QiD 6 3ª SÉRIE/PRÉ - VESTIBULAR PARTE 3 QUÍMICA

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1 PARA A VALIDADE DO QD, AS RESPOSTAS DEVEM SER APRESENTADAS EM FOLHA PRÓPRIA, FORNECIDA PELO COLÉGIO, COM DESENVOLVIMENTO E SEMPRE A TINTA. TODAS AS QUESTÕES DE MÚLTIPLA ESCOLHA DEVEM SER JUSTIFICADAS. DATA DE ENTREGA: 2 / 08 / 2016 QD 6 3ª SÉRIE/PRÉ - VESTIBULAR PARTE 3 QUÍMICA Atenção: Lea o texto a segur e responda às questões de 1, 2, 3 e. A plha seca ou plha de Leclanché é consttuída por um nvólucro de znco que serve de ânodo, um eletrodo de grafte nerte rodeada por uma pasta de dóxdo de manganês e carbono que funcona como cátodo. À volta do MnO 2 encontramos o eletrólto formado por uma pasta de cloreto de amôno e cloreto de znco do tpo gel. Conhecendo-se as sem-reações da plha seca (Plha de Leclanché) e seus respectvos potencas padrões de redução: Zn 2+ (aq) + 2e Zn(s) Eº = 0,76 V 2 NH + (aq) + 2 MnO 2 (s) + 2e Mn 2 O 3 (s) + H 2 O(l) + 2 NH 3 (aq) Eº = + 0,7 V 1. (1,0) Escreva a equação da sem-reação que ocorre no ânodo da plha. 2. (1,0) Calcule a sua força eletromotrz. 3. (1,0) Escreva a equação da reação global da plha seca.. (1,0) Dê o agente oxdante e a fórmula do cloreto de amôno. Atenção: Lea o texto a segur e responda às questões 5 e 6 O alumíno é obtdo, eletroltcamente, a partr de alumna (Al 2 O 3 ) fundda. Durante a eletrólse, o íon Al +3 é reduzdo, no cátodo, a Al. Supondo-se uma célula eletrolítca funconando por 15 horas, na qual crculou uma corrente de 5A, responda: 5. (1,0) Qual a sem-reação de oxdação? 6. (1,0) Qual a massa de alumíno depostada no catodo? Atenção: Lea o texto a segur e responda às questões de 7, 8 e 9 O carbono-1 formado ncorpora-se à atmosfera na forma de CO 2. Por meo da fotossíntese, processo que utlza CO 2 da atmosfera, esses átomos de carbono-1 passam a fazer parte dos seres vvos fotossntetzantes e, através das cadeas almentares, também dos demas seres vvos. Os centstas descobrram que, com a mesma velocdade com que o carbono-1 se forma na alta atmosfera, ele se desntegra por meo de decamento beta. A obtenção do carbono-1 se faz a partr do bombardeamento do ntrogêno-1 com um nêutron e sua mea vda é de 5730 anos. 7. (1,0) Dê a reação de decamento radoatvo do carbono-1 8. (1,0) Dê a reação de obtenção do carbono (1,0) Realze os cálculos necessáros e determne a dade de uma amostra encontrada em um síto arqueológco que, ao ser analsada, ndcou um teor de C-1 gual a 25% da amostra orgnal. Atenção: Lea o texto a segur e responda à questão 10 Mutas pessoas dzem que o Sol é uma bola de fogo. O que estará quemando lá, então? Na verdade nada está quemando. No Sol, bem como em outras estrelas, está ocorrendo uma transformação. Para que esse fenômeno ocorra é necessáro uma temperatura muto elevada, pelo menos da ordem de 10 mlhões de graus Celsus. O Sol é uma mensa bola de hdrogêno onde a temperatura é sufcente para que ocorra uma unão dos átomos de hdrogêno, formando átomos mas pesados e lberando a energa que chega até nós na forma de luz e calor. 1H H 3 X + 0 n 1 + energa 10. (1,0) Identfque o elemento formado com seus respectvos números de massa e atômco e nomee a transformação que ocorre no sol.

2 PARA A VALIDADE DO QD, AS RESPOSTAS DEVEM SER APRESENTADAS EM FOLHA PRÓPRIA, FORNECIDA PELO COLÉGIO, COM DESENVOLVIMENTO E SEMPRE A TINTA. TODAS AS QUESTÕES DE MÚLTIPLA ESCOLHA DEVEM SER JUSTIFICADAS. DATA DE ENTREGA: 2 / 08 / Zn(s) Zn 2+ (aq) + 2e 2. ΔE = + 0,7 (-0,76) ΔE = 1,5 V QD 6 3ª SÉRIE/PRÉ - VESTIBULAR PARTE 3 QUÍMICA GABARITO 3. 2 NH + (aq) + 2 MnO 2 (s) + 2e Mn 2 O 3 (s) + H 2 O(l) + 2 NH 3 (aq) Zn(s) Zn 2+ (aq) + 2e 2 NH + (aq) + 2 MnO 2 (s) + Zn(s) Mn 2 O 3 (s) + H 2 O(l) + 2 NH 3 (aq) + Zn 2+ (aq). MnO 2 NH Cl 5. 2O -2 > O 2 + e C 1-1 β N N n 1 6 C p Hélo = 2 He e a transformação que ocorre no sol é a fusão nuclear.

3 PARA A VALIDADE DO QD, AS RESPOSTAS DEVEM SER APRESENTADAS EM FOLHA PRÓPRIA, FORNECIDA PELO COLÉGIO, COM DESENVOLVIMENTO E SEMPRE A TINTA. TODAS AS QUESTÕES DE MÚLTIPLA ESCOLHA DEVEM SER JUSTIFICADAS. DATA DE ENTREGA: 2 / 08 / 2016 QD 6 3ª SÉRIE/PRÉ - VESTIBULAR PARTE 3 FÍSICA 1. Tem-se uma barra clíndrca de comprmento L = 50 cm e base com área S = 10 cm 2. Uma de suas bases (A) é mantda a uma temperatura constante T A = 100 C e a outra (B) é mantda em contacto com uma mstura de água e gelo à temperatura T B =0 C. A quantdade Q de caloras que passa de A para B em função do tempo t é dada pela expressão: Q = 0,5 (T A - T B ). S. t / L onde t é meddo em segundos. Nessas condções calcule: a) (0,5) a quantdade de calor que passa em 1 segundo; b) (0,5) quantas gramas de gelo se derretem em 0 s. 2. (1,0) O calor específco de uma certa lga metálca fo determnado da segunte forma: 1) aqueceu-se um bloco de 200 g do materal até 00 C; 2) o bloco fo mergulhado em um calorímetro contendo água a 25 C. A água no calorímetro mas o equvalente em água do mesmo, perfazam um total de 1, g de água. Consdere o calor específco da água como 1,0 cal/g C; 3) durante a mersão do corpo, 5,0 g de água foram vaporzados. O calor latente de vaporzação da água é 5,.10 2 cal/g. Os vapores saíam do calorímetro; ) a temperatura fnal do calorímetro com o corpo fo de 0 C; 5) toda a experênca fo executada à pressão normal do nível do mar. Desprezada qualquer perda de calor, exceto o transportado pelos vapores que saíram do calorímetro, calcule o calor específco do materal. 3. Em um aquáro de 10, completamente cheo d água, encontra-se um pequeno aquecedor de 60W. Sabendose que em 25 mnutos a temperatura da água aumentou de 2 C, pergunta-se: a) (0,5) Que quantdade de energa fo absorvda pela água? b) (0,5) Que fração da energa fornecda pelo aquecedor fo perdda para o exteror? Dados: calor específco da água = 1 cal g C 1 cal =,0 J. (1,0) O gráfco da pressão p em função do volume V de um gás deal representa uma transformação cíclca ocorrda em três fases. Inca-se o cclo por uma transformação sobárca, seguda de uma transformação sovolumétrca e, fnalmente, de uma transformação sotérmca. Sejam T 1, T 2 e T 3 as temperaturas do gás nos pontos 1, 2 e 3, respectvamente. Em relação a essas temperaturas, pode-se afrmar que (A) T 1 = T 2 = T 3. (B) T 1 = T 2 e T 1 > T 3. (C) T 1 = T 3 e T 1 > T 2. (D) T 1 = T 3 e T 1 < T 2. (E) T 1 = T 2 e T 1 < T 3.

4 5. (1,0) Um reservatóro fechado contém certa quantdade de hélo gasoso à pressão p. Num prmero processo, esse gás é aquecdo, lentamente, de uma temperatura ncal T até uma temperatura TF. Num segundo processo, um pequeno orfíco é aberto na parede do reservatóro e, por ele, muto lentamente, dexa-se escapar um quarto do conteúdo ncal do gás. Durante esse processo, o reservatóro é mantdo à temperatura TF. Consderando essas nformações, a) (0,5) ESBOCE, no quadro a segur, o dagrama da pressão em função da temperatura do gás nos dos processos descrtos. JUSTIFIQUE sua resposta. b) (0,5) Consdere que p = 1, N/m 2 e que as temperaturas são T = 27 C e TF = 87 C. CALCULE o valor da pressão do gás no nteror do reservatóro, ao fnal do segundo processo. 6. Uma lata de refrgerante contém certa quantdade de açúcar, no caso de um refrgerante comum, ou de adoçante, no caso de um refrgerante detétco. a) (0,5) Consdere uma lata de refrgerante comum contendo 302 ml de água e 0 g de açúcar, e outra de refrgerante detétco, contendo 328 ml de água e uma massa desprezível de adoçante. Mostre qual das duas latas devera boar em um recpente com água, cuja densdade é d A = 1,0 g/cm 3. A massa da lata de refrgerante vaza é gual a 15,0 g e seu volume total é de 350 ml. Neste tem, despreze o volume ocupado pelo materal da lata e a massa de gás carbônco no seu nteror. b) (0,5) Suponha, agora, uma outra stuação na qual o gás carbônco ocupa certo volume na parte superor da lata, a uma pressão P = 3, N/m 2 para uma temperatura T = 300 K. A massa molar do gás carbônco vale g/mol e, assumndo que o mesmo se comporte como um gás deal, calcule a densdade de gás carbônco na parte superor da lata. A le dos gases deas é dada por PV = nrt, onde R = 8,3 J/mol. K e n é o número de moles do gás. 7. Uma certa massa de gás deal, ncalmente à pressão p 0, volume V 0 e temperatura T 0, é submetda à segunte sequênca de transformações: 1) É aquecda a pressão constante até que a temperatura atnja o valor 2T 0. 2) É resfrada a volume constante até que a temperatura atnja o valor ncal T 0. 3) É comprmda a temperatura constante até que atnja a pressão ncal p 0. a) (0,5) Calcule os valores da pressão, temperatura e volume no fnal de cada transformação. b) (0,5) Represente as transformações num dagrama pressão x volume.

5 8. Um gás deal é levado do estado ncal M para um estado N. Em seguda é levado para o estado S e, então, retorna ao estado M, como está mostrado no dagrama a segur p V. Consdere T como sendo o trabalho realzado pelo ou sobre o gás; Q a quantdade de calor recebda ou doada pelo gás e U a varação da energa nterna do gás. a) (0,5) Complete a tabela mostrada na fgura anteror, atrbundo para os processos ndcados os snas postvo (+) ou negatvo (-) ou o valor zero às grandezas T, Q e U. b) (0,5) Justfque suas respostas para o processo MN. 9. Um gás deal, ncalmente em um estado de equlíbro termodnâmco (ponto 1 da fgura) a uma temperatura T, sofre uma expansão sobárca (1 2), seguda de uma transformação sométrca (2 3), até atngr o estado de equlíbro (ponto 3 da fgura) à mesma temperatura ncal T, como lustra o dagrama P-V a segur: a) (0,5) Durante a evolução 1 2 3, o gás cedeu ou recebeu calor? Justfque sua resposta. b) (0,5) Calcule essa quantdade de calor.

6 10. Uma certa quantdade de gás oxgêno submetdo a baxas pressões e altas temperaturas, de tal forma que o gás possa ser consderado deal, sofre uma transformação A B, conforme mostra o dagrama pressão volume. a) (0,5) Calcule o módulo do trabalho realzado sobre o gás, nessa transformação. b) (0,5) Esboce o dagrama pressão temperatura absoluta (P T), assnalando os estados A e B.

7 PARA A VALIDADE DO QD, AS RESPOSTAS DEVEM SER APRESENTADAS EM FOLHA PRÓPRIA, FORNECIDA PELO COLÉGIO, COM DESENVOLVIMENTO E SEMPRE A TINTA. TODAS AS QUESTÕES DE MÚLTIPLA ESCOLHA DEVEM SER JUSTIFICADAS. DATA DE ENTREGA: 2 / 08 / 2016 QD 6 3ª SÉRIE/PRÉ - VESTIBULAR PARTE 3 FÍSICA Resposta da questão 1: a) 10 cal b) 5 g GABARITO Resposta da questão 2: 0,30 cal/g C. Resposta da questão 3: Dados: P = 60 W; V = 10 m = 10 kg = 10 g; c = 1 cal / g C = J / g C; Δt = 25 mn = s; Δθ = 2 C. a) Da equação do calor sensível: Q = m c Δθ = 10 2 Q = 8 10 J. b) A energa lberada é: E = P Δt = E = 9 10 J. Calculando a energa perdda para o exteror: EP = E Q EP = EP = 10 J. Sendo f a fração pedda: EP 10 1 f = = f =. E Resposta da questão : [C] Resposta da questão 5: 1. Segundo processo: Observe a fgura a segur: PV F n T F F F PV PF = nt n P 3 = P = PF 3n b) PV n T PV = nt 5 1, 0 10 P = n 3n P = = 9,0 10 N / m

8 Resposta da questão 6: a) Vamos calcular a densdade de cada lata. m m + m + m Refrgerante comum: d = = = = 1, 02g / cm V V 350 Como a densdade é maor que a da água a lata afunda. Refrgerante detétco: m m + m d = = = = 0,98g / cm V V 350 lata refrgerante 3 Como a densdade é menor que a da água a lata boa. m b) A equação de Clapeyron dz: PV = nrt PV = RT Mol 5 3 m P Mol 3,0 10 x10 3 d = = = 5,3kg / m V RT 8,3 300 Resposta da questão 7: lata refrgerante açúcar 3 a) 1 o - P 0, 2V 0, 2T 0 2 o - P 0 /2, 2V 0, T 0 3 o - P 0, V 0, T 0 b) Observe a fgura a segur: Resposta da questão 8:

9 2. Aumento de volume mplca em trabalho postvo; N está em soterma de maor temperatura e portanto U é postvo; pela 1 a le da termodnâmca o calor é a soma de T e U e portanto, é postvo. Resposta da questão 9: a) De acordo com a prmera le da Termodnâmca Q=W+ U. Sendo W>0 (expansão) e U=0 [T(fnal)=T(ncal)], concluímos que Q=W>0, recebeu calor. b) Q = 1, joules Resposta da questão 10: a) W = (P 0 V 0 )/2 b) Observe o gráfco a segur

γ = C P C V = C V + R = q = 2 γ 1 = 2 S gas = dw = W isotermico

γ = C P C V = C V + R = q = 2 γ 1 = 2 S gas = dw = W isotermico Q1 Um clndro feto de materal com alta condutvdade térmca e de capacdade térmca desprezível possu um êmbolo móvel de massa desprezível ncalmente fxo por um pno. O rao nterno do clndro é r = 10 cm, a altura

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