física e química a teste de avaliação – versão a ·...

Escola Secundária Filipa de Vilhena

2010/2011

Física e Química A

TESTE DE AVALIAÇÃO – Versão A

CORRECÇÃO

10ºAno Turma A

2 de Fevereiro de 2011

Número: ___ Nome: ____________________________________

Classificação: ___________ Professor: ____________________

No final do enunciado, encontrarás um anexo com alguma informação relevante à sua realização.

Bom Trabalho!

1. Um aluno decidiu estudar exercícios de testes anteriores, mas alterando o que fora pedido, de modo a

estudar matéria nova. O aluno consultou o primeiro teste e observou a tabela seguinte:

Pedras Salgadas Serrana VitalisGarrafa de 0,5 dm3 (0,5 L) Garrafa de 1,5 dm3 (1,5 L) Garrafa 1,0 dm3 (1,0 L)

1.1. Escolhe a opção que completa correctamente a seguinte afirmação: Qualquer uma das águas

apresentadas deve ser classificada como...

A. … colóide.

B. … solução.

C. … substância pura.

D. … suspensão.

Resposta: B.

Explicação: os minerais encontram-se dissolvidos no solvente (água), sob a forma de iões,

resultando numa mistura homogénea, mesmo a microscópio.

Teste de Física e Química A Pág. 1 de 9

1.2. Determina a concentração molar do ião sulfato na água Vitalis.

Proposta de resolução:

cmássica = 1,9 mg mL ¹ ; significa que existe 1,9 mg em cada litro de solução.⁻

m (em 1 L) = 1,9 mg = 1,9 x 10 ³ g⁻

Sabendo a massa molar (M), podemos agora calcular a quantidade de substância:

Mr(SO4² ) = 32,07 + 4 x 16,00 = 96,07⁻

M (SO4² ) = 96,07 g mol ¹⁻ ⁻

n = m / M = 1,9 x 10 ³ g / 96,07 g mol ¹ = 2,0 x 10 mol⁻ ⁻ ⁻⁴

Em 1 L de solução:

c = n/V = 2,0 x 10 mol dm ³ ⁻⁴ ⁻

1.3. O aluno já sabe como se determina a composição de uma água recorrendo a técnicas de

espectroscopia. Uma dessas técnicas consiste em fazer incidir um feixe de luz branca numa

amostra da água a analisar, analisando o espectro com sensores apropriados. Indica quais as

características (contínuo ou descontínuo, de absorção ou emissão) deste espectro. Justifica a tua

resposta.

Resposta: O espectro observado será de absorção, pois os iões dissolvidos na água irão absorver

parte da radiação do feixe de luz branca; será também de riscas, pois a absorção ocorre em apenas

algumas frequências, originando zonas escuras no espectro.

1.4. Ao analisar a composição de águas comerciais, os laboratórios têm de estar atentos à presença de

certas substâncias, pois muitas apresentam riscos para a saúde pública. O índice DL50 para o

trióxido de arsénio é 0,014 g kg ¹, enquanto que o mesmo índice para o fluoreto de sódio é⁻

0,052 g kg ¹. ⁻

Indica qual das duas substâncias apresenta uma toxicidade mais elevada.

Resposta: A substância com o valor de DL50 mais baixo apresenta uma toxicidade mais elevada,

neste caso o trióxido de arsénio.

2. Um outro aluno, fascinado com física e química, pediu uma autorização especial para poder estar no

laboratório tardes inteiras a realizar experiências. Numa dessas tardes o aluno reparou em dois frascos

sem rótulo, cada um com um líquido transparente e incolor. O aluno sabia que não deveria cheirar ou

provar o líquido para descobrir de que substância se trataria, por isso decidiu realizar alguns testes.

Antes, o aluno rotulou um frasco com a letra A e outro com a letra B.


2.1. Para recolher o líquido de modo a realizar as suas experiências, o aluno utilizou uma proveta. Indica

qual das seguintes imagens representa o modo correcto de medir o volume com a proveta.

Resposta: D.

As provetas são calibradas de modo a que a base do menisco sirva de referência para o

volume medido.

2.2. O aluno decidiu determinar o ponto de ebulição de cada um dos líquidos, tendo efectuado quatro

ensaios para cada um. O termómetro utilizado era de mercúrio e tinha divisões de 0,2 ºC. Os

resultados para o líquido A foram os seguintes:

1. 56,7 ºC

2. 56,4 ºC

3. 56,6 ºC

4. 56,6 ºC

Apresenta o resultado final para a temperatura de ebulição, com a respectiva incerteza

absoluta. Indica todos os passos efectuados.

Resolução:

T = (56,7 + 56,4 + 56,6 + 56,6) / 4 = 56,6 ºC

A incerteza de uma medição, neste caso, seria metade da menor divisão, ou seja: 0,1ºC. No

entanto este é um conjunto de medições, logo a incerteza absoluta será o maior desvio

absoluto no conjunto de medições:

d1 = | 56,6 – 56,7 | = 0,1 ºC

d2 = | 56,6 – 56,4 | = 0,2 ºC ← maior desvio absoluto.

d3 e d4 = |56,6 – 56,6 | = 0,0 ºC

Apresentação do resultado final: T = 56,6 ± 0,2 ºC


2.3. O líquido B foi determinado como sendo água pura. Esboça um gráfico onde se represente a

evolução da temperatura a partir do momento em que se começa a aquecer a água, da temperatura

ambiente, até ao momento em que existe apenas vapor de água. Legenda devidamente o gráfico.

Ver gráfico da página 128 do manual.

3. Os elementos no Universo não surgiram simultaneamente. Os mais pesados foram sintetizados nos

núcleos de estrelas, algum tempo depois de já existir hélio e hidrogénio em abundância.

3.1. Indica qual das seguintes opções descreve correctamente uma reacção nuclear que origine

oxigénio.

A. N714

He24

O817

H11

B. N714

Li36

O818

H12

C. N714

H11

O817

He24

D. 2H 2Og 2H 2 g O2 g

Resposta: A.

É a única opção que representa uma reacção nuclear onde a soma dos números atómicos e a

soma dos números de massa, de todas as espécies envolvidas, resulta no mesmo valor em

ambos os termos da equação.

3.2. Considera um átomo de carbono num estado excitado. Indica qual das seguintes opções poderá

representar a sua distribuição electrónica.

A. 1s² 2s² 2p²

B. 1s² 2s² 2p² 3s¹

C. 1s² 2s² 2p¹ 3s¹

D. 1s³ 2s² 2p²

Resposta: C.

A opção A tem todos os electrões no estado mínimo de energia que lhe é permitido. A opção

B tem um electrão a mais. A opção D desrespeita o princípio de exclusão de Pauli, existindo

três electrões numa orbital s. A opção C tem o número correcto de electrões, e um deles está

num nível de energia superior ao que lhe é possível, estando assim num estado excitado.


3.3. Considera um elemento cuja configuração electrónica se pode escrever do seguinte modo:

1s² 2s² 2p 3s² 3p³⁶

Localiza este elemento na tabela periódica.

Resposta: 3 níveis de energia → 3º Período;

5 electrões de valência → Grupo 15.

3.4. Relativamente ao elemento do item anterior, indica quantas orbitais 3p se encontram preenchidas,

assim como o número de electrões que existe em cada orbital.

Resposta: existem 3 orbitais 3p (as orbitais p implicam l = 1, logo m = -1, 0, 1 → 3 orbitais), cada

orbital tem espaço para 2 electrões, mas, segundo a regra de Hund, as orbitais vazias têm de ser

preenchidas primeiro, o que resulta em três orbitais ocupadas, cada uma com 1 electrão.

(↑_) (↑_) (↑_)

3.5. A configuração do átomo de flúor no estado fundamental é 1s² 2s² 2p . Classifica cada uma das⁵

seguintes afirmações como verdadeira (V) ou falsa (F).

A. O conjunto de números quânticos {2, 1, 1, + ½} descreve um electrão de valência do flúor.

Verdadeira.

B. O conjunto de números quânticos {3, 1, 1, – ½} não pode descrever um electrão do flúor.

Falsa. Pode, desde que o átomo esteja num estado excitado

C. O raio atómico do flúor é o menor do seu grupo.

Verdadeira. O raio atómico aumenta ao longo do grupo e o flúor é o primeiro elemento do

seu grupo.

D. A primeira energia de ionização do flúor é a menor do seu grupo.

Falsa. A energia de ionização diminui ao longo do grupo.

E. O raio atómico do flúor é inferior ao raio do ião que o flúor forma mais facilmente.

Verdadeira. O ião que o flúor forma mais facilmente é um ião negativo, que tem um raio

superior ao respectivo átomo.

F. Remover um electrão da camada mais energética do flúor exige maior energia que fazer o

mesmo ao oxigénio.

Verdadeira. A energia de ionização aumenta ao longo do período.


4. Avogadro encontrava-se no seu laboratório a realizar ensaios experimentais. Ele sabia que estava perto

de poder apresentar ao mundo um resultado muito interessante, relativo ao comportamento de

substâncias no estado gasoso.

4.1. Num recipiente com hidrogénio gasoso (H2) incidiu um feixe luminoso com uma energia de 1,82 J /

fotão. Este feixe não é capaz de elevar um electrão de um átomo de hidrogénio de n=1 para n=2,

apesar de ser um valor superior ao intervalo entre os dois níveis. Explica este fenómeno.

Resposta: A energia encontra-se quantificada. Os electrões só podem absorver uma quantidade de

energia exactamente igual à diferença entre dois níveis. Não pode absorver parte da energia de um

feixe luminoso, pois também aqui a energia está quantificada sob a forma de fotões. Um electrão

não pode absorver “parte” de um fotão.

4.2. O recipiente com hidrogénio gasoso tinha um volume de 30 L. Um outro recipiente, também com

30 L, continha dióxido de carbono (CO2), cuja densidade naquelas condições de pressão e

temperatura (não são condições PTN!) é de 1,82 g dm ³.⁻

Determina o número de átomos de hidrogénio gasoso presentes no recipiente. Apresenta todos os

passos da resolução. Considera ambos os gases nas mesmas condições de pressão e temperatura.

Solução:

Nas mesmas condições de pressão e temperatura, gases com igual volume contêm a mesma

quantidade de moléculas (Lei de Avogadro), logo precisamos de saber a quantidade de moléculas

de dióxido de carbono existentes no recipiente.

A partir da densidade do dióxido de carbono, podemos calcular a massa que existe no recipiente:

d = m / V (=) m = d x V = 1,82 g dm ³ x 30 dm ³ = 54,6 g⁻ ⁻

A partir da massa, podemos determinar a quantidade de substância:

n = m / M

Mr (CO2) = 12,01 + 2 x 16,00 = 44,01

M (CO2) = 44,01 g mol ¹⁻

n (CO2) = 54,6 g / 44,01 g mol ¹ = 1,24 mol⁻

Para as mesmas condições de p e T:

n(H2) = n(CO2) = 1,24 mol

Numa molécula de H2 existem dois átomos de H, logo a solução final surge:

N (H) = n x NA x 2 = 1,24 x 6,022 x 10²³ x 2 = 1,5 x 10² átomos⁴


4.3. No mesmo recipiente onde estava o dióxido de carbono, Avogadro introduziu uma quantidade igual

de azoto. Considera que a temperatura se manteve constante. Indica o que terá acontecido ao valor

da pressão. Justifica a tua resposta.

Resposta: O valor da pressão duplicou. A pressão tem uma relação directa com a temperatura e a

quantidade de substância, e uma relação inversa com o volume. Como o volume e a temperatura se

mantiveram constantes, mas a quantidade de gás duplicou, também a pressão duplicou.

5. Um balão com hélio foi largado por um menino na quinta do Covelo. A tarde era amena e o vento era

fraco, como se podia confirmar pelos ramos das árvores, que não abanavam. Assim, o balão do menino

começou a subir lentamente.

5.1. Indica qual das opções indica a ordem correcta para a sucessão de camadas da atmosfera que o

balão terá atravessado, até se escapar para o espaço.

A. Troposfera; Mesosfera; Estratosfera; Exosfera; Termosfera.

B. Termosfera; Exosfera; Estratosfera; Troposfera; Mesosfera.

C. Troposfera; Estratosfera; Mesosfera; Termosfera; Exosfera.

D. Exosfera; Termosfera; Mesosfera; Estratosfera; Troposfera.

Resposta: C.

Consultar o desenho no caderno.

5.2. Na realidade o balão nunca chega a ultrapassar a primeira camada da atmosfera, pois as

diferenças de pressão no interior e no exterior do balão acabam por rompê-lo. Indica qual das

seguintes opções apresenta um modo correcto de determinar a diferença de pressão sentida pelo

balão, num ponto da atmosfera onde a pressão externa é de 0,034 atm.

A. ∣ p∣=∣0,034VnRT∣

B. ∣ p∣=∣0,034−nRTV

∣

C. ∣ p∣=∣0,034nRT

V∣

D. ∣ p∣=∣0,034×nRT

V∣

Resposta: B.


∣ p∣=∣pext−p i∣

p i V=nRT ⇔ pi=nRT

V

∣ p∣=∣0,034−nRT

V∣

5.3. Imagina que o balão é capaz de atravessar a atmosfera. Descreve, justificando, o que acontece à

temperatura, pressão e densidade da atmosfera, à medida que o balão vai subindo.

Proposta de solução: À medida que o balão vai subindo, a densidade e a pressão da atmosfera

vão diminuindo.

A densidade diminui, pois a atmosfera vai ficando cada vez mais rarefeita, devido a uma acção

menor da força gravítica.

A pressão diminui, pois a coluna de ar que existe imediatamente acima é cada vez menor.

A variação da temperatura não é linear. Sobe em algumas zonas e desce noutras. Isto está

relacionado com factores tais como a intensidade dos raios solares, as reacções químicas entre

espécies gasosas na atmosfera e a interacção da radiação solar com os gases da atmosfera.

FIM

Cotações:

Constantes:

Constante de Avogadro: Na = 6,022 x 10²³ mol ¹⁻

Volume molar (condições PTN): Vm = 22,4 dm³

Constante dos gases ideais: R = 0,082057 atm dm³ mol ¹ K ¹⁻ ⁻

Formulário:

Densidade (massa volúmica): =mV

Concentração molar: c=nV

Concentração mássica: cm=mV

Equação dos gases ideais: pV =nRT


1.1 1.2 1.3 1.4 2.1 2.2 2.3 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 4.1 4.2 4.3 5.1 5.2 5.3 TOTAL8 12 8 8 8 12 12 8 8 8 8 12 12 24 12 8 8 24 200

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