Questõesde ENEM sobre Transformações Químicas
A presença de substâncias ricas em enxofre, como
a pirita (FeS2
), em áreas de mineração, provoca um dos
mais preocupantes impactos causados pela exploração
dos recursos naturais da crosta terrestre. Em contato
com o oxigênio atmosférico, o sulfeto sofre oxidação
em diversas etapas até formar uma solução aquosa
conhecida como drenagem ácida de minas, de acordo
com a equação química descrita.
4 FeS2
(s) + 15 O2
(g) + 2 H2
O (l) → 2 Fe2
(SO4
)3
(aq) + 2 H2
SO4
(aq)
Um dos processos de intervenção nesse problema
envolve a reação do resíduo ácido com uma substância
básica, de baixa solubilidade em meio aquoso, e sem
a geração de subprodutos danosos ao meio ambiente.
FIGUEIREDO, B. R. Minérios e ambientes. Campinas: Unicamp, 2000.
Esse processo de intervenção é representado pela
equação química:
No final do século XIX, muitos cientistas estavam interessados nos intrigantes fenômenos
observados nas ampolas de raios catódicos, que são tubos sob vácuo em que se ligam duas
placas a uma fonte de alta tensão. Os raios catódicos passam através de um orifício no ânodo
e continuam o percurso até a outra extremidade do tubo, onde são detectados pela
fluorescência produzida ao chocarem-se com um revestimento especial, como pode ser
observado na figura. Medições da razão entre a carga e a massa dos constituintes dos raios
catódicos mostram que a sua identidade independe do material do cátodo ou do gás dentro
das ampolas.
CHANG, R.; GOLDSBY, K. A. Química. Porto Alegre: Bookman, 2013 (adaptado).
Essa radiação invisível detectada nas ampolas é constituída por
O reagente conhecido como Kastle-Meyer é muito utilizado por investigadores criminais
para detectar a presença de sangue. Trata-se de uma solução aquosa incolor, preparada com
zinco metálico, hidróxido de sódio (Reação 1) e indicador (Reação 2). Essa solução, quando
em contato com a hemoglobina contida no sangue e na presença de água oxigenada (Reação
3), passa de incolor para vermelha, indicando a presença de sangue no local, conforme as
reações descritas.
DIAS FILHO, C. R.; ANTEDOMENICO, E. A perícia criminal e a interdisciplinaridade no ensino de ciências naturais.
Química Nova na Escola, n. 2, maio 2010 (adaptado).
A mudança de coloração que indica a presença de sangue ocorre por causa da reação do
indicador com o(a)
A combustão completa de combustíveis fósseis produz água e dióxido de carbono (CO2,
massa molar 44 g mol−1). A União Europeia estabeleceu, desde 2012, limite de emissão
veicular de 130 g de CO2 por quilômetro rodado (valor aplicável a uma média de veículos de
um mesmo fabricante), tendo como penalidade multa, caso o fabricante ultrapasse a meta. A
gasolina é uma mistura de hidrocarbonetos com cerca de oito carbonos em sua composição,
incluindo isômeros do octano (C8H18). Considere que em uma cidade o consumo médio diário
dos carros de um fabricante seja de 10 km L−1 de gasolina, formada apenas por
octano (massa molar 114 g mol−1) e que sua densidade seja 0,70 kg L−1
.
A diferença de emissão de CO2 dos carros desse fabricante em relação ao limite estabelecido
na União Europeia é
A Química Verde é um ramo da química que prega o desenvolvimento de processos eficientes, que transformem a maior
parte do reagente em produto, de forma mais rápida e seletiva, que utilizem poucos reagentes, que produzam somente o
produto desejado, evitando a formação de coprodutos, e que utilizem solventes não agressivos ao meio ambiente. Assim,
as indústrias contornariam problemas relacionados à poluição ambiental e ao desperdício de água e energia.
O perfil de um processo que segue todos os princípios desse ramo da química pode ser representado por:
O crescimento da frota de veículos em circulação
no mundo tem levado à busca e desenvolvimento
de tecnologias que permitam minimizar emissões de
poluentes atmosféricos. O uso de veículos elétricos é
uma das propostas mais propagandeadas por serem de
emissão zero. Podemos comparar a emissão de carbono
na forma de CO2 (massa molar igual a 44 g mol-1) para os
dois tipos de carros (a combustão e elétrico). Considere que os veículos tradicionais a combustão, movidos a
etanol (massa molar igual a 46 g mol-1), emitem uma
média de 2,6 mol de CO2 por quilômetro rodado, e os
elétricos emitem o equivalente a 0,45 mol de CO2 por
quilômetro rodado (considerando as emissões na geração
e transmissão da eletricidade). A reação de combustão
do etanol pode ser representada pela equação química:
C2H5OH (I) + 3 O2 (g) → 2 CO2 (g) + 3 H2O (g)
Foram analisadas as emissões de CO2 envolvidas
em dois veículos, um movido a etanol e outro elétrico,
em um mesmo trajeto de 1.000 km.
CHIARADIA, C. A. Estudo da viabilidade da implantação de frotas de veículos elétricos
e híbridos elétricos no atual cenário econômico, político, energético e ambiental brasileiro.
Guaratinguetá: Unesp. 2015 (adaptado).
A quantidade equivalente de etanol economizada, em
quilograma, com o uso do veículo elétrico nesse trajeto,
é mais próxima de
A sacarase (ou invertase) é uma enzima que atua no
intestino humano hidrolisando o dissacarídeo sacarose
nos monossacarídeos glicose e frutose. Em um estudo
cinético da reação de hidrólise da sacarose (C12H22O11),
foram dissolvidos 171 g de sacarose em 500 mL de
água. Observou-se que, a cada 100 minutos de reação,
a concentração de sacarose foi reduzida à metade,
qualquer que fosse o momento escolhido como tempo
inicial. As massas molares dos elementos H, C e O são
iguais a 1, 12 e 16 g mol-1, respectivamente.
Qual é a concentração de sacarose depois de 400 minutos
do início da reação de hidrólise?
2,50 x 10-3 mol L-1
O gás hidrogênio é considerado um ótimo
combustível — o único produto da combustão
desse gás é o vapor de água, como mostrado na
equação química.
2 H2 (g) + O2 (g) → 2 H2O (g)
Um cilindro contém 1 kg de hidrogênio e todo
esse gás foi queimado. Nessa reação, são rompidas e
formadas ligações químicas que envolvem as energias
listadas no quadro.
Massas molares ( g/mol
): H2 = 2; O2 = 32; H2O = 18.
Qual é a variação da entalpia, em quilojoule, da reação
de combustão do hidrogênio contido no cilindro?
Antes da geração do céu, teremos que rever a
natureza do fogo, do ar, da água e da terra.
Primeiro, em relação àquilo a que chamamos água,
quando congela, parece-nos estar a olhar para algo
que se tornou pedra ou terra, mas quando derrete
e se dispersa, esta torna-se bafo e ar; o ar, quando
é queimado, torna-se fogo; e, inversamente, o fogo,
quando se contrai e se extingue, regressa à forma do
ar; o ar, novamente concentrado e contraído, torna-se
nuvem e nevoeiro, mas, a partir destes estados, se for
ainda mais comprimido, torna-se água corrente, e de
água torna-se novamente terra e pedras; e deste modo,
como nos parece, dão geração uns aos outros de
forma cíclica.
PlATÃO, Timeu (c. 360 a.C.).
Buscando compreender a diversidade de formas e
substâncias que vemos no mundo, diversas culturas da
Antiguidade elaboraram a noção de “quatro elementos”
fundamentais, que seriam terra, água, ar e fogo. Essa
visão de mundo prevaleceu até o início da Era Moderna,
quando foi suplantada diante das descobertas da
química e da física.
PlATÃO. Timeu-Crítias. Coimbra: CECh, 2011.
Do ponto de vista da ciência moderna, a descrição dos
“quatro elementos” feita por Platão corresponde ao
conceito de
Por terem camada de valência completa,
alta energia de ionização e afinidade eletrônica
praticamente nula, considerou-se por muito tempo que
os gases nobres não formariam compostos químicos.
Porém, em 1962, foi realizada com sucesso a reação
entre o xenônio (camada de valência 5s25p6) e o
hexafluoreto de platina e, desde então, mais compostos
novos de gases nobres vêm sendo sintetizados.
Tais compostos demonstram que não se pode aceitar
acriticamente a regra do octeto, na qual se considera
que, numa ligação química, os átomos tendem a adquirir
estabilidade assumindo a configuração eletrônica de
gás nobre. Dentre os compostos conhecidos, um dos
mais estáveis é o difluoreto de xenônio, no qual dois
átomos do halogênio flúor (camada de valência 2s22p5)
se ligam covalentemente ao átomo de gás nobre para
ficarem com oito elétrons de valência.
Ao se escrever a fórmula de Lewis do composto de
xenônio citado, quantos elétrons na camada de valência
haverá no átomo do gás nobre?
Por terem camada de valência completa, alta energia de ionização e afinidade eletrônica praticamente nula, considerou-se por muito tempo que os gases nobres não formariam compostos químicos. Porém, em 1962, foi realizada com sucesso a reação entre o xenônio (camada de valência 5s25p6) e o hexafluoreto de platina e, desde então, mais compostos novos de gases nobres vêm sendo sintetizados. Tais compostos demonstram que não se pode aceitar acriticamente a regra do octeto, na qual se considera que, numa ligação química, os átomos tendem a adquirir estabilidade assumindo a configuração eletrônica de gás nobre. Dentre os compostos conhecidos, um dos mais estáveis é o difluoreto de xenônio, no qual dois átomos do halogênio flúor (camada de valência 2s22p5) se ligam covalentemente ao átomo de gás nobre para ficarem com oito elétrons de valência.
Ao se escrever a fórmula de Lewis do composto de
xenônio citado, quantos elétrons na camada de valência
haverá no átomo do gás nobre?
Um teste de laboratório permite identificar alguns
cátions metálicos ao introduzir uma pequena quantidade
do material de interesse em uma chama de bico de
Bunsen para, em seguida, observar a cor da luz emitida.
A cor observada é proveniente da emissão de radiação
eletromagnética ao ocorrer a
Um teste de laboratório permite identificar alguns cátions metálicos ao introduzir uma pequena quantidade do material de interesse em uma chama de bico de Bunsen para, em seguida, observar a cor da luz emitida.
A cor observada é proveniente da emissão de radiação eletromagnética ao ocorrer a
Em 1808, Dalton publicou o seu famoso livro
intitulado Um novo sistema de filosofia química
(do original A New System of Chemical Philosophy),
no qual continha os cinco postulados que serviam
como alicerce da primeira teoria atômica da matéria
fundamentada no método científico. Esses postulados
são numerados a seguir:
1. A matéria é constituída de átomos indivisíveis.
2. Todos os átomos de um dado elemento químico são
idênticos em massa e em todas as outras propriedades.
3. Diferentes elementos químicos têm diferentes
tipos de átomos; em particular, seus átomos têm
diferentes massas.
4. Os átomos são indestrutíveis e nas reações
químicas mantêm suas identidades.
5. Átomos de elementos combinam com átomos de
outros elementos em proporções de números inteiros
pequenos para formar compostos.
Após o modelo de Dalton, outros modelos baseados
em outros dados experimentais evidenciaram, entre
outras coisas, a natureza elétrica da matéria, a
composição e organização do átomo e a quantização da
energia no modelo atômico.
OXTOBY, D. W.; GILLIS, H. P.; BUTLER, L. J. Principles of Modern
Chemistry. Boston: Cengage Learning, 2012 (adaptado).
Com base no modelo atual que descreve o átomo, qual
dos postulados de Dalton ainda é considerado correto?
Em 1808, Dalton publicou o seu famoso livro intitulado Um novo sistema de filosofia química (do original A New System of Chemical Philosophy), no qual continha os cinco postulados que serviam como alicerce da primeira teoria atômica da matéria fundamentada no método científico. Esses postulados são numerados a seguir:
1. A matéria é constituída de átomos indivisíveis.
2. Todos os átomos de um dado elemento químico são idênticos em massa e em todas as outras propriedades.
3. Diferentes elementos químicos têm diferentes tipos de átomos; em particular, seus átomos têm diferentes massas.
4. Os átomos são indestrutíveis e nas reações químicas mantêm suas identidades.
5. Átomos de elementos combinam com átomos de outros elementos em proporções de números inteiros pequenos para formar compostos.
Após o modelo de Dalton, outros modelos baseados em outros dados experimentais evidenciaram, entre outras coisas, a natureza elétrica da matéria, a composição e organização do átomo e a quantização da energia no modelo atômico.
OXTOBY, D. W.; GILLIS, H. P.; BUTLER, L. J. Principles of Modern Chemistry. Boston: Cengage Learning, 2012 (adaptado).
Com base no modelo atual que descreve o átomo, qual dos postulados de Dalton ainda é considerado correto?
Na mitologia grega, Nióbia era a filha de Tântalo, dois
personagens conhecidos pelo sofrimento. O elemento
químico de número atômico (Z) igual a 41 tem propriedades
químicas e físicas tão parecidas com as do elemento de
número atômico 73 que chegaram a ser confundidos.
Por isso, em homenagem a esses dois personagens da
mitologia grega, foi conferido a esses elementos os nomes
de nióbio (Z = 41) e tântalo (Z = 73). Esses dois elementos
químicos adquiriram grande importância econômica na
metalurgia, na produção de supercondutores e em outras
aplicações na indústria de ponta, exatamente pelas
propriedades químicas e físicas comuns aos dois.
KEAN, S. A colher que desaparece: e outras histórias reais de loucura, amor e morte a
partir dos elementos químicos. Rio de Janeiro: Zahar, 2011 (adaptado).
A importância econômica e tecnológica desses elementos,
pela similaridade de suas propriedades químicas e físicas,
deve-se a
Na mitologia grega, Nióbia era a filha de Tântalo, dois personagens conhecidos pelo sofrimento. O elemento químico de número atômico (Z) igual a 41 tem propriedades químicas e físicas tão parecidas com as do elemento de número atômico 73 que chegaram a ser confundidos. Por isso, em homenagem a esses dois personagens da mitologia grega, foi conferido a esses elementos os nomes de nióbio (Z = 41) e tântalo (Z = 73). Esses dois elementos químicos adquiriram grande importância econômica na metalurgia, na produção de supercondutores e em outras aplicações na indústria de ponta, exatamente pelas propriedades químicas e físicas comuns aos dois.
KEAN, S. A colher que desaparece: e outras histórias reais de loucura, amor e morte a partir dos elementos químicos. Rio de Janeiro: Zahar, 2011 (adaptado).
A importância econômica e tecnológica desses elementos, pela similaridade de suas propriedades químicas e físicas, deve-se a
O cádmio, presente nas baterias, pode chegar ao solo
quando esses materiais são descartados de maneira
irregular no meio ambiente ou quando são incinerados.
Diferentemente da forma metálica, os íons Cd2+ são
extremamente perigosos para o organismo, pois eles
podem substituir íons Ca2+, ocasionando uma doença
degenerativa nos ossos, tornando-os muito porosos
e causando dores intensas nas articulações. Podem
ainda inibir enzimas ativadas pelo cátion Zn2+, que são
extremamente importantes para o funcionamento dos
rins. A figura mostra a variação do raio de alguns metais
e seus respectivos cátions.
ATKINS, P; JONES, L. Princípios de química: Questionando a vida moderna e o meio
ambiente. Porto Alegre: Bookman, 2001 (adaptado).
Com base no texto, a toxicidade do cádmio em sua forma
iônica é consequência de esse elemento
Fator de emissão (carbon footprint) é um termo utilizado
para expressar a quantidade de gases que contribuem
para o aquecimento global, emitidos por uma fonte
ou processo industrial específico. Pode-se pensar na
quantidade de gases emitidos por uma indústria, uma
cidade ou mesmo por uma pessoa. Para o gás CO2,
a relação pode ser escrita:
Fator de emissão de CO2 = Massa de CO2 emitida/ Quantidade de material
O termo “quantidade de material” pode ser, por exemplo,
a massa de material produzido em uma indústria ou a
quantidade de gasolina consumida por um carro em um
determinado período.
No caso da produção do cimento, o primeiro passo é a
obtenção do óxido de cálcio, a partir do aquecimento do
calcário a altas temperaturas, de acordo com a reação:
CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g)
Uma vez processada essa reação, outros compostos
inorgânicos são adicionados ao óxido de cálcio, tendo o
cimento formado 62% de CaO em sua composição.
Dados: Massas molares em g/mol — CO2 = 44;
CaCO3 = 100; CaO = 56.
TREPTOW, R. S. Journal of Chemical Education. v. 87 n° 2, fev. 2010 (adaptado).
Considerando as informações apresentadas no texto,
qual é, aproximadamente, o fator de emissão de CO2
quando 1 tonelada de cimento for produzida, levando-se
em consideração apenas a etapa de obtenção do óxido
de cálcio?
O cobre, muito utilizado em fios da rede elétrica e com considerável valor de mercado, pode ser encontrado na natureza na forma de calcocita, Cu2S (s), de massa molar 159 g/mol. Por meio da reação Cu2S (s) + O2(g) 2 Cu (s) + S02 (g), é possível obtê-lo na forma metálica.
A quantidade de matéria de cobre metálico produzida a partir de uma tonelada de calcocita com 7,95% (m/m) de pureza é
O cobre, muito utilizado em fios da rede elétrica e com considerável valor de mercado, pode ser encontrado na natureza na forma de calcocita, Cu2S (s), de massa molar 159 g/mol. Por meio da reação Cu2S (s) + O2(g) 2 Cu (s) + S02 (g), é possível obtê-lo na forma metálica.
A quantidade de matéria de cobre metálico produzida a partir de uma tonelada de calcocita com 7,95% (m/m) de pureza é
O bisfenol-A é um composto que serve de matéria-prima para a fabricação de polímeros utilizados em embalagens
plásticas de alimentos, em mamadeiras e no revestimento interno de latas. Esse composto está sendo banido em
diversos países, incluindo o Brasil, principalmente por ser um mimetizador de estrógenos (hormônios) que, atuando
como tal no organismo, pode causar infertilidade na vida adulta. O bisfenol-A (massa molar igual a 228 g/mol) é
preparado pela condensação da propanona (massa molar igual a 58 g/mol) com fenol (massa molar igual a 94 g/mol),
em meio ácido, conforme apresentado na equação química.
PASTORE, M. Anvisa proíbe mamadeiras com bisfenol-A no Brasil. Folha de S. Paulo, 15 set. 2011 (adaptado).
Considerando que, ao reagir 580 g de propanona com 3 760 g de fenol, obteve-se 1,14 kg de bisfenol-A, de acordo
com a reação descrita, o rendimento real do processo foi de
O bisfenol-A é um composto que serve de matéria-prima para a fabricação de polímeros utilizados em embalagens plásticas de alimentos, em mamadeiras e no revestimento interno de latas. Esse composto está sendo banido em diversos países, incluindo o Brasil, principalmente por ser um mimetizador de estrógenos (hormônios) que, atuando como tal no organismo, pode causar infertilidade na vida adulta. O bisfenol-A (massa molar igual a 228 g/mol) é preparado pela condensação da propanona (massa molar igual a 58 g/mol) com fenol (massa molar igual a 94 g/mol), em meio ácido, conforme apresentado na equação química.
Os bafômetros (etilômetros) indicam a quantidade de álcool, C2H6O (etanol), presente no organismo de uma
pessoa através do ar expirado por ela. Esses dispositivos utilizam células a combustível que funcionam de acordo com
as reações químicas representadas:
Na reação global de funcionamento do bafômetro, os reagentes e os produtos desse tipo de célula são
Os bafômetros (etilômetros) indicam a quantidade de álcool, C2H6O (etanol), presente no organismo de uma pessoa através do ar expirado por ela. Esses dispositivos utilizam células a combustível que funcionam de acordo com as reações químicas representadas:
Industrialmente é possível separar os
componentes do ar, utilizando-se uma coluna de
fracionamento. Com este processo, obtêm-se gases
como: oxigênio (O2), nitrogênio (N2) e argônio (Ar).
Nesse processo o ar é comprimido e se liquefaz; em
seguida ele é expandido, volta ao estado gasoso e
seus componentes se separam um a um.
A ordem de separação dos gases na coluna de
fracionamento está baseada em qual propriedade da
matéria?
Industrialmente é possível separar os componentes do ar, utilizando-se uma coluna de fracionamento. Com este processo, obtêm-se gases como: oxigênio (O2), nitrogênio (N2) e argônio (Ar). Nesse processo o ar é comprimido e se liquefaz; em seguida ele é expandido, volta ao estado gasoso e seus componentes se separam um a um.
A ordem de separação dos gases na coluna de fracionamento está baseada em qual propriedade da matéria?