RESOLUÇÃO PROVA UERJ - PARTE 2

UERJ 2015 - 1o. EXAME DE QUALIFICAÇÃO - QUESTÃO 31

Os combustíveis fósseis, que têm papel de destaque na matriz energética brasileira, são formados, dentre outros componentes, por hidrocarbonetos.
A combustão completa dos hidrocarbonetos acarreta a formação de um óxido ácido que vem sendo considerado o principal responsável pelo efeito estufa.
A fórmula química desse óxido corresponde a:

(A) CO₂

(B) SO₃

(C) H₂O

(D) Na₂O

Alternativa correta: (A)

Hidrocarbonetos são compostos formados apenas por átomos de carbono e de hidrogênio, e combustão é a reação química que ocorre em presença de oxigênio. Quando ocorre a combustão completa de um hidrocarboneto, os produtos formados são CO₂ e H₂O. Esses dois produtos são óxidos. Entretanto, o CO₂ é um óxido ácido e o H₂O um óxido anfótero. O óxido ácido formado nessa reação e que vem sendo considerado o principal responsável pelo efeito estufa é o CO₂.

UERJ 2015 - 1o. EXAME DE QUALIFICAÇÃO - QUESTÃO 33

A vanilina é a substância responsável pelo aroma de baunilha presente na composição de determinados vinhos. Este aroma se reduz, porém, à medida que a vanilina reage com o ácido etanoico, de acordo com a equação química abaixo.

A substância orgânica produzida nessa reação altera o aroma do vinho, pois apresenta um novo grupamento pertencente à função química denominada:

(A) éster

(B) álcool

(C) cetona

(D) aldeído

Alternativa correta: (A)

A função orgânica do ácido etanoico é denominada ácido carboxílico. A vanilina apresenta os grupos funcionais relativos às seguintes funções orgânicas: fenol, éter e aldeído. Observe:

Desses grupos funcionais, a hidroxila do fenol reage com a carboxila do ácido etanoico, formando o produto orgânico da reação. O novo grupamento formado pertence à função orgânica denominada éster, por ser produto da reação entre um ácido carboxílico e um fenol. Observe:

UERJ 2015 - 1o. EXAME DE QUALIFICAÇÃO - QUESTÃO 36

Um aquário com 100 L de solução aquosa de NaCl, com concentração igual a 2,1 g.L^-1, será utilizado para criar peixes que vivem no trecho Z do rio. A fim de atingir a concentração mínima para a sobrevivência dos peixes, deverá ser acrescentado NaCl à solução, sem alteração de seu volume. 

A massa de cloreto de sódio a ser adicionada, em quilogramas, é igual a:

(A) 2,40

(B) 3,30

(C) 3,51

(D) 3,72

Alternativa correta: (B)

1) Concentração comum:

C = m/V

sendo:

m = massa de soluto (g)
V = volume de solução (L)

2) Concentração em quantidade de matéria

M = n/v

n = m/MM

M = m/MM . V

sendo:
n = número de mols de soluto
m = massa de soluto (g)
MM = massa molar de soluto (g.mol^–1)
V = volume de solução (L)

A solução aquosa a ser utilizada no aquário apresenta concentração de 2,1 g.L^–1 de NaCl. A massa m₁ de soluto presente em 100 L dessa solução é calculada por:

Fazendo as devidas relações:

C = m/V, portanto, m = C . V

 m₁ = c × V = 2,1 g.L^–1 × 100 L = 210 g

sendo:
c = concentração comum
V = volume

A massa molar do NaCl corresponde à soma das massas atômicas do Na e do Cl, informadas na tabela de classificação periódica dos elementos. Logo:     
Na = 23
Cl = 35,5
NaCl = 23 + 35,5 = 58,5

No trecho Z do rio, a concentração mínima de NaCl é igual a 0,6 mol.L^–1. A massa m₂ de soluto presente em 100 L dessa solução é calculada por:

M = m₂/MM . V

daí:
m₂ = M × MM × V

sendo:
M = concentração em quantidade de matéria
MM = massa molar do soluto (g.mol^–1)
V = volune

m₂ = 0,6 mol.L^–1 × 100 L × 58,5 g.mol^–1 = 3.510 g

A massa m de NaCl a ser adicionada corresponde à diferença entre a massa presente no trecho Z da água do rio e a massa presente na água do aquário:
m = m₂ – m₁ = 3.510 – 210 = 3.300 g = 3,30 kg

UERJ 2015 - 1o. EXAME DE QUALIFICAÇÃO - QUESTÃO 37

Diversos mecanismos importantes para a manutenção da vida na Terra estão relacionados com interações químicas.
A interação química envolvida tanto no pareamento correto de bases nitrogenadas no DNA quanto no controle de variações extremas de temperatura na água é uma ligação do seguinte tipo:

(A) iônica

(B) covalente

(C) de hidrogênio

(D) de van der Waals

Alternativa correta: (C)

As ligações de hidrogênio são responsáveis não apenas pelo alto calor específico da água – o que evita variações extremas de temperatura nessa substância –, como também pelo pareamento correto das bases nitrogenadas no material genético – o que garante a especificidade das ligações adenina-timina e citosina-guanina.

UERJ 2015 - 1o. EXAME DE QUALIFICAÇÃO - QUESTÃO 40

Com base no número de partículas subatômicas que compõem um átomo, as seguintes grandezas podem ser definidas:

O oxigênio é encontrado na natureza sob a forma de três átomos: ¹⁶O, ¹⁷O e ¹⁸O. No estado fundamental, esses átomos possuem entre si quantidades iguais de duas das grandezas apresentadas.
Os símbolos dessas duas grandezas são:

(A) Z e A

(B) E e N

(C) Z e E

(D) N e A

Alternativa correta: (C)

De acordo com a tabela de classificação periódica dos elementos, o número atômico Z (mesmo valor do número de prótons) do oxigênio é igual a 8, indicando que todos os átomos de oxigênio contêm 8 prótons em seu núcleo. No estado fundamental, o número de prótons é igual ao número de elétrons E. Em consequência, todos os átomos de oxigênio contêm 8 elétrons em sua nuvem eletrônica. Na representação de cada átomo de oxigênio, é indicado o número de massa A, que corresponde à soma do número de prótons (número atômico) e do número de nêutros n. A partir dessa informação, é possível calcular o número de nêutrons de cada átomo: n = A – Z.

Observe as grandezas referentes a cada átomo:

As duas grandezas que são idênticas em todos os átomos são Z e E.

UERJ 2015 - 1o. EXAME DE QUALIFICAÇÃO - QUESTÃO 42

A proporção de moléculas de água presentes na forma hidratada de um sal pode ser representada da seguinte forma, na qual X corresponde ao número de mols de água por mol desse sal:

CuSO₄ . X H₂O

Uma amostra de 4,99 g desse sal hidratado foi aquecida até que toda a água nela contida evaporou, obtendo-se uma massa de 3,19 g de sulfato de cobre II.
O número de mols de água por mol de sulfato de cobre II na composição do sal hidratado equivale a:

(A) 2

(B) 5

(C) 10

(D) 20

Alternativa correta: (B)

No sulfato de cobre hidratado, a proporção de moléculas de H₂O associadas ao CuSO₄ é representada da seguinte forma:

CuSO₄ . X H₂O

sendo X o número de mols de água por mol de sal.

A partir das massas atômicas dos elementos químicos participantes, calculam-se as massas molares das substâncias:

CuSO₄: 63,5 + 32 + (16 × 4) = 159,5 g.mol^–1
H₂O: (1 × 2) + 16 = 18 g.mol^–1

A quantidade de matéria n₁ presente em 3,19 g de CuSO₄ é calculada por:

n₁ = 3,19 g / 159,5 g.mol^–1 = 0,02 mol

A massa m₂ de H₂O presente no sal hidratado corresponde à diferença entre a massa de sal hidratado e a massa de CuSO₄:

m₂ = 4,99 – 3,19 = 1,8 g

A quantidade de matéria n₂ presente em 1,8 g de H₂O é calculada por:

n₂ = 1,8 g / 18 g.mol^–1 = 0,1 mol

Portanto, a proporção entre CuSO₄ e H₂O no sal hidratado equivale a:

0,02 CuSO₄ . 0,1 H₂O

Expressando essa proporção em números inteiros:
0,02/0,02 = 1
0,1/0,02 = 5

Logo, a fórmula do sal corresponde a CuSO₄ . 5 H₂O.

UERJ 2015 - 1o. EXAME DE QUALIFICAÇÃO - QUESTÃO 44

Em 1815, o médico inglês William Prout formulou a hipótese de que as massas atômicas de todos os elementos químicos corresponderiam a um múltiplo inteiro da massa atômica do hidrogênio. Já está comprovado, porém, que o cloro possui apenas dois isótopos e que sua massa atômica é fracionária.
Os isótopos do cloro, de massas atômicas 35 e 37, estão presentes na natureza, respectivamente, nas porcentagens de:

(A) 55% e 45%

(B) 65% e 35%

(C) 75% e 25%

(D) 85% e 15%

Alternativa correta: (C)

A massa atômica do cloro é fracionária. Consultando-se a tabela de classificação periódica dos elementos, vê-se que ela é igual a 35,5.
O cloro possui apenas dois isótopos, isso significa que sua massa atômica deve ser calculada a partir das massas desses isótopos, que correspondem a 35 e 37.
Considere-se x a fração de isótopos 35. Como só há dois isótopos, a fração de isótopos 37 será (1 – x).
Logo:
35,5 = 35x + 37(1 – x)
2x = 1,5
x = 0,75
Portanto, os percentuais são de 75% e 25%.

RESOLUÇÃO DE PROVAS DA UERJ

UERJ 2016 - 1o. EXAME DE QUALIFICAÇÃO - QUESTÃO 31

O ânion do ácido produzido no estômago corresponde ao elemento químico pertencente ao grupo 17 e ao terceiro período da tabela de classificação periódica.

Esse ácido é denominado:

(A) nítrico

(B) sulfúrico

(C) clorídrico

(D) fluorídrico

Alternativa correta: (C)

O elemento químico pertencente ao grupo 17 e ao terceiro período da tabela de classificação periódica é o cloro, que apresenta 7 elétrons em sua camada de valência. De acordo com a regra do octeto, o cloro atingirá a estabilidade com 8 elétrons em sua camada de valência. Assim, esse átomo irá formar uma ligação covalente com um átomo de hidrogênio, visto que ácidos são compostos cujo cátion corresponde ao hidrogênio. O ácido formado apresenta fórmula molecular HCl e é denominado ácido clorídrico.

UERJ 2016 - 1o. EXAME DE QUALIFICAÇÃO - QUESTÃO 33

Cosméticos de uso corporal, quando constituídos por duas fases líquidas imiscíveis, são denominados óleos bifásicos. Observe na tabela as principais características de um determinado óleo bifásico.

Para diferenciar as duas fases, originariamente incolores, é adicionado ao óleo um corante azul de natureza iônica, que se dissolve apenas na fase em que o solvente apresenta maior afinidade pelo corante. Essa adição não altera as massas e volumes das fases líquidas.
As duas fases líquidas do óleo bifásico podem ser representadas pelo seguinte esquema:

(A)

(B)

(C)

(D)

Alternativa correta: (D)

O corante adicionado ao óleo bifásico é um composto iônico, ou seja, é formado por cátions e ânions atraídos for forças eletrostáticas. Ele se dissolve preferencialmente na água, devido à polaridade dessa molécula, que possibilita uma interação com os íons do corante do tipo íon-dipolo, mais forte do que a interação que ocorreria entre os íons e o solvente apolar. Assim, a fase aquosa apresenta coloração azul, devido ao corante, e a fase orgânica permanece incolor.
A distribuição das duas fases no óleo bifásico dependerá das densidades de cada fase: 
Densidade = massa / volume

Densidade da fase aquosa = 30,0 g / 30,0 mL = 1,0 g × mL^–1

Densidade da fase orgânica = 56,0 g / 70,0 mL = 0,8 g × mL^–1

Como a densidade da fase aquosa, de coloração azul, é maior, seus 30 mL ficam na parte inferior do frasco, enquanto os 70 mL da fase orgânica, de coloração incolor, ficam na parte superior do frasco

UERJ 2016 - 1o. EXAME DE QUALIFICAÇÃO - QUESTÃO 38

No solo da floresta amazônica, são encontradas partículas ricas em fósforo, trazidas pelos ventos, com velocidade constante de 0,1 m × s^–1, desde o deserto do Saara.
Admita que uma das partículas contenha 2,0% em massa de fósforo, o que equivale a 1,2 × 10¹⁵ átomos desse elemento químico.
A energia cinética de uma dessas partículas, em joules, ao ser trazida pelos ventos, equivale a:

(A) 0,75 × 10^–10

(B) 1,55 × 10^–11

(C) 2,30 × 10^–12

(D) 3,10 × 10^–13

Alternativa correta: (B)

De acordo com a tabela de classificação periódica dos elementos, a massa atômica do fósforo é igual a 31. Em consequência, 1 mol desse elemento contém 6,0 x 10²³ átomos, o que corresponde à massa de 31 g. Sabe-se que, na partícula, estão presentes 1,2 x 10¹⁵ átomos de fósforo, o que corresponde à massa de: 

6,0 x 10²³ átomos ® 31 g
1,2 x 10¹⁵ átomos ®  x g
x = 6,2 x 10^–8 g de fósforo

Como 2% da massa da partícula é de fósforo, sua massa total equivale a:

2% ® 6,2 x 10^–8 g
100% ®  y g
y = 3,1 x 10^–6 g
y = 3,1 x 10^–9 kg

Com massa m igual a 3,1 x 10^–9 kg e velocidade v de 0,1 m × s^–1, a energia cinética E_c da partícula será de:
      
E_c = m x v²/2 = 3,1 x 10^–9 x (0,1)² / 2 = 1,55 x 10^–11 J

UERJ 2016 - 1o. EXAME DE QUALIFICAÇÃO - QUESTÃO 41

Em um experimento, foi analisado o efeito do número de átomos de carbono sobre a solubilidade de alcoóis em água, bem como sobre a quiralidade das moléculas desses alcoóis. Todas as  moléculas de alcoóis testadas tinham número de átomos de carbono variando de 2 a 5, e cadeias carbônicas abertas e não ramificadas. 
Dentre os alcoóis utilizados contendo um centro quiral, aquele de maior solubilidade em água possui fórmula estrutural correspondente a:

(A)

(B)

(C)

(D)

Alternativa correta: (C)

Considerando-se apenas as moléculas de alcoóis com cadeia carbônica aberta e não ramificada, têm-se os seguintes compostos possíveis:

Um carbono é um centro quiral quando se liga a quatro grupamentos diferentes. Das moléculas apresentadas, as que têm centro quiral são:

A solubilidade em água dos álcoois decorre da interação de sua parte polar (grupamento hidroxila) com a água, que também é uma molécula polar. Entretanto, à medida que aumenta o tamanho da cadeia carbônica, que é a parte apolar da molécula, menores são as interações com a água e menor, portanto, a solubilidade do álcool.

Logo, o álcool que possui maior solubilidade em água e que contém um centro quiral é o butan-2-ol, cuja fórmula estrutural é representada por:

UERJ 2016 - 1o. EXAME DE QUALIFICAÇÃO - QUESTÃO 44

No preparo de pães e bolos, é comum o emprego de fermentos químicos, que agem liberando gás carbônico, responsável pelo crescimento da massa. Um dos principais compostos desses fermentos é o bicarbonato de sódio, que se decompõe sob a ação do calor, de acordo com a seguinte equação química:

Considere o preparo de dois bolos com as mesmas quantidades de ingredientes e sob as mesmas condições, diferindo apenas na temperatura do forno: um foi cozido a 160 ^oC e o outro a 220 ^oC. Em ambos, todo o fermento foi consumido.

O gráfico que relaciona a massa de CO₂ formada em função do tempo de cozimento, em cada uma dessas temperaturas de preparo, está apresentado em:

(A)

(B)

(C)

(D)

Alternativa correta: (D)

Nos dois experimentos, foram utilizadas quantidades iguais de ingredientes e todo o fermento foi consumido; logo, ao final da reação, as massas de CO₂ formadas são iguais. No entanto, apesar de serem formadas quantidades iguais de CO₂, a temperatura exerce um efeito sobre a velocidade de formação desse composto: quanto maior a temperatura, maior o conteúdo energético dos reagentes e, consequentemente, maior a velocidade da reação química. Assim, a velocidade da reação é maior a 220 ºC do que a 160 ºC. Isso significa que uma mesma quantidade de CO₂ é formada em um intervalo de tempo menor quando o forno encontra-se a 220 ºC do que a 160 ºC. Essa situação está representada no seguinte gráfico: