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Editável e fotocopiável © Texto | Novo 12Q 69 O manual Novo 12Q inclui propostas para a realização de sete Atividades Laboratoriais (AL) e duas Atividades de Projeto Laboratorial (APL), que estão previstas nas Metas Curriculares de Química 12.o Ano. As AL estão devidamente articuladas com os temas tratados nos subdomínios em que se inserem. Essa articulação faz-se através de uma breve introdução e das questões pré-laboratoriais e pós- -laboratoriais. A componente laboratorial é ainda enriquecida pela inclusão de algumas questões relacionadas com as AL em +Questões, quer no Manual, quer no Caderno de Exercícios e Problemas. As APL proporcionam aos alunos a possibilidade de realizarem atividades prático-laboratoriais de natureza investigativa. Este formato, de pesquisa, permite diversificar e aprofundar os conhecimentos e competências desenvolvidos, de tal modo que a formação dos alunos se aproxime mais das reais necessidades da atividade científica e tecnológica. Destas duas APL as Metas preveem que seja selecionada uma. Em estão disponíveis animações laboratoriais com os procedimentos de todas as AL e ainda vídeos de apoio às APL. Neste Caderno de Apoio ao Professor disponibilizam-se, a partir da página 131, três minitestes relativos a três atividades laboratoriais. Estes minitestes estão também disponíveis, em formato editável, em . Nas páginas seguintes daremos algumas sugestões para as sete AL e as duas APL que constam nas Metas Curriculares. No Manual as AL possuem Questões pré-laboratoriais e Questões pós-laboratoriais. Parte das questões incide sobre a realização da atividade, pelo que a resposta só pode ser obtida após a realização da mesma. Para as restantes sugerimos aqui respostas. Optou-se por não facultar as respostas no Manual, pois essas questões promovem um esforço de reflexão que poderia ficar comprometido se os alunos pudessem consultar imediatamente as soluções. Apoio às atividades laboratoriais Downloaded by Paulo Pessoa 2 (paulofps005@gmail.com) lOMoARcPSD|18021509 70 Editável e fotocopiável © Texto | Novo 12Q AL 1 – Um ciclo do cobre (págs. 30 a 32 do Manual) Corresponde à AL 1.1 do Programa de Química – 12.o Ano. Nesta AL propõe-se a realização de um ciclo do cobre, que constitui uma oportunidade para recordar vários tipos de reações químicas. É importante valorizar a dimensão de sustentabilidade, relacionando o trabalho com a reciclagem de metais. Importa também alertar para a necessidade de recuperar e eliminar convenientemente os resíduos. No trabalho pode utilizar-se cobre proveniente de fios condutores elétricos, que tem sempre um grau de pureza elevado (necessário para garantir a condutividade elétrica que lhe é característica). Se o fio não estiver limpo e brilhante, pode ser mergulhado numa solução de ácido clorídrico, lavado com etanol e secado com papel. Procedimentos laboratoriais 2 a 13: A adição de solução de ácido nítrico ao cobre (procedimento 3.) deve ser realizada numa hotte, pois há libertação de vapores rutilantes, que são tóxicos. A adição de solução de hidróxido de sódio (procedimento 4.) deve fazer-se usando uma proveta de plástico, já que as provetas de vidro são corroídas, e danificadas, por esta solução concentrada. O quadro seguinte apresenta a informação de segurança, de acordo com o sistema GHS, relativa aos reagentes e produtos da reação. A resposta dos alunos à questão pré-laboratorial 2. pode incluir apenas a indicação da Palavra Sinal e das Advertências de Perigo. Downloaded by Paulo Pessoa 2 (paulofps005@gmail.com) lOMoARcPSD|18021509 Editável e fotocopiável © Texto | Novo 12Q 71 Nome Pictogramas de perigo e Palavra sinal Advertências de Perigo Recomendações de Prudência Ácido sulfúrico 6 mol dm –3 Atenção H319 Provoca irritação ocular grave. H335 Pode provocar irritação das vias respiratórias. H315 Provoca irritação cutânea. P280 Usar luvas de proteção, vestuário de proteção, proteção ocular, proteção facial. P305+P351+P338 Se entrar em contacto com os olhos: enxaguar cuidadosamente com água durante vários minutos. Se usar lentes de contacto, retire-as, se tal lhe for possível. Continuar a enxaguar. P309+P310 Em caso de exposição ou de indisposição: contacte imediatamente um centro de informação antivenenos ou um médico. P301+P330+P331 Em caso de ingestão: enxaguar a boca. Não provocar o vómito. Ácido clorídrico 6 mol dm –3 Perigo H225 Líquido e vapor facilmente inflamáveis. H218 Provoca lesões oculares graves. H336 Pode provocar sonolência ou vertigens. P261 Evitar respirar as poeiras, fumos, gases, névoas, vapores, aerossóis. P264 Lavar cuidadosamente após manuseamento. P271 Utilizar apenas ao ar livre ou em locais bem ventilados. P280 Usar luvas de proteção, vestuário de proteção, proteção ocular, proteção facial. P302+P352 Se entrar em contacto com a pele: lavar com sabonete e água abundantes. Ácido nítrico 16 mol dm –3 Perigo H290 Pode ser corrosivo para os metais. H314 Provoca queimaduras na pele e lesões oculares graves. P280 Usar luvas de proteção/vestuário de proteção/proteção ocular/proteção facial. P260 Não respirar as gases/vapores/aerossóis. P305+P351+P338 Se entrar em contacto com os olhos: enxaguar cuidadosamente com água durante vários minutos. Se usar lentes de contacto, retire-as, se tal lhe for possível. Continuar a enxaguar. P301+P330+P331 Em caso de ingestão: enxaguar a boca. Não provocar o vómito. Hidróxido de sódio 3 mol dm –3 Perigo H314 Provoca queimaduras na pele e lesões oculares graves. P260 Não respirar aerossóis. P264 Lavar...cuidadosamente após manuseamento. P280 Usar luvas de proteção, vestuário de proteção, proteção ocular, proteção facial. P301+P330+P331 Em caso de ingestão: enxaguar a boca. Não provocar o vómito. P303+P361+P353 Se entrar em contacto com a pele (ou o cabelo): despir imediatamente toda a roupa contaminada. Enxaguar a pele com água/tomar um duche. Downloaded by Paulo Pessoa 2 (paulofps005@gmail.com) lOMoARcPSD|18021509 72 Editável e fotocopiável © Texto | Novo 12Q Acetona Perigo H225 Líquido e vapor facilmente inflamáveis. H319 Provoca irritação ocular grave. EUH066 Pode provocar pele seca ou gretada, por exposição repetida. H336 Pode provocar sonolência ou vertigens. P210 Manter afastado do calor, superfícies quentes, faísca, chama aberta e outras fontes de ignição. Não fumar. P233 Manter o recipiente bem fechado. P241 Utilizar equipamento elétrico/de ventilação/de iluminação/ à prova de explosão. P303+P361+P353 Se entrar em contacto com a pele (ou o cabelo): despir imediatamente toda a roupa contaminada. Enxaguar a pele com água. P304+P340 Em caso de inalação: retirar a vítima para uma zona ao ar livre e mantê- la em repouso numa posição que não dificulte a respiração. Dióxido de nitrogénio Perigo H314 Provoca queimaduras na pele e lesões oculares graves. H330 Mortal por inalação. P260 Não respirar fumos/gases/ /névoas/vapores. P280 Usar luvas de proteção, vestuário de proteção, proteção ocular, proteção facial. P304+P340 Em caso de inalação: retirar a vítima para uma zona ao ar livre e mantê-la em repouso numa posição que não dificulte a respiração. Contacte imediatamente um centro de informação antivenenos ou um médico. P305+P351+P338 Se entrar em contacto com os olhos: enxaguar cuidadosamente com água durante vários minutos; se usar lentes de contacto, retire-as, se tal lhe for possível. Continue a enxaguar. Respostas às questões pré-laboratoriais (pág. 31) 1. n(NaOH) = c × V = 3,0 × 0,5 = 1,5 mol; M(NaOH) = 40,00 g mol-1; m(NaOH) = n × M = 1,5 × 40,00 = 60,00 g 1. Pesar 60,00 g de NaOH num copo de plástico de 200 mL. 2. Adicionar cuidadosamente água destilada. 3. Agitar com uma espátula de metal até dissolução completa. 4. Transferir a solução para um balão volumétricode plástico de 500 mL, usando um funil de plástico. 5. Completar o volume do balão volumétrico até ao traço e homogeneizar. 2. O quadro seguinte indica a informação de segurança mais importante. Nome Palavra sinal Advertências de Perigo Ácido sulfúrico 6 mol dm –3 Atenção Provoca irritação ocular grave. Pode provocar irritação das vias respiratórias. Provoca irritação cutânea. Ácido clorídrico 6 mol dm –3 Perigo Líquido e vapor facilmente inflamáveis. Provoca lesões oculares graves. Pode provocar sonolência ou vertigens. Downloaded by Paulo Pessoa 2 (paulofps005@gmail.com) lOMoARcPSD|18021509 Editável e fotocopiável © Texto | Novo 12Q 73 Nome Palavra sinal Advertências de Perigo Ácido nítrico 16 mol dm –3 Perigo Pode ser corrosivo para os metais. Provoca queimaduras na pele e lesões oculares graves. Hidróxido de sódio 3 mol dm –3 Perigo Provoca queimaduras na pele e lesões oculares graves. Acetona Perigo Líquido e vapor facilmente inflamáveis. Provoca irritação ocular grave. Pode provocar pele seca ou gretada, por exposição repetida. Pode provocar sonolência ou vertigens. Dióxido de nitrogénio Perigo Provoca queimaduras na pele e lesões oculares graves. Mortal por inalação. Respostas às questões pós-laboratoriais (pág. 32) 3. Em 2. mede-se a massa do reagente limitante, com base na qual se calculará o rendimento da reação. Em 13. mede-se a massa de produto obtida, também para se calcular o rendimento da reação. O rendimento só pode ser calculado com rigor se estas massas forem medidas com exatidão. As outras medições feitas durante todo o trabalho envolvem reagentes em excesso, pelo que não têm influência no cálculo do rendimento do ciclo. 4. O produto secundário obtido em 7. é uma solução aquosa de nitrato de sódio, NaNO3 (aq), e o produto obtido em 11. é uma solução aquosa de sulfato de zinco, ZnSO4 (aq). Ambos os sais podem ser recuperados por recurso a uma cristalização (por vaporização do solvente). APL 1 – Construção de uma pilha com determinada diferença de potencial elétrico (págs. 62 e 63 do Manual) Nesta Atividade de Projeto Laboratorial (APL) pretende-se construir uma pilha, a partir de materiais simples ou reciclados, que tenha determinadas características, nomeadamente um valor pré-determinado de diferença de potencial elétrico. Recorde-se que esta diferença de potencial de uma célula galvânica é a força eletromotriz, a que chamámos tensão da célula, Ecel (pág. 52 do Manual). Para ajudar a realização da atividade são fornecidas orientações e sugestões na caixa «Trabalho investigativo» (pág. 63 do Manual). A atividade inclui a aplicação da equação de Nernst, que permite prever teoricamente a diferença de potencial elétrico de uma célula galvânica. A equação de Nernst é explorada também na Atividade «Equação de Nernst», na página 59 do Manual. Downloaded by Paulo Pessoa 2 (paulofps005@gmail.com) lOMoARcPSD|18021509 74 Editável e fotocopiável © Texto | Novo 12Q AL 2 – A cor e a composição quantitativa de soluções com iões metálicos (págs. 93 a 96 do Manual) Corresponde à AL 1.5 do Programa de Química – 12.o Ano. Nesta atividade laboratorial relaciona-se a cor de uma solução com a respetiva composição quantitativa. O trabalho laboratorial proposto tem por base uma importante técnica analítica, a espetrofotometria, que é aqui usada para determinar a concentração total de ferro numa amostra de água. A determinação de ferro em água proposta neste trabalho baseia-se na formação de compostos corados entre Fe2+ e fenantrolina. Esta técnica permite determinar teores de ferro em águas da ordem dos 0,05 a 0,2 mg dm–3. Como os teores de ferro nas águas destinadas a consumo humano são habitualmente bastante baixos, recomenda-se o uso de uma água com ferro adicionado, que pode ser obtida mergulhando palha-de-aço em água durante algumas horas. Uma componente deste trabalho laboratorial envolve a construção de uma curva de calibração. Para isso é necessário preparar soluções de ferro (II) de diferentes concentrações, por diluição a partir de uma solução-padrão. Preparação, por diluição, de uma solução padrão: É frequente, neste tipo de trabalhos, os alunos contaminarem as soluções durante a sequência de medições (basta, por exemplo, que a ponta da pipeta da solução de fenantrolina encoste ao colo do balão volumétrico por onde já tinha escorrido a solução padrão de ferro). Estas situações podem ser aproveitadas para realizar uma discussão dos erros associados a procedimentos. A construção da reta de calibração pode ser feita em papel milimétrico ou usando uma folha de cálculo. Recomendamos a última opção, embora, nesse caso, seja importante explorar todas as potencialidades disponíveis, nomeadamente o uso de escalas adequadas nos eixos do gráfico. Para traçar uma reta de calibração com o programa Microsoft Excel, proceda como se descreve a seguir. A. Construa uma tabela com o teor em ferro das soluções A a F, na coluna A, e as absorvências correspondentes, na coluna B. B. Selecione os valores da tabela e clique no botão Assistente de gráfico na barra de ferramentas. Downloaded by Paulo Pessoa 2 (paulofps005@gmail.com) lOMoARcPSD|18021509 Editável e fotocopiável © Texto | Novo 12Q 75 C. No tipo de gráfico selecione Dispersão XY. D. Clique sempre em Seguinte e, no final, em Concluir. Surge um gráfico com pontos. E. Clique com o botão do lado direito do rato sobre um dos pontos e selecione Adicionar linha de tendência... F. Clique na pasta Opções e, em seguida, ative Definir a interseção em: 0 e Mostrar a equação do gráfico. Clique em OK. G. Selecione o gráfico e imprima-o. Pode agora determinar a concentração da solução graficamente ou analiticamente (usando a equação da reta). Pode melhorar-se o gráfico ajustando as divisões das escalas dos eixos para valores mais adequados. Respostas às questões pré-laboratoriais (pág. 95) 1. Fazendo uso de papel indicador de pH ou, em alternativa, um medidor de pH. 2. O valor 510 nm, correspondente ao máximo de absorção. Respostas às questões pós-laboratoriais (pág. 96) 1. Solução A, Fe2+ = 0 mg dm–3 Solução B Fe2+ = 10,00 mg dm–3 × 0,0010 dm3 0,0500 dm3 = 0,20 mg dm–3 Solução C Fe2+ = 10,00 mg dm–3 × 0,0050 dm3 0,0500 dm3 = 1,00 mg dm–3 Solução D Fe2+ = 10,00 mg dm–3 × 0,0100dm3 0,0500 dm3 = 2,00 mg dm–3 Solução E Fe2+ = 10,00 mg dm–3 × 0,0200dm3 0,0500 dm3 = 4,00 mg dm–3 Solução F Fe2+ = 10,00 mg dm–3 × 0,0300dm3 0,0500 dm3 = 6,00 mg dm–3 2. Poderá obter-se uma reta de calibração similar à seguinte. Concentração / mg dm –3 Absorvência 0,20 0,004 1,00 0,021 2,00 0,034 4,00 0,066 6,00 0,091 Downloaded by Paulo Pessoa 2 (paulofps005@gmail.com) lOMoARcPSD|18021509 76 Editável e fotocopiável © Texto | Novo 12Q 3. Fator de diluição para a solução: X é 50/1 = 50; Y é 50/5 = 10; Z é 50/10 = 5. Se, por exemplo, a concentração da amostra de água diluída Y for 0,357 mg dm–3, então a concentração de ferro na água será 10 0,357 mg dm–3 = 3,57 mg dm–3. AL 3 – Funcionamento de um sistema tampão (págs. 97 a 100 do Manual) Corresponde à AL 1.6 do Programa de Química – 12.o Ano. Nesta AL estuda-se a forma como evolui o pH durante uma titulação de um ácido poliprótico. Esta evolução é condicionada pela existência de vários sistemas tampão. A atividade pode ser entendida como uma oportunidade para a exploração do conceito de solução tampão, uma ocasião para aprofundar conhecimentos e levantar questões. São previsíveis dificuldades na montagem para realização da titulação potenciométrica. A construção da montagem para a titulação não é considerada uma aprendizagem essencial, pelo que a montagem pode estar preparada no início do trabalho. Isso permitirá poupar tempo e focar a atenção em aspetos mais pertinentes para a compreensão do trabalho.Montagem laboratorial para a titulação potenciométrica: Pode utilizar-se um sistema de aquisição de dados por computador, que permitirá obter diretamente a curva de titulação no ecrã de um computador, interface ou calculadora. Nesse caso deve usar-se a opção de aquisição Evento como entrada, que permite introduzir no gráfico o volume de titulante adicionado a cada momento, através do teclado. A prática mostra que os resultados obtidos pioram se os incrementos de titulante forem menores que 0,5 mL. Isso pode explicar-se por limitações dos medidores de pH habitualmente disponíveis nas escolas, pouco vocacionados para medir o pH de soluções pouco tamponadas. Ora a zona de variação brusca de pH, na proximidade do ponto de equivalência, é precisamente uma solução não tamponada. Assim, esperam-se melhores resultados para incrementos de 1 mL, ou de 0,5 mL, de titulante. O traçado da curva de titulação na zona de variação brusca de pH faz-se por interpolação a partir de valores de pH do titulado obtidos em zonas mais tamponadas, o que permite obter, em geral, uma curva de titulação de qualidade. Downloaded by Paulo Pessoa 2 (paulofps005@gmail.com) lOMoARcPSD|18021509 Editável e fotocopiável © Texto | Novo 12Q 77 Respostas às questões pré-laboratoriais (pág. 99) 1. C. 2. B., E., C., A., D. Respostas às questões pós-laboratoriais (pág. 100) 1. A curva de titulação obtida deverá ser similar à seguinte. Volume /mL pH Volume /mL pH Volume /mL pH Volume /mL pH Volume /mL pH 0,0 10,7 5,0 9,9 10,0 7,0 15,0 6,0 20,0 2,6 0,5 10,5 5,5 9,8 10,5 6,8 15,5 5,9 20,5 2,5 1,0 10,4 6,0 9,7 11,0 6,7 16,0 5,8 21,0 2,4 1,5 10,4 6,5 9,6 11,5 6,6 16,5 5,7 21,5 2,4 2,0 10,3 7,0 9,6 12,0 6,5 17,0 5,6 22,0 2,3 2,5 10,2 7,5 9,5 12,5 6,5 17,5 5,4 22,5 2,3 3,0 10,1 8,0 9,4 13,0 6,4 18,0 5,0 23,0 2,3 3,5 10,1 8,5 9,2 13,5 6,3 18,5 3,7 23,5 2,2 4,0 10,0 9,0 8,7 14,0 6,2 19,0 3,0 24,0 2,2 4,5 9,9 9,5 7,4 14,5 6,1 19,5 2,7 24,5 2,2 2. Dois pontos de equivalência, ocorrendo aproximadamente para pH = 8,3 (o primeiro) e pH = 3,8 (o segundo). 3. Podem identificar-se duas zonas tampão. Os pares de espécies responsáveis pela zona tampão são: CO3 2– /HCO3 – e HCO3 – /H2CO3 Downloaded by Paulo Pessoa 2 (paulofps005@gmail.com) lOMoARcPSD|18021509 78 Editável e fotocopiável © Texto | Novo 12Q 4. H2CO3 (aq) H2O (l) + CO2 (g) 5. Pelo facto de existirem no sangue vários sistemas tampão, sendo o mais importante o sistema CO2/HCO . AL 4 – Destilação fracionada de uma mistura de três componentes (págs. 141 e 142 do Manual) Corresponde à AL 2.1 do Programa de Química – 12.o Ano. Nesta AL pretende-se simular o processo industrial de separação do petróleo bruto por destilação fracionada. Contudo, haverá que realçar que na destilação fracionada do petróleo o número de componentes da mistura é muito superior. Um dos aspetos a considerar no planeamento desta atividade é o facto de muitas substâncias formarem misturas azeotrópicas, isto é, misturas que, para uma certa composição, possuem um ponto de ebulição constante e fixo, como se fossem uma substância pura. É por isso que os seus componentes não podem ser separados por técnicas de destilação comuns, incluindo a destilação fracionada. Existem inúmeras misturas com três ou mais componentes que são zeotrópicas (ou não- azeotrópicas). Contudo estas misturas de três componentes envolvem quase sempre substâncias mais ou menos perigosas, incluído substâncias que são tóxicas. Por exemplo, misturas ternárias como acetona-metanol-água ou metanol-etanol-água são zeotrópicas, mas o metanol é tóxico por inalação. A destilação potencia a formação de vapores destes líquidos que dificilmente ficam confinados, pelo que é uma técnica que aumenta o risco de inalação destas substâncias. Nome Pictogramas de perigo e Palavra sinal Advertências de Perigo Recomendações de Prudência Metanol Perigo H225 Líquido e vapor facilmente inflamáveis. H331 Tóxico por inalação. H311 Tóxico em contacto com a pele. H301 Tóxico por ingestão. H370 Afeta os órgãos. P280 Usar luvas de proteção, vestuário de proteção, proteção ocular, proteção facial. P210 Manter afastado do calor, superfícies quentes, faísca, chama aberta e outras fontes de ignição. Não fumar. P233 Manter o recipiente bem fechado. P309 Em caso de exposição ou de indisposição: P310 Contacte imediatamente um centro de informação antivenenos ou um médico. P302+P352 Se entrar em contacto com a pele: lavar com sabonete e água abundante. Para este trabalho propomos uma destilação envolvendo uma mistura de substâncias menos perigosas: éter dietílico (p.e. 34,6 °C), acetona (p.e. 56,1 °C) e água. O quadro seguinte apresenta a informação de segurança, de acordo com o sistema GHS, relativa aos reagentes e produtos da reação. A resposta dos alunos à questão pré-laboratorial 4. pode incluir apenas a indicação da Palavra Sinal e das Advertências de Perigo. 3 Downloaded by Paulo Pessoa 2 (paulofps005@gmail.com) lOMoARcPSD|18021509 Editável e fotocopiável © Texto | Novo 12Q 79 Nome Pictogramas de perigo e Palavra sinal Advertências de Perigo Recomendações de Prudência Éter dietílico Perigo H224 Líquido e vapor extremamente inflamáveis. H302 Nocivo por ingestão. H336 Pode provocar sonolência ou vertigens. EUH019 Pode formar peróxidos explosivos. EUH066 Pode provocar pele seca ou gretada, por exposição repetida. P210 Manter afastado do calor/faísca/chama aberta/superfícies quentes. Não fumar. P261 Evitar respirar as poeiras/fumos/gases/névoas/vapores/aerossóis. P301+P312 Em caso de ingestão: caso sinta indisposição, contacte um centro de informação antivenenos ou um médico. P303+P361+P353 Se entrar em contacto com a pele (ou o cabelo): despir imediatamente toda a roupa contaminada. Enxaguar a pele com água/tomar um duche. P304+P340 Em caso de inalação: retirar a vítima para uma zona ao ar livre e mantê-la em repouso numa posição que não dificulte a respiração. P312 Caso sinta indisposição, contacte um centro de informação antivenenos ou um médico. Acetona Perigo H225 Líquido e vapor facilmente inflamáveis. H319 Provoca irritação ocular grave. EUH066 Pode provocar pele seca ou gretada, por exposição repetida. H336 Pode provocar sonolência ou vertigens. P210 Manter afastado do calor, superfícies quentes, faísca, chama aberta e outras fontes de ignição. Não fumar. P233 Manter o recipiente bem fechado. P241 Utilizar equipamento elétrico/de ventilação/de iluminação/ à prova de explosão. P303+P361+P353 Se entrar em contacto com a pele (ou o cabelo): despir imediatamente toda a roupa contaminada. Enxaguar a pele com água. P304+P340 Em caso de inalação: retirar a vítima para uma zona ao ar livre e mantê-la em repouso numa posição que não dificulte a respiração. Recorde-se que uma boa separação exige que não se perca energia sob a forma de radiação pela coluna de fracionamento, por isso deve isolar-se a coluna com folha de alumínio. Downloaded by Paulo Pessoa 2 (paulofps005@gmail.com) lOMoARcPSD|18021509 80 Editável e fotocopiável © Texto | Novo 12Q Os gráficos seguintes, de temperatura-volume de destilado e de temperatura-tempo, dizem respeito à destilação de uma mistura de éter dietílico-acetona-água. Downloaded by Paulo Pessoa 2 (paulofps005@gmail.com) lOMoARcPSD|18021509 Editável e fotocopiável © Texto | Novo 12Q 81 Os melhores resultados foram obtidos para gráficos de temperatura-volume de destilado usando misturas com volumes consideráveis e com um aquecimento constante e moderado. Um aquecimento demasiado rápido não permite uma separação efetiva, pois o estabelecimento de um bom equilíbrio líquido-vapor só se consegue após um contacto prolongado entre as duas fases. Por outro lado, se o aquecimento for demasiadolento haverá diminuições momentâneas da temperatura, em particular na transição para os componentes menos voláteis, devido às perdas de energia, por calor, que ocorrem na montagem. Montagem laboratorial para destilação fracionada: A montagem pode incluir, em vez de um termómetro digital, uma sonda de temperatura ligada a um Sistema de Aquisição e Tratamento de Dados, o que permitirá fazer uma monitorização mais cuidada da evolução da temperatura. Nesse caso deve usar-se a opção de aquisição Evento como entrada, que permite introduzir no gráfico o volume de titulante adicionado a cada momento, através do teclado. A coluna de destilação utilizada na destilação fracionada do petróleo é muito diferente das colunas de Vigreux usadas no laboratório. As colunas de destilação industriais dispõem no seu interior de um conjunto de patamares, chamados «pratos», situados a diferentes alturas. Os vapores libertados pelo petróleo, quando aquecido à temperatura de ebulição, sobem pela coluna através de tubos unidos aos pratos e cobertos por campânulas, de modo que os vapores são forçados a borbulhar através do líquido existente nos pratos. A uma determinada altura da coluna corresponde uma temperatura característica, e o líquido condensado em cada prato, a que se chama «fração», tem sempre a mesma composição química. O resíduo que fica na base da coluna de destilação não pode ser submetido a temperaturas ainda mais altas para obter as frações ainda existentes neste resíduo. Procedendo desta forma, a temperatura promoveria a destruição das frações. Para obter as frações do resíduo, procede-se à sua transferência para outra coluna, onde sob uma pressão mais baixa, próxima do vácuo, se consegue a vaporização das frações a uma temperatura mais baixa e não destrutiva. A partir deste processo são obtidos: óleo diesel, fuelóleo, óleo lubrificante, cera parafínica e asfalto. Downloaded by Paulo Pessoa 2 (paulofps005@gmail.com) lOMoARcPSD|18021509 82 Editável e fotocopiável © Texto | Novo 12Q Respostas às questões pré-laboratoriais (pág. 141) 1. Éter dietílico, acetona, água. 2. São reguladores de ebulição. Evitam uma ebulição tumultuosa. 3. Tapar com algodão e colocar o recipiente que contém o destilado numa tina com gelo. 4. No quadro seguinte indica-se a informação de segurança mais importante. Nome Palavra sinal Advertências de Perigo Éter dietílico Perigo Líquido e vapor extremamente inflamáveis. Nocivo por ingestão. Pode provocar sonolência ou vertigens. Pode formar peróxidos explosivos. Pode provocar pele seca ou gretada, por exposição repetida. Acetona Perigo Líquido e vapor facilmente inflamáveis. Provoca irritação ocular grave. Pode provocar pele seca ou gretada, por exposição repetida. Pode provocar sonolência ou vertigens. Respostas às questões pós-laboratoriais (pág. 142) 1. O gráfico obtido deverá ser similar ao que se segue. 2. Éter dietílico (p.e. 34,6 °C), acetona (p.e. 56,1 °C) e água (p.e. 100 °C). 3. Dado que a mistura (petróleo) é composta por frações com pontos de ebulição próximos, uma das formas de proceder à sua separação é usando a técnica de destilação fracionada. Downloaded by Paulo Pessoa 2 (paulofps005@gmail.com) lOMoARcPSD|18021509 Editável e fotocopiável © Texto | Novo 12Q 83 AL 5 – (págs. 159 e 160 do Manual) Corresponde à AL 2.3 do Programa de Química – 12.o Ano. Neste trabalho realiza-se uma titulação termométrica. Neste caso, em vez se de determinar a concentração de uma solução desconhecida, o que se pretende é determinar a entalpia de neutralização de uma reação de ácido-base. O trabalho pode ser orientado numa perspetiva da avaliação dos erros de medição e limitações laboratoriais, uma vez que se pode comparar o valor obtido com o valor tabelado: –57,1 kJ mol–1. Os resultados poderão ser melhorados se, previamente, se determinar a capacidade térmica do calorímetro e caso se tenha em conta esse valor nos cálculos efetuados. Recorde-se que, para evitar correções devido à variação de massa provocada pela adição de titulante, é preferível usá-lo em solução concentrada e considerar m como sendo a massa inicial do titulado. Montagem laboratorial para a titulação termométrica: Respostas às questões pós-laboratoriais (pág. 160) 1. c × V = cNaOH × VNaOH 2,0 mol dm –3 × V = 0,10 × 0,100 V = 0,10 × 0,100 / 2,0 = = 0,0050 dm3 = 5,0 cm3 2. Tanto quanto possível procura-se assegurar que toda a energia libertada durante a reação é utilizada para fazer variar a temperatura do sistema. Downloaded by Paulo Pessoa 2 (paulofps005@gmail.com) lOMoARcPSD|18021509 84 Editável e fotocopiável © Texto | Novo 12Q Respostas às questões pós-laboratoriais (pág. 160) 1. Deve ser obtido um gráfico similar a 2. Q = ms × 3,9 × (tmáxima tmínima) em joules. 3. A partir do gráfico (temperatura em função do volume de solução titulante adicionada) extraímos o valor do volume de ácido correspondente à temperatura máxima verificada. Fazendo uso da relação: c = n / V determinamos a quantidade de matéria, em moles, de ácido no ponto de equivalência. c = n / V n = 2,0 / V Com base na estequiometria da reação de neutralização: H3O+ (aq) + OH– (aq) 2 H2O (l) podemos determinar a quantidade de água, n, formada. A entalpia de neutralização calcula-se por: nH ° = Q / n 4. Erro absoluto = –57,1 – (– nH °(determinado)); Erro relativo = Erro absoluto / nH °(determinado); Erro percentual = Erro relativo × 100% 5. A velocidade de agitação deve ser moderada porque a agitação constitui uma forma de fornecer energia ao sistema, sob a forma de trabalho, de acordo com a experiência de Joule e o que se pretende, neste caso, é que a energia provenha apenas do combustível. Uma agitação mais rápida também facilitaria as transferências de energia por calor através das fronteiras do sistema, que se pretende que seja isolado. AL 6 – Determinação da entalpia de combustão de diferentes álcoois (págs. 161 e 162 do Manual) Corresponde à AL 2.5 do Programa de Química – 12.o Ano. Nesta AL realça-se, desde logo, a importância dos álcoois como biocombustíveis, procurando-se uma relação entre o comprimento da cadeia e a posição do grupo –OH com a eficiência energética do álcool. Optou-se, neste trabalho laboratorial, por usar uma nomenclatura que seja mais facilmente pronunciável (por exemplo, 1-propanol em vez de propan-1-ol). Embora esta opção não cumpra, em bom rigor, as recomendações da IUPAC, continua a ser amplamente utilizada e justifica-se quando se pretende privilegiar a comunicação oral. Tal como na atividade anterior, também nesta os resultados poderão ser melhorados se, previamente, se determinar a capacidade térmica do calorímetro e caso se tenha em conta esse valor nos cálculos efetuados. Downloaded by Paulo Pessoa 2 (paulofps005@gmail.com) lOMoARcPSD|18021509 Editável e fotocopiável © Texto | Novo 12Q 85 Na proposta de trabalho laboratorial excluiu-se o metanol por ser tóxico. O quadro seguinte apresenta a informação de segurança, de acordo com o sistema GHS, relativa aos vários álcoois que serão utilizados nesta atividade. Nome Pictogramas de perigo e Palavra sinal Advertências de Perigo Recomendações de Prudência Etanol Perigo H225 Líquido e vapor facilmente inflamáveis. P210 Manter afastado do calor, superfícies quentes, faísca, chama aberta e outras fontes de ignição. Não fumar. P233 Manter o recipiente bem fechado. P241 Utilizar equipamento elétrico/de ventilação/de iluminação/à prova de explosão. 1-propanol Perigo H225 Líquido e vapor facilmente inflamáveis. H218 Provoca lesões oculares graves. H336 Pode provocar sonolência ou vertigens. P210 Manter afastado do calor/faísca/chama aberta/superfícies quentes. Não fumar. P233 Manter o recipiente bem fechado. P241 Utilizar equipamento elétrico/de ventilação/deiluminação à prova de explosão. P243 Evitar acumulação de cargas eletrostáticas 2-propanol Perigo H225 Líquido e vapor facilmente inflamáveis. H219 Provoca irritação ocular grave. H336 Pode provocar sonolência ou vertigens. P243 Evitar acumulação de cargas eletrostáticas. P261 Evitar respirar gases, vapores, aerossóis. P271 Utilizar apenas ao ar livre ou em locais bem ventilados. P303+P361+P353 Se entrar em contacto com a pele (ou o cabelo): despir imediatamente toda a roupa contaminada. Enxaguar a pele com água. P304+P340 Em caso de inalação: retirar a vítima para uma zona ao ar livre e mantê-la em repouso numa posição que não dificulte a respiração. P305+P351+P338 Se entrar em contacto com os olhos: enxaguar cuidadosamente com água durante vários minutos. Se usar lentes de contacto, retire-as, se tal lhe for possível. Continuar a enxaguar. 1-butanol Perigo H226 Líquido e vapor inflamáveis. H302 Nocivo por ingestão. H315 Provoca irritação cutânea. H318 Provoca lesões oculares graves. H335 Pode provocar irritação das vias respiratórias. H336 Pode provocar sonolência ou vertigens. P210 Manter afastado do calor, superfícies quentes, faísca, chama aberta e outras fontes de ignição. Não fumar. P233 Manter o recipiente bem fechado. P241 Utilizar equipamento elétrico/de ventilação/de iluminação/à prova de explosão. P243 Evitar acumulação de cargas eletrostáticas. Downloaded by Paulo Pessoa 2 (paulofps005@gmail.com) lOMoARcPSD|18021509 86 Editável e fotocopiável © Texto | Novo 12Q Nome Pictogramas de perigo e Palavra sinal Advertências de Perigo Recomendações de Prudência 1-pentanol Perigo H226 Líquido e vapor inflamáveis. H332 Nocivo por inalação. H335 Pode provocar irritação das vias respiratórias. H315 Provoca irritação cutânea. P210 Manter afastado do calor/faísca/chama aberta/superfícies quentes. Não fumar. P233 Manter o recipiente bem fechado. P241 Utilizar equipamento elétrico/de ventilação/de iluminação/à prova de explosão. Montagem laboratorial para a determinação da entalpia de combustão: Respostas às questões pós-laboratoriais (pág. 161) 1. etanol: 1-propanol: 2-propanol: 1-butanol: 1-pentanol: Respostas às questões pós-laboratoriais (pág. 162) 1. Para o etanol: Q = ms × 3,9 × (tmáxima – tmínima); cH°(etanol) = Q/(m(etanol)/M(etanol)) e semelhante para os restantes álcoois. 2. Erro relativo = Erro absoluto/ cH° (determinado). A energia libertada aquando da queima do combustível pode não ter sido aproveitada na totalidade para elevar a temperatura da água. Existe sempre dissipação de energia. Downloaded by Paulo Pessoa 2 (paulofps005@gmail.com) lOMoARcPSD|18021509 Editável e fotocopiável © Texto | Novo 12Q 87 3. O gráfico obtido será semelhante ao seguinte: 4. i) À medida que aumenta o comprimento da cadeia carbonada, diminui a entalpia de combustão. ii) Nos álcoois com isomeria de posição (do grupo –OH) verifica-se que quanto mais próximo o grupo –OH se encontra da extremidade da molécula, maior é o valor da entalpia de combustão. APL 2 – Produção de um biodiesel a partir de óleos alimentares queimados (pág. 163 do Manual) Esta Atividade de Projeto Laboratorial (APL) envolve trabalho de pesquisa bibliográfica e laboratorial, com o objetivo de realizar uma sequência de processos físicos e químicos que permitam obter biodiesel. São apresentadas algumas sugestões na caixa «Trabalho investigativo», da página 163 do Manual, que ajudam orientar a investigação. A produção de biodiesel envolve uma reação de transesterificação em que as gorduras (triglicéridos) e o metanol (ou etanol) originam glicerol e ésteres de cadeia longa. O biodiesel é a mistura final destes ésteres. A reação que ocorre pode ser representada pela equação química seguinte: Triglicéridos Metanol/etanol Glicerol Mono-ésteres Downloaded by Paulo Pessoa 2 (paulofps005@gmail.com) lOMoARcPSD|18021509 88 Editável e fotocopiável © Texto | Novo 12Q AL 7 – Síntese de um polímero (págs. 189 e 190 do Manual) Corresponde à AL 3.6 do Programa de Química – 12.o Ano. Pretende-se nesta atividade sintetizar o nylon 6.6, o que corresponde à síntese de um polímero por condensação. Procedimento laboratorial para a síntese do nylon 6.6: Em 1929, o químico norte-americano Wallace Carothers e o seu colaborador John Hill, a trabalharem na firma DuPont, sintetizaram o nylon, mas foi só em 1933 que descobriram a capacidade deste polímero (uma poliamida) para formar fios sedosos, muito resistentes, e que, por isso, se viriam a tornar excelentes fibras têxteis. Em maio de 1940, o nylon começou a ser vendido às fábricas de meias. O nome nylon foi cunhado apenas 2 semanas antes do lançamento comercial do produto, depois de várias reuniões no âmbito da firma DuPont, embora se tenha criado a ideia popular de que a palavra teria resultado da associação de NY e LON, abreviaturas de New York e London, as duas principais cidades que a firma DuPont tinha em mira comercial. O quadro seguinte apresenta a informação de segurança, de acordo com o sistema GHS, relativa aos vários álcoois que serão utilizados nesta atividade. A resposta dos alunos à questão pré- -laboratorial 2. pode incluir apenas a indicação da Palavra Sinal e das Advertências de Perigo. Downloaded by Paulo Pessoa 2 (paulofps005@gmail.com) lOMoARcPSD|18021509 Editável e fotocopiável © Texto | Novo 12Q 89 Nome Pictogramas de perigo e Palavra sinal Advertências de Perigo Recomendações de Prudência Hexano Perigo H225 Líquido e vapor facilmente inflamáveis. H304 Pode ser mortal por ingestão e penetração nas vias respiratórias. H315 Provoca irritação cutânea. H336 Pode provocar sonolência ou vertigens. H361fd Suspeito de afetar a fertilidade. Suspeito de afetar o nascituro. H373 Pode afetar os órgãos (sistema nervoso) após exposição prolongada ou repetida por inalação. H411 Tóxico para os organismos aquáticos com efeitos duradouros. P210 Manter afastado do calor, superfícies quentes, faíscas, chamas abertas e outras fontes de ignição. Não fumar. P240 Ligação à terra/equipotencial do recipiente e do equipamento recetor. P273 Evitar a libertação para o ambiente. P301+P330+P331 Em caso de ingestão: enxaguar a boca. Não provocar o vómito. P302+P352 Se entrar em contacto com a pele: lavar abundantemente com sabonete e água. P314 Em caso de indisposição, consulte um médico. P403+P233 Armazenar em local bem ventilado. Manter o recipiente bem fechado. Cloreto de hexanodioílo Perigo H314 Provoca queimaduras na pele e lesões oculares graves. EUH014 Reage violentamente em contacto com a água. P280 Usar luvas de proteção, vestuário de proteção, proteção ocular, proteção facial. P301+P330+P331 Em caso de ingestão: enxaguar a boca. Não provocar o vómito. P305+P351+P338 Se entrar em contacto com os olhos: enxaguar cuidadosamente com água durante vários minutos. Se usar lentes de contacto, retire-as, se tal lhe for possível. Continuar a enxaguar. P309+P310 Em caso de exposição ou de indisposição: contacte imediatamente um centro de informação antivenenos ou um médico. Hexanodiamina Perigo H312 Nocivo em contacto com a pele. H302 Nocivo por ingestão. H335 Pode provocar irritação das vias respiratórias. H314 Provoca queimaduras na pele e lesões oculares graves. P280 Usar luvas de proteção/vestuário de proteção/ proteção ocular/ proteção facial. P302+P352 Se entrar em contacto com a pele: lavar com sabonete e água abundantes. P301+P330+P331 Em caso de ingestão: enxaguar a boca. Não provocar o vómito. P305+P351+P338 Se entrar em contacto com os olhos: enxaguar cuidadosamente com água durante vários minutos. Se usar lentes de contacto, retire-as, se tal lhe for possível. Continuar a enxaguar. P309+P310 Em caso de exposição ou de indisposição:contacte imediatamente um centro de informação antivenenos ou um médico. Downloaded by Paulo Pessoa 2 (paulofps005@gmail.com) lOMoARcPSD|18021509 90 Editável e fotocopiável © Texto | Novo 12Q A realização da questão pós-laboratorial 5. envolve uma atividade laboratorial que pode consistir simplesmente em enterrar uma parte do nylon obtido em terra e ir observando, e registando, as mudanças ocorridas ao longo de várias semanas. Para comparar pode enterrar-se, ao mesmo tempo, um fio de algodão, com o mesmo comprimento e espessura. Respostas às questões pré-laboratoriais (pág. 189) 1. 2. Nome Palavra sinal Advertências de Perigo Hexano Perigo Líquido e vapor facilmente inflamáveis. Pode ser mortal por ingestão e penetração nas vias respiratórias. Provoca irritação cutânea. Pode provocar sonolência ou vertigens. Suspeito de afetar a fertilidade. Suspeito de afetar o nascituro. Pode afetar os órgãos (sistema nervoso) após exposição prolongada ou repetida por inalação. Tóxico para os organismos aquáticos com efeitos duradouros. Cloreto de hexanodioílo Perigo Provoca queimaduras na pele e lesões oculares graves. Reage violentamente em contacto com a água. Hexanodiamina Perigo Nocivo em contacto com a pele. Nocivo por ingestão. Pode provocar irritação das vias respiratórias. Provoca queimaduras na pele e lesões oculares graves. Respostas às questões pós-laboratoriais (pág. 190) 1. O nylon é um copolímero. 2. Monómeros: C OC—(CH2)4—COC e H2N—(CH2)6—NH2 Motivo: 3. Poliamidas. 4. Sintético. Downloaded by Paulo Pessoa 2 (paulofps005@gmail.com) lOMoARcPSD|18021509 96 Editável e fotocopiável © Texto | Novo 12Q Consulte a Tabela Periódica e/ou formulários sempre que necessário. Grupo I 1. A seguinte equação química traduz a reação que ocorre entre o potássio, K, e a água, H2O. 2 K (s) + 2 H2O (l) 2 KOH (aq) + H2 (g) 1.1 Escreva a equação da reação do lítio, Li, com a água, sabendo que o lítio pertence ao mesmo grupo da Tabela Periódica que o potássio. 1.2 Escreva a configuração eletrónica do átomo de sódio, Na, sabendo que este elemento pertence ao mesmo grupo da Tabela Periódica que o potássio (Z = 19) mas ao período imediatamente anterior. 2. A coluna I mostra configurações de valência e a coluna II grupos da Tabela Periódica. Associe as diferentes configurações de valência da coluna I, aos grupos da coluna II. Coluna I Coluna II a) ns 2 b) 3s 2 3p 6 c) 5s 1 d) ns 2 ns 5 , com n = 2 e 3 I. Metais alcalinos: grupo 1 II. Metais alcalino-terrosos: grupo 2 III. Halogéneos: grupo 17 IV. Gases nobres: grupo 18 3. A figura representa a Tabela Periódica, indicando os respetivos blocos. Localize, com a letra: 3.1 W, um elemento com 8 eletrões de valência. 3.2 Y, o elemento que está no grupo 14 e no 3.o período. 3.3 Z, um elemento da 2.a série dos metais de transição. 3.4 R, um metal de transição interna. 3.5 X, o elemento com a configuração eletrónica 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5. 4. Para os elementos flúor, 9F, sódio, 11Na, e magnésio, 12Mg, verifica-se que… (A) os átomos de flúor têm nove eletrões de valência. (B) a energia de ionização do flúor é igual à do sódio. (C) o sódio e o magnésio pertencem a períodos diferentes da Tabela Periódica. (D) a energia de ionização do sódio é inferior à do magnésio. NOME ___________________________________________________ Turma ___________ Número _________ Ficha 1 Estrutura e propriedades dos metais Domínio 1: Metais e ligas metálicas Downloaded by Paulo Pessoa 2 (paulofps005@gmail.com) lOMoARcPSD|18021509 Editável e fotocopiável © Texto | Novo 12Q 97 5. O sódio é um metal e o enxofre um não metal. Podemos dizer que… (A) o sódio apresenta baixa energia de ionização e baixa afinidade eletrónica. (B) o enxofre apresenta baixa energia de ionização e baixa afinidade eletrónica. (C) o sódio apresenta baixa energia de ionização e o enxofre baixa afinidade eletrónica. (D) o sódio apresenta elevada energia de ionização e baixa afinidade eletrónica. 6. O escândio é o primeiro elemento da chamada 1.a série de metais de transição. Os elementos desta série apresentam as orbitais … em preenchimento e há estabilidade acrescida quando o nível 3d está … (A) … s … semipreenchido. (B) … p … completo. (C) … d … completo. (D) … d … semipreenchido ou completo. Grupo II 1. A maleabilidade é uma propriedade típica dos metais. Indique outras duas. 2. Os sólidos iónicos são constituídos por iões positivos e iões negativos em adequada proporção. Identifique no sal K2Cr2O7 o catião, o anião e a proporção entre aniões e catiões. 3. As conchas marinhas são constituídas, na sua maioria, por carbonato de cálcio, CaCO3, um sal pouco solúvel em água. Considere a seguinte equação química: CaC 2 (aq) + Na2CO3 (aq) CaCO3 + 2 NaC 3.1 Indique os estados de agregação (s, l, g ou aq) em que se apresentam os produtos desta reação. 3.2 De entre as seguintes afirmações, selecione a única que é verdadeira. (A) Numa solução aquosa de CaC 2 existem três tipos de iões. (B) A reação permite obter oito tipos de iões. (C) No composto CaCO3 predomina a ligação metálica. (D) CaCO3 (s) é um sólido iónico. 4. Associe os exemplos da coluna I às estruturas da coluna II. Coluna I Coluna II I. Ferro II. Óxido de ferro (III) III. Grafeno IV. Gelo V. Sulfato de cobre (II) VI. Sílica a) Sólidos metálicos b) Sólidos moleculares c) Sólidos covalentes d) Sólidos iónicos 5. Os minérios são recursos limitados. Refira procedimentos a adotar para garantir a sustentabilidade do nosso planeta. Downloaded by Paulo Pessoa 2 (paulofps005@gmail.com) lOMoARcPSD|18021509 98 Editável e fotocopiável © Texto | Novo 12Q Consulte a Tabela Periódica e/ou formulários sempre que necessário. Grupo I 1. O tratamento de água rica em iões amónio, NH4 +, inclui reações aeróbias (que exigem a presença de oxigénio, O2) em tanques especiais, ocorrendo a produção de iões nitrato, NO – , de acordo com: NH4 + + O2 nitrobactérias NO2 – + 2 H+ + H2O NO2 – + O2 nitrobactérias NO – 1.1 Calcule a variação no número de oxidação do nitrogénio que ocorre na transformação de ião NH4 + a NO – . 1.2 Indique, justificando, se o elemento nitrogénio sofre oxidação ou redução na transformação anterior. 2. Das reações a seguir apresentadas, identifique a de oxidação-redução. (A) HC (g) + NH3 (g) NH4C (s) (B) MgO (s) + CO2 (g) MgCO3 (s) (C) Hg2(NO3)2 (aq) + 2 KI (aq) Hg2I2 (s) + 2 KNO3 (aq) (D) H2 (g) + C 2 (g) 2 HC (g) 3. Introduziu-se uma lâmina de alumínio numa solução aquosa de sulfato de cobre (II). A cor azul da solução foi desaparecendo, ao mesmo tempo que se observava a formação de um depósito de cobre metálico sobre a lâmina. 3.1 Escreva a equação química da reação que ocorreu. 3.2 Indique, justificando, qual foi o elemento redutor. NOME ___________________________________________________ Turma ___________ Número _________ Ficha 2 Degradação dos metais Domínio 1: Metais e ligas metálicas Downloaded by Paulo Pessoa 2 (paulofps005@gmail.com) lOMoARcPSD|18021509 Editável e fotocopiável © Texto | Novo 12Q 99 4. Na seguinte célula galvânica o elétrodo de ferro, Fe, é negativo. Podemos afirmar que: (A) Os eletrões fluem no condutor metálico de cobre, Cu, para ferro, Fe. (B) O ferro é oxidado e o ião cobre (II) é reduzido. (C) O poder redutor do ferro é inferior ao do cobre. (D) Na ponte salina existem eletrões livres. 5. Na célula eletroquímica de Daniell, ocorre a reação representada pela equação química: Zn (s) + Zn2+ (aq) Cu2+ (aq) + Cu (s) Às espécies químicas envolvidas correspondem os seguintes potenciais padrão de redução: E o(Cu2+/Cu) = +0,34 V ; Eo(Zn2+/Zn) = –0,76 V Qual é o único valor que pode assumir a tensão da célula de Daniell? (A) 1,10 V (B) 0,42 V (C) –0,42 V(D) –1,10 V Grupo II 1. Recorrendo a uma tabela de potenciais padrão de redução, indique qual dos conjuntos de metais poderá fazer a proteção catódica do ferro, oxidando-se em vez de ferro, Fe. (A) Zn ou Ag. (B) Zn ou Mg. (C) Mg ou Cu. (D) Sn ou Cu. 2. O processo de proteção catódica (também chamada proteção por sacrifício), utilizado nos cascos de navios, aplica-se também na proteção de oleodutos e gasodutos. 2.1 Transcreva a frase, selecionando as palavras que permitem obter uma afirmação verdadeira. «Na proteção catódica o metal de sacrifício funciona como …a)… (cátodo/ânodo) e o metal a proteger funciona como …b)… (cátodo/ânodo).» 2.2 Baseando-se na série eletroquímica ao lado, indique, justificando, se, por proteção catódica, o: i. zinco pode proteger o ferro. ii. chumbo pode proteger o ferro. 2.3 Como se designa o metal que sofre corrosão em vez do ferro? Downloaded by Paulo Pessoa 2 (paulofps005@gmail.com) lOMoARcPSD|18021509 100 Editável e fotocopiável © Texto | Novo 12Q Consulte a Tabela Periódica e/ou o formulário sempre que necessário. Grupo I 1. Considere o ião complexo tetraquocobre (II), [Cu(H2O)4] 2+. 1.1 Identifique os ligandos e indique o respetivo número. 1.2 Qual é o elemento central presente neste ião complexo? Qual é a sua carga? 1.3 Esboce a estrutura deste ião complexo, evidenciando as ligações covalentes dativas. 2. O EDTA é um ligando hexadentado. Explique a ação deste ligando quando é usado na terapia de intoxicação por chumbo. 3. O ião complexo hexaquoníquel (II), [Ni(H2O)6] 2+, possui cor verde. Escreva a equação química que traduz a obtenção deste ião a partir do ião níquel (II) e água. 4. Misturaram-se 40 cm3 de solução 0,40 mol dm–3 de NH3 com 60 cm 3 de solução 0,30 mol dm–3 de NH4C . Calcule o pH da solução, a 25 °C. Kb(NH3, 25 °C) = 1,75 10 –5 5. Considere uma solução 0,20 mol dm–3 de cloreto de amónio. 5.1 Justifique que se trate de uma solução ácida. 5.2 Calcule o pH da solução, a 25 °C, sabendo que Ka(NH4 +) = 5,7 10–10. 6. Calcule o pH de uma solução 0,10 mol dm–3 de nitrato de amónio, sabendo que Kb(NH3) = 1,75 10 –5. 7. Considere uma solução 0,50 mol dm–3 de acetato de amónio, NH4CH3CO2. 7.1 Justifique tratar-se de uma solução neutra, sabendo que Ka(CH3COOH) = Kb(NH3) = 1,75 10 5. 7.2 Encontre uma justificação para o facto de se tratar de uma solução tampão. 8. Considere uma solução aquosa 0,10 mol dm–3 em NaCH3CO2 e 0,010 mol dm –3 em NaOH. 8.1 Identifique duas contribuições para [OH–], além da contribuição da auto-ionização da água. 8.2 Justifique que possa desprezar uma delas no cálculo do pOH. 8.3 Qual o pH da solução? NOME ___________________________________________________ Turma ___________ Número _________ Ficha 3 Metais, ambiente e vida Domínio 1: Metais e ligas metálicas Downloaded by Paulo Pessoa 2 (paulofps005@gmail.com) lOMoARcPSD|18021509 Editável e fotocopiável © Texto | Novo 12Q 101 9. Considere uma solução 0,10 mol dm–3 de cianeto de potássio (Ka(HCN, 25 °C) = 6,2 10 –10). 9.1 Indique a fórmula química do sal e respetivos iões. 9.2 Justifique tratar-se de uma solução alcalina. 9.3 Escreva a equação química da hidrólise. 9.4 Calcule Kb para a base CN –. 10. Para uma solução aquosa 0,01 mol dm–3 em HC , indique: 10.1 o grau de ionização de HC . 10.2 a concentração do ião C –. 10.3 a concentração de HC . Grupo II 1. O gráfico abaixo diz respeito a uma reação catalisada por uma enzima. 1.1 O gráfico mostra que… (A) a velocidade da reação aumenta com o aumento da temperatura. (B) a velocidade da reação depende da concentração da enzima. (C) a enzima nem sempre catalisa a reação. (D) existe uma barreira energética entre reagentes e produtos da reação. 1.2 Qual a temperatura ótima de atuação da enzima? 2. No processo de Haber-Bosch faz-se a síntese do amoníaco a partir de N2 e H2. A utilização do ferro neste processo é determinante. 2.1 Atendendo ao enunciado, escreva a equação química que traduz a síntese do amoníaco. 2.2 A extensão da reação aumenta, diminui ou mantém-se com a utilização do ferro? 2.3 Na reação química o ferro é: (A) reagente. (B) produto da reação. (C) catalisador. (D) inibidor. Downloaded by Paulo Pessoa 2 (paulofps005@gmail.com) lOMoARcPSD|18021509 102 Editável e fotocopiável © Texto | Novo 12Q Consulte a Tabela Periódica e/ou formulários sempre que necessário. Grupo I 1. Das seguintes afirmações, indique a verdadeira. (A) Na destilação fracionada do petróleo, os hidrocarbonetos com menor ponto de ebulição condensam na parte inferior da coluna de destilação. (B) Uma fração que possua 1 a 4 átomos de carbono por molécula tem menor ponto de ebulição do que uma fração com 14 a 18 átomos de carbono. (C) O gasóleo é uma fração mais volátil do que a gasolina, pelo que esta última corresponde a uma fração de destilado com menor ponto de ebulição. (D) A destilação fracionada do petróleo pode ser feita a pressão reduzida para promover a rutura das ligações químicas dos hidrocarbonetos. 2. A Organização para a Proibição de Armas Químicas (OPAQ) investigou onze casos de utilização de gás Sarin na Síria, em 2016. A molécula característica deste gás pode ser representada por: 2.1 Diga, justificando, se o gás é um hidrocarboneto. 2.2 Esboce a fórmula de estrutura evidenciando todos os átomos e ligações existentes. 3. Escreva o nome dos compostos orgânicos identificados pelas fórmulas de estrutura: A. B. 4. Esboce a fórmula de estrutura dos compostos orgânicos identificados pelos nomes: A. Ciclobuteno B. 3-etilpent-1-eno 5. Os álcoois e os éteres são utilizados em diferentes percentagens na gasolina. O etanol e o MTEB (éter metílico e terc-butílico) são dois compostos relevantes. 5.1 Escreva o nome do éter que é isómero funcional do etanol. 5.2 Escreva o nome de um álcool de cadeia linear, isómero funcional do MTEB, sabendo que a estrutura do MTEB é: NOME ___________________________________________________ Turma ___________ Número _________ Ficha 4 Combustíveis fósseis: o carvão, o crude e o gás natural Domínio 2: Combustíveis, energia e ambiente Downloaded by Paulo Pessoa 2 (paulofps005@gmail.com) lOMoARcPSD|18021509 Editável e fotocopiável © Texto | Novo 12Q 103 6. O monóxido de carbono possui uma afinidade para com a hemoglobina muito superior à do oxigénio. 6.1 Esboce a fórmula de estrutura da molécula de monóxido de carbono, CO, e da molécula de oxigénio, O2. 6.2 Em qual dos casos prevê a existência de uma ligação covalente polar? Justifique. Grupo II 1. A uma altitude de 10 km a pressão atmosférica é cerca de 100 mm Hg e a temperatura –50 °C. A essa pressão e temperatura determine o volume que ocuparia uma bola elástica contendo 2,00 g de hélio. Admita que o hélio se comporta como um gás ideal. 2. Considere uma amostra de propano a uma pressão de 1 atm, e à temperatura de –15 °C. A que temperatura deve ser sujeita, sem variação de volume, para que a sua pressão duplique? Admita que o gás se comporta como um gás ideal. 3. Um gás de massa molar 80 g mol–1 é submetido a condições PTN num recipiente de capacidade igual a 6,0 L. Determine a massa volúmica do gás. Admita que o gás se comporta como um gás ideal. 4. Os óxidos de metais alcalinos reagem com dióxido de carbono, produzindo carbonatos. Podem, assim, ser utilizados como absorventes de CO2. Nas viagens espaciais, por ser o menos denso dos óxidos alcalinos, utiliza-se Li2O para remover o dióxido de carbono expirado pelos astronautas. A reação em causa é representada por: Li2O (s) + CO2 (g) Li2CO3 (s) Qual é o volume de CO2, em condições normais de pressão e temperatura, que pode ser absorvido por 1,00 mol de óxido de lítio, Li2O? Downloaded by Paulo Pessoa 2 (paulofps005@gmail.com) lOMoARcPSD|18021509 104 Editável e fotocopiável © Texto | Novo 12Q Consultea Tabela Periódica e/ou formulários sempre que necessário. 1. O etanol é um combustível alternativo aos combustíveis fósseis. Sabendo que a queima de uma mole de etanol liberta 1367 kJ de energia como calor (a pressão constante), determine a massa de etanol que é necessário queimar nestas condições para obter 240 × 103 kJ. 2. Determine a variação de entalpia da reação traduzida por Fe2O3 (s) + CO (g) 2 FeO (s) + CO2 (g) a partir das seguintes equações termoquímicas: 2 Fe (s) + 3 2 O2 (g) Fe2O3 (s) ; H1 = –822 kJ CO (g) + 1 2 O2(g) CO2 (g) ; H2 = –283 kJ Fe (s) + 1 2 O2 (g) FeO (s) ; H3 = –266 kJ 3. O besouro bombardeiro é um animal carnívoro que esguicha um jato quando intimidado. No seu organismo ocorre a mistura de duas soluções aquosas, sendo uma delas a solução de peróxido de hidrogénio, H2O2. A reação envolvida corresponde a C6H4(OH)2 (aq) + H2O2 (aq) C6H4O2 (aq) + 2 H2O (l) Determine a variação de entalpia da reação a partir das seguintes equações termoquímicas: C6H4(OH)2 (aq) C6H4O2 (aq) + H2 (g) ; H1 = +177 kJ mol –1 H2O (l) + 1 2 O2 (g) H2O2 (aq) ; H2 = +95 kJ mol –1 H2O (l) 1 2 O2 (g) + H2 (g) ; H3 = +286 kJ mol –1 4. Considere os combustíveis hidrogénio ( cH(298 K) = 286 kJ mol –1) e metano ( cH(298 K) = 890 kJ mol –1). Determine a quantidade de energia libertada na combustão de 0,5 kg de cada combustível. NOME ___________________________________________________ Turma ___________ Número _________ Ficha 5 De onde vem a energia dos combustíveis Domínio 2: Combustíveis, energia e ambiente Downloaded by Paulo Pessoa 2 (paulofps005@gmail.com) lOMoARcPSD|18021509 Editável e fotocopiável © Texto | Novo 12Q 105 Consulte a Tabela Periódica e/ou formulários sempre que necessário. 1. O polietileno é sintetizado a partir de um só tipo de monómero, contrariamente ao poliuretano. O … é um copolímero e o … um homopolímero. (A) … polietieleno … poliuretano … (B) … poliuretano … polietileno … (C) … polietileno … monómero … (D) … poliuretano … monómero … 2. Considere uma macromolécula de polietileno com 15 000 unidades . 2.1 Identifique o grau de polimerização. 2.2 Represente devidamente a macromolécula de polietileno, atendendo ao número de unidades estruturais. 2.3 Determine a massa molar dessa macromolécula. 3. Em determinadas reações de polimerização, as ligações duplas dos monómeros transformam-se em ligações simples no polímero. 3.1 Por que nome é conhecido esse processo de polimerização? 3.2 Escreva a equação química referente à síntese do prop-1-eno (propileno). 4. Os poliésteres são exemplos de polímeros de condensação. Nestes polímeros ocorre… (A) mudança de estado físico, quando arrefecidos. (B) associação de moléculas com formação simultânea de água além do polímero. (C) mudança de estado físico, quando aquecidos. (D) associação de moléculas com iões. 5. A estrutura da cadeia polimérica determina as propriedades físicas dos polímeros. Entre cadeias … as interações são mais fracas, obtendo-se um material mais … (A) … ramificadas … flexível. (B) … lineares … resistente. (C) … ramificadas … flexível. (D) … lineares … resistente. 6. É difícil conceber uma diminuição na utilização de plásticos. Daí a importância, por exemplo, da reciclagem. Mencione uma vantagem e uma desvantagem de um produto que foi reciclado. NOME ___________________________________________________ Turma ___________ Número _________ Ficha 6 Materiais poliméricos Domínio 3: Plásticos, vidros e novos materiais Downloaded by Paulo Pessoa 2 (paulofps005@gmail.com) lOMoARcPSD|18021509 106 Editável e fotocopiável © Texto | Novo 12Q Consulte a Tabela Periódica, uma tabela de constantes ou o formulário sempre que necessário. Nos itens de escolha múltipla escreva a letra da única opção que permite obter uma afirmação correta ou responder corretamente à questão colocada. Nos itens de construção que envolvam cálculos numéricos é obrigatório apresentar todas as etapas de resolução. No final apresenta-se a respetiva cotação. Grupo I Os elementos de origem natural, quer na Terra quer em qualquer parte do Universo, são 90. Os restantes elementos são de origem laboratorial, sendo alguns muito instáveis e existindo em quantidades muito pequenas. Todos os elementos se encontram organizados na Tabela Periódica em grupos (ou famílias) e períodos. 1. Compare os elementos metálicos e não metálicos, relativamente à energia de ionização e à afinidade eletrónica. 2. Considere os elementos X, Y e Z (em que as letras não correspondem a símbolos químicos), cujas configurações eletrónicas, no estado de menor energia, são: X – [Kr] 5s2 Y – [Kr] 4d1 5s2 Z – [Kr] 4d5 5s1 2.1 Em relação a estes elementos pode afirmar-se que... (A) os elementos X, Y e Z são metais de transição. (B) os elementos X, Y e Z pertencem ao grupo dois da Tabela Periódica. (C) o ião mais comum do elemento Y é o ião mononegativo Y –. (D) a energia de primeira ionização do elemento Z é superior à do elemento X. 2.2 Com base na configuração eletrónica do elemento Z: i. conclua, justificando, a que grupo, período e bloco pertence este elemento. ii. explique por que razão a sua configuração eletrónica, no estado de menor energia, não é [Kr] 4d4 5s2. 2.3 Os elementos V e W têm, respetivamente, a configuração eletrónica [Ar] 4s2 e [Ar] 3d10 4s2. Tratando-se de metais, estes dois elementos têm… (A) elevada energia de ionização e elevada eletroafinidade. (B) elevada energia de ionização e baixa eletroafinidade. (C) baixa energia de ionização e baixa eletroafinidade. (D) baixa energia de ionização e elevada eletroafinidade. NOME ___________________________________________________________ Turma _______ Número _______ Estrutura e propriedades dos metais. Degradação dos metais. Teste de avaliação 1 Downloaded by Paulo Pessoa 2 (paulofps005@gmail.com) lOMoARcPSD|18021509 Editável e fotocopiável © Texto | Novo 12Q 107 Grupo II A estrutura e as propriedades dos sólidos cristalinos, como, por exemplo, ponto de fusão, massa volúmica e dureza, são, em grande parte, determinadas pelo tipo de tipo de ligação entre as suas unidades estruturais e pelo arranjo espacial que daí advém. 1. As figuras seguintes representam estruturas de sólidos cristalinos. I III II IV Qual é o tipo de sólido cristalino que corresponde a cada uma das figuras? (A) I – cristal metálico II – cristal covalente III – cristal molecular IV – cristal iónico (B) I – cristal iónico II – cristal covalente III – cristal molecular IV – cristal metálico (C) I – cristal metálico II – cristal molecular III – cristal covalente IV – cristal iónico (D) I – cristal iónico II – cristal molecular III – cristal covalente IV – cristal metálico 2. Os metais são sólidos cristalinos. A eficácia da ligação metálica (ligação química que ocorre nos metais), depende de vários fatores, em que se inclui o número de eletrões de valência partilhados e, consequentemente, a carga dos cernes dos átomos. 2.1 Caracterize a ligação metálica. 2.2 A figura seguinte representa uma propriedade característica dos metais. Indique o nome desta propriedade e explique-a, com base no modelo da ligação metálica. Downloaded by Paulo Pessoa 2 (paulofps005@gmail.com) lOMoARcPSD|18021509 108 Editável e fotocopiável © Texto | Novo 12Q 3. As propriedades físicas dos sólidos podem ser interpretadas em termos da sua estrutura. O diamante e a grafite são sólidos cristalinos com a mesma composição (carbono). Na figura representam-se as respetivas estruturas. 3.1 Relativamente a algumas características do diamante e da grafite, pode afirmar-se que… (A) o diamante é um cristal covalente e a grafite é um cristal molecular. (B) o diamante e a grafite apresentam, simultaneamente, elevada dureza e condutibilidade elétrica elevada. (C) a grafite,contrariamente ao diamante, é um bom condutor elétrico. (D) as unidades estruturais do diamante são átomos e as da grafite são moléculas. 3.2 O diamante é um material extremamente duro e de elevado ponto de fusão (3500 C). Explique, com base no tipo de ligação que se estabelece entre os átomos de carbono, estas propriedades do diamante. 4. O cobre, a seguir ao ferro e ao alumínio, é um metal largamente utilizado, nomeadamente na área da eletricidade. A extração industrial de cobre metálico, tal como a dos metais, em geral, implica problemas de impacto ambiental, durante e após o processo. Cerca de metade do cobre utilizado na Europa é reciclado. Salienta-se que não existe diferença de qualidade do material reciclado para o metal extraído diretamente do minério (recurso natural). 4.1 Indique três razões pelas quais a reciclagem de objetos de cobre pode contribuir para a sustentabilidade económica e ambiental. 4.2 Explique porque é possível reciclar metais de forma repetida e sucessiva sem alteração das propriedades do metal. Downloaded by Paulo Pessoa 2 (paulofps005@gmail.com) lOMoARcPSD|18021509 Editável e fotocopiável © Texto | Novo 12Q 109 Grupo III Os metais sofrem naturalmente danos devido à corrosão atmosférica. A corrosão de metais – deterioração destes por um processo eletroquímico – causa enormes prejuízos, nomeadamente em edifícios, pontes, navios e carros. A ferrugem do ferro, o escurecimento da prata e a patine (película verde que se forma sobre o cobre e o bronze) são exemplos de corrosão. 1. Dos exemplos de corrosão à nossa volta, o mais comum é o da formação de ferrugem, como resultado da reação de ferro com o oxigénio gasoso, em presença da água. A formação de ferrugem pode ser traduzida pela seguinte equação química global 4 Fe (s) + 3 O2 (g) + 2x H2O (l) 2 Fe2O3·xH2O (s) 1.1 Explique como é que o pH do meio influencia o processo de formação da ferrugem. Comece por escrever a equação da semirreação de redução. 1.2 Qual é o efeito na corrosão do ferro quando esta ocorre num ambiente em que se verifique a presença de substâncias iónicas, como por exemplo cloreto de sódio, NaC ? 2. O dicromato de potássio, K2Cr2O7, pode ser usado para determinar o teor de ferro em minérios: o minério é dissolvido em ácido clorídrico, o ferro (III) é reduzido a ferro (II) e a solução resultante é posteriormente titulada com solução padrão de dicromato. Considere a transformação que ocorre na titulação: Cr2O7 2 (aq) + Fe2+ (aq) Cr3+ (aq) + Fe3+ (aq) 2.1 Calcule a variação do número de oxidação do cromo. 2.2 Acerte a equação química em meio ácido pelo método das semiequações. Apresente todos os passos. 3. A cor verde que algumas estátuas antigas de bronze (liga de cobre e estanho) apresentam deve-se à formação natural da patine, camada constituída pelo composto Cu2(OH)2CO3, por corrosão do cobre. 3.1 Os principais agentes responsáveis pela formação da patine, como resultado da corrosão do cobre, são… (A) nitrogénio e oxigénio. (B) dióxido de carbono e oxigénio. (C) nitrogénio, dióxido de carbono e água. (D) dióxido de carbono, oxigénio e água. 3.2 Conclua, justificando, sobre a influência do pH do meio na formação da patine. FIM Cotações Grupo I Grupo II Grupo III 1. 2.1 2.2 i. 2.2 ii. 2.3 1. 2.1 2.2 3.1 3.2 4.1 4.2 1.1 1.2 2.1 2.2 3.1 3.2 12 8 12 12 8 8 16 16 8 12 12 10 12 12 8 16 8 10 52 PONTOS 82 PONTOS 66 PONTOS Downloaded by Paulo Pessoa 2 (paulofps005@gmail.com) lOMoARcPSD|18021509 110 Editável e fotocopiável © Texto | Novo 12Q Consulte a Tabela Periódica, uma tabela de constantes ou o formulário sempre que necessário. Nos itens de escolha múltipla escreva a letra da única opção que permite obter uma afirmação correta ou responder corretamente à questão colocada. Nos itens de construção que envolvam cálculos numéricos é obrigatório apresentar todas as etapas de resolução. No final apresenta-se a respetiva cotação. Grupo I As reações de oxidação-redução envolvem transferência de eletrões. Este facto permite que essas reações, quando espontâneas, possam ser usadas para produzir corrente elétrica. Noutros casos utiliza- -se corrente elétrica para forçar a ocorrência de uma reação de oxidação-redução não espontânea. 1. Nas figuras seguintes representam-se esquematicamente dois tipos diferentes de células eletroquímicas. I II Com base na informação pode afirmar-se que… (A) a célula representada no esquema I é uma célula eletrolítica. (B) a célula representada no esquema II é uma célula galvânica. (C) na célula representada no esquema I ocorre uma reação de oxidação-redução espontânea. (D) na célula representada no esquema II ocorre uma reação de oxidação-redução com produção de corrente elétrica. 2. Na figura representa-se esquematicamente uma célula eletroquímica, com um elétrodo padrão de hidrogénio ( H = 1 atm, [H +] = 1,0 mol dm–3) e uma placa de prata, Ag (s), mergulhada numa solução aquosa de nitrato de prata, Ag(NO3) (aq), em condições padrão ([Ag+] = 1,0 mol dm–3). 2.1 Conclua, justificando, qual dos elétrodos é o ânodo e qual é o cátodo. 2.2 Escreva a equação química que traduz a reação global espontânea, responsável pela corrente elétrica que se obtém com esta célula. NOME ___________________________________________________________ Turma _______ Número _______ Degradação dos metais. Metais, ambiente e vida. Teste de avaliação 2 Downloaded by Paulo Pessoa 2 (paulofps005@gmail.com) lOMoARcPSD|18021509 Editável e fotocopiável © Texto | Novo 12Q 111 2.3 Uma das funções da ponte salina é assegurar a eletroneutralidade das soluções dos elétrodos, durante o funcionamento da célula eletroquímica, através do movimento dos iões existentes na ponte salina para as soluções. Conclua, justificando, se são os catiões ou os aniões, existentes na ponte salina, que se movimentam para a solução aquosa de nitrato de prata, Ag(NO3) (aq). 2.4 Represente o diagrama da célula eletroquímica em estudo. 2.5 Em condições padrão, a força eletromotriz (ou tensão) da célula eletroquímica em estudo, E°, é 0,80 V. Com base nesta informação, pode afirmar-se que: (A) A prata, Ag (s), reage extensamente com os iões hidrogénio, H+ (aq). (B) A prata, Ag (s), tem maior poder redutor que o hidrogénio, H2 (g). (C) O potencial padrão de redução do par (H+/H2) é maior do que o do par (Ag +/Ag). (D) O potencial padrão de redução do par (Ag+/Ag) tem o valor 0,80 V. 3. Pretende-se construir uma célula galvânica padrão utilizando, como elétrodos, duas barras metálicas (sendo uma delas de chumbo), mergulhadas em soluções dos respetivos iões. Considere os seguintes dados: Semirreação de redução E° / V Ag+ (aq) + e– Ag (s) +0,80 Cu2+ (aq) + 2 e– Cu (s) +0,34 Pb2+ (aq) + 2 e– Pb (s) –0,13 Zn2+ (aq) + 2 e– Zn (s) –0,76 A 3+ (aq) + 3 e– A (s) –1,66 3.1 Conclua, justificando, qual dos metais da tabela pode ser usado para a construção de uma célula, com maior tensão, quando a barra de chumbo funcionar como: i. ânodo. ii. cátodo. 3.2 Indique os fatores de que depende a tensão de uma célula galvânica. Grupo II Os metais de transição têm uma tendência particular para formar iões complexos. Estes iões são cruciais em muitos processos químicos e biológicos. 1. Em relação às características estruturais dos iões complexos pode afirmar-se que: (A) Os ligandos podem ser moléculas ou iões capazes de mudar o número de oxidação do átomo metálico central. (B) As ligações que se estabelecem entre o ião metálico e os átomos dos ligandos são ligações metálicas. (C) O número de coordenação de um ião complexo depende do número de ligações que um ligando estabelece com o átomo central. (D) A carga de um ião complexo resulta da carga do ião metálico e das cargas dos ligandos, ficando repartida por todo o ião complexo. Downloaded by Paulo Pessoa 2 (paulofps005@gmail.com)lOMoARcPSD|18021509 112 Editável e fotocopiável © Texto | Novo 12Q 2. Observe as fórmulas de estrutura de alguns complexos. A B C D 2.1 O ião complexo com a estrutura B apresenta... (A) número de coordenação 6, tendo o metal número de oxidação –2. (B) número de coordenação 6, tendo o metal número de oxidação +2. (C) número de coordenação 4, tendo o metal número de oxidação +6. (D) número de coordenação 4, tendo o metal número de oxidação –6. 2.2 Classifique os ligandos presentes nos complexos apresentados quanto ao número de átomos dadores. 2.3 Os complexos com ligandos polidentados designam-se quelantes. Dos complexos apresentados são quelantes: (A) A e B. (B) B e C. (C) A, C e D. (D) B, C e D. 2.4 Muitos complexos têm grandes aplicações na área das ciências médicas, quer nas áreas da terapêutica quer nas áreas de diagnóstico. O ligando do complexo … é usado na terapia de envenenamento por metais pesados, enquanto o complexo … desempenha um papel importante na área da imagiologia médica. (A) D … C (B) C … D (C) A … C (D) D … A Downloaded by Paulo Pessoa 2 (paulofps005@gmail.com) lOMoARcPSD|18021509 Editável e fotocopiável © Texto | Novo 12Q 113 3. Muitos compostos sólidos dos metais de transição e respetivas soluções aquosas são corados. A cor indica absorção de luz visível. Com o objetivo de determinar, por espetrofotometria, o teor de ferro total (na forma de Fe2+) no efluente aquoso de uma indústria, utilizou-se fenantrolina como agente complexante dos iões Fe2+. A fenantrolina ao reagir com os iões Fe2+ origina o complexo [Fe(fen)3] 2+, cor de laranja. Os valores máximos de absovência, para 4 soluções padrão e para a amostra, foram obtidos para um comprimento de onda de 510 nm, com um percurso ótico da radiação incidente de 1 cm. Na tabela seguinte apresentam-se os resultados obtidos. Concentração de ferro / mg dm–3 Absorvência Soluções padrão 0,00 0,000 1,00 0,183 2,00 0,364 3,00 0,546 4,00 0,727 Amostra 0,269 3.1 Trace a reta de calibração. 3.2 Determine o teor de ferro total na amostra de água (em mg dm–3), considerando que o fator de diluição para a solução preparada a partir do volume de amostra inicial é 5. 3.3 Abaixo encontra-se o espetro de absorvência no visível do complexo [Fe(fen)3] 2+. Justifique a escolha do valor de comprimento de onda utilizado (510 nm) para traçar a reta de calibração. 3.4 Indique dois erros instrumentais que pudessem afetar os resultados obtidos. FIM Cotações Grupo I Grupo II 1. 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 3.1 i 3.1 ii 3.2 1. 2.1 2.2 2.3 2.4 3.1 3.2 3.3 3.4 8 16 8 12 10 8 16 16 12 8 8 12 8 8 12 16 10 12 106 PONTOS 94 PONTOS Downloaded by Paulo Pessoa 2 (paulofps005@gmail.com) lOMoARcPSD|18021509 114 Editável e fotocopiável © Texto | Novo 12Q Consulte a Tabela Periódica, a tabela de constantes ou o formulário sempre que necessário. Nos itens de escolha múltipla escreva a letra da única opção que permite obter uma afirmação verdadeira ou responder corretamente à questão. Nos itens de construção que envolvam cálculos numéricos é obrigatório apresentar todas as etapas de resolução. No final apresenta-se a respetiva cotação. Grupo I Alguns dos catorze elementos metálicos essenciais à vida são metais de transição. O seu papel nos sistemas vivos é devido principalmente à capacidade de formarem complexos com diversos grupos dadores presentes nos sistemas biológicos. Embora as quantidades requeridas desses elementos pelo organismo sejam pequenas, a deficiência de algum deles pode dar origem a doenças graves. 1. Os metais … são todos essenciais ao organismo humano. (A) Mn, Mo, Hg e Pb (B) Cr, Co, Ni e Cd (C) Zn, Mo, Pb e Co (D) Mg, Zn, Cu e V 2. O transporte de oxigénio no sangue é feito através da hemoglobina, que na sua constituição apresenta … grupos hemo. Estes grupos são complexos em que o ião central é o … e em que uma das ligações de coordenação pode ser estabelecida com uma molécula de … (A) dois ... magnésio ... água. (B) quatro ... ferro (II) ... oxigénio. (C) dois ... ferro (II)... oxigénio. (D) quatro ... magnésio ... água. NOME ___________________________________________________________ Turma _______ Número _______ Metais, ambiente e vida. Teste de avaliação 3 Downloaded by Paulo Pessoa 2 (paulofps005@gmail.com) lOMoARcPSD|18021509 Editável e fotocopiável © Texto | Novo 12Q 115 3. A afinidade da hemoglobina pelo oxigénio depende, entre outros fatores, do pH do meio. O gráfico seguinte representa a percentagem de oxigénio, O2, ligado à hemoglobina, Hb, em função da pressão parcial de O2, O , para dois valores diferentes de pH. 3.1 Qual é o valor de pH do meio em que é maior a capacidade da hemoglobina se ligar ao oxigénio? 3.2 Considere que num tecido com elevada atividade metabólica (como, por exemplo, o tecido muscular) a pressão parcial do oxigénio é 20 mm Hg e o pH do sangue é 7,2, devido a uma maior concentração de dióxido de carbono, CO2. i. Qual é a percentagem de oxigénio ligado à hemoglobina? ii. O facto de o pH do sangue tecidular ser mais baixo facilita a oxigenação das células do tecido. Justifique. 4. A figura apresenta esquematicamente a ligação da hemoglobina, Hb, ao oxigénio, O2. Justifique a seguinte afirmação: «A ligação da hemoglobina ao oxigénio é cooperativa.» Downloaded by Paulo Pessoa 2 (paulofps005@gmail.com) lOMoARcPSD|18021509 116 Editável e fotocopiável © Texto | Novo 12Q Grupo II O pH normal do sangue arterial é 7,4 e o do sangue venoso, devido à maior concentração de CO2, um pouco inferior. A regulação do pH nos líquidos corpóreos é muito importante, pois pequenas variações da concentração de H3O + podem provocar graves problemas de saúde. Nos hospitais faz-se a administração intravenosa de soluções salinas para regular este pH. O pH das piscinas e dos aquários também é regulado por adição de sais. 1. A dissolução de sais em água pode originar soluções ácidas, básicas ou neutras. 1.1 O hipoclorito de cálcio, Ca(C O)2, é um sal de utilização comum no tratamento da água de piscinas. Uma solução aquosa deste sal tem características... (A) básicas, devido ao facto de o ião Ca2+ (aq) se hidrolisar como base e o ião C O– (aq) não se hidrolisar. (B) ácidas, devido ao facto de o ião Ca2+ (aq) não se hidrolisar e o ião C O– (aq) se hidrolisar como ácido. (C) básicas, devido ao facto de o ião Ca2+ (aq) não se hidrolisar e o ião C O– (aq) se hidrolisar como base. (D) ácidas, devido ao facto de o ião Ca2+ (aq) se hidrolisar como ácido e o ião C O– (aq) não se hidrolisar. 1.2 O cianeto de amónio, NH4CN, é um sal que pode ser obtido a partir da reação de neutralização de ácido cianídrico, HCN (Ka = 6,2 10 –10, a 25 C), com amoníaco, NH3 (Kb = 1,8 10–5, a 25 C). Uma solução aquosa de cianeto de amónio, a 25 C, apresenta um caráter... (A) fortemente ácido. (B) ligeiramente ácido. (C) neutro. (D) ligeiramente básico. Dado: Kw 1,0 10 –14 (a 25 C) 2. Quando se dissolve nitrato de ferro (III) , Fe(NO3)3, em água desionizada, ocorre a dissociação do sal em iões Fe3+ (aq) e NO – (aq). Os iões Fe3+ (aq) sofrem hidratação, originando iões [Fe(H2O)6] 3+ (aq). Considere que, a 25 C, Ka([Fe(H2O)6] 3+ (aq)) = 6,0 10–3 e Kw = 1,0 10 –14. Conclua, justificando com base na informação apresentada e sem apresentar cálculos, qual é o caráter químico da solução aquosa de nitrato de ferro (III) , a 25 C. Downloaded by Paulo Pessoa 2 (paulofps005@gmail.com) lOMoARcPSD|18021509 Editável e fotocopiável © Texto | Novo 12Q 117 3. Considere duas soluções de igual concentração (0,15 mol dm–3), uma de hidróxido de sódio, NaOH, e outra de acetato de sódio, NaCH3CO2. Dados: Kb(CH3CO2 – ) 5,6 10–10 (a 25 C); Kw 1,0 10 –14 (a 25 C) 3.1 Conclua, justificando com base na informação apresentada e sem apresentar cálculos,
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