Questões Militares Comentadas sobre transformações químicas e energia em química

Assinale a alternativa que se refere a uma propriedade extensiva da matéria relacionada à composição e ao funcionamento de veículos automotivos.

Considere a reação química entre permanganato de potássio (KMnO4) e sulfato ferroso (FeSO4) em meio ácido:
a KMnO₄ + b FeSO₄ + c H₂SO₄ → d Fe₂(SO₄)3 + e K₂SO₄ + f MnSO₄ + g H₂O

A soma dos coeficientes estequiométricos (a + b + c + d + e + f + g) que tornam a equação balanceada é igual a

Peças de cobre recobertas por filme de chumbo, oriundas de resíduos industriais, devem ser tratadas. Para tanto, o chumbo deve ser removido por meio de corrosão com uma solução oxidante, sem atacar a parte de cobre. A tabela a seguir apresenta os dados eletroquímicos de alguns reagentes disponíveis para o tratamento, além de dados do cobre e do chumbo:



Considerando as informações apresentadas, os agentes oxidantes que corroerão somente o chumbo das peças são:

O isótopo ítrio-90, de número atômico Z = 39 e número de massa A = 90, é produzido a partir do isótopo A, que é um subproduto de reatores nucleares. O núcleo de A decai radioativamente por emissão de partícula beta e transforma-se no ítrio-90 que, por sua vez, emite uma radiação beta adequada para tratar certos tipos de câncer. Após o decaimento beta, o ítrio-90 transforma-se no isótopo B, que não é radioativo. Considerando as informações apresentadas, os valores corretos de número atômico (Z) e número de massa (A) dos isótopos A e B são, respectivamente: 

“Em 1836, o químico inglês John Frederic Daniell construiu uma pilha usando metais e soluções aquosas de sais. A pilha funcionava a partir de dois eletrodos interligados. O eletrodo é, geralmente, um sistema constituído por um metal imerso em uma solução aquosa de um sal formado pelos cátions desse metal.”

Adaptado de: FONSECA, Martha Reis Marques. Química. São Paulo: Editora FTD, 2007. v. 2: Físico-Química. p. 276.

Considere a representação da notação química da pilha de Daniell (usando eletrodos de cobre e zinco), de acordo com a União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC):

Zn (s) | Zn²⁺ (aq) (1 mol L^-1) || Cu²⁺ (aq) (1 mol L^-1) | Cu (s).

Dados os potenciais padrão de redução E⁰ _Zn = - 0,76 V e E⁰ _Cu = + 0,34 V, e considerando o funcionamento da referida pilha em condições padrão, afirma-se que

I – no eletrodo de cobre dessa pilha ocorre a corrosão da placa metálica de cobre.

II – a diferença de potencial (d.d.p.) teórica dessa pilha é de + 1,10 V.

III – nessa pilha os elétrons fluem no circuito externo, do eletrodo de zinco para o eletrodo de cobre.

IV – o símbolo de duas barras paralelas ( || ) representa a ponte salina (ou uma membrana porosa), cuja finalidade é manter as duas semicelas eletricamente neutras, por meio da migração de íons (corrente iônica).

V – a equação da reação global dessa pilha é Zn²⁺ (aq) + Cu (s) → Zn (s) + Cu²⁺ (aq).

Das afirmativas feitas, estão corretas apenas

Leia os textos a seguir e resolva a questão:

    “Nas equações químicas, tanto as substâncias transformadas (reagentes) como as produzidas são representadas por fórmulas. As fórmulas das substâncias indicam elementos que as constituem e, também, a quantidade de átomos de cada elemento. O número que indica essa quantidade de átomos é chamado índice, que é anotado à direita do símbolo de cada elemento. (...)

    A quantidade de cada substância que participa da reação é indicada por números escritos antes de suas fórmulas, denominados coeficientes estequiométricos, que devem ser os menores números inteiros possíveis.”

Fonte: USBERCO, João e SALVADOR, Edgard. Química. 14ª ed. Reform - São Paulo: Editora Saraiva, 2009. v. 1: Química Geral. p. 385.

    “Em uma reação de oxidorredução, o mais comum é que uma espécie se oxide e outra se reduza. Porém, podem ocorrer casos com duas ou mais oxidações e apenas uma redução ou viceversa. De qualquer maneira, para o balanceamento desse tipo de reação, o princípio é sempre o mesmo: n° de elétrons perdidos = n° de elétrons recebidos.”

Fonte: USBERCO, João e SALVADOR, Edgard. Química. 14ª ed. Reform - São Paulo: Editora Saraiva, 2009. v. 2: Físico-Química. p. 250.

Considere a seguinte equação de reação química de oxidorredução não balanceada:

As₂S₃ + NH₄OH + H₂O₂ → (NH₄)₃AsO₄ + (NH₄)₂SO₄ + H₂O

Acerca desta reação química de oxidorredução e de suas espécies, são feitas as seguintes afirmativas:

I – O peróxido de hidrogênio é o agente redutor.

II – Após o devido balanceamento, o coeficiente estequiométrico da água é 20.

III – O arsênio da substância As₂S₃ é reduzido, enquanto o enxofre é oxidado.

IV – O (NH₄)₂SO₄ é um sal cujo nome é sulfito de amônio.

V – Após o devido balanceamento, a soma de todos os coeficientes estequiométricos da equação é igual a 52.

Das afirmativas feitas, estão corretas apenas

Segundo as leis da radioatividade, um átomo de um elemento químico radioativo pode emitir várias partículas, como a alfa (α) e a beta (β), além de radiações de ondas eletromagnéticas, como a gama (ɣ). Considere as seguintes afirmativas acerca dessas emissões radioativas e de suas implicações:

I – A perda de uma partícula beta (β) por um átomo de um elemento radioativo ocasiona a formação de um átomo de número atômico maior.

II – A emissão de radiação gama (ɣ), a partir do núcleo de um átomo radioativo, não altera o número atômico e o número de massa deste átomo.

III – A emissão consecutiva de três partículas alfa (α) e duas beta (β), na desintegração do isótopo radioativo  , gera o átomo do elemento químico  .

IV – O decaimento radioativo do átomo do elemento Roentgênio-272 ( ), representado pelo esquem  , denota a emissão exclusiva de radiação gama (ɣ).

Das afirmativas feitas, estão corretas apenas

Na corrosão acontece um processo de destruição total, parcial, superficial ou estrutural de um material específico, geralmente metálico, causada por uma reação de oxirredução com o meio em que este se encontra. Para proteger um metal contra a corrosão podemos conectá-lo eletricamente a um ânodo de sacrifício.
A descrição correta desse ânodo

A propagação do fogo em um incêndio depende da existência de três fatores: uma substância que possa ser queimada (combustível); uma substância que alimentará a combustão, chamada comburente (usualmente, o gás oxigênio); e um elemento deflagrador (chama, fagulha, descarga elétrica etc.). Na combustão completa de combustíveis orgânicos, como metano, propano, butano, etanol e metanol, há produção apenas de gás carbônico e água.
Dados: fórmulas moleculares: metano: CH₄; propano: C₃H₈; butano: C₄H₁₀; etanol: C₂H₆O; e metanol: CH₄O.
Considerando a reação de combustão completa desses combustíveis, o que necessitará de maior quantidade de gás oxigênio por molécula de combustível é o

Em meados do século XX, as pilhas alcalinas surgiram como uma alternativa muito mais eficiente energeticamente em comparação às pilhas tradicionais. Como mostra a seguinte figura, a pilha alcalina utiliza os mesmos eletrodos da tradicional, porém o seu eletrólito é uma solução aquosa de hidróxido de sódio concentrada (~30% em massa) contendo uma dada quantidade de óxido de zinco ― daí a denominação alcalina para essa pilha.

Internet:<http://qnesc.sbq.org.br> (com adaptações).

Durante o funcionamento dessa pilha, o

O gás propano, um dos componentes do gás de cozinha, pode ser preparado pela reação entre carvão — C(s) — e hidrogênio gasoso — H₂(g).

C₃H₈(g) + 5 O₂(g) → 3 CO₂(g) + 4 H₂O(l)          ΔH° = −2.220 kJ

C(s) + O₂(g) → CO₂(g)                                        ΔH° = −394 kJ

H₂(g) + ½ O₂(g) → H₂O(l)                                  ΔH° = −286 kJ

Com base nos calores de formação fornecidos, e sabendo-se que M(H) = 1 g/mol, M(C) = 12 g/mol e M(O) = 16 g/mol, é correto concluir que o módulo da variação de entalpia (ΔH_1g) obtida na preparação de 1 g de propano pelo processo citado, nas condições padrão, é tal que 

Com os problemas de natureza sanitária causados pela pandemia gerada pela Covid-19, o Corpo de Bombeiros Militar de Minas Gerais tem realizado ações que visam orientar a população quanto ao uso do álcool em gel 70 ºINPM (grau INPM – Instituto Nacional de Pesos e Medidas) ou (70% p/p). O fato é que o álcool em gel se tornou um poderoso combatente no processo de higienização das mãos e proteção contra o novo coronavírus. Entretanto, não se deve nos esquecer de que, além de um eficiente desinfetante, o álcool é uma substância inflamável. Ele também tem sido a causa de muitos acidentes domésticos devido ao seu uso inadequado.

A equação a seguir representa a combustão de um mol de molécula do etanol: 

CH₃CH₂OH + 3O₂ → 2 CO₂ + 3 H₂O

ΔH° = - 1373kJ

O etanol é o tipo de álcool utilizado no álcool em gel. Se considerar apenas o álcool 70 ºINPM como constituinte do álcool em gel e que 460 g desse composto foram completamente queimados, qual a energia, em kJ, mais próxima liberada nesse processo?

O etanol, utilizado como combustível em carros flex, é produzido pelo processo de fermentação, do caldo de cana, “garapa”, onde leveduras transformam a sacarose em álcool, segundo a reação simplificada: 

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O → 2C₆ H₁₂O₆

C₆H₁₂O₆ → CH₃CH₂OH + 2CO₂

_{∆H = -23,5kcal}

_{A fermentação da sacarose trata-se de um processo:}

Diferentes marcas de telefones celulares buscam ganhar novos clientes, anunciando que a bateria de seus aparelhos é mais eficiente que a dos concorrentes, por manterem o telefone celular ligado por mais tempo. Quando descarregada, a bateria do celular é conectada a uma rede elétrica para que sua carga seja restabelecida.

Esse processo é um exemplo de:

No conclave, terminado no último dia 13 de março, foi escolhido um novo papa para governar a Igreja Católica. A notícia chegou primeiro a todo o mundo através de uma fumaça branca expelida pela chaminé no alto da Basílica de São Pedro. O novo papa, que estudou Química, talvez compreenda um pouco do que está envolvido na formação da fumaça que anunciou sua eleição. A fumaça que anuncia o fim de uma rodada de votações é produzida por meio da queima das cédulas misturadas à palha. Na ausência de maioria nos votos, a fumaça é preta; se houver um eleito, a fumaça é branca. Antigamente usava-se palha úmida ou seca para dar cor preta ou branca, respectivamente, à fumaça. Hoje se usa uma resina inflamável, derivada da seiva de um pinheiro, para fazer a fumaça branca.
Sobre a fumaça que anuncia a escolha do papa, assinale a alternativa correta:

Nestes últimos anos, os alunos da EsPCEx têm realizado uma prática no laboratório de química envolvendo eletrólise com eletrodos inertes de grafite. Eles seguem um procedimento experimental conforme a descrição:

- Num béquer de capacidade 100 mL (cuba eletrolítica) coloque cerca de 50 mL de solução aquosa de sulfato de zinco (ZnSO₄) de concentração 1 mol·L^-1. Tome como eletrodos duas barras finas de grafite. Ligue-as com auxílio de fios a uma fonte externa de eletricidade (bateria) com corrente de 2 Ampères. Esta fonte tem capacidade para efetuar perfeitamente esse processo de eletrólise. Uma das barras deve ser ligada ao polo negativo da fonte e a outra barra ao polo positivo da fonte. Mergulhe os eletrodos na solução durante 32 minutos e 10 segundos e observe.

Considere o arranjo eletrolítico (a 25 ºC e 1 atm), conforme visto na figura a seguir:

Dados: 1 Faraday (F) = 96500 Coulomb (C) / mol de elétrons

Acerca do experimento e os conceitos químicos envolvidos são feitas as seguintes afirmativas:

I – Na superfície da barra de grafite ligada como cátodo da eletrólise ocorre a eletrodeposição do zinco metálico.

II – A semirreação de oxidação que ocorre no ânodo da eletrólise é Zn (s) → Zn²⁺ (aq) + 2 e^- .

III – Durante o processo a barra de grafite ligada ao polo positivo da bateria se oxida.

IV – No ânodo da eletrólise ocorre uma reação de oxidação da hidroxila com formação do gás oxigênio e água.

V – A massa de zinco metálico obtida no processo de eletrólise será de 0,83 g.

Das afirmativas feitas, estão corretas apenas

Ao emitir uma partícula Alfa (α), o isótopo radioativo de um elemento transforma-se em outro elemento químico com número atômico e número de massa menores. A emissão de uma partícula beta (β) por um isótopo radioativo de um elemento transforma-o em outro elemento de mesmo número de massa e número atômico uma unidade maior.

Baseado nessas informações são feitas as seguintes afirmativas:

I – Na desintegração  ocorre com a emissão de uma partícula β.

II – Na desintegração  ocorre com a emissão de uma partícula β. 

III – A partícula alfa (α) é composta por 2 prótons e 4 nêutrons.

IV – Uma partícula beta (β) tem carga negativa e massa comparável a do próton.

V – O urânio-238 , pode naturalmente sofrer um decaimento radioativo emitindo sequencialmente 3 partículas alfa e 2 beta, convertendo-se em rádio .

Das afirmativas feitas, estão corretas apenas

Na mitocôndria, ocorre o processo final das vias de degradação oxidativa, chamado de cadeia de transporte de elétrons. Nesse processo, os elétrons provindos do NADH e FADH₂ são transportados por complexos proteicos dispostos espacial e energeticamente, de modo que formem um gradiente de energia livre, em que o fluxo de elétrons vai do componente de maior energia livre para o de menor. O receptor final dos elétrons é a molécula de oxigênio, que é convertida em água. O potencial redox está relacionado com a energia livre através da relação ΔG = nF(-ΔE), em que ΔG é a variação de energia livre, ΔE é a variação de potencial, n é número de elétrons e F é a constante de Faraday. Na tabela abaixo, são fornecidos alguns componentes presentes na cadeia de transporte de elétrons e os respectivos valores de potencial de redução.


Respeitando o gradiente de energia livre, o fluxo de elétrons deve percorrer a sequência mostrada em: 

Com base nos dados da tabela e no conjunto de reações a seguir, pode-se prever que a entalpia da reação de combustão completa do metano é:

Sem entrar em ebulição, 1,0 L de água aquecido por um cientista absorveu 2,5 kJ de calor. Uma vez que o calor é absorvido a volume constante, a variação de energia interna (∆E) para esse sistema é: