Prova de 2024: Universidade Federal do Paraná (UFPR) — questões com gabarito

Em química orgânica, o conceito de hibridização (ou hibridação) de orbitais atômicos é amplamente utilizado em função dos ângulos de ligação dos compostos de carbono. Na figura a seguir, está uma representação espacial do diclorometano (CH2Cl2) que assume uma geometria tetragonal (hibridização sp3) ao redor do átomo central, o carbono.

Considerando as informações apresentadas, qual é o valor de ângulo, para a molécula do diclorometano, entre as ligações H–C–H que mais se aproxima do observado experimentalmente?

O ciclamato de sódio é um composto de fórmula Na(C6H11NHSO3), empregado como adoçante artificial de baixa caloria para substituir o açúcar. Sua produção é realizada pela reação de neutralização do ácido ciclâmico (C6H11NHSO3H) com o hidróxido de sódio (NaOH). Qual é o tipo de ligação entre o sódio e o ciclamato?

Um dos pigmentos sintéticos mais antigos, encontrado em paredes de tumbas e templos egípcios, é o azul egípcio, de fórmula CaCuSi4O10. O azul egípcio é produzido pela mistura, moagem e aquecimento de um minério de cobre (Cu2CO3(OH)2), areia (SiO2) e calcário (CaCO3), conforme representado na equação a seguir:

Cu2CO3(OH)2 + 8SiO2 + 2CaCO3 → 2CaCuSi4O10 + 3CO2 + H2O

Em um experimento, foram misturados 221 gramas de Cu2CO3(OH)2, 600 gramas de SiO2 e 1000 gramas de CaCO3.

Considerando as informações fornecidas e que a massa molar (g mol–1) de Cu2CO3(OH)2 é 221, a de SiO2(s) é 60, a de CaCO3 é 100 e a de CaCuSi4O10 é 376, qual será a massa de pigmento azul egípcio obtida, em gramas? 

Observações realizadas durante eclipses solares permitiram a constatação de uma emissão característica de cor verde na coroa solar. No século XIX, esse resultado levou a comunidade científica a acreditar na existência de um novo elemento químico, o qual foi denominado coronium, por causa da origem de sua descoberta. Apenas no início do século XX, evidências mostraram que esse elemento não existe, e a emissão verde, na realidade, deve-se à presença do íon de ferro altamente ionizado Fe13+ (Fe, Z = 26). Considerando os valores de Z para Ne = 10, Ar = 18 e Kr = 36, a distribuição eletrônica de mais baixa energia desse íon altamente ionizado é:

Recentemente, pesquisadores publicaram resultados sobre compostos de promécio (Pm), um dos elementos mais raros da tabela periódica. Estima-se que menos de um quilograma da substância pode ser encontrado naturalmente na crosta terrestre. A sua existência foi comprovada apenas em 1945, por meio da análise dos subprodutos da fissão do urânio. O promécio é produzido por bombardeamento de neodímio-146 por uma partícula (A), formando neodímio-147, que por sua vez decai a promécio-147.

Driscoll, D. M. et al. Observation of a promethium complex in solution, Nature, n. 629, p. 819, 2024.

O esquema a seguir ilustra esse processo:

Considerando as informações apresentadas, a espécie indicada por A, no esquema, corresponde a um(a):

As restrições de produção do período pandêmico e a alta demanda com o avanço da produção de carros elétricos impulsionaram os preços internacionais do cobre. Uma vez que os minerais possuem baixos teores desse metal, a produção do cobre é realizada a partir de uma série de etapas de enriquecimento, no qual a rocha do mineral é triturada e tratada em tanques de água contendo surfactantes, e, em seguida, essa mistura é submetida à aeração. Desse modo, a espuma gerada carrega as partículas contendo cobre para a superfície, formando uma pasta com maior teor desse metal.

Qual método de separação é descrito nesse processo de enriquecimento do metal?

A partir do craqueamento do petróleo, obtêm-se diversas frações que contêm misturas de hidrocarbonetos, as quais têm aplicações para diferentes finalidades, desde a produção de combustíveis até a de plásticos. Suponha que uma determinada fração desse processo resultou em uma mistura de hidrocarbonetos contendo apenas compostos pertencentes à classe de alcenos e que todos possuem a mesma fórmula molecular C4H8.

Considerando a fórmula molecular indicada, quantos isômeros estão presentes nessa mistura de alcenos? 

Muitas moléculas orgânicas apresentam mais de uma função orgânica em sua estrutura, além das cadeias hidrocarbônicas inerentes a elas. Quando isso acontece, diz-se que a molécula apresenta função mista.

Considerando essas informações, qual das moléculas a seguir apresenta função mista?

Na busca por combustíveis menos danosos ao meio ambiente, a amônia (NH3) tem sido considerada uma possível alternativa. Sua combustão no motor não libera gás carbônico para a atmosfera e produz bastante calor, como mostra a Reação 1:

4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O    ΔH1 = –1268 kJ (Reação 1)

Entretanto, a adoção da amônia encontra vários obstáculos técnicos, como o fato de sua combustão também produzir óxidos de nitrogênio altamente tóxicos. A produção do óxido de nitrogênio mais simples (NO) é mostrada na Reação 2:

4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O    ΔH2 = –904 kJ (Reação 2)

Por outro lado, o óxido de nitrogênio é produzido por qualquer motor de combustão interna a partir do nitrogênio atmosférico, como mostra a Reação 3:

N2 + O2 → 2NO    ΔH3 = ? (Reação 3)

Utilizando os dados fornecidos, assinale a alternativa que apresenta corretamente o valor da variação da entalpia da Reação 3 (ΔH3), em kJ.