Escola Secundária de Casquilhos Teste 2 de Física e Química A 10º ANO 10/12/2013 90 minutos NOME Nº Turma Informação Professor Enc. de Educação TABELA DE CONSTANTES Velocidade de propagação da luz no vácuo c = 3,00 10 8 m s -1 FORMULÁRIO Erro absoluto.. - erro absoluto x - valor da medida - valor exato da grandeza Erro relativo.... - erro relativo - erro absoluto - valor exato da grandeza Conversão de temperatura (de grau Celsius para Kelvin)... T K temperatura absoluta (temperatura em kelvin) T C temperatura em grau Celsius Relação entre a temperatura Celsius e Fahrenheit... T F Temperatura em graus Fahrenheit T C Temperatura em graus Celsius Densidade (massa volúmica)... massa volúmica ou densidade m massa V volume Efeito fotoelétrico... E rad = E rem + E c E rad energia de um fotão da radiação incidente no metal E rem energia de remoção de um eletrão do metal E c energia cinética do eletrão removido Energia da radiação envolvida na transição eletrónica... E rad = E f - E i E rad energia da radiação envolvida na transição eletrónica E f energia do eletrão no estado final E i energia do eletrão no estado inicial Página 1 de 8
Leia atentamente o seguinte texto. Imediatamente após o Big-Bang, há cerca de 15 mil milhões de anos, o Universo era constituído por partículas subatómicas, como neutrões, protões e eletrões, e por radiação eletromagnética, numa permanente interconversão de partículas e energia. Iniciada a expansão e o consequente arrefecimento do Universo, a partir de certo momento (t ± 3 min), houve condições para a ocorrência de reações nucleares que originaram os primeiros núcleos. Decorridos cerca de 300 000 anos, formaram-se os primeiros átomos estáveis, como os de hidrogénio e os de hélio. Aproximadamente dois milhões de anos depois, formaram-se as estrelas, nas quais as reações nucleares originaram elementos mais pesados, como oxigénio, carbono, azoto e ferro. 1. Selecione, com base no texto, a opção que completa corretamente a frase seguinte. A formação de núcleos atómicos no Universo não foi simultânea com o aparecimento de partículas subatómicas, porque... (A)... a energia era insuficiente para permitir que neutrões e protões formassem núcleos atómicos. (B)... a energia era tão elevada que, mesmo que se formassem núcleos atómicos, eram imediatamente destruídos. (C)... o aparecimento de núcleos atómicos dependia das dimensões do Universo e, consequentemente, da sua contração. (D)... o aparecimento de núcleos atómicos dependia apenas da quantidade existente de partículas subatómicas. 2. Selecione, de entre as seguintes reações nucleares, a que corresponde a uma reação nuclear de fusão. (A) + B) + (C) + (D) + + 3. De acordo com o texto, o hidrogénio terá sido o primeiro átomo estável a formar-se. Relativamente ao átomo de hidrogénio, selecione a alternativa correta. (A) O átomo encontra-se no estado de energia máxima quando o eletrão está no nível de energia n = 1. (B) O espectro de emissão do átomo é descontínuo, mas o seu espectro de absorção é contínuo. (C) Quando o eletrão transita entre quaisquer dois níveis, o valor da energia emitida pelo átomo é sempre o mesmo. (D) Quando o átomo passa de um estado excitado para o estado fundamental, emite radiação ultravioleta. Página 2 de 8
4. Relativamente ao lítio, um dos primeiros elementos formados, selecione a alternativa correta. (A) O átomo de lítio não pode ter eletrões na orbital caracterizada pelo conjunto de números quânticos: n = 3, l = 0, ml = 0. (B) Um dos eletrões do átomo de lítio, no estado fundamental, pode caracterizar-se pelo conjunto de números quânticos: n = 1, l = 0, ml = 0 e ms = ½. (C) Dois dos eletrões do átomo de lítio caracterizam-se pelo mesmo conjunto de números quânticos. (D) O eletrão mais energético do átomo de lítio, no estado fundamental, ocupa uma orbital com l = 1. 5. A configuração eletrónica de um átomo de azoto no estado fundamental é: 1s 2 2s 2 2px 1 2py 1 2pz 1. Embora em qualquer orbital possam existir dois eletrões, cada orbital p encontra-se semipreenchida. Indique o nome da regra aplicada no preenchimento das orbitais 2p. 6. O efeito fotoelétrico, interpretado por Einstein, consiste na ejeção de eletrões por superfícies metálicas, quando nelas incidem determinadas radiações. Selecione a opção que completa corretamente a frase seguinte. Quando um fotão de luz amarela de energia 3,4 10-19 J incide sobre uma placa de lítio, ocorre a ejeção de um eletrão com energia cinética igual a... /10 (A)... 1,8 10-19 J. (B)... 1,6 10-19 J. (C)... 3,4 10-19 J. (D)... 5,0 10-19 J. Nota: Considere a energia mínima de remoção do lítio = 1,6 10-19 J/eletrão 7. No Universo atual, as distâncias entre os corpos celestes são de tal maneira grandes que houve necessidade de utilizar unidades de medida especiais. A luz que, num dado instante, é emitida pela estrela Alfa de Centauro só é detetada na Terra 4,24 anos depois. Calcule a distância entre a Terra e a estrela Alfa de Centauro, em unidades SI. Apresente todas as etapas de resolução. Considere a velocidade da luz 3,8 10 8 m/s. 8. A composição química da atmosfera das estrelas pode ser determinada por comparação dos espetros da radiação por elas emitida com os espetros dos elementos químicos conhecidos. A figura seguinte representa, à mesma escala, parte de um espectro atómico de emissão e parte de um espectro atómico de absorção. Por que motivo se pode concluir que os dois espectros apresentados se referem a um mesmo elemento químico? Página 3 de 8
9. A radiação cósmica de fundo em micro-ondas é uma radiação eletromagnética que preenche todo o universo, cujo espectro é o de um corpo negro a uma temperatura aproximada de 2,7 kelvin. Expresse a temperatura referida em graus celsius. 10. No núcleo das estrelas ocorre um tipo de reações responsáveis pela energia por elas irradiada. Identifique o nome desse tipo de reações. 11. A figura seguinte representa um diagrama de níveis de energia do átomo de hidrogénio. Selecione a única opção que apresenta o valor da energia da radiação envolvida na transição do eletrão, do nível energético correspondente ao primeiro estado excitado do átomo de hidrogénio, para o nível energético correspondente ao estado fundamental do mesmo átomo. (A) 0,30 10-18 J (B) 2,18 10 18 J (C) 0,14 10 18 J (D) 1,64 10 18 J 12. Selecione a única opção que contém os termos que preenchem, sequencialmente, os espaços seguintes, de modo a obter uma afirmação correta. Os átomos de carbono (C), no estado fundamental, apresentam eletrões de valência, distribuídos por. (A) dois uma orbital (B) dois duas orbitais (C) quatro duas orbitais (D) quatro três orbitais 13. Considere que na sua bancada de laboratório se encontrava um frasco contendo uma solução aquosa de etanol e que o trabalho que lhe foi proposto consistia na determinação da densidade relativa daquela solução, utilizando o método do picnómetro. Reproduza na sua folha de teste a imagem de um picnómetro de líquidos. Página 4 de 8
14. Para realizar o trabalho que lhe foi proposto, a primeira determinação que teve que efetuar foi a massa do picnómetro vazio. Em seguida, teve que determinar a massa do picnómetro cheio com a solução aquosa de etanol e a massa do picnómetro cheio com água. Estas pesagens foram realizadas à temperatura aproximada de 20 ºC. Expresse esta temperatura em Fahrenheit. /15 15. Calcule a densidade relativa da solução aquosa de etanol, com base nos valores experimentais registados na tabela seguinte. Apresente todas as etapas de resolução. Massa/g Picnómetro vazio 31,55 Picnómetro cheio com solução aquosa de etanol 111,84 Picnómetro cheio com água 130,28 16. Selecione a opção que satisfaz a condição. O erro relativo da grandeza medida relativamente ao valor tabelado é % Considere para o efeito o valor tabelado da densidade do etanol 0,789 g/cm 3. (A) 3,1 (B) 3,07 (C) 3 (D) 3,10 17. Selecione a única opção que corresponde a uma configuração eletrónica possível de um átomo de enxofre (Z=16) num estado excitado. (A) 1s 2 2s 2 2p 7 3s 2 3p 3 (B) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 (C) 1s 2 2s 1 2p 6 3s 3 3p 4 (D) 1s 2 2s 2 2p 5 3s 2 3p 5 18. Selecione a única opção que contém o conjunto de números quânticos que pode caracterizar um dos eletrões mais energéticos do átomo de enxofre, no estado fundamental. (A) (3, 2, 0, + ) (B) (3, 1, 2, + ) (C) (3, 1, 1, + ) (D) (3, 2, 1, + ) Página 5 de 8
19. Selecione a única opção que satisfaz a condição: "Um dos eletrões de valência do átomo de carbono no estado fundamental pode ser caracterizado pelo conjunto de números quânticos." (A) (1, 0, 0, - ) (B) (1, 1, 0, + ) (C) (2, 0, 0, + ) (D) (2, 1, 2, - ) 20. No átomo de hidrogénio, qualquer transição do eletrão para o nível 1 envolve (A) absorção de radiação visível. (B) emissão de radiação visível. (C) absorção de radiação ultravioleta. (D) emissão de radiação ultravioleta. 21. Na figura seguinte está representado o nível de titulante gasto na neutralização de uma solução ácida até se atingir o ponto de equivalência. Selecione a única opção que apresenta o resultado da medição do volume de titulante gasto até àquele ponto. (A) (18,60 ± 0,05) cm 3 (B) (17,40 ± 0,05) cm 3 (C) (17,4 ± 0,1) cm 3 (D) (18,6 ± 0,1) cm 3 22. Na figura seguinte, está representado um diagrama de níveis de energia, no qual estão assinaladas algumas transições eletrónicas que podem ocorrer no átomo de hidrogénio. Algumas das transições eletrónicas assinaladas na figura estão relacionadas com as riscas de cor que se observam no espectro de emissão do hidrogénio, abaixo representado. Selecione a única alternativa que refere a transição eletrónica que corresponde à risca vermelha do espectro de emissão do hidrogénio. (A) Transição Z (B) Transição W (C) Transição X (D) Transição V Página 6 de 8
/10 23. Considere que um átomo de hidrogénio se encontra no primeiro estado excitado (n = 2) e que, sobre esse átomo, incide radiação de energia igual a 3,6 10 19 J. Indique, justificando, se ocorrerá a transição do eletrão para o nível energético seguinte. /10 24. A radiação cósmica de fundo é uma forma de radiação eletromagnética e uma evidência muito grande da teoria do big bang, foi prevista por George Gamov, Ralph Alpher e Robert Herman em 1948 e descoberta em 1965, por Arno Penzias e Robert Wilson. A que se deve a radiação cósmica de fundo? /15 25. Para caracterizar as orbitais atómicas são necessários três parâmetros - chamados números quânticos que resultam da resolução da equação de Schödinger. Os três números quânticos referidos são representados por: n, l e ml. Indique como se designa cada um dos números quânticos referidos e com que caracteristica da orbital se relacionam? /15 26. A distribuição dos eletrões pelas orbitais obdece a dois princípios e uma regra. Como se designam? O que diz cada um deles? Página 7 de 8
/15 27. Um dos fenómenos estudados foi o efeito fotelétrico. Elabore um pequeno texto no qual explique em que consiste esse fenómeno, que características da radiação incidente afetam quer o número de eletrões extraídos quer a energia cinética dos eletrões ejetados e duas situações do dia a dia em que seja aplicado. 28. Pretende-se medir a densidade de um vinho, utilizando um densímetro. Em qual dos esquemas seguintes se encontra corretamente representada a posição do densímetro quando se pretende efetuar aquela medição? 29. O efeito fotoelétrico consiste na remoção de eletrões de um metal quando sobre ele incide uma radiação adequada. Classifique como verdadeira (V) ou falsa (F) cada uma das afirmações seguintes. (A) A energia cinética dos eletrões emitidos por uma chapa metálica na qual incide radiação depende não só da natureza do metal, mas também da radiação incidente. (B) Existindo efeito fotoelétrico, dois feixes de radiação, um ultravioleta e o outro visível, com a mesma intensidade, ao incidirem sobre um determinado metal, ambos produzem a ejeção de eletrões com a mesma velocidade. (C) Existindo efeito fotoelétrico, os eletrões mais fortemente atraídos pelos núcleos dos átomos do metal em que incide uma radiação são ejetados com menor velocidade. (D) O número de eletrões emitidos por uma chapa metálica na qual incide uma radiação depende da frequência dessa mesma radiação. (E) O número de eletrões emitidos por uma chapa metálica na qual incide uma radiação depende da intensidade dessa mesma radiação. COTAÇÃO Questão 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 TOTAL Cotação 5 5 5 5 5 5 10 5 5 5 5 5 5 5 15 5 5 5 105 Questão 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 TOTAL Cotação 5 5 5 5 10 10 15 15 15 5 5 200 Página 8 de 8