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IV

Olimpada Norte - Nordeste de Qumica

Exame aplicado em 12.09.98

QUESTO 1

Alguns anos atrs, Texas City (Texas USA), foi abalada por uma exploso de um deps ito de nitrato de amnia, composto

muito usado como fertilizante. Este composto, quando aquecido, pode decompor exotermicamente em N2O e gua,

conforme a equao:

NH4NO3(s) N2O(g) + 2 H2O(g) (equao 1)

Se o calor liberado nes ta reao ficar aprisionado, altas temperaturas sero atingidas, e ass im, o NH4NO3 pode decompor

explosivamente em N2, H2O e O2.

2 NH4NO3(s) 2 N2(g) + 4 H2O(g) + O2(g) (equao 2)

Usando as informaes fornecidas abaixo, responda:

a. Qual o calor liberada ( press o constante de 1 atm e temperatura de 25 C) na primeira reao ?

b. Se 8,00 kg de nitrato de amnio explodem (segunda reao), qual a quantidade de calor liberada ( presso

constante de 1 atm e temperatura de 25 C) ?

c. Nitrato de amnia reage com alumnio em p, produzindo Al2O3, segundo a reao:

2 Al(s) + 3 NH4NO3(s) 3 N2(g) + 6 H2O(g) + Al2O3(g)

Se 8,00 kg de nitrato de amnio so misturados com alumnio em p, em excesso estequiomtrico, qual a quantidade de calor

produzida ( presso constante)?

Dados (valores aproximados):

Mas sas molares (g/mol): N = 14; O = 16; H = 1

Entalpia de formao: Al2O3(g) = -1675,7; H2O(g) = -241,8

D Hf , a 25 C (kJ/mol); NH4NO3(s) = -365,6; N2O(g) = 82,0

QUESTO 2

A substituio de CO no complexo Ni(CO)4 foi estudada por Day et al., e este estudo levou ao entendimento de alguns

princpios gerais que governam a qumica dos compostos que contm a ligao metal-CO.

Na reao: Ni(CO)4+ LNi(CO)3L + CO

L um doador de eltrons do tipo P(CH3)3. Um detalhado estudo cintico desta reao levou proposio do seguinte

mecanismo:

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etapa (lenta) Ni(CO)4Ni(CO)3+ CO

2etapa (rpida) Ni(CO)3+ LNi(CO)3L

a. Qual a molecularidade de cada uma destas reaes ?

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b. Foi encontrado que, dobrando a concentrao de Ni(CO)4, a velocidade da reao aumenta por um fator de 2 (dois)

e, dobrando a concentrao de L, a velocidade da reao no alterada. Baseado nes ta informao, escreva a

expresso de velocidade desta reao.

c. A constante de velocidade experimental para a reao, a 20 C, quando L = P(C6H5)3, 9,3 x 10-3 s-1. Se a

concentrao inicial de Ni(CO)4 0,025 mol/L, qual ser a concentrao do produto aps 5 minutos ?

d. Ni(CO)4 formado pela reao de nquel metlico com monxido de carbono. Se voc tem 750 mL de CO presso

de 1,50 atm, a 22 C, e combina com 0,75 g de n quel metlico, quantos gramas de Ni(CO)4pode ser formado ? Se,

aps a reao, permanece um resduo de CO, qual ser sua presso, no frasco de 750 mL, temperatura de 29 C ?

e. Um excelente caminho para a obteno de nquel metlico a decompos io de Ni(CO)4, a vcuo, a temperatura

ligeiramente superior a ambiente. Qual ser a variao de entalpia nessa reao de decompos io (equao abaixo),

se a entalpia molar de formao de Ni(CO)4 -602,9 kJ/mol?

Ni(CO)4(g) Ni(s) + 4 CO(g)

Dados (valores aproximados):

Massas molares (g/mol): C = 12; N = 14; Ni = 58,7; O = 16

Entalpia de formao (D Hf ), a 25 C, em kJ/mol: CO(g) = -110,5

Constante universal dos gas es (R): 0,082 atm.L.mol-1.K-1

QUESTO 3

A press o de vapor da gua, a 20 C 17,5 mmHg.

a. Qual a presso de vapor de uma soluo que contm 15,0 g de uria, (NH2)2CO, dissolvidos em 0,500 kg de gua ?

b. Compare a presso de vapor da soluo obtida em (a) com a de uma soluo contendo as mesmas mass as de so lutoe solvente, apenas substituindo a uria por glicose (C6H12O6).

c. Qual a mass a de glicose que deveria ser dissolvida em 0,500 kg de gua, para obter a mesma presso de vapor da

soluo preparada em (a) ?

d. Quais os pontos de ebulio das s olues obt idas em (a) e em (b) ?

Dados (valores aproximados):

Massas molares (g/mol): C = 12; H = 1; N = 14; O = 16

Constante de elevao do ponto de ebulio(Kbp): H2O = + 0,512 C/molal

QUESTO 4

Descreva, DETALHADAMENTE, como voc procederia em um laboratrio de qumica, para preparar e padronizar 500 mL de

uma soluo de cido clordrico 2 mol/L, usando carbonato de sdio como padro primrio.

OBS - descreva cada passo e cada vidraria e utens lio utilizado no procedimento.

Dados (valores aproximados):

Massas molares (g/mol): C = 12; Cl = 35,5; H = 1; Na = 23; O = 16

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QUESTO 5

Um composto Y de formula C9H12O, opticamente ativo, responde aos seguintes testes como segue:

Adio de Resultado observado

Sdio formao lenta de um gs

Anidrido actico formao de um produto com cheiro agradvel

CrO3/H2SO4 aparecimento imediato de uma colorao verde azulada

KMnO4, quente formao de cido benzico

Br2/CCl4 no descora a s oluo

I2+ NaOH formao de um slido amarelo

II) Um composto Z, ismero de Y, tambm opticamente ativo, mostra o mesmo comportamento que Y,

exceto no teste (6). Uma cuidadosa oxidao de Z com KMnO4, leva formao de um cido de frmula

C9H10O2.

a) Qual a estrutura e o nome do composto Y ?

b) Escreva as equaes das reaes observadas nos testes com o compostoY.

c) Qual a estrutura e o nome do composto Z ?