Física e Química 11.º ano
Exames Resolvidos 2010-2006 CARLOS JORGE CUNHA FILIPA GODINHO SILVA VITOR DUARTE TEODORO
Em 1959, numa conferência célebre com o título There’s Plenty of Room at the Bottom (Há imenso espaço lá em baixo), Richard Feynman considerou a possibilidade de manipulação directa de átomos e moléculas. Essa possibilidade está a tornar-se realidade e a abrir novas perspectivas não apenas à Física, à Química e às Ciências dos Materiais em geral mas também à Biologia, à Medicina, à Electrónica e a muitas outras áreas cientícas (ver http://en.wikipedia.org/wiki/There’s_Plenty_of_Room_at_the_Bottom).
Nas fotos acima: uma pequena esfera de chumbo (dos cartuchos de caça), ampliada 24 vezes e ampliada 9000 vezes. Origem das fotos: Laboratório de Nanofabricação do Departamento de Ciência dos Materiais, Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa (http://www.fct.unl.pt).
TÍTULO Física e Química 11.º ano, Exames Resolvidos 2010-2006 AUTORES Carlos Jorge Cunha, Filipa Godinho Silva, Vítor Duarte Teodoro Teodoro ILUSTRAÇÃO Vitor Duarte Teodoro. Foto da capa: Shutterstock CAPA E ARRANJO GRÁFICO Vítor Duarte Teodoro PRÉ-IMPRESSÃO PLÁTANO EDITORA IMPRESSÃO GRAFO DIREITOS RESERVADOS © Av.. de Berna, 31, r/c Esq. — 1069-054 LISBOA Av Telef.: 217 979 278 • Telefax: 217 954 019 • www.didacticaedito www.didacticaeditora.pt ra.pt
DISTRIBUIÇÃO Rua Manuel Ferreira, n.° 1, A-B-C — Quinta das Lagoas – Santa Marta de Corroios – 2855-597 Corroios Telef.: 212 537 258 · Fax: 212 537 257 · E-mail: encomendasonline@platanoed
[email protected] itora.pt R. Guerra Junqueiro, 452 – 4150-387 Porto Telef.: 226 099 979 · Fax: 226 095 379 CENTROS DE APOIO A DOCENTES DOCENTE S LISBOA – Av. de Berna, 31 r/c – 1069-054 Lisboa · Telef.: 217 979 278 NORTE – R. Guerra Junqueiro, 452 – 4150-387 Porto · Telef.: 226 061 300 SUL – Rua Manuel Ferreira, n.° 1, A-B-C – Quinta das Lagoas – Santa Marta de Corroios 2855-597 Corroios · Telef.: 212 559 970 1.ª Edição DE-3000-0111 – Abril 2011 • ISBN 978-972-650-907-3
Em 1959, numa conferência célebre com o título There’s Plenty of Room at the Bottom (Há imenso espaço lá em baixo), Richard Feynman considerou a possibilidade de manipulação directa de átomos e moléculas. Essa possibilidade está a tornar-se realidade e a abrir novas perspectivas não apenas à Física, à Química e às Ciências dos Materiais em geral mas também à Biologia, à Medicina, à Electrónica e a muitas outras áreas cientícas (ver http://en.wikipedia.org/wiki/There’s_Plenty_of_Room_at_the_Bottom).
Nas fotos acima: uma pequena esfera de chumbo (dos cartuchos de caça), ampliada 24 vezes e ampliada 9000 vezes. Origem das fotos: Laboratório de Nanofabricação do Departamento de Ciência dos Materiais, Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa (http://www.fct.unl.pt).
TÍTULO Física e Química 11.º ano, Exames Resolvidos 2010-2006 AUTORES Carlos Jorge Cunha, Filipa Godinho Silva, Vítor Duarte Teodoro Teodoro ILUSTRAÇÃO Vitor Duarte Teodoro. Foto da capa: Shutterstock CAPA E ARRANJO GRÁFICO Vítor Duarte Teodoro PRÉ-IMPRESSÃO PLÁTANO EDITORA IMPRESSÃO GRAFO DIREITOS RESERVADOS © Av.. de Berna, 31, r/c Esq. — 1069-054 LISBOA Av Telef.: 217 979 278 • Telefax: 217 954 019 • www.didacticaedito www.didacticaeditora.pt ra.pt
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Exames Resolvidos 2010 - 1.ª fase
12
2010 - 2.ª fase
18
2009 - 1.ª fase
26
2009 - 2.ª fase
34
2008 - 1.ª fase
42
2008 - 2.ª fase
50
2007 - 1.ª fase
58
2007 - 2.ª fase
68
2006 - 1.ª fase
76
2006 - 2.ª fase
86
PREFÁCIO Este pequeno livro (pequeno porque tem relativamente poucas páginas mas grande em formato... para poder ter lado a lado o enunciado dos exames e as respectivas resoluções) tem as resoluções de todos os exames do actual programa de Física e Química A do Ensino Secundário. Assumiu-se que as respostas foram escritas por um(a) aluno(a) “cuidadoso(a)”, “cuidadoso(a)”, que seguia as sugestões que apresentamos sobre resolução de itens de exame na página a seguir seguir.. Por vezes, em alguns itens, são adicionados comentários ou esclarecimentos feitos por um(a) professor(a), igualmente “cuidadoso(a)” em dar sentido às respostas. Os exames de Física e Química A do 11.º a no são geralmente conhecidos como exames difíceis. Estas resoluções permitem a a lunos, professores e outros membros da comunidade educativa avaliar se são ou não de facto difíceis. Para facilitar o acesso ao livro, este está também disponível gratuitamente em formato PDF no endereço http://cne.fct.unl.pt/pages/examesfq , com restrição de impressão. Esperamos que assim possa ser útil ao maior número possível de alunos e de professores. Os autores.
Algumas sugestões (importantes!) Ler com atenção... e fazer um (bom!) esquema... 20
Estimar a solução... 10
2.2.3
1.4.2
v = 3,87 # 10 3 m/ s
massa da moeda = 14,10 g (prata, cobre e níquel)
r
1000 cm 3
Massa do precipitado de cloreto de prata AgCl = 0,85 g
No cloreto de prata AgCl há 1 mol de Ag + para 1 mol de Cl – Massa de prata em 0,85 g de cloreto de prata AgCl: 107 ,.87 g = m 143 , 32 g 0 , 85 g 107 ,. 87 g # 0, 85 g m= 143 , 32 g = 0 , 6397 g = 0 , 64 g
Como sabemos a velocidade do satélite, podemos calcular o raio da sua órbita: distância percorrida numa voltacompleta tempo que demora a percorrer a volta completa v = 2 # r # raio 12 h # 2 3 , 1416 # r 3 , 87 # 10 3 m/s = 12 # 3600 s 3 , 87 # 10 3 # 12 # 3600 r = m 2 # 3 , 1416 r = 2 ,66 # 10 7 m v =
Distância d do satélite ao solo: d = 2 , 66 # 10 7 m - 6, 4 # 10 6 m = 2 , 66 # 10 7 m - 6, 4 # 10 # 10 6 m 10 7 = 2 , 66 # 10 m - 0, 64 # 10 7 m = (2, 66 - 0, 64) # 10 7 m = 2 ,02 # 10 7 m
Massa de prata nos 1000 cm 3 de solução em que se diluiu a moeda: 10 # 0,640 g = 6,40 g Percentagem de prata, em massa, na moeda: #
Cálculo do tempo t que demora o sinal a chegar ao receptor na Terra, tendo em conta que se propaga à velocidade da luz, c:
100 = 45,39% = 45%
v = d t t = d v 2 ,02 # 10 7 m = 3 , 0 # 10 8 m/s = 0 , 067 s
Ler a questão não é a mesma coisa que olhar para as “letras”! Ler é um processo activo: sublinha-se, regista-se, selecciona-se, esquematiza-se.
Estimar um valor aproximado para a solução é fundamental para estar atento a qualquer lapso ou erro. Por exemplo, neste item, o tempo que demora o sinal a chegar à Terra tem de ser “muito pequeno”. Não faria qualquer sentido se fosse da ordem de grandeza de dezenas de segundos ou qualquer outro valor superior...
O esquema pode representar objectos e quantidades, sempre que possível respeitando as respectivas proporções, de modo aproximado.
f
Por vezes, pode ser útil fazer um esquema com várias fases (e.g., antes e depois; num tipo de situação e noutro tipo; etc.) f
4
d = raio da órbita do satélite – raio da Terra = r – 6,4 # 106 m
100 cm 3
Massa molar do cloreto de prata AgCl = 143,32 g/mol Massa molar da prata Ag = 107,87 g/mol
6 , 40 g 14 , 10 g
d Terra
1 10 solução com os metais da moeda dissolvidos
Distância d do satélite ao solo:
.
:
.
:
para a resolução de itens de exames Separar em fases... e explicar o raciocínio...
Analisar a solução para ver se “faz sentido”... 15
10
5
4.5.2.
5.1.
início
no equilíbrio 0,500 mol de N 2
? mol de N 2
0,800 mol de H 2
instante inicial = instante de lançamento
? mol de H 2
0 mol de NH 3
velocidade de lançamento = 20 m/s
0,150 mol de NH 3
V = 1,00 dm3
V = 1,00 dm 3
50 m de altura
componente horizontal da velocidade = constante componente vertical da velocidade: cada vez maior, para baixo
Relação entre as quantidades das diversas espécies químicas no equilíbrio: 1 mol 3 mol
2 mol
aceleração = 10 (m/s)/s
O reagente limitante é o H 2 , porque devia haver 3 mol de H 2 por cada mol de N 2 (no início, para 0,500 mol de N 2 devia haver 3 # 0,5 mol = 1,5 mol de H 2 e só há 0,800 mol).
n = 0 , 800 # 2 3 = 0 , 5333 mol
x = 20 t
*
2 NH 3 (g )
<0,500 mol 0,00 mol 0,533 mol (esgotar-se-ia!)
?
*
2 NH 3 (g )
2 solo
(quantidade adequada ao valor da constante de equilíbrio)
solo
Como se formou apenas 0,150 mol de NH 3 , o rendimento da reacção (percentagem de produto que se obtém face ao máximo que se poderia obter se a reacção fosse completa) é: #
alcance = 20 t solo 1 ^ - 10h t 2 0 = 50 + 2 solo alcance = 20 t solo
)50 = 5 t ) talcance= 3 ,=16 20s t
0,150 mol
0 , 150 mol 0 , 5333 mol
y = 50 + 1 ^ - 10h t 2 2
velocidade quando atinge a água = ? equações das componentes escalares da velocidade do objecto, no referencial indicado: v x = 20 v y =- 10 t
)
quando atinge o solo, tem-se:
Na realidade, no equilíbrio, tem-se: N 2 (g) + 3 H 2 (g)
água
equações das coordenadas do objecto, no referencial indicado:
Portanto, se a reacção fosse completa, teríamos: "
x
O
referencial em que se escrevem as equações do movimento
3 mol deH 2 0 , 800 = 2 mol deNH 3 n
N 2 (g) + 3 H 2 (g)
alcance
y
Se todo o H 2 tivesse reagido, a quantidade de NH 3 que se deveria formar seria:
100 = 28, 1%
Alguns problemas exigem a determinação de valores intermédios. É sempre útil identicar as diversas fases de cálculo, explicando de modo simples o que se faz em cada fase. Escrever (tal como esquematizar!) ajuda a pensar... e pensar correctamente é sempre algo muito útil!
ao fim de 3,16 s, as componentes da velocidade valem:
) v v ==- 2010 x
solo
y
#
3 , 16 =- 31, 6
a magnitude da velocidade é, pois: v = 20 2 + 31, 6 2 = 37, 4 m/s
Uma vez obtida uma solução, esta deve ser analisada para ver se é coerente com o resultado já estimado e se está expressa nas unidades adequadas. Não esquecer: nunca se resolve um problema... sem “saber previamente a solução”, claro que de modo aproximado!
Ou seja, deve-se sempre vericar se o valor obtido não é disparatado! Por exemplo, neste problema, a velocidade no solo tem de ser maior do que no balão… mas não pode ser “muito maior” porque a altura do balão não é “muito elevada”. f
:
.
5
Itens dos exames de 2010 a 2006, por Unidade de Ensino Classicação dos itens (entre parêntesis, a respectiva cotação na escala de 0 a 200):
RR, resposta restrita (elaboração de um texto) EMc, escolha múltipla, com cálculo EMd, escolha múltipla, directa RC, resposta curta C, cálculo VF, verdadeiro-falso Química 10.º ano U1 Das estrelas ao átomo 4.1 EMd (5) (congurações electrónicas)
4.2 RR (10) (relacionar energia de ionização de elementos do mesmo período da TP) 2010 6.1 EMd (5) 1 (incerteza da medida)
U2 Na atmosfera da Terra: radiação, material e estrutura 4.3 EMd (5) (energia de ligação) 4.4 RC (5) (representar moléculas com notação de Lewis)
4.5 RC (5)
U1 Do Sol ao aquecimento
U2 Energia em movimentos
1.5 EMc (5) (a energia no aquecimento/arrefecimento de sistemas) 2.5 RR (15) (transferência de calor por convecção)
1.4 EMd (5) (conservação de energia mecânica) 2.3 RR (10) (trabalho realizado pela força gravítica) 2.4 C (10) (trabalho realizado por forças não conservativas)
3.1.1 RR (10)
5.1.1 C (10) (trabalho de forças não conservativas) 5.1.2 EMd (5) (não conservação de energia mecânica) 5.1.3 EMd (5) (trabalho realizado pela força gravítica)
(volume molar, análise de grácos)
5.4 EMd (5) (reacções na atmosfera) 5.5 RR (10) (características dos CFC) 2.3 RC (5) 1.3 C (10) (conguração electrónica) (volume de gases e quantidade química) 2.4 RR (10) (relacionar raio atomico de elementos 1.5 EMd (5) do mesmo período da TP) (fórmula de estrutura de compostos orgânicos) 3.1.2 EMd (5) 2010 (interpretação de grácos; ponto de 4.4 EMd (5) ebulição) (ligação covalente) 2 3.2 RC (5) (densidade)
(análise de grácos, capacidade tér -
mica mássica) 3.3 RC (5) (balanço energético; utilização de máquina calculadora para regressão linear) 3.4 RC (5) (condutividade térmica) 4.2 EMd (5) (energia interna de sistemas isolados) 5.2 EMc (5) (potência em painéis fotovoltaicos) 5.2.1 C (20) (energia transferida sob a forma de calor, rendimento) 5.2.2 EMd (5) (capacidade térmica mássica)
1.1 EMd (5) (transições electrónicas) 1.2 RR (10) (espectro de absorção) 1.3 RR (10) (espectro dos elementos) 2009 1.4 EMd (5) (reacções nucleares) 1 1.5.1 EMd (5) (relacionar energia de ionização de elementos do mesmo período da TP) 1.5.2 RR (5) (constituição atómica)
5.4 RC (5) (nomenclatura de compostos orgânicos) 6.1.2 C (10) (concentração de uma solução) 6.2.3 C (10) (concentração e diluição)
4.1 EMd (5) (espectro do átomo de hidrogénio) 4.2 EMc (5) (energia de ionização do átomo de hidrogénio) C (10) 2009 4.3 (transição electrónica em átomos de 2 H)
1.3.1 EMc (5) (concentrações de iões em solução) 1.3.2 EMc (5) (concentração) 1.4.2 C (20) (concentração mássica)
3.1 RC (5) (mecanismo de transferência de energia) 3.2 RC (5) (condutividade térmica) 3.3 EMc (5) (relacionar condutividade térmica de metais 3.4 EMd (5) (relacionar temperatura e comprimento de onda de uma radiação)
6.2 EMd (5) (bola saltitona, trabalho experimental) 6.3 RR (10) (não conservação de energia mecânica) 6.4 C (10) (bola saltitona, trabalho experimental)
2.2.1 EMd (5) (volume de gases) 2.2.2 C (10) (volume molar e número de moléculas)
4.1 EMd (5) (painel fotovoltaico) 4.2 RR (10) (efeito da absorção da radiação na temperatura) 5.1 EMd (5) (condutividade e capacidade térmica) 5.2 C (10) (capacidade térmica mássica)
3.1.1 EMc (5) (relacionar valores de energia potencial) 3.1.2 EMd (5) (conservação de energia mecânica) 3.1.3 EMd (5) (trabalho realizado pela força gravítica)
2.1 EMd (5) (conguração electrónica e números
quânticos) 6.1 EMd (5) (valor mais provável) 2008 6.2 C (20) 1 (determinar densidade de um sólido) 6.3 EMd (5) (medição directa e indirecta)
6
Química 10.º ano Física 10.º ano
3.1 EMd (5) (relacionar valores de energia cinética) 3.2 EMd (5) (relacionar valores de energia potencial) 3.4 EMc (5) (trabalho realizado pela força gravítica) 3.5 EMd (5) (variação de energia cinética) 3.6 RR (10) (relacionar valores de energia cinética)
Itens dos exames de 2010 a 2006, por Unidade de Ensino Classicação dos itens (entre parêntesis, a respectiva cotação na escala de 0 a 200):
RR, resposta restrita (elaboração de um texto) EMc, escolha múltipla, com cálculo EMd, escolha múltipla, directa RC, resposta curta C, cálculo VF, verdadeiro-falso Química 11.º ano U1 Produção e controlo: a síntese industrial do amoníaco 5.1 C (10) (equílibrio químico) 5.2 RC (5) (calculadora gráca)
U2 Da atmosfera ao Oceano: soluções da Terra e para a Terra 6.2.1 cálculo (20) (titulação) 6.2.2 RR (10) (indicadores)
5.3 EMd (5)
2010 (princípio de Le Chatelier) 1
Química 10.º ano Física 11.º ano U1 Movimentos na Terra e no Espaço 1.1 RC (5) (força e aceleração gravítica) 1.2 EMd (5) (força e aceleração gravítica) 1.3 EMd (5) (força e aceleração gravítica) 2.1 EMd (5) (interpretar grácos)
2.2 EMd (5) (1.ª lei de Newton)
U2 Comunicações 1.6 EMd (5) (reexão de ondas)
3.1 EMd (5) (linhas de campo magnético) 3.2 EMd (5) (acção de campo magnético sobre agulhas magnéticas) 3.3 RC (5) (experiência de Oersted) 3.4 C (10) (análise de grácos, comprimento de
2.2 C (10) (cálculos estequiométricos) 4.1 RR (15) (principio de Le Chatelier) 4.3 EMc (5) 2010 (energia de ligação)
2
5.1 EMd (5) (reacções completas)
2009 1
2009 2
1.4.2 C (20) (cálculo estequiométrico) 5.1 C (10) (cálculo estequiométrico, rendimento) 5.2 EMd (5) (principio de Le Chatelier)
1.4 C (20) (cálculo estequiométrico) 2.3.1 EMc (5) (quociente de reacção) 2008 2.3.2 RR (10) (principio de Le Chatelier) 1
1.1 RC (5) (acidez da água do mar) 1.2 EMc (7) (relacionar pH com concentração de H3O+) 1.4 EMd (5) (conservação de massa numa reacção química) 2.1 EMc (5) (solubilidade) 2.5 RC (5) (poder redutor dos metais)
6.1.1 RR (10) (movimentos rectílineos acelerados e uniformes) 6.1.2 C (20) (determinação do valor de g) 6.2 EMd (5) (força e aceleração gravítica)
5.3 EMd (5) (números de oxidação) 6.1.1 EMd (5) (pares ácido-base conjugados) 6.1.2 C (10) (concentração de soluções e pH) 6.2.1 EMd (5) (seleccionar material de laboratório) 6.2.2 RR (10) (seleccionar indicadores)
3.3 EMd (5) (resultante de forças) 4.1 EMd (5)
1.1 EMd (5) (mineralização e desmineralização das águas) 1.2 RR (20) (mineralização e desmineralização das águas) 1.4.1 RC (5) (poder redutor dos metais)
2.1 EMd (5)
1.1 RC (5) (espécie redutora) 1.2 EMd (5) (formação de ácidos por dissolução de gases) 1.3 EMc (5) (determinação de pH)
3.1.4 C (20) (equações do movimento) 3.2 VF (10) (movimento do pára-quedista, velocidade terminal)
(análise de gráco de movimento)
onda) 3.5 EMc (5) (velocidade de propagação de radiação) 5.3 RR (10) (propagação de um sinal sonoro)
2.1 C (10) (análise de gráco, lei de Snell)
2.2 RR (10) (difracção da radiação)
4.2 RR (10) (trabalho experimental, forças e movimento) 4.3 RR (20) (trabalho experimental, forças e movimento)
(análise de grácos, movimentos)
2.2.1 RR (10) (GPS) 2.2.2 EMc (5) (velocidade de um satélite do sistema GPS) 2.2.3 C (10) (movimento de um satélite do sistema GPS) 6.1 RC (5) (trajectória, trabalho experimental)
2.3 EMd (5) (características da radiação) 2.4 EMd (5) (modulação em amplitude) 2.5 RC (5) (força electromotriz, análise de gráco)
2.6 EMd (5) (propagação do som)
4.3.1 RR (20) (bras ópticas)
4.3.2 EMd (5) (refracção da luz)
7
Itens dos exames de 2010 a 2006, por Unidade de Ensino Classicação dos itens (entre parêntesis, a respectiva cotação na escala de 0 a 200):
RR, resposta restrita (elaboração de um texto) EMc, escolha múltipla, com cálculo EMd, escolha múltipla, directa RC, resposta curta C, cálculo VF, verdadeiro-falso Química 10.º ano U1 Das estrelas ao átomo
U2 Na atmosfera da Terra: radiação, material e estrutura
U1 Do Sol ao aquecimento
U2 Energia em movimentos
3.2.1 EMd (5) (propriedades químicas de elementos na TP) 3.2.2 RR (20)(espectro do átomo de hidrogénio) 2008 4.1.1 RC (5) (incerteza de leitura) 2 4.1.2 EMd (5) (trabalho experimental) 4.3.2 EMd (5) (seleccionar material)
4.2 C (10) (concentração) 4.3.1 EMc (5) (concentração e diluição)
1.2 RC (5) (efeito estufa) 1.3 EMd (5) (albedo) 6 C (20) (transferências de energia e trabalho da força gravítica)
2.3 C (20) (não conservação de energia mecânica) 6 C (20) (transferências de energia e trabalho da força gravítica)
1.1 RR (10) (reacções nucleares) 1.2 EMd (8) (espectros das estrelas) 2007 2.4 EMd (8)
2.1 EMc (8) (concentração e volume molar) 2.2 RR (12) (CFC e destruição do ozono) 2.3 VF (10) (ligação química)
3.1 C (12) (rendimento de um painel solar) 3.2 RR (12) (mecanismo de condução)
4.2.1 EMc (5) (conservação de energia mecânica) 4.2.2 EMd (8) (conservação de energia mecânica)
1.1 RR (10) (energias renováveis) 1.2 EMd (8) (efeito estufa)
3.1 EMd (8) (trabalho da força gravítica) 3.2 EMc (8) (conservação de energia mecânica) 3.3 C (14) (não conservação de energia mecânica)
1
(conguração electrónica...)
2.2.1 EMd (8) (conguração electrónica e números
quânticos) 2.2.2 EMd (8) (transições electrónicas no átomo de 2007 hidrogénio) 2 2.2.3 EMd (8) (energia de remoção) 2.2.4 RR (10) (energia de ionização ao longo de um grupo da TP) 1.6 VF (8) (tabela periódica)
2006 1
1.1 EMd (7) (origem do universo) 1.2 EMd (7) (Big Bang) 1.3 EMd (7) 2006 (reacções nucleares) 1.4.3 RR (14) 2 (espectro dos elementos) 1.5 VF (8) (efeito fotoeléctrico)
8
Química 10.º ano Física 10.º ano
1.1 EMc (7) (concentração) 1.4 C (15) (concentração) 3.3 EMc (7) (número de moléculas) 3.5 EMd (7) (geometria molecular)
2.2.1 EMc (7) (concentração)
4.1 EMc (7) (variação de energia potencial gravítica) 4.2 C (15) (variação de energia potencial gravítica e equações do movimento) 4.5 RR (8) (força de atrito)
1.4.1 RC (6) (lei de Wien) 1.4.2 EMc (7) (lei de Wien) 1.6 C (15) (painéis fotovoltaicos)
4.5.3 EMd (7) (conservação e não conservação de energia mecânica)
Itens dos exames de 2010 a 2006, por Unidade de Ensino Classicação dos itens (entre parêntesis, a respectiva cotação na escala de 0 a 200):
RR, resposta restrita (elaboração de um texto) EMc, escolha múltipla, com cálculo EMd, escolha múltipla, directa RC, resposta curta C, cálculo VF, verdadeiro-falso Química 11.º ano U1 Produção e controlo: a síntese industrial do amoníaco 3.1.1 EMd (5) (restabelecimento de um equilíbrio químico) 3.1.2 C (10) (constante de equilíbrio)
2008 2
U2 Da atmosfera ao Oceano: soluções da Terra e para a Terra 3.2.3 EMd (5) (identicar ácidos e bases)
5.1 EMc (5) (solubilidade) 5.2 C (10) (pH e concentração)
Química 10.º ano Física 11.º ano U1 Movimentos na Terra e no Espaço 1.4 EMc (5) (força gravitacional) 1.5 EMd (5) (velocidade vs tempo de queda em dois planetas) 2.1 EMd (5) (par acção-reacção, 3.ª lei de
U2 Comunicações 1.1 RR (10) (propagação do som) 2.4.1 EMd (5) (força electromotriz) 2.4.2 RR (10) (modulação de um sinal eléctrico)
Newton)
2.2 VF (10) (movimento circular uniforme, movimento de satélites) 6.1 EMd (8) (equilíbrio químico) 6.2 C (1) (cálculo estequiométrico)
2007 1
2.1 C 12 (cálculo estequimétrico)
2007 2
3.1 EMd (7) (princípio de Le Chatelier) 3.2 C (12) (constante de equilíbrio) 3.4 RR (14) 2006 (equilíbrio químico, processo de Haber Bosch) 1
2006 2
2.5.1 EMd (8) (acidez da água) 2.5.2 cálculo (12) (titulação) 2.5.3 EMd (8) (números de oxidação)
4.1 C (14) (lançamento horizontal) 4.2.3 EMd (8)
6.1.1 C 14 (pH) 6.1.2 RR 10 (carácter químico de sais) 6.2 EMc 8 (solubilidade) 6.3 EMd 8 (pares ácido-base) 6.4 EMd 8 (oxidação-redução)
4.1 EMc (8) (força gravitacional) 4.2 EMd (8) (velocidade vs tempo de queda em dois planetas) 4.3 C (12) (movimento circular uniforme, movimento de satélites)
5.1 VF (10) (propagação do som) 5.2 RR (12) (funcionamento do microfone) 5.3 EMd (8) (modulação)
1.2 EMd (7) (mineralização e desmineralização das águas) 1.3.1 RR (10) (mineralização e desmineralização das águas) 1.3.2 RR (8) (mineralização) 1.5 EMd (7) (conservação de massa numa reacção química)
2.1 C (12) (equações de movimento) 4.2 C (15) (variação de energia potencial gravítica e equações do movimento) 4.3 C (12) (aceleração centrípeta) 4.4 EMd (7) (aceleração vs distância percorrida,
2.2 RR (9) (características das ondas sonoras e das ondas electromagnéticas) 2.3 EMd (7) (movimento harmónico)
2.1.1 RR (12) (pH) 2.1.2 EMd (7) (reacções de oxidação-redução) 2.2.2 C (15) (k w e solubilidade) 3.1 EMd (7) (titulação ácido-base) 3.2 selecção (8) (selecção de material para titulação)
(grácos v e a vs tempo)
4.3 EMc (8) (equações de movimento)
5.1.1 EMd (8) (funcionamento das bras ópticas)
5.1.2 EMc (8) (refracção) 5.2 RR (10) (propriedades das microondas)
análise de grácos)
4.6 RR (14) (lei do trabalho-energia) 4.1 RR (10) (satélites geoestacionários) 4.2 EMd (7) (gravitação) 4.3 EMd (7) (gravitação, satélites geoestacionários) 4.4.1 C (8) (movimento circular uniforme) 4.4.2 C (12) (força gravitacional) 4.5.2 C (15) (lançamento horizontal)
4.5.1 EMc (7) (refracção)
9
TABELA DE CONSTANTES
Prova Escrita de Física e Química A 10.º e 11.º Anos de Escolaridade
Prova 715/1.ª Fase
16 Páginas
Duração da Prova: 120 minutos. Tolerância: 30 minutos.
2010 VERSÃO 1 Na sua folha de respostas, indique de forma legível a versão da prova. A ausência desta indicação implica a classificação com zero pontos das respostas aos itens de escolha múltipla.
Velocidade de propagação da luz no vácuo
c = 3,00 × 108 m s−1
Módulo da aceleração gravítica de um corpo junto à superfície da Terra
g = 10 m s −2
Massa da Terra
M T = 5,98 × 1024 kg
Constante de Gravitação Universal
G = 6,67 × 10−11 N m2 kg−2
Constante de Avogadro
N A = 6,02 × 1023 mol−1
Constante de Stefan-Boltzmann
σ = 5,67 × 10−8 W m−2 K −4
Produto iónico da água (a 25 °C)
K w = 1,00 × 10−14
Volume molar de um gás (PTN)
V m = 22,4 dm3 mol−1
FORMULÁRIO •
Conversão de temperatura (de grau Celsius para kelvin) ......................................... T – temperatura absoluta (temperatura em kelvin) θ – temperatura em grau Celsius
•
Densidade (massa volúmica) ............................................................................................. m – massa V – volume
•
Efeito fotoeléctrico .............................................................................................................. E rad – energia de um fotão da radiação incidente no metal E rem – energia de remoção de um electrão do metal E c – energia cinética do electrão removido
Para cada item, apresente apenas uma resposta. Se escrever mais do que uma resposta a um mesmo item, apenas é classificada a resposta apresentada em primeiro lugar.
•
Concentração de solução ................................................................................................... n – quantidade de soluto V – volume de solução
Para responder aos itens de escolha múltipla, escreva, na folha de respostas:
•
Relação entre pH e concentração de H3O+ .....................................................................
pH = –log [H3O+] /mol dm− 3
•
1.ª Lei da Termodinâmica .................................................................................................. ∆U – variação da energia interna do sistema (também representada por ∆ E i) W – energia transferida entre o sistema e o exterior sob a forma de trabalho Q – energia transferida entre o sistema e o exterior sob a forma de calor R – energia transferida entre o sistema e o exterior sob a forma de radiação
∆U =
•
Lei de Stefan-Boltzmann ...................................................................................................... P – potência total irradiada por um corpo e – emissividade σ – constante de Stefan-Boltzmann A – área da superfície do corpo T – temperatura absoluta do corpo
P = e σ AT 4
•
Energia ganha ou perdida por um corpo devido à variação da sua temperatura ............................................................................................................. m – massa do corpo c – capacidade térmica mássica do material de que é constituído o corpo ∆T – variação da temperatura do corpo
•
Taxa temporal de transmissão de energia como calor.............................................. Q – energia transferida através de uma barra como calor, no intervalo de tempo ∆t k – condutividade térmica do material de que é constituída a barra A – área da secção recta da barra – comprimento da barra ∆T – diferença de temperatura entre as extremidades da barra
•
Trabalho realizado por uma força constante, F , que actua sobre um corpo em movimento rectilíneo...................................................................... d – módulo do deslocamento do ponto d e aplicação da força α – ângulo definido pela força e pelo deslocamento
Utilize apenas caneta ou esferográfica de tinta indelével, azul ou preta. Utilize a régua, o esquadro, o transferidor e a máquina de calcular gráfica sempre que for necessário. Não é permitido o uso de corrector. Em caso de engano, deve riscar, de forma inequívoca, aquilo que pretende que não seja classificado. Escreva de forma legível a numeração dos itens, bem como as respectivas respostas. As respostas ilegíveis ou que não possam ser identificadas são classificadas com zero pontos.
•
o número do item;
•
a letra que identifica a única opção correcta.
Nos itens de resposta aberta de cálculo, apresente todas as etapas de resolução, explicitando todos os cálculos efectuados e apresentando todas as justificações e/ou conclusões solicitadas. As cotações dos itens encontram-se no final do enunciado da prova. A prova inclui uma tabela de constantes na página 2, um formulário nas páginas 2 e 3, e uma Tabela Periódica na página 4.
T = θ + 273,15
m ρ = –— V
E rad = E rem + E c
n c = –— V
Ö
W + Q + R
E = mc ∆T
Q A –— = k –— ∆T ∆t
→
W = F d cos α
×
1
Energia cinética de translação ........................................................................................... m – massa v – módulo da velocidade
E c = –— m v 2
Energia potencial gravítica em relação a um nível de referência ........................... m – massa g – módulo da aceleração gravítica junto à superfície da Terra h – altura em relação ao nível de referência considerado
E p = m g h
Teorema da energia cinética ...............................................................................................
2
1,01
3
W =
∆ E c
13 Número atómico
4
Li
Be 9,01
11
12
Na
Mg
22,99
24,31 20
5
Elemento Massa atómica relativa
21
4 22
5 23
6 24
7 25
8 26
9 27
10 28
11 29
12 30
6
15 7
16 8
17 9
C
N
O
F
Ne
12,01
14,01
16,00
19,00
20,18
14
15
16
17
→
Si
P
S
C
Ar
28,09
30,97
32,07
35,45
39,95
31
32
33
34
35
Equações do movimento circular com aceleração de módulo constante ............
Sc
Ti
V
Cr
Mn
Fe
Co
Ni
Cu
Zn
Ga
Ge
As
Se
Br
Kr
44,96
47,87
50,94
52,00
54,94
55,85
58,93
58,69
63,55
65,41
69,72
72,64
74,92
78,96
79,90
83,80
48
49
50
52
53
54
Rb
Sr
Y
Zr
Nb
Mo
Tc
Ru
Rh
Pd
Ag
Cd
Sb
Te
87,62
88,91
91,22
92,91
95,94
97,91
101,07
102,91
106,42
107,87
112,41
In 114,82
Sn
85,47
118,71
121,76
127,60
I 126,90
131,29
55
38
56
Cs
Ba
132,91
137,33
39
57-71 Lantanídeos
a c – módulo da aceleração centrípeta v – módulo da velocidade linear
2 π r v = ––— T
r – raio da trajectória T – período do movimento ω
2π
––— T
ω =
– módulo da velocidade angular v
Comprimento de onda ......................................................................................................... v – módulo da velocidade de propagação da onda f – frequência do movimento ondulatório
λ =
Função que descreve um sinal harmónico ou sinusoidal .......................................... A – amplitude do sinal ω – frequência angular t – tempo
y =A sin(ω t )
Fluxo magnético que atravessa uma superfície de área A em que existe um → campo magnético uniforme B ........................................................................................ α – ângulo entre a direcção do campo e a direcção perpendicular à superfície Força electromotriz induzida numa espira metálica ................................................. ∆Φ m –
variação do fluxo magnético que atravessa a superfície delimitada pela espira, no intervalo de tempo ∆ t
Lei de Snell-Descartes para a refracção ........................................................................ n 1, n 2 – índices de refracção dos meios 1 e 2, respectivamente α 1, α 2
– ângulos entre as direcções de propagação da onda e da normal à superfície separadora no ponto de incidência, nos meios 1 e 2, respectivamente
Φ m
88
Fr
Ra
[223]
[226]
89-103 Actinídeos
57
v 2 a c = –— r
–—
f
= B A cos α
|ε i| =
|∆Φ m|
–––——
∆t
n 1 sin α 1 = n 2 sin α 2
36
Ca 40,08
40
72
41
73
42
74
43
75
44
45
46
47
79
80
81
82
51
83
84
85
76
77
78
Hf
Ta
W
Re
Os
Au
Hg
T
Pb
Bi
Po
At
Rn
183,84
186,21
190,23
Ir 192,22
Pt
180,95
195,08
196,97
200,59
204,38
207,21
208,98
[208,98]
[209,99]
[222,02]
104
105
106
107
108
109
110
111
Rf
Db
Sg
Bh
Hs
Mt
Ds
Rg
[261]
[262]
[266]
[264]
[277]
[268]
[271]
[272]
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
La
Ce
Pr
Nd
Pm
Sm
Eu
Gd
Tb
Dy
Ho
Er
Tm
Yb
Lu
138,91
140,12
140,91
144,24
[145]
150,36
151,96
157,25
158,92
162,50
164,93
167,26
168,93
173,04
174,98
89
Xe
178,49
→
1 Equações do movimento unidimensional com aceleração constante ......................... x = x 0 + v 0 t + – at 2 2 x – valor (componente escalar) da posição v = v 0 + at v – valor (componente escalar) da velocidade a – valor (componente escalar) da aceleração t – tempo
18
A 26,98
K
87
2.ª Lei de Newton ................................................................................................................... F = m a → F – resultante das forças que actuam num corpo de massa m → a – aceleração do centro de massa do corpo
10
B
G – constante de gravitação universal r – distância entre as duas massas
4,00
10,81 13
3
14
39,10 37
m 1 m 2 F g = G –—–— r 2
He 2
6,94
19
– variação da energia cinética do centro de massa do corpo, no mesmo intervalo de tempo
F g – módulo da força gravítica exercida pela massa pontual m 1 (m 2) na massa pontual m 2 (m 1)
2
H
num determinado intervalo de tempo
Lei da Gravitação Universal ...............................................................................................
18
1
W – soma dos trabalhos realizados pelas forças que actuam num corpo, ∆E c
TABELA PERIÓDICA DOS ELEMENTOS QUÍMICOS 1
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
Ac
Th
Pa
U
Np
Pu
Am
Cm
Bk
Cf
Es
Fm
Md
No
Lr
[227]
232,04
231,04
238,03
[237]
[244]
[243]
[247]
[247]
[251]
[252]
[257]
[258]
[259]
[262]
86
2010, 1.ª fase
1. 1.1. 1.º parágrafo: “(...) na Lua (onde a atmosfera é praticamente inexistente)”. 1.2. (D)
Se for possível desprezar a força de resistência exercida nos corpos em movimento pelos gases da atmosfera (no caso da Lua, a atmosfera é praticamente inexistente...), a aceleração da gravidade é constante e igual para todos os objectos, se a queda for de pequena altura. É, por isso, independente da forma do objecto e da sua massa.
1.3. (A)
O objecto que tem maior massa é mais pesado... mas a aceleração gravítica é a mesma.
1.4. (B) Ec = 0
E p = m g h
energia mecânica = 0 + m g h
h sem resistência do “ar”... g E c = 1 m v 2 2
E p = 0
energia mecânica = 1 m v 2 + 0 2
5
(se não houver dissipação de energia) energia mecânica no topo = energia mecânica no solo 0 + m g h = 1 m v 2 + 0 2
5
1.5. (B) espessura l B = 2 l A
espessura l A camada A 5
camada B
área A
área A
condutividade térmica k A = 1,2
condutividade térmica k B = 10
submetidas à mesma diferença de temperatura = ΔT energia transferida por unidade de tempo através da camada A
5
` Q t jcamadaA = k A A l A O
` Q t jcamadaA = 1 , 2 A l A O
5
energia transferida por unidade de tempo através da camada B
T
` Q t jcamadaB = k B A l B
O
T
T
` Q t jcamadaB = 10 2 Al A
O
O
O
O
O
T
comparando valores, vem:
` Q t jcamadaA ` Q t jcamadaB
1 , 2 A OT l A = A OT 10 2 l A
` Q t jcamadaA ` Q t jcamadaB
=
O
O
O
O
1 , 2 1 1 1 10 2
` OQ t jcamadaA 1 , 2 = 5 ` OQ j t camadaB = Q ` Q t jcamada A # 1 5 , 2 ` t jcamada B O
O
` Q t jcamada A # 4 , 17 = ` Q t jcamada B O
O
Portanto, a taxa de transmissão de energia na camada B é aproximadamente 4 vezes maior do que na camada A.
12
2010, 1.ª fase
2010, 1.ª fase
1.6. (D) r = 20° i = 20° i
i = 20°
i
5
Numa reexão, o ângulo de incidência (ângulo entre o raio incidente e a normal/perpendicular no ponto de incidência) é igual ao ângulo de reexão e por denição mede-se entre o raio e a normal à supercie...
2. 2.1. (C)
5
neste intervalo de tempo, a distância distância percorrida a distância percorrida percorrida voltou a aumentou não aumentar... aumentou... (A) A distância percorrida é medida sobre a trajectória... e esta pode ser curvilínea ou rectilínea. Nada é dito na questão sobre isso. (B) O gráco representa a distância percorrida em função do tempo decorrido pelo que não se pode vericar se há inversão de sentido do movimento uma
vez que a distância percorrida aumenta sempre (mesmo quando há inversão de sentido). (D) Num gráco de distância percorrida em função do tempo decorrido não
podemos saber se o objecto se afasta do ponto de partida, sem conhecermos a trajectória (esta até pode ser circular!).
2.2. (C)
Se a velocidade é constante, a aceleração é nula. Logo, a soma ou resultante das forças é também nula.
5
2.3. T r
90
W = F g # Tr # cos a
c
= Fg # Tr # cos 90° = Fg # Tr # 0
F g
10
=0
A força gravítica é vertical e o deslocamento, neste caso, é horizontal. Uma vez que a força gravítica e o deslocamento são perpendiculares, o trabalho realizado por esta força é nulo, uma vez que cos 90° = 0.
10
A força gravítica não modica a energia mecânica do carro quando ele se
desloca horizontalmente. Por isso, o seu trabalho é nulo.
2.4. Sendo P a potência, W o trabalho realizado e t o tempo que demora o trabalho a ser realizado, tem-se: P =
W t
W = P # t
A potência é a grandeza física que mede a rapidez com que a energia é transferida...Conhecendo a potência e o tempo que demora a energia a ser transferida, pode calcular-se o trabalho realizado. O trabalho, por sua vez, é a grandeza física que mede a energia transferida.
soma das forças dissipativas t=0s
força potente (do motor) t = 10 s
velocidade constante soma das forças = 0
t = 20 s
t = 30 s
trabalho das forças dissipativas = – trabalho da força potente trabalho da força potente = potência do motor # tempo decorrido = 7,4 # 10 2 W # 30 s = 2,2 # 104 J trabalho das forças dissipativas = – 2,2 # 104 J 2010, 1.ª fase
13
2010, 1.ª fase
2.5. O ar mais próximo do motor aquece, expande-se e torna-se menos denso, tendo, por isso, tendência a subir, sendo substituído por ar mais frio, mais denso. 15
O ar à medida que sobe, afastando-se do motor quente, arrefece e fica mais frio, aumentando de densidade, tendo tendência a descer. Este processo repete-se ao longo do tempo originando correntes de convecção. 3.
5
3.1. (B)
em P 3 o campo tem a mesma intensidade que em P 4 , (a densidade de linhas de campo é uniforme entre as barras)
em P 1 o campo é mais intenso que em P 2 , porque a densidade de linhas de campo é maior
3.2. (D)
5
Estas opções não fazem sentido (a agulha da bússola tem de orientar-se segundo as linhas de campo)
norte do íman
sul da agulha
sul do íman
norte da agulha
Por convenção, as linhas de campo magnético dirigem-se do pólo magnético norte para o pólo magnético sul. O pólo sul da agulha aponta para o pólo norte do íman.
3.3.
5
A passagem de corrente eléctrica no fio está associada à criação (indução) de um campo magnético em volta do fio. 3.4.
10
1
2
3
4
1 período = 4,0 milisegundos = 4,0 × 10 -3 s velocidade do som = 342 m /s =
comprimento de onda período m
4 , 0 # 10 -3 s
342 m /s # 4, 0 # 10 -3 s = m m = 1,368 m = 1 ,4 m [N.B.] O gráco não pode, na realidade, dizer respeito à coordenada y de
uma partícula de ar, num referencial adequado. Diz, sim, respeito à pressão de ar no ponto onde está o microfone. Este facto não tem, no entanto, qualquer inuência na resolução numérica deste item.
14
2010, 1.ª fase
2010, 1.ª fase
4. 4.1. (C)
número atómico de N = 7 configuração electrónica dos átomos no estado fundamental: 1s 2 2s 2 2p x 1 2py 1 2p z 1 5
5 (= 2+1+1+1) electrões de valência (último nível) em 4 orbitais 4.2. grupo 15
10
N 2.º período, 2 níveis electrónicos ocupados 5
P 3.º período, 3 níveis electrónicos ocupados
Ambos os elementos pertencem ao mesmo grupo da tabela periódica. No entanto, o fósforo P está num período superior ao do azoto N, pelo que os electrões de valência do fósforo P se encontram num nível superior, mais afastados do núcleo atómico, em comparação com os do azoto N. Deste modo, é de esperar que a energia necessária para remover um electrão de valência do fósforo (energia de ionização) seja menor do que a energia necessária para remover um electrão de valência do azoto. 4.3. (C)
5 5
N
N
ligação simples, 193 kJ/mol
N
N
ligação tripla, logo é mais intensa que a ligação simples...
a quebra das três ligações exige que a molécula receba/absorva maior quantidade de energia do que numa ligação simples
4.4. N
N
ou N
N
4.5. menor divisão no eixo vertical: 40 dm 3 = 4 dm 3 / divisão 10 divisões 108 100 108 - 0 = 108
4,0 - 0 = 4,0 declive =
V n
O O
3
= 108 dm = 27 dm 3 / mol 4 ,0 mol
O declive do gráfico permite concluir que, àquela pressão e temperatura, o volume molar é 27 dm 3 /mol.
2010, 1.ª fase
15
2010, 1.ª fase
5. 5.1
K c =
1 ,98 # 10 - 2 =
6 NO @e 2 6 N 2 @e # 6 O 2 @e 6 NO @e 2 0 , 040 # 0, 010
1, 98 # 10 - 2 # 0, 040 # 0 , 010 = 6 NO @e 2
6 NO @e =
1 98 # 10 - 2 # 0 040 # 0 010
= 2,81 # 10-3 mol/dm3
5.2. Equação da recta que melhor se ajusta aos dados da tabela: K = -1,38 × 10 -1 + 7,84 × 10-5 T 10
Quando T = 2400 K , vem: - 1
-5
K c = - 1 , 38# 10 + 7 ,. 84# 10
#
2400
= 0 , 05016 - 2
= 5 , 02 # 10 5
5.3. (B) K c =
5
6 NO @e 2 6 N 2 @e # 6 O 2 @e
reacção directa (endotérmica) reacção inversa (exotérmica)
Os dados da tabela permitem concluir que um aumento de temperatura origina um aumento da constante de equilíbrio K c, aumentando portanto a concentração de NO (reacção directa) e diminuindo a concentração de N2 e O2. Segundo o Princípio de Le Chatelier, quando se alteram as condições de equilíbrio de um sistema, o sistema reage contrariando essas alterações. Assim, aumentando a temperatura quando o sistema está em equilíbrio, o sistema tende a contrariar esse aumento de temperatura.
5
Como a reacção directa é a reacção endotérmica, isto é a reacção que pode provocar uma diminuição de temperatura, vai ser esta a reacção favorecida pelo aumento de temperatura.
5.4. (C) 4 O; 1 N
O (g)
3 O; 1 N
N 2 (g) 4 O; 1 N 10
O (g)
3 O; 1 N
NO (g) 4 O; 1 N
O 2 (g)
4 O; 1 N
NO (g) 3 O; 1 N 4 O; 1 N 3 O; 1 N
O 2 (g) N 2 (g)
4 O; 1 N
2 O; 2 N
Apenas a opção C está de acordo com a Lei de Lavoisier (conservação da massa).
5.5. (1) Na troposfera (atmosfera de mais baixa altitude), os CFC são gases praticamente inertes. Como são menos densos que o ar, sobem e atingem a estratosfera. (2) Nas moléculas de CFC há ligações C-Cl que podem ser facilmente quebradas pela radiação ultravioleta que atinge a estratoesfera, originando cloro livre que, por sua vez, cataliza a decomposição de ozono em oxigénio, formando oxigénio bimolecular e diminuindo a concentração de ozono na estratosfera. 16
2010, 1.ª fase
2010, 1.ª fase
6. 6.1. (B) 17,0 17,4
5 17,5 18,0
O algarismo “0” na opção (B) é o primeiro algarismo aproximado ou estimado. Os algarimos “1”, “7” e “4” são exactos, isto é, são lidos directamente na escala. A incerteza é assumida como sendo metade da menor divisão da escala: 0,1 cm3 /2 = 0,05 cm3.
6.2. 6.2.1
Do gráfico obtém-se o volume V do titulante, 50,0 cm 3:
zona de viragem da fenolftaleína zona de viragem do azul de bromotimol
50,0 cm3 = 0,0500 dm3
Como sabemos a concentração, c, e o volume V do titulante, podemos calcular a quantidade de substância n do titulante: quantidade de substância volume c = n V n 0, 10 mol/dm 3 = 0 , 050 dm 3 n = 0, 10 mol/dm 3 # 0, 050 dm 3 = 5,0 # 10 -3 mol
20
concentração =
10
Tendo em conta a estequiometria da reacção, vem: 1 mol
2 mol
1 m ol d e H 2 SO 4 2 mol deNaOH
=
2 mol
1 mol
n deH 2 SO4 -3
mol deNaOH
-3
mol #
-3
mol
5, 0# 10
n = 5, 0# 10
= 2 , 5 # 10
1 mol 2 mol
Como foram titulados 25,00 cm3 = 0,02500 dm3 de ácido, a concentração de ácido é, pois: 2, 5 # 10 -3 mol 0 , 025 dm 3 = 0 , 10 mol/dm 3
6 H 2 SO 4 @ =
6.2.2 A variação do pH na zona do ponto de equivalência é brusca e elevada (3,8 para 10,8). Ambos os indicadores apresentam zonas de viragem que incluem essa gama de valores de pH (azul de bromotinol: 6,0 - 7,6; fenolftaleína: 8,9 - 9,6). 2010, 1.ª fase
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1. 1.1. O aumento da acidez da água do mar (acompanhado pela diminuição da concentração do ião carbonato). 1.2. (D) A definição de pH permite calcular [H 3O+ ] na água do mar: pH = – log 6 H 3 O + @ 8 , 1 = – log 6 H 3 O + @ 1 = H O + 6 3 @ 10 8 , 1 + –9 3 6 H 3 O @ = 7 , 94 # 10 mol/dm Aumentar 100%, significa duplicar o valor: 2 # 7,94 # 10 –9 mol/dm3 = 15, 9 # 10–9 mol/dm3 O pH da água com esta concentração de [H 3O+ ] é: pH = – log 6 H 3 O + @ – @ = – log 6 15 ,9 # 10 9 = 7 , 8
Outra forma de resolver este item: apenas a resposta (D) faz sentido uma vez que a B e C correspondem a soluções básicas e a A é um pH que implicaria um aumento de acidez de 4 ordens de grandeza (10 000 vezes!)...
5
1.3. N A = 6,02 # 10 23 moléculas
5
1,0 mol de moléculas
0,5 mol de moléculas N A /2 moléculas de CO 2
N A moléculas de CO 2 1 atm 25 °C d = 1,80 g/dm3
10
massa molar do CO 2 , M = (12,01 + 2
1 atm 25 °C d = 1,80 g/dm 3 #
16,00) g/mol = 44,01 g/mol
massa de 0,5 mol de moléculas de CO 2 , m = 0,5 # 44,01 g = 22,005 g 5
tendo em conta a definição de densidade, podemos calcular o volume de CO 2: densidade = massa volume 22 , 005 g 1 , 80 g/dm 3 = V 22 , 005 g V= 1 , 80 g/dm 3 = 12 , 2 dm 3
5
1.4. (D) 1 C; 4 O; 4 H
1 C; 5 O; 6 H
1 C; 3 O; 2 H
1 C; 4 O; 3 H
1 C; 3 O; 2 H
1 C; 4 O; 4 H
1 C; 4 O; 4 H
1 C; 4 O; 4 H
Única alternativa que respeita a conservação do número de átomos de cada elemento...
1.5. (A)
(A): Única alternativa que está de acordo com o n.º de ligações permitidas ao carbono (4 ligações) e ao hidrogénio (1 ligação)... 18
2010, 2.ª fase
2010, 2.ª fase
2. 2.1. (D) Sejam: K s = produto de solubilidade s = solubilidade do ião Ca 2+(igual à solubilidade do ião C0 3 2–)devido à estequiometria da reacção Da definição de produto de solubilidade, vem:
5
K s = 6 Ca 2+ @ # 6 CO 3 2– @ K s = s # s 8, 7 # 10 –9 = s 2 – s = 8,7 # 10 9 = 9,3 # 10 – 5 mol/dm3 2.2. 1 mol
2 mol 10
7,5 dm3 massa = ? cálculo da quantidade de H 3O+ em 7,5 dm3: quantidade de subst ância volume c = n V n =c#V = 0, 80 mol/dm 3 # 7, 5 dm 3 = 6 , 0 mol
concentração =
como a estequimetria é de 1 mol de CaCO 3 para 2 mol de H 3O+ , são necessários n mol de CaCO 3:
5 10
5
1 mol de CaCO3 n = 6 , 0 mol 2 mol d e Hs O + n = 3 , 0 mol a massa destes n = 3,0 mol de CaCO 3 é: m = 3, 0 mol # 100, 1 g/mol = 300 , 3 g
2.3. Cálcio, n.º atómico 20 1s 2 2s 2 2p63s 23p64s 2 2.4. O cálcio e o manganésio pertencem ao mesmo período da tabela periódica, mas o cálcio está no grupo 2 e o manganésio no grupo 7. O cálcio antecede o manganésio no período e, ao longo dos períodos, a carga nuclear aumenta, pelo que há tendência a haver uma maior força atractiva entre os núcleos e a nuvem electrónica, ocorrendo uma contracção da nuvem electrónica. Deste modo, o raio atómico do cálcio deve ser superior ao do manganésio. 2.5. Prata.
Os átomos de prata não fornecem electrões a nenhum dos iões positivos indicados na tabela. O poder redutor de uma espécie química está relacionado com a capacidade dessa espécie em ceder electrões a outras espécies químicas.
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2010, 2.ª fase
3. 3.1. 3.1.1 100 100°C = 7, 1 C/unidade de energia 14 unidades de energia Por cada 7,1 °C que a temperatura aumenta, no estado líquido, é necessário fornecer 1 unidade 14 de energia c
30
2 sólido líquido em fusão...
em ebulição...
30°C = 15 C/unidade de energia 2 unidades de energia c
Por cada 15 °C que a temperatura aumenta, no estado sólido, é necessário fornecer 1 unidade de energia
10
A partir da análise do gráfico verifica-se que, para iguais valores de energia fornecida, a variação de temperatura é superior no estado sólido.
5
Uma vez que a massa se mantém, é na fase líquida que a amostra tem maior capacidade térmica mássica, isto é, com a mesma energia a temperatura da água no estado liquido aumenta menor valor. 3.1.2 (B)
Numa substância (“pura”), a temperatura de ebulição é constante, o que não sucede no exemplo referido.
a temperatura não se mantém constante durante a ebulição... início da ebulição a 102 °C
5
líquido
em ebulição...
3.2. Densidade. m = m 1 = m 2 m 2
m 1 V 1
d 1 =
V 2 m V 1
d 2 =
m V 2
(maior denominador, menor fracção...) Para a mesma massa m, se o volume V for diferente a densidade d é diferente: tanto menor quanto maior for o volume.
20
2010, 2.ª fase
2010, 2.ª fase
3.3.
5
energia = 3,05 + 3,41 # 10 5 # massa este valor (ordenada na origem) é praticamente nulo, quando comparado com o declive (3,41 # 10 5 ) energia = 3,41 # 10 5 # massa energia J = 3, 41 # 10 5 massa kg
Portanto, por cada kg é necessário fornecer 3,41 × 10 5 J. 3.4. gelo
taxa temporal de transferência de energia: T ` tQ jgelo = k gelo l A gelo O
O
área A diferença de temperatura entre o
5
O
espessura lgelo 5
interior e o exterior ∆T
taxa temporal de transferência de energia:
betão
`
Q = k betão A t jbetão l betão
O
O
O
T
área A diferença de temperatura entre o
espessura lbetão = n # lgelo
interior e o exterior ∆T
Como a taxa, a área A e a variação de temperatura ∆T têm os mesmos valores, nos dois casos, vem: k gelo A T ` Q j l gelo t gelo = T ` tQ jbetão k betão l A betão k gelo l gelo 1 = k betão l betão k gelo k betão = l betão l gelo l gelo k gelo l betão = k betão O
O
O
O
O
O
Ou seja, a espessura l do igloo é directamente proporcional à condutividade térmica k. Assim, se a espessura l do betão for n vezes maior que a do gelo, a condutividade térmica k do betão também deve ser maior n vezes
3.5. (B) Por definição de índice de refracção, vem, sucessivamente: daluz no vácuo n = velocidade velocidade daluz n a água c = v = c 3c 4 =4 3 1 , 33 "
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