Prova Escrita de Física e Química A

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1 EXAME NACIONAL DO ENSINO SECUNDÁRIO Decreto-Lei n. 74/2004, de 26 de Março Prova Escrita de Física e Química A 11.º/12. Anos de Escolaridade Prova 715/Época Especial Duração da Prova: 120 minutos. Tolerância: 30 minutos 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 grupos e 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 alternativa correcta. Nos itens em que é pedido o cálculo de uma grandeza, 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 715 Página 1 /12

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5 1. Leia o seguinte texto. Um dia, os homens voltarão à Lua e, provavelmente, construirão aí uma base. Embora na Lua não haja atmosfera apreciável, nem água corrente, nem materiais orgânicos, ela possui, no entanto, alguns recursos que podem ser aproveitados para a sustentação da vida numa base lunar. Entretanto, será necessário estudar a forma de manter uma base complexa a funcionar num ambiente hostil: a radiação ultravioleta proveniente do Sol incide livremente na superfície lunar, a amplitude térmica é elevadíssima (a temperatura, à superfície, chega a atingir 120 C, durante o dia, descendo a C, à noite) e o campo gravítico lunar é, aproximadamente, um sexto do campo gravítico terrestre (g L = 1/6 g T ) Indique o único facto referido no texto que justifica a elevada amplitude térmica observada na Lua Considere um mesmo objecto em queda livre vertical, a partir de posições à mesma altura em relação ao solo, em duas situações distintas: numa situação, próximo da superfície da Lua; e noutra, próximo da superfície da Terra. Seleccione a única alternativa que relaciona correctamente o tempo de queda desse objecto, próximo da superfície terrestre, t Terra, com o tempo de queda, próximo da superfície da Lua, t Lua. (A) t Lua = 1 6 (B) t Lua = Œ 1 6 t Terra t Terra (C) t Lua = œ6 t Terra (D) t Lua = 6t Terra 1.3. Astronautas de diversas missões Apollo divertiram-se a atirar pequenos objectos, observando a sua trajectória no fraco campo gravítico lunar. Admita que um desses astronautas lançou, horizontalmente, um pequeno objecto, de uma posição situada a uma altura de 1,40 m em relação ao solo lunar, com uma velocidade inicial de módulo 3,0 m s - 1. Na figura 1, está representada a trajectória desse objecto, assim como um referencial bidimensional, cuja origem se considera situar-se ao nível do solo Considere esse referencial e recorra, exclusivamente, às equações que traduzem o movimento, x (t) e y (t). Determine a coordenada x P desse objecto quando este se encontra na posição P, situada a 1,20 m acima do solo. Apresente todas as etapas de resolução. Fig. 1 Prova 715 Página 5 /12

6 Seleccione a única alternativa que contém os termos que preenchem, sequencialmente, os espaços seguintes, de modo a obter uma afirmação correcta. A energia cinética com que o objecto chega ao solo da energia potencial gravítica inicial do sistema objecto+lua e da energia cinética com que o objecto é lançado. (A) depende não depende (B) depende depende (C) não depende depende (D) não depende não depende Em vez de lançar o objecto horizontalmente, o astronauta podia tê-lo lançado verticalmente para cima, a partir da mesma posição inicial. Justifique a afirmação seguinte. O trabalho realizado pelo peso do objecto, entre a posição de lançamento e o solo, é o mesmo nas duas situações (lançamento horizontal e lançamento vertical) Seleccione a única alternativa que permite obter uma afirmação correcta. Um sinal electromagnético enviado da Lua quando esta se encontra a 3,84 * 10 8 m da Terra atinge o nosso planeta após um intervalo de tempo de (A) 0,00 s. (B) 0,78 s. (C) 1,28 s. (D) 2,56 s. Prova 715 Página 6 /12

7 2. A extremidade de uma mola é posta a oscilar horizontalmente, conforme representado na figura 2. Fig Indique, justificando, se a onda que se propaga na mola é transversal ou longitudinal Seleccione a única alternativa que permite obter uma afirmação correcta. Se o movimento da mão for mais rápido, (A) o período e a frequência da oscilação aumentam. (B) o período e a frequência da oscilação diminuem. (C) o período da oscilação aumenta, mas a frequência diminui. (D) o período da oscilação diminui, mas a frequência aumenta Considere que o afastamento, y, de uma espira em relação à sua posição de equilíbrio é descrito pela função y = 0,01 sin (3,3 p t), na qual as diversas grandezas estão expressas nas respectivas unidades SI. Seleccione a única alternativa que permite obter uma afirmação correcta. Numa oscilação completa, a espira percorre uma distância de (A) 0,01 m. (B) 0,02 m. (C) 0,04 m. (D) 3,3 m. Prova 715 Página 7 /12

8 3. Para comparar o poder de absorção de energia, sob a forma de radiação, de superfícies diferentes, um grupo de alunos usou uma lâmpada de 100 W e duas latas idênticas, A e B, mas pintadas com tintas diferentes. Os alunos iluminaram as latas com a lâmpada e registaram a evolução da temperatura do ar contido em cada lata, até a temperatura estabilizar. Com os dados obtidos, construíram o gráfico representado na figura 3. Fig Analise a actividade laboratorial realizada pelos alunos, elaborando um texto no qual aborde os seguintes tópicos: justificação da utilização, na experiência, de uma lâmpada de potência elevada, em vez de uma lâmpada de baixa potência; identificação do material que os alunos tiveram de utilizar para medir os valores necessários à construção do gráfico representado na figura 3; discussão da necessidade de as condições iniciais da experiência serem, ou não, semelhantes para as duas latas Seleccione a única alternativa que permite obter uma afirmação correcta. A partir do instante t 1 a temperatura do ar no interior da lata A mantém-se constante, porque (A) as taxas de absorção e de emissão de energia são nulas. (B) o módulo da taxa de absorção de energia é superior ao módulo da taxa de emissão. (C) o módulo da taxa de absorção de energia é inferior ao módulo da taxa de emissão. (D) os módulos das taxas de absorção e de emissão de energia são iguais Seleccione a única alternativa que permite obter uma afirmação correcta. Com base nos resultados experimentais, conclui-se que a superfície da lata A (A) absorve melhor a radiação, enquanto a da lata B emite melhor a radiação. (B) absorve melhor a radiação, enquanto a da lata B reflecte melhor a radiação. (C) emite melhor a radiação, enquanto a da lata B absorve melhor a radiação. (D) reflecte melhor a radiação, enquanto a da lata B absorve melhor a radiação. Prova 715 Página 8 /12

9 4. A cafeína é um composto químico que se encontra, por exemplo, no café, no chocolate e em alguns refrigerantes Estudos realizados sobre os efeitos da cafeína na saúde dos seres humanos sugerem que, no caso de um adulto saudável, se a dose diária ingerida não ultrapassar 300 mg, o consumo daquele composto não apresenta, em geral, riscos. Considere o caso de um adulto saudável que beba, diariamente, duas chávenas de café expresso, o que corresponde à ingestão de 60 mg de cafeína, e que consuma, também diariamente, um refrigerante cujo teor em cafeína seja igual a 138,2 mg dm - 3. Calcule o número de latas de 0,33 L desse refrigerante que poderão ser ingeridas por dia, para além dos dois cafés, sem que seja ultrapassado o limite diário acima referido. Apresente todas as etapas de resolução A cafeína é um composto cujas unidades estruturais são constituídas por átomos de carbono, hidrogénio, azoto e oxigénio Seleccione a única alternativa que permite obter uma afirmação correcta. No estado de energia mínima, os átomos dos elementos carbono, azoto e oxigénio apresentam o mesmo número de (A) orbitais s e p totalmente preenchidas. (B) orbitais p semipreenchidas. (C) orbitais s totalmente preenchidas. (D) orbitais p totalmente preenchidas Seleccione a única alternativa que refere um conjunto de números quânticos que pode caracterizar um dos electrões mais energéticos do átomo de oxigénio, no estado fundamental. (A) (B) (C) 1 2, 0, 0, , 0, 1, , 1, - 1, (D) 1 2, - 1, 1, Prova 715 Página 9 /12

10 Seleccione a única alternativa que contém os termos que preenchem, sequencialmente, os espaços seguintes, de modo a obter uma afirmação correcta. O carbono e o azoto são elementos que ocupam posições consecutivas no mesmo da Tabela Periódica, sendo de prever que a energia de ionização do carbono seja energia de ionização do azoto. à (A) período superior (B) grupo superior (C) grupo inferior (D) período inferior Indique o valor da energia da radiação emitida na transição electrónica entre os níveis n = 3 e n = 2 do átomo de hidrogénio, com base nos valores de energia desses níveis, respectivamente - 0,24 * J e 0,54 * J. 5. Muitos dos refrigerantes que contêm cafeína são gaseificados por adição de CO 2 (g), sob pressão Seleccione a única alternativa que permite obter uma afirmação correcta. Na molécula de CO 2, existem (A) duas ligações covalentes duplas. (B) apenas dois pares de electrões não ligantes. (C) apenas dois pares de electrões ligantes. (D) duas ligações covalentes simples Qual é a geometria da molécula de CO 2? 5.3. Sendo N A a Constante de Avogadro, considere que moléculas de CO 2 (g) (M = 44,01 g mol - 1 ) 2 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. Apresente todas as etapas de resolução. N A Prova 715 Página 10 /12

11 5.4. O dióxido de carbono dissolve-se em água, formando ácido carbónico, H 2 CO 3 (aq) que é um ácido diprótico que, em solução aquosa, se encontra quase totalmente decomposto. Seleccione a única alternativa que apresenta uma equação química que pode traduzir a reacção global de ionização do ácido carbónico, que existe como tal, em água. (A) 2H 2 CO 3 (aq) + H 2 O(L) CO (aq) + 2H 3 O + (aq) (B) H 2 CO 3 (aq) + 2H 2 O(L) CO (aq) + 2H 3 O + (aq) (C) H 2 CO 3 (aq) + 2 H 2 O(L) HCO 3 - (aq) + H 3 O + (aq) (D) H 2 CO 3 (aq) + 2H 2 O(L) 2 HCO 3 + (aq) + H 3 O + (aq) 5.5. A dureza total de uma água é um parâmetro normalmente relacionado com as concentrações dos iões cálcio, Ca 2+, e dos iões magnésio, Mg 2+, nela contidos. Considere que a dissolução do carbonato de cálcio, CaCO 3, por acção de uma água contendo CO 2 dissolvido pode ser representada por: CaCO 3 (s) + CO 2 (aq) + H 2 O(L) " Ca 2+ (aq) + 2 HCO 3 - (aq) Refira, justificando, com base na reacção acima representada, de que modo a presença de uma quantidade apreciável de CO 2 dissolvido pode alterar a dureza da mesma água. 6. O nitrato de amónio, NH 4 NO 3, é um fertilizante azotado, que é usado para obter melhores rendimentos na produção agrícola. Aquele composto pode ser obtido através de uma reacção química representada por: NH 3 (aq) + HNO 3 (aq) " NH 4 NO 3 (aq) 6.1. A 20,0 ml de uma solução aquosa de ácido nítrico, HNO 3 (aq), de concentração 2,51 * 10-2 mol dm - 3, adicionaram-se 20,0 ml de uma solução aquosa de amoníaco, NH 3 (aq), contendo 3,00 * 10-4 mol. Calcule a concentração de nitrato de amónio na solução resultante, admitindo que a reacção acima representada é completa. Apresente todas as etapas de resolução. Prova 715 Página 11 /12

12 6.2. O ácido nítrico é um ácido torte, cujo valor de K a é muito elevado. Seleccione a única alternativa que refere o valor de ph da solução aquosa de ácido nítrico de concentração 2,51 * 10-2 mol dm - 3. (A) 1,30 (B) 1,60 (C) 5,02 (D) 3, Qual é o número da oxidação do azoto na molécula de HNO 3? 6.4. O amoníaco, NH 3, é uma base de Brönsted-Lowry mais forte do que a espécie NO 3 -. Seleccione a única alternativa que corresponde a uma afirmação correcta, tendo em conta a informação acima dada. (A) A espécie NH 3 cede iões H + com mais facilidade do que a espécie NH 4 +. (B) A espécie NO 3- aceita iões H + com mais facilidade do que a espécie NH 3. (C) A espécie HNO 3 cede iões H + com mais facilidade do que a espécie NH 4 +. (D) A espécie HNO 3 aceita iões H + com mais facilidade do que a espécie NO O nitrato de amónio, NH 4 NO 3, é um sal que pode ser utilizado como primeiro socorro no tratamento de determinadas lesões, uma vez que é muito solúvel em água, sendo a sua dissolução um processo endotérmico. Escreva a equação química que traduz a dissolução do nitrato de amónio em água, considerando que este sal se encontra totalmente dissociado em solução aquosa, e indique como variará a temperatura de uma amostra de água em que ocorra a dissolução desse sal. FIM Prova 715 Página 12/12