2011 – Teste Intermédio – 10ºAno – março

Prova Escrita de Física e Química A – Versão 1

Prova: Teste Intermédio – 10ºAno – 2011

Duração do Teste: 90 minutos | 03.03.2011

Grupo I

O carbono tem vários isótopos naturais, que existem em abundâncias relativas muito diferentes, sendo identificados de acordo com o seu número de massa.

Existem dois isótopos estáveis, o carbono-12 (¹²C) e o carbono-13 (¹³C), e um isótopo instável, radioativo, o carbono-14 (¹⁴C).

10ºano – Química – Domínio 1 – subdomínio 1 (Massa e tamanho dos átomos)

1. Quantos neutrões existem no núcleo de um átomo de carbono-13?

Resolução

————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————–

7 neutrões.

⇒ Como o número de massa é 13 e o número atómico é 6, o número de neutrões é igual a 13 – 6 = 7.

Critérios

Sete (7) neutrões …………. 8 pontos

2. Qual deve ser o valor de X para que a equação seguinte traduza uma reação nuclear em que ocorre a formação de carbono-12?

⁸₄Be + ^X₂He → ¹²₆C

(A) 4

(B) 6

(C) 8

(D) 12

*O conteúdo deste item já não faz parte dos atuais referenciais programáticos da disciplina.

Resolução

Opção (A)

⇒ X = 4

⇒ Como a soma dos números de massa das partículas reagentes é igual à soma dos números de massa das partículas dos produtos, vem:

8 + X= 12 ⇔ X= 4.

Critérios

Opção (A)…………. 8 pontos

10ºano – Química – Domínio 1 – subdomínio 2 (Energia dos eletrões nos átomos)

3. No átomo de carbono no estado fundamental, os eletrões encontram-se distribuídos por

(A) duas orbitais.

(B) três orbitais.

(C) quatro orbitais.

(D) seis orbitais.

Resolução

Opção (C)

⇒ Os eletrões estão distribuídos pelas orbitais:

1s, 2s, 2p_x e 2p_y

1s, 2s, 2p_z e 2p_y

1s, 2s, 2p_z e 2p_x

Critérios

Opção (C)…………. 8 pontos

4. Um dos eletrões de valência do átomo de carbono no estado fundamental pode ser caracterizado pelo conjunto de números quânticos

(A) ( 1 , 1 , 0 , +½)

(B) ( 2 , 0 , 0 , +½)

(C) ( 2 , 1 , 2 , -½)

(D) ( 1 , 0 , 0 , -½)

*O conteúdo deste item já não faz parte dos atuais referenciais programáticos da disciplina.

Resolução

Opção (B)

⇒ É um eletrão 2s (n = 2, l = 0, m = 0 e s = +½ ).

⇒ Os conjuntos de números quânticos representados por (A) e (C) são impossíveis e o conjunto representado por (D) refere-se a um eletrão 1s, que pertence ao cerne do átomo de C.

Critérios

Opção (B)…………. 8 pontos

Grupo II

A Figura 1 representa um diagrama de níveis de energia do átomo de hidrogénio.

10ºano – Química – Domínio 1 – subdomínio 2 (Energia dos eletrões nos átomos)

1. No átomo de hidrogénio, a variação de energia associada à transição do eletrão do nível 2 para o nível 1 pode ser traduzida pela expressão

(A) (-2,18 × 10^-18 + 0,54 × 10^-18 ) J

(B) (-2,18 × 10^-18 – 0,54 × 10^-18 ) J

(C) (0,54 × 10^-18 + 2,18 × 10^-18 ) J

(D) (-0,54 × 10^-18 + 2,18 × 10^-18 ) J

Resolução

Opção (A)

⇒ ΔE = E₁ – E₂ = [- 2,18 x 10^-18 – (- 0,54 x 10^-18 )] J = (- 2,18 x 10^-18 + 0,54 x 10^-18) J

Critérios

Opção (A)…………. 8 pontos

10ºano – Química – Domínio 1 – subdomínio 2 (Energia dos eletrões nos átomos)

2. No átomo de hidrogénio, qualquer transição do eletrão para o nível 1 envolve

(A) emissão de radiação visível.

(B) absorção de radiação visível.

(C) emissão de radiação ultravioleta.

(D) absorção de radiação ultravioleta.

Resolução

Opção (C)

⇒ No átomo de hidrogénio, as transições para o nível 1 estão associadas a emissões de radiações UV.

⇒ As riscas espetrais correspondentes formam a chamada série de Lyman.

Critérios

Opção (C)…………. 8 pontos

10ºano – Química – Domínio 1 – subdomínio 2 (Energia dos eletrões nos átomos)

3. De que tipo é o espectro de emissão do átomo de hidrogénio na região do visível?

Resolução

⇒ É um espetro de emissão de riscas.

⇒ Os átomos de hidrogénio só emitem certas radiações de energias bem definidas, porque a energia dos eletrões nos átomos está quantificada.

Critérios

Espectro de riscas.

Espectro descontínuo. —————————– 8 pontos

Grupo III

O dióxido de carbono, CO₂ , desempenha um papel importante na regulação da temperatura superficial da Terra.

O teor médio de CO₂ na troposfera tem aumentado de forma continuada nos últimos 150 anos, apresentando atualmente um valor de cerca de 3,9 x 10^-2%, em volume.

10ºano – Química – Domínio 2 – subdomínio 2 (Gases e dispersões)

1. O teor de CO₂ na troposfera, expresso em partes por milhão, em volume (ppmV), pode ser determinada a partir da expressão

Resolução

Opção (B)

⇒ Por definição:

% V/V = VCO₂/V_ar x 100
ppmV = VCO₂/V_ar x 10⁶

⇒ Comparando as duas definições, vem:

ppmV= % V/V x 10⁴

Critérios

Opção (B)…………. 8 pontos

10ºano – Química – Domínio 2 – subdomínio 2 (Gases e dispersões)

2. Refira dois fatores, de natureza antropogénica, que possam justificar o aumento do teor médio de CO₂ na troposfera.

Resolução

⇒ Uso de combustíveis fósseis e incêndios florestais provocados pelo Homem.

Critérios

A resposta deve apresentar dois dos seguintes tópicos:

A) Aumento da queima dos combustíveis fósseis.

Outro fator relacionado (aumento da circulação automóvel, etc.).

B) Aumento da desflorestação.

Outro fator relacionado (aumento da limpeza e da queima de terrenos florestais, etc.).

C) Atividade das indústrias transformadoras.

A classificação da resposta a este item é feita em função do enquadramento da mesma num dos níveis de desempenho, de acordo com a tabela seguinte.

10ºano – Química – Domínio 2 – subdomínio 2 (Gases e dispersões)

3. Calcule o número de moléculas de CO₂ que existem numa amostra de 10,0 dm³ de ar troposférico, em condições PTN.

Apresente todas as etapas de resolução.

Resolução

⇒ Como o teor médio de CO₂ na troposfera apresenta atualmente um valor de:

3,9 x 10^-2 % em 10 dm³ de ar teremos:

⇒ % V/V = VCO₂/V_ar x 100 ⇔ VCO₂ = 10 x 3,9 x 10^-4 dm³

⇒ Sendo o volume molar igual a 22,4 dm³ mol^-1 (N_A), a quantidade (n) de CO₂ e o número de moléculas por mol igual a 6,022 x 10²³, que existe nesta amostra de ar será:

⇒ Número de moléculas (N) é:

N = n x N_A ⇔ N = (1,74 x 10^-4 mol) x (6,022 x 10²³ mol^-1) = 1,0 x 10²⁰ moléculas

Critérios

A resolução deve apresentar as seguintes etapas:

A) Determinação do volume de CO₂ na amostra de ar troposférico (V = 3,90 x 10^-3 dm³).

B) Determinação da quantidade de CO₂ que existe na amostra de ar troposférico, em condições PTN (n = 1,74 x 10^-4 mol).

C) Determinação do número de moléculas de CO₂ que existem na referida amostra (N = 1,0 x 10²⁰ moléculas).

A resposta a este item deve ser enquadrada num dos níveis de desempenho relacionados com a consecução das etapas, de acordo com a tabela seguinte.

A classificação a atribuir à resposta resulta da pontuação decorrente do enquadramento num dos níveis de desempenho atrás descritos, à qual podem ser subtraídos pontos, de acordo com o enquadramento nos níveis de desempenho relacionados com o tipo de erros cometidos.

10ºano – Química – Domínio 2 – subdomínio 2 (Gases e dispersões)

4. Qual é a percentagem, em massa, de carbono em 1 mole de moléculas de CO₂?

Resolução

M(CO₂) = A (C) + 2 A (O) = (12,01 + 2 x 16,00) g mol^-1 = 44,01 g mol^-1

⇒ Em cada mole de CO₂ (44,01 g) existem 12,01 g de carbono.

⇒ Assim:

Critérios

27,29 % —————————– 8 pontos

Nota – O resultado pode ser apresentado com um n mero diferente de algarismos significativos.

10ºano – Química – Domínio 1 – subdomínio 3 (Tabela periódica)

5. Selecione a única opção que contém os termos que preenchem, sequencialmente, os espaços seguintes, de modo a obter uma afirmação correta.

O carbono e o oxigénio são elementos que pertencem ao mesmo _______ da Tabela Periódica, sendo a energia de ionização do carbono ________ à energia de ionização do oxigénio.

(A) período … superior

(B) grupo … superior

(C) período … inferior

(D) grupo … inferior

Resolução

Opção (C)

⇒ De acordo com as configurações eletrónicas do carbono e oxigénio,

C – 1s² 2s² 2p²
O – 1s² 2s² 2p⁴

⇒ Verifica-se que o número quântico principal máximo é 2 para os dois elementos, logo pertencem ao mesmo período.

⇒ O número de eletrões de valência do carbono é 4 e o número de eletrões de valência do oxigénio é 6, pelo que pertencem aos grupos 14 e 16, respetivamente.

⇒ Como a energia de ionização aumenta ao longo do período, a energia de ionização de carbono é inferior à do oxigénio.

Critérios

Opção (C)…………. 8 pontos

Grupo IV

A atmosfera da Terra é constituída por sucessivas camadas gasosas, que apresentam diferentes propriedades físicas e químicas.

1. Na Figura 2 apresenta-se o gráfico que relaciona a temperatura da atmosfera com a altitude, até cerca de 80 km.

1.1. Qual é o valor aproximado da temperatura atmosférica a uma altitude de 10 km?

(A) 0 ºC

(B) – 20 ºC

(C) – 60 ºC

(D) – 90 ºC

*O conteúdo deste item já não faz parte dos atuais referenciais programáticos da disciplina.

Resolução

Opção (C)

⇒ De acordo com o gráfico, a temperatura atmosférica para a altitude de 10 km terá de estar compreendida entre – 100 ºC e – 50 ºC.

Critérios

Opção (C)…………. 8 pontos

1.2. Indique, justificando com base no gráfico, quantas camadas existem na atmosfera, desde a superfície da Terra até a uma altitude de cerca de 80 km.

*O conteúdo deste item já não faz parte dos atuais referenciais programáticos da disciplina.

Resolução

⇒ Três camadas, porque a curva apresenta duas inflexões de temperatura (duas zonas de transição entre as três camadas distintas, baseadas no modo como varia a temperatura da atmosfera com a altitude).

Critérios

A resposta deve apresentar dois dos seguintes tópicos:

A) Existem três camadas na atmosfera, desde a superfície da Terra até a uma altitude de cerca de 80km.

B) A curva representada no gráfico apresenta três zonas distintas de dependência da temperatura em relação à altitude OU equivalente.

A classificação da resposta a este item é feita em função do enquadramento da mesma num dos níveis de desempenho, de acordo com a tabela seguinte.

10ºano – Química – Domínio 2 – subdomínio 1 (Ligação química)

2. A diminuição da concentração de ozono (O₃) na estratosfera está relacionada, entre outros fatores, com reações que envolvem os CFC.

Qual das seguintes fórmulas de estrutura representa um CFC?

Resolução

Opção (D)

⇒ Se se considerar CFC qualquer composto com carbono, cloro e flúor.

⇒ Neste caso, poderia ser denominado HCFC.

Critérios

Opção (D)…………. 8 pontos

10ºano – Química – Domínio 2 – subdomínio 1 (Ligação química)

3. Comparando as ligações C – C e C ≡ C, a ligação C ≡ C apresenta

(A) maior energia de ligação e menor comprimento de ligação.

(B) menor energia de ligação e menor comprimento de ligação.

(C) maior energia de ligação e maior comprimento de ligação.

(D) menor energia de ligação e maior comprimento de ligação.

Resolução

Opção (A)

⇒ A ligação tripla é mais forte e mais curta que a ligação simples.

Critérios

Opção (A)…………. 8 pontos

Grupo V

1. No laboratório, um aluno preparou, com rigor, uma solução aquosa de cloreto de sódio, a partir do reagente sólido.

11ºano – Física – A.l. – Medições
10ºano – Química – A.l. – 2.2 – Soluções a partir de solutos sólidos

1.1. Para preparar a solução, o aluno mediu a massa necessária de cloreto de sódio, utilizando uma balança digital que apresentava uma incerteza de leitura de 0,01 g.

Dos seguintes valores de massa, qual deve o aluno ter registado?

(A) 8,341 g

(B) 8,34 g

(C) 8,3 g

(D) 8 g

Resolução

Opção (B)

⇒ Como a incerteza da balança digital é de 0,01 g, este valor é o menor valor lido no aparelho, logo, a leitura deve ser feita até à centésima do g.

⇒ Assim, o algarismo 4 (duvidoso) deve ser o último registado. Os seguintes não têm qualquer significado.

Critérios

Opção (B)…………. 8 pontos

11ºano – Física – A.l. – Medições
10ºano – Química – A.l. – 2.2 – Soluções a partir de solutos sólidos

1.2. O volume de solução preparada foi 250,0 cm³.

Apresente o valor acima referido expresso em dm³ , mantendo o número de algarismos significativos.

Resolução

⇒ 250,0 cm³ = 0,2500 dm³ = 2,500 x 10^-1 dm³

Critérios

0,2500 dm³ Ou 2,500 x 10^-1 dm³ —————————– 8 pontos

2. Em seguida, foi pedido ao aluno que preparasse, com rigor, 50,0 cm³ de uma solução aquosa de cloreto de sódio de concentração 0,23 mol dm^-3, a partir da solução inicialmente preparada de concentração 5,71 × 10^-1 mol dm^-3.

10ºano – Química – Domínio 2 – subdomínio 2 (Gases e dispersões)
10ºano – Química – A.l. – 2.3 – Diluição de soluções

2.1. Calcule o volume de solução inicial necessário para preparar o volume referido de solução diluída de cloreto de sódio.

Apresente todas as etapas de resolução.

Resolução

⇒ Solução diluída:

c_d = 0,23 mol dm^-3
V_d = 50,0 cm³

Numa diluição, a quantidade, n, de soluto, NaCl, mantém-se.

⇒ Assim, a quantidade de NaCl necessária para a preparação da solução diluída é:

n_d = c_d x V_d = 50,0 x 0,23 x 10^-3 mol = 1,15 x 10^-2 mol

⇒ Solução concentrada:

c_c = 5,71 x 10^-1mol = 1,15 x 10^-2 mol dm^-3

⇒ Devemos diluir a 50,0 cm³ um volume V desta solução que contenha 1,15 x 10^-2 mol de NaCl:

Vc x (5,71 x 10^-1 mol dm^-3) = 1,15 x 10^-2 mol

Critérios

A resolução deve apresentar as seguintes etapas:

A) Determinação da quantidade de cloreto de sódio necessária à preparação da solução diluída (n = 1,15 x 10^-2 mol).

B) Determinação do volume de solução inicial de cloreto de sódio que contém aquela quantidade (V = 20 cm³).

A resposta a este item deve ser enquadrada num dos níveis de desempenho relacionados com a consecução das etapas, de acordo com a tabela seguinte.

10ºano – Química – Domínio 2 – subdomínio 2 (Gases e dispersões)
10ºano – Química – A.l. – 2.3 – Diluição de soluções

2.2. Descreva o procedimento experimental seguido na preparação da solução diluída de cloreto de sódio, referindo, sequencialmente, as três principais etapas envolvidas nesse procedimento.

Resolução

⇒ Com pipeta volumétrica transferia 20 cm³ de solução de NaCl de concentração 5,71 x 10^-1mol dm^-3 para um balão volumétrico de 50,0 cm³ e adicionava seguidamente água destilada completando o volume até ao traço de referência (leitura pelo menisco inferior, evitando erros de paralaxe).

Critérios

A resposta deve apresentar dois dos seguintes tópicos:

A) A primeira etapa é a medição do volume (OU de 20 cm³) de solução inicial de cloreto de sódio, utilizando uma pipeta (graduada ou volumétrica).

B) A segunda etapa é a transferência desse volume de solução para um balão volumétrico de 50,0 mL.

C) A terceira etapa é perfazer o volume de 50,0 cm³ com água destilada (adicionando água destilada até ao traço de referência do balão volumétrico).

A classificação da resposta a este item é feita em função do enquadramento da mesma num dos níveis de desempenho, de acordo com a tabela seguinte.

Grupo VI

Numa aula laboratorial, determinou-se a densidade relativa de uma solução aquosa de cloreto de sódio, pelo método do picnómetro.

A primeira operação efetuada foi a medição da massa do picnómetro vazio. Em seguida, mediu-se a massa do picnómetro cheio com água e a massa do picnómetro cheio com a solução aquosa de cloreto de sódio.

Estas pesagens foram realizadas à temperatura de 20 ºC. Os valores obtidos estão registados na tabela seguinte.

Calcule a densidade relativa da solução aquosa de cloreto de sódio.

Apresente todas as etapas de resolução.

*O conteúdo deste item já não faz parte dos atuais referenciais programáticos da disciplina.

Resolução

⇒ Massa da solução de NaCl = 146,48 g – 37,96 g = 108,52 g

⇒ Massa de igual volume de água = 133,83 g – 37,96 = 96,87 g

Critérios

A resolução deve apresentar as seguintes etapas:

A) Determinação da massa de água (95,87 g) e da massa da solução aquosa de cloreto de sódio (108,52 g).

B) Determinação da densidade relativa da solução aquosa de cloreto de sódio (d = 1,132).

A resposta a este item deve ser enquadrada num dos níveis de desempenho relacionados com a consecução das etapas, de acordo com a tabela seguinte.

FIM

2011 – Teste Intermédio – 10ºAno – março

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