Livro Fq a Do Iave - 10º e 11º Anos - Exames e Ti - 2008-2014

10.º E 11.º ANOS

Física e Química A

Física e Química A Questões de Exames Nacionais e de Testes Intermédios dos 10.0 e 11.0 Anos Com Resoluções Instituto de Avaliação Educativa, l.P. Travessa das Terras de Sant'Ana, 15

1250-269 Lisboa

Tel.: 21 389 51 00

Fax: 21 389 51 67

E-mail: [email protected] Sítio: www.iave.pt

Presidente do IAVE, l.P.: Helder de Sousa Capa: Prude 1. ª edição: janeiro 2015

T iragem: 5000

Execução gráfica: IAVE, 1. P. Impressão: Editorial do Ministério da Educação e Ciência

Depósito legal: 386 501/15

ISBN: 978-972-8866-75-4

ÍNDICE

Apresentação . . . . . . . . .

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Questões de exame e de testes intermédios (2008-2014) ........... ........ ......... ..... .

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Física 10.º Ano ... .. .

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Unidade 1- Do Sol ao aquecimento

Unidade 2

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Física 11.0 Ano ..

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Energia em movimentos ......... ..........................................

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Unidade 1- Movimentos na Terra e no Espaço Unidade 2 - Comunicações Química 10.0 Ano Unidade 1

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Das estrelas ao átomo

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Unidade 1- Química e indústria: equilíbrios e desequilíbrios

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Resoluções - Física 10.0 Ano- Unidade 2 - Energia em movimentos

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Resoluções - Química 10.0 Ano- Unidade 1- Das estrelas ao átomo .. . .

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Resoluções - Física 11.º Ano - Unidade 1- Movimentos na Terra e no Espaço Resoluções - Física 11.º Ano - Unidade 2 - Comunicações

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Unidade 2 - Da atmosfera ao oceano: soluções na Terra e para a Terra Resoluções - Física 10.0 Ano- Unidade 1- Do Sol ao aquecimento

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Unidade 2 - Na atmosfera da Terra: radiação, matéria e estrutura Química 11.º Ano

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1:i.

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137 1.59

187 189

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135

1-11 L39

.. .. . 251 .

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265

287 297

Resoluções - Química 10.0 Ano- Unidade 2 - Na atmosfera da Terra: radiação, matéria e estrutura

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305

Resoluções - Química 11.0 Ano - Unidade 1- Química e indústria: equilíbrios e desequilíbrios

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321

Resoluções - Química 11.0 Ano - Unidade 2 - Da atmosfera ao oceano: soluções na Terra e para a Terra

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335

Apresentação Aos alunos Esta publicação apresenta uma seleção de questões incluídas em exames nacionais e testes intermédios. Para facilitar a organização do teu trabalho, as questões estão agrupadas de acordo com as unidades do programa em vigor.

É

apresentada a chave de resposta para cada questão, assim como propostas de resolução para

questões que implicam a escrita de textos ou a realização de cálculos. Só deves consultar as soluções após teres tentado resolver as questões. Embora possas resolver as questões individualmente, sugerimos a possibilidade de trabalhares em conjunto com um ou mais colegas. Colaborando com outros colegas, podes debater as estratégias a adotar e avaliar a sua adequação à resposta pretendida. Podes também resolver cada questão individualmente e depois comparar os teus resultados e processos de resolução com os dos outros colegas. Recomendamos-te que uses esta publicação ao longo do ano, sendo a resolução das questões uma tarefa complementar de outras que realizes nas aulas ou em casa. Resolvendo as questões, ficarás mais familiarizado(a) com as provas que irás realizar. Também perceberás que se torna mais fácil consolidar o que já aprendeste, identificar as tuas dificuldades e fazer uma melhor autoavaliação do teu trabalho. A consulta atenta das propostas de resolução pode ajudar-te a compreender melhor como deves resolver cada questão, além de te permitir orientar o teu raciocínio e melhorar a linguagem utilizada nas respostas que implicam a expressão escrita, contribuindo para aumentar a tua confiança nos momentos em que serás avaliado(a). A resolução das questões ajuda-te a identificar as tuas dificuldades e a aprender com os teus erros, o que aumentará as tuas possibilidades de êxito na realização de testes ou de exames nacionais. Nas questões em que são apresentadas propostas de resolução, estas poderão não esgotar todas as possibilidades. Há outros processos alternativos igualmente válidos a que tu e os teus colegas podem recorrer. Se isso acontecer e não te sentires confiante com a validade da resolução por ti encontrada, pede ajuda a um professor. Bom trabalho!

5

Aos pais e encarregados de educação Como pai, mãe ou encarregado de educação, deve ter em atenção que esta publicação não se destina somente à preparação para testes ou para exames nacionais nos dias que antecedem a sua realização. Ou seja, esta é uma ferramenta de trabalho que deve ser consultada e usada regularmente ao longo do ano letivo. A r�solução das questões proporciona momentos de verificação e de consolidação do que se aprendeu. Serve também para idertificar e diagnosticar, atempadamente, lacunas na aprendizagem.

Fazê-!o com a antecedência necessária, permitindo solicitar a intervenção

do professor e garantir a possível superação dessas iacunas, constitui talvez uma das maiores vantagens .:Je poder contar com esta publicação como auxiliar na aprendizagem do seu(sua) filho(a) ou educando(a), prevenindo insucessos indesejados num momento formal de avaliação.

Aos professores O conjunto de coletâneas que o IAVE agora publica, dando continuidade ao trabalho anteriormente desenvolvico pelo GAVE, e do qual esta publicação fa= parte, visa principalmente constituir urna ferramentC:J de trabalho quE:: :cimplemerta ou;:ros suportes de aprendizagem utilizados pelos alunos.

Tal como referido nas :11ensagens aos al·Jr.os e aos oais e encarregados de educação, são inúmeras as oportunidades e os c0n�2xtcs de Jtilização desta publicação, dentro ou fora da sala de aula. Reitera-se a importânc:2 de e; professor, enquanto figura incontornável na formação académica dos alunos, estimular a ucliização regular desta publicação. Pode ainda ser realçada a opção pelo trabalho colaborativo er,tre alunos, contribuindo assim para minimizar a eventual tendência para um estudo predominantemente centrado na preparação para a realização de avaliações formais, que, como sabemos, nem sempre constitui a estratégia mais adequada para uma aprendizagem de qualidade, progressiva 2 s:Jstemada. A criação de hábitos de tiabalho que levem os alunos a explicitar e a registar as operações mentais desenvolvidas na procura da resposta correta ajuda a promover a metacognição e a desenvolver uma consciência mais profunda das suas fraquezas e potencialidades. Do mesmo modo, a valorização do erro como uma oportunidade para a reflexão e para a consolidação de uma aprendizagem alicerçada num processo cognitivo mais rico constitui uma opção facilitadora da integração d= diferentes aprendizagens, do recurso a raciocínios críticos ou da reconstrução e reutilização do que se aprendeu nos mais diversos contextos. Muitos outros exemplos e sugestões de utilização poderiam aqui ser aflorados, mas, no essencial, espera-se que esta publicação possa constituir um contributo adicional para a melhoria da aprendizagem dos alunos, que é o grande objetivo de todos quantos participam, direta ou indiretamente, no processo educativo.

Helder Diniz de Sousa Janeiro de 2015

6

,,,.,_

QUESTOES DE EXAME E DE TESTES INTERMEDIOS ,

FÍSICA

10.0

ANO

UNIDADE 1

Do Sol ao aquecimento

FÍSICA -10.0 ANO

1.

Qualquer que seja a temperatura a que se encontre, um corpo emite sempre radiação eletromagnética, devido aos movimentos de agitação térmica das partículas que o constituem.

O espectro da radiação térmica emitida por um corpo é um espectro contínuo em que o comprimento de onda da radiação de máxima intensidade emitida depende da temperatura a que o corpo se encontra: à medida que a temperatura, T, do corpo aumenta, o comprimento de onda ao qual ocorre a emissão de radiação de máxima intensidade, Í!máxima' diminui proporcionalmente. A taxa temporal de emissão de energia de um corpo, sob a forma de radiação térmica, a partir da sua superfície, é proporcional à quarta potência da temperatura absoluta da superfície do corpo, dependendo também da sua área superficial e de uma constante chamada emissividade. Ao mesmo tempo que emite, um corpo também absorve radiação eletromagnética da sua vizinhança. Quando um corpo está em equilíbrio com a sua vizinhança, emite e absorve energia, como radiação,

à mesma taxa temporal. R. A. Serway, J. W. Jewett, Jr., Princípios de Física, vol. li, Pioneira Thomson Learning, 2004 (adaptado)

1.1.

A figura apresenta uma parte do gráfico da intensidade da radiação emitida por um corpo, a uma determinada temperatura, em função do comprimento de onda.

o • Ws

(C) WA

<

Ws

(D) WA 2: Ws

Um autom óvel de m assa

1,0 x 10 3 kg, i n icialmente parado n u m a estrada horizonta l, acelera d u ra nte

10 s, sendo a potência fornecida pelo motor 72 cv.

Calcule o m ó d u l o da velocidade q u e o a utomóvel pode ati n g i r

10 s depois de a rra nca r, se 15% da

energia fornecida pelo motor, nesse i nte rva l o de tem po, for tra nsformada em energia c i nética. Apresente todas a s eta pas de resolução. 1cv=750W 13.

Para a u m entar a á rea de superfície l u n a r suscetível de ser explorada, os a stro n autas da Apollo 15 usara m um veícu l o con hecido como jipe lunar. Considere q u e o jipe pode ser representado pelo seu centro de massa ( modelo da p a rtíc u l a materi a l ) . 13.1.

I n dique, j u stificando, o va l o r do t ra ba l h o rea lizad o pela força gravítica a p l i cada no j i pe q ua nd o este se desloca sobre u m a superfície horizonta l .

13.2.

O j i pe estava equipa d o com um m otor elétrico cuja potência úti l, responsável pelo m ovimento do seu centro de m a ssa, era

7,4 x 1O2 W.

Adm ita q u e a fig u ra re presenta u m a imagem estro boscópica do m ovi m ento desse j i pe, entre os pontos A e B de u m a superfície horizontal, em q u e as s u cessivas posições estão registadas a intervalos de tempo de

10 s .

B

A

Calc u l e o tra b a l ho rea l izado pelas forças dissi pativas, e ntre a s posições A e B. Apresente todas as eta pas de resol ução. 14.

Astrona utas de d i ve rsas m i ssões Apo l l o d i vert i ra m-se a atira r peq uenos objetos, observa n d o a sua trajetória no fraco campo gravítico l u n a r. 14.1.

A energia cinética com q u e o o bjeto chega ao solo i n i cia l d o sistema objeto + Lua e

da energia potencial g ravítica

da energia cinética com que o objeto é la nçado.

(A) depende ... não depende (B) depende ... depende (C) nao depende . . . depende (D) não depende . . . não depende 47

UNIDADE 2 - Energia em

14.2.

Movimentos

Ad m ita q u e um astrona uta la nça u m o bj eto horizonta l mente e l a n ça outro, de igu a l massa, vert ica l mente p a ra cima, a p a rt i r da mesma posição i n icial. Justifique a afirmação seg u i nte. O

trabalho rea lizado pelo peso do objeto, entre a posição de lança mento e o solo, é o mesmo

nas d uas situações (la nçamento horizonta l e la nçamento vertica l ) . 14.3.

Para recolher a m ostras n a superfície l u n a r, os astrona utas usara m u m utensílio de cabo extensível, ta l como representad o na figura . tmagine q ue, q u a n d o um dos a strona utas tentou recol her uma a m ostra, de m assa 200 g, esta deslizou, i n a dvertid a m ente, n u m a zona onde o solo era i ncli nado, passa ndo na posição A com uma velocidade de mód u lo 0,50 m ç 1 e parando na posição B, tendo percorrido 51 c m entre estas posições.

N esse percurso, a energia potencial gravítica do sistema amostra+ Lua d i m in u i u 8,16 x 10-2 J. Calc u l e a i ntensidade da força de atrito q u e atuou sobre a a mostra no perc u rso considerado, ad mitindo que a q u e l a se ma nteve consta nte. Apresente todas a s eta pas de resol ução. 15.

Colocou-se um b a l ã o cheio de ar (com a lguns feijões no seu i nterior) sob um sensor de movi mento ligado a um sistema de a q uisiçã o de dados adequado. Seguidamente, l a rgou-se o b a l ã o, de modo que ca ísse vertica l mente segu n d o uma trajetór i a retilíne a . A figura representa o g ráfico do m ó d u l o da velocidade,

d o ba lão em função d o tem po, t, no i nterva lo de tem po em que os dados

v,

fora m registados. .

2,0 1

V)

E

-

--=t-

1,5

--+ _r -r

1,0

r--+ .

�

0,5

±

�

±

+ --t-

I

-+

-

7-I

7i .L

0,5

::: a

-> V

X

1

o

3,4 s ? (D)

(C)

(B)

(A)

=

�)

• "V

->

=l V

a

�)

)

()

) X

Considere u m carr i n ho q u e se move segu ndo u m a trajetória ret i línea e horizonta l, coi nc idente com o eixo Ox de u m refere nci a l u n idi mension a l . Na figura, encontra-se representado o gráfico da com ponente esca lar da posição, x, desse carr i n ho, segu ndo esse eixo, em fu nção do tem po, t, decorrido desde q u e se i n iciou o estudo do movi m ento. Adm ita q u e no i nterva lo de tem po

66

[0,0; 2,0]s a c urva representada é u m ra mo de pará bola .

FÍS I CA

-

11.0 ANO

E t

�I

O +-���-.-����.--��_. 0,5 o 1,0 2,0 1,5 2,5 t/s 4.1.

Qual das seguintes figuras pode ser u m a representação estroboscópica do m ovi mento do carrinho n o interva l o de tempo

(0,0; 2,0] s ?

(A)

(B)

LL�--

L� --- - --- - -- - -- ----

- - - - - -- - - -

·'-� - - -- -

(C)

(D) 4.2.

Qu a l dos esboços segui ntes pode representa r a compon ente esca lar da ace leraçã o, carrin ho, em fu nção do te mpo, t, no i nterva l o de tempo (A)

(B)

ax ,

do

[0,0; 2,0] s ? {D)

{C )

ºo

1

t

67

UNIDADE 1 - Movimentos na Terra e no Espaço

4.3.

Considere que no instante inicial o va lor da velocidade do carrinho, de massa

400 g, é 2,0 m s -1.

Ca l c u le a i ntensidade da resu lta nte das forças não conservativas aplicadas no carr i n ho, no intervalo de tempo

[0,0; 2,0] s.

Admita q ue a resu lta nte das força s não conservativas tem a d ireção do movi mento. Apresente todas as etapas de resol ução. Nota: item com conteúdos da unidade 2 da Física de 10.0 ano

5.

A figura ( q ue não está à esca l a ) i l u stra u m a experiência rea l i zada n u m a a u l a de Física, na q u a l u m carr i n ho é aba ndonado sobre u ma ca l ha i nclinada, montada sobre u m a mesa d e ta mpo horizonta l . O

carr i n ho, aba ndonado na posição A, percorre a d istâ ncia sobre a ca l h a até à posição B, movendo-se

depois, sobre o ta mpo da mesa, até à pos ição C. Considere desprezáveis todas a s forças d i ssipativas e a d m ita q ue o carr i n ho pode ser representado pelo seu centro de massa ( modelo da partícu la m ateria l ) . A B

e

y

X

0

5. 1.

No percurso AB, o tra ba l ho rea l i zado pelo peso do carr i n ho é mecâ n i ca do sistema carrinho+ Te rra é

____

, e a vari ação da energi a

__ _ _

(A) positivo . .. n u l a

(B) positivo . . . positiva (C) n u lo ... n u l a

{D) n u lo . . . positiva Nota: item da unidade

5.2.

2 da

Física de 10.0 ano

Expl i q ue porque é que a resu lta nte das forças que atua m no carrinho não é nula no percurso AB. Comece por identificar a s forças q ue atua m no carr i n ho nesse percurso.

5.3.

Qua l é o esboço do gráfico q ue pode representar o módulo da aceleração do carr i n ho, a, em fu nção do tempo, t, decorrido desde o instante em que este i n icia o mov i mento até ao i n sta nte em q ue atinge a posição C?

68

"t_ 101 ª L (C) lL 101 ª bc_ FÍSICA - 1 1 .0 A N O

(A)

o

5.4.

o

o

o

l\J a ausência de um a nteparo, o carrinho pode ca ir ao chegar à posição C, situada a 80 cm do solo. Deter m i n e a com ponente esca lar, segundo o eixo Oy, da velocidade do carr i n ho,

Vy,

qua ndo

este, cai ndo d a posição C, se encontra a 30 cm do solo. Recorra exclusiva me nte às equações do movimento, y ( t ) e vy ( t ) . Apresente toda s as eta pas de resolução. 6.

Supo n h a mos que a lguém va i a em purrar um carr i n ho por u m a estrada ret i l ínea e horizonta l e que, subita mente, o l arga . Antes de se i mobi l i zar, o carr i n ho a i nd a percorrerá uma curta d i stância. Surge a pergunta : como será possível aumentar essa d i stância? Há vários meios, como por exe m p lo, olear o eixo e tor n ar a estrad a m a is l i s a . Qua nto m a i s l isa for a estra da e m a is faci l m e nte girarem as rod as, m a ior será a d istâ ncia percorrida.

O

que a contece em consequê ncia da lubrificação do eixo e do

a l is a m ento da estrada? Apenas isto : o efeito do que c h a m a mos atrito d i m i nui, ta nto no contacto do eixo com as rodas, como no das rodas com a estrad a . Isto já é u m a i nterpretação teórica da evidência observável . I maginemos uma estra d a perfeita m ente l isa e u m sistema de eixos e rodas em que não houvesse atrito. N este caso, nada interferiria no carr i n ho, que se moveria perpetua mente. Formulamos esta conclusão unica m e nte por força do pensa m ento, ideal i za ndo uma experiência que não pode ter rea l i d ade, visto ser im possível e l i m i n ar o atrito, mas que nos perm ite com preender m e l hor a rel ação entre forças e movi me nto. A. Einstein, L. lnfeld, A Evolução da Física, Livros do Brasil (adaptado) 6. 1.

« N este caso, n a d a i nterferiria no carr i n ho, que se moveria perpetua mente. » Qua l seria o t i po de movimento do carr i n ho n a situação descrita?

6.2.

Das forças que atua m sobre o carr i n ho em movimento sobre uma superfície horizonta l, a força gravítica F0 e a força nor m a l, F, , exercida pela estrada, são forças com inte n si d a d es '

b '

N

(A) igua is, que constituem u m p a r ação-reação.

(B) diferentes, que constituem um par ação-reação. (C) diferentes, que não constituem u m par ação-reação. (D) igua is, que n ão constituem um par ação-reação. 6.3.

Fun d a m e nte a afirmação de Einstein e l nfeld segundo a qua l se pode aumentar a d istâ ncia percorrida pelo carr i n ho, n a situação descrita no texto, tornando a estra d a m a is lisa.

6.4.

Considere que, movendo-se o carr i n ho com velocidade a proxi m a d a mente con stante, uma d a s rod as dá 5,0 voltas em 4,0 s. Ca l cule o m ó d u l o d a veloci d a d e a ng u l a r dessa rod a e m ra d i a nos po r segu n d o ( r a c.l s -1 ) . Apresente todas a s eta pas d e resolução. 69

U N 1 DADE 1 - Movimentos na Te rra e no Espaço

7.

Considere q ue u m carr i n ho de bri ncar descreve, sobre u m a pista, u m a trajetória c i rcu l a r, n u m mesmo p l a no horizonta l, com velocidade de m ódu lo consta nte. 7 . 1.

Caracterize os vetores velocidade e aceleração do carr i n ho q ua nto à sua direção e q u a nto ao seu sentido, relativa mente à trajetória descrita.

7.2.

Considere q ue a trajetória circ u l ar descrita pelo carrinho tem carr i n ho demora, em média, 47,6

s

50,0 cm de diâ m etro e q ue o

a descrever 5 voltas com p letas.

Determ i ne o módulo da aceleração do carr i n ho. Apresente todas as eta pas de resolução. 7.3.

Adm ita q ue se colocaram sobrecargas de m assa sucessiva mente ma ior no carrinho e q ue os conjuntos carrinho + sobre carga se deslocara m sobre a pista demorando o mesmo tem po a descrever u m a volta com pleta . Qua l das opções seg u intes a presenta os esboços dos gráficos que podem representar correta mente o m ódulo da aceleração, a, dos conj untos carrinho+ sobrecarga e a i nten s idade da resu l ta nte das forças neles a pl i cadas, F, em fu nção da massa, m, daq ueles conju ntos? (C)

( B)

{A)

(D)

a

8.

1=- 1=- / 1L JL 1=� ]�_ 1= m

m

m

m

o

m

m

m

m

A figura representa, esq uematicamente, u ma l i gação rodoviária entre os pontos

A

e E, q ue se situa

n u m mesmo p l a no horizontal, verifica ndo-se q ue o velocímetro de u m a utom óvel marca sem pre 80 km h

1,

ao longo de todo o percurso entre aq ueles pontos. , ,

E

B

'X,

\

\

' ' '

'

, .... .... .. , I

70

.... - - - -

,, "

,

'

,

\ 1 1 1 ' I I I

A

F ÍS I CA - 11.º ANO

8.1.

Considere o troço entre os pontos A e B . 8.1 . 1.

Deter m i n e o te mpo q u e o a utom óvel de mora a percorrer esse troço. Apresente todas as etapas de resol ução.

8 . 1 .2.

Que conclusão, funda m e ntad a n a 2.ª Lei de N ewton, pode retirar-se acerca d a resu lta nte d a s forças q u e atuam n o a uto m óvel, nesse t roço?

8.2.

Considere que os troços entre os po ntos 8 e C e entre os pontos O e E, representados na figura, correspondem a arcos de circu nferência. 8.2. 1.

Selecione a opção q u e apresenta o esboço do gráfico da i ntensidade da resu lta nte das forças aplicadas no a utomóvel, F, em fu nção do te mpo, t, ao longo do troço B C . (A)

(B)

F

o

(C)

o 8.2.2.

9.

o

t

(D)

F

F

F '"

o

Concl ua, justifica ndo, em q u a l dos troços, B C ou D E, é m a ior a aceleração do a uto móve l .

Na figura, está representado o perf i l de u m troço de u m a ponte, q u e se a d m ite formar um arco de circunfe rência num p l a no vertica l . As posições P e Q estão situ adas num mesmo p l a no hor i zonta l . Sobre essa ponte, desloca-se u m a u tomóvel com velocidade d e m ód u lo consta nte. Considere que o a utomóvel pode ser representado pelo seu centro de m assa . A figura não s e encontra à esca l a .

71

UN 1 DAD E 1 - Movimentos na Terra e no Espaço

9 . 1.

E m q u a l das figuras seg u i ntes se encontra correta mente representada a resulta nte d a s forças,

FR , q ue a t u a m sobre o a utomóvel?

(A )

(B)

(C)

�= o

�= o

( D)

9.2.

Adm ita q ue, entre as posições P e Q, o a utom óvel percorre 300 m co m velocidade de m ó d u lo 54 km h

1.

Qua l das seguintes expressões perm ite ca lcu l a r o tempo, em segu ndos (s), q ue o a utomóvel demora a percorrer o troço entre as posições P e Q? (A)

2Jr x 300 x 3600 s 54 000

X 3600 (B) 300 54 000

9.3.

S

(C)

54 000 s 2 7r X 300 X 3600

(D)

54 000 300 X 3600

S

J ustifiq ue a afi rma ção seguinte. A energia mecâ n ica do sistema automóvel + Terra é igu a l nas posições P

e

Q.

Nota: item da unidade 2 da Física de 10.0 a n o

72

F ÍS I CA - 1 1 . 0 A N O

9.4.

Ad mita q u e, sobre a ponte, se desl oca ta m b é m u m ca m i ã o de m a ssa 1 2 vezes s u perior à massa d o a u tomóvel, com vel ocid a d e de m ó d u l o igual a metade do m ó d u l o da velocidade do a utomóvel. Qu a l das segu intes expressões re l a ciona co rreta m ente a energia c inética do cam ião, com a energia cinética do a utomóve l ,

(A)

Ec, c amião

(B)

Ec, camião

=

12 Ec, auto móvel

(C)

Ec, camião

=

6 Ec, automóvel

(D)

Ec, camião

=

=

24

Ec, a u to mó vel,

Ec, camião ,

enq uanto se desloca m sobre a ponte?

Ec , automóvel

3 Ee, automóvel Nota: item d a unidade 2 da Física de

10.

10.0 ano

Na s u a o b ra Prin cípios Matemáticos de Filosofia Natu ral, ed itada pela pri meira vez em 1687, Newton esta b e l eceu as três leis da Dinâ m i ca e mostrou q u e tanto a q u eda de um corpo à su perfíc ie da Te rra ( po r exem plo, a q u e d a de um fruto da á rvo re p a ra o solo) como o movi mento da Lua na sua ó rb ita podem ser expl icados pela ex istência de uma força, resultante da intera ção entre cada um de sses co rpos e a Terra . Essa força d e pende das massas dos dois co rpos que interatu a m e d a d i stância entre os seus centros de massa. Assim, u m fruto cai da á rvore porq ue é atraído p a ra a Terra . Ma s, em bora tendo u m a massa m u ito infe rior à da Terra, ta m b ém o fruto atrai a Te rra. M. Ferreira, G. Almeida, In trodução à Astronomia e às Observações Astronómicas, Plátano Edições Técnicas, 6 . ª ed., 2001 ( a d a ptado)

10.1.

Cons i d e re q u e m representa a massa de u m fruto q u e se encontra a cima da s u p e rfície da Te rra e que d re presenta a d i stância entre o centro d e m a ssa do fruto e o centro d e mas sa da Ter ra . A intensi dade d a força com q u e a Te rra atrai esse fruto é

(A) inve rsam ente p ro porc i ona l a m. (B) di reta mente p roporcional a d. (C) d i reta m ente p ro porciona l a m 2 . (D) inve rsa m ente p ro p o rci ona l a d2.

10.2.

A força com q u e a Te rra atra i um fruto e a força com que esse fruto atra i a Terra têm intens ida des

(A) igu ais e dete r m ina m a c e l e ra ções de m ó d ulos d i fe rentes e m cada u m desses corpos. (B) i g u a i s e d e t e r m i n a m a c e l e ra ç ões d e m ó d ulos i g u a i s em cada um desses c o r p o s . (C) diferentes e determinam acelerações d e módu los d i ferentes e m c a d a u m d esses corpos . (D) diferentes e determina m a celerações de mód ulos i g u a i s em cada um desses corpos. 10.l.

Co n c l u a , j u stifi c a n d o,

se

o trabalho

rea l i za d o pel o peso d e

u m fruto que cai d a á rvo re para o

solo depende da forma da trajetória descrita pelo fruto. Nota: item da unidade 2 d a Física de 10.0 ano 73

U NIDAD E 1 - Movimentos na Terra e no Espaço

10.4.

Consid ere um fruto q u e cai de u m a árvore, a b and onado de uma posiçã o situada a 1,60 m acima do solo. Ad mita q u e a resistênc ia do ar é d esprezável e q u e o fruto pode ser re presenta do pelo seu centro de massa ( m o d e l o d a partíc u l a materi a l ) .

10.4.1.

Qu a l é o esboço d o gráfico q u e pode representar o modo como varia a energia cinética, Ec, d o fruto em função do tem po, t, d u rante a q u eda? (A)

Ec

Ec

, L__ I

10.4.2.

(B)

Ec

o

(C)

o

Ec

(D)

o

Qual é o m ó d u l o da velocidade com q u e o fruto passa na posição situ a d a a 0,70 m do solo? 1

(B)

V =

4, 2 m S - 1

(C) v = 3 ,7 m s - 1

(D)

V =

2,6 m S - 1

(A)

10.4.3.

V=

5,6 m s

Ad mi ta q u e, no seu movim ento de trans l a ção em torno da Terra, a Lua d e screve u m a órbita circ u l ar, de raio 3 ,84

x

1 0 5 km .

Determine o quociente entre o mód ulo da aceleração da Lua, no m ovi mento de trans la ção referid o, e o módulo d a aceleração do fruto, no movi mento de queda considera d o . Apresente toda s as eta pas de resolução. Massa da Lua= 7,35

x

Massa da Terra = 5,98

11.

A

2

1 0 2 2 kg

x

1 0 24 kg

de a gosto de 1971, o a stronauta David Scott, comand ante da m i ss ã o Apol lo 15, rea l izo u na

Lua (onde a atmosfera é praticam ente inexi stente) u m a p e q u ena ex periênc ia co m um martelo geológico (de m assa 1,32 kg) e uma p ena de fa l c ã o (de ma ssa 0 , 0 3 kg) . N o fil me q u e registou essa ex peri ênc ia, é possíve l ouvir as p a l avra s de Scott: « Se esta mos aqui hoje, d evem o-lo, entre outros, a G a l i l e u, que fez u m a descoberta mu ito im portante acerca da q u e d a do s corpos em cam pos gravít i cos. Cons i d ero q u e não há m e l hor l u gar para confirmar as s u a s descoberta s do q u e a Lua . Vo u, por is so, de ixar cair o martelo, que tenho na mão d ireita, e a pena, q u e tenho na mão esqu erda, e espero q u e cheguem ao chão ao mesmo tempo. » N a s i m agens reg ista das, vê-se Scott a segurar no marte lo e na pena, a prox i m a d a m ente, à mesma a ltura, e a l argá -los em s i m u l tâneo. Os dois objetos ca em l a d o a l a d o e chega m ao chão pratica mente ao mesmo te m po. Scott exc l a m a : « Isto mostra q u e G a l i leu tinha razão ! » http ://h is tnry_ nas a. gov/alsj/o 15/o 1 5 . clsout3. h tm/111 6 70255 (adaptado)

74

F ÍS I CA

1 1.1.

-

11.º ANO

I dentifiq u e o facto, referido no texto, q u e l evou Scott a considera r q u e a Lua era um l u gar privi legiado para testar a h i pótese de G a l i leu sobre o movimento de corpos em queda l ivre.

11.2.

G a l i leu previu q ue, n a q u eda livre de um objeto, o tem po de q u eda (A) depende da fo rma e da m assa do objeto.

(B) depende da form a do objeto, mas é independente da sua massa . (C) é independente da form a do objeto, m a s depende d a sua m assa.

(D) é independente da form a e da m a ssa do objeto. 11.3.

O

marte lo e a pena caem l a do a l a do e ch ega m ao chão praticam e nte ao m esmo tem po,

porq ue, esta ndo sujeitos a força s gravíticas (A) d i ferentes, ca em com acelerações iguais.

(B) igua is, cae m com acelerações iguais. (C) iguais, caem com acel erações d iferentes. (D) diferentes, caem com acelerações d iferentes. 1 1 .4.

Dura nte a q ueda da pena m a nteve-se consta nte, para o sistem a pena + Lua, a (A) en ergia cinética .

(B) so m a das energias cinética e potenci a l g ravítica . (C) energi a potenci a l gravítica.

(D) d i fere nça entre as energi a s cinética e potenci a l gravítica . Nota: item da unidade 2 da Física de 10.º ano

12.

O

módulo da aceleração d a gravida d e à superfície d a Lua é cerca de

{ do que se verifica à superfície

d a Terra . 12.1.

Selecione a opção que compara correta mente a i ntensidade da força gravítica que atua sobre um mesmo corpo, q u a ndo colocado à superfície da Terra, Fa

o Terra

(A) f,

g Terra

12.2.

=

'/' (1 6 f,g

, e à superfície da Lua,

Fg

Lua

.

Lua

Considere um m esmo objeto em q u eda l ivre vertica l, a part i r de posições à mesma a lt u ra em relação ao solo, em d u as situações d isti nta s : numa situ ação, próximo d a s u perfície da Lua, e noutra, próx i mo d a superfície d a Terra. Selecione a opção q u e relaciona correta mente o tem po de queda desse objeto, p róxi mo d a superfície terrestre, trerra , com o tem po de q u eda, próx i mo d a su perfície da Lua, tL ua ·

1 trerra (A) tLua = 6 (D) tL ua

=

/6 trerra

(B) tLua (D) tLua

=

=

1ff trerra 6 trerra 75

U N IDAD E 1 - M ovimentos na Terra e no Espaço

12.3.

Selecione o g ráfico q u e tra d u z o m o d o como va r i a m os m ó d u l os d a v e l o c i d a d e d e u m c o r p o e m mov i m e nto d e q u e d a l ivre ve rti c a l , p róx i m o d a s u p e rf íc i e d a Lua, p róx i m o d a s u p e rfíc i e d a Te rra,

( A)

Vre rra ,

vLua

, e

em f u n ç ã o do t e m p o de q u e d a . ( B)

V

V

�

ua

(C)

(D) V

V V = V Lua Terra V Lua VTerra

12.4.

Astrona utas de diversas missões Apo llo diverti ram-se a atira r pequenos objetos, observa ndo a sua t rajetória no fraco ca mpo gravítico l u n a r. Adm ita q u e um desses astrona utas l a nçou, y/m

h o rizonta lme nte, u m pequeno objeto, de u m a posição situada a uma a lt u ra de

1,40 m em re lação ao solo l u n a r, com uma veloci d a d e i n i c i a l d e m ó d u l o 3,0

m

ç1 .

Na fig u ra , está re presentada a t rajetó r i a d e s s e o bj e to, a s s i m c o m o u m refe re n c i a l b i d i m e n s i o n a l , c u j a origem se co n s i d e ra s i t u a r-se a o n ível do s o l o .

o �������---

x,,

x/m

Dete r m i n e a coo rden a d a x p desse objeto q u a n d o este se e n cont ra na posição P, situada a 1 , 2 0 m a c i m a do solo. Recorra exclu siva mente às equações q u e t raduzem o movimento, x ( t) e y ( t ). A p rese nte todas as eta pas de resol ução.

13.

A figura ( q u e n ã o está à esca l a ) re p resenta uma ca l ha i n c l inada, monta da sobre u m a mesa. U m a p e q u e n a esfera de a ç o é a b a n d o n a d a na posição A , p e rcorrendo a d istâ ncia sobre a ca l h a até à po sição B. Segu i d a m e nte, a esfera m ove-se sobre o ta m p o da mesa, e ntre as posições B e C, caindo depois para o solo. Consid e re desprezável a força de resistência do a r, e adm ita q u e a esfera pode ser re pres enta d a pelo seu centro d e massa (modelo d a p a rt íc u l a mate r i a l ) .

76

F ÍS I C A - 11.º ANO

A� :B

c

y o

13. 1.

� X

Identifique as forças que atua m n a esfera no percurso entre a s posições B e C, in dica n d o, para cada u m a dessas forças, onde está a p l i c a d a a força q u e com e l a constit u i u m par ação-rea çã o . Consi d ere desp rezáveis a s forças dissipativas no percurso entre as posi ções B e C.

13.2.

Considere q u e a a l tura do ta mpo da mesa em re l a ção ao solo é reguláve l e q u e a m ontagem foi d i mensionada de modo que o m ó d u l o d a velocidade d a esfera no ponto C seja 2,5 m s -1 . Determine a a l tura m áx i m a a q u e o ta mpo d a m esa se deverá e n contrar e m relação a o solo para q u e o a lca nce da esfera não seja superior a 1,0 m. Recorra exclusivam ente às equações y( t) e x(t) , que tra d uze m o m ovimento d a esfera, considera ndo o referen c i a l b i d i m e n s i o n a l representado na figura . Apresente todas as etapas de resolução.

13.3.

Considere a trajetória da esfera no seu movimento de queda . E m q u a l dos segui ntes esquemas se encontra m correta mente representadas a s componentes

: e v� ,

v

da velocidade da esfera,

nas posições assi n a l a d as?

(B)

(A) v,

Vy

y Ü

X

v,

o

r�

,G ·'

v,



B

•

p

10.2.

p

A figura representa linha s de campo magnético criadas por um íman em barra e por um

íman em U.

O módulo do campo magnético é (A) maior em P 4 do que em

(B) igual em P 4 e em (C) maior em

(D) igual em 10.3.

P2

P2

.

P1

.

P3 .

do que em

e em

P3

P1 .

Selecione a opção que apresenta a orienta ção de uma bú ssola, cujo polo norte está assinalado a cinzento, colocada na proximidade do íman representado nos esquemas seguintes.

1 14

FÍSICA - 1 1 . 0 ANO

10.4.

(A )

(B)

(C)

(D)

Oe rsted obse rvou que uma agulha magnética, quando colocada na proximidade de um fio percorrido por uma corrente elétrica, sofria um pequ eno desvio. Refi ra o que se pode concl u i r deste resultado.

10.5.

Os ímanes são um dos constituintes dos microfones de indução, dispositivos que permitem conve rter um sinal sonoro num sinal elétrico. 10.5.1.

O funcionamento de um microfone

3

0.25

·J::

0,20

de indução base ia-se na indução

-­ º

eletromagnética.

·O> e

""

Na figura, encontra-se representado o gráfico do fl u xo magnético que atravessa uma determinada bobina, em função do tempo .

E

o,1s

&

0,10

�

o.os

o.o

0,4

0,8

1,2

Indique o intervalo de tempo em que

1.6

Tempo / s

foi nula a força eletromotriz induzida nessa bobina. 10.5.2.

Na figu ra, está representado um gráfico que traduz a periodicidade temporal do movimento vibratório de uma partícula do ar situada a uma ce rta distância de uma fonte sonora. y

o

5,0

Dete rmine o comprimento de onda do sinal sonoro, no ar, admitindo que, no i nte rva l o d e te m p o c o n s i d e ra d o, a v e l o c i d a d e d o som, n esse m e i o, e ra 3 1\- 2

m s·

1.

Apresente todas as etapas de resolução. 115

U N I DA D E 2 - C o m u n icações

11.

A Figura A representa o gráfico da força eletromotriz induzida nos terminais de uma bobina, em função do tempo, obtido numa experiência em que se utilizou um íman, uma bobina com 600 espiras e um sensor adequado. >

.._

0,35

-

N

·;:

õ E

0,30

QJ

0,25

g u

Qj

� ro

o u..

Figura A

-.

0,20 0,15 0,10

0,00

A Figura

B

•

.

0,05

-

...

0,0

...

0, 1

_._

... 0,2

_.

•

..

-

• 0,3

.

,a,. ....

0,5

0,4

0,6

Tempo / s

representa o gráfico obtido numa segunda experiência, idêntica à anterior, em

que se mantiveram todas as condições experimentais, mas em que se utilizou uma bobina com um número de espiras diferente. >

.._

3,50

------ ·-----

N

õ E

3,00

�

2,00

g

al Qj

ro

Figura B

u..

•·

2,50 ---- ------ ---+- ---

•

-�---------·--

1,50 1,00

-- ·- -

0,5 0 0,00

• ----- -

.__

• _.___._��-....--+---.-----.-------,-----, 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1

_

0,0

Qual é o número de espiras da bobina utilizada na segunda experiência? (A) 6000 espiras. (B) 1 200 espiras. (C) 300 espiras. (D) 60 espiras.

116

Tempo / s

FÍS I CA - 1 1 . 0 ANO

12.

A figura representa um carrinho de plástico, sobre o qual se colocou uma espira metálica retangular, E. O carrinho move-se, com velocidade constante, entre as posições P e Q, atravessando uma zona do espa ço, delimitada a tracejado, onde foi criado um campo magnético uniforme, B , de direção perpendicular ao plano da espira. Fora dessa zona, o campo magnético é desprezável. E

•

p

12.1.

;;

� X - - -X - - -X- - - -X- - - x- - - X �

:x ' x

1

X

X

X

X

B

X

X

x

X

X

x

� � - - -� - - _> ·.i:; 111 Q) .... 111

'ü

e: < 10-19 ) J (C) ( -2,18X10-18 + 4,84 >< 10 - 19 ) J ( D ) ( -2,18X10-lB 4,84X10- 19 ) J _

18.

Ve rifica-se q u e os s a i s de potássio co nfe rem u m a cor v i o l eta à c h a m a de um b i co de B u n s e n , p e l o q u e o teste d e c h a m a p o d e s e r u t i l i z a d o p a ra ave r i g u a r a p rese nça de sse e l e m e n to, em a m o stras s ó l i d a s . A cor o b s e rv a d a d eve- se à

n íveis e n e rgéticos

150

_____

_____

de r a d i a ç ã o, q u a n d o e l etrõ e s

p a ra n íveis energéticos

_ _ _ _ _

do i ã o potássi o tra ns ita m de

QUÍMI CA - 1 0 ° ANO

(A) em issão . . . in fe riores . . . superiores (B) em issão . . . s u p eriores . . . i nfer i o res (C) a bsorção . . . i n fe riores . . . s u p e rio res

(D) a bsorção . . . superiores . . inferiores 19.

O césio é u m meta l a l ca l i n o basta nte uti l izado em c é l u l a s fotoe létrica s . 19. 1.

Faze n d o i n ci d i r, sobre uma p laca d e césio, que r rad i ação verde, q u e r ra d i ação violeta, ocorre efeito fotoelétrico. J u stifi q u e a afirmação seg u i nte . Considerando e l etrões com a mesma en ergia de remoção, a ra d i ação violeta provoca ej eção d e e l et rões com m a i o r e n ergia c i n ética d o que a ra d i a ção verd e .

19.2.

J u stifi q u e a afi rmaçã o segui nte, com base na configu ração e l et ró n i ca d e va lência d os átomos d os e l e m e ntos consid erados, no estado fu n d a m enta l . A e n e rgia de i o n ização d o césio (Cs) é i n fe rior à energ i a de ion ização d o potá ssio ( K) .

20.

O gráfico da figura representa a relação entre a en ergia de ionização e o n ú mero atóm ico cios elementos, ao longo do 2 . 0 período da ta bela periódica. J u stifi q u e o facto cie a en e rg i a de i o n i za ção a p resentar uma tendência gera l p a ra a u m entar ao lo ngo d o 2 .0 período da ta bela periód i ca .

Ne

� 2000 � 1600 o

·� .E .Q

cu "O "'

-� cu

�

1200

suo 400 O

21.

2

4

6

8

10

12

Numero atómico

A energ i a de ion ização d o átomo ci e oxigé n i o, isolado e em fase gasosa, é a en erg i a m í n i m a necessária p a ra q ue, a part i r d o átomo no esta do fun d a m e ntal, se fo rme o ião

22.

(A) o - ( g )

(B) 0 2 - ( g )

(C) o + ( g )

(D) 0 2+ ( g )

« Ex istem vários átomos cujas configu rações e l etrón i cas de va l ê n cia s ã o semelha ntes, d i feri n d o a pe n as n o facto de e nvolverem d ife rentes n ú m eros q u â nticos princip a i s . » J . L . da Silva , P. F. da Silva, A Importância de Ser Eletrão, Lisboa, Gradiva, p . 101, 2009

22.1.

Esta afi rmação refe re-se a átomos de eleme ntos d e u m mesmo periód ica, que a p resentam u m n ú m ero

______

da tabela

de eletrões de va l ê n c i a .

{A) período . . . igua l (B) grupo . . . d i fe rente (C) período . . . d ife rente

(D) grupo . . . i g u a l

15 1

U N I DA D E 1 - Das estrelas ao átomo

22.2.

E x p l i q u e p o rq u e é q u e a e n e rg i a d e i o n i z a ç ã o do s átomos do s e l e m e ntos represe ntati vos da t a b e l a p e r i ó d i ca d i m i n u i ao l o ngo de um m e s m o gru po (à m e d i d a q u e o n ú m e ro ató m i co a u m e nta ) .

23.

O n itrogé nio (N) é um e l e m e nto q u ím i co essenc i a l à vida, uma vez que entra na constitu i ção de m u itas m o l é c u l a s biologica m ente i m portantes. 23.1.

Considere a co nfi gu ra ção el etró n i ca do átomo de nitrogé n i o, no esta d o fu n d a m e nta l . 23. 1 . 1 .

Qua ntos e l etrões se en contra m em o rbitais cara cteriza d a s p e l o n ú m e ro q u â nt i co secu n dá r i o I

23.1.2.

=

1?

(A) 2

(B) 3

(C) 4

(D} 5

N o átomo de nitrogé n io no esta d o fu n d a m e ntal, existem

(A) ci n co el etrões de va l ê n cia, d istri b u ídos por d u a s orbita is . (B) t rês eletrões de va l ê n cia, d i stri b u ídos por q u atro orb ita is .

(C) ci nco el etrões de va l ê n ci a, d i stri b u ídos por q u atro orbita is . ( D) três e l etrões de va l ê n cia, d i stri b u ídos por u m a orbita l . 23.1.3.

Um dos el etrões de menor en ergia d o áto mo de nitrogé n i o n o estado funda menta l pode ser ca racterizado pelo conj u nto de n ú m eros q u â nticos

(A) (1, O, 1, + (C) 23.2.

( 2, 1, 1, +

�) �)

(B)

(D}

(2, 1, O, + � ) . (1, 0, 0, + 1 ) z

Relacione a posição do e l e m e nto represe ntativo n i trogé nio na tabela peri ó d i ca com a confi g uração el etró n i ca de va lência dos seus átomos n o estado f u n d a m e nta l .

23.3.

J ustifi q u e a afi r m a çã o seg u i nte, com base nas posi ções relativas dos e l e m e ntos nitrogé n i o ( N ) e fósforo (P), n a t a b e l a periód ica. A e nergia de i o n i za ção do n itrogé n i o é su perior à energia de i o n i zação do fósfo ro .

24.

A cafeína é um com posto cujas u n i da des estrutura i s são constitu íd a s por átomos de carbo no, h i d rogén i o, nitrogén i o e oxigén i o . 24.1.

N o esta d o de en erg i a m ín i m a , os áto mos dos elementos ca rbon o, nitrogénio e oxigénio a p resentam o mesmo n ú m e ro de

(A) orbita is s e p tota l m e nte p ree n c h i d a s . (B) orbita is p s e m i p reen c h i d a s .

(C) orbitais s tota l m ente preenchidas. (D) o rb itais p t o ta l m en te

152

p re e n L h i d a s .

QUÍ M I CA - 1 0 . º A N O

24.2.

U m dos e letrões m a i s e n e rgéticos do áto mo de ox igénio, no esta d o fu n d a m ental, pode ser ca racte rizado pelo conj u nto de n ú m e ros q u â nticos

24.3.

(A)

( 2, O, O, + � )

(B)

(2, O, 1, - � )

(C)

(2, 1, -1, + � )

(D )

(2, -1, 1, - � )

Os átomos de carbono ( C ) , no esta d o fu n d a m ental, a p resentam, no tota l, de valência, d istri b u ídos por

____

eletrões

_ _ _ _

(A) dois . . . u m a orbita l (B) dois . . . d u as orbita is (C) q u at ro ... duas orbitais (D) q u at ro ... t rês orbitais 24.4.

O carbono e o nitrogé n i o são e l e m e ntos q u e ocu p a m posições consec utivas no mesmo ____

da tabela periód i ca, sendo de p rever q u e a e n e rgia de ion ização do carbono seja

____

à e n e rgia de ion ização do n it rogé n i o .

(A) período . . . s u perior (B) grupo ... su perior (C) grupo . . . i nfe rior (D) período . . . i nfe rior 24.5.

I nd i q u e o valor da energia da radiaçã o emitida na transição elet ró n i ca e ntre os n íveis e

n =-

2 do

átomo de h i d rogé n i o, com base nos valores de energia desses

respetiva m e nte 25.

-0,24 10-18 ] e -0,54 x 10-18 ] .

n

=

3

n íveis,

x

U m dos s u l fatos i n d u stria l m e nte m a i s i m portantes é o su lfato de sód io ( N a 2 S 04), m u ito usado n a p ro d u ção de pasta de papel e n a i n d ú stria d e d etergentes, entre outras. O su lfato d e sód io é constituíd o por sód i o ( N a), enxofre ( S ) e oxigé n i o ( 0 ) . 25.1.

Qu a l é u m a configuração elet ró n i ca possível d e u m átomo d e enxofre n u m esta d o excitado?

(A) (B) (C) (D) 25.2.

1 52 1 s2 1 s2 1 52

2 s2 2 p7 3 5 2 3 p3

2 52 2 PS 3 s2 3 2 s1 2 p6 3 s3 3 p4 2 52 2 p6 3 52 3 p4 P

S

Qu a l dos seg u i ntes conj u ntos de n ú m e ros q u â nticos pode ca racte rizar u m dos e l etrões m a is e n e rgéticos do átomo de e n xofre, no esta d o funda m e nta l ?

(A) (C)

(3, 2, O, + � ) (3, 1, 2, + ; )

(B) (D)

(3, 1, 1, + � ) (3, 2, 1 , + ; ) 153

U N I DA D E 1 - Das estre l a s ao átomo

25.3.

Os áto mos d e enxofre fo r m a m fac i l m e nte iões su l fu reto. Conclua, j u stifica n d o com base na posição do el emento enxofre (S) na tabela periód ica, q u a l será a ca rga desses iões.

25.4.

N u m átomo de oxigé n i o, no estado fu n d a menta l, existe m d ive rs as o rbita i s preenchidas. Dessas orbitais, apenas (A) d u a s se en contra m co m p l eta m ente preenchidas. (B) d u a s de va l ê ncia se en contra m se m i p reenchidas. (C) u m a de valência se encontra co m p l eta mente pree n c h i d a . (D) u m a se en contra se m i p reench i d a .

25.5.

Relativam ente a u m átomo de en xofre e a um átomo de oxigénio, é correto afi r m a r q ue {A) o conj u nto de n ú m eros q u â nticos

}) pode ca racterizar u m dos el etrões de

(2, 1 , O,

va l ê n ci a d e qua l qu er dos átomos, no esta do de e n e rgia m ín i m a . { B) os e l etrões de valê ncia de a m bos os átom os, no esta d o de energia m ín i ma, s e d ist ri buem pelo mesmo n ú m ero de orbitais. {C) os el etrões de va l ê n ci a de q u a l q u e r dos áto m os, no esta d o d e energia m í n i m a, se d ist ri bu em por orbitais com I

=

1 e com I

=

2.

(D) a s configu rações el etró n i cas d e a m bos os átomos, n o estado d e e n e rgia m ín i m a , d ife rem no n ú m e ro de e l etrões de va l ê n c i a . 25.6.

J u stifi q u e a afi r m a ção segui nte, com base nas posições relativas dos e l e m e ntos sód io e enxofre na tabela periódica. O ra io ató m i co do sód i o é s u peri or ao ra io ató m i co do enxofre.

26.

O iodo ( ! ) e o f l ú o r (F) a p resentam com porta m e nto q u ím i co s e m e l h a nte, porq u e {A) pertencem a o m e s m o período da tabela peri ód ica . {B) a p resenta m va lores m u ito ba i xos de en e rgia de i o n i za çã o . { C ) a p resentam o m esm o n ú m e ro de el etrões d e valênci a . { D ) a p resentam va l o res m u ito semel h a ntes de ra io atómico.

27.

A água é a ú n i ca s u bstâ ncia que coexiste na Te rra nas fa ses sólida, l íq u i d a e gasosa . 27.1.

A fig u ra representa u m gráfico q u e tra d u z

110

o modo como va riou a tem peratu ra d e

100

u m a a m ostra de água, i n i c i a l m ente e m fase líquida, em função d o tempo de a q u e c i m ento, à p ressão de 1

atm.

A a m ostra de água considera da

:; 'iií O;

e.

_ _ _ _ _ _

E �

90 80 70 60 50

a

4U

u m a temperatura, d i ferente d e 1 0 0 ºC, q u e

30

i m p u rezas, uma vez qu e a e b u l i ção oco rre

______

154

u

"'

consta nte ao lo ngo do tempo.

o

200

400

600

800 1000 1200 1400 1600

Tempo / s

QU ÍM I CA - 10.0 A N O

27.2.

(A) não conté m . . . não s e m a ntém

(B ) conté m ... não se m a nté m

(C) conté m ... se m a ntém

(D) não conté m . . . se m a ntém

Id entifi q u e a propriedade física cons i d e rada q u a n d o se afi rma que duas a mostras de água com a mesma m assa, uma na fa se sól ida e outra na fa se l íq u ida, têm vo l u m es d iferentes.

28.

Com o obj etivo de determi n a r experi m e nta l m ente a temperatura d e fusão d o nafta l eno, a lg u n s gru pos d e a l unos efetua ra m vá rias m ed i ções. O va lor tabelado da temperatu ra de fusão d o nafta l e n o, nas condições em q u e fora m rea l i zadas as m e d i ções, é 8 0, 0 ºC. 28. 1 .

D e p oi s de efet u a d a s as m e d i ções pel o s gru pos de a l u n os, a medida d a tem pera t u ra d e fusão do n afta l e no, exp ressa em f u n çã o do va l o r mais prováve l e da i n c erteza re lat iva, fo i 8 1 , 1 º C :::: 1 , 1 % .

Dete r m i n e o i nte rva l o de va lores n o q u a l esta rá contido o va l o r experi me nta l da temperatu ra de fusão do nafta l e n o . Aprese nte todas as eta pas de reso lução. 28.2.

Dois grupos de a l u n os, G r u po 1 e G r u po 2, rea l i za ra m três ensa ios, nas m es mas co n d i ções, nos q u a i s m ed i ra m os va l o res de temperatu ra de fu são, 8r , d o nafta leno, q u e se encontram regi sta dos n a tabela segu i nte. Grupo 1

Grupo 2

Ensaio

Or / ºC

Or / ºC

1

79,4

82,6

2

80,3

82,7

3

81,4

82,5

Pode con c l u i r-se, a p a rti r da i nfo rmação d a d a , q u e o s va l o res m e d i d os p e l o G rupo

1,

co m pa ra dos com os valores m e didos pelo G ru po 2, são (A) m a i s exatos e m a i s precisos. (B) m a i s exatos e menos precisos. (C) menos exatos e menos precisos. (D) m e nos exatos e m a i s precisos.

155

UN 1 DADE 1 - Das estrelas ao átomo

28.3.

Considere q u e se fo rneceu en erg i a a u ma a m o stra p u ra de nafta l e n o no esta d o s ó l i do, i n i c i a l mente à temperatura a m bi e nte, até esta fu n d i r co m p l eta mente. Qu a l é o esboço d o gráfico q u e pode repres entar a temperatura d o nafta l eno, em fu nção d o tem po, para a situação descrita? (B)

(A)

"'

["

["

'iQ �

2

:J

de NH3(g), à pressão e à tem peratura amb ientes. Apresente todas as etapas de resolução. 25.5.

Considere que a den sidade do amoníaco, à pressão de 0,989 atm e a 55 ºC, é 0,626 g dm 3. Cal c u le o número de molécu las de amo níaco q ue existem n u ma am ostra de 500 cm3 desse gás, naquelas condições de pressão e de temperatura.

Apresente todas as etapas de res o l u ção. 177

UNIDADE 2 - Na atmosfera da Terra: radiação, matéria e estrutura

26.

Nos lab oratórios q u ímicos, as solu ções aq u osas de amon íaco, com as quais se trabalha habitual mente, são preparadas a partir de sol u ções aq uosas comerciais, em geral muito concentradas. 26.1.

Uma solução aq u osa comercial de amoníaco, NH (aq) (M

3

=

17,04 g mo1-1 ) , tem uma

concen tração, expressa em percentagem em massa, igual a 25 %, e uma densidade igual

a 0,91 g cm -3, a uma deter minada tem peratura.

Calcule a concentração, expressa em mol ctm· 3, dessa solução de amon íaco. Apresente todas as etapas de resol u ção. Transferem-se 20,0 cm3 de uma solução aquosa de amoníaco, de concentração 7,34 mo! dm 3,

26.2.

para um balão volumétrico de 100,0 mL, adicionando-se água até ao traço de referência do balão. Calcu le a concentração da solução diluída. Apresente todas as etapas de resolução. 27.

Co nsidere u ma solu ção aquosa comercial de amon íaco, de concentração 13 mo! dm 3 e de densidade

0,91 g cm-3, q ue é posteriormente diluída 500 vezes.

27.1.

Qual das expressões segui ntes permite calcul ar a percentagem, em massa, de amon íaco

(M = 17,04 g mo1-1) na s o l u ção comercial?

27.2.

13X0,91 XlOO (A) 17,04 X1000

(B)

(C)

(D) 17,04X 1000 XlOO 13 X0,91

0, 9 1X1000 X lOO 13X17,04

13X 17,04 XlOO 0,91X1000

Para preparar 1,0 dm3 da so l u ção de amoníaco mais diluída, o vo l u me a utilizar da solu ção comercial será

(A) 500,0 cm3

( B) 200,0 cm3 (C) 5,0 cm3 (D) 2,0 cm3

28.

Considere u ma solução aq u osa de amon íaco, de concentração 0,10 mol dm-3. Retiraram-se 50,0 cm3 dessa solução e transferiu-se esse volume de solução para um balão volum étrico de 250,0 mL, adicionand o-se, em seguida, água destilada até ao traço de refer ência do balão. A concentração da solução de amon íaco obtida será

(A)

(B)

(C) (D)

178

2,0 x 10-2 mol dm-3 2,5>< 1 0 3 J 1

Dete r m i n ação da e n e rgia d issipada pelo siste ma objeto de papel + Terra no i nterva l o d e te mpo considera d o :

Edissi pada

=

J J!Vlr.ic J

Como a ú n i ca força não conservativa a atuar n o obj eto de papel é a força de res i stência do a r,

Edissi pada = J Wf.,, 1 = 1,3 X 1 0

3

J

25.2.1.

25.2.2. ( B ) 25.2.3. ( D ) 25.2.4. (A) 26.1. De acordo com o gráfico, no i nte rva lo d e te mpo [O, t1] o mód u lo d a velocidade d a gota de água

a u m e nta, mas com uma ace l e ração cada vez men or. Ass i m . nesse água move-se co m movimento ret i l íneo a ce l e ra d o .

278

i n te rva l o d e t e m p o

a

got;i d P

F ÍS I CA

-

11.º A N O - U N I DA D E 1

N o inte rva l o d e te m p o [t1, t2 ] o m ó d u l o da ve locidade d a gota ma ntém -se consta nte . Ass i m , nesse interva l o d e t e m p o o m ov i m e nto d a gota é ret i l íneo e u n ifo r m e . De a cordo c o m o gráfi co, no in tervalo d e t e m p o [O, t1] o módulo da velocidade da gota a u m enta, o que permite concl u i r que a resulta nte das forças q u e atuam sobre a gota de água tem a d i reção e o sentido do movimento. Como o módulo da aceleração diminui ao l ongo desse intervalo de te m po, conclu i-se q u e a intensidade da resulta nte das forças ta m bé m d i m i n u i nesse in tervalo de tempo. N o in te rva lo de tempo [O, t1] atuam s o b re a gota de á g u a a força gravítica, que se ma ntém consta nte, e a força de resi stê ncia do ar. Sabendo q u e estas fo rças têm sentidos o p ostos e q u e a i n t e n s i d a d e d a s u a res u l t a nte d i m i n u i a o l o n g o desse i nterva l o de t e m po, con c l u i -s e q u e a i nt e n s i d a d e da fo rça d e res istê n c i a d o a r a u m e n t a ne s s e i n t e rva l o d e t e m p o . 26.2. (C) 26.3.1. Vy

26.3.2.

•

=

-5,1

ffi ç l

[ N OTA: Como atingiu a velocidade term ina l, o movi mento da gota é u n i fo rme, podendo ser descrito por u ma eq u ação do t i p o y = y0 + v t . A e q u a ção da reta q u e m e l h o r se aj u sta a o conj u nto de val ores a p rese nta d o na t abe l a é: y = 1,69 - 5 , l x , o n d e y é a componente esca l a r da posição da gota de água, e m re lação a o refere n ci a l considerado, e x é o t e m p o de q u eda . ]

Eq uações q ue t ra d u z e m o m ov i me nto d a gota de á g u a : U m a v e z q u e se f e z prev i a m e nte o v á c u o , a r e si stê n c i a d o a r é prati ca m e n te n u l a e a gota cai u n i c a m en te sujeita à força g r a v ít i c a . Assi m, e t e n d o em c o nta o refere n c i a l c o n s i d e ra do, o seu m ovi m e nto s e rá traduzido pelas e q u a ç ões gerais y = y0 + v0 t + a t2 e v = v0 + at , co m a = - 1 0 m s-2 .

�

Como v0 = 0 m s-1 e y0 = 1,70 m , tem-se v = - 1 0 t

(SI)

( S I ) e y = l , 7 0 - 5, 0 t2

Dete r m i n a ção do i n sta nte e m q ue a gota chega à base d a col una, isto é , à posição y = O o = 1 , 1 0 - 5,o t 2 •



5,o t2 = 1,70

•

e = / 15�0º

= o,583 s

Determ i n a ção da compone nte esca l a r da velocid ade com q u e a gota cheg a à base da col u n a : V = - 1 0 X 0 , 5 8 3 = -5,8 m

27. 1.

�

m

çl

E q u a ções q u e tra d u ze m o movime nto da bol a : C o m o a res istência d o a r p o d e s e r co n side ra d a desprezáve l, a b o l a move-se u n ic am ente s uje ita à força gravítica, com m ovimen to ret i l íneo u n iforme me nte va ria d o . Assi m , o seu movi m e nto será tra d u z i d o pelas e q u a ções gera i s y = Yo Te ndo e m co nta o refere ncia l considerado, a = - 1 0

m s

+ vo t +

2,

Yo = O

p e l o q u e a s eq uações do m ovim ento serã o y = 6,0 t- 5,0 t2 •

� a t2 m

(SI) e v

e

v

=

Vo

e v o = 6,0 =

+

at

m s- 1,

6,0 - 1 0 t ( S I )

D ete r m i n ação do i n sta nte em q u e a bola ati nge a a l t u ra máxi m a : N o i n sta nte e m q u e a b o l a

0 = 6, 0 - l O t



ati nge

1 0 t = 6, 0

a altura máxima, �

v

= O

m

çl

t = 0,600 s 279

RESO LUÇÕES

•

Dete r m i nação da a ltura máx i m a atingida pela b o l a : y

=

6 , 0 X 0 , 6 0 0 - 5 , 0 X 0,6 0 0 2



y = 1,8

m

27.2. (A) 28.1. (C) 28.2.1. O período do movim ento dos satél ites do sistema G PS é d e 12 horas, e n q u a n to o dos satélites

geoestacioná rios é d e 24 horas ( i g u a l ao pe ríodo de rota ção da Te rra ) . Assi m , os satél ites do s iste m a G PS não são geo esta cioná rios. 28.2.2. ( D) 28.2.3. • Dete r m i nação do ra i o da órbita do saté l ite:

T = 12 h = (12

V = 2 'lr r

X

3 6 0 0 ) s = 4, 3 2 X 1 0 4 s

3' 8 7 x 1 0 3 =

T

3,87 r=�

X

103

X

4, 3 2 �

� � � �

•

2

2 7r r 4, 3 2 "'. 1 0 4

7[

X

1� 04

� �

r = 2,66 x 1 0 7

m

Determi nação do tem po q u e o s i n a l eletromagnético d e m ora a ch ega r ao recetor : Distâ ncia d o saté l ite ao recetor = ra io da órbi ta - ra io da Te rra Um s i n a l eletromagnético propaga-se no a r co m ve locidade p ratica mente constante e i gu a l a 3 , 0 0 x 1 0 8 V = .!l_ t

m s- 1

. Assi m , t=

6 2,66 x 1 0 7 - 6 , 4 x 1 0 = 6 7 x 1 0 -z 5 3,00 X 1 0 8 I

29.1. ··

' · · ..

· · · ... ·

··

Satélite

29.2. ( D) 29.3. (A) 30.1. ( B) 30.2.

•

Dete rm i na çã o do módulo da acel eração do saté l ite, pa rtindo da 2 . ª lei de N ewton e da l e i da gravitação u n ivers a l : Admitindo q u e o satél ite está un ica m ente sujeito à força g ravítica exercida pela Te rra, tem-se, de a co rdo com a 2.ª lei de N ewto n,

280

FÍSICA-11.º ANO - UNIDADE 1

Mas, de acordo com a lei da gravitação universal, F. = e mrerra msatélite g r2

Assim, . . a msatel 1te e

r

-

-

e

mterra msatélite

ªe = e

r2

=altitude+ raio da Terra

sendo

•

=

5,98X 1 024 6,67X 1 0 -11 X ( 4,24X 1 07)2

�

3,6 x 1 07

m

m

Oc = 0,22 2 m s· 2

Determinação do módulo da velocidade do satélite:

v2 Oc = ­ r

2 0' 2 2 2 = --v 4,24X 1 07

v2 = 0,2 2 2X4,24X 1 07

__

V= V 9,4 1X 1 06 = 3, 07X 1 0 3 •

r2

altitude = 3,6x 1 04 km=

r = 3,6 x 107m+6,4x 1 06m= 4, 24x 107 Oc

mterra

m çl

Determinação do período do movimento do satélite: v=

�

3,0?xl0 3 = 2nx4, 4x 1 07

2nr T

�

T=

2nx4,24x107 3,07X 1 0 3

�

T= 8,7x 1 04 s =24h 31.1.

·

Determinação do módulo da velocidade do satélite: minutos =( 1 0 1 x

T= 101

V= •

2 7[X 7,2X 1 06 6,06X 1 0 3

=

7,4 6X 1 0 3

mS 1

Determinação do módulo da aceleração do satélite:

v2 Oc =­ r •

60) s = 6,06x 1 0 3 s

Oc =

( 7,46x1 0 3 )2 7,2X 106

= 7 73m s 2 '

Determinação da intensidade da força gravítica que atuava no satélite na órbita considerada:

2 Fg órbita =5 0x7,73 =3, 9x 1 0 N •

Comparação da intensidade da força gravítica que atuava no satélite na órbita considerada com a intensidade da força gravítica à superfície da Terra: FgTerra = Fgórbira F.gTcrra

m

=

g

2 N FgTerra = 50X 10 = 5,0X 1 0

3,9 X 1 02 N 5,0x10 2 N

�

_i 5

31.2.

(C)

32.1.

A direção do vetor velocidade é, em cada ponto, tangente à trajetória descrita pelo telescópio. Como a trajetória é circular, a direção da velocidade é diferente em cada ponto, pelo que a velocidade do telescópio não é constante. Assim, a aceleração do telescópio não é nula. 281

RESOLUÇÕES

32.2.

•

Determinação do módulo da velocidade do telescópio: rórbita

=

5,9 X 102 km+ 6,4 X103 km V=

•

1

i

rórbita

ç:;

6,67X 1 0-11 X5,98X1024 6,99X106

=

6,99X103 km=6,99X 1 06 m

=7,55X103m S 1

Determinação do tempo que o telescópio demora a descrever uma órbita completa: tempo que o telescópio demora a descrever uma órbita completa v= 2

�r

�

= 27rx6, 9x106 l 7,55x 03

T

-

período

= 27rx6,99x106

33.1. (D) 33.2. Verdadeiras

=

7,55X103

=S, 8x1035

(A); (D); (E); (G).

Falsas-(B) [NOTA: o vetor velocidade é, em cada ponto, tangente à trajetória. Como a trajetória é circular, a direção da velocidade não é constante]; (C) [NOTA: em 2 h o MC dá uma volta completa, pelo que a distância percorrida nesse intervalo de tempo é igual ao perímetro da circunferência, (2�x1,9x106)m ] ;

(F) [NOTA: na órbita considerada, o módulo da velocidade do MC depende apenas da massa da Lua e do raio da órbita]; (H) [NOTA: o movimento é circular

ou seja, é

uniforme, logo o módulo da velocidade é constante, pelo que a energia cinética se mantém constante]. 34.1. 34.2.

(C) •

Cálculo do módulo da velocidade angular da bola: w = 2 7r

T

•

ç:;

w =6, 28 rad s 1

Cálculo do módulo da aceleração da bola: ac=w2r

•

w = 2 7l l,O

ac=6,282x0,3 0

ç:;

Oc=11,8m s 2

Cálculo da intensidade da resultante das forças que atuam na bola: m=57,0g =57,0 X 10-3 kg F=ma

F=57,0x10 3xll,8

ç:;

F=0,67N

35.1. (A) 35.2. Os períodos dos movimentos dos cavalinhos A e B são iguais uma vez que esses cavalinhos

descrevem uma circunferência completa no mesmo intervalo de tempo. Consequentemente, os cavalinhos A e B movem-se com velocidades angulares, Sendo, para o movimento circular uniforme,

ac =w2 r

w,

iguais.

, a aceleração será tanto maior quanto

maior for o raio da circunferência descrita. Sendo o raio da circunferência descrita pelo cavalinho A maior do que o raio da circunferência descrita pelo cavalinho B, conclui-se que a aceleração do cavalinho A é maior do que a aceleração do cavalinho B. 36.

1 ,78m ç2

[NOTA: A equação da reta que melhor se ajusta ao conjunto de valores apresentado na tabela é y = 1,78x + 0,0044, ondey é a intensidade da resultante das forças aplicadas nos conjuntos exé a massa dos conjuntos.]

282

FÍSICA-11.º ANO - UNIDADE

37.1.1. A esfera demorou apenas 1 2,3 x 10

-3 s

1

a passar em frente à célula Y. Como este intervalo de

tempo é muito pequeno, pode-se considerar que a velocidade da esfera se manteve praticamente constante enquanto esta passou em frente à célula Y. É, assim, possível calcular um valor aproximado dessa velocidade com uma expressão relativa a um movimento retilíneo uniforme. 37.1.2.

•

Determinação do valor mais provável do tempo que a esfera demora a percorrer a distância entre as células X e Y: f\t- queda Ll

•

-

0,2 279 + 0, 2268 + 0, 2270

-

3

-

o , 2272 S

Determinação do valor aproximado da velocidade com que a esfera passa na célula Y: d = 2,860 cm= 2,860 x 10-2 m d Vy=-­ !:ity

vy =

2,860x10-2m = 23 25m çl 12,3 X 10 -3 S 1

Determinação do valor experimental da aceleração da gravidade:

•

a=

vy -vx

!:J.tqueda

ª=

2,325- 0 0,2272

= 1 0 2m -2 ' 5

37.2. (D) 38.1. (D) 38.2.

Determinação do módulo da velocidade da esfera na posição B:

•

Sendo desprezáveis o atrito e a resistência do ar, há conservação da energia mecânica do sistema. Assim,

vA =O

}mv§

logo, +

mg h8=mg hA

�

95% da massa da amostra é de CuS04 5 H2O •

mcuso,. s H2o=0,95 x •

6,10 g = 5,795g

Determinação da massa de sal complexo que se deveria ter formado: Por reação de 1 molde CuS04 5 H2O, ou seja, de 249,7 g desse sal, obtém-se 1 mo ! •

de [Cu(NH3)4]S04 H2O, ou seja, 245,8g deste composto. •

5,795g

249,7gCuS04·5 HzO 245 ,8 g [Cu(NH3)4)S04 Hz0 •

�

m(Cu(N H3)4JS04• H20

m[ Cu(NH�)4]SO ; H20

•

·

= 5,704 g

Determinação do rendimento da reação de síntese: massa de [Cu(NH3)4]S04 H2O real 77(%)= massa de [Cu NH3 4]S04 H2O prevista xlOO ( ) •

•

21.2. (A)

,92 77(%)= 3 g x100=68,7% 5,704 g

22.1. (A) 22.2. Tornar a dissolução do sal mais rápida. 22.3. Filtração a pressão reduzida. 23.1. (A) 23.2.

•

Cálculo da massa de sal complexo que se deveria ter formado: Por reação de 1 mo! de CuS04 5 H2O, ou seja, de 249,7 g desse sal, obtém-se 1 mal •

de [Cu( NH3)4]S04 H2O, ou seja, 245,8g deste composto. •

249'7gCuSO4 5 H2O 245,8g [Cu(NH3)4)S04 Hz0 •

5,00g CuS04 5 HzO •

m[ Cu (NH3)4]S04 • H20

•

•

� m[Cu(NH3)4)S04

• HiO

==

4,922g

Determinação do rendimento da reação de síntese: massa de [Cu(NH3)4]S04 HzO real 77(%)- massa de [Cu(NH3)4 ]S0 4 HzO prevista •

X

1 00

•

23.3. (D)

2 60g 77(%)= 1922g x100=52,8% 4

23.4. (A) 333

RESOLUÇÕES QUÍMICA 11.0 ANO UNIDADE 2 Da atmosfera ao oceano: soluções na Terra e para a Terra

QUÍMICA-11.º ANO

1.1.

-

UNIDADE 2

Valor de K w à temperatura de 40 ºC:

•

Kw 3,0 x 10 =

(por leitura do gráfico)

14

Cálculo da concentração hidrogeniónica na água, a essa temperatura:

•

Como, em água pura, [H3ü+] = [OH-] tem-se ,

Kw=(H30')2

�

(H3ü+)=/K:

(H3 o·]=/3,0x10-14

�

3 [H3ü+]=l,73x10-7moldm-

Cálculo do pH da amostra pura de água a essa temperatura:

•

pH=-log[H3o·]

pH=-log(l,73xlO 7)

�

pH=6,8

1.2.

(B)

1.3.

Verifica-se, a partir do gráfico, que Kw aumenta à medida que a temperatura aumenta, o que significa que a reação de autoionização da água é favorecida pelo aumento da temperatura. De acordo com o Princípio de Le Châtelier, um aumento de temperatura favorece a reação endotérmica. Conclui-se, assim, que a reação de autoionização da água é endotérmica.

1.4.

(C)

2.1.

Determinação do valor mais provável de pH:

•

48 = 6,46 pH = 6,47 + 6, 3 + 6,

i

Determinação dos módulos dos desvios de cada valor medido em relação ao valor mais provável:

•

pH

•

Módulo do desvio em relação ao valor mais provável

=

=lpH-pHI

6,47

0,01

6,43

0,03

6,48

0,02

Resultado da medição de pH: Maior desvio em relação à média= 0,03

pH

=

6,46 ± 0,03

2.2.1.

(B)

2.2.2.

De acordo com o Princípio de Le Châtelier, o aumento do teor de C02 dissolvido favorece a reação de formação do ácido carbónico no sentido direto, pelo que a concentração de

H2C03(aq)

aumenta.

337

RESOLUÇÕES

O

aumento da concentração de H2C03(aq) conduz a um aumento da concentração de H3ü+(aq)

durante o intervalo de tempo em que decorreu a experiência. O aumento da concentração de H3ü+(aq)

implica uma diminuição do pH da amostra de água mineral.

3.1.

(B)

3.2.

(A)

3.3.

De acordo com a tabela, o pH da solução preparada diminui com o aumento da temperatura, o que permite concluir que, nessa solução, a concentração hidrogeniónica aumenta com o aumento da temperatura. Sendo a solução neutra, as concentrações dos iões H30' e OH são iguais: [H30+] 2 Consequentemente, Kw [H3ü+][oH-] = [H3ü+] .

=

[OH-].

=

Assim, um aumento da concentração hidrogeniónica, [H30 ] , implica um aumento de Kw. Conclui-se que Kw aumenta com o aumento da temperatura. 4.1.

(C)

4.2.

(B)

4.3.

(D)

5.1.

2H2 S(g) + 3 02 (g) O S02(g)

2S02 (g) + 2 H2 O(g)

-�

emitido para a atmosfera reage com a água presente na atmosfera, originando ácidos

que contribuem para o aumento da acidez da água da chuva. 5.2.

(C)

5.3.

2ZnS (s) +302(g) -· 2ZnO(s) -i-2S02(g)

5.4.

(B)

5.5.

(D)

6.1.

Aumento da acidez da água do mar. / Diminuição da concentração de iões carbonato em solução.

6.2.

(D)

6.3.

(D)

6.4.1. (D) 6. 4.2.

•

Determinação da quantidade de H30 '·(aq) existente na solução de ácido forte: CH3

•

o+ =

o· l'solução nH 3

n H O'

0,80 � 3.5 =

=

nH30+

=

0,80 X 7,5

=

nH,O

100,1 g CaC03

338

2 mol H3o+ (C)

6,00 mol

Determinação da massa de conchas (carbonato de cálcio) que é possível dissolver:

1 mol de CaC03, ou seja, 100,1 g de CaC03, reagem com 2 molde H30 7.1.

=

_

-

mcaC03

6,00

mol

=

mcaC03

=

3,0

x

102 g

QUÍMICA-11.0 ANO - UNIDADE

2

7.2.1. Uma quantidade apreciável de

C0 2 dissolvido implica que o sistema considerado evolua no sentido da reação direta, o que se traduz num aumento da concentração de Ca2 '(aq). O aumento da concentração de Ca2· (aq) corresponde a um aumento da dureza da água.

7.2.2.

A dureza de uma água de consumo doméstico pode ser alterada pela adição de compostos de cálcio nas Estações de Tratamento de Águas. Os iões Ca2- e Mg2 ·,presentes em águas duras, formam,com o sabão,compostos muito pouco

solúveis, que precipitam - a chamada escuma - o que reduz a formação de espuma. Assim, quanto maior é a concentração daqueles iões, menor é a eficiência da lavagem com sabão.

A eficiência da lavagem com detergente é pouco afetada pela dureza da água porque, geralmente, os detergentes não precipitam em águas duras. 8.1.

(D)

8.2.

Na destilação da água do mar ocorre a vaporização e a posterior condensação da água, baseando-se este método na diferença de pontos de ebulição dos componentes da mistura a separar. A destilação envolve um custo elevado, uma vez que é necessário gastar uma quantidade apreciável de energia para vaporizar a água. Um método alternativo de dessalinização poderá ser a osmose inversa (OU a utilização de membranas de ultrafiltração OU técnicas de evaporação-condensação).

8.3.

(A)

8.4.

A moeda de cobre terá sofrido corrosão em maior extensão. Um metal sofre corrosão quando, num processo eletroquímico, perde eletrões, transformando-se num ião positivo. Como o cobre tem maior poder redutor do que o ouro,oxida-se mais facilmente, isto é,cede eletrões mais facilmente que o ouro.

9.1.

A espécie redutora é o ferro (Fe).

[NOTA: a espécie redutora é a que se oxida, isto é, a que perde eletrões]

9.2 .

(A)

9.3.

(C)

10.1. +S 10.2.

(A)

10.3.

(B)

10.4.

(B)

10.5.

(C)

11.1.

•

[NOTA: +l+x+3x(-2)=0

e=>

x=+S]

Determinação da quantidade de NH3 necessária à preparação da solução diluída: Vsolução =SOO cm3 = O.SOO CNH 3 =

nNH3

11solução

dm3 nNH3

0,400 = 0,500

e=>

nNH3

=

0,400 X O,SOO

e=>

nNH, =0,2000

mo] 339

RESOLUÇÕES

•

Determinação da massa de NH3 correspondente:

M(NH3) =14,01+3x1,01=17,04 g mo I · 1 1mol NH3 0,2000mo! = 17, 04 g mNH3 •

�

mNHi

=

3 408 g '

Determinação do volume de solução concentrada que contém essa massa de NH3 :

2,50 x102 g NH3 - 3,408 g 1dm3 solução V

�

-

V=1,36X10- 2dm3=13,6 cm3

11.2. (A) 11.3. (D) 12.1. (D) 12.2. (A) 12.3. 13.1.

(B) •

Cálculo da concentração da solução de amoníaco, obtida por diluição da solução comercial: e . , _ Csol.comercial sol. dilu1da -

Csol. diluída

500

•

13 500

_ -

�

Csol. diluída

- 2 ,60X10 -2 mo 1 dm 3 -

·

Cálculo da concentração de amoníaco ionizado, [NH;i), na solução diluída:

1,00xlO 1 · 4=1,4791x10· · 11 x[OW] � 1 � [oH-]=6,761x10-4moldm- 3 [oH-]= l,OOxl0- 4 1,4791X10-ll

K w=[H30-']x[OH] �

De acordo com a estequiometria da reação, e desprezando a contribuição da autoionização da água, a concentração de OH é igual à concentração de NH4.

[NHt] = 6,761x10- 4 mo! dm-3 •

Cálculo da concentração de amoníaco não ionizado, [NH3], na solução diluída: Csol. diluída

=

3 [NH".í ] + [N H]

[ NH3]=2,60x10 2-6,761x10A 13.2.

•

�

[ NH3)=2,5x10- 2moldm-3

Cálculo da concentração de OH (aq) e de NH4 (aq): pH = -l og (H30 ' ]

�

(H30 ·]=10-PH

2 (H3o+]=10-ll.1=7,943X10- 1 mo! dm -3 A 25°C,(H30 ')x[OH ]=1,00xl0-14

7,943X10-12X[oH-]=1,00X10-14

�

f oH-] =1,259X10-3mal dm- 3

Como, [oH ] - =[NHt], conclui-se que [NH4J=1,259x10 -3mo! dm-3 340

QUÍMICA - 11.º ANO - UNIDADE

2

• Determinação da ordem de grandeza da constante de basicidade do NH3(aq):

Kb

- [NH ;t]x [ oH- ] (NH3)

(NH3)

=

0,10 mol dm-3 -(NH;J:]

[NH3] =0,10mo! dm ·3 -1,259x10 3mol dm-3::::::: 0,10mol dm-3 , Kb = 1 259X10-3X1,259X10-3

=

0,10

l ' 6 X lo--5

Pelo que se conclui que a ordem de grandeza da constante em causa é 10-s

Pares conjugados ácido-base: NH4/NH3 e H30" /Hz O 14.1.

(A)

14.2.1.

(B)

14.2.2.

• Cálculo da concentração de ião FeZ+ (aq) :

1mo! Fez+ 5 5' 85 g

=

nF e2• � =

'

g

nFez+

=

8,00X10 z mol

3 Como essa quantidade de ião Fez (aq) existe em 1 dm de solução, então, nessa solução, [Fez+]= 8,00x 10-z mol dm-3 . •

Cálculo da concentração de ião sz (aq):

K5 =[Fez. J[sZ-] 6,3 x10-18 =8,00x 10-z x [sZ-] = (sZ- )= 6, 3X10-18

8,00X10-z

= [sZ-]=7,88x10-17moldm-3

=

• Cálculo da concentração hidrogeniónica necessária para que o sulfureto de ferro possa

precipitar: 6' 8 X10-Z3

2

=

7,88X 10-17 X (H o+) 3 0 10

=

'

= �

15.1.

•

[H

Z

3 0+)

=

[H3ü+]=

6,8X 10-Z3X 0,10 7, 88x10-17 8,63x 10-8

= (H3 Ü" )Z

=

8,63X 10-8

�

= [H30 ]=2,9x10 4moldm-3

Cálculo da concentração de ácido sulfídrico não ionizado: H [Hs-]( 3 ü + ] K (HzS] a_

[H3 o+]=10-pH

[H3 o+]=10-3·94 = (H3 o+]

[Hs-] =(H3 o+]=1,148X10 -4 mol dm

1, 148 X10-4mo] dm

3

3

lÜ-7=1,148X10- 4X 1,148 X 10 ( Hz S) 3 = [H2 S]=9,984 x 10· z mol dm -

l ' JL X

=

4

X 10 4 )Z = = lH z SJ = (1,148 -

1,32 X 10-7

341

RESOLUÇÕES

•

Cálculo da quantidade de ácido sulfídrico não ionizado que existe em 250,0 cm3 de solução: �olução

=

250,0 cm3 250,0 X10 ·3 dm3 2,500 X10 =

=

9' 984 x10 -2 mo! dm-3 =

15.2.

(B)

16.2.

•

1

dm3

nHzS

2,500X10-l dm3

Cálculo da concentração hidrogeniónica resultante da primeira etapa de ionização do ácido sulfúrico: Como a 1.ª etapa de ionização se pode considerar completa e a estequiometria da reação envolvida nessa etapa é 1 mol H 2S04 : 1 mol H o+, a concentração hidrogeniónica 3 resultante dessa etapa será igual a 0,010mol dm ·3.

•

Cálculo da concentração hidrogeniónica resultante da segunda etapa de ionização: Atendendo à estequiometria da reação, a concentração hidrogeniónica resultante da 2.ª etapa de ionização do ácido sulfúrico será igual à concentração de equilíbrio do ião so�- .

(SO� ] 0,010 - 3,5 X10-3=6,5X10-3mo! dm-3 =

•

Cálculo da concentração hidrogeniónica total e do pH da solução:

[H3 o-]= 0,010moldm-3+6,5x10-3mo! dm-3=1,65x10-2mol dm-3 pH -log([H30-]) =

17.1.

CN (aq) + H2O(1)

�

pH =1,8

HCN ( aq)-'- OH ·(aq)

Na reação considerada, o ião CN· (aq) comporta-se como uma base, segundo Brbnsted-Lowry, uma vez que aceita um protão, originando a espécie HCN(aq). 17.2.1. 17.2.2.

(A) ·

Cálculo da concentração de ácido nitroso ionizado: De acordo com a estequiometria da reação, e desprezando a contribuição da autoionização da água, [NOz] =(H3 o+].

[H30"]=10-pH [H 0+)=10-27· 2 3 Assim, [NOz] 1,905 x10 3 moldm -3

�

[H3 ü+)=1,905x10-3moldm-3

=

•

Cálculo da concentração de ácido nitroso não ionizado:

K

ª

�

342

-

(NOz] X (H3 o+) (HNOz]

(HNOz ]

=

4' 5X l0-4

=

1,905X10-3X1,905X10-3 [HN02l

1 ,905X10-3 X1,905X10-3 4,5X10-4

�

[HN02] = 8,06x10 3moldm· 3

QUÍMICA-11.º ANO - UNIDADE 2

• Cálculo da concentração inicial de ácido nitroso na solução: O

ácido nitroso existe em solução nas formas ionizada e não ionizada. Assim,

CHNOz

18.1.

=

[NOz] + f H NO z )

CHNO z

=

1,905X10-3+8,06X10-3=1,0X10-2 mol dm-3

Uma base conjugada de um ácido de Brbnsted-Lowry é a espécie química que resulta da perda de um protão pelo ácido.

18.2.1.

·

Cálculo da concentração de ácido acético ionizado na solução inicial:

p H da solução inicial

=

2,88

=}

[H O+ ] = 10-2·88 = 1,318x1 O 3mo! ctm 3 , na solução inicial. 3

·

coo-)= [H o+]= 1,318 X10-3 mol dm-3 3 3 • Cálculo da concentração de ácido acético não ionizado na solução inicial:

De acordo com a estequiometria da reação: f CH

( CH COOH ) 0,100mo! dm-3 -[CH coo-) 3

3

=

( CH3COOH ] 0,100 mol dm-3 -1,318>:10-3mo! dm-3=9,868x10-2 mo! dm-3 =

•Cálculo da percentagem de ácido acético não ionizado na solução inicial:

9,868x10-2 mol dm-3 x100 = 98,7% 0,100 mo! drn-3 18.2.2.

(C)

18.2.3.

A adição de NaOH(aq) a uma solução aquosa de ácido acético provoca uma diminuição da concentração de H 0' (aq). 3 Assim, de acordo com o Princípio de Le Châtelier, é favorecida a reação que conduz a um aumento da concentração de H 0" (aq), o que permite concluir que a ionização do ácido 3 acético em água é favorecida pela adição de NaOH(aq).

18.3. 19.1.

(D) •

Determinação da quantidade de HCI existente na solução ácida inicial:

l1solução = 25,0 cm3= 25,0X10 3 dm3 CHcJ

=

nHcl

11solução

0,100 =

nHCI

25,0X10-3