Proposta de Resolução do Exame Nacional de Física e Química A 11.º ano, 2013, 1.ª fase, versão 1

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Joaquim Imperial Carrilho
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1 Proposta d Rsolução do Exam Nacional d Física Química A.º ano, 0,.ª fas, vrsão Socidad Portugusa d Física, Divisão d Educação, d junho d 0, Grupo I. Concntraçõs d ragnts OU concntraçõs d produtos OU tmpratura OU prssão.. (C) O quilíbrio é dinâmico porqu as raçõs químicas não cssam. No quilíbrio, os ragnts continuam a transformar-s m produtos vicvrsa, ocorrndo ssas transformaçõs à msma vlocidad.. Assim, num sistma químico m quilíbrio, os ragnts os produtos ncontram-s todos prsnts, m simultâno, m concntraçõs qu não variam ao longo do tmpo.. () Como não há trocas d matéria nm d nrgia, o sistma é isolado. A nrgia intrna d um sistma isolado não varia dado qu o sistma não cd nm rcb nrgia Establcimnto da proporção stquiométrica d ragnts produtos da ração: Em unidads arbitrárias, a concntração d C aumnta d, unidads as concntraçõs d A d diminum ambas d um valor corrspondnt a mtad do aumnto d C, 7, unidads; conclui-s qu mol d A rag com mol d, formando-s mols d C (a stquiomtria é mol A : mol : mols C) a quação pod sr scrita como A(g) (g) C(g) Cálculo da constant d quilíbrio: c C A 5, 5 0, 08

2 5.. D acordo com o Princípio d L Châtlir, o aumnto d tmpratura favorc a transformação qu ocorr com absorção d nrgia (ração ndotérmica) isto é, o sntido m qu s rtira nrgia do mio. Como a ração dirta, a d formação d C, é xotérmica, sgu-s qu a ração invrsa, a d formação d A, é ndotérmica. Assim, quando a tmpratura aumnta a concntração d C diminui, aumntando as concntraçõs d A, plo qu s conclui qu a constant d quilíbrio da ração c C A irá diminuir. Grupo II... Radiação.. (C) No quilíbrio térmico a tmpratura do sistma lata + rfrigrant prmanc constant, logo também a nrgia intrna. Para qu a nrgia intrna não vari, as nrgias mitida absorvida, como radiação, por unidad d tmpo, dvm sr iguais... Cálculo da nrgia incidnt na lata no intrvalo d tmpo considrado: A, 0 cm, 0 m ; t 90 min s 5, 0 s E incidnt P t I A t 6, 0 0, 0 5, 0 5, 0 Cálculo da variação d nrgia intrna do rfrigrant no msmo intrvalo d tmpo: U E absorvida m c T, 0 6, 5 6, 0 Cálculo da prcntagm da nrgia incidnt na lata qu contribui para o aumnto da nrgia intrna do rfrigrant: U E incidnt 00%, 6 0, % 5%. Para o msmo matrial, a msma ára d suprfíci a msma spssura das pards, a taxa d transfrência d nrgia como calor é dirtamnt proporcional à difrnça d tmpratura ntr a água o ambint. À mdida qu o tmpo passa, a água vai arrfcndo, diminui a difrnça d tmpratura ntr a água o ambint, m consquência, diminui também a taxa tmporal d transfrência d nrgia, como calor, através das pards da caftira.

3 Grupo III. () O ângulo d incidência é d 0º. Logo o ângulo d rflxão é também d 0º. O ângulo ntr o fix incidnt o fix rfltido é igual à soma do ângulo d incidência com o ângulo d rflxão, ou sja, 0º (o dobro do ângulo d incidência). 0º 0º 0º 70º... (D) A vlocidad propagação da luz num mio é invrsamnt proporcional ao índic d rfração dss mio: c c n v. Logo v I vii. v n O comprimnto d onda é, para uma crta frquência (a frquência não s altra), dirtamnt proporcional à vlocidad d propagação ( v f ). Logo I II... (C) O ângulo crítico corrspond ao limit m qu o ângulo d rfração é d 90º: n Isn crítico niisn 90º niisn crítico nii sn crítico crítico 0º... (C) Grupo IV Configuração ltrónica do átomo d carbono no stado fundamntal: s s p. Existm ltrõs com três valors difrnciados d nrgia: os da orbital s, os da orbital s os das orbitais p qu são dgnradas (as orbitais p têm a msma nrgia).

4 .. () As configuraçõs s s px py pz 0 s s px py 0 pz corrspondm ao stado fundamntal do átomo d carbono. A configuração s s px 0 py 0 pz é impossívl dado qu o númro máximo d ltrõs por orbital é d, nssa configuração, a orbital pz surg com ltrõs. Na configuração s s px py pz um dos ltrõs da orbital s foi promovido para uma das orbitais p. O stado é xcitado dado qu a orbital p tm mais nrgia do qu a s.... (D) O ião CN aprsnta o msmo númro d ltrõs qu N. O nitrogénio tm númro atómico 7, portanto, o átomo d azoto tm 7 ltrõs. A molécula N constituída por átomos d azoto tm 7 ltrõs. O nitrogénio é do grupo 5. Portanto, dv aprsntar 5 ltrõs d valência. Conclui-s qu a molécula N tm 5 0 ltrõs d valência. Assim, CN também dvrá tr 0 ltrõs d valência... Como o carbono antcd o nitrogénio no msmo príodo da tabla priódica o raio atómico diminui, m gral, ao longo do príodo, prvê-s qu o raio atómico do nitrogénio sja mnor do qu o raio atómico do carbono. Em consquência, o comprimnto da ligação N N dvrá sr mnor do qu o comprimnto da ligação C N. Para situaçõs smlhants a um mnor comprimnto da ligação corrspond uma ligação mais fort. Assim, prvê-s qu a nrgia d ligação N N sja maior do qu a nrgia d ligação C N. OU O nitrogénio sgu-s ao carbono no msmo príodo da tabla priódica. Ao longo do príodo vrifica-s o prdomínio do fito do aumnto da carga nuclar, prvndo-s qu os ltrõs d valência do nitrogénio sjam mais atraídos do qu os do carbono. Assim m N há maior atração dos núclos sobr os ltrõs da ligação comparativamnt a qu significa maior nrgia d ligação. CN. Prvê-s, portanto, qu a ligação m N sga mais fort o

5 ... () 860 ppm m massa significa 860 g d HCN por cada 0 6 g d ar, o 860g 5 qu xprsso m prcntagm é 00% 8, 60 0 % 6 0 g.. (A) n m M V M - 086, g dm 5, 0 dm 086, 5, 0 mol 7, 0 g mol 7, 0 Grupo V. Equação química: CN (aq) HO(l) HCN(aq) HO (aq) CN comporta-s como bas dado qu acita um ião H, originando o ácido cianídrico HCN... (A) A força d um ácido é mdida pla corrspondnt constant d acidz. Para comparar a força dos dois ácidos calcula-s o quocint das rsptivas constants: a, HNO a,hcn, 5 0, Assim, o ácido nitroso é crca d 0 6 vzs mais fort do qu o ácido cianídrico Cálculo da concntração do ião H O no stado d quilíbrio: ph -,7 - - H O 0 moldm 0 moldm 905, 0 mol dm Cálculo da concntração d HNO no stado d quilíbrio: Pla stquiomtria da ração, dsprzando a contribuição da autoionização da água, conclui-s qu H O a H O NO. H O, a, 5 0 NO HNO Cálculo da concntração inicial d - HNO HNO 8, 068 moldm HNO : como NO HNO ionizado sgu-s qu - HNO HNO NO 8068, 0 905, 0 0, mol 0 dm inicial 5

6 Grupo VI. Cálculo do dslocamnto do balão: no intrvalo d tmpo considrado a vlocidad prmanc constant logo o valor do dslocamnto do balão é v t, 7 7,, 68 m y y Cálculo do trabalho ralizado plo pso do balão: W P P d cos0º m g y cos0º 8, , 0 OU Cálculo da variação d altura do balão: no intrvalo d tmpo considrado a vlocidad prmanc constant logo o valor do dslocamnto do balão é v t, 7 7,, 68 m y y. Como o balão dsc na vrtical a sua altura diminui d um valor idêntico, isto é h y 68 m. Cálculo do trabalho ralizado plo pso do balão: W P E p m g h 8, 0 0 ( 68), 0. (A) Do gráfico dcorr qu a aclração, dcliv da tangnt ao gráfico, não prmanc constant durant a quda. Conclui-s qu a rsistência do ar não é dsprzávl. A força d rsistência do ar é uma força dissipativa cujo trabalho s traduz numa diminuição d nrgia mcânica do sistma balão + Trra.. (D) A nrgia potncial gravítica do sistma balão + Trra é dirtamnt proporcional à altura mdida m rlação a um dtrminado nívl d rfrência. Grupo VII Cálculo do valor médio do intrvalo d tmpo: t 08 s Cálculo do valor mais provávl do módulo da vlocidad da sfra m : v d t 7, , m s - 6

7 ... Tmpo d quda OU tmpo d voo OU intrvalo d tmpo dcorrido dsd o instant m qu passa no ponto até ao instant m qu ating o ponto E OU quivalnt... Equação da rta d ajust aos dados xprimntais: y 69 x 0 A 69v 0 A 69v alcanc v o módulo da vlocidad d lançamnto da sfra. (SI) m qu A dsigna o A / m y = 69 x +,000 R² =, v /m s - 60,0,50,60,70,80,90,00,0 O módulo da vlocidad d lançamnto pod sr dtrminado a partir da projção no ixo horizontal do movimnto da sfra (movimnto uniform): x v t A v, A d 0, 0 69 v v,máx, m s Como d A para s dsprzam as forças dissipativas há consrvação da nrgia mcânica (a ração normal não raliza trabalho). Admitindo válido o modlo da partícula matrial: - Em, A Em, Ep, A Ec,A Ep, Ec, m g hmáx 0 0 m v v, 5 h máx 75 m g 0 7

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