• Opção (C)

🛑   O gráfico apresenta a solubilidade expressa em gramas de sal por 100 mL de água.

🛑   Para uma dada temperatura, se a massa de sal dissolvida numa mesma massa de água for maior (maior solubilidade), esse sal é mais solúvel a essa temperatura.

🛑   Verifica-se que para um dada massa de água, no intervalo de temperaturas considerado, é maior a massa dissolvida do nitrato de prata, AgNO₃, e também se verifica que a massa dissolvida desse sal aumenta com o aumento de temperatura. 

• Opção (C)  ……………. 10 pontos

• Opção (B)

🛑   De acordo com a definição de solubilidade e a partir dos dados fornecidos no gráfico da Figura 1, a massa máxima de nitrato de prata que, a 24ºC, poderá existir dissolvida em 100 mL de solução saturada é 250 g

🛑   Como a massa de nitrato de prata já dissolvida, a 24ºC, em 100 mL de água destilada é 12,0 g, a massa de nitrato de prata que ainda seria possível adicionar é:  

• 250 g – 12,0 g = 238 g 

• Opção (B)  ……………. 10 pontos

🛑   Cálculo das quantidades de matéria correspondente a 12,0 g de AgNO₃ e a 5,0 g de NaCℓ:

🛑   Como se admite que o volume de cada solução é o volume do solvente (considera-se que não há variação de volume após dissolução do sal), o volume da solução resultante é:

• 𝑉 = (100 + 100) mL = 0,200 L = 0,200 dm³  

🛑   Cálculo das concentrações de AgNO3 e de NaCℓ na solução resultante da adição das duas soluções preparadas:

🛑   Como ao se dissociarem 1 mol de AgNO₃ e 1 mol de NaCℓ originam, respetivamente, 1 mol de Ag⁺ e 1 mol de Cℓ⁻, na solução resultante da adição das soluções preparadas as concentrações são :

• [Ag⁺] = 0,353 mol dm⁻³ 
• [Cℓ⁻] = 0,428 mol dm⁻³ 

O quociente e reação é:

• 𝑄s = |Ag+||Cℓ−| = 0,353 × 0,428 = 0,15 

Para uma solução saturada:

• |Ag⁺||Cℓ⁻| = 𝐾s = 1,6 × 10⁻¹⁰ 

🛑   Como se verifica 𝑄s > 𝐾s, houve formação de precipitado, diminuindo progressivamente o 𝑄s até se atingir a condição 𝑄s = 𝐾s, com o consequente equilíbrio químico. 

Elementos de resposta:

🛑    Calcula as concentrações de Ag⁺ (0,353 mol dm^-3) e de Cl^– (0,428 mol dm^-3) após a junção das duas soluções;

🛑    Calcula o quociente da reação (0,15);

🛑    Verifica que Q > Ks [pelo que há formação de precipitado].

• Opção (A)

🛑   Ficaram escurecidas as amostras nos tubos A, C e D: no tubo A exposto diretamente à luz ambiente, no tubo D após exposição a luz azul, predominantemente, e um pouco escurecida no tubo C após exposição a luz verde, predominantemente. 

🛑   No tubo E, por ser revestido com material opaco, a luz não chegou à amostra (prevê-se que não haja transmissão de luz visível para o interior do tubo); não podendo existir nenhuma reação fotoquímica, este tubo constitui um controlo sobre como estava a solução inicialmente. Uma superfície opaca prateada é refletora da luz. 

🛑   O tubo B apresenta um aspeto semelhante ao tubo E, portanto, a luz que chegou à solução não terá produzido reação no tubo B. 

• Verifica-se que o AgCℓ não escurece quando exposto a luz vermelha, mas escurece com luz azul e verde. 

• Opção (A)  ……………. 10 pontos

• Opção (C)

🛑   As radiações que incidiram nas amostras têm fotões tanto mais energéticos quanto mais escuras ficarem as amostras (indicando que mais AgCℓ sofreu reação) e a cor que apresentam os revestimentos correspondem às radiações que predominantemente os atravessam.

🛑   O vermelho é a cor visível mais “fria” (radiação com menor frequência) e, das radiações testadas, o azul é a cor visível mais “quente” (com maior frequência). 

🛑   A sequência crescente de escurecimento das amostras é a dos tubos B, C e D (vermelho, verde e azul), correspondendo esta sequência a uma energia crescente dos fotões das radiações que atravessaram os revestimentos. 

• Opção (C)  ……………. 10 pontos

Para um ângulo de incidência 𝛼_i = 32° na superfície de separação ar-vidro, determina-se a amplitude do ângulo de refração pela lei de Snell-Descartes: 

Estabelecendo a relação trigonométrica: 

Determina o valor solicitado, percorrendo as etapas seguintes:

🛑    Calcula o ângulo de refração de acordo com a lei de Snell-Descartes  (20,4º) ……….. 5 pontos

🛑    Calcula a distância que a luz percorre ao atravessar a lâmina de vidro (3,0 x 10^-2 m) ………… 5 pontos

🛑    De acordo com a informação do gráfico da Figura 4, à medida que o comprimento de onda, λ, da radiação diminui, o índice de refração, n, do vidro aumenta. 

🛑    Como c = n v, sendo c a velocidade de propagação de qualquer radiação no vazio constante, pode concluir-se que, com o aumento de n, a velocidade de propagação da radiação no vidro diminui.

🛑    De acordo com o referido, pode afirmar-se que a velocidade de propagação da radiação eletromagnética no vidro diminui com a diminuição do comprimento de onda desta. 

Elementos de resposta:

🛑    refere que [de acordo com o gráfico] a um menor comprimento de onda de radiação corresponde um maior índice de refração do vidro;

🛑    refere que o índice de refração [do vidro] e a velocidade de propagação [da radiação eletromagnética no vidro] são inversamente proporcionais (ou equivalente);

🛑     conclui que para um menor comprimento de onda da radiação, a velocidade de propagação [da radiação eletromagnética] diminui.

🛑    O carrossel roda com velocidade angular constante. Como se colocam os telemóveis em diferentes posições radiais, a variável independente é o raio, 𝑟, de cada uma das trajetórias circulares descritas pelos telemóveis.

🛑    Em função da posição dos telemóveis são medidas as respetivas acelerações centrípetas, por isso, a variável dependente é a aceleração centrípeta, 𝑎_c. 

🛑    A aceleração centrípeta e o raio da trajetória relacionam-se por 𝑎_c = 𝜔² 𝑟, sendo 𝜔 o módulo da velocidade angular. 

🛑    Elaborando o gráfico 𝑎_c =𝑓(𝑟) encontra-se uma relação linear, com uma reta de regressão de declive igual ao quadrado do módulo da velocidade angular. 

A abcissa na origem, 0,033, resulta de erros de medida, mas é próxima de zero. 

Determina o valor solicitado, percorrendo as etapas seguintes:

🛑    Relaciona os raios medidos com os módulos das acelerações centrípetas medidas, através da expressão a_c = ω² x r …………. 5 pontos

🛑    Calcula o módulo da velocidade angular a partir da reta de ajuste  (0,47 rad s^-1) (ver nota) ………… 5 pontos

Nota ‒ A apresentação do resultado final com um número de algarismos significativos diferente do solicitado no enunciado do item implica a desvalorização de dois pontos.

• Opção (D)

A frequência de translação do eletrão seria :

O eletrão teria uma velocidade de módulo :

• Opção (D)  ……………. 10 pontos

• Opção (A)

🛑    A diferença de potencial elétrico entre os elétrodos é a energia elétrica transferida por unidade de carga que atravessa o gás rarefeito. 

• Opção (A)  ……………. 10 pontos

• Opção (B)

🛑    Um átomo, quando excitado, emite radiação por transições eletrónicas de níveis de energia superiores para níveis de energia inferiores. A energia dos fotões da radiação emitida é igual à diferença entre a energia do nível superior e a do nível inferior. 

🛑    Para o átomo de hidrogénio, as radiações situam-se na zona do espetro visível quando o eletrão transita de um nível 𝑛 de energia superior (𝑛 > 2) para o nível 2. Assim, as quatro primeiras riscas no visível resultam das transições dos níveis 3, 4, 5 e 6 para o nível 2. 

🛑    A transição do eletrão do nível 𝑛 = 3 para o nível 𝑛 = 2 corresponde à risca de menor energia na região do visível, a transição do eletrão do nível 𝑛 = 4 para o nível 𝑛 = 2 corresponde ao segundo menor valor de energia. Como a energia dos fotões é inversamente proporcional ao comprimento de onda, a transição eletrónica 4→2 corresponde ao segundo maior valor do comprimento de onda das riscas apresentadas, portanto, à risca H𝛽. 

• Opção (B)  ……………. 10 pontos

🛑    Uma diminuição do volume produz igual aumento, em percentagem, das concentrações de cada uma das espécies. Como a soma dos coeficientes estequiométricos dos reagentes é igual à soma dos coeficientes estequiométricos dos produtos (essas somas são iguais a 2) e as concentrações de reagentes e de produtos variam na mesma proporção, o quociente da reação, por diminuição de volume, manter-se-ia igual à constante de equilíbrio. Como a constante de equilíbrio é constante a uma mesma temperatura, diminuir o volume mantendo a temperatura, não altera o equilíbrio químico. 

🛑    Pelo contrário, se o volume for constante não se alteram as concentrações, mas a diminuição de temperatura altera o valor da constante de equilíbrio. Como a reação é exotérmica no sentido direto (dado que a variação de entalpia é negativa), uma diminuição de temperatura, de acordo com o princípio de Le Châtelier, favorece o sentido direto, o da libertação de energia, aumentando, assim, a produção de di-hidrogénio. 

🛑    Prevê-se que apenas com o segundo procedimento se assegure o cumprimento do objetivo pretendido, a maximização da produção de H₂ (g). 

Elementos de resposta:

    🛑    refere que [,de acordo com o princípio de Le Châtelier,] a diminuição do volume do reservatório corresponde a um aumento da pressão que não tem influência na quantidade de H₂ produzido, porque a quantidade de gases nos reagentes e nos produtos da reação é igual;

    🛑    refere que [,de acordo com o princípio de Le Châtelier,] pelo facto de se tratar de uma reação exotérmica, a diminuição da temperatura do sistema [favorece a reação no sentido direto, o que] irá aumentar a quantidade de H₂ produzido.

Cálculo da energia libertada na formação das ligações covalentes nas moléculas dos produtos da reação:

• 1 mol de CH₄ =  4 mol de ligações C – H = 4 x 414 = 1656 kJ
• 2 mol de H₂O = 2 x 2 mol de ligações O – H = 2 x 2 x 460 = 1840 kJ

🛑    Total = 3496 kJ

Cálculo da energia absorvida na rutura das ligações covalentes nas moléculas dos reagentes:

• 1 mol de CO₂ =  2 mol de ligações C = O = 2 x 799 = 1598 kJ
• 4 mol de H₂ = 4 mol de ligações H – H = 4 x 436 = 1744 kJ

🛑    Total = 3342 kJ

Por convenção, a energia absorvida é positiva e a energia libertada é negativa. 

Determinação da variação de entalpia da reação:

• ΔH = – 3496 + 3342 = – 154 kJ

Esta reação é exotérmica, pois o valor da energia total envolvida na rutura das ligações nos reagentes é inferior ao valor da energia total envolvida na formação das ligações nos produtos. 

Determina o valor solicitado, percorrendo as etapas seguintes:

🛑    Calcula a energia absorvida na quebra das ligações de 1 mol de CO₂ e 4 mol de H₂ (3342 kJ) (ver nota) ……….. 3 pontos

🛑    Calcula a energia libertada na formação de 1 mol de CH₄ e 2 mol de H₂O (3496 kJ) (ver nota) ………… 3 pontos

🛑     Calcula a variação de entalpia da reação (– 154 kJ) …………. 4 pontos

Nota ‒ A ordem das duas primeiras etapas é arbitrária.

• Opção (A)

Cálculo das quantidades de matéria de reagentes:

Pela estequiometria da reação:

• Como só existem 200 mol de H₂, este é o reagente limitante. 

Ao reagirem, 200 mol de H₂ originariam 50 mol de CH₄ 

A quantidade de CH₄ produzida:

• Opção (A)  ……………. 10 pontos

⇒ (a) – (2)

⇒ (b) – (3)

⇒ (c) – (5)

🛑    Entende-se por geometria molecular o modo como os átomos ou grupos de átomos ligados ao átomo central se localizam no espaço em torno desse átomo central.

É possível prever a geometria da maior parte das moléculas com base na teoria da repulsão dos pares eletrónicos de valência. Esta teoria considera que a disposição espacial dos átomos em torno de um átomo central é a que conduz à máxima estabilidade da molécula, ou seja, às menores repulsões entre as nuvens eletrónicas (correspondentes às ligações covalentes e aos eletrões não compartilhados).

• Dióxido de carbono: os pares eletrónicos que constituem as duas ligações duplas afastam-se o mais possível. Por isso, a molécula é linear.
• Metano: os quatro pares eletrónicos correspondentes às quatro ligações afastam-se o mais possível entre si. A molécula é tetraédrica.
• Água: os quatro pares eletrónicos localizam-se em torno do oxigénio o mais afastados possível uns dos outros, ou seja, segundo uma disposição, aproximadamente, tetraédrica. Dois destes pares eletrónicos são não ligantes e os dois restantes formam as duas ligações, o que confere à molécula uma geometria angular.

🟡    (A) – (2) ;

🟡    (B) – (3) ;

🟡   (C) – (5) ;

• Opção (A)

🛑    Por definição, as linhas de campo elétrico emergem das cargas elétricas positivas e convergem para as cargas elétricas negativas.

🛑    As linhas de campo elétrico nunca se cruzam. 

• Opção (A)  ……………. 10 pontos

• Opção (D)

O número de partículas :

A quantidade de matéria :

• Opção (D)  ……………. 10 pontos

A massa de enxofre em uma tonelada de carvão é:

•  𝑚_S = 0,035 × 10³ kg = 3,5 × 10⁴ g  

A correspondente quantidade de matéria é:

O volume da «toalha» de água é:

• 𝑉 = 10 × 10⁻³ × π × (1,0 × 10³ )² = 3,14 × 10⁴ m³ = 3,14 × 10⁷ dm³ 

Admite-se que 𝑛(S) = 𝑛(SO₂) e, de acordo com a estequiometria das reações, 𝑛(H₃O⁺) = 2 𝑛(SO₂)

Sendo o:

• pH = − log |H₃O⁺| = − log (6,94 × 10⁻⁵) = 4,2 

Determina o valor solicitado, percorrendo as etapas seguintes:

🛑    Calcula a quantidade de enxofre numa tonelada de carvão (1,09 x 10³ mol)  (ver nota) ……….. 3 pontos

🛑    Calcula o volume de água da chuva na área considerada (3,14 x 10⁷ dm³) (ver nota) ……….. 2 pontos

🛑    Calcula, de acordo com a estequiometria das equações, a concentração de H₃O⁺ na água da chuva (6,94 x 10^-5 mol dm^-3) ………… 3 pontos

🛑    Calcula o pH da água da chuva (4,2) ………….. 2 pontos

Nota ‒ A ordem das duas primeiras etapas é arbitrária

• Opção (C)

• ΔEp = m g Δh
• Δh = d sen α
• m_e = 3 m_t

A aceleração adquirida ao longo de um plano inclinado (rampa) é :

• Fr = ma ⇔ Px = ma ⇔ m g sen α = m a ⇔ a = g sen α 

🛑    Para a esquiadora:

• |a_e| = 9,8 x sen 20º = 3,35 m s^-2 
• ΔEpe = m g Δh = 3 m_t g d sen α = 3 m_t g 50 sen 20º = 51,3 m_t g J

🛑    Para o trenó:

• |a_t| = 9,8 x sen 40º = 6,30 m s^-2 
• ΔEpt = m_t g Δh = m_t g d sen α =  m_t g 50 sen 40º = 32,1 m_t g J

• Opção (C)  ……………. 10 pontos

• Opção (D)

🛑  O trenó parte da posição D do repouso, a energia cinética inicial é nula 

🛑  Há conservação de energia mecânica da esquiadora e do trenó durante os respetivos percursos. 

• | Δ𝐸c | = | Δ𝐸p |

🛑    Como:

• | Δ𝐸p_e | > | Δ𝐸p_t |

🛑    Conclui-se:

• | Δ𝐸c_e | > | Δ𝐸c_t |

• Opção (D)  ……………. 10 pontos

A esquiadora e o trenó encontram-se no plano horizontal com o mesmo módulo de velocidade, v.  

🛑  Dado que o trenó parte do repouso em D e como há conservação de energia mecânica, pode escrever-se, para o trenó: 

• Ec_f = Ep_i ⇔ ½ m_t v_t² = m_t g 50,0 sen 40º ⇔ v_t² = 2 x 9,8 x 50,0 sen 40º ⇔ v_t² = 6,30 x 10² ⇔ v_t = 25,1 m s^-1 

Para a esquiadora, a velocidade final é 25,1 m s^-1

• Ec_f = Ep_i ⇔ ½ m_e v_e² = m_e g 50,0 sen 20º + ½ m_e v_ei²  ⇔ v_ei² = v_e²  – 2 x 9,8 x 50,0 sen 20º ⇔ v_ei² = 25,1²  – 100 x 9,8 x 50,0 sen 20º ⇔ v_ei² = 2,95 x 10²  ⇔ v_ei = 17,1 m s^-1 

A velocidade com que a esquiadora parte da posição A é, em módulo, igual a 17,1 m s⁻¹ 

Determina o valor solicitado, percorrendo as etapas seguintes:

    🛑    Calcula o módulo da velocidade atingida pelo trenó em C (25,1 m s^-1) …….. 5 pontos

    🛑    Calcula o módulo da velocidade da esquiadora em A (17 m s^-1) …….. 5 pontos

• Opção (B)

🛑    Se o copo de precipitação estiver tapado, impede-se a troca de massa com o exterior (o sistema copo + água é fechado).

🛑    Se o copo de precipitação tiver o diâmetro da placa de aquecimento, minimiza-se a perda de energia, pois, no caso de a placa ter um diâmetro superior ao do copo de precipitação, o ar por cima do excesso de área da placa seria aquecido e subiria por convecção, sendo renovado por ar mais frio.

🛑    A energia útil para aquecimento da água seria menor. 

• Opção (B)  ……………. 10 pontos

• Opção (B)

🛑    No gráfico, o intervalo 0 a 𝑡₁ corresponde ao intervalo de tempo de aquecimento do gelo. 

🛑    Sendo 𝐸 a energia absorvida pelo gelo, a capacidade térmica do gelo determina-se por: 

• Opção (B)  ……………. 10 pontos

⇒ (a) – (2)

⇒ (b) – (1)

⇒ (c) – (1)

🛑    Durante as mudanças de fase, a energia absorvida quebra as ligações entre as moléculas (ligações intermoleculares), não aumentando, em média, a energia cinética das moléculas, consequentemente, a temperatura mantêm-se. 

🛑    A energia interna do sistema aumenta uma vez que o sistema está a absorver energia da placa.

🛑    Como potência absorvida é constante, a energia absorvida é diretamente proporcional ao tempo decorrido.

🛑    A mudança de fase ocorre quando a temperatura é constante, e verifica-se no gráfico que o tempo decorrido foi maior para a temperatura 𝜃₃ (evaporação) do que para a temperatura 𝜃₂ (fusão). 

     🟡    (a) – 2

     🟡    (b) – 1

     🟡    (c) – 1