7 Questões de Química do UFPR 2015

"Gelo de fogo" escondido em permafrost é fonte de energia do futuro? Conhecido como "gelo que arde", o hidrato de metano consiste em cristais de gelo com gás preso em seu interior. Eles são formados a partir de uma combinação de temperaturas baixas e pressão elevada e são encontrados no limite das plataformas continentais, onde o leito marinho entra em súbito declive até chegar ao fundo do oceano. Acredita-se que as reservas dessa substância sejam gigantescas. A estimativa é de que haja mais energia armazenada em hidrato de metano do que na soma de todo petróleo, gás e carvão do mundo. Ao reduzir a pressão ou elevar a temperatura, a substância simplesmente se quebra em água e metano – muito metano. Um metro cúbico do composto libera cerca de 160 metros cúbicos de gás a pressão e temperatura ambiente, o que o torna uma fonte de energia altamente intensiva. Disponível em: http://www.bbc.co.uk/portuguese/noticias/2014/04/140421_energia_metano_ms.shtml. Acessado em 21/04/2014. Texto adaptado. Dado: R = 8,2 x 10^-5 m³ atm K^-1 mol^-1 Para armazenar todo o gás do interior de 1 m³ de “gelo de fogo” num cilindro de 1 m³ e a temperatura de 0°C, é necessária uma pressão (em atm) de (UFPR 2015)

1. A) 160.
2. B) 146.
3. C) 96.
4. D) 48.

Águas termais, exploradas em diversos destinos turísticos, brotam naturalmente em fendas rochosas. O aquecimento natural dessas águas, na sua grande maioria, deve-se ao calor liberado em processos radioativos de elementos presentes nos minerais rochosos que são transferidos para a água no fluxo pelas fendas. O gás radônio (222Rn) é o provável responsável pelo aquecimento de diversas águas termais no Brasil. O 222Rn se origina do rádio (226Ra), na série do urânio (238U), naturalmente presente em granitos. O tempo de meia vida (t1/2) do 222Rn é de 3,8 dias, e esse se converte em polônio (218Po), que por sua vez possui um t1/2 de 3,1 minutos. Considerando as informações dadas, considere as seguintes afirmativas: 1. A conversão de 222Rn em 218Po é um processo exotérmico. 2. A conversão de 226Ra em 222Rn emite quatro partículas ß-. 3. Na série de decaimento, do 238U ao 218Po, cinco partículas a são emitidas. 4. Após 3,8 dias da extração da água termal, a concentração de 218Po atingirá a metade do valor da concentração inicial de 222Rn. Assinale a alternativa correta. (UFPR 2015)

1. A) Somente a afirmativa 1 é verdadeira.
2. B) Somente as afirmativas 2 e 4 são verdadeiras.
3. C) Somente as afirmativas 1 e 3 são verdadeiras.
4. D) Somente as afirmativas 2 e 3 são verdadeiras.

Recentemente, a produção fotocatalítica de hidrogênio vem atraindo atenção devido ao processo que gera um combustível limpo, o qual é utilizado em células a combustível. O processo se baseia na separação da água nos seus componentes, conforme equilíbrio inserido no esquema, utilizando luz solar e um fotocatalisador (p. ex. NaTaO3:La). O processo é extremamente endotérmico, necessitando 1,23 eV para ocorrer. Num experimento, o processo foi realizado num sistema fechado, como esquematizado ao lado. Considerando essas informações, identifique as afirmativas a seguir como verdadeiras (V) ou falsas (F): ( ) A quantidade de fotocatalisador limita a conversão. ( ) O aumento da temperatura irá favorecer a conversão. ( ) A diminuição do volume do sistema irá favorecer a conversão. ( ) É condição necessária para a produção de hidrogênio que o fotocatalisador absorva energia solar superior a 1,23 eV. Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta, de cima para baixo. (UFPR 2015)

1. A) F – V – V – F.
2. B) V – V – F – V.
3. C) V – F – F – V.
4. D) V – V – V – F.

O palito de fósforo é um dos artigos mais úteis no nosso cotidiano. Na sua composição, possui fósforo vermelho, enxofre e clorato de potássio. A cabeça de um palito de fósforo pesa aproximadamente 0,05 g. A reação que ocorre na queima da cabeça de fósforo está representada a seguir: 3 P4 + S + 10 KClO3 + O2 ? 3 P4O10 + 10 KCl + SO2 O cheiro característico de “fósforo queimado” se deve ao dióxido de enxofre formado. Dados: No palito de fósforo, os componentes estão em quantidades estequiométricas. M (g mol?¹): Cl = 35,5; K = 39; O = 16; P = 31; S = 32. A massa (em g) de dióxido de enxofre produzido ao queimar uma cabeça de fósforo é aproximadamente: (UFPR 2015)

1. A) 3 x 10⁻².
2. B) 9 x 10⁻³.
3. C) 2 x 10⁻³.
4. D) 9 x 10⁻⁴.

O salicilato de metila é um produto natural amplamente utilizado como analgésico tópico para alívio de dores musculares, contusões etc. Esse composto também pode ser obtido por via sintética a partir da reação entre o ácido salicílico e metanol, conforme o esquema abaixo: [Esquema químico mostrando ácido salicílico reagindo com MeOH, H+ e aquecimento para formar salicilato de metila] A reação esquematizada é classificada como uma reação de: (UFPR 2015)

1. A) esterificação.
2. B) hidrólise.
3. C) redução.
4. D) pirólise.

A análise dos dados termodinâmicos de reações permite a previsão da espontaneidade. Na tabela a seguir estão apresentados os dados termodinâmicos de duas reações químicas. Tabela: Reação | ?H_r°, kJ/mol | ?S_r°, J/mol | ?G_r°, kJ/mol (200 K / 2800 K) (i) N2(g) + 3H2(g) ? 2NH3(g) | -20,0 | -25 | -15,0 / +50,0 (ii) MgO(s) + CO(g) ? Mg(s) + CO2(g) | +30,0 | +5 | +29,0 / +16,0 A partir dos dados apresentados, identifique as seguintes afirmativas como verdadeiras (V) ou falsas (F): ( ) A diminuição da temperatura desfavorece a espontaneidade da reação (i). ( ) O aumento da temperatura favorece a espontaneidade da reação (ii). ( ) Na temperatura de 400 K, a reação (i) será espontânea. ( ) Na temperatura de 4000 K, a reação (ii) será espontânea. Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta, de cima para baixo. A análise dos dados termodinâmicos de reações permite a previsão da espontaneidade. Na tabela a seguir estão apresentados os dados termodinâmicos de duas reações químicas. A partir dos dados apresentados, identifique as seguintes afirmativas como verdadeiras (V) ou falsas (F): ( ) A diminuição da temperatura desfavorece a espontaneidade da reação (i). ( ) O aumento da temperatura favorece a espontaneidade da reação (ii). ( ) Na temperatura de 400 K, a reação (i) será espontânea. ( ) Na temperatura de 4000 K, a reação (ii) será espontânea. Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta, de cima para baixo. (UFPR 2015)

1. A) V – V – V – F.
2. B) V – F – V – F.
3. C) F – V – F – V.
4. D) F – V – V – F.