GRUPO I Os óxidos de azoto, NOx, desempenham um papel fundamental na formação de novos compostos na atmosfera, como o ozono e outros. Um modelo simplificado da ação do NOx na atmosfera pode ser descrito por algumas reacções: a) A oxidação do NO na atmosfera dá-se principalmente pela reacção: NO + O 3 " NO 2 + O 2 Equação 1 b) Uma segunda via para a produção de NO2 na atmosfera é a reacção do NO com radicais livres peróxidos (RO. 2 ): NO + RO. 2 " NO + RO. Equação 2 O NO 2 formado nas etapas anteriores, na presença de radiação (E = h f), sofre a reação oposta provocando a dissociação do NO 2 e regenerando NO e O 3, segundo as equações: NO 2 + h f (l 430 nm) " NO + O. Equação 3 O. + O 2 " O 3 Equação 4 Com taxas iguais de formação e de destruição de NO 2, as quatro equações anteriores descrevem um estado fotoestacionário. Nessa situação, as concentrações de O 3 tendem a permanecer relativamente baixas, pois são consumidas com a mesma velocidade com que são geradas. Sob condições naturais, isto é, em regiões remotas sem poluição, o ozono é encontrado com uma concentração de cerca de 40 ppbv (partes por bilião em volume). Alguns estudos indicam que no passado, antes da Revolução Industrial, em regiões remotas a concentração de ozono era bem diferente da encontrada atualmente. Como se sabe, muitos fatores contribuíram para essas diferenças. Por exemplo, em 1988, a cidade de São Paulo foi responsável pela emissão de 245 mil toneladas/ano de gases NO x para a atmosfera, sendo que 82% foi proveniente da circulação de veículos. Adaptado de Introdução à Química Ambiental, p. 78, Bookman (2004) 1. Indique o nome dos reagentes intervenientes na reacção descrita pela equação 1. 2. Uma segunda via para é a reacção do NO com radicais livres peróxidos (RO. 2 ). (linha 5). Refira uma propriedade dos radicais livres. 3. A radiação visível tem comprimento de onda compreendido entre 400 nm e 700 nm. Poderá a radiação visível provocar a dissociação de moléculas de NO 2 e regenerar NO e O 3? Fundamente a sua resposta. 4. Sob condições naturais, isto é, em regiões remotas sem poluição, o ozono é encontrado com uma concentração de cerca de 40 ppb v (partes por bilião em volume). volume de soluto Partes por bilião em volume (ppb v ) define-se como: ppb v = * 10 volume de solução 9 Exprima em percentagem em volume (%(V/V)) a concentração de 40 ppb v. 5. Selecione a opção que completa corretamente a afirmação seguinte. Em média, por dia, em 1988, na cidade de São Paulo foram emitidos cerca de de gases NO x, provenientes da circulação de veículos. (A) 550 toneladas (B) 9500 kg (C) 670 toneladas (D) 2,0 * 10 8 kg 1
6. As moléculas NO, NO 2, CO e CO 2, fazem parte da atmosfera terrestre e têm na sua constituição apenas átomos dos elementos químicos carbono, oxigénio e azoto. 6.1. Coloque os elementos químicos referidos por ordem decrescente de energia de ionização. 6.2. A molécula NO 2 tem geometria angular e na molécula de CO 2 a geometria é linear. Selecione a única afirmação correta relativa a essas moléculas. (A) Nas moléculas NO 2 e CO 2, o átomo central deverá ter dupletos não ligantes. (B) Na molécula CO 2 há quatro ligações covalentes simples entre o átomo de carbono e os átomos de oxigénio. (C) As moléculas NO 2 e CO 2 têm igual número de eletrões de valência. (D) O ângulo de ligação na molécula CO 2 é maior do que na molécula NO 2. 6.3. Represente a molécula CO em notação de Lewis, atendendo à regra do octeto. GRUPO II As reacções químicas podem ser descritas por equações químicas. Estas podem utilizar linguagem química ou ser apenas equações de palavras. I Cromato de potássio (aq) + nitrato de chumbo (aq) " nitrato de potássio (aq) + cromato de chumbo (s) II CH 4 (g) + 2 O 2 (g) " CO 2 (g) + 2 H 2 O (g) DH = - 688 kj mol -1 1. Das afirmações seguintes, selecione a verdadeira. (A) A descrição I traduz uma reação de síntese ou adição. (B) A equação II traduz uma reação de análise. (C) A equação I traduz uma reação de precipitação. (D) A equação II traduz uma reação de ácido-base. 2. A combustão do metano é traduzida pela equação II: CH 4 (g) + 2 O 2 (g) " CO 2 (g) + 2 H 2 O (g) DH = - 688 kj mol -1 2.1. De acordo com a estequiometria da reação (selecione a opção correta). (A) quando reagem 2 mol de oxigénio formam-se 88,0 g de dióxido de carbono. (B) quando reagem 64,0 g de oxigénio formam-se 44,0 g de dióxido de carbono. (C) quando se formam 2 mol de dióxido de carbono, formam-se 2 mol de vapor de água. (D) quando reage 1 mol de metano, forma-se 0,5 mol de dióxido de carbono. 2.2. Na tabela seguinte são indicadas algumas energias de dissociação. Ligação / kj mol -1 C - H 413 O = O 495 C = O 745 2.2.1. Das opções seguintes, selecione a única correta. (A) A energia absorvida na ruptura das quatro ligações existentes na molécula de metano é 413 kj. (B) A energia libertada na formação de uma mol de CO 2 é 1490 kj. 2
(C) Para formar 1 mol de metano a partir de dióxido de carbono e vapor de água é necessário fornecer 688 kj mol -1 de energia. (D) Na combustão de 1 mol de metano libertam-se 413 kj mol -1. 2.2.2. Dos gráficos que se seguem, selecione o que traduz o balanço energético da reacção.! 2.3. Determine a variação do número de oxidação do carbono quando o metano dá origem ao dióxido de carbono. 3. Num recipiente fechado de capacidade 2,0 L, misturaram-se, a 500 C, 1 mol de iodo gasoso e 1 mol de hidrogénio gasoso. A equação química que traduz o equilíbrio estabelecido do é: I 2 (g) + H 2 (g) @ " 2 HI (g) À temperatura referida, a constante de equilíbrio (K c ) tem valor 49. Determine a percentagem de iodo que não se converteu em iodeto de hidrogénio (HI) gasoso. 4. A uma dada temperatura, T, o produto de solubilidade do Bi 2 S 3 é 1 * 10-97 e o do HgS é 4 * 10-53. 4.1. Justifique a afirmação: À temperatura T, o sal Bi 2 S 3 é mais solúvel em água que o sal HgS. 4.2. Os sais referidos são pouco solúveis. Refira um processo experimental de diminuir a solubilidade do sal HgS. GRUPO III A radiação solar pode ser utilizada pelo Homem de um modo direto (por exemplo, para aquecimento), ou, indiretamente, através da utilização de painéis fotovoltaicos. 1. O painel fotovoltaico da figura tem as dimensões representadas e rendimento 12%. Determine a intensidade da radiação solar que deverá incidir no painel de modo a permitir acender uma lâmpada de 60 W. 2. Explique por que razão, por exemplo, alguns os painéis fotovoltaicos de apoio a dispositivos elétricos nas autoestradas vão rodando ao longo do dia. cm 3
3. Os coletores solares também utilizam a radiação solar. Observe a tabela de condutividades térmicas que se segue. Condutividade térmica (W m -1 K -1 ) Zinco Alumínio Ferro Borracha Poliéster (GPV) 110 204 52 0,30 0,17 3.1. Selecione a única alternativa que contém os termos que preenchem, sequencialmente, os espaços seguintes, de modo a obter uma afirmação correta. Dos materiais referidos na tabela, o é o mais adequado para os tubos que contêm o líquido que vai permitir aquecer a água e o é o menos adequado para constituir a caixa com o tampo de vidro. (A) zinco borracha (B) ferro alumínio (C) alumínio alumínio (D) alumínio poliéster 3.2. Dois paralelepípedos, A de zinco e B de ferro, têm a mesma área de secção recta e a diferença de temperatura entre os seus extremos é igual. O comprimento de B é o dobro do de A. A B Das afirmações seguintes, selecione a única correta. (A) A energia transferida como calor, por unidade de tempo, em A, é 12,1 vezes maior do que em B. (B) A energia transferida como calor, por unidade de tempo, em A, é 4,23 maior do que em B. (C) A energia transferida como calor, por unidade de tempo, em A, é metade da transferida em B. (D) As duas barras transferem a mesma energia como calor, por unidade de tempo. 3.3. Um sistema recebeu 500 J de energia como calor, realizou o trabalho de 200 J sobre as vizinhanças e emitiu 50 J sob a forma de radiação. Das afirmações seguintes, selecione a única correta. (A) A energia interna do sistema aumentou. (B) A energia interna do sistema permaneceu constante. (C) A energia interna do sistema diminuiu. (D) Não podemos prever como variou a energia interna do sistema. 4. Dois blocos, A e B, de massas 2,5 kg e 5,0 kg, respetivamente, estão ligados por um fio inextensível de massa desprezável. Pretende-se puxar o conjunto sobre uma superfície horizontal e de atrito desprezável por meio de uma força horizontal,»f, de intensidade 10,0 N. Na figura seguinte mostra-se dois processos de arrastar os blocos. Processo I A B 4
Processo II B A 4.1. Admita que o fio é fraco e se pode romper, isto é, partir ao puxar o sistema. Qual dos processos, I ou II, utilizaria para puxar o conjunto de corpos ligados com menos probabilidade de o fio romper? Fundamente a resposta. 4.2. Identifique o sistema (fio, Terra, solo ou bloco B) em que está aplicada a força que constitui par ação-reação com o peso do bloco B. 5. Uma onda eletromagnética de radiação visível possui no ar velocidade de 3,00 * 10 8 m/s e no vidro 1,75 * 10 8 m s -1. Essa radiação propagando-se no ar incide sobre numa superfície plana de vidro com ângulo de incidência de 53. 5.1. Compare o comprimento de onda da radiação no ar e no vidro. 5.2. Determine o ângulo de refração. GRUPO V Com uma montagem semelhante à da figura seguinte, um grupo de alunos estudou a relação entre a energia cinética adquirida por um carrinho (E c ) e a distância percorrida (d) por este ao descer um plano inclinado. Com os dados obtidos experimentalmente, construíram em EXCEL, o gráfico E c = f (d), que se segue. E/J d/m 5
Contudo, antes de iniciarem a atividade, o grupo efetuou quatro ensaios para medir a determinar a massa do carrinho. Os valores encontrados, expressos em gramas, foram os seguintes: 1. ensaio 2. ensaio 3. ensaio 4. ensaio 845,23 840,67 842,70 843,89 1. Determine a incerteza absoluta associada à medição da massa do carrinho. Apresente todas as etapas de resolução. 2. Indique o valor da energia cinética do carrinho no instante em que este percorreu 190 cm. Apresente o valor com 3 algarismos significativos. 3. Na equação y = 0,5982 x - 0,0019, o que representa, neste contexto experimental, o valor 0,5982? 4. Se o plano fosse menos inclinado, o declive da recta obtida seria menor, igual ou maior? Fundamente a tua resposta. FIM 6
COTAÇÕES GRUPO I 1.... 5 pontos 2.... 5 pontos 3.... 10 pontos 4.... 5 pontos 5.... 5 pontos 6.1.... 5 pontos 6.2.... 5 pontos 6.3.... 5 pontos 45 pontos GRUPO II 1.... 5 pontos 2.1.... 5 pontos 2.2.1.... 5 pontos 2.2.2.... 5 pontos 2.3.... 10 pontos 3.... 15 pontos 4.1.... 10 pontos 4.2.... 5 pontos 60 pontos GRUPO III 1.... 10 pontos 2.... 5 pontos 3.1.... 5 pontos 3.2.... 5 pontos 3.3.... 5 pontos 4.1.... 15 pontos 4.2.... 5 pontos 5.1.... 5 pontos 5.2.... 10 pontos 65 pontos GRUPO IV 1.... 10 pontos 2.... 5 pontos 3.... 5 pontos 4.... 10 pontos 30 pontos TOTAL... 200 pontos 7