Matéria e Energia: Como cai na Prova

1. (Espcex-Aman 2016) O radioisótopo cobalto–60 (⁶⁰₂₇ Co) é muito utilizado na esterilização de alimentos, no processo a frio. Seus derivados são empregados na confecção de esmaltes, materiais cerâmicos, catalisadores na indústria petrolífera, nos processos de hidrodessulfuração e reforma catalítica. Sabe-se que este radioisótopo possui uma meia-vida de 5,3 anos. Considerando os anos com o mesmo número de dias e uma amostra inicial de 100 g de cobalto-60, após um período de 21,2 anos, a massa restante desse radioisótopo será de:

a) 6,25 g
b) 10,2 g
c) 15,4 g
d) 18,6 g
e) 24,3 g

2. (Enem 2015)
A bomba
reduz neutros e neutrinos, e abana-se com o leque da
reação em cadeia.

ANDRADE C. D. Poesia Completa e Prosa. Rio de Janeiro. Aguilar, 1973 (fragmento).

Nesse fragmento de poema, o autor refere-se à bomba atômica de urânio. essa reação é dita “em cadeia” porque na

a) fissão do ²³⁵U ocorre liberação de grande quantidade de calor, que dá continuidade à reação.
b) fissão de ²³⁵U ocorre liberação de energia, que vai desintegrando o isótopo ²³⁸U enriquecendo-o em mais ²³⁵U.
c) fissão do ²³⁵U ocorre uma liberação de nêutrons, que bombardearão outros núcleos.
d) fusão do ²³⁵U com ²³⁸U ocorre formação de neutrino, que bombardeará outros núcleos radioativos.
e) fusão do ²³⁵U com ²³⁸U ocorre formação de outros elementos radioativos mais pesados, que desencadeiam novos processos de fusão.

3. (Enem 2015) A calda bordalesa é uma alternativa empregada no combate a doenças que afetam folhas de plantas. Sua produção consiste na mistura de uma solução aquosa de sulfato de cobre (II), CuSO₄ , com óxido de cálcio, CaO, e sua aplicação só deve ser realizada se estiver levemente básica. A avaliação rudimentar da basicidade dessa solução é realizada pela adição de três gotas sobre uma faca de ferro limpa. Após três minutos, caso surja uma mancha avermelhada no local da aplicação, afirma-se que a calda bordalesa ainda não está com a basicidade necessária. O quadro apresenta os valores de potenciais padrão de redução (e⁰) para algumas semirreações de redução.

MOTTA, I. S. Calda Bordalesa: Utilidades e Preparo. Dourados: Embrapa, 2008 (adaptado).

A equação química que representa a reação de formação da mancha avermelhada é:

a) Ca²⁺_(aq) + 2Cu⁺_(aq) → Ca_(s) + Cu²⁺_(aq)
b) Ca2+_(aq)+ 2Fe²⁺_(aq) → Ca_(s) + 2Fe³⁺_(aq)
c) Cu²⁺_(aq) + 2Fe²⁺_(aq) → Cu_(s) + 2Fe³⁺_(aq)
d) 3Ca²⁺_(aq) + 2Fe_(s)→ 3Ca_(s) + 2Fe³⁺_(aq)
e) 3Cu²⁺_(aq) + 2Fe_(s)→ 3Cu_(s) + 2Fe³⁺_(aq)

4. (Enem 2015) O aproveitamento de resíduos florestais vem se tornando cada dia mais atrativo, pois eles são uma fonte renovável de energia. A figura representa a queima de um bio-óleo extraído do resíduo de madeira, sendo ΔH1 a variação de entalpia devido à queima de 1 g desse bio-óleo, resultando em gás carbônico e água líquida, e ΔH2 a variação de entalpia envolvida na conversão de 1 g de água no estado gasoso para o estado líquido.

A variação de entalpia, em kJ para a queima de 5g desse bio-óleo resultando em CO₂ (gasoso) e H₂O (gasoso) é:

a) –106
b) –94
c) –82
d) –21,2

RESPOSTAS

1. Segundo o enunciado, a cada 5,3 anos, a massa de cobalto-60 cai pela metade. Portanto, 5,3 anos é a meia-vida desse elemento químico radioativo. Descobrindo quantas meias-vidas estão contidas em 21,2 anos: 

21,2/5,3 = 4 meias-vidas

A amostra inicial é 100g e, a cada meia-vida a massa do cobalto-60 se reduz pela metade. Portanto:

Resposta: A

2. Na bomba atômica acontece uma fissão nuclear, onde um isótopo pesado é bombardeado por nêutrons. Nesse bombardeamento, o núcleo se quebra em núcleos menores gerando uma grande quantidade de energia e dando início a uma reação em cadeia. No caso do urânio: 

• um nêutron atinge um núcleo do isótopo ²³⁵U.
• o choque quebra o núcleo em dois núcleos menores (com menor número de massa).
• ao ser fragmentado, o núcleo original emite dois ou três nêutrons.
• esses nêutrons de novo se chocarão com outros núcleos (a reação acontece de novo – reação em cadeia).
• daí a grande quantidade de energia liberada na fissão nuclear.

Analisando as alternativas:
a) Incorreta. Não é o calor (energia liberada) que dá continuidade à reação, mas o choque dos nêutrons com outros núcleos.
b) Incorreta. Fissão nuclear é a quebra do núcleo e não a emissão de partículas α, β e/ou γ. Estas radiações acontecem na desintegração natural de radioisótopos.
c)  Correta. Na bomba nuclear ocorre a fissão nuclear que é gerada pela liberação de nêutrons que bombardearão outros núcleos.
d) e e) Incorretas. Fusão nuclear ocorre quando um núcleo se combina a outro, formando átomos mais pesados. Isso acontece no Sol, no qual átomos de hidrogênio se fundem e formam hélio, que se fundem e criam lítio, e assim por diante. As bombas nucleares não usam a fusão, mas fissão – a quebra dos núcleos.
Resposta: C

3. Se a solução de CuSO₄ [Cu²⁺ e SO₄^2–] foi aplicada a uma placa de ferro (Fe⁰), então estão envolvidos no processo Cu²⁺ e Fe⁰. Devemos, então, trabalhar com as equações que envolvem Cu²⁺ e Fe⁰: fornecidas na tabela do enunciado. São duas:

Fe³⁺ + 3e^–  →  Fe. E⁰(V) = –0,04
Cu²⁺ + 2e^–  →  Cu. E⁰(V) = +0,34

Das duas substâncias, Fe³⁺ tem o menor potencial de redução – sofre oxidação. Já Cu²⁺ tem maior potencial de redução – sofre redução. A semirreação do ferro no sentido da oxidação é:

Fe → Fe³⁺ + 3e^–       E⁰(V) = +0,04

A semirreação do cobre no sentido da redução será:

Cu²⁺ + 2e^– → Cu E⁰(v) = +0,34

Agora, multiplicamos a semirreção de oxidação do ferro por 2 e a semirreação do cobre por 3 para igualar o número de elétrons recebidos ao número de elétrons doados:
4.  A entalpia pode ser negativa (quando a reação libera energia) ou positiva (quando absorve energia). Segundo o enunciado, a queima do bio-óleo (com reagentes o bio-óleo e O₂ ) produz CO₂ (gasoso) e H₂O (gasoso). Da figura encontramos a variação de entalpia da reação total: 

Assim, ΔH = ΔH₁ – ΔH₂ C ΔH = −18,8 kJ/g – (− 2,4 kJ/g) → ΔH = − 16,4 kJ/g

Traduzindo, a queima de 1 g de bio-óleo resultando em CO₂ (gasoso) e H₂O (gasoso) libera −16,4 kJ. O exercício pede a variação de entalpia para 5g. Simples regra de três:

1 g ——————-  –16,4 kJ (liberados)
5 g ——————-          x kJ (liberados)
x= –82,0 kJ

Resposta: C

RESUMO

Matéria e Energia

LIBERAÇÃO E ABSORÇÃO DE ENERGIA TÉRMICA: As reações exotérmicas liberam energia na forma de calor. As endotérmicas absorvem energia térmica. Quando uma substância sofre mudança de estado há sempre transferência de energia. Dependendo da mudança, há liberação ou absorção de calor.

VARIAÇÃO DE ENTALPIA (ΔH): É a quantidade de energia envolvida numa reação, medida em quilojoule (kJ). Numa reação exotérmica, a entalpia dos produtos (H_p) é menor que a dos reagentes (H_r) e ΔH < 0. Numa reação endotérmica, a entalpia dos produtos (H_p) é maior que a dos reagentes (H_r) e ΔH > 0. Toda substância e toda reação têm uma entalpia-padrão (H⁰), medida a 25 °C e 1 atm. Lei de Hess: a variação de entalpia (ΔH) é sempre a mesma, não importando se o processo de formação ou decomposição de uma substância é direto ou em diversos estágios.

OXIRREDUÇÃO :

O potencial de redução e de oxidação (E⁰_red ou E⁰_ox) mede, em volts (V), a tendência de um material de sofrer oxidação ou redução.

REAÇÕES NUCLEARES : Radiação alfa (α): Z diminui em duas unidades, e A, em quatro unidades. Radiação beta (β): Z cresce em uma unidade, mas A não se altera. Radiação gama (γ): não altera partículas do núcleo, apenas seu nível energético. Meia-vida (t ½): tempo necessário para a desintegração de metade dos radioisótopos de uma amostra. Fissão nuclear é a quebra do núcleo de um isótopo pesado, criando núcleos menores e, portanto, elementos mais estáveis. Fusão nuclear é a reação que ocorre nas estrelas, na qual o núcleo de dois ou mais átomos se fundem em núcleos maiores.