Proposta de Resolução do Exame Nacional de Física e Química A 11.º ano, 2012, 2.ª fase, versão 1. constante

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1 Proposta de Resolução do Exame Nacioal de Física e Química A 11.º ao, 01,.ª fase, versão 1 Sociedade Portuuesa de Física, Divisão de Educação, 18 de julho de 01, Grupo I 1. (D) À temperatura cosiderada, a itesidade da radiação é máxima (máximo do ráfico) para um comprimeto de oda meor do que os da radiação de cor violeta, portato a zoa do ultravioleta.. costate máxima OU máxima T costate T. watt [OU joule por seudo] A taxa temporal de emissão de eeria correspode à eeria emitida por uidade de tempo que, em termos das uidades SI, deverá ser expressa em joule por seudo, isto é, em watt. 4. (D) A taxa temporal de emissão de eeria de um corpo, sob a forma de radiação térmica, é proporcioal à quarta potêcia da temperatura absoluta da superfície do corpo, portato se a temperatura absoluta aumetar vezes, a taxa temporal de emissão de eeria aumetará 4 16 vezes. 5. (C) A Terra está em equilíbrio térmico com a sua vizihaça portato emite e absorve eeria, como radiação, à mesma taxa temporal matedo uma temperatura média costate à sua superfície. 1

2 Grupo II 1. Cálculo do volume de metao (CH4), em codições ormais de pressão e de temperatura (PTN), uma amostra de 5,0 dm de ás atural: VCH % V / V 4 % V / V 100% VCH V 4 ás atural VCH4 V 100% V CH,50 dm 4 ás atural Cálculo da quatidade de metao: 5, CH 4 V V m,50,4 0,156 mol Determiação do úmero de moléculas de metao: N CH CH NA 0,1566,010 9, (A) A cadeia liear mais loa de carboos só pode ter 4 átomos.. Na molécula de dióxido de carboo, o átomo de carboo é o cetral. No átomo cetral ão existem pares de eletrões de valêcia ão liates. A eometria que miimiza as repulsões etre os pares de eletrões liates das liações aos átomos de oxiéio é a que correspode a um maior afastameto dos eletrões, o que siifica uma eometria liear. Cocomitatemete são também miimizadas as repulsões etre os pares de eletrões ão liates dos átomos de oxiéio. 4. O exofre e o oxiéio ecotram-se o mesmo rupo da tabela periódica (rupo 16). No rupo o exofre ecotra-se a seuir ao oxiéio. O raio atómico em cada rupo aumeta com o úmero atómico, por isso o exofre tem maior raio atómico do que o oxiéio. Os átomos de oxiéio e de exofre liam-se a átomos do mesmo elemeto (hidroéio). O maior raio do átomo do exofre deverá, previsivelmete, implicar um maior comprimeto da liação com o átomo de hidroéio.

3 Grupo III 1. Cálculo da cocetração do ião hidróio: ph, H O ,14810 mol dm Cálculo da cocetração do ácido sulfídrico ão ioizado: cosidera-se apeas a cotribuição do ácido para a cocetração hidroeióica, o que siifica que H O HS utilizado a expressão da costate de acidez do ácido sulfídrico obtém-se K a HS H O H S H S HS H O K a H S H O K a 1, , H S H S 9,98410 mol 7 dm Determiação da quatidade de ácido sulfídrico: cv 9, ,500,5010 mol. (B) Na reação etre o ião sulfureto S - (aq) e a áua, há trasferêcia de protões desta para o aião. A úica equação que traduz corretamete a coservação da massa e a coservação da cara elétrica é a B: o úmero de átomos de cada tipo os reaetes e os produtos é o mesmo (1 de exofre, 4 de hidroéio e de oxiéio) e a cara elétrica total os reaetes e produtos é também a mesma. Grupo IV Aálise da estequiometria da reação Cl 4 CH5OH Determiação da quatidade ecessária de cloro para que reajam,0 mol de etaol: Cl 4,0 1,0 mol Para reairem com mol de etaol seriam ecessárias 1 mol de cloro. Como só estão dispoíveis 10 mol de cloro, este é o reaete limitate.

4 1.. Cálculo da quatidade de cloral a obter: CCl CHO mobtida 1,5 10 M (CCl CHO) 147,8 mol -1 10, mol Cálculo da quatidade de cloral que se obteria se o redimeto fosse 100%: obtido (%) 100% previstoobtido previsto 10, 0 previsto previsto,9 mol Cálculo da massa de etaol que é ecessário fazer reair: de acordo com a proporção estequiométrica, a quatidade de etaol que reae é iual à de cloral que se deveria formar, loo,9 mol ; C H 5 HO m C H HOC H HOM (CH5HO),9 46,08 1, (B) O cloro reduz-se dado que o seu úmero de oxidação dimiui: passa de 0 - o dicloro (Cl) para 1 o ião cloreto ( Cl ). Ao reduzir-se oxida o sódio, portato atua como oxidate.. (C) Para que se formem duas moles de átomos de cloro é ecessário dissociar uma mole de moléculas de cloro loo é ecessário forecer 4,7 kj. Assim a variação de eeria associada a este processo é positiva: + 4,7 kj (D) O átomo de cloro pertece ao º período e ao rupo 17. Loo, o estado fudametal, tem 7 eletrões de valêcia em orbitais de úmero quâtico pricipal iual a. A sua cofiuração eletróica de valêcia será s p 5. Como existem três orbitais p (px, py e pz) coclui-se que duas orbitais ficam preechidas e uma fica semipreechida, por exemplo, a cofiuração px, py e pz 1. Coclui-se que os 7 eletrões de valêcia se distribuem por 4 orbitais: a orbital s e as três orbitais p. 4

5 4.. (A) As orbitais de valêcia do átomo de cloro o estado fudametal são a orbital s e as orbitais p. A eeria das orbitais p é maior do que a da orbital s. Portato, uma das orbitais de valêcia com mais eeria é uma das orbitais p. Para as orbitais p o úmero quâtico pricipal é, dado que é uma orbital p o úmero quâtico de mometo aular l é 1 e o úmero quâtico maético ml pode ser iual a 1, 0 ou 1. A úica opção compatível com estas codições é a A: (, l, ) (,1, 0) m l 4.. Eeria de ioização. Grupo V (B) A distâcia percorrida é uma radeza escalar maior ou iual que zero que ao loo do tempo uca pode dimiuir. Ates de se iiciar o movimeto a distâcia percorrida é ula. Durate a queda a distâcia percorrida vai aumetado o decurso do tempo. Depois de atiir o solo o objeto para e, em cosequêcia, a distâcia percorrida permaece costate. 1.. (C) No itervalo de tempo cosiderado, a posição varia liearmete com o tempo, o que siifica que a velocidade do objeto de papel permaece costate. Se a velocidade é costate a resultate das forças tem que ser ula. Assim a força de resistêcia do ar deve ser simétrica da força ravítica. 5

6 1.. A eeria dissipada traduz-se uma dimiuição de eeria mecâica do sistema objeto de papel + Terra. No itervalo de tempo cosiderado a posição varia liearmete com o tempo, o que siifica que a velocidade do objeto de papel permaece costate. Assim, a variação de eeria ciética é ula. Cálculo da variação de eeria potecial ravítica: E p m h m y 0, ,0 0,76 1,910 J Como a variação de eeria mecâica é iual à soma da variação de eeria ciética com a variação de eeria potecial, coclui-se que a variação de eeria mecâica é iual à variação de eeria potecial: E E E 0 1,910 1,910 J Coclui-se que a eeria dissipada é 1, 10 m c J p..1. y 0 t Na queda livre a resultate das forças é a força ravítica. Sedo uma força costate o movimeto é uiformemete acelerado (movimeto retilíeo com aceleração costate): o módulo da velocidade aumeta proporcioalmete ao tempo decorrido. Como o corpo desce, y deve dimiuir com o tempo já que o setido positivo é o ascedete. O módulo da velocidade aumeta loo o módulo do declive do ráfico posição-tempo tem que aumetar ao loo do tempo... (B) O papel iicia o movimeto com velocidade ula e a aceleração é a da ravidade que apota para baixo (setido eativo de acordo com a coveção escolhida): vy v0 y t 0 10t 10t 6

7 .. (D) y y0 v0 y t t 1 0 t y 1 0 y 0 0 t t 1,0 1,0.4. (A) A aceleração da ravidade ão depede da massa do corpo, loo como caem ambos da mesma altura atiem o solo com a mesma velocidade. A eeria ciética aumeta com a massa do corpo, assim a esfera metálica terá, para a mesma velocidade, maior eeria ciética. Grupo VI 1. O altifalate é liado ao erador de siais para poder emitir um sial sooro como resultado da coversão do sial elétrico que o erador produz. O microfoe é liado ao osciloscópio para que possa ser reistado o sial elétrico que o microfoe era resultate da coversão do sial sooro captado...1. (D) O itervalo de tempo etre picos cosecutivos, período, é o mesmo. Loo a frequêcia é também a mesma. Admitido que as escalas verticais de ambos os caais do osciloscópio são iuais, o que tem um pico de maior valor tem maior amplitude... (D) O desfasameto temporal dos picos dos dois siais, lido o eixo das abcissas, é iual a metade de uma divisão. Como o tempo correspodete a cada divisão é de 1 ms, coclui-se que o tempo que o sial sooro demorou a percorrer a distâcia etre o altifalate e o microfoe é de 1ms 0,5 ms 7

8 distâcia / m. Equação da reta de ajuste ao ráfico da distâcia (d expressa em metros) etre o microfoe e o altifalate em fução do tempo (t expresso em seudos): d 4,0 t 1, 10 d 4,0 t 1,00 1,000 0,800 0,600 0,400 0,00 y = 4,0x + 0,01 R² = 0,9947 0,000 0,0E+00 5,0E-04 1,0E-0 1,5E-0,0E-0,5E-0,0E-0,5E-0 tempo / s Como d v t coclui-se que o valor experimetal da velocidade de propaação do som o ar -1 é v 4,0 m s. experimet al Determiação do erro relativo: v erro relativo (%) experimetal v v tabelado tabelado 100% 4,0 4, 100% 5,5% 4, 8