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1 QUESTÕES DE EXAME 4 Física e Química A Questões de provas nacionais realizadas entre 2008 e 2014 organizados por subdomínio e por secção, por ordem cronológica. Os itens estão identificados por data e de acordo com o tipo de prova: I teste intermédio 1F exame nacional - primeira fase 2F exame nacional - segunda fase E exame nacional - época especial Algumas questões foram adaptadas para melhor se enquadrarem no programa atual. Algumas secções não apresentam qualquer item nas provas nacionais realizadas ente 2008 e Domínio 2 - Propriedades e transformações da matéria 2.2 Gases e dispersões Lei de Avogadro, volume molar e massa volúmica 2008 I. Muitos dos sistemas de aquecimento utilizados, tanto a nível industrial, como doméstico, recorrem às reações de combustão dos alcanos, uma vez que estas reações são fortemente exotérmicas. O metano, CH 4, o etano, C 2 H 6, o propano, C 3 H 8, e o butano, C 4 H 10, são gases nas condições normais de pressão e temperatura (PTN). Nessas condições, a densidade de um desses gases é aproximadamente 1,343 g dm 3. Selecione a alternativa que refere o gás que apresenta esse valor de densidade. Metano, CH 4 Etano, C 2 H 6 Propano, C 3 H 8 Butano, C 4 H I. Em 1811, Avogadro concluiu que volumes iguais de gases diferentes, medidos nas mesmas condições de pressão e de temperatura, contêm o mesmo número de partículas. A partir deste princípio, tornou-se possível calcular o volume molar, V m, de um gás e, também, a sua densidade, em quaisquer condições de pressão e temperatura. a) Calcule a densidade do dióxido de carbono (CO 2 ), em condições normais de pressão e temperatura. b) Tendo em conta a conclusão de Avogadro, selecione a opção que completa corretamente a frase seguinte. Em condições PTN, uma mistura de 0,25 mol de O 2 e 0,75 mol de N 2 ocupa 22,4 dm ,0 mol de O 2 ocupa um volume menor do que 1,0 mol de CO a densidade de um gás é tanto maior quanto menor for a sua massa molar.... massas iguais de N 2 e de O 2 ocupam o mesmo volume. Pag. 1/5

2 2008 1F. O dióxido de enxofre, SO 2, conhecido por ser um gás poluente, tem uma faceta mais simpática e, certamente, menos conhecida: é usado na indústria alimentar, sob a designação de E220, como conservante de frutos e de vegetais, uma vez que preserva a cor natural destes. O dióxido de enxofre, SO 2, e o oxigénio, O 2, são duas substâncias com propriedades químicas diferentes, sendo ambas gasosas nas condições ambientais de pressão e temperatura. a) O gráfico seguinte traduz o modo como varia o volume, V, de uma amostra de um gás ideal com a quantidade de substância, n, a pressão e temperatura constantes. Com base no gráfico, e admitindo que SO 2 e O 2 se comportam como gases ideais, selecione a alternativa que completa corretamente a frase seguinte. Em duas amostras gasosas, uma de SO 2 e outra de O 2, nas mesmas condições de pressão e temperatura, se os gases tiverem volumes iguais, têm massas iguais.... volumes iguais, têm a mesma densidade.... o mesmo número de moléculas, têm volumes iguais.... o mesmo número de moléculas, têm a mesma densidade. b) Calcule o número de moléculas de SO 2 (g) que existem numa amostra de 50,0 cm 3 desse gás, em condições normais de pressão e temperatura (PTN) I. Nas mesmas condições de pressão e temperatura, o volume ocupado por 4,00 g de hélio, He (g), é aproximadamente volume ocupado por 4,00 g de hidrogénio, H 2 (g). igual ao o dobro do metade do o quádruplo do 2009 I. Em condições normais de pressão e temperatura (condições PTN), a substância nitrogénio, N 2, é um gás. Selecione a única alternativa que contém a expressão que permite obter o valor da densidade do nitrogénio, N 2 (g), nessas condições, expresso em g cm E. Sendo N A a Constante de Avogadro, considere que N A /2 moléculas de CO 2 (g) (M = 44,01 g mol -1 ) ocupam um volume igual a 12,2 dm 3, à pressão de 1 atm e à temperatura de 25 C. Calcule a densidade do CO 2 (g), expressa em g dm 3, nessas condições de pressão e de temperatura I. Nas mesmas condições de pressão e temperatura, o volume ocupado por 0,5 mol de oxigénio, O 2 (g), é aproximadamente... um quarto do volume ocupado por 32 g desse mesmo gás. um meio do volume ocupado por 32 g desse mesmo gás. o dobro do volume ocupado por 32 g desse mesmo gás. o quádruplo do volume ocupado por 32 g desse mesmo gás. Página 2

3 2010 I. Considere que a densidade do amoníaco, à pressão de 0,989 atm e a 55 C, é 0,626 g dm -3. Calcule o número de moléculas de amoníaco que existem numa amostra de 500 cm 3 desse gás, naquelas condições de pressão e de temperatura E. Considere várias amostras de CO 2 (g), contidas em recipientes fechados, sob as mesmas condições de pressão e de temperatura. Selecione a única opção que apresenta um esboço do gráfico que pode traduzir a relação entre a densidade das amostras de CO 2 (g) e o número de moléculas desse gás existentes nessas amostras F. O gráfico seguinte representa o volume, V, de diferentes amostras de nitrogénio (N 2 ), em função da quantidade de gás, n, existente nessas amostras, à pressão de 752 mmhg e à temperatura de 55 C. Que significado físico tem o declive da reta representada? F. Considere que a densidade do CO 2 (g), à pressão de 1 atm e à temperatura de 25 C, é igual a 1,80 g dm 3. Calcule o volume ocupado por N A /2 moléculas de CO 2 (g) nas condições de pressão e de temperatura referidas, sendo N A a constante de Avogadro I. Em determinadas condições de pressão e de temperatura, 0,5 mol de N 2 (g) ocupa o volume V 1. Nas mesmas condições de pressão e de temperatura, 0,5 mol de NO 2 (g) ocupa o volume F. Considere uma amostra de 8,24 mol de CH 4 (g) e uma amostra de 0,398 mol de CO (g), nas mesmas condições de pressão e de temperatura. Quantas vezes é que o volume ocupado pela amostra de metano é maior do que o volume ocupado pela amostra de monóxido de carbono? Apresente o resultado com três algarismos significativos. Pag. 3/5

4 2011 E. Em condições normais de pressão e de temperatura (PTN), o volume ocupado por 13 g de ozono é 2012 I. A atmosfera terrestre é uma faixa gasosa que cobre a superfície da Terra, sendo retida pela atração gravítica exercida pelo planeta. Na atmosfera, a densidade e a pressão decrescem exponencialmente com a altitude. A temperatura apresenta, no entanto, uma variação mais complexa, decrescendo com o aumento da altitude em algumas camadas da atmosfera e aumentando noutras. O ar que constitui a camada mais baixa da atmosfera, a troposfera, é uma mistura de gases composta essencialmente por cerca de 78%, em volume, de nitrogénio e 21%, em volume, de oxigénio. Os restantes gases árgon, vapor de água, dióxido de carbono, néon, etc. existem em percentagens relativamente baixas, embora alguns deles sejam muito importantes para a vida na Terra. F. Duarte Santos, Que Futuro? Ciência, Tecnologia, Desenvolvimento e Ambiente, Gradiva, 2007 (adaptado) O número de moléculas de oxigénio que existem em 100 dm 3 de ar, na troposfera, em condições normais de pressão e de temperatura, pode ser calculado através da expressão F. O sulfureto de hidrogénio, H 2 S (g), é um gás incolor que tem um cheiro característico a ovos podres. a) A tabela seguinte apresenta os volumes, V, de diferentes amostras de H 2 S (g) e as respetivas massas, m, à pressão de 1 atm e à temperatura de 55 C. 3,4 4,3 6,7 8,5 10,1 12,8 13,5 17,1 Determine o volume molar do gás, nas condições de pressão e de temperatura referidas. Comece por obter a densidade (ou massa volúmica) do gás, a partir do declive da reta que melhor se ajusta ao conjunto de valores apresentados na tabela (utilize a calculadora gráfica). b) Considere uma amostra de H 2 S (g) com o dobro do volume de uma amostra de metano, CH 4 (g), nas mesmas condições de pressão e de temperatura. Nessas condições, as amostras contém o mesmo número de moléculas. o mesmo número de átomos de hidrogénio. a mesma quantidade de moléculas. a mesma quantidade de átomos. Página 4

5 2013 I. O amoníaco é um gás à pressão e à temperatura ambientes. Considere que a densidade do NH 3 (g) nas condições normais de pressão e de temperatura é 1,08 vezes maior do que a densidade desse gás à pressão e à temperatura ambientes. Determine o número de moléculas de amoníaco que existem numa amostra pura de 200 cm 3 de NH 3 (g), à pressão e à temperatura ambientes F. Considere que a densidade do HCN (g) (M = 27,03 g mol 1 ), à pressão de 1 atm e à temperatura de 30 C, é 1,086 g dm 3. Qual das expressões seguintes permite calcular a quantidade de HCN (g) que existe numa amostra pura de 5,0 dm 3 desse gás, nas condições de pressão e de temperatura referidas? F. Quantas vezes é que a densidade do SO 3 (g) é maior do que a densidade do SO 2 (g), nas mesmas condições de pressão e de temperatura? Apresente o resultado com três algarismos significativos F. O metano (CH 4 ), o óxido nitroso (N 2 O) e o dióxido de carbono (CO 2 ) são gases à temperatura ambiente e à pressão normal. a) Considere uma amostra pura de CH 4 (g) e uma amostra pura de N 2 O(g), com volumes iguais, nas mesmas condições de pressão e de temperatura. Quantas vezes é que a amostra de N 2 O é mais pesada do que a amostra de CH 4? Apresente o resultado arredondado às unidades. b) Calcule o número total de átomos que existem em 50,0 dm 3 de CO 2 (g), nas condições normais de pressão e de temperatura (PTN). FIM Pag. 5/5

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