PROVA MODELO 2 PROPOSTA DE RESOLUÇÃO

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1 PROVA MODELO PROPOSTA DE RESOLUÇÃO GRUPO I O nome os reagentes a reação trauzia pela equação é: NO " monóxio e azoto O 3 " ozono Qualquer uma as seguintes proprieaes é aceitável, ao que elas são praticamente equivalentes: Os raicais livres possuem um ou mais electrões não emparelhaos; Os raicais livres são espécies muito reactivas; Os raicais livres são espécies que possuem um tempo e via muito curto 3 A raiação visível tem comprimento e ona compreenio entre 00 nm e 700 nm A raiação visível poe provocar a issociação e moléculas e NO e regenerar NO e O 3 pois comprimentos e ona entre 00 e 30 nm pertencem ao omínio o visível e são capazes e provocar a fotoissociação, tal como é referio no texto Comprimentos e ona superiores a 30 nm (a energia e uma raiação e o seu comprimento e ona variam na razão h * c inversa, E h * f E corresponem l a uma energia inferior à necessária para provocar a issociação as moléculas e NO, comprimentos e ona inferiores a 00 nm são capazes e prouzir a issociação as moléculas e NO mas já não pertencem ao omínio o visível Determinar a razão volume e soluto/volume e solução volume e soluto ppm v * 0 9 volume e solução V soluto 0 V solução 0 9 Determinar a percentagem em volume V soluto % * 00 j Vm V solução 0 % * 00 j Vm % * 00 %,0 * 0-6 % j Vm 0 9 j Vm A concentração e 0 ppbvcorrespone a uma percentagem em volume e,0 * 0-6 % 5 (C 5 mil tonelaas tonelaas 5 * 0 3 t 5 * 0 3 t 67 t ia - ano 365 ias Em méia, por ia, em 988, na ciae e São Paulo foram emitios cerca e 67 tonelaas e gases NO x, provenientes a circulação e veículos 6 Apresentar as configurações eletrónicas e estao funamental para os elementos químicos carbono, oxigénio e azoto C " 6 s s p " electrões e valência e no estao funamental istribui os seus eletrões por ois níveis energéticos N " 7 s s p 3 " 5 electrões e valência e no estao funamental istribui os seus eletrões por ois níveis energéticos O " 8 s s p " 6 electrões e valência e no estao funamental istribui os seus eletrões por ois níveis energéticos 6 Os elementos químicos carbono, azoto e oxigénio pertencem ao mesmo períoo, porque no estao funamental istribuem os seus eletrões pelo mesmo número e níveis energéticos Ao longo e um mesmo períoo, a primeira energia e ionização aumenta com o aumento o número atómico O número atómico o azoto é maior que o o carbono e o o oxigénio maior que o o azoto Assim, a orem ecrescente as primeiras energias e ionização é: oxigénio, azoto e carbono 6 (D A molécula NO tem geometria angular e a molécula e CO tem geometria é linear A afirmação (A é falsa Na molécula e CO, o átomo central, o carbono, não possui upletos não ligantes, pois se possuísse a sua geometria seria angular e não linear A afirmação (B é falsa Na molécula CO há uas ligações covalentes uplas entre o átomo e carbono e os átomos e oxigénio A afirmação (C é falsa As moléculas NO e CO têm iferente número e eletrões e valência

2 PROVA MODELO PROPOSTA DE RESOLUÇÃO O número e eletrões e valência e uma molécula é a soma o número e eletrões e valência os átomos que a constituem Determinar o número electrões e valência (n e - v em CO n e - v em CO n e - v(c + n e - v(o n e - v em CO 6 Determinar o número electrões e valência (n e - v em NO n e - v em NO n e - v(n + n e - v(o n e - v em NO 5 + ( * 6 n e - v em NO 7 Assim as moléculas NO apresentam 7 eletrões e valência e as moléculas e CO apresentam 6 eletrões e valência A afirmação (D é veraeira O ângulo e ligação na molécula CO é 80 maior o que na molécula NO que é cerca e 3,3 Como a molécula NO tem geometria angular, o ângulo e ligação será obrigatoriamente inferior ao e uma molécula com geometria linear 63 Na molécula CO há 0 eletrões e valência A representação em notação e Lewis para esta molécula será: C O GRUPO II (C Uma reação e síntese é uma reação química em que ois ou mais reagentes ão origem a um só prouto, obeeceno à Lei e Conservação as Massas (Lei e Lavoisier Estas reações são também conhecias como reações e aição Uma reação e análise ou e ecomposição é uma reacção one um reagente á origem a ois ou mais proutos, obeeceno à Lei e Lavoisier A reação e análise (ou ecomposição ocorre quano uma substância se ecompõe em uas ou mais substâncias e estruturas mais simples Uma reação e precipitação é a formação e um sólio a partir e soluções urante uma reação química O sólio formao na reação química é chamao e precipitao Uma reação ácio-base é uma reação química que ocorre entre um ácio e uma base, iferentes conceitos existem para reações e ácio-base pelo que se estacam os seguintes: Seguno Arrhenius ácios eram substâncias que se issociavam em água, originano iões H + (protões e bases eram substâncias que se issociavam em água, originano aniões hiróxio (OH - Seguno Bronste-Lowry ácios eram espécies com tenência para ceer protões, originano assim bases conjugaas e bases eram espécies com tenência para aceitar protões, originano ácios conjugaos A escrição I não trauz uma reação e síntese ou aição pois, resulta a interação entre os reagentes resulta mais o que um prouto a reação A equação II não trauz uma reação e análise pois, apesar e se originarem ois proutos a reacção estes não têm origem em um único reagente mas sim em ois A equação II não trauz uma reação e áciobase, pois CH e O não são espécies ácias nem espécies básicas As espécies formaas na reacção não são os respectivos ácios e base conjugaos, pois não iferem em apenas um protão (H + aquelas que lhes eram origem (B (A Determinar a quantiae e CO que se forma n(co n(o n(co * n(co mol Determinar a massa molar o CO M r (CO A r (C + A r (O M r (CO,0 + * 6,00 M r (CO,0 ± ± M(CO,0 g mol - Determinar a massa e CO que se forma m(co n(co * M(CO m(co *,0 m(co,0 g De acoro com a estequiometria a reação, quano reagem uas mol e oxigénio formase uma mol e ióxio e carbono, o que correspone a,0 g (B Determinar a massa molar o O M r (O A r (O M r (O * 6,00 M r (O 3,00 ± M(O 3,00 g mol -

3 PROVA MODELO PROPOSTA DE RESOLUÇÃO Determinar a quantiae e O que reage m(o 6,0 n(o n(o M(O 3,00 n(o,00 mol Determinar a quantiae e CO que se forma n(co n(o n(co *,00 n(co,00 mol Determinar a massa e CO que se forma m(co n(co * M(CO m(co,00 *,0 m(co,0 g De acoro com a estequiometria a reação quano reagem 6,0 g e oxigénio, isto é uas mol e oxigénio, formam-se,0 g e ióxio e carbono, isto é uma mol e CO (C Determinar a quantiae e H O que se forma quano se formam mol e CO n(h O * n(co n(h O * n(h O mol De acoro com a estequiometria a reação quano se formam uas mol e ióxio e carbono, forma-se o obro essa quantiae e vapor e água, ou seja, quatro mol H O (g (D Determinar a quantiae e CO que se forma quano reagem mol e CH n(co n(ch n(ch * n(ch mol De acoro com a estequiometria a reação quano reage uma mol e metano forma-se igual quantiae e ióxio e carbono, ou seja, uma mol e CO (g (C (A A energia absorvia na ruptura e caa ligação C H as quatro ligações no metano é 3 kj 3 * 0 3 J 6,86 * 0-9 J, pelo mol 6,0 * 0 3 que a energia absorvia na rutura as quatro ligações C H na molécula e metano é * 6,86 * 0-9,7 * 0-8 J (B De acoro com a estequiometria a reação, a energia libertaa na formação e uma mol e CO é 688 kj (C Para formar uma mole e metano a partir e ióxio e carbono e vapor e água é necessário fornecer ao sistema a energia 688 kj, ao que na queima e uma mole e metano à libertação e igual quantiae e energia (o sinal - apenas inica que o sistema fornece energia ao exterior urante esse processo (D De acoro com a estequiometria a reação, na combustão e uma mol e metano libertam-se 688 kj e energia (A A reação é exotérmica, isto é ocorre com libertação e energia pelo que a energia os proutos a reação é menor que a energia os reagentes, isto é, a energia gasta para romper ligações é menor que a aquela que se liberta em virtue as ligações que se formam Quano os reagentes (CH (g + O (g absorvem a energia necessário convertem-se em (C(g + H(g + O (g, seno este processo enotérmico Quano aqueles átomos se reorganizam formano os proutos a reação, ou seja, (CO (g + H O (g há a libertação e energia, pelo que se trata e um processo exotérmico O salo entre a energia recebio pelos reagentes e a energia libertaa ao formarem-se os proutos a reacção, etermina se a reação é enotérmica ou exotérmica Dao que a variação e entalpia a reação é negativa, a reação que está a ser estuaa é exotérmica, ou seja, liberta-se mais energia na formação as novas ligações o que a energia gasta na rutura as ligações nos reagentes Assim, o único esquema que trauz o balanço energético referio é o (A 3 no CH (g + O (aq " CO (g + H O (g reução oxiação Dno(C no(c CO - no(c CH Dno(C - (- Dno(C 8 A variação o número e oxiação o carbono quano o metano á origem ao ióxio e carbono é 8 3 Estabelecer a expressão a constante e equilíbrio [HI K c [H * [I 3

4 PROVA MODELO PROPOSTA DE RESOLUÇÃO Averiguar em que sentio o sistema vai evoluir para atingir o equilíbrio Quano se atingir o equilíbrio têm e coexistir toos os componentes o sistema, reagentes e proutos a reação Dao que inicialmente só existe H (g e I (g, o equilíbrio vai ser atingio por evolução o sistema no sentio irecto, consumino H (g e I (g e prouzino HI (g, pois até que o equilíbrio seja atingio a velociae a reacção inversa vai ser inferior à velociae a reacção irecta Composição no início/ mol I (g + H (g HI (g,00,00 0 Variação - x + x + x Composição no equilíbrio/mol,00 - x,00 - x x Determinar a quantiae e ioo que se converteu em HI [HI K c [H * [I h n(hi e k j V m K c hn(h e k h n(i e k j * V m j V m (n(hi e K c (n(h e * (n(i e (x K c (,00 - x * (,00 - x V K c V (x (,00 - x * (,00 - x x V 9 (,00 - x 7,0(,00 - x x 7,0-7,0x x 0 7,0 9,0x -7,0 x x 0,78 mol 9,0 Determinar a quantiae e ioo que não se converteu em HI n(i n(i inicial - n(i convertia n(i,00-0,78 n(i 0, mol Determinar a percentagem e ioo que não se converteu em HI n(i %(I * 00 n(i inicial 0, %(I * 00,00 %(I % A percentagem e ioo que não se converteu em ioeto e hirogénio (HI gasoso foi % Determinar a solubiliae o sal Bi à temperatura T H O Bi (s Bi 3+ (aq + 3 S - (aq Apresentar a expressão o prouto e solubiliae o sulfureto e bismuto em função a solubiliae (Bi [Bi 3+ [S - 3 (Bi (S * (3S 3 (Bi (S * (3S 3 (Bi S * 7 (Bi 08 S5 Determinar a solubiliae o sulfureto e bismuto em água à temperatura T K (Bi 08 S 5 s (Bi S K S V s (Bi 08 5,0-0 S V S,6 * 0-0 mol m -3 Determinar a solubiliae o sal HgS à temperatura T H O HgS (s Hg + (aq + S - (aq Apresentar a expressão o prouto e solubiliae o oxalato e cálcio em função a solubiliae (HgS [Hg + * [S - (HgS S * S (HgS S Determinar a solubiliae o sulfureto e mercúrio em água à temperatura T S V K s ( H g S S V, 0 * 0-53 S 6,3 * 0-7 mol m -3 A afirmação é veraeira À temperatura, T, o sal sulfureto e bismuto (III, Bi é mais solúvel em água que o sal sulfureto e mercúrio (II, HgS, pois 6,3 * 0-7 <,6 * Um processo e iminuir solubiliae e um sal pouco solúvel consiste em um sal muito solúvel (para ao contactar com a solução issolver e issociar totalmente, que contenha um ião comum ao o sal pouco solúvel A aição esse sal faz aumentar a concentração e

5 PROVA MODELO PROPOSTA DE RESOLUÇÃO um os iões o sal pouco solúvel Para contrariar essa perturbação o sistema evolui no sentio em que permite consumo esses iões, o sentio inverso com consequente formação e sal e consequente iminuição e solubiliae GRUPO III Se se pertene acener uma lâmpaa e 60 W a potencia útil o painel tem e ser no mínimo e 60 W Determinar a potencia fornecia, P f, ao painel recorreno ao renimento e à potencia útil, P u P u P u * 00 h * 00 P f P f h 60 * 00 P f P f 500 W,0 Determinar a área, A, o painel A base * altura A 90 * 00 A 9000 cm A 0,90 m Determinar a intensiae, I, a raiação solar que everá inciir no painel P 500 I I I 556 W m - A 0,90 A intensiae a raiação solar que everá inciir no painel e moo a acener uma lâmpaa e 60 W é e 556 W m - Os painéis vão roano ao longo o ia para compensar a rotação a Terra e permanecerem iluminaos com o máximo possível e raiação solar e para receberem sempre a raiação e forma mais perpenicularmente possível 3 3 (D Como isolante eve utilizar-se um material e baixa conutiviae térmica Dessa forma são minimizaas as peras (emissão e energia para o exterior e energia sob a forma e calor por conução Neste caso, eve escolher-se o poliéster Os tubos conutores evem ser e um material e elevaa conutiviae térmica Assim, facilmente transferem para a água que neles circula energia que absorvem, por conução Neste caso, eve escolher-se tubos conutores e alumínio 3 (B DT A DT B DT L A L e L B L A L A A A B A Determinar energia transferia como calor, por uniae e tempo, para o paralelepípeo A, e zinco Q Dt Q Dt K A Q 0 A Dt L Dt L Determinar energia transferia como calor, por uniae e tempo, para o paralelepípeo B, e erro Q Dt Q Dt K A Q 5 A Dt L Dt L Q Dt 6 A Dt L Determinar a relação entre energia transferia como calor, por uniae e tempo, para o paralelepípeo A, e zinco e a energia transferia como calor, por uniae e tempo, para o paralelepípeo B, e ferro 0 A Dt zinco L zinco,3 6 A Dt L ferro zinco,3 ferro ferro 33 (A Determinar a variação a energia interna o sistema A variação a energia interna, DE i, é aa pela expressão DE i Q + W + R W - 00 J Q 500 J R - 50 J DE i Q + W + R DU (-00 + (-50 DU 50 J Poe assim concluir-se que a energia interna o sistema aumentou 50 J Ientificar a conição que levará a que o fio possa romper Quanto maior for a tensão no fio que une os corpos, maior será a probabiliae e o fio romper Determinar a aceleração o movimento no processo I e no processo II Processo I: A resultante as forças que atuam no corpo B será:» r (B»T +» Escalarmente, esta equação m(ba - T(B equação A resultante as forças que atuam no corpo A 5

6 PROVA MODELO PROPOSTA DE RESOLUÇÃO será:» r (A»T Escalarmente, esta equação m(aa T(A - equação Como a tensão que o fio exerce em A tem a mesma intensiae a tensão que o fio exerce em B, poe consierar-se que T(A T(B T Por outro lao, como o conjunto se move soliário, a aceleração o corpo A será igual à o corpo B Resolveno um sistema com as equações e, obtém-se: a b c m(ba - T m(aa T m(ba - m(aa m(ba + m(aa a Processo II: A resultante as forças que atuam no corpo A será:» r (A»T +» Escalarmente, esta equação m(aa - T(A equação 3 A resultante as forças que atuam no corpo B será:» r (B»T Escalarmente, esta equação m(ba T(B equação Como a tensão que o fio exerce em A tem a mesma intensiae a tensão que o fio exerce em B, poe consierar-se que T(A T(A T Por outro lao, como o conjunto se move soliário, a aceleração o corpo A será igual à o corpo B Resolveno um sistema com as equações 3 e, obtém-se: a b c m(aa - T m(aa T m(aa - m(ba m(aa + m(ba a Determinar a tensão no fio nos processos I e II Para o processo I: m(aa - T T m(ba T - m(b Para o processo I: m(aa - T T m(aa T - m(a Concluir com base na eução feita Como a massa e B é maior que a e A, então, m(b > m(a Assim, - m(b < - m(a Poe, então, concluir-se que a tensão o fio no processo I é menor que no processo II, pelo que há maior probabiliae e o fio romper no processo em que a tensão é maior, ou seja, no processo II A força que constitui para ação-reação com o peso o bloco B está aplicaa no centro a Terra 5 Estabelecer a expressão que permite comparar o comprimento e ona a raiação no ar e no viro * f viro f viro * f ar f ar Como a frequência se mantêm constante: f ar f viro Comparar o comprimento e ona a raiação no ar e no viro 3,00 * 0 8 3,00 * 0 8,7,7 O comprimento e ona a raiação no ar é,7 vezes maior que o comprimento e ona a raiação no viro Com base nas euções realizaas, conclui-se que a aceleração o movimento será igual nos processos I e II 6

7 PROVA MODELO PROPOSTA DE RESOLUÇÃO 5 Estabelecer a expressão que permite eterminar o ângulo e refracção ateneno à Lei e Snell-Descartes sin i v sin r sin i viro sin r,75 * 0 8 sin 53 sin r 3,00 * 0 8 sin r 0,66 r 7,8 Determinar o ângulo e refração sin i,75 * 0 8 sin 53 sin r sin r 3,00 * 0 8 sin r 0,66 r 7,8 O ângulo e refração é 7,8 GRUPO IV 5 Determinar o valor mais provável a massa o carrinho O valor mais provável a massa o carrinho é o valor méio a massa, mm m + m + m 3 + m m m 85,3 + 80,67 + 8, ,89 v m v m 83, g Determinar os móulos os esvios e caa valor meio em relação ao valor mais provável, v m Desvio absoluto, i é o valor absoluto a iferença entre o valor obtio para uma meia (m i e o valor méio o conjunto e resultaos obtios (m m : i m i Primeiro ensaio m 85,3 83,, g Seguno ensaio m 80,67 83,,5 g Terceiro ensaio 3 m 3 3 8,70 83, 3 0, g Quarto ensaio D 3 m ,89 83, 3 0,77 g Determinar o valor méio,m, os esvios e caa valor meio em relação ao valor mais provável, v m, +,5 + 0, + 0,77 m m, g Apresentar o resultao a meição a massa o carrinho O resultao a meição eve ter em conta o valor méio os esvios e caa valor meio em relação ao valor mais provável ou o maior esvio absoluto Assim o resultao a meição a massa o carrinho será m 83, ±,5 g ou m 83, ±, g 5 Determinar a energia cinética o carrinho Na equação a recta y 0,598x 0,009 y é a energia cinética e x a istancia percoprria Assim para x 90 cm, isto e, x,90 m y 0,598(,90 0,009 y,3 J O valor a energia cinética o carrinho no instante em que este percorreu 90 cm é,3 J 53 Neste contexto experimental, o valor 0,598 representa a força resultante que actua no carrinho urante a escia DE c E Cfinal - E Cinicial como o carrinho parte o repouso v 0 0 m s - como E Cfinal mv 0 E Cinicial 0 J poeno escrever-se DE c E Cfinal Assim DE c W r E Cfinal r * cos 0 5 Se o plano fosse menos inclinao, o eclive a recta obtia seria menor Se for esprezável a força e atrito, a força resultante é a componente eficaz o peso,»p ef Se o plano for menos inclinao o valor a componente eficaz o peso, P ef é menor pois P ef P sen a pelo que quanto menor a menor a componente eficaz o peso Se a força e atrito não for esprezável, a força resultante é a componente eficaz o peso mais a força e atrito,» R»P ef +» a A intensiae a força e atrito não epene a inclinação o plano e a componente eficaz e peso iminuição com a iminuição a inclinação o plano, assim mesmo que a força e atrito não seja esprezável, a iminuição a inclinação o plano iminui a intensiae a força resultante m 3 7