2010 – 1ª Fase – Prova Escrita de Física e Química A
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Prova Escrita de Física e Química A – versão 1
Prova 715: 1.ª Fase – 2010
1. Leia o seguinte texto.
A 2 de Agosto de 1971, o astronauta David Scott, comandante da missão Apollo 15, realizou na Lua (onde a atmosfera é praticamente inexistente) uma pequena experiência com um martelo geológico (de massa 1,32 kg) e uma pena de falcão (de massa 0,03 kg). No filme que registou essa experiência, é possível ouvir as palavras de Scott:
«Se estamos aqui hoje, devemo-lo, entre outros, a Galileu, que fez uma descoberta muito importante acerca da queda dos corpos em campos gravíticos. Considero que não há melhor lugar para confirmar as suas descobertas do que a Lua. Vou, por isso, deixar cair o martelo, que tenho na mão direita, e a pena, que tenho na mão esquerda, e espero que cheguem ao chão ao mesmo tempo.»
Nas imagens registadas, vê-se Scott a segurar no martelo e na pena, aproximadamente, à mesma altura, e a largá-los em simultâneo. Os dois objectos caem lado a lado e chegam ao chão praticamente ao mesmo tempo. Scott exclama: «Isto mostra que Galileu tinha razão!»
http://history.nasa.gov/alsj/a15/a15.clsout3.html#1670255 (adaptado)
- 11ºano – Física – Domínio 1 – subdomínio 2 (Interações e os seus efeitos)
1.1. Identifique o facto, referido no texto, que levou Scott a considerar que a Lua era um lugar privilegiado para testar a hipótese de Galileu sobre o movimento de corpos em queda livre.
⇒ De acordo com o parágrafo 1 do texto, o que levou David Scott a considerar a Lua como um lugar privilegiado para testar a hipótese de Galileu sobre o movimento de corpos em queda livre é o facto de a atmosfera lunar ser praticamente inexistente.
- A atmosfera ser praticamente inexistente na Lua …………. 5 pontos
Nos itens 1.2. a 1.5., seleccione a única opção que, em cada caso, permite obter uma afirmação correcta.
- 11ºano – Física – Domínio 1 – subdomínio 3 (Forças e movimentos)
1.2. Galileu previu que, na queda livre de um objecto, o tempo de queda…
(A) depende da forma e da massa do objecto.
(B) depende da forma do objecto, mas é independente da sua massa.
(C) é independente da forma do objecto, mas depende da sua massa.
(D) é independente da forma e da massa do objecto.
- Opção (D)
⇒ Independentemente da sua massa e forma, em queda livre todos os corpos caem da mesma maneira.
- Opção (D)…………. 5 pontos
- 11ºano – Física – Domínio 1 – subdomínio 2 (Interações e os seus efeitos)
1.3. O martelo e a pena caem lado a lado e chegam ao chão praticamente ao mesmo tempo, porque, estando sujeitos a forças gravíticas…
(A) diferentes, caem com acelerações iguais.
(B) iguais, caem com acelerações iguais.
(C) iguais, caem com acelerações diferentes.
(D) diferentes, caem com acelerações diferentes.
- Opção (A)
⇒ As acelerações do martelo e da pena são iguais, g.
⇒ Mas, como têm diferente massa, estão sujeitos a forças gravíticas diferentes.
⇒ Fgm = mmartelo g
⇒ Fgp = mpena g
- Opção (A)…………. 5 pontos
- 10ºano – Física – subdomínio 1 (Energia e movimentos)
1.4. Durante a queda da pena manteve-se constante, para o sistema pena + Lua, a…
(A) energia cinética.
(B) soma das energias cinética e potencial gravítica.
(C) energia potencial gravítica.
(D) diferença entre as energias cinética e potencial gravítica.
- Opção (B)
⇒ Como a única força existente é a força gravítica e ela é conservativa, o que se mantém constante é a energia mecânica (Ec + Ep).
- Opção (B)…………. 5 pontos
1.5. Os astronautas da missão Apollo 15 implantaram sensores que permitiram medir, num dado local, os valores de condutividade térmica da camada mais superficial da Lua (camada A) e de uma camada mais profunda (camada B).
Esses valores encontram-se registados na tabela seguinte.
Comparando porções das camadas A e B, de igual área e submetidas à mesma diferença de temperatura, mas, sendo a espessura da camada B dupla da espessura da camada A, é de prever que a taxa temporal de transmissão de energia como calor seja cerca de…
(A) 2 vezes superior na camada B.
(B) 4 vezes superior na camada B.
(C) 8 vezes superior na camada B.
(D) 16 vezes superior na camada B.
*O conteúdo deste item já não faz parte dos atuais referenciais programáticos da disciplina.
- Opção (B)
⇒ Sendo iguais as áreas, A, e as diferenças de temperatura, ΔT, para o quociente entre as taxas temporais de transmissão de energia vem:
- Opção (B)…………. 5 pontos
- 11ºano – Física – Domínio 2 – subdomínio 3 (Ondas eletromagnéticas)
1.6. A distância Terra – Lua foi determinada, com grande rigor, por reflexão de ondas electromagnéticas em reflectores colocados na superfície da Lua.
Considere um feixe laser, muito fino, que incide sobre uma superfície plana segundo um ângulo de incidência de 20., sendo reflectido por essa superfície.
Selecione a única opção que representa correctamente a situação descrita.
- Opção (D)
⇒ Os ângulos de incidência e de reflexão são iguais.
⇒ Os ângulos são medidos com a direcção perpendicular ao refletor.
- Opção (D)…………. 5 pontos
2. Para aumentar a área de superfície lunar susceptível de ser explorada, os astronautas da Apollo 15 usaram um veículo conhecido como jipe lunar.
Considere que, nos itens 2.1. a 2.4., o jipe pode ser representado pelo seu centro de massa (modelo da partícula material).
- 11ºano – Física – Domínio 1 – subdomínio 3 (Forças e movimentos)
2.1. Na Figura 1, encontra-se representado o gráfico da distância percorrida pelo jipe, em função do tempo, num dado percurso.
Seleccione a única opção que permite obter uma afirmação correcta.
O gráfico permite concluir que, no intervalo de tempo…
(A) [0 , t1 ], o jipe descreveu uma trajectória curvilínea.
(B) [t1 , t2 ], o jipe inverteu o sentido do movimento.
(C) [t2 , t3 ], o jipe esteve parado.
(D) [t3 , t4 ], o jipe se afastou do ponto de partida.
- Opção (C)
⇒ Imagine-se alguém a olhar apenas para um conta-quilómetros, para um relógio, e para o gráfico que resulta dessa informação.
⇒ Um gráfico de distância percorrida em função do tempo não permite concluir do tipo de trajectória.
⇒ De facto, um conta-quilómetros não fornece informação sobre a trajectória do movimento de um carro.
⇒ Também, como quer o carro ande no sentido positivo quer no negativo a distância percorrida é sempre positiva, não é possível averiguar do sentido do movimento.
⇒ Obrigatoriamente, se a distância percorrida não variar, o jipe esteve parado.
- Opção (C)…………. 5 pontos
- 11ºano – Física – Domínio 1 – subdomínio 3 (Forças e movimentos)
2.2. Admita que o jipe sobe, com velocidade constante, uma pequena rampa.
Seleccione a única opção em que a resultante das forças aplicadas no jipe, FR , está indicada correctamente.
- Opção (C)
⇒ Sendo constante a velocidade, não há a aceleração e a força resultante é nula.
- Opção (C)…………. 5 pontos
- 10ºano – Física – subdomínio 1 (Energia e movimentos)
2.3. Indique, justificando, o valor do trabalho realizado pela força gravítica aplicada no jipe quando este se desloca sobre uma superfície horizontal.
⇒ O trabalho da força gravítica é W = P |Δr| cos 90º .
⇒ Como a força é perpendicular ao deslocamento o trabalho é nulo (cos 90º = 0).
- A resposta deve abordar os seguintes tópicos:
⇒ Na situação descrita, a direcção da for a gravítica aplicada no jipe é perpendicular à direcção do deslocamento.
⇒ Assim, o trabalho realizado pela for a gravítica aplicada no jipe é nulo quando este se desloca sobre uma superfície horizontal.
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 – Física – subdomínio 1 (Energia e movimentos)
2.4. O jipe estava equipado com um motor eléctrico cuja potência útil, responsável pelo movimento do seu centro de massa, era 7,4 x 102 W.
Admita que a Figura 2 representa uma imagem estroboscópica do movimento desse jipe, entre os pontos A e B de uma superfície horizontal, em que as sucessivas posições estão registadas a intervalos de tempo de 10 s.
Calcule o trabalho realizado pelas forças dissipativas, entre as posições A e B.
Apresente todas as etapas de resolução.
⇒ Tem-se
- P = W/Δt
⇒ Como de A para B decorre Δt = 30 s , vem:
- Wmotor = 7,4 × 102 W × 30 s = 2,2 × 104 J
⇒ Tem-se também que:
- WFr = Wmotor +WFdissipativas
⇒ Como o movimento é uniforme, temos:
- 0 = Wmotor + WFdissipativas ⇔ − Wmotor = WFdissipativas ⇔ WFdissipativas = −2,2 × 104 J
⇒ Outra forma de resolver este item:
- trabalho = energia transferida / tempo decorrido
⇒ O jipe não acelera e move-se na horizontal.
⇒ Logo, toda a potência útil do motor é utilizada para vencer as forças de resistência do ar e do solo, dissipativas.
⇒ Assim, em 30 s, o intervalo de tempo entre A e B, a energia dissipada devido a essas forças de resistência vale
- 7,4 × 102 W × 30 s = 7,4 × 102 J/s × 30 s = 2,2 × 104 J
⇒ Esta energia dissipada corresponde ao trabalho das forças de resistência do ar e do solo, que apontam para o lado oposto ao movimento (de B para A).
- Esse trabalho é, pois, negativo e vale −2,2 × 104 J .
- A resolução deve apresentar, no mínimo, as seguintes etapas:
⇒ Determina a energia útil, no intervalo de tempo considerado (E = 2,22 x 104 J).
⇒ Determina o trabalho realizado pelas forças dissipativas entre as posições A e B (W = –2,2 x 104 J).
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 – Física – subdomínio 3 (Energia, fenómenos térmicos e radiação)
2.5. Na Lua, a inexistência de atmosfera impede que ocorra o mecanismo de convecção que, na Terra, facilitaria o arrefecimento do motor do jipe.
Descreva o modo como aquele mecanismo de convecção se processa.
⇒ O ar mais próximo do motor aquece, expande-se e torna-se menos denso, tendo, por isso, tendência a subir, sendo substituído por ar mais frio, mais denso.
⇒ O ar à medida que sobe, afastando-se do motor, arrefece e fica mais frio, aumentando de densidade, tendo tendência a descer.
⇒ Este mecanismo repete-se ao longo do tempo originando as correntes de convecção.
- A resposta deve abordar os seguintes tópicos:
⇒ Quando o ar, junto ao motor, aquece, torna-se menos denso. Esse ar sobe, dando origem a uma corrente quente ascendente.
⇒ Ao subir, o ar arrefece, tornando-se mais denso. Esse ar desce, dando origem a uma corrente fria descendente.
⇒ Estes processos repetem-se, ao longo do tempo, de tal modo que se formam, em simultâneo, correntes quentes ascendentes e correntes frias descendentes.
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.
3. Os ímanes têm, hoje em dia, diversas aplicações tecnológicas.
- 11ºano – Física – Domínio 2 – subdomínio 2 (Eletromagnetismo)
3.1. A Figura 3 representa linhas de campo magnético criadas por um íman em barra e por um íman em U.
Seleccione a única opção que permite obter uma afirmação correcta.
O módulo do campo magnético é…
(A) maior em P4 do que em P3 .
(B) igual em P4 e em P3 .
(C) maior em P2 do que em P1 .
(D) igual em P2 e em P1 .
- Opção (B)
⇒ O módulo do campo magnético é maior nos pontos das zonas em que as linhas de campo se adensam (as linhas de campo estão mais próximas).
⇒ Se as linhas de campo forem paralelas o campo é constante, isto é, tem o mesmo módulo, direcção e sentido em todos os pontos da região onde isso se verifica.
- Opção (B)…………. 5 pontos
- 11ºano – Física – Domínio 2 – subdomínio 2 (Eletromagnetismo)
3.2. Seleccione a única opção que apresenta correctamente a orientação de uma bússola, cujo pólo norte está assinalado a azul, colocada na proximidade do íman representado nos esquemas seguintes.
- Opção (D)
⇒ No exterior do íman, as linhas de campo magnético saem do pólo norte.
⇒ Uma bússola é um íman e, quando colocada numa região onde exista um campo magnético, orienta-se de forma que a linha de campo entre no seu pólo sul e saia no seu pólo norte.
- Opção (D)…………. 5 pontos
- 11ºano – Física – Domínio 2 – subdomínio 2 (Eletromagnetismo)
3.3. Oersted observou que uma agulha magnética, quando colocada na proximidade de um fio percorrido por uma corrente eléctrica, sofria um pequeno desvio.
Refira o que se pode concluir deste resultado.
⇒ A passagem de corrente do fio está associada à criação (indução) de um campo magnético.
- Uma corrente elétrica origina um campo magnético …………. 5 pontos
- 11ºano – Física – Domínio 2 – subdomínio 1 (Sinais e ondas)
3.4. Os ímanes são um dos constituintes dos microfones de indução, dispositivos que permitem converter um sinal sonoro num sinal eléctrico.
Na Figura 4, está representado um gráfico que traduz a periodicidade temporal do movimento vibratório de uma partícula do ar situada a uma certa distância de uma fonte sonora.
Determine o comprimento de onda do sinal sonoro, no ar, admitindo que, no intervalo de tempo considerado, a velocidade do som, nesse meio, era 342 m s−1.
Apresente todas as etapas de resolução.
⇒ Do gráfico, obtém-se o período T = 4,0 ms = 4,0 × 10-3 s
⇒ O c.d.o. λ vale, pois:
- v = λ/T ⇔ λ = v T = 342 m/s × 4,0 × 10−3 s = 1,4 m
⇒ [N.B.] O gráfico não pode, na realidade, dizer respeito à coordenada y de qualquer partícula de ar, num referencial adequado. Diz, sim, respeito à pressão de ar no ponto onde está o microfone. Este facto não tem, no entanto, qualquer influência na resolução numérica deste item.
- A resolução deve apresentar, no mínimo, as seguintes etapas:
⇒ Obtém o período do movimento oscilatório (T = 4,0 ms).
⇒ Calcula o comprimento de onda do sinal sonoro, no ar (λ = 1,4 m).
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.
4. O azoto (N) é um elemento químico essencial à vida, uma vez que entra na constituição de muitas moléculas biologicamente importantes.
O azoto molecular (N2) é um gás à temperatura e pressão ambientes, sendo o componente largamente maioritário da atmosfera terrestre.
- 10ºano – Química – Domínio 1 – subdomínio 2 (Energia dos eletrões nos átomos)
4.1. Seleccione a única opção que permite obter uma afirmação correcta.
No átomo de azoto no estado fundamental, existem…
(A) cinco electrões de valência, distribuídos por duas orbitais.
(B) três electrões de valência, distribuídos por quatro orbitais.
(C) cinco electrões de valência, distribuídos por quatro orbitais.
(D) três electrões de valência, distribuídos por uma orbital.
- Opção (C)
⇒ 7N = 1s2 2s2 2px1 2py1 2pz1
- Opção (C)…………. 5 pontos
- 10ºano – Química – Domínio 1 – subdomínio 3 (Tabela periódica)
4.2. Justifique a afirmação seguinte, com base nas posições relativas dos elementos azoto (N) e fósforo (P), na Tabela Periódica.
A energia de ionização do azoto é superior à energia de ionização do fósforo.
⇒ Ambos os elementos pertencem ao mesmo grupo da tabela periódica.
⇒ No entanto, o fósforo está num período superior ao do azoto, pelo que os seus electrões de valência se encontram num nível superior.
⇒ Deste modo, é de esperar que a energia necessária para remover os electrões de valência do elemento fósforo seja menor do que a energia necessária para remover os electrões de valência do azoto.
- A resposta deve abordar os seguintes tópicos:
⇒ O azoto antecede o fósforo no mesmo grupo da Tabela Periódica.
⇒ Como a energia de ionização apresenta tendência para diminuir ao longo de um grupo, a energia de ionização do azoto será superior à do fósforo.
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)
4.3. Considere que a energia média de ligação N – N é igual a 193 kJ mol–1 e que, na molécula de azoto (N2), a ligação que se estabelece entre os átomos é uma ligação covalente tripla.
Seleccione a única opção que contém os termos que preenchem, sequencialmente, os espaços seguintes, de modo a obter uma afirmação correcta.
A quebra das ligações triplas em 1 mol de moléculas de azoto, no estado gasoso, envolve a _______ de uma energia ________ a 193 kJ.
(A) libertação … inferior
(B) libertação … superior
(C) absorção … superior
(D) absorção … inferior
- Opção (C)
⇒ Quando se quebram ligações é absorvida energia e quando se formam ligações ela é libertada.
⇒ A energia envolvida em ligações triplas é maior do que nas ligações simples.
- Opção (C)…………. 5 pontos
- 10ºano – Química – Domínio 2 – subdomínio 1 (Ligação química)
4.4. Represente a molécula de azoto (N2), utilizando a notação de Lewis.
- :N ≡ N:
⇒ Forma-se uma ligação tripla, a partir dos electrões das orbitais 2p de cada átomo, ficando um par de electrões (das orbitais 2s) para cada um dos átomos.
- :N ≡ N: …………. 5 pontos
- 10ºano – Química – Domínio 2 – subdomínio 2 (Gases e dispersões)
4.5. O gráfico da Figura 5 representa o volume, V, de diferentes amostras de azoto (N2), em função da quantidade de gás, n, existente nessas amostras, à pressão de 752 mm Hg e à temperatura de 55 ºC.
Que significado físico tem o declive da recta representada?
- V/n = Vm
⇒ O declive é o volume molar do gás, nestas condições de pressão e temperatura. Ou seja, é o volume de gás, por mole, nestas condições de pressão e temperatura.
⇒ Volume molar do N2, nas condições de pressão e de temperatura referidas …………. 5 pontos
5. Um dos compostos cuja emissão para a atmosfera acarreta prejuízos graves à saúde dos seres vivos é o óxido de azoto, NO (g), também designado por óxido nítrico, que contribui para a formação da chuva ácida e para a destruição da camada de ozono.
Este composto pode ser formado, a altas temperaturas, a partir da reacção entre o azoto e o oxigénio atmosféricos, de acordo com a seguinte equação química:
N2 (g) + O2 (g) ⇋ 2 NO (g)
Na tabela seguinte, estão registados os valores da constante de equilíbrio, Kc, desta reacção, para diferentes valores de temperatura.
- 11ºano – Química – Domínio 1 – subdomínio 2 (Equilíbrio químico)
5.1. Considere que o sistema químico se encontra em equilíbrio à temperatura de 2000 K e que as concentrações de equilíbrio das espécies N2 (g) e O2 (g) são, respectivamente, iguais a 0,040 mol dm−3 e a 0,010 mol dm−3.
Escreva a expressão que traduz a constante de equilíbrio da reacção de formação do NO (g).
Calcule a concentração de equilíbrio da espécie NO (g), à temperatura referida.
Apresente todas as etapas de resolução.
- A resolução deve apresentar, no mínimo, as seguintes etapas:
⇒ Escreve a expressão que traduz a constante de equilíbrio, Kc, da reacção considerada
⇒ Calcula a concentração de equilíbrio da espécie NO (g), a 2000 K ([NO] = 2,8 x 10–3 mol dm–3).
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.
- 11ºano – Química – Domínio 1 – subdomínio 2 (Equilíbrio químico)
5.2. Faça uma estimativa do valor da constante de equilíbrio da reacção de formação do NO (g), à temperatura de 2400 K, a partir dos valores da tabela acima.
Utilize a máquina de calcular gráfica, assumindo uma variação linear entre as grandezas consideradas.
Apresente o valor estimado com três algarismos significativos.
⇒ Equação da recta que melhor se ajusta:
- Kc = 7,84 × 10−5 T − 0,138
⇒ Quando T = 2400 K, vem:
- Kc = 7,84 × 10−5 × 2400 − 0,138 = 5,02 × 10−2
- Kc = 5,02 x 102 …………. 5 pontos
- 11ºano – Química – Domínio 1 – subdomínio 2 (Equilíbrio químico)
5.3. Seleccione a única opção que contém os termos que preenchem, sequencialmente, os espaços seguintes, de modo a obter uma afirmação correcta.
Quando se provoca um aumento da temperatura do sistema em equilíbrio, a pressão constante, a reacção _______ é favorecida, o que permite concluir que a reacção de formação da espécie NO (g) é _______.
(A) inversa … exotérmica
(B) directa … endotérmica
(C) inversa … endotérmica
(D) directa … exotérmica
- Opção (B)
⇒ Como a constante de equilíbrio aumenta com a temperatura, a reacção directa é endotérmica e, para maiores temperaturas, há mais produtos.
⇒ É favorecida a reacção directa.
- Opção (B)…………. 5 pontos
- 11ºano – Química – Domínio 1 – subdomínio 1 (Aspetos quantitativos das reações químicas)
5.4. As reacções entre o óxido de azoto, NO (g), e o ozono, O3 (g), podem ser traduzidas por um mecanismo reaccional (em cadeia), no qual ocorrem, sucessivamente, a destruição de uma molécula de O3 (g) e a regeneração de uma molécula de NO (g).
Seleccione a única opção que refere as fórmulas químicas que preenchem, sequencialmente, os espaços seguintes, de modo a obter um esquema correcto do mecanismo reaccional considerado.
O3 (g) + NO (g) → NO2 (g) + _____
NO2 (g) + O (g) → _____ + O2 (g)
(A) O (g) … N2 (g)
(B) O (g) … NO (g)
(C) O2 (g) … NO (g)
(D) O2 (g) … N2 (g)
- Opção (C)
⇒ As equações químicas devem estar acertadas quanto ao número de átomos nos reagentes e nos produtos de reacção.
- Opção (C)…………. 5 pontos
- 10ºano – Química – Domínio 2 – subdomínio 3 (Transformações químicas)
5.5. À semelhança do que acontece com o NO (g), também a emissão de CFC para a atmosfera contribui para uma diminuição acentuada da concentração de ozono estratosférico.
Refira duas das características dos CFC responsáveis por esse efeito.
⇒ Os CFC são estáveis na camada mais baixa da atmosfera, a troposfera.
⇒ Quando os CFC passam para a estratosfera ficam sujeitos a radiação UV, que os decompõe, originando radicais livres de cloro.
- A resposta deve abordar os seguintes tópicos:
⇒ Os CFC são compostos quimicamente estáveis na troposfera.
⇒ Os CFC originam radicais livres de cloro na estratosfera.
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.
6. A concentração de uma solução de um ácido pode ser determinada, experimentalmente, através de uma titulação com uma solução padrão de hidróxido de sódio, NaOH (aq).
- 10ºano – Química – Domínio 1 – subdomínio 1 (Massa e tamanho dos átomos)
- A.l. – Medições
6.1. Admita que, para efectuar uma titulação de uma solução de um ácido, se começou por encher uma bureta de 50 mL com uma solução padrão de NaOH, aferindo-se o nível de líquido com o zero da escala.
Na Figura 6 está representado o nível de titulante na bureta num determinado ponto da titulação.
Seleccione a única opção que apresenta o resultado da medição do volume de titulante gasto até àquele ponto da titulação.
(A) (18,60 ± 0,05) cm3
(B) (17,40 ± 0,05) cm3
(C) (17,4 ± 0,1) cm3
(D) (18,6 ± 0,1) cm3
- Opção (B)
⇒ Concluí-se que da bureta saíram 17 cm3 mais o correspondente a quatro divisões da escala.
⇒ Como entre o 17 e o 18 existem dez divisões, a cada divisão corresponde 0,1 cm3.
⇒ Então, os números exactos são 17,4.
⇒ A incerteza absoluta é igual a metade da menor divisão da escala, ou seja, 0,05 cm3.
⇒ Estimando o último algarismo significativo como 0 (zero), a medição é (17,40 ± 0,05) cm3.
- Opção (B)…………. 5 pontos
6.2. A Figura 7 representa a curva de titulação de 25,00 cm3 de uma solução aquosa de ácido sulfúrico, H2SO4 (aq), com uma solução padrão de NaOH, de concentração 0,10 mol dm−3, podendo a reacção que ocorre ser representada por:
H2SO4 (aq) + 2 NaOH (aq) → 2 H2O (l) + Na2SO4 (aq)
- 11ºano – Química – Domínio 2 – subdomínio 1 (Reações ácido-base)
- 11ºano – Química – A.l. – 2.1 – Titulação ácido-base
6.2.1. Determine a concentração da solução de ácido sulfúrico, partindo do volume de titulante adicionado até ao ponto de equivalência da titulação.
Apresente todas as etapas de resolução.
⇒ Do gráfico obtém-se o volume do titulante, 50,0 cm3 .
⇒ A quantidade, em moles de titulante, é:
- c = n/V
- c = 0,10 mol/dm3
- n = 0,10 mol/dm3 × 0,050 dm3 = 5,0 × 10−3 mol
⇒ Tendo em conta a estequiometria da reacção, vem:
⇒ Tendo em conta a estequiometria da reacção, vem:
- A resolução deve apresentar, no mínimo, as seguintes etapas:
⇒ Calcula a quantidade de NaOH que reagiu (n = 5,00 x 10–3 mol), a partir do volume de titulante adicionado até ao ponto de equivalência (V = 50,0 cm3).
⇒ Considerando a estequiometria da reacção (1 mol de ácido : 2 mol de base), calcula a quantidade de H2SO4 que existia na solução titulada (n = 2,50 x 10–3 mol).
⇒ Calcula a concentração da solução de ácido sulfúrico (c = 0,10 mol dm–3).
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.
- 11ºano – Química – Domínio 2 – subdomínio 1 (Reações ácido-base)
- 11ºano – Química – A.l. – 2.1 – Titulação ácido-base
Justifique o facto de aqueles indicadores serem adequados à detecção do ponto de equivalência da titulação considerada.
⇒ Para ser eficaz, a zona de viragem do indicador deve estar contida na variação brusca de pH da curva da titulação (desejavelmente deve conter o ponto de equivalência).
⇒ Neste caso, a variação brusca de pH ocorre entre pouco menos de 4 e pouco mais de 10.
⇒ O ponto de equivalência é para pH = 7.
⇒ Para o azul de bromotimol a zona de viragem dá-se para valores de pH entre 6,0 e 7,6 e para a fenolftaleína entre 8,0 e 9,6.
⇒ Ambos os indicadores satisfazem o critério de eficácia (a zona de viragem do indicador deve estar contida na variação brusca de pH).
- A resposta deve abordar os seguintes tópicos:
⇒ A curva de titulação apresenta uma variação brusca de pH que abrange um intervalo de valores bastante largo, na vizinhança do ponto de equivalência.
⇒ O azul de bromotimol e a fenolftaleína são adequados à detecção do ponto de equivalência, uma vez que as zonas de viragem destes indicadores estão contidas no intervalo de valores de pH que corresponde àquela variação.
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.
FIM
