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1 PROVA MODELO 1 GRUPO I Aristóteles tinha examinado corpos em movimento e tinha concluído, pelo modo como os corpos caem dentro de água, que a velocidade de um corpo em queda é uniforme, proporcional ao seu peso, e seria infinita na ausência de um meio resistente ao movimento. No entanto, Galileu convenceu-se que estudar o movimento de corpos em líquidos obscurecia, em vez de clarificar, o assunto. Tal como Aristóteles, descobriu ser muito difícil medir diretamente as trajetórias dos corpos em queda, porque o olho não é suficientemente veloz, e os medidores de tempo existentes na época não eram suficientemente exatos para medir curtos intervalos de tempo. Em vez de retardar o movimento dos corpos em queda tornando mais espesso o meio atra- vés do qual passavam, fez rolar corpos ao longo de planos inclinados e pensou: deste modo posso fazer uma aproximação à queda livre dos corpos. Se o plano utilizado fosse pouco inclinado, uma bola deslocar-se-ia devagar; aumentando-se o de- clive, a bola deslocar-se-ia mais depressa. Quanto mais inclinado fosse o declive, mais a trajetória da bola se aproximaria da queda livre. Ao medir a taxa a que os objetos rolavam descendentemente ao longo do plano inclinado, e como esta taxa mudava à medida que o declive aumentava, Galileu esperava resolver o caso dos corpos em queda livre. Adaptado de O Prisma e o Pêndulo – as dez mais belas experiências científicas, p. 52, Crease, R. (2006) 1. Transcreva do texto uma frase que traduza um facto em que Aristóteles e Galileu fossem concordantes. 2. Considere a conceção de movimento do tempo de Aristóteles, referida no texto, e a atual. 2.1. Deixaram-se cair dois corpos, 1 e 2, de pesos diferentes, de tal modo que P1 > P2, dentro da água de uma piscina. Selecione qual dos gráficos seguintes melhor traduz o módulo da velocidade dos corpos, 1 e 2, de acordo com a conceção de Aristóteles. (A) (B) (C) (D) 2.2. Se forem deixados cair os dois corpos, 1 e 2, da mesma altura, num ponto próximo da super- fície da Terra, eles poderão ou não atingir o solo no mesmo instante. Conclua, fundamentando, se a afirmação anterior é verdadeira ou falsa. 3. Galileu recorreu a planos inclinados de diferentes inclinações para tentar compreender o movimento de queda livre. 3.1. Na linha 12 do texto é referido: “Ao medir a taxa a que os objetos rolavam descendentemente ao longo do plano inclinado, e como esta taxa mudava à medida que o declive aumentava, …” Selecione, das alternativas seguintes, a que poderá substituir a palavra “taxa” no contexto da frase citada. (A) Velocidade (B) Força (C) Distância percorrida (D) Aceleração © Edições ASA v 1 2 t v 2 1 t 1 2 v 2 1 t v 1 2 t 2 PROVA MODELO 1 3.2. O gráfico da figura ao lado traduz o módulo da aceleração de um corpo em queda livre na Lua. Admitindo o eixo de referência orientado verticalmente para “baixo”, determine o valor da velocidade com que corpo atingiria a superfície da Lua se fosse largado de uma altura de 20,0 m. Apresente todas as etapas de resolução. 4. No laboratório de Física um grupo de alunos estudou o movimento de um bloco, de massa m, lançado ao longo de um plano inclinado com atrito considerável. Na figura seguinte mos- tra-se o lançamento do bloco com velocidade inicial, »v0 e a velocidade num dado instante t. Instante de lançamento Instante t 4.1. Num pequeno texto compare as forças que atuam no bloco na subida e na descida, o tipo de movimento adquirido e conclua, fundamentando, se o módulo da aceleração na descida é maior, menor ou igual ao da subida. 4.2. Selecione a única opção que completa corretamente a frase que se segue. Se o atrito entre o bloco e plano inclinado fosse desprezável, podemos prever que… (A) … a altura máxima atingida pelo bloco seria a mesma e o tempo de subida igual ao tempo de descida. (B) … a altura máxima atingida pelo bloco seria maior e o tempo de subida maior que o tempo de descida. (C) … a altura máxima atingida pelo bloco seria a mesma e o tempo de subida menor que o tempo de descida. (D) … a altura máxima atingida pelo bloco seria maior e o tempo de subida igual ao tempo de descida. GRUPO II A grandeza física temperatura é fundamental na análise de diferentes sistemas. 1. Refira o nome de um aparelho que permita medir a temperatura de um corpo na unidade SI dessa grandeza. 2. Quando se fornece energia a uma substância, mantendo-se a pressão constante, nem sempre há variação de temperatura. Observe o gráfico que representa como varia a temperatura de uma amostra de água de massa, m, expressa em kg, com a energia, E, que lhe é fornecida. (cágua líquida = 4,200 kJ (kg °C) -1 e cgelo = 2,100 kJ (kg °C) -1) (DHfusão = 3,34 * 105 J kg-1 e DHvaporização = 2,26 * 106 J kg-1) © Edições ASA |a|/m s –2 1,6 t/s → v0 v ➞ ➞ 3 PROVA MODELO 1 2.1. Refira o significado físico da expressão: A variação de entalpia de fusão da água é 3,34 * 105 J kg-1. 2.2. Selecione a única afirmação correta. (A) A energia recebida pela água durante a fusão (B " C), pode ser calculada pela expres- são: E = 2100 * m * (100 - 0) (J) (B) A energia recebida pela água entre C e D pode ser calculada pela expressão: E = 2100 *m * (100 – 0) + 2,26 * 106 *m * (100 – 0) (J). (C) A energia recebida pela água na fase sólida (A " B), para que a temperatura aumente de θi até 0 ºC, pode ser calculada pela expressão: E = 3,34 * 10 5 * m (J). (D) A energia recebida pela água na fase líquida (C " D) pode ser calculada pela expressão: E = 4200 * m * (100 – 0) (J). 2.3. Admita que se fornece a mesma quantidade de energia a amostras de gelo e de água líquida e que estas sofrem a mesma variação de temperatura. Selecione a única alternativa que completa a frase seguinte. Com base na informação, pode concluir-se que… (A) … a massa de gelo é igual à massa de água líquida. (B) … a massa de gelo é maior que a massa de água líquida. (C) … a massa de gelo é menor que a massa de água líquida. (D) … a massa de água e gelo não influenciam na variação de temperatura. 3. Na tabela seguinte apresenta-se a velocidade do som no ar a diferentes temperaturas e para diferentes densidades do ar. 3.1. Com base na tabela, o que pode concluir-se acerca da relação entre a temperatura do ar e a velocidade de propagação do som nesse meio. 3.2. Preveja como varia o comprimento de onda de um som no ar com o aumento da tempera- tura. Fundamente a previsão feita. © Edições ASA /°C D E 100 B C i A Energia fornecida q / °C v / m s-1 r em kg m-3 -10 325,4 1,341 -5 328,5 1,316 0 331,5 1,293 +5 334,5 1,269 +10 337,5 1,247 +15 340,5 1,225 4 PROVA MODELO 1 3.3. Utilizando a máquina de calcular gráfica, determine a equação da reta que traduz a relação entre a velocidade do som e a densidade do ar, ou seja, vsom = f(ρar). 4.A energia radiada por segundo por um corpo depende da temperatura a que se encontra. 4.1. Selecione a lei que traduz a relação entre a potência radiada e a temperatura a que um corpo se encontra. (A) Lei do deslocamento de Wien. (B) Lei de Lavoisier. (C) Lei de Stefann-Boltzmann. (D) Segunda lei da Termodinâmica. 4.2. A temperatura de um bloco de ferro foi várias vezes medida com um termómetro digital, sendo o valor médio das medições realizadas 16,78 °C. Qual é a incerteza associada à escala desse termómetro. GRUPO III 1. A atmosfera terrestre é um sistema fundamental para a existência de vida na Terra. 1.1. A constituição da atmosfera actual é diferente da da atmosfera primitiva. Para três pontos, X, Y e Z, da atmosfera terrestre, sabe-se que: Densidade do ar (X) = Densidade do ar (Y) > Densidade do ar (Z) Pressão atmosférica (X) = Pressão atmosférica (Y) > Pressão atmosférica (Z) Compare, justificando, as altitudes dos pontos X, Y e Z. 1.2. Na tabela que se segue refere-se a %V/V e a densidade (nas condições PTN) de algumas subs- tâncias existentes na atmosfera. A densidade do ar nas mesmas condições é 1,29 g dm-3. Determine a massa de monóxido de carbono existente em 5,00 m3 de ar. 1.3. Considera as seguintes amostras, que se encontram nas mesmas condições de pressão e temperatura. Das afirmações seguintes, seleccione a única verdadeira. (A) As amostras I e II contêm o mesmo número de moléculas. (B) As amostras II e III contêm o mesmo número de moléculas. (C) As amostras I e III contêm o mesmo número de moléculas. (D) As amostras II e IV contêm o mesmo número de moléculas. 2. Compare, com base na configuração electrónica no estado fundamental, o raio das espécies 16X 2- e 16X. © Edições ASA Substância %V/V Densidade / g dm-3 N2 78,08 1,25 O2 20,95 1,43 CO 0,00002 1,25 Amostra I Amostra II Amostra III Amostra IV 20,00 g de O2 20,00 dm 3 de O2 20,00 g de O3 20,00 dm 3 de O3 5 PROVA MODELO 1 3. Considere as seguintes equações químicas. Equação A: 2 Na(s) + Cl2 (g) " 2 NaCl (s) Equação B: NH3 (aq) + HCl (aq) " Cl - (aq) + NH4 + (aq) 3.1. Represente a molécula de amoníaco (NH3) em notação de Lewis. 3.2. Mostre que a equação A traduz uma reação de oxidação-redução. 3.3. Identifique os pares conjugados ácido-base da equação B. 3.4. A um gobelé com 200,0 mL de água à temperatura de 25,0 °C, adicionou-se 1,0 g de cloreto de sódio sólido e 1,0 g de cloreto de amónio sólido. Preveja, fundamentando, o caráter químico da solução obtida no gobelé. 4. Fez-se reagir 12,15 g de ferro, com 20% de impurezas, com 0,20 mol de ácido nítrico (HNO3). A equação que traduz a reação é Fe (s) + 2 HNO3 (aq) " H2 (g) + Fe(NO3)2 (aq) Determine o rendimento, sabendo que se obtiveram 0,082 mol de nitrato de ferro (II). GRUPO IV No laboratório de uma escola secundária, três grupos de alunos (I, II e III) prepararam soluções aquosas do sal K2Cr2O7, M(K2Cr2O7) = 294,20 g mol -1, a 25 °C. No quadro seguinte apresenta-se a relação entre as massas de soluto usadas pelos três grupos na preparação e o volume de solução obtido. 1. Refira o nome do soluto utilizado na preparação das soluções. 2. Seleccione, de acordo com a informação apresentada, a opção correcta. (A) A solução preparada pelo grupo III é cinco vezes mais diluída do que a solução prepa- rada pelo grupo I. (B) A concentração mássica da solução preparada pelo grupo II é duas vezes maior que a concentração mássica da solução preparada pelo grupo I. (C) As soluções preparadas pelos três grupos têm a mesma concentração molar. (D) A quantidade sal usada pelo grupo I é o dobro da usada pelo grupo II. 3. Admita que o grupo I pretendia preparar uma solução de concentração 0,080 mol dm-3. 3.1. Determine a massa de soluto que esse grupo teve de medir. 3.2. Dos procedimentos seguintes, adoptados pelo grupo I, seleccione um que admita ser incor- reto na preparação de soluções com concentração rigorosa. (A)Mediram a massa de soluto com vidro de relógio, depois de tararem a balança. (B) Com a ajuda de um funil e de uma espátula transferiram o soluto do vidro de relógio para um gobelé. (C) Após a operação B, colocaram o vidro de relógio e o funil na banca onde se lava o material. (D) Verteram um pouco de água para o gobelé e dissolveram o soluto. FIM © Edições ASA Grupo Massa de soluto/g Vsolução /mL I m 50,00 II 2 m 100,00 III 5 m 250,00 6 PROVA MODELO 1 COTAÇÕES GRUPO I 1. .............................................................................................................................................. 5 pontos 2.1. .............................................................................................................................................. 10 pontos 2.2. .............................................................................................................................................. 10 pontos 3.1. .............................................................................................................................................. 5 pontos 3.2. .............................................................................................................................................. 10 pontos 4.1. .............................................................................................................................................. 15 pontos 4.2. .............................................................................................................................................. 5 pontos 60 pontos GRUPO II 1. .............................................................................................................................................. 5 pontos 2.1. .............................................................................................................................................. 5 pontos 2.2. .............................................................................................................................................. 5 pontos 2.3. .............................................................................................................................................. 5 pontos 3.1. .............................................................................................................................................. 5 pontos 3.2. .............................................................................................................................................. 10 pontos 3.3. .............................................................................................................................................. 5 pontos 4.1. .............................................................................................................................................. 5 pontos 4.2. .............................................................................................................................................. 5 pontos 50 pontos GRUPO III 1.1. .............................................................................................................................................. 5 pontos 1.2. ..............................................................................................................................................10 pontos 1.3. .............................................................................................................................................. 5 pontos 2. .............................................................................................................................................. 5 pontos 3.1. .............................................................................................................................................. 10 pontos 3.2. .............................................................................................................................................. 5 pontos 3.3. .............................................................................................................................................. 10 pontos 4. .............................................................................................................................................. 15 pontos 65 pontos GRUPO IV 1. .............................................................................................................................................. 5 pontos 2. .............................................................................................................................................. 5 pontos 3.1. .............................................................................................................................................. 10 pontos 3.2. .............................................................................................................................................. 5 pontos 25 pontos TOTAL ................................................................................................................................ 200 pontos © Edições ASA 1 PROVA MODELO 1 – PROPOSTA DE RESOLUÇÃO GRUPO I 1. A frase do texto que traduz um facto em que Aristóteles e Galileu eram concordantes será “Tal como Aristóteles, descobriu ser muito difí- cil medir diretamente as trajetórias dos corpos em queda, porque o olho não é suficientemente veloz, e os medidores de tempo existentes na época não eram suficientemente exatos para medir curtos intervalos de tempo”. 2. 2.1. (D) Aristóteles conclui, pelo modo como os corpos caem dentro de água, que a velocidade de um corpo em queda é uniforme e propor- cional ao seu peso. Assim, de acordo com este pensamento, o movimento é uniforme, isto é, a velocidade é constante e tanto maior quanto maior for o peso do corpo. Os únicos gráficos que apresentam velocidade de valor constante são o (B) e o (D), mas dado que a velocidade do corpo 1 deverá ser maior que a velocidade do corpo 2, o gráfico que me- lhor traduz o módulo da velocidade dos cor- pos, 1 e 2, de acordo com a conceção de Aristóteles será o gráfico (D). 2.2. Se forem deixados cair os dois corpos, 1 e 2, da mesma altura, num ponto próximo da su- perfície da Terra, eles poderão atingir o solo no mesmo instante se a resistência for desprezá- vel e nessas condições os corpos caem em queda livre, isto é, o movimento dos corpos 1 e 2 em direção à Terra fica apenas sujeito à atracão gravitacional. A aceleração dos corpos 1 e 2 devida à inte- racção gravítica tem a direção da vertical do lugar e o seu sentido é no sentido do centro da Terra. O seu modulo é representado por g e é aproximadamente constante em percursos não muito grandes quando comparados com o raio do planeta, neste caso a Terra. A segunda Lei de Newton permite estudar este tipo de movimentos, uma vez que para pequenas altitudes, a intensidade da interação gravítica se pode considerar constante. Por outro lado, admitindo-se a resistência do ar considerável, os dois corpos poderão ficar sujeitos a uma resultante de forças diferentes, pelo que atingirão o solo em instantes diferen- tes. 3. 3.1. (D) A taxa de variação da velocidade em fun- ção do tempo é a aceleração, »a, = . Assim, na frase referida, a “taxa” poderá ser substi- tuída pela palavra aceleração. 3.2. Admitir que o sistema é conservativo DEm = 0 § DEmf + DEmi = 0 § § DEmf = - DEmi § (Ecf + Epf) = -(Eci + Epi) Uma vez que o corpo é largado, a velocidade inicial é zero (v0 = 0) pelo que a energia ciné- tica inicial também é zero (Eci = 0 J) Ao atingir o solo, a altura a que se encontra do nível de referência é zero (hf = 0 m) pelo que a energia potencial final também é zero (Ecf = 0 J). Assim, a conservação da energia mecânica pode reescrever-se: (Ecf + Epf) = -(Eci + Epi) § Ecf = -Epi § § = mghi § = § § vf 2 = § vf = V√2√g√h§ § vf = V√2 √* √1,√6 √* √2√0√,0 § vf = 8,0 m s -1 O corpo atingiria a superfície da Lua com uma velocidade cujo valor seria 8,0 m s-1. Outro processo: Partindo das equações do movimento, já que o objeto estará em queda livre na Lua. Estabelecer as equações do movimento, isto é, y = y(t) e v = v(t). y = y0 + at 2 e v = v0 + at y = 20,0 + (−1,6)t2 e v = −1,6t Determinar o tempo de queda. Quando o corpo atinge o solo, y = 0. 0 = 20,0 + (-1,6t2) § §-20,0 = −0,80t2 § t = V § t = 5,0 s Determinar o valor da velocidade ao fim de 5,0 s de movimento. Partindo da equação das velocidades: v = −1,6t v(t = 5,0 s) = −1,6 * 5,0 § § v(t = 5,0 s) = −8,0 m s-1 O valor da velocidade do corpo ao atingir o solo é -8,0 m s-1. O sinal “-“ resulta do facto se ter considerado o eixo de referência orientado ver- ticalmente para cima. D»v Dt mvf 2 2 mvf 2 2 2mghi m 2mghi m 1 2 1 2 1 2 20,0 0,80 © Edições ASA 2 PROVA MODELO 1 – PROPOSTA DE RESOLUÇÃO 4. 4.1. No movimento do bloco sobre o plano incli- nado atuam o peso do corpo, a reação normal do plano sobre o corpo e a força de atrito. Na subida e na descida, o peso e a reação normal mantêm a mesma direção e sentido, mas a força de atrito tem sentido oposto na subida e na descida. Na subida orienta-se para a base do plano inclinado e na descida orienta-se no sentido do topo do plano. O tipo de movimento, na subida é uniforme- mente retardado e na descida é uniforme- mente retardado. Relativamente ao valor da aceleração, na su- bida é maior que na descida, dado que: Na subida: a resultante das forças é a soma da compo- nente Px e da força de atrito, ou seja, Fr = Px + Fa, pelo que a = . Na descida: a resultante das forças é a diferença entre a componente Px e a força de atrito, ou seja, Fr = Px - Fa, pelo que a = . Assim, conclui-se que a aceleração na descida será maior que na descida. 4.2. (D) Se não existisse atrito entre o bloco o plano inclinado, a resultante das forças coin- cidiria com a componente Px, ou seja, a com- ponente do peso na direção tangente ao plano do movimento. Assim, quer na subida como na descida a aceleração teria o mesmo módulo, dado por a = . Como na subida, agora a ace- leração é menor que na situação em que há atrito, < , o corpo subirá até uma al tura superior até parar. Relativamente ao tempo de subida e de descida será igual dado que, nesses percursos, percorrem distâncias iguais com a mesma aceleração. GRUPO II 1. Um aparelho que permite medir a tempera- tura de um corpo é o termómetro e a unidade SI de medida da temperatura é o kelvin. 2. 2.1. Para que um quilograma de água a 0 °C passe do estado sólido para o estado líquido é neces-sário fornecer a energia 3,34 * 105 J. 2.2. (D) (A) A afirmação é falsa, pois a energia rece- bida pela água durante a fusão (B " C) pode ser calculada pela expressão: E = 2,26 * 106 *m (J). A expressão: E = 2100 *m * (100 – 0) (J) não permite determinar qualquer energia com sig- nificado físico, porque entre as temperaturas 0 °C e 100 °C, a água está líquida e a sua ca- pacidade térmica mássica é 4200 J (kg °C)-1. (B) A afirmação é falsa, pois energia recebida pela água entre C e D pode ser calculada pela expressão: E = 4200 *m * (100 - 0) (C) Afirmação falsa, a energia recebida pela água na fase sólida (A "B), para que a tempe- ratura aumente de qi até 0 °C, pode ser calcu- lada pela expressão: E = 2100 *m * (0 – qi) (J). A expressão E = 3,34 * 105 * m (J) permite de- terminar a energia recebida pela água durante a fusão a 0 °C. (D) Afirmação verdadeira a energia recebida pela água na fase líquida (C " D) pode ser calculada pela expressão: E = 4200 *m * (100 - 0) (J). 2.3. (B) Para o gelo " Qgelo = mgelo * cgelo * Dqgelo Para a água líquida " Qágua líquida = mágua líquida * cágua líquida * Dqágua líquida Como Qgelo = Qágua líquida = Q e Dqgelo = Dqágua líquida = Dq Podem reescrever-se as expressões anterio- res Q = mgelo * cgelo * Dq§ Q = mgelo * cgelo Q = mágua líquida * cágua líquida × Dq§ § Q = mágua líquida * cágua líquida Então: mlíquida * clíquida = mgelo * cgelo § § = § = § § = 2 §mgelo = 2 mlíquida 3. 3.1. Com base na tabela, pode concluir-se que para o intervalo de temperaturas [+15 ; -10] °C, quanto maior a temperatura do ar maior a ve- locidade de propagação do som nesse meio. 3.2. O comprimento de onda de um som no ar au- menta com o aumento da temperatura. Px + Fa m Px - Fa m Px m Px m Px + Fa m mgelo mlíquida cágua cgelo mgelo mlíquida 4,200 2,100 mgelo mlíquida © Edições ASA 3 PROVA MODELO 1 – PROPOSTA DE RESOLUÇÃO O valor da velocidade do som no ar pode ser determinada recorrendo expressão v = l * f. A frequência mantêm-se constante, pois apenas depende da fonte emissora. Assim, se a velo- cidade, v, aumenta o com o aumento da tem- peratura, também o comprimento de onda, l, terá de aumentar. 3.3. Utilizando a máquina de calcular gráfica pode obter-se como relação vsom = f(rar), a equação: vsom = -130,03 rar + 499,66. 4. 4.1. (C) A Lei do Deslocamento Wien afirma que existe uma proporcionalidade inversa entre o comprimento de onda da radiação emitida com intensidade máxima (lmáx) e a tempera- tura do corpo (T). A expressão matemática que traduz essa relação de proporcionalidade é lmáx * T = constante, sendo a constante de proporcionalidade aproximadamente igual a 2,898 * 10-3 m K A Lei de Lavoisier, também conhecida por lei da conservação da massa, afirma que no de- correr de uma reação química, em sistema fe- chado, o número total de átomos de cada elemento presente no sistema reacional man- têm-se constante e, como tal, a massa total do sistema é conservada durante a reacção. A Lei do Stefann-Boltzmann relaciona a po- tencia total, P, irradiada por um corpo, em todas as frequências, com a temperatura a que este se encontra, T, a área da superfície de emissão, A, a sua emissividade, e, através da expressão P = e s A T4. A Segunda Lei da Termodinâmica afirma que no universo (sistema isolado), a quantidade de energia útil nunca aumenta. 4.2. A incerteza associada à escala dos instrumen- tos de medida é a menor divisão da escala se o instrumento for digital e metade da menor divisão da escala se instrumento de medida for analógico. Assim, como o aparelho é digital, incerteza as- sociada à escala desse termómetro é de ± 0,01 °C, pois a menor divisão da escala é 0,01 °C. GRUPO III 1. 1.1. Os pontos X e Y possuem a mesma densidade e pressão pelo que se encontram à mesma altitude. O ponto Z encontra-se a uma altitude superior à de X e Y porque a pressão e a den- sidade diminuem com a altitude. 1.2. Determinar o volume de monóxido de car- bono, CO, existente em 5,00 m3 de ar. %V/V = * 100 § § V(CO) = § § V(CO) = § § V(CO) = 1,00 * 10-6 m3 V(CO) = 1,00 * 10-6 m3 § § V(CO) = 1,00 * 10-3 dm3 Determinar a massa de monóxido de car- bono correspondente a 1,00 * 10-3 dm3 de CO. r(CO) = §m(CO) = r(CO) * V(CO) § §m(CO) = 1,25 * 1,00 * 10-3 § §m(CO) = 1,25 * 10-3 g A massa de monóxido de carbono, CO, exis- tente em 5,00 m3 de ar é 1,25 * 10-3 g. 1.3. (D) Atendendo à Lei de Avogadro pode afir- mar-se que volumes iguais de gases diferen- tes contêm o mesmo número de moléculas, quando medidos nas mesmas condições de pressão e temperatura. 2. A configuração eletrónica das espécies referi- das é: 16X 2- " 1s2 2s2 2p6 3s2 2p6 16X " 1s 2 2s2 2p6 3s2 2p4 Se compararmos a configuração eletrónica de 16X 2- com a de 16X, verifica-se que o ião tem mais dois eletrões que o átomo, apesar de terem a mesma carga nuclear. Assim, no ião predominam as repulsões comparativamente com o átomo. Deste modo, é de prever que a nuvem eletrónica do ião será maior que a do átomo, ou seja, o raio do ião é maior que o do átomo que lhe deu origem. 3. 3.1. Na molécula de amoníaco há 8 electrões de valência. A representação da molécula em no- tação de Lewis será: V(CO) V(ar) %V/V * V(ar) 100 0,00002 * 5,00 100 m(CO) V(CO) •• H •• N •• H • • H © Edições ASA 4 PROVA MODELO 1 – PROPOSTA DE RESOLUÇÃO 3.2. Nas reações de oxidação-redução ocorrem transferências de electrões entre partículas. Assim, a oxidação é o processo no qual uma espécie química perde eletrões e a redução o processo no qual uma espécie química ganha electrões. Não podem ocorrer processos de oxidação ou de redução isolados. Para que uma espécie química se oxide e perca elec- trões, tem de estar na presença de outra que aceite esses eletrões, e que, por sua vez, se re- duza. A equação A traduz uma reação de oxidação- redução pois ocorre com variação dos núme- ros de oxidação das espécies envolvidas na reação n.o. 0 0 +1 -1 2 Na(S) + Cl2 (aq) " 2 NaCl (s) O sódio sofre oxidação porque perde eletrões e o cloro sofre redução porque ganha eletrões. 3.3. Pares conjugados ácido-base são pares de es- pécies que diferem entre si de apenas um pro- tão (H+). Assim um par será NH4 +/NH3 e o outro será HCl/Cl- 3.4. Em solução aquosa o cloreto de sódio, NaCl, sofre dissociação de acordo com a equação: NaCl (aq) " Na+ (aq) + Cl- (aq) Originando em solução aquosa os iões Na+ (aq) e Cl- (aq) que têm caráter ácido-base neutro. Em solução aquosa o cloreto de amónio, NH4Cl, sofre dissociação de acordo com a equação: NH4Cl (aq) " NH4 + (aq) + Cl- (aq) Originando em solução aquosa os iões NH4 + (aq) e Cl- (aq). Cl- (aq) que têm caráter ácido base neutro e NH4 + têm caráter ácido base ácido. Assim o caráter químico da solução obtida no gobelé irá ser ácido. 4. Determinar a percentagem de pureza. % de pureza = 100 - % de impurezas § § % de pureza = 100 - 20 § § % de pureza = 80% Determinar a massa de ferro pura. % de pureza = * 100 § §m(Fe)pura = § §m(Fe)pura = § §m(Fe)pura = 9,72 g Determinar a quantidade de ferro, n(Fe). n(Fe) = § n(Fe) = § § n(Fe) = 1,74 * 10-1 mol Determinar o reagente limitante tendo em conta a esteoquiometria da reação. n(HNO3) = 2 n (Fe) n(HNO3) = 0,174 * 2 n(HNO3) = 0,348 mol Como apenas existem 0,2 mol deHNO3 o ácido nítrico é o reagente limitante. Determinar a quantidade de nitrato de ferro (II) Fe (NO3)2 (aq) teoricamente previsto n[Fe (NO3)2]tf. n[Fe(NO3)2]tf = n (HNO3) n[Fe(NO3)2]tf = (0,20) n[Fe(NO3)2]tf = 0,10 mol Determinar o rendimento. η = * 100 η = * 100 § n = 82% O rendimento foi 82%. GRUPO IV 1. O nome do soluto utilizado na preparação das soluções é o dicromato de potássio. 2. (C) Grupo I cm = § cm= § § cm = 2,000 * 10 -2 m (g mL-1) c = § c = § § c = 20 (mol L-1) Grupo II cm = § cm= § § cm = 2,000 * 10 -2 m (g mL-1) c = § c = § m(Fe)pura m(Fe)impura % de pureza *m(Fe)impura 100 80 * 12,15 100 m(Fe) M(Fe) 9,72 55,85 m(soluto) Vsolução m 50,00 m(soluto) Vsolução m(soluto) M(soluto) 50,00 * 10-3 m(soluto) M(soluto) m(soluto) Vsolução 2 m 100,00 1 2 1 2 0,082 0,10 n[Fe(NO3)2]r.o n[Fe(NO3)2]tp 2 m(soluto) M(soluto) 100,00 * 10-3 n(soluto) Vsolução © Edições ASA redução oxidação 5 PROVA MODELO 1 – PROPOSTA DE RESOLUÇÃO § c = 20 (mol L-1) Grupo III cm = § cm= § § cm = 2,000 * 10 -2 m (g mL-1) c = § c = § § c = 20 (mol L-1) Podendo concluir-se que: A solução preparada pelo grupo III tem a mesma concentração mássica e molar que a preparada pelo grupo I. A concentração mássica da solução preparada pelo grupo II é igual à concentração mássica da solução preparada pelo grupo I. A quantidade sal usada pelo grupo I é metade da usada pelo grupo II. 3. 3.1. Apurar qual o volume de solução que o grupo pretende preparar. Por consulta da do quadro verifica-se que Vsolução = 50,00 mL § Vsolução = 50,00 * 10 -3 L Determinar a quantidade de dicromato de potássio, K2Cr2O7, necessária. c = § n(K2Cr2O7) = c * Vsolução § § n(K2Cr2O7) = 0,080 * 50,00 * 10 -3 § § n(K2Cr2O7) = 4,0 × 10 -3 mol Determinar a massa de dicromato de potás- sio, K2Cr2O7, necessária. n(K2Cr2O7) = § §m(K2Cr2O7) = n(K2Cr2O7) *M(K2Cr2O7) § §m(K2Cr2O7) = 4,0 * 10 -3 * 294,20 § §m(K2Cr2O7) = 1,2 g A massa de soluto que o grupo deve medir é 1,2 g. 3.2. (C) Este procedimento é errado, já que no vidro de relógio e na espátula ficam resíduos do soluto que se não forem transferidos para a solução farão que a concentração efetiva seja menor que a concentração que se prevê obter. Assim, após a transferência, o vidro de relógio e a espátula deveriam ter sido lavados, transferindo a água de lavagem para o gobelé onde está a ocorrer a dissolução do soluto. FIM n(K2Cr2O7) Vsolução n(K2Cr2O7) M(K2Cr2O7) m(soluto) M(soluto) 5 m(soluto) M(soluto) 250,00 * 10-3 n(soluto) Vsolução m(soluto) Vsolução 5 m 250,00 m(soluto) M(soluto) © Edições ASA
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