QUESTÕES DE EXAME 6. Física e Química A. Domínio 2 - Propriedades e transformações da matéria Transformações químicas

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1 QUESTÕES DE EXAME 6 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 2.3. Transformações químicas Energia de ligação e reações químicas F. «[...] se não houver trocas, nem de matéria nem de energia, entre o sistema e o exterior [...]», o sistema químico será um sistema (A) fechado e a sua energia interna manter-se-á constante. (B) isolado e a sua energia interna manter-se-á constante. (C) fechado e a sua energia interna variará. (D) isolado e a sua energia interna variará F. A reação de decomposição do SO 3 (g) é uma reação endotérmica, em que o sistema químico absorve 9, J por cada mole de SO 3 que se decompõe. A variação de energia, em joule (J), associada à decomposição de duas moles de SO 3 (g) será (A) (9, ) (B) + (C) + (9, ) (D) F. O nitrogénio (N) é um elemento químico essencial à vida, uma vez que entra na constituição de muitas moléculas biologicamente importantes. O nitrogénio molecular (N 2 ) é um gás à temperatura e pressão ambientes, sendo o componente largamente maioritário da atmosfera terrestre. Considere que a energia média de ligação N N é igual a 193 kj mol 1 e que, na molécula de nitrogénio (N 2 ), a ligação que se estabelece entre os átomos é uma ligação covalente tripla. A quebra das ligações triplas em 1 mol de moléculas de nitrogénio, no estado gasoso, envolve a de uma energia a 193 kj. (A) libertação... inferior (C) absorção... superior (B) libertação... superior (D) absorção... inferior b) Represente a molécula de nitrogénio (N 2 ), utilizando a notação de Lewis. Pag. 1/5

2 2010 2F. O amoníaco, NH 3 (g), obtém-se industrialmente através do processo de Haber, podendo a reação de síntese ser representada por: 3 H 2 (g) + N 2 (g) NH 3 (g) ΔH = 92,6 kj mol 1 a) Se a reação de síntese do amoníaco ocorrer em sistema isolado, transferência de energia entre o sistema e o exterior, e a energia interna do sistema. (A) não há... mantém-se (C) há... diminui b) A tabela seguinte apresenta dois valores de energia média de ligação. (B) não há... diminui (D) há... mantém-se Ligação Energia de ligação / kj mol 1 H H 436,4 N H 393 Selecione a única opção que apresenta a expressão que permite estimar a energia envolvida na quebra da ligação tripla (E N N ) na molécula de nitrogénio, expressa em kj mol 1. (A) 3(436,4) E N N + 6(393) = 92,6 (B) +3(436,4) + E N N 6(393) = 92,6 (C) +3(436,4) + E N N 2(393) = 92,6 (D) 3(436,4) E N N + 2(393) = 92, E. A reação de síntese do amoníaco, muito estudada do ponto de vista do equilíbrio químico, pode ser representada por: N 2 (g) + 3 H 2 (g) 2 NH 3 (g) ΔH = 92,6 kj mol 1 Indique o valor da energia libertada no estabelecimento das ligações químicas que correspondem à formação de 2 mol de NH 3 (g), sabendo que a energia total gasta para quebrar as ligações de 1 mol de N 2 (g) e de 3 mol de H 2 (g) é 2, kj I. O amoníaco obtém-se industrialmente através do processo de Haber-Bosch, fazendo reagir, em condições apropriadas, hidrogénio e nitrogénio gasosos. A reação de síntese do amoníaco pode ser traduzida por 3 H 2 (g) + N 2 (g) 2 NH 3 (g) Considere que a variação de energia associada à formação de 2 moles de amoníaco, a partir da reação acima indicada, é 92 kj. A formação de 12 moles de amoníaco, a partir da mesma reação, envolverá (A) a libertação de (12 92) kj. (C) a absorção de (12 92) kj. (B) a libertação de (6 92) kj. (D) a absorção de (6 92) kj F. A reação de síntese do amoníaco pode ser traduzida por N 2 (g) + 3 H 2 (g) 2 NH 3 (g) ΔH = 92,6 kj mol 1 Na reação de síntese do NH 3 (g) considerada (A) libertam-se 92 kj por cada mole de NH 3 (g) que se forma. (B) libertam-se 92 kj por cada duas moles de NH 3 (g) que se formam. (C) são absorvidos 92 kj por cada mole de NH 3 (g) que se forma. (D) são absorvidos 92 kj por cada duas moles de NH 3 (g) que se formam. Página 2

3 2.3.2 Reações fotoquímicas na atmosfera F. As reações entre o óxido de nitrogénio, NO (g), e o ozono, O 3 (g), podem ser traduzidas por um mecanismo reacional (em cadeia), no qual ocorrem, sucessivamente, a destruição de uma molécula de O 3 (g) e a regeneração de uma molécula de NO (g). a) Selecione a única opção que refere as fórmulas químicas que preenchem, sequencialmente, os espaços seguintes, de modo a obter um esquema correto do mecanismo reacional considerado. O 3 (g) + NO (g) NO 2 (g) + NO 2 (g) + O (g) + O 2 (g) (A) O (g)... N 2 (g) (B) O (g)... NO (g) (C) O 2 (g)... NO (g) (D) O 2 (g)... N 2 (g) b) À semelhança do que acontece com o NO (g), também a emissão de CFC para a atmosfera contribui para uma diminuição acentuada da concentração de ozono estratosférico. Refira duas das características dos CFC responsáveis por esse efeito E. Os átomos de cloro são agentes destruidores da camada de ozono estratosférico. Um mecanismo reacional que traduz a destruição do ozono pode ser representado pelas seguintes equações: Cl + O 3 ClO + O 2 ClO + O Cl + O 2 Escreva a equação que corresponde à soma destas duas equações E. O ozono, O 3 (g), existente na estratosfera tem grande importância na preservação da vida na Terra. Qual é a radiação, nociva para os seres vivos, que é absorvida pelo ozono na estratosfera? F. Considere que a energia necessária para dissociar uma mole de moléculas de Cl 2 (g) é 242,7 kj. A variação de energia associada à formação de duas moles de átomos de cloro, em fase gasosa, a partir de uma mole de Cl 2 (g) é (A) + (2 242,7) kj (B) (2 242,7) kj (C) + 242,7 kj (D) 242,7 kj 2008 I. Leia atentamente o seguinte texto. A atividade humana tem efeitos potencialmente desastrosos nas camadas superiores da atmosfera. Certos produtos químicos libertados no ar, em particular os compostos genericamente denominados CFC, vastamente usados em refrigeração e na indústria eletrónica, estão a destruir o ozono na estratosfera. Sem esta camada de ozono estratosférica, a radiação ultravioleta solar atingiria a superfície da Terra com uma intensidade muito elevada, destruindo a maioria das moléculas que constituem o tecido vivo. Em 1985, cientistas descobriram um «buraco» na camada de ozono, sobre a Antártida, que, de um modo geral, tem vindo a aumentar de ano para ano. Através de acordos internacionais, a utilização dos CFC tem vindo a ser abandonada, sendo estes substituídos por compostos que não destroem o ozono, permitindo que a luz solar produza naturalmente mais ozono estratosférico. No entanto, serão necessárias várias décadas para reparar os danos causados na camada do ozono. Esta situação é um exemplo de que comportamentos que foram adotados no passado, e que ajudaram a assegurar a sobrevivência dos nossos antepassados, podem não ser os comportamentos mais sensatos no futuro. Adaptado de Freedman, R. A., Kaufmann III, W. J., UNIVERSE, 6 th edition, W. H. Freeman and Company, New York 2002 Pag. 3/5

4 a) «Comportamentos que foram adotados no passado, e que ajudaram a assegurar a sobrevivência dos nossos antepassados, podem não ser os comportamentos mais sensatos no futuro.» Escreva um texto no qual relacione esta frase com o restante conteúdo do texto acima apresentado, referindo-se a: Comportamentos anteriormente adotados pela indústria e que vieram a revelar-se nocivos; Efeitos nocivos resultantes desses comportamentos; Medidas tomadas para minorar esses efeitos. b) Indique a principal função da camada de ozono. c) A energia de ionização da molécula de oxigénio é 1, J, enquanto a sua energia de dissociação é 8, J. As radiações, que são absorvidas pelas espécies químicas existentes na estratosfera, têm valores de energia entre 6, J e 9, J. Com base nestes dados, indique, justificando, se o processo que ocorre na estratosfera será a dissociação ou a ionização da molécula de oxigénio I. A Terra é o único planeta do Sistema Solar que possui uma atmosfera rica em oxigénio. A atmosfera terrestre constitui um filtro natural para as radiações provenientes do Sol, em especial para as radiações ultravioleta de maior energia, as UV-C, e as radiações ultravioleta de energia intermédia, as UV-B. Elabore um texto relativo às radiações ultravioleta provenientes do Sol, abordando os tópicos seguintes: Camadas da atmosfera onde as radiações ultravioleta UV-C e UV-B são predominantemente absorvidas. Reações que traduzem o efeito das radiações ultravioleta nas moléculas de oxigénio (O 2 ) e de ozono (O 3 ), na estratosfera. Significado de o índice de proteção solar (IPS) de um dado creme protetor ser igual a I. A atmosfera terrestre funciona como um filtro da radiação solar, como resultado das interações desta com a matéria existente nas diversas camadas da atmosfera. Selecione a alternativa correta, relativamente às radiações ultravioleta (UV) provenientes do Sol. (A) Na troposfera é absorvida a maior parte das radiações UV de maior energia. (B) Na estratosfera são absorvidas praticamente todas as radiações UV de energia intermédia. (C) Na termosfera é absorvida a maior parte das radiações UV de menor energia. (D) Na mesosfera são absorvidas praticamente todas as radiações UV I. Pensa-se que a atmosfera primordial da Terra tenha sido substancialmente diferente da atmosfera atual, contendo muito pouco, ou nenhum, oxigénio, O 2. Este terá sido libertado para a atmosfera por organismos unicelulares, como produto secundário da fotossíntese. O oxigénio terá, assim, começado a surgir na atmosfera há, pelo menos, 3, anos, embora os registos geoquímicos indiquem que a concentração de oxigénio na atmosfera só tenha começado a aumentar de modo significativo há 2, anos. O aumento da concentração de oxigénio na atmosfera terrestre permitiu iniciar a formação da camada de ozono estratosférico, o que, por sua vez, permitiu a conquista da terra firme pelos organismos vivos. Nessa camada, moléculas de oxigénio dissociam-se, por ação da radiação ultravioleta (UV) solar. Os átomos resultantes dessa dissociação combinam-se com oxigénio molecular para formar ozono, O 3. Este, por sua vez, ao ser dissociado pela radiação UV, produz oxigénio atómico e molecular, que acaba por se recombinar de novo. F. D. Santos, Que Futuro? Ciência, Tecnologia, Desenvolvimento e Ambiente, Gradiva, 2007 (adaptado) a) Identifique o fenómeno, fundamental para a vida na Terra, que ocorre na camada de ozono estratosférico. b) Escreva as duas equações químicas que traduzem o mecanismo reacional de produção do ozono estratosférico, com base na informação dada no texto. Página 4

5 2012 I. O ozono, O 3, encontra-se na estratosfera, formando a chamada camada de ozono, que se estende por vários quilómetros de altitude. Na estratosfera, a interação da radiação ultravioleta B (UV-B) com as moléculas de oxigénio dá origem à formação de radicais livres (átomos) de oxigénio. São estes radicais que, reagindo com outras moléculas de oxigénio, na estratosfera, produzem o ozono. Por seu lado, as moléculas de ozono também interagem com a radiação UV-B, na estratosfera, dissociando-se. Se não houvesse interferência de outras espécies químicas presentes na estratosfera, a concentração de ozono nesta camada da atmosfera permaneceria aproximadamente constante a formação e a decomposição deste gás ocorreriam à mesma velocidade. No entanto, alguns radicais livres também presentes na estratosfera, nomeadamente os radicais livres (átomos) de cloro, reagem com o ozono, que passa a decompor-se a uma velocidade superior à velocidade a que se forma. Como resultado da ação destes radicais livres, ocorre, assim, uma diminuição da concentração de ozono na estratosfera, fenómeno que é habitualmente designado por «buraco do ozono». Maria Teresa Escoval, A Ação da Química na Nossa Vida, Editorial Presença, 2010 (adaptado) a) Escreva as equações químicas que traduzem as reações referidas no segundo parágrafo do texto. b) A reação dos radicais livres de oxigénio com as moléculas de oxigénio, na estratosfera, envolve a libertação de cerca de 105 kj por cada mole de moléculas de ozono que se formam. A variação de energia, em joule (J), associada à formação de uma molécula de ozono, poderá ser traduzida pela expressão (A) (B) (C) 1, , (D) + 1, , c) Explique porque é que as moléculas de oxigénio e de ozono constituem filtros da radiação UV-B na estratosfera. d) Os CFC (clorofluorocarbonetos) são compostos que, interagindo com a radiação UV-B, constituem a principal fonte de radicais livres de cloro na estratosfera. Nas moléculas de CFC que chegam à estratosfera, verifica-se assim a quebra das ligações C Cl, mais fracas, não ocorrendo, no entanto, a quebra das ligações C F, mais fortes. Indique o motivo que justifica que a quebra das ligações C F não ocorra E. A troposfera é a camada da atmosfera mais próxima da superfície da Terra. Dos gases presentes na troposfera, são determinantes para a regulação da temperatura na vizinhança da superfície da Terra (A) os gases que existem em maior percentagem. (B) o ozono e o oxigénio. (C) o ozono e o nitrogénio. (D) os gases com efeito de estufa. FIM Pag. 5/5