QUESTÕES DE EXAME 4. Física e Química A. Domínio 2 - Propriedades e transformações da matéria. 2.2 Gases e dispersões

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1 QUESTÕES DE EXAME 4 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 2.2 Gases e dispersões Lei de Avogadro, volume ar e massa volúmica 2008 I. Muitos dos sistemas de aquecimento utilizados, tanto a nível industrial, como doméstico, recorrem às reações de combustão dos alcanos, uma vez que estas reações são fortemente exotérmicas. O metano, CH 4, o etano, C 2 H 6, o propano, C 3 H 8, e o butano, C 4 H 10, são gases nas condições normais de pressão e temperatura (PTN). Nessas condições, a densidade de um desses gases é aproximadamente 1,343 g dm 3. Selecione a alternativa que refere o gás que apresenta esse valor de densidade. (A) Metano, CH 4 (B) Etano, C 2 H 6 (C) Propano, C 3 H 8 (D) Butano, C 4 H I. Em 1811, Avogadro concluiu que volumes iguais de gases diferentes, medidos nas mesmas condições de pressão e de temperatura, contêm o mesmo número de partículas. A partir deste princípio, tornou-se possível calcular o volume ar, V m, de um gás e, também, a sua densidade, em quaisquer condições de pressão e temperatura. a) Calcule a densidade do dióxido de carbono (CO 2 ), em condições normais de pressão e temperatura. 1,96 g/dm 3 b) Tendo em conta a conclusão de Avogadro, selecione a opção que completa corretamente a frase seguinte. Em condições PTN,... (A)... uma mistura de 0,2 de O 2 e 0,7 de N 2 ocupa 22,4 dm 3. (B)... 1,0 de O 2 ocupa um volume menor do que 1,0 de CO 2. (C)... a densidade de um gás é tanto maior quanto menor for a sua massa ar. (D)... massas iguais de N 2 e de O 2 ocupam o mesmo volume. Pag. 1/

2 2008 1F. O dióxido de enxofre, SO 2, conhecido por ser um gás poluente, tem uma faceta mais simpática e, certamente, menos conhecida: é usado na indústria alimentar, sob a designação de E220, como conservante de frutos e de vegetais, uma vez que preserva a cor natural destes. 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. a) O gráfico seguinte traduz o modo como varia o volume, V, de uma amostra de um gás ideal com a quantidade de substância, n, a pressão e temperatura constantes. Com base no gráfico, e admitindo que SO 2 e O 2 se comportam como gases ideais, selecione a alternativa que completa corretamente a frase seguinte. Em duas amostras gasosas, uma de SO 2 e outra de O 2, nas mesmas condições de pressão e temperatura, se os gases tiverem... (A)... volumes iguais, têm massas iguais. (B)... volumes iguais, têm a mesma densidade. (C)... o mesmo número de éculas, têm volumes iguais. (D)... o mesmo número de éculas, têm a mesma densidade. b) Calcule o número de éculas de SO 2 (g) que existem numa amostra de 0,0 cm 3 desse gás, em condições normais de pressão e temperatura (PTN). A resolução deve apresentar, no mínimo, as seguintes etapas, para ser considerada correcta: Calcula a quantidade de SO 2 (g) que existe na amostra de 0,0 cm 3 (n = 2, ). Calcula o número de éculas de SO 2 (g) que existem na amostra (1, éculas) I. Nas mesmas condições de pressão e temperatura, o volume ocupado por 4,00 g de hélio, He (g), é aproximadamente volume ocupado por 4,00 g de hidrogénio, H 2 (g). (A) igual ao (B) o dobro do (C) metade do (D) o quádruplo do 2009 I. Em condições normais de pressão e temperatura (condições PTN), a substância nitrogénio, N 2, é um gás. Selecione a única alternativa que contém a expressão que permite obter o valor da densidade do nitrogénio, N 2 (g), nessas condições, expresso em g cm 3. (A) (B) (C) (D) 2009 E. Sendo N A a Constante de Avogadro, considere que N A /2 éculas de CO 2 (g) (M = 44,01 g -1 ) ocupam um volume igual a 12,2 dm 3, à pressão de 1 atm e à temperatura de 2 C. Calcule a densidade do CO 2 (g), expressa em g dm 3, nessas condições de pressão e de temperatura. 1,80 g dm 3 Página 2

3 2010 I. Nas mesmas condições de pressão e temperatura, o volume ocupado por 0, de oxigénio, O 2 (g), é aproximadamente... (A) um quarto do volume ocupado por 32 g desse mesmo gás. (B) um meio do volume ocupado por 32 g desse mesmo gás. (C) o dobro do volume ocupado por 32 g desse mesmo gás. (D) o quádruplo do volume ocupado por 32 g desse mesmo gás I. Considere que a densidade do amoníaco, à pressão de 0,989 atm e a C, é 0,626 g dm -3. Calcule o número de éculas de amoníaco que existem numa amostra de 00 cm 3 desse gás, naquelas condições de pressão e de temperatura. A resolução deve apresentar, no mínimo, as seguintes etapas: Determina o volume ar do NH 3 (g), nas condições de pressão e de temperatura referidas (Vm = 27,22 dm 3 1 ). ou Determina a massa de NH 3 (g) existente em 00 cm 3 desse gás, nas condições de pressão e de temperatura referidas (m = 0,3130 g). Determina o número de éculas que existem numa amostra de pressão e de temperatura referidas (N = 1, ). cm daquele gás nas condições de 2010 E. Considere várias amostras de CO 2 (g), contidas em recipientes fechados, sob as mesmas condições de pressão e de temperatura. Selecione a única opção que apresenta um esboço do gráfico que pode traduzir a relação entre a densidade das amostras de CO 2 (g) e o número de éculas desse gás existentes nessas amostras. (C) F. O gráfico seguinte representa o volume, V, de diferentes amostras de nitrogénio (N 2 ), em função da quantidade de gás, n, existente nessas amostras, à pressão de 72 mmhg e à temperatura de C. Que significado físico tem o declive da reta representada? Volume ar do N 2, nas condições de pressão e de temperatura referidas. Pag. 3/

4 2010 2F. Considere que a densidade do CO 2 (g), à pressão de 1 atm e à temperatura de 2 C, é igual a 1,80 g dm 3. Calcule o volume ocupado por N A /2 éculas de CO 2 (g) nas condições de pressão e de temperatura referidas, sendo N A a constante de Avogadro. A resolução deve apresentar, no mínimo, as seguintes etapas: Determina o volume ar do CO 2 (g), nas condições de pressão e de temperatura referidas (V m = 24,4 dm 3 1 ). ou Determina a quantidade de CO 2 (g) existente em 1 dm 3 deste gás, nas condições de pressão e de temperatura referidas (n = 4, ). Determina o volume ocupado por éculas de CO 2 (g) nas mesmas condições de pressão e de temperatura (V = 12,2 dm 3 ) I. Em determinadas condições de pressão e de temperatura, 0, de N 2 (g) ocupa o volume V 1. Nas mesmas condições de pressão e de temperatura, 0, de NO 2 (g) ocupa o volume (A) (B) (C) (D) F. Considere uma amostra de 8,24 de CH 4 (g) e uma amostra de 0,398 de CO (g), nas mesmas condições de pressão e de temperatura. Quantas vezes é que o volume ocupado pela amostra de metano é maior do que o volume ocupado pela amostra de monóxido de carbono? Apresente o resultado com três algarismos significativos. 20,7 vezes 2011 E. Em condições normais de pressão e de temperatura (PTN), o volume ocupado por 13 g de ozono é (A) dm (B) (C) dm (D) dm 2012 I. A atmosfera terrestre é uma faixa gasosa que cobre a superfície da Terra, sendo retida pela atração gravítica exercida pelo planeta. Na atmosfera, a densidade e a pressão decrescem exponencialmente com a altitude. A temperatura apresenta, no entanto, uma variação mais complexa, decrescendo com o aumento da altitude em algumas camadas da atmosfera e aumentando noutras. O ar que constitui a camada mais baixa da atmosfera, a troposfera, é uma mistura de gases composta essencialmente por cerca de 78%, em volume, de nitrogénio e 21%, em volume, de oxigénio. Os restantes gases árgon, vapor de água, dióxido de carbono, néon, etc. existem em percentagens relativamente baixas, embora alguns deles sejam muito importantes para a vida na Terra. F. Duarte Santos, Que Futuro? Ciência, Tecnologia, Desenvolvimento e Ambiente, Gradiva, 2007 (adaptado) Página 4

5 O número de éculas de oxigénio que existem em 100 dm 3 de ar, na troposfera, em condições normais de pressão e de temperatura, pode ser calculado através da expressão (A) (B) (C) (D) F. O sulfureto de hidrogénio, H 2 S (g), é um gás incolor que tem um cheiro característico a ovos podres. a) A tabela seguinte apresenta os volumes, V, de diferentes amostras de H 2 S (g) e as respetivas massas, m, à pressão de 1 atm e à temperatura de C. 3,4 4,3 6,7 8, 10,1 12,8 13, 17,1 Determine o volume ar do gás, nas condições de pressão e de temperatura referidas. Comece por obter a densidade (ou massa volúmica) do gás, a partir do declive da reta que melhor se ajusta ao conjunto de valores apresentados na tabela (utilize a calculadora gráfica). A resolução deve apresentar as seguintes etapas: A) Cálculo da densidade (ou massa volúmica) do gás (r = 1,267 g dm -3 ). B) Cálculo do volume ar do gás, nas condições de pressão e de temperatura referidas (Vm = 26,9 dm 3-1 ). b) Considere uma amostra de H 2 S (g) com o dobro do volume de uma amostra de metano, CH 4 (g), nas mesmas condições de pressão e de temperatura. Nessas condições, as amostras contém (A) o mesmo número de éculas. (C) o mesmo número de átomos de hidrogénio. (B) a mesma quantidade de éculas. (D) a mesma quantidade de átomos I. O amoníaco é um gás à pressão e à temperatura ambientes. Considere que a densidade do NH 3 (g) nas condições normais de pressão e de temperatura é 1,08 vezes maior do que a densidade desse gás à pressão e à temperatura ambientes. Determine o número de éculas de amoníaco que existem numa amostra pura de 200 cm 3 de NH 3 (g), à pressão e à temperatura ambientes. Na resposta, são apresentadas as seguintes etapas de resolução: A) Cálculo do volume ar do gás, à pressão e à temperatura ambientes (V m = 24,19 dm 3-1 ). B) Cálculo do número de éculas de amoníaco que existem na amostra, à pressão e à temperatura ambientes (N = 4, ). Pag. /

6 2013 1F. Considere que a densidade do HCN (g) (M = 27,03 g 1 ), à pressão de 1 atm e à temperatura de 30 C, é 1,086 g dm 3. Qual das expressões seguintes permite calcular a quantidade de HCN (g) que existe numa amostra pura de,0 dm 3 desse gás, nas condições de pressão e de temperatura referidas? (A) (B) (C) (D) F. Quantas vezes é que a densidade do SO 3 (g) é maior do que a densidade do SO 2 (g), nas mesmas condições de pressão e de temperatura? Apresente o resultado com três algarismos significativos. 1,2 vezes 201 2F. O metano (CH 4 ), o óxido nitroso (N 2 O) e o dióxido de carbono (CO 2 ) são gases à temperatura ambiente e à pressão normal. a) Considere uma amostra pura de CH 4 (g) e uma amostra pura de N 2 O(g), com volumes iguais, nas mesmas condições de pressão e de temperatura. Quantas vezes é que a amostra de N 2 O é mais pesada do que a amostra de CH 4? Apresente o resultado arredondado às unidades. 3 vezes b) Calcule o número total de átomos que existem em 0,0 dm 3 de CO 2 (g), nas condições normais de pressão e de temperatura (PTN). Etapas de resolução: A) Determinação da quantidade de CO 2 que existe no volume considerado, nas condições normais de pressão e de temperatura (n = 2,232 ) B) Determinação da quantidade total de átomos existentes (n = 6,696 ) OU Determinação do número de éculas de CO 2 existentes (N = 1, ) C) Determinação do número total de átomos que existem no volume considerado, nas condições normais de pressão e de temperatura (N = 4, ) FIM Página 6