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Exercícios deFísica e Química A10.º ano

Oo

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de todos os exercícios no final do livro

Domínio 1 Elementos químicos e sua organização 8

Subdomínio 1 Massa e tamanho dos átomos 8 Ordens de grandeza e escalas de comprimento. Dimensões à escala atómica 8Massa isotópica e massa atómica relativa média 12Quantidade de matéria e massa molar 14Fração molar e fração mássica 18

Volume e número de moléculas de uma gota de água 21Ficha de Trabalho 1 23Ficha de Trabalho 2 27

Subdomínio 2 Energia dos eletrões nos átomos 30Espetros contínuos e descontínuos 30O modelo atómico de Bohr. Transições eletrónicas

Quantização de energia. Espetro do átomo de hidrogénio 32Energia de remoção eletrónica. Modelo quântico do átomo 40Configuração eletrónica de átomos 47

Teste de chama 49Ficha de Trabalho 3 51Ficha de Trabalho 4 53

Subdomínio 3 Tabela Periódica 56Evolução histórica da Tabela Periódica 56 Estrutura da Tabela Periódica: grupos, períodos e blocos

Elementos representativos e de transição 57Propriedades periódicas dos elementos representativos:

raio atómico e energia de ionização 59Famílias de metais e não metais 64

Densidade relativa de metais 65Ficha de Trabalho 5 67Ficha de Trabalho 6 70

Teste Final 1 73Teste Final 2 77

AL 1.1

AL 1.2

AL 1.3

Química

3Índice

EXFQA10_20130790_TXT_Q_D1_SD1_Cimg.indd 3 05/01/2018 10:03

Domínio 2 Propriedades e transformações da matéria 80

Subdomínio 1 Ligação química 80Tipos de ligações químicas 80Ligação covalente – estruturas de Lewis 83Ligação covalente – energia de ligação e comprimento de ligação 85Ligação covalente – polaridade das ligações; geometria molecular;

polaridade das moléculas 86Ligação covalente – estruturas de moléculas orgânicas e biológicas 90 Ligações intermoleculares – ligações de hidrogénio e ligações de van der Waals

(de London, entre moléculas polares e entre moléculas polares e apolares) 94 Miscibilidade de líquidos 97

Ficha de Trabalho 7 99 Ficha de Trabalho 8 103

Subdomínio 2 Gases e dispersões 106 Lei de Avogadro, volume molar e massa volúmica 106Soluções, coloides e suspensões 111Composição quantitativa de soluções: concentração em massa, concentração,

percentagem em volume e percentagem em massa, partes por milhão 113Diluição de soluções aquosas 121

Soluções a partir de solutos sólidos 122 Diluição de soluções 122

Ficha de Trabalho 9 124Ficha de Trabalho 10 127

Subdomínio 3 Transformações químicas 130 Energia de ligação e reações químicas: processos endoenergéticos

e exoenergéticos; variação de entalpia 130 Reações fotoquímicas na atmosfera: fotodissociação e fotoionização;

radicais livres e estabilidade das espécies químicas; ozono estratosférico 134 Reação fotoquímica 137


Teste Final 3 145Teste Final 4 149

Teste Global de Química 153

AL 2.1

AL 2.2

AL 2.3

AL 2.4

4 Índice


Física

Domínio Energia e sua conservação 162

Subdomínio 1 Energia e movimentos 162Energia cinética e energia potencial; energia interna 162Sistema mecânico; sistema redutível a uma partícula (centro de massa) 163O trabalho como medida da energia transferida por ação de forças;

trabalho realizado por forças constantes 164Teorema da Energia Cinética 168Forças conservativas e não conservativas; o peso como força conservativa;

trabalho realizado pelo peso e variação da energia potencial gravítica 170Energia mecânica e conservação da energia mecânica 172Forças não conservativas e variação da energia mecânica 177Potência 180Conservação de energia, dissipação de energia e rendimento 182

Movimento num plano inclinado: variação da energia cinética e distância percorrida 184 Movimento vertical de queda e ressalto de uma bola: transformações e transferências de energia 186


Teste Final 5 193

Subdomínio 2 Energia e fenómenos elétricos 196Grandezas elétricas: corrente elétrica, diferença de potencial elétrico

e resistência elétrica 196Corrente contínua e corrente alternada 197Resistência de condutores filiformes; resistividade e variação da resistividade

com a temperatura 198Efeito Joule 200Geradores de corrente contínua: força eletromotriz e resistência interna;

curva característica 201Associações em série e em paralelo: diferença de potencial elétrico

e corrente elétrica 203Conservação da energia em circuitos elétricos; potência elétrica 207

Características de uma pilha 209Ficha de Trabalho 15 212 Ficha de Trabalho 16 214

Teste Final 6 217

AL 1.1

AL 1.2

AL 2.1

5Índice


Subdomínio 3 Energia, fenómenos térmicos e radiação 222 Sistema, fronteira e vizinhança; sistema isolado; sistema termodinâmico 222 Temperatura, equilíbrio térmico e escalas de temperatura 222 O calor como medida de energia transferida espontaneamente

entre sistemas a diferentes temperaturas 224Radiação e irradiância 226 Mecanismos de transferência de energia por calor em sólidos e fluidos:

condução e convecção 229Condução térmica e condutividade térmica 230Capacidade térmica mássica 231Variação de entalpia de fusão e de vaporização 234Primeira Lei da Termodinâmica: transferências de energia e conservação

da energia 237Segunda Lei da Termodinâmica: degradação da energia e rendimento 240

Radiação e potência elétrica de um painel fotovoltaico 241 Capacidade térmica mássica 242 Balanço energético num sistema termodinâmico 243


Teste Final 7 251

Teste Global de Física 255

Teste Global de Física e Química A 263

Soluções 269

Propostas de resolução www.escolavirtual.pt

AL 3.1

AL 3.2

AL 3.3

6 Índice


Subdomínio 1 Ligação química

Tipos de ligações químicas

1 Qual das seguintes opções permite completar corretamente a frase seguinte?

Quando dois átomos se ligam formam um sistema…

(A) … mais estável, pois a energia dos dois átomos juntos é inferior à que tinham separadamente.

(B) … menos estável, pois a energia dos dois átomos juntos é inferior à que tinham separadamente.

(C) … mais estável, pois a energia dos dois átomos juntos é superior à que tinham separadamente.

(D) … menos estável, pois a energia dos dois átomos juntos é superior à que tinham separadamente.

2 Qual dos esquemas pode descrever a energia associada ao sistema “2 átomos de hidrogénio” antes e depois da ligação química entre eles?

(A)

E

H H

H2

(B)

E H H

H2

(C)

E

H H H2

(D)

E

H

H

H2

3 Qual das seguintes opções relativas à energia que envolve a formação das ligações químicas está correta?

(A) Resulta apenas das forças atrativas entre núcleos e eletrões.

(B) Resulta apenas das forças repulsivas entre nuvens eletrónicas de átomos diferentes.

(C) Resulta das atrações e repulsões envolvendo eletrões e núcleos atómicos.

(D) Resulta das atrações e repulsões envolvendo eletrões e núcleos apenas do mesmo átomo.

4 A figura ilustra as interações que ocorrem na formação de uma molécula. Qual das frases seguintes está de acordo com a informação sugerida pela figura?

+

–

+

–

1

4

4

223

3

1

(A) As interações representadas por 1 referem-se a forças atrativas entre eletrões.

(B) As interações representadas por 2 referem-se a forças atrativas entre núcleos atómicos.

(C) As interações representadas por 3 referem-se a forças repulsivas entre núcleos e eletrões.

(D) As interações representadas por 4 referem-se a forças atrativas entre núcleos e eletrões.

Química80 Domínio 2 Propriedades e transformações da matéria

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5 O gráfico seguinte representa a energia potencial de um sistema constituído por dois átomos em função da distância que separa os seus núcleos (distância internuclear).

Ep

0Distância internuclear

– y

x

4

3

2

1

5.1. O que explica a diminuição da energia potencial de 1 para 3 ?

(A) Aumento da distância internuclear.

(B) Diminuição das repulsões entre os eletrões dos dois átomos.

(C) Aumento da atração entre núcleo e nuvem eletrónica do átomo vizinho.

(D) Aumento da repulsão entre os núcleos dos dois átomos.

5.2. A cada uma das seguintes afirmações associe uma zona do gráfico ( 1 , 2 , 3 ou 4 ) . A. Predominam as forças repulsivas entre núcleos e entre nuvens eletrónicas.

B. A interação entre os átomos é praticamente nula.

C. As forças de repulsão e de atração equilibram-se.

D. Predominam as forças de atração entre núcleos e nuvens eletrónicas.

5.3. O que representam os valores x e y ?

6 O gráfico representa a energia potencial de um par de átomos de oxigénio em função da distância internuclear.

Ener

gia/

kJ m

ol–1

0121

Distância internuclear/pm

– 496

6.1. Qual é o significado do valor - 496 kJ mol – 1 ?

6.2. Que energia é necessária para separar os dois átomos de uma molécula de dioxigénio?

(A) − 496 kJ (B) 496 × 6,02 × 10 23 kJ

(C) − 496 ____________ 6,02 × 10 23

kJ (D) 496 ____________ 6,02 × 10 23

kJ

6.3. Qual é o comprimento médio da ligação na molécula de dioxigénio?

6.4. Para que valores de distância internuclear prevalecem as forças de atração entre os núcleos e as nuvens eletrónicas dos átomos de oxigénio?

EXFQA10-6

Subdomínio 1 Ligação química 81EX

FQA

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Por

to E

dito

ra


2 Atendendo aos perigos associados ao gás libertado durante a reação descrita, identifique qual dos seguintes pictogramas de perigo deveria constar do rótulo de um balão que contivesse essa substância.

(A) (B) (C) (D)

3 Os alunos produziram cloreto de prata e expuseram iguais quantidades deste composto a diferentes situações de iluminação, como se indica na figura.

(I) (II)

(III) (IV)

Escreva, justificando, as quatro amostras por ordem crescente do grau de escurecimento.

Grupo VI

A figura mostra o volume de solução de cromato de potássio, K 2 CrO 4 (aq) , de concentração 0,10 mol dm – 3 , pipetado pelos alunos para preparar 200,00 mL de solução diluída deste sal.

7

5

6

10 mL

1 Supondo que a pipeta não tem nenhuma inscrição com a sua incerteza, como se deve apresentar o valor do volume pipetado pelos alunos?

(A) V = (6,00 ± 0,01) mL (B) V = (4,00 ± 0,05) mL

(C) V = (6,00 ± 0,05) mL (D) V = (4,0 ± 0,1) mL

2 Determine a concentração da solução diluída preparada pelos alunos.

Luz branca Luz azul

Luz vermelha Ausência de luz

Teste Global de Química

Grupo I

Os humanos encontram-se a meio caminho entre a imensidão do Universo e os invísiveis átomos que o constituem, todos eles produzidos nas estrelas a partir dos elementos mais abundantes no Uni-verso: hidrogénio e hélio.

10-15 m10-14 m

10-9 m

10-6 m

10-5 m106 m

1022 m

1019 m

10-10 m

1012 m

A capacidade que o ser humano tem tido de compreender as relações entre o infinitamente grande e o infinitamente pequeno permite-lhe ver muito para além do que os seus olhos alcançam e criar tecno-logia tanto para chegar muito longe – a sonda Voyager já se afastou a 1500 mil milhões de quilómetros da Terra – como para manipular matéria à escala atómica e molecular, caso das partículas de prata com 93 nm de diâmetro.

1 Qual das seguintes expressões permite determinar quantas vezes a ordem de grandeza da distância a que a sonda Voyager se afastou da Terra é maior do que a ordem de grandeza do diâmetro das partículas de prata referidas na introdução anterior?

(A) 10 12 _____ 10 − 9

(B) 10 15 _____ 10 − 9

(C) 10 15 _____ 10 − 7

(D) 10 15 _____ 10 − 8

2 A que ramo da ciência se refere a expressão sublinhada no texto?

Teste Final 4152EX

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Teste Global de Química

Grupo I

Os humanos encontram-se a meio caminho entre a imensidão do Universo e os invísiveis átomos que o constituem, todos eles produzidos nas estrelas a partir dos elementos mais abundantes no Uni-verso: hidrogénio e hélio.

10-15 m10-14 m

10-9 m

10-6 m

10-5 m106 m

1022 m

1019 m

10-10 m

1012 m

A capacidade que o ser humano tem tido de compreender as relações entre o infinitamente grande e o infinitamente pequeno permite-lhe ver muito para além do que os seus olhos alcançam e criar tecno-logia tanto para chegar muito longe – a sonda Voyager já se afastou a 1500 mil milhões de quilómetros da Terra – como para manipular matéria à escala atómica e molecular, caso das partículas de prata com 93 nm de diâmetro.

1 Qual das seguintes expressões permite determinar quantas vezes a ordem de grandeza da distância a que a sonda Voyager se afastou da Terra é maior do que a ordem de grandeza do diâmetro das partículas de prata referidas na introdução anterior?

(A) 10 12 _____ 10 − 9

(B) 10 15 _____ 10 − 9

(C) 10 15 _____ 10 − 7

(D) 10 15 _____ 10 − 8

2 A que ramo da ciência se refere a expressão sublinhada no texto?

153EX

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Por

to E

dito

ra


Ficha de Trabalho 14Domínio 1 Energia e sua conservação

Subdomínio 1 Energia e movimentos

1 Uma pedra é lançada verticalmente com uma fisga, como se mostra na figura.

1.1. Qual das seguintes descrições está correta, desprezando a resistência do ar?

(A) No lançamento da pedra há conversão de energia cinética em energia potencial elástica.

(B) Quando a pedra sobe na vertical atinge maior altura, pois só na vertical há conservação da energia mecânica.

(C) Durante a subida da pedra há conversão de energia potencial elástica em energia cinética.

(D) A energia cinética da pedra no ponto de lançamento é igual à sua energia potencial gravítica no ponto de altura máxima que atinge.

1.2. Considere que, quando esticada, a fisga armazena 20 J de energia potencial elástica e que a pedra atinge uma altura máxima de 10,0 m .

1.2.1. Qual é o módulo da velocidade de lançamento da pedra?

(A) 100 m s – 1 (B) 50 m s – 1 (C) 14 m s – 1 (D) 10 m s – 1

1.2.2. Qual é o rendimento do processo de transferência de energia da fisga para a pedra de 150 g ?

(A) 100% (B) 75% (C) 50% (D) 20%

2 Três blocos de massas diferentes ( m A > m B > m C ), inicialmente em repouso, caem da mesma altura, A em queda livre, B e C deslizando em superfícies muito polidas, como se ilustra na figura.

2.1. Coloque por ordem crescente as energias potenciais gravíticas que os blocos possuem inicialmente em relação ao solo.

2.2. Coloque por ordem crescente as energias cinéticas dos blocos quando atingem o solo.

2.3. Será esta a mesma sequência se, em vez de energia cinética, a pergunta se referir aos módulos das velocidades dos blocos ao atingirem o solo? Justifique.

2.4. Se as superfícies fossem do mesmo material não polido, em qual delas o bloco chegaria ao solo com menor energia cinética? Justifique.

3 Uma força constante de intensidade 25 N atua sobre um bloco de 10 kg , como se indica na figura, e faz com que ele sofra um deslocamento horizontal de 20 m em 5,0 s .

60°

F➝

3.1. Qual é a potência associada à aplicação desta força, na situação descrita?

(A) 50 W (B) 100 W (C) 125 W (D) 500 W

3.2. Sabendo que o bloco parte do repouso e ao fim de 20 m tem velocidade de 5,0 m s – 1 , determine o módulo da força de atrito a que esteve sujeito.

3.3. Qual é o trabalho realizado pela força de reação normal aplicada no bloco? Justifique.

AB C

190EX

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4 O gráfico mostra os valores da energia cinética de um sistema (2,0 kg) em função dos valores da respetiva energia potencial gravítica.

4.1. A energia mecânica do sistema em causa manteve‑se constante? Justifique.

4.2. Qual das seguintes descrições está de acordo com os dados do gráfico?

(A) O corpo subiu com velocidade constante.

(B) O corpo desceu com velocidade constante.

(C) O corpo subiu ao mesmo tempo que o módulo da sua velocidade aumentou.

(D) O corpo desceu ao mesmo tempo que o módulo da sua velocidade aumentou.

4.3. Determine o módulo da velocidade do sistema no momento em que a sua altura era 1,5 m .

4.4. Qual das seguintes opções contém, pela ordem correta, o trabalho realizado pelo peso, pela resultante das forças e pelas forças não conservativas aplicadas no sistema na situação descrita?

(A) – 30 J , 20 J e 50 J

(B) 30 J , 20 J e – 10 J

(C) – 20 J , 30 J e 10 J

(D) 20 J , 30 J e 50 J

5 O gráfico da figura mostra os módulos da velocidade de uma bola de 0,14 kg lançada verticalmente para cima a partir de um ponto a 2,00 m do solo, em função do tempo. Despreze os efeitos da resistência do ar.

5.1. Qual das seguintes afirmações não está de acordo com os dados do gráfico?

(A) A bola foi lançada com velocidade de módulo 3,0 m s – 1 .

(B) A bola demorou 0,3 s a atingir a altura máxima.

(C) A bola subiu e desceu mantendo uma energia mecânica de 4,0 J .

(D) Aos 0,2 s a energia potencial gravítica da bola era 3,36 J .

5.2. Calcule o módulo da velocidade com que a bola atingiu o solo.

5.3. Sabendo que depois de colidir com o solo, a bola ressaltou até à altura de 2,10 m , calcule o módulo da velocidade com que abandonou o solo, após o impacto.

5.4. Determine a percentagem de energia mecânica dissipada pela bola na colisão com o solo.

6 Um bloco de 2,0 kg é largado no topo de um plano com inclinação de 10% , desce e depois desliza sobre um plano horizontal, acabando por parar. Na descida de 3,0 m sobre o plano inclinado são desprezáveis as forças dissipativas.

6.1. Descreva as transformações de energia que ocorrem durante o movimento do bloco.

6.2. Identifique qual das seguintes opções se pode associar ao movimento do bloco sobre o plano horizontal.

(A) A sua energia cinética manteve ‑se constante.

(B) A sua energia cinética diminuiu e a energia potencial aumentou.

(C) Atuaram forças dissipativas que lhe retiraram energia.

(D) A sua energia mecânica manteve ‑se constante.

6.3. No plano horizontal, o módulo das forças dissipativas aplicadas sobre o bloco é 5,0 N . Calcule o deslocamento do bloco no plano horizontal.

6.4. Noutra situação, o mesmo bloco desce o plano inclinado nas mesmas condições e depois sobe de imediato outro plano com metade da inclinação. Desprezando os efeitos das forças dissipativas, determine a distância que o bloco percorre sobre o segundo plano até parar.

Ec /J

Epg /J

10

30100

30

v/m s–1

t/s

1,0

0,30,20,10

3,0

2,0

Subdomínio 1 Energia e movimentos 191EX

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EXFQA10_20130790_TXT_F_D1_SD1_4P_CImg.indd 191 29/12/2017 17:02

8 Numa aula laboratorial, os alunos determinaram as características de diferentes pilhas a partir da respetiva curva característica.

8.1. Que grandezas caracterizam uma pilha? Indique o respetivo significado físico.

8.2. Como se deve proceder para medir diretamente a f.e.m. de uma pilha?

8.3. Como prevê que varie a d.d.p. entre os terminais da pilha à medida que a resistência do circuito exterior aumenta?

8.4. Os alunos pretendem fazer o estudo experimental da curva característica de uma pilha. A figura mostra todo o equipamento necessário.

A

B

C

D

E

8.4.1. Faça a legenda da figura.

8.4.2. Explique a necessidade de usar o equipamento B na determinação da curva característica da pilha.

8.4.3. Esquematize o circuito (usando os símbolos próprios de cada elemento) que deve ser montado com aquele equipamento para se cumprir o objetivo da atividade.

8.4.4. Indique, por etapas, o procedimento a seguir, depois de montado o circuito, para se determinar as características da pilha a partir da sua curva característica.

8.5. Os resultados obtidos, para duas pilhas de 5,0 V , uma nova e outra usada, estão sintetizados no gráfico da figura.

5,0

4,5

4,0

3,5

3,0

2,5

2,0

1,5

1,0

0,5

0,00,0

4,8

0,020

B

A

0,040 0,060 0,080 0,100

U/V

I/A

8.5.1. Justifique qual das linhas corresponde à pilha nova.

8.5.2. Determine o erro percentual associado à medição efetuada pelos alunos com a pilha nova.

8.5.3. Justifique qual das pilhas tem menor resistência interna.

8.5.4. No final do trabalho, os alunos voltaram a medir diretamente a f.e.m. das pilhas e verificaram que era inferior ao que tinham medido no início da experiência. Qual a razão desse facto?

216 Ficha de Trabalho 16EX

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Teste Final 6

Domínio Energia e sua conservação

Subdomínio 2 Energia e fenómenos elétricos

Grupo I

Os recetores elétricos, como as lâmpadas ou qualquer outro aparelho elétrico, transformam a energia elétrica que lhes é fornecida por um gerador noutras formas de energia.

No circuito esquematizado na figura, a fonte de energia é uma pilha.

A

V 3,0 V

A

+–

400 mA

1 Todos os condutores em que se estabelece uma corrente elétrica transformam parte da energia que recebem em energia interna.

No caso em que a corrente elétrica é constante, identifique:

1.1. o nome pelo qual é conhecido este fenómeno;

1.2. de que forma é detetado;

1.3. que grandeza(s) o influencia(m).

2 Trace o gráfico que traduz a quantidade de carga elétrica por segundo que atravessou a secção reta do fio de ligação, no ponto A, ao longo do tempo em que o circuito esteve fechado.

Identifique as grandezas associadas a cada eixo, as respetivas unidades e o(s) valor(es), caso seja(m) conhecido(s).

3 Qual é o significado físico do valor 3,0 V indicado no esquema?

(A) Em cada segundo, o condutor da lâmpada recebe 3,0 C por cada unidade de carga.

(B) A carga elétrica que atravessa a secção do condutor da lâmpada por segundo é 3,0 C .

(C) Por cada unidade de carga que atravessa o condutor da lâmpada, transferem-se 3,0 J de energia.

(D) Em cada segundo, a energia que atravessa a secção reta do condutor da lâmpada é 3,0 J .

4 O filamento condutor da lâmpada tem diâmetro de 1,0 × 10 − 5 m e comprimento de 3,0 cm .

Calcule a resistividade do material de que é feito esse condutor, nas condições descritas na figura.

5 Se em vez de uma lâmpada incandescente se intercalar no circuito uma lâmpada LED de igual potência, ligada nas mesmas condições do circuito representado na figura, nota-se que esta “brilha” mais.

Explique este facto comparando a eficiência energética dos dois tipos de lâmpada.

217EX

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Por

to E

dito

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Grupo VIII

Em alguns locais mais isolados, são usados painéis fotovoltaicos para fornecer energia a bombas submersíveis de captação de água em furos.

Os dados seguintes referem-se ao funcionamento de um painel fotovoltaico de 2,0 m 2 exposto à irra-diância solar de 300 W m – 2 .

Tensão/V Corrente máxima/A Caudal/L h – 1

24 4,0 330

1 Que transformação de energia ocorre num painel fotovoltaico?

2 Qual das seguintes expressões permite determinar o rendimento do painel fotovoltaico quando funciona com os parâmetros indicados na tabela?

(A) η = 4,0

____ 24

× 100

(B) η = 24 × 4,0

________ 300

× 100

(C) η = 24 × 4,0

_________ 300 × 2,0

× 100

(D) η = 24 _________ 300 × 2,0

× 100

3 Nestas bombas, cerca de 65% da energia útil do painel é convertida em energia mecânica usada para elevar a água.

3.1. O que acontece aos restantes 45% de energia transferidos do painel para a bomba?

(A) Manifesta-se no aumento da energia cinética da água elevada pela bomba.

(B) Manifesta-se no aumento da energia potencial gravítica da água elevada pela bomba.

(C) Manifesta-se na diminuição da energia interna da bomba e sua vizinhança.

(D) Manifesta-se no aumento da energia interna da bomba e sua vizinhança.

3.2. Calcule a profundidade a que deve ser colocada a bomba para conseguir trazer à superfície o caudal de água indicado na tabela. Apresente todas as etapas de resolução.

262 Teste Global de FísicaEX

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Teste Global de Física e Química A

Grupo I

Por meados do século XIX, o químico Bunsen apercebeu-se de que substâncias diferentes, quando ardiam, coravam a chama com cores diferentes, como, por exemplo, o sódio corava a chama de ama-relo e o potássio de violeta. Passou a usar essa característica para identificar alguns elementos. O problema surgia quando havia mais do que um elemento a corar a chama na amostra. Essa dificul-dade foi resolvida por um professor na mesma universidade de Bunsen, o físico Kirchoff, que propôs analisar a luz da chama através de um prisma: nasceu assim o primeiro espetroscópio!

1 A qual das seguintes imagens se deveria assemelhar o espetro que estes cientistas observaram quando analisaram a luz da chama de uma mistura de compostos metálicos através de um prisma?

(A)

(B)

(C)

(D)

2 Interprete o facto de diferentes compostos corarem a respetiva chama com cores diferentes, com base na quantificação da energia dos eletrões.

3 O sódio e o potássio são metais alcalinos que apresentam algumas propriedades semelhantes.

3.1. Qual das seguintes descrições não é comum aos átomos de sódio e de potássio, no estado fundamental?

(A) Têm o mesmo número de eletrões em orbitais esféricas.

(B) As orbitais não esféricas estão completamente preenchidas.

(C) Têm um eletrão de valência que cedem com facilidade formando catiões monopositivos.

(D) O raio dos iões mais estáveis destes elementos é menor que o respetivo raio atómico.

3.2. Com base nas respetivas configurações eletrónicas, compare os raios atómicos do sódio e do potássio.

Grupo II

O aparecimento do dioxigénio na atmosfera terrestre está relacionado com o vapor de água e com o dióxido de carbono, gases abundantes na atmosfera primordial. Antes do aparecimento da vida (tal como a conhecemos), o teor de dioxigénio não deveria exceder uma parte em mil milhões e terá resul-tado da fotodissociação das moléculas de água. Mais tarde, começou a ser produzido pela atividade biológica das cianobactérias e plantas verdes que processam o dióxido de carbono com a ajuda da radiação solar transformando-os em matéria orgânica.

Atualmente, cerca de 21% do volume da atmosfera corresponde a dioxigénio.

1 Qual das seguintes afirmações relativas às moléculas da água, H 2 O , e do dióxido de carbono, CO 2 , está correta?

(A) Nas duas moléculas existem tantos eletrões de valência ligantes como não ligantes.

(B) O número de eletrões ligantes nas duas moléculas é o mesmo.

(C) As duas são moléculas triatómicas e apresentam geometria linear.

(D) As duas são apolares, apesar de apresentarem duas ligações covalentes polares.

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Domínio 1 Elementos químicos e sua organização

Subdomínio 1 Massa e tamanho dos átomos

Ordens de grandeza e escalas de comprimento Dimensões à escala atómica 1. (B)

2. 2.1. (B)

2.2. (A)

3. (D)

4. (C)

5. Igual número de eletrões (10), igual número de neutrões (12) e diferente número atómico.

6. Ouro ( 79 197 Au ) .

7. Os átomos de 138 Ba têm mais 2 neutrões que os átomos de 136 Ba .

8. 8.1. C e D

8.2. 38 protões; 38 eletrões; 46 neutrões.

8.3. A e B porque têm o mesmo número atómico e diferente número de massa.

9. 8 16 O e 8

18 O

10. Átomos com mesmo número de protões têm o mesmo número de eletrões; logo, as suas nuvens eletrónicas são iguais, mesmo não tendo neutrões em igual número (isótopos).

11. Existem vários isótopos de H e de O , por isso as suas massas são diferentes, logo, as moléculas de água também terão massas diferentes dependendo da combinação entre isótopos de H e de O .

12. (B)

13. (A)

14. 14.1. (B)

14.2. (C)

15. 15.1. 10 − 10 m

15.2. 10 − 9 m

15.3. 10 − 5 m

15.4. 10 − 4 m

15.5. 10 9 m

16. 1 – a – B; 2 – c – C; 3 – b – D; 4 – d – A; 5 – g – F; 6 – f – E; 7 – e – G

17. (A)

18. (B)

19. A ordem de grandeza do diâmetro das plaquetas é 10 vezes inferior à ordem de grandeza do diâmetro dos capilares.

20. 20.1. 0,0746 nm e 30 × 10 3 nm , respetivamente.

20.2. 2,35 × 10 3 m ; 1,28 × 10 7 m ; 1,496 × 10 11 m

20.3. 10 2 pm/10 − 10 m ; 10 2 nm/10 − 7 m ; 10 μm/10 − 5 m ; 10 − 1 mm/10 − 4 m ; 10 2 cm/10 0 m ; 10 2 m ; 10 0 km/10 3 m ; 10 4 km/10 7 m ; 10 − 1 Tm/10 11 m

20.4. 1,40 × 10 8 m

Altitude da montanha do Pico

2,35 km

Distância média da Terra ao Sol

0,1496 Tm

Diâmetro da Terra

12 800 km

105 1010

Altura da Torre dos Clérigos

75 m

Diâmetro de Júpiter

1,40 × 108 m

20.5. 20.5.1. 0,4 … menores 20.5.2. 17 × 10 3 … maior 20.5.3. 1000 … maior 20.5.4. 10 × 10 3 … maior

21. 21.1. 10 − 5 m

21.2. O diâmetro do nanotubo é 10 vezes superior ao diâmetro do átomo de carbono.

22. (D)

23. (C)

24. 24.1. A dimensão das máquinas moleculares é de 100 nm pelo que ainda se podem considerar nanopartículas.

24.2. Criação de máquinas microscópicas que desempenham funções mecânicas dentro das próprias células para ativarem sistemas de autorreparação ou transporte de medicamentos para células doentes.

25. Maior eficácia no tratamento; menores efeitos secundários devido ao menor tempo de atuação e ao facto de o medicamento não ser tóxico para as células saudáveis.

26. 26.1. Criar estruturas específicas nos alimentos para permitir que os nutrientes que os constituem sejam direcionadas para determinadas células do corpo humano, para otimizar a absorção de nutrientes pelo organismo.

26.2. Sim, algumas nanopartículas podem entrar na corrente sanguínea e causar danos ainda não identificados ao organismo.

Massa isotópica e massa atómica relativa média 27. (C)

28. (D)

29. (B)

30. (C)

31. (B)

32. (D)

33. (D)

34. A massa média dos átomos de

oxigénio é 16 vezes superior a 1 ___ 12

da

massa de um átomo de C-12 (massa- -padrão).

35. São massas atómicas relativas médias pois devem ser representativas dos átomos desse elemento, tendo em conta a abundância dos diferentes isótopos, no caso de existirem.

36. O isótopo mais abundante é o que tem menos neutrões, por isso são os átomos com menos massa que mais contribuem para a massa atómica relativa média deste elemento.

37. 37.1. 38,964 ( 39 K ) , pois é a massa relativa do isótopo mais abundante.

37.2. A r (K) = 39,098

38. 38.1. X-14, pois é aquele cuja massa isotópica relativa está mais próxima da massa atómica relativa do elemento X .

38.2. A r (X-14) = 14,0031

39. A r (Li) = 6,940937

40. A r (Ti-48) = 47,94

41. 76%

Quantidade de matéria e massa molar 42. (A)

43. (B)

44. (B)

45. (A)

46. (C)

47. (C)

48. (A)

49. (D)

50. (C)

51. Constante de Avogadro, N A = 6,02 × 10 23 mol − 1

52. 1,2 × 10 25 átomos

53. 0,05 mol

54. Y tem mais moléculas; X tem mais átomos.

Química

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55. 0,15 mol

56. (A)

57. (D)

58. (D)

59. (C)

60. 60.1. 83,80 g mol − 1

60.2. 126,90 g mol − 1

60.3. 27,03 g mol − 1

60.4. 64,07 g mol − 1

60.5. 60,01 g mol − 1

60.6. 74,10 g mol − 1

60.7. 342,17 g mol − 1

60.8. 249,72 g mol − 1

61. Os iões Fe 2+ e Fe 3+ têm, respetivamente, menos 2 e menos 3 eletrões que o átomo de ferro. A massa de 3 mol de eletrões é 1,65 × 10 − 6 g , valor desprezável quando comparado com a massa de 1 mol de átomos de ferro (55,85 g) . Por isso considera-se que a massa molar dos iões é aproximadamente igual à dos átomos que lhes dão origem.

62. (C)

63. (B)

64. (C)

65. (C)

66. (C)

67. 67.1. (B) 67.2. (D)

68. (D)

69. Representa, em g , a massa de cada molécula da amostra.

70. (D)

71. 71.1. 39,5 g 71.2. 78,2 g

71.3. 9,6 g 71.4. 49,9 g

72. 3,30 × 10 − 22 g

73. D, A, B e C

74. 74.1. 319,36 g 74.2. 11,25 mol

74.3. 2,71 × 10 24 átomos de P

75. 75.1. 19 g 75.2. 38 g mol − 1

76. 44 g mol − 1

77. Amostra A

78. 117 g

79. 79.1. X 2

79.2. A r = 14,01 ; nitrogénio (N) 80. O 3

Fração molar e fração mássica 81. (A)

82. (B)

83. (B)

84. (A)

85. (A)

86. (D)

87. (B)

88. 88.1. (B) 88.2. (C)

88.3. (A) 88.4. (A)

89. (B)

90. (B)

91. 91.1. 0,15 91.2. 30 g

91.3. 0,065

92. 92.1. 1 __

3 92.2. 0,45

93. 93.1. 0,15 93.2. 0,59

93.3. 30,0 g

94. 94.1. 75% 94.2. 33,3 g

94.3. 94.3.1. Sendo as massas molares de crómio e de zinco diferentes, a relação entre as respetivas frações mássicas e entre as respetivas frações molares também será diferente. 94.3.2. A fração molar de Cr é 0,205 , sendo 5,7 vezes superior à de Ni que é 0,036 .

95. 95.1. 0,900 ( CH 4 ); 0,050 ( C 2 H 6 ) ; 0,025 ( C 3 H 8 ) ; 0,025 (outros gases)

95.2. 0,80

95.3. 82 kg

AL 1.1 Volume e número de moléculas de uma gota de água96. 96.1. (A) 96.2. (B)

96.3. (A)

97. 97.1. (D) 97.2. (D)

97.3. (B) 97.4. (D)

98. (D)

99. 99.1. Proveta – 50 mL; bureta – 25 mL

99.2. V líquido = (35,0 ± 0,5) mL

99.3. V 200 gotas = (10,00 ± 0,05) mL

100. 100.1. Porque uma gota de água tem uma massa muito pequena que poderia ser menor que o menor valor que a balança permite ler. Por outro lado, mesmo sendo possível medi-la diretamente numa balança, a medida da massa de uma gota de água teria menos rigor (menor número de algarismos significativos) do que a medida da massa de 100 gotas de água.

100.2. 1,68 × 10 21 moléculas de água

Ficha de Trabalho 1 1. 1.1. Indústria dos cosméticos.

1.2. O diâmetro máximo das nanopartículas de dióxido de titânio é 4,0 × 10 − 8 m , valor inferior ao diâmetro máximo dos poros, que é 2,5 × 10 − 7 m . Logo, estas partículas podem atravessar os poros.

1.3. (C)

2. 2.1. Medicina e componentes para informática.

2.2. (B)

2.3. 10 − 1 mm

2.4. O.G. = 10

3. 3.1. (C)

3.2. (D)

3.3. 69,7

4. 4.1. (D)

4.2. 10 nm

5. 5.1. (A)

5.2. 5.2.1. (B) 5.2.2. (B) 5.2.3. C-12 , pois a sua massa isotópica está mais próxima da massa atómica relativa média que é dada na Tabela Periódica. 5.2.4. 1,0% 5.2.5. (C)

5.3. 5.3.1. 10 23 5.3.2. (A)

6. 6.1. (B)

6.2. C 3 H 6

6.3. 0,70

7. 7.1. 1,81 × 10 23 moléculas de sacarina

7.2. 17 átomos

7.3. 0,94

7.4. 38,7 g

8. 8.1. A – 4; B – 3; C – 3; D – 5; E – 3; F – 2

8.2. A – 4,500 × 10 cm 3 ; F – 2,5 × 10 − 2 mol

8.3. A – 45,00 × 10 − 6 m 3 ; B – 2,30 × 10 − 3 mol ; C – 0,00500 kg ; D – 2,7800 × 10 − 3 kg ; E – 2,03 × 10 − 6 m 3

8.4. B e F.

8.5. A medida é 2,7800 g ; a sensibilidade da balança é 0,0001 g .

8.6.8.6.1. m 1 gota = 0,0500 g ; 1,67 × 10 21 moléculas de água 8.6.2. (D)

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