Questões dissertativas - QUÍMICA

[Fuvest 2021] O teor de carbonato de cálcio ( $CaCO_3$ ), usado como abrasivo em cremes dentais, pode ser determinado por meio da chamada retrotitulação. Nesse método, adiciona-se excesso de $HCl$ , resultando na completa dissolução do $CaCO_3$ (reação I); em seguida, titula-se o que sobrou de $HCl$ com $NaOH$ até a neutralização da solução (reação II). Sabendo-se a quantidade de $NaOH$ , pode-se calcular o número de mols que sobrou de $HCl$ . Pela diferença entre o que sobrou de $HCl$ e o número de mols inicial de $HCl$ , é possível determinar o teor de $CO_3^2^-$ na amostra.

(reação I) $CaCO_3 (s) + 2HCl (aq) \rightarrow CaCl_2 (aq) + H_2O (l) + CO_2 (g)$
(reação II) $HCl (aq) + NaOH (aq) \rightarrow NaCl (aq) + H_2O (l)$

Para estudar uma amostra, o seguinte procedimento foi realizado:

Etapa 1: Pesagem de 5,0 g de creme dental comercial.
Etapa 2: Adição de 20,0 mL de solução 2,0 mol.L-1 de $HCl$ , seguida por agitação e aquecimento até que a reação I se complete.
Etapa 3: Após a solução esfriar, adição de água à solução da etapa 2 até completar um volume final de 50,0 mL e agitação.
Etapa 4: Titulação do $HCl$ presente na amostra com $NaOH$ 0,5 mol. $L^-^1$ até a completa neutralização (reação II).
Etapa 5: Medida do volume de $NaOH$ usado para titulação. Resultado: Volume de $NaOH$ usado = 30,0 mL.

a) Cite a importância do aquecimento na etapa 2.

b) Alguns cremes dentais usam dióxido de silício ( $SiO_2$ ) como abrasivo em vez de $CaCO_3$ . Para esses produtos, o mesmo procedimento de retrotitulação serviria para calcular o teor do abrasivo ( $SiO_2$ )? Justifique.

c) Calcule a porcentagem em massa (massa de $CaCO_3$ por massa de creme dental) de abrasivo na amostra estudada, conforme os valores dados no procedimento.

Note e adote:
Considere que não há qualquer outra espécie ácida ou básica no creme dental em quantidade suficiente para interferir no procedimento.
Massa molar (g/mol): $CaCO_3$ = 100.
$SiO_2$ é um óxido ácido.

[Fuvest 2021] Recentemente, um estudo científico associou a detecção de fosfina ( $PH_3$ ) na atmosfera em Vênus com uma possível existência de vida no planeta. Na Terra, a fosfina pode ser encontrada naturalmente em ambientes onde ocorre a degradação de matéria orgânica, como pântanos. Por ser mais densa que o ar, grande quantidade de fosfina se acumula sobre as superfícies de corpos d’água e áreas baixas, muitas vezes reagindo espontaneamente com oxigênio, formando ácido fosfórico ( $H_3PO_4$ ).

a) Utilizando os menores coeficientes estequiométricos inteiros possíveis, escreva a equação balanceada para o processo de combustão descrito para a fosfina.

b) Os ambientes onde se encontram altas quantidades de fosfina são compatíveis com a vida de seres aeróbios ou anaeróbios?
Justifique sua resposta com base na reatividade da fosfina.

c) Em ambientes como os pântanos, além da fosfina, também é produzido metano ( $CH_4$ ). Com base na energia de ativação e na energia liberada na combustão de cada espécie, explique por que a combustão da fosfina é a primeira a ocorrer na natureza e por que ela é capaz de iniciar a combustão do metano.

Note e adote:
Energia de ativação da combustão: fosfina = 13 kJ/mol e metano = 105 kJ/mol.
ΔH de combustão: fosfina = -1154 kJ/mol e metano = – 885 kJ/mol.

[Fuvest 2021] Após os desastres nucleares em Hiroshima, Fukushima e Chernobyl, girassóis foram plantados ao longo da região afetada para que estes absorvessem elementos tóxicos do solo, incluindo isótopos radioativos. Essa técnica é chamada de fitorremediação.

Os resultados de um estudo realizado para avaliar a capacidade do girassol de absorver urânio do solo são mostrados na figura a seguir, que apresenta a massa total de urânio absorvida do solo por quilograma de girassol (raízes e brotos), em função do tempo desde o plantio. A concentração inicial de U no solo era de 240 mg/kg, dos quais 1% correspondia ao $^2^3^4U$ .

a) Com base na figura, em qual semana após o plantio os girassóis (raízes e brotos) deveriam ser colhidos para que a maior massa de urânio fosse retirada do ambiente de uma única vez?

b) É correto afirmar que os isótopos radioativos de urânio do solo contaminado, quando absorvidos pelos girassóis, deixam de ser radioativos, de forma que os girassóis possam ser comercializados com segurança? Justifique com base no tempo de meia-vida.

c) Se a colheita for realizada na segunda semana após o plantio, quantos quilogramas de girassol (raízes e brotos) precisarão ser retirados de cada tonelada de solo para que a concentração do $^2^3^4U$ no solo seja reduzida para 0,6 mg/kg?

Note e adote:
Considere que não ocorreu separação isotópica na absorção do urânio pelas raízes e brotos, ou seja, o percentual de $^2^3^4U$ nesse material também é de 1%.
Meia vida do $^2^3^4U$ = 240.000 anos.

[Unifesp 2021] Um dos métodos para análise quantitativa de íons cálcio em uma solução aquosa envolve as seguintes etapas:

1. Precipitação de íons cálcio por reação com íons oxalato em excesso, de acordo com a equação:

$Ca^2^+ (aq) + C_2O_4 \:^2^- (aq) \rightleftharpoons CaC_2O_4 (s)$

2. Filtração do precipitado formado seguida de lavagem.

3. Reação do precipitado formado com ácido sulfúrico, produzindo ácido oxálico:

$CaC_2O_4 (s) + H_2SO_4 (aq) \rightleftharpoons composto X + H_2C_2O_4 (aq)$

4. Titulação do ácido oxálico com $KMnO_4$ em meio ácido, de acordo com a equação parcialmente balanceada:

a) Escreva a expressão do $K_p_s$ (constante do produto de solubilidade) para o oxalato de cálcio. Escreva o nome do produto da etapa 3 identificado como composto X.

b) Reescreva a equação da etapa 4 completando o balanceamento. Sabendo que o volume molar de gás nas CATP é igual a 25 L/mol, calcule o volume de $CO_2$ , medido nessas condições, que é obtido pela reação completa de 0,01 mol de permanganato de potássio.

[Unifesp 2021] O irídio é um metal muito denso, que possui diversas aplicações, como em contatos elétricos, em agulhas de injeção e em próteses odontológicas.

Esse elemento apresenta dois isótopos naturais, Ir-191 e Ir-193, cujas abundâncias na natureza são, respectivamente, 37,3% e 62,7%. O irídio também apresenta diversos radioisótopos artificiais, sendo um deles o Ir-192, emissor de partículas β– e radiação gama, que é empregado no tratamento de pacientes com câncer. A meia-vida desse radioisótopo é de 74 dias, aproximadamente.

a) Calcule o número de nêutrons do isótopo natural mais abundante do irídio. Assim como os demais metais, o irídio é bom condutor de eletricidade devido a uma característica da estrutura metálica. Qual é essa característica?

b) Escreva a equação que representa o decaimento do irídio-192. Construa, utilizando os eixos gráficos disponíveis no campo de Resolução e Resposta, a curva que representa o decaimento radioativo do Ir-192.

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