Prova Escrita de Física e Química A

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1 Estudar nunca foi tão fácil! EXAME DE RESUMOS.TK Autor: Francisco Cubal (Como representante de Resumos.tk) Prova Escrita de Física e Química A 10.º e 11.º Anos de Escolaridade Prova FQ11/2ªFase 12 Páginas Duração da Prova: 120 minutos. Tolerância: 30 minutos 2010 VERSÃO 1 Na sua folha de respostas, indique de forma legível a versão da prova. A ausência desta indicação implica a classificação com zero pontos das respostas aos itens de escolha múltipla. Utilize apenas caneta ou esferográfica de tinta indelével, azul ou preta. Utilize a régua, o esquadro, o transferidor e a máquina de calcular gráfica sempre que for necessário. Não é permitido o uso de corrector. Em caso de engano, deve riscar, de forma inequívoca, aquilo que pretende que não seja classificado. Escreva de forma legível a numeração dos itens, bem como as respectivas respostas. As respostas ilegíveis ou que não possam ser identificadas são classificadas com zero pontos. Para cada item, apresente apenas uma resposta. Se escrever mais do que uma resposta a um mesmo item, apenas é classificada a resposta apresentada em primeiro lugar. Para responder aos itens de escolha múltipla, escreva, na folha de respostas: o número do item; a letra que identifica a única opção correcta. Nos itens de resposta aberta de cálculo, apresente todas as etapas de resolução, explicitando todos os cálculos efectuados e apresentando todas as justificações e/ou conclusões solicitadas. As cotações dos itens encontram-se no final do enunciado da prova. A prova inclui uma tabela de constantes na página 2, um formulário nas páginas 2 e 3, e uma Tabela Periódica na página 4. Prova FQ11.V1 Página 1/ 12

2 TABELA DE CONSTANTES Velocidade de propagação da luz no vácuo c = 3, m s 1 Módulo da aceleração gravítica de um corpo junto à superfície da Terra Massa da Terra g = 10 m s 2 M T = 5, kg Constante de Gravitação Universal G = 6, N m 2 kg 2 Constante de Avogadro N A = 6, mol 1 Constante de Stefan-Boltzmann σ = 5, W m 2 K 4 Produto iónico da água (a 25 C) K w = 1, Volume molar de um gás (PTN) V m = 22,4 dm 3 mol 1 FORMULÁRIO Conversão de temperatura (de grau Celsius para kelvin)... T = θ + 273,15 T temperatura absoluta (temperatura em kelvin) θ temperatura em grau Celsius m Densidade (massa volúmica)... ρ = V m massa V volume Efeito fotoeléctrico... E rad = E rem + E c E rad energia de um fotão da radiação incidente no metal E rem energia de remoção de um electrão do metal E c energia cinética do electrão removido Concentração de solução... c = n quantidade de soluto V volume de solução n V m Concentração mássica de solução... c m = V m massa de soluto V volume de solução Relação entre ph e concentração de H 3 O ph = log { [H 3 O + ] / mol dm 3 } 1.ª Lei da Termodinâmica... U = W + Q + R U variação da energia interna do sistema (também representada por E i ) W energia transferida entre o sistema e o exterior sob a forma de trabalho Q energia transferida entre o sistema e o exterior sob a forma de calor R energia transferida entre o sistema e o exterior sob a forma de radiação Prova FQ11.V1 Página 2/ 12

3 Lei de Stefan-Boltzmann... P = e σ AT 4 P potência total irradiada por um corpo e emissividade σ constante de Stefan-Boltzmann A área da superfície do corpo T temperatura absoluta do corpo Energia ganha ou perdida por um corpo devido à variação da sua temperatura... m massa do corpo c capacidade térmica mássica do material de que é constituído o corpo T variação da temperatura do corpo Taxa temporal de transmissão de energia como calor... Q energia transferida através de uma barra como calor, no intervalo de tempo t k condutividade térmica do material de que é constituída a barra A área da secção recta da barra comprimento da barra T diferença de temperatura entre as extremidades da barra E = m c T Q A = k T t e Trabalho realizado por uma força constante, F, que actua sobre um corpo em movimento rectilíneo... d módulo do deslocamento do ponto de aplicação da força α ângulo definido pela força e pelo deslocamento W = F d cos α 1 Energia cinética de translação... E c = m v 2 2 m massa v módulo da velocidade Energia potencial gravítica em relação a um nível de referência... E p = m g h m massa g módulo da aceleração gravítica junto à superfície da Terra h altura em relação ao nível de referência considerado Teorema da energia cinética... W soma dos trabalhos realizados pelas forças que actuam num corpo, num determinado intervalo de tempo E c variação da energia cinética do centro de massa do corpo, no mesmo intervalo de tempo W = E c Lei da Gravitação Universal... F g = G m 1 m 2 F g módulo da força gravítica exercida pela massa pontual m 1 (m 2 ) na massa pontual m 2 (m 1 ) G constante de gravitação universal r distância entre as duas massas r 2 Prova FQ11.V1 Página 3/ 12

4 Prova FQ11.V1 Página 4/ H 1,01 2 TABELA PERIÓDICA DOS ELEMENTOS QUIMICOS He 4,00 3 Li 6,94 4 Be 9,01 Nümero atômico Elemento Massa atômica relativa 5 B 10,81 6 C 12,01 7 N 14,01 8 O 16,00 9 F 19,00 10 Ne 20,18 11 Na 22,99 12 Mg 24, A 26,98 14 Si 28,09 15 P 30,97 16 S 32,07 17 C 35,45 18 Ar 39,95 19 K 39,10 20 Ca 40,08 21 Sc 44,96 22 Ti 47,87 23 V 50,94 24 Cr 52,00 25 Mn 54,94 26 Fe 55,85 27 Co 58,93 28 Ni 58,69 29 Cu 63,55 30 Zn 65,41 31 Ga 69,72 32 Ge 72,64 33 As 74,92 34 Se 78,96 35 Br 79,90 36 Kr 83,80 37 Rb 85,47 38 Sr 87,62 39 Y 88,91 40 Zr 91,22 41 Nb 92,91 42 Mo 95,94 43 Tc 97,91 44 Ru 101,07 45 Rh 102,91 46 Pd 106,42 47 Ag 107,87 48 Cd 112,41 49 In 114,82 50 Sn 118,71 51 Sb 121,76 52 Te 127,60 53 I 126,90 54 Xe 131,29 55 Cs 132,91 56 Ba 137, Lantanideos 72 Hf 178,49 73 Ta 180,95 74 W 183,84 75 Re 186,21 76 Os 190,23 77 Ir 192,22 78 Pt 195,08 79 Au 196,97 80 Hg 200,59 81 T 204,38 82 Pb 207,21 83 Bi 208,98 84 Po [208,98] 85 At [209,99] 86 Rn [222,02] 87 Fr [223] 88 Ra [226] Actinideos 104 Rf [261] 105 Db [262] 106 Sg [266] 107 Bh [264] 108 Hs [277] 109 Mt [268] 110 Ds [271] 111 Rg [272] 57 La 138,91 58 Ce 140,12 59 Pr 140,91 60 Nd 144,24 61 Pm [145] 62 Sm 150,36 63 Eu 151,96 64 Gd 157,25 65 Tb 158,92 66 Dy 162,50 67 Ho 164,93 68 Er 167,26 69 Tm 168,93 70 Yb 173,04 71 Lu 174,98 89 Ac [227] 90 Th 232,04 91 Pa 231,04 92 U 238,03 93 Np [237] 94 Pu [244] 95 Am [243] 96 Cm [247] 97 Bk [247] 98 Cf [251] 99 Es [252] 100 Fm [257] 101 Md [258] 102 No [259] 103 Lr [262]

5 1. Leia o seguinte texto. A poluição do ar gerada por actividades antropogénicas, bem como a chuva ácida, causa stress adicional a uma floresta, para o qual ela não tem adaptações. Devido ao ataque das precipitações ácidas ocorre um enfraquecimento e morte de muitas árvores da floresta, cessando a produção de sementes e a formação de descendentes. Segundo o Fundo Mundial para a Natureza, cerca de 35% dos ecossistemas europeus já se encontram seriamente alterados e cerca de 50% das florestas da Alemanha e da Holanda estão destruídas pela acidez da chuva. Na costa do Atlântico Norte, a água do mar está entre 10% e 30% mais ácida que nos últimos vinte anos. Nas mais importantes áreas industriais do Hemisfério Norte, o vento predominante vem do oeste. Isso significa que as áreas situadas no caminho do vento, que sopra dessas regiões industriais, recebem uma grande dose de poluição. Cerca de 3 milhões de toneladas de poluentes ácidos são levados a cada ano dos Estados Unidos para o Canadá. De todo o dióxido de enxofre precipitado no leste canadense, metade dele provém das regiões industriais situadas no nordeste dos EUA. Na Europa, a poluição ácida é soprada sobre a Escandinávia, vindo dos países vizinhos, especialmente da Grã-Bretanha e do Leste-Europeu. A chuva ácida, obviamente, também afecta a saúde humana, libertando metais tóxicos que estavam no solo, que podem alcançar rios e serem utilizados pelo homem causando sérios problemas de saúde Indique dois gases que provocam a precipitação ácida. Nos itens 1.2. a 1.4., seleccione a única opção que, em cada caso, permite obter uma afirmação correcta A formação de chuvas ácidas com ph a 5,6, tem a ver com a facto da concentração dos iões H 3 O + ser à concentração dos iões HO -. (A) inferior superior (B) superior inferior (C) inferior inferior (D) superior superior 1.3. Quando o CO 2 atmosférico se dissolve na água da chuva, à temperatura de 25 ºC, (A) forma-se um ácido fraco, que provoca uma diminuição no ph da chuva. (B) forma-se um ácido fraco, que confere à água da chuva um ph de cerca de 5,6. (C) formam-se ácidos de força diferente, como o ácido carbónico, H2CO3(aq), e o ácido sulfúrico, H2SO4(aq), que conferem à água da chuva um ph de cerca de 5,6. (D) formam-se apenas ácidos fortes, como o ácido sulfúrico, H2SO4(aq), e o ácido nítrico, HNO3(aq), que conferem à água da chuva um ph muito inferior a 5,6. Prova FQ11.V1 Página 5/ 12

6 1.4. Considere uma amostra A de água da chuva, que apresenta um valor de ph igual a 5,6, à temperatura de 25 ºC. A alternativa que corresponde, aproximadamente, à concentração de iões HO - chuva, é: (com três algarismos significativos) na água da (A) 3,98 x 10-9 (B) 4,00 x 10-9 (C) 3,980 x 10-9 (D) 4,000 x 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 Seleccione a única opção que permite obter uma afirmação correcta. Relativamente ao dióxido de enxofre, pode afirmar-se que: (A) A sua densidade é igual a 2,86 g/dm 3. (B) É uma molécula mais estável que o oxigénio molecular. (C) É uma molécula que liberta menos energia que o dióxido de carbono, quando se quebram as suas ligações. (D) É uma molécula que apresenta geometria angular, como todas as moléculas que apresentam na sua constituição átomos de azoto O dióxido de enxofre reage com o oxigénio, de acordo com a seguinte equação química: 2 SO 2 g + O 2 g 2 SO 3 g K c = 208,3 (à temperatura T) Considere que, à temperatura T, foram introduzidas, num recipiente com 1,0 L de capacidade, 0,8 mol de SO2(g), 0,8 mol de O2(g) e 2,6 mol de SO3(g). Calcule o quociente da reacção, Q c, e conclua em que sentido o sistema se irá deslocar, até atingir um estado de equilíbrio Calcule o número de átomos de oxigénio que existem numa amostra de 50,0 cm 3 de dióxido de enxofre, em condições normais de pressão e temperatura (PTN). Apresente todas as etapas de resolução. Prova FQ11.V1 Página 6/ 12

7 2. As reacções de redução-oxidação (também conhecidas como reacções redox), são reacções de transferência de electrões. Esta transferência ocorre entre um conjunto de espécies químicas: um oxidante e um redutor (uma forma reduzida e uma forma oxidada, respectivamente) Uma solução aquosa de iodo, I 2 (aq), pode ser titulada com uma solução aquosa de tiossulfato de sódio, Na 2 S 2 O 3 (aq), de acordo com a equação da reacção completa I 2 aq + 2 S 2 O 3 2 aq 2 I aq + S 4 O 6 2 (aq) Relativamente a esta reacção de oxidação-redução, seleccione a única afirmação correcta: (A) Dos dois redutores que figuram na equação química, o mais forte é o ião S 2 O 3 2. (B) A transformação do ião S 2 O 3 2 no ião S 4 O 6 2 é uma redução. (C) O poder oxidante do ião S 4 O 6 2 é superior ao do iodo, I 2. (D) Na transformação do iodo, I 2, em ião iodeto, I, o número de oxidação do iodo tem uma variação de Considere um fio de cobre (Cu) e um fio de ouro (Au). Indique, justificando com base na informação fornecida a seguir, qual dos fios terá sofrido corrosão em maior extensão. 3. Na figura 1 encontra-se representado um composto pertencente à família dos alcanos. Identifique o composto, escrevendo o seu nome. Figura 1 4. A espectroscopia fotoelectrónica, que se baseia no efeito fotoeléctrico, é um processo que pode ser usado para determinar a energia de cada electrão de um átomo. A energia mínima para remover um electrão do átomo de sódio, Na, é 8, J. Indique o módulo da velocidade do electrão ejectado de um átomo de sódio, quando nele incide uma radiação de energia 2, J / fotão. m(electrão) = 9, g Prova FQ11.V1 Página 7/ 12

8 5. Um satélite descreve periodicamente uma órbita circular em torno da Terra, estando sujeito apenas à força gravítica exercida pela Terra Seleccione o diagrama que representa correctamente a força, F, exercida pela Terra (T) sobre o satélite (S) e a velocidade, v, do satélite, durante o seu movimento em torno da Terra Seleccione a única opção que contém os termos que preenchem, sequencialmente, os espaços seguintes, de modo a obter uma afirmação correcta. Se a distância de um satélite ao centro da Terra, a intensidade da força que a Terra exerce sobre ele. (A) duplicasse quadruplicaria (B) se reduzisse a metade duplicaria (C) duplicasse duplicaria (D) se reduzisse a metade quadruplicaria 5.3. Um satélite gravitacional descreve, com velocidade de módulo, v, uma órbita circular de raio, r, igual a 8,4 x 10 6 m, em torno da Terra. Calcule o módulo da velocidade orbital do satélite, considerando que o módulo da aceleração centrípeta do satélite é a c = v2 r. Apresente todas as etapas de resolução O Sistema GPS é, actualmente, usado por muitas pessoas de diferentes continentes, para, maioritariamente, encontrar aquilo que mais necessitam, por exemplo, enquanto viajam serem guiados para o destino mais eficazmente. Escreva um texto sobre este tipo de sistema de posicionamento global, abordando os três tópicos seguintes: Indicar, basicamente, como é constituído o sistema GPS. Referir se um satélite deste tipo é considerado geostacionário e justificar. Indicar três aplicações deste sistema no dia-a-dia. Prova FQ11.V1 Página 8/ 12

9 6. Maxwell ( ) previu a existência de ondas electromagnéticas, que seriam originadas por cargas eléctricas em movimento acelerado. Previu ainda que estas ondas deveriam propagar-se no vácuo à velocidade da luz. De 1885 a 1889, Hertz conduziu uma série de experiências que lhe permitiram não só gerar e detectar ondas electromagnéticas, como medir a sua velocidade de propagação, confirmando, assim, as previsões de Maxwell. Estes estudos abriram caminho ao desenvolvimento dos modernos sistemas de telecomunicações. As ondas electromagnéticas usadas em telecomunicações apresentam comportamentos distintos na atmosfera, consoante a sua frequência. Algumas contornam facilmente obstáculos, como edifícios e montanhas, podendo ser usadas para comunicações fora da linha de vista Seleccione a única opção que contém os termos que preenchem, sequencialmente, os espaços seguintes, de modo a obter uma afirmação correcta. O fenómeno a que se refere a última frase do texto é a, fenómeno este que não ocorre apreciavelmente quando as ordens de grandeza do comprimento de onda da radiação e das dimensões do obstáculo considerado são. (A) refracção muito parecidas (B) difracção muito diferentes (C) refracção muito diferentes (D) difracção muito parecidas 6.2. A Figura 2 representa um feixe luminoso monocromático, muito fino, que incide na superfície de separação de dois meios transparentes, I e II, sofrendo refracção. Seleccione a única opção que contém os termos que preenchem, sequencialmente, os espaços seguintes, de modo a obter uma afirmação correcta. O índice de refracção do meio II é ao índice de refracção do meio I, sendo a frequência do feixe luminoso no meio II em relação à frequência do feixe luminoso no meio I. (A) superior diferente (B) inferior igual (C) superior igual (D) inferior diferente 6.3. Um dos suportes mais eficientes na transmissão de informação a longas distâncias é constituído pelas fibras ópticas Identifique o fenómeno em que o princípio do funcionamento das fibras ópticas se baseia e indique duas das circunstâncias a que a fibra óptica tem de obedecer para ocorrer, da maneira mais eficiente, a transmissão de informação a longas distâncias. Prova FQ11.V1 Página 9/ 12

10 Num determinado tipo de fibra óptica, o núcleo tem um índice de refracção de 1,53, e o revestimento possui um índice de refracção de 1,48. Seleccione a única opção que permite calcular o ângulo crítico, θ c, para este tipo de fibra óptica. (A) sin θ c = 1,53 sin 90 1,48 (B) sin 90 = 1,53 sin θ c 1,48 (C) sin θ c = 1,53 1,48 sin 90 (D) sin 90 sin θ c = 1,53 1, As microondas constituem um tipo de radiação electromagnética muito utilizado nas telecomunicações. Indique duas propriedades das microondas que justificam a utilização deste tipo de radiação nas comunicações via satélite. 7. Fases ou estados da matéria - são conjuntos de configurações que objetos macroscópicos podem apresentar. O estado físico tem a relação com a velocidade do movimento das partículas de uma determinada substância. Quando estamos perante uma transformação termodinâmica que preserva o volume dizemos que é uma transformação isocórica ou isométrica. As características de estado físico são diferentes em cada substância e depende da temperatura e pressão na qual ela se encontra. Nos itens 7.1. a 7.4., seleccione a única opção que, em cada caso, permite obter uma afirmação correcta A fusão de uma substância pura, sob pressão constante, é uma transformação (A) endotérmica e isocórica (B) exotérmica e não isométrica (C) endotérmica e não isométrica (D) exotérmica e isocórica 7.2. A formação de gelo no inverno constitui um factor que (A) dificulta a continuação da queda de temperatura (B) favorece a queda de temperatura (C) não tem influência na queda de temperatura (D) torna os efeitos do inverno muito mais rigorosos Prova FQ11.V1 Página 10/ 12

11 7.3. Se num recipiente de capacidade térmica 50 cal/ºc que contém 200g de água a 40ºC se introduz 50g de gelo a 0ºC, admitindo q não há trocas de calor com o ambiente, a temperatura final de equilíbrio será igual a (A) 0ºC (B) 20ºC (C) -10ºC (D) 10ºC 7.4. Uns alunos realizaram uma actividade experimental. Colocaram num recipiente 200 gramas de água e deixaram aquecer durante seis minutos. Deixaram, posteriormente, arrefecer, tendo a temperatura da água diminuído 20ºC. Sabendo que a quantidade de calor perdida pela água quente durante o período em que houve uma variação de -20ºC na sua temperatura seria suficiente para fundir uma certa quantidade de gelo, calcule a massa de gelo que seria fundida. Apresente o valor da massa com três algarismos significativos. Apresente todas as etapas de resolução L gelo = 80 cal/g Calor específico da água = 1,0 cal/g FIM Prova FQ11.V1 Página 11/ 12

12 COTAÇÕES pontos pontos pontos pontos pontos pontos pontos 55 pontos pontos pontos pontos pontos pontos pontos pontos pontos 15 pontos 5 pontos 5 pontos 40 pontos pontos pontos pontos pontos pontos 35 pontos pontos pontos pontos pontos 35 pontos TOTAL...,,, 200 pontos Prova FQ11.V1 Página 11/12