. A solubilidade de dicromato de potássio a 25^oC é 12,5 g por 100 mL de água. Colocando-se em tubo de ensaio 20 mL de água e 5 g de dicromato de potássio a 20^oC. Podemos afirmar que, após agitação e posterior repouso, nessa temperatura:

A. coexistência, solução saturada e fase sólida;

B. não coexistem solução saturada e fase sólida;

C. só existe solução saturada

D. a solução não é saturada

RESOLUÇÃO

Quando se diz que a solubilidade de dicromato de potássio a 25^oC é 12,5 g por 100 mL de água significa que a 20^oC em 100 mL no máximo dissolvem-se 12,5 g dicromato de potássio:

100 mL _______ 12,5 g

20 mL _________ x ⇒ x = 2,5 g

Isso significa que em 20 mL de água a 20^oC no máximo só podemos dissolver apenas 2,5 g de Dicromato de potássio. Ora, se no total adicionamos em 20 mL de água 5 g e somente 2,5 g se dissolveram isso significa que vão restar ainda 2,5 g de Dicromato de potássio sem se dissolver (5 g – 2,5 g = 2,5 g).

Portanto, temos uma solução saturada com corpo de fundo.

Resposta: alternativa: A

Por: Miguel Pascoal

FIM

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