Prova-Modelo de Fíica e Química A PROVA 7 Página Enino Secundário DURAÇÃO DA PROVA: minuto TOLERÂNCIA: minuto Para reponder ao iten de ecolha múltipla, elecione a única opção (A, B, C ou D) que permite obter uma afirmação correta ou reponder corretamente à quetão colocada. Grupo I Leia atentamente o eguinte texto. Cotaçõe 5 Alimentar a população mundial em crecimento rápido requer que o agricultore tenham mai e melhore colheita. Todo o ano adicionam centena de milhõe de tonelada de fertilizante químico ao olo a fim de aumentar a qualidade da colheita e a produção. Para além do dióxido de carbono e da água, a planta preciam de pelo meno ei elemento para crecerem atifatoriamente, que ão N, P, K, Ca, S e Mg. O amoníaco pode er convertido em nitrato de amónio, NH NO, ulfato de amónio, (NH ) SO, ou dihidrogenofofato de amónio, (NH )H PO, na eguinte reaçõe ácido-bae: NH ( aq) HNO ( aq) NH NO ( aq) equação + ( ) NH ( aq) + HSO( aq) ( NH) SO( aq) equação ( ) NH ( aq) + H PO ( aq) ( NH ) H PO ( aq) equação ( ) Outro método de preparar ulfato de amónio requer doi pao: NH ( aq) + CO ( aq) + H O ( l ) ( NH ) CO ( aq) ( equação ) ( ) ( NH) CO( aq) + CaSO( aq) ( NH) SO( aq) + CaCO ( ) equação 5 Ete proceo é preferível porque a matéria-prima dióxido de carbono e ulfato de cálcio ão mai barata do que o ácido ulfúrico. Adaptado de Raymond Chang, Química, 5.ª ed., McGraw-Hill, 99, p., 5. Com bae no texto, identifique o elemento químico aociado à fertilização da terra pelo amoníaco ou eu ubtituto.. O ácido conjugado da epécie química SO é: (A) NH (B) H SO (C) NH + (D) HSO
Cotaçõe. Na preparação de ulfato de amónio de acordo com a reação e a reação 5, foram uado, dm de NH de concentração,5 mol/dm com exceo de água e dióxido de carbono, e, dm de CaSO de concentração, mol/dm. Calcule a maa máxima de carbonato de cálcio a obter. (5) Grupo II O ar atmoférico tem uma compoição rica em azoto e oxigénio, como e pode verificar na tabela I. 5 Compoição do ar eco ao nível do mar Gá Compoição (% em volume) N 78, O,99 Ar,9 CO, Ne,5 Tabela I. A ubtância compota que apreenta maior percentagem em volume no ar atmoférico é: (A) N (B) O (C) Ar (D) CO. O número de eletrõe ligante na molécula de O é: (A) doi. (C) ei. (B) quatro. (D) oito.. Determine a denidade do árgon (Ar) em condiçõe normai de preão e temperatura (condiçõe PTN).. A camada da atmofera onde a preença de ozono é prejudicial ao ere vivo é a: (A) tropofera. (C) meofera. (B) etratofera. (D) termofera. 5
O CFCl é um do CFC (clorofluorcarboneto) que foi uado durante vário ano porque e julgava inerte. Cotaçõe. Evidencie por que motivo eta ideia deixou de er aceite e ecreva a equaçõe química neceária para o jutificar.. Ecreva o nome do CFCl de acordo com a nomenclatura IUPAC e repreente a ua fórmula de etrutura. (5). O número quântico de uma orbital que não é de valência no átomo de flúor podem er: (A) (,, ) (B) (,, -) (C) (,, ) (D) (,, ) Grupo III O ácido acético (CH COOH), com concentração aproximada de,5 mol/dm, etá preente numa embalagem comercial. De forma a conhecer a ua concentração rigoroa foi titulada com hidróxido de ódio (NaOH), mol/dm, a 5 ºC. A equação que repreenta a reação decrita é a eguinte. 5 CH COOH ( aq ) + NaOH ( aq ) NaCHCOO ( aq ) + H O ( l). Determine o valor do ph da olução titulante.. A olução no ponto de equivalência tem um comportamento de: (A) um ácido fraco. (B) uma olução neutra. (C) uma bae fraca. (D) uma bae forte. 6
Uma forma de proteger o ferro que contitui o caco do navio é reveti-lo com barra de zinco, que evitam que o ferro eja ujeito a uma maior corroão. Pode concluir-e que: (A) o iõe Zn + têm um poder oxidante uperior ao iõe Fe +. (B) o Fe tem um poder redutor uperior ao Zn. (C) o iõe Fe + têm um poder oxidante uperior ao iõe Fe +. (D) o Zn tem um poder redutor uperior ao Fe. Cotaçõe 5 Grupo IV Na contrução de um parque no centro de uma cidade, pretende-e que um chafariz lance água verticalmente, para uma altura de metro. Conidere deprezável o efeito da reitência do ar.. Selecione o gráfico que melhor e ajuta à energia mecânica de uma gota de água durante a ubida. (A) (B) Energia Energia Energia Energia 5 Altura (m) 5 Altura (m) (C) (D) 5 Altura (m) 5 Altura (m). Calcule o valor da velocidade com que a água tem de er lançada para atingir a altura pretendida, em recorrer à equaçõe do movimento.. A água, apó atingir a altura máxima, adquire: (A) movimento retilíneo e uniforme. (B) movimento retilíneo uniformemente retardado. (C) movimento retilíneo uniformemente acelerado. (D) movimento circular uniforme. 7
Um livro etá pouado obre uma borda de uma mea. Cotaçõe 5. Ainale a afirmação correta. (A) O par ação-reação da força gravítica do livro é a força exercida pela mea no livro. (B) A aceleração gravítica entida pela mea é uperior à do livro, poi a maa da mea é uperior. Figura (C) A aceleração gravítica entida pelo livro é uperior à da mea poi a maa do livro é inferior. (D) A força gravítica da mea e a força exercida pelo chão na mea não contituem um par ação-reação.. Devido a um ligeiro toque no livro, ete cai verticalmente no chão, atingindo-o com uma velocidade de valor, m/. Suponha deprezável o efeito de reitência do ar durante o percuro. Determine a altura a que etá colocado o tampo da mea. Apreente o reultado com doi algarimo ignificativo. Recorra excluivamente à equaçõe y(t) e v(t) que traduzem o movimento do livro. Conidere que o entido do eixo Oy é de baixo para cima. Um atélite geotacionário decreve uma órbita circular ituada a, x 7 m de altitude relativamente ao equador da Terra, cujo módulo da velocidade é contante. Raio Terra = 6, x 6 m. Durante o movimento do atélite, pode afirmar-e que: (A) a força que é exercida pela Terra no atélite tem valor contante. (B) a força que é exercida pelo atélite na Terra tem um valor inferior ao da força exercida pela Terra no atélite. (C) a aceleração do atélite tem a direção da ua velocidade orbital. (D) a aceleração do atélite tem a direção perpendicular ao da força centrípeta.. Calcule o módulo da velocidade orbital do atélite em torno da Terra.. Compare o período do atélite geotacionário com o período do atélite do itema GPS. 8
Cotaçõe Grupo V Uma reitência elétrica cuja potência é W é colocada no interior de um recipiente com, litro de água a, ºC. Foram regitada no gráfico a variaçõe de temperatura e a correpondente energia fornecida. Gráfico y =9x Energia fornecida (J) 8 6 5 6 7 T (K). O intervalo de tempo neceário para efetuar o aquecimento da água até atingir o, ºC foi: (A) 9 6, t =, (B) 9 t = 6,, 9 6, (C) t = (D) 9 t = 6,. Determine a energia que não e diipou durante o aquecimento da água até ela atingir o 6, ºC. c água =,8 x J/kg. K. O valore de temperatura foram lido utilizando um termómetro de mercúrio cuja menor divião é, ºC. Apreente o valor da temperatura inicial da água com a repetiva incerteza aociada. 9
Cotaçõe Grupo VI O albedo terretre médio é %. Apear dio, exitem uperfície que refletem mai a radiação do que outra.. Sabendo que S é a contante olar e R T é o raio médio da Terra, a potência da radiação olar aborvida pela Terra é dada pela expreão: (A) P =, S π R T (B) P =, S π R T (C) P =,7 S π R T (D) P =,7 S π R T. Selecione a alternativa que contém o termo que devem ubtituir a letra (a) e (b), repetivamente, de modo a tornar verdadeira a afirmação eguinte. No polo, o albedo terretre é (a) ao de uma zona tropical, vito que a radiação é mai (b) no polo do que numa zona tropical. (A) uperior aborvida (B) uperior refletida (C) inferior aborvida (D) inferior refletida O principal gá reponável pelo efeito de etufa é o: (A) CO, poi filtra a radiaçõe UVB que atingem a Terra. (B) O, poi filtra a radiaçõe UVB que atingem a Terra. (C) CO, poi aborve a radiação IV que é emitida pela Terra. (D) O, poi aborve a radiação IV que é emitida pela Terra. 5 Na linguagem popular, o uo do cobertore tradicionai é feito para no aquecermo. Efetivamente a função dele é diminuir a velocidade de libertação de energia do noo corpo para o exterior. Evidencie de que forma uma propriedade fíica do cobertor jutifica a afirmação anterior.
# Propota de reolução PROVA (pág. -) Grupo I.. Azoto (N). (D). SO ( aq) + H O ( ) HSO ( aq) + OH ( aq) Epécie com caráter báico: SO e OH Epécie com caráter ácido: HSO e HO. NH ( aq) + CO ( aq) + H O ( ) ( NH ) CO ( aq) (equação ) (equação 5) nnh CNH = n V = C V Pela etequiometria da reação : n(( NH ) CO ) = n( NH ) = 5, = 5, mol ncaso CCaSO = ncaso = CCaSO V CaSO V Pela etequiometria da reação 5, verifica-e que o reagente limitante é o (NH ) CO. Logo, tem-e que: M (CaCO ) ( NH ) CO ( aq) + CaSO ( aq) ( NH ) SO ( aq) + CaCO ( ) n NH NH NH NH NH =,, 5 = 5, mol n CaSO CaSO =,, = 6, mol n = n =5mol, (NH ) CO (CaCO ) =,9 g/mol m( CaCO ) n( CaCO ) = M( CaCO ) m( CaCO ) = n( CaCO ) M( CaCO ) = 5, 9, = 5, g Grupo II.. (D). O dióxido de carbono é a única ubtância compota referida na tabela I, dado er contituída por átomo de elemento químico diferente.. (B). A ligação que e etabelece entre o átomo de oxigénio, na molécula coniderada, é covalente dupla, ou eja, ocorre com partilha de doi pare de eletrõe, que correponde a quatro eletrõe ligante.. m n M ρ = = = M = 9, 95 = 78, g/dm V Vm n Vm,. (A). O ozono etratoférico por veze é deignado por bom ozono, uma vez que filtra a radiaçõe UVB. O ozono tropoférico por veze é deignado por mau ozono, uma vez que produz efeito tóxico no ere vivo... Eta ideia deixou de er aceite, uma vez que o CFC ão compoto quimicamente etávei na tropofera. No entanto, revelaram-e muito reativo a nível da etratofera. Na etratofera/camada de ozono, o CFC ofrem a ação da radiaçõe ultravioleta. Por ação da radiaçõe ultravioleta, o CFC geram quantidade ignificativa de radicai livre de C. O radicai livre de C, por ua vez, reagem com o ozono, dando origem a outro compoto. Ete proceo pode er decrito pela equaçõe química eguinte. UV CFC CFC + C C + O C O+ O CO + O C + O Salienta-e o facto do C não er conumido, apena funciona como cataliador.. Nome: triclorofluorometano C Fórmula de etrutura: F C C. (D). A configuração eletrónica do etado fundamental do átomo de flúor é 9 F: p 5. A opçõe (A) e (B) ão incorreta porque ão orbitai e p, repetivamente, que correpondem a orbitai de valência. A opção (C) é incorreta porque quando o número quântico principal, n, é igual a, o número quântico momento angular ó pode er, dado que ete número quântico ó aume valore compreendido entre e n. A opção (D) é correta porque correponde à orbital, que é a única orbital que não é de valência relativamente à configuração eletrónica do etado fundamental do átomo de flúor. Grupo III.. O titulante é a olução de NaOH, dado e conhecer rigoroamente a ua concentração. NaOH ( aq) Na + ( aq) + OH ( aq) Como NaOH é uma bae forte [ NaOH]= OH =, mol / dm. (C). O al reultante da titulação é NaCH COO, contituído pelo iõe Na + e CH COO. O ião Na + é neutro, enquanto que o ião CH COO reage com a água de acordo com a reação eguinte: CHCOO ( aq) + HO ( ) CHCOOH ( aq) + OH ( aq) tendo por io um comportamento de uma bae fraca, uma vez que a ua hidroliação não é completa.. (D). O zinco ó poderá proteger o ferro e o eu poder redutor for uperior ao do ferro. Pelo memo motivo o iõe ferro ão oxidante mai forte do que o iõe de zinco. C A 5 o C, K w =, x + + K w K w = HO OH HO = OH +, HO =, - + HO =, mol/dm + ph =log H O =log(, ) = 7
Grupo IV.. (D). Uma vez que o trabalho de força de reitência do ar é deprezável, a energia mecânica mantém- -e contante. O gráfico A adequar-e ia à energia potencial e o gráfico D adequar-e ia à energia cinética.. (D). Pela conervação da energia mecânica, tem-e que: Epotencialfinal + Ecinética final = Epotencialinicia l + Ecinéticainicial m g + = + m v v = 98, v =, 5 = 5, m/. (C). Depoi de atingir a altura máxima, a água cai ujeita à aceleração gravítica. Logo, a ua velocidade aumenta uniformemente ao longo do tempo, adquirindo por io movimento retilíneo uniformemente acelerado... (D). A opção (A) é incorreta, uma vez que o par ação-reação da força gravítica que atua no livro é a força que o livro exerce obre o planeta Terra. A opçõe (B) e (C) ão incorreta porque a aceleração gravítica é independente da maa do objeto. A opção (D) é correta porque a força exercida pelo chão na mea não é o par ação-reação da força gravítica que atua no corpo, poi amba atuam no memo corpo (pouem o memo ponto de aplicação).. Uando a equação da velocidade, tem-e que: v = v + at y y,, = t t = =, Pela equação da poiçõe, tem-e que: y = y+ vy + a t = h+ h=,, 8 m.. (A). De acordo com a expreão F G mm g = verifica-e que a força gravítica depende da maa da r Terra, da maa do atélite e da ditância entre o centro da Terra e o centro de maa do atélite. Como a maa da Terra e do atélite não variam e o raio da órbita e mantém contante, a intenidade da força gravitacional também e mantém contante. A opção (B) é incorreta porque a força exercida pelo atélite na Terra tem como par ação-reação a força exercida pela Terra no atélite, pelo que a intenidade da força é a mema. A opção (C) é incorreta poi a aceleração do atélite tem a direção perpendicular à da velocidade orbital. A opção (D) é incorreta poi a aceleração do atélite tem a direção da força gravitacional.. A força gravitacional é a reponável pelo movimento circular do atélite em torno da Terra.. O período do atélite geotacionário ( h) é o dobro do período do atélite do itema GPS ( h). F g G m m F m v T G mt = c = = v r r r v = v = G m r Grupo V.. (C). P = E t t = E P = 9 6, Δ Δ. Sendo que a energia que não e diipou correponde à energia efetivamente utilizada no aquecimento (energia útil). Grupo VI.. (C) Como o albedo terretre é %, ó 7% da radiação olar é que contribui para o aumento da energia interna do planeta. Por io a fração da contante olar na expreão olicitada é,7. Como ó o equivalente a um quarto da uperfície da Terra é que aborve a radiação olar, em cada momento, na expreão olicitada deverá etar ecrito um quarto da área total da uperfície da Terra, ou eja,. πr = πr T T. (B). O albedo no polo é uperior ao albedo na zona tropicai uma vez que a uperfície branca e gelada ão boa refletora de radiação.. (C) O principal gá reponável pelo efeito de etufa é o CO. Ete gá deixa tranmitir parte ignificativa da radiação UV e viível emitida pelo Sol. No entanto, aborve a radiação infravermelha emitida pela Terra, contribuindo para o aumento da ua temperatura global média.. O cobertore tradicionai não ão fonte de energia, ou eja, não tranferem energia ob a forma de calor para a peoa. Um bom cobertor tem uma baixa condutividade térmica, ou eja, a taxa temporal de tranferência de energia, ob a forma de calor, por condução, do er humano para o exterior, é batante menor e o cobertor etiver muito perto de nó. T 6, 67 5, 98 6 7 6, +, =, m/ Q = m c ΔT Q =,, 8, = 7, J. O termómetro de mercúrio é um intrumento analógico. Logo, a incerteza aociada à leitura nele efetuada determina-e pela metade da menor divião. Aim, tem-e:, Incerteza = =, ºC θ = (, ±, )º C 7