Ficha nº5 : Exames e TI (2014 – 2017)

Ficha nº5

Exercícios de exames e testes intermédios (2014 – 2017)

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

1. (2014 – 1ªF) A reação de síntese do amoníaco pode ser traduzida por

N₂ (g) + 3 H₂ (g) ⇋ 2 NH₃ (g) ΔH = -92 kJ mol^-1

Considere que se introduziu, num reator com a capacidade de 1,00L, uma mistura de nitrogénio, hidrogénio e amoníaco, em fase gasosa, em diferentes concentrações.

O gráfico da Figura 4 representa a evolução, ao longo do tempo, t, das concentrações, c, dessas substâncias, à temperatura T.

A fração molar de NH₃, na mistura gasosa inicialmente introduzida no reator, é

(A) 7,1 × 10^-2

(B) 6,7 × 10^-2

(C) 3,6 × 10^-1

(D) 2,1 × 10^-1

Resolução

Opção (B)

⇒ Determinar a quantidade de cada constituinte do sistema na mistura gasosa inicialmente introduzida no reator

n(NH₃) = [NH₃] x V = 0,050 x 1,0 = 0,050 mol

n(N₂) = [N₂] x V = 0,500 x 1,0 = 0,500 mol

n(H₂) = [H₂] x V = 0,200 x 1,0 = 0,200 mol

⇒ Calcular a fração molar de NH₃ na mistura gasosa inicial

Critérios

Opção (B) …………. 5 pontos

2. (2014 – 2ªF) As soluções aquosas de ácido acético a partir das quais se obtém uma curva de calibração são preparadas a partir de uma solução inicial de concentração 4,50 mol dm^-3.

Qual é o fator de diluição a considerar na preparação da solução de ácido acético de concentração 0,50 mol dm^-3?

(A) 9

(B) 5

(C) 4

(D) 2

Resolução

Opção (A)

Fator de diluição = c_{solução concentrada}/c_{solução diluída} ⟺ Fator de diluição = 4,50/0,50 ⟺ Fator de diluição = 9

Critérios

Opção (A) …………. 5 pontos

3. (2014 – 2ªF) A densidade de uma solução de ácido acético de concentração 0,50 mol dm^-3 é 1,0025 × 10³ g dm^-3, a 20 ºC.

Qual das expressões seguintes permite calcular a quantidade de ácido acético que existe em 100 g da solução?

Resolução

Opção (A)

⇒ Para determinar o volume de solução:

⇒ Para determinar a quantidade de ácido acético:

⇒ Calcular a quantidade, n_ácido, que existe em 100 g de solução:

Critérios

Opção (A) …………. 5 pontos

4. (2014 – 2ªF) Quantos átomos de hidrogénio existem em 5,0 moles de moléculas de ácido acético, CH₃COOH?

(A) 2,4 ×10²⁵

(B) 3,0 ×10²⁴

(C) 2,4 ×10²⁴

(D) 1,2 ×10²⁵

Resolução

Opção (D)

⇒ Analisando a fórmula química do ácido acético, verifica-se que cada molécula é constituída por 8 átomos (4 átomos de hidrogénio, 2 átomos de carbono e 2 átomos de oxigénio), permitindo concluir que o número de átomos de hidrogénio é 4 vezes superior ao número de moléculas.

⇒ Calcular o número de moléculas, N, de ácido acético existente em 5 moles, n, de moléculas de CH₃COOH

N(CH₃COOH) = n(CH₃COOH) × N_A⇔ N(CH₃COOH) = 5 × 6,02×10²³ ⇔ N(CH₃COOH) = 3,01×10²⁴moléculas

⇒ Calcular o número de átomos de hidrogénio, N, existente em 3,01×10²⁴ moléculas de CH₃COOH

N(H) = 4 × N(CH₃COOH) ⇔ N(H) = 3,01×10²⁴× 4 ⇔ N(H) = 1,2×10²⁵ átomos.

Critérios

Opção (D) …………. 5 pontos

5. (2014 – EE) Numa terceira fase, o hidróxido de magnésio sólido, entretanto separado, reage com ácido clorídrico, formando cloreto de magnésio, MgCl₂.

A reação que ocorre é traduzida por

Mg(OH)₂(s) + 2 HCl(aq) → MgCl₂(aq) + 2 H₂O(l)

Considere que se utiliza uma solução de ácido clorídrico, de densidade 1,15 gcm^-3, que contém 30%, em massa, de HCl.

Qual das expressões seguintes permite calcular a massa de HCl que existe em 500cm³ da solução?

Resolução

Opção (A)

⇒ Calcular a massa existente em 500 cm³ de solução de HCl:

⇒ Calcular a massa de HCl (soluto) existente em 500 cm³ de solução:

Critérios

Opção (A) …………. 5 pontos

6. (2014 – EE) Numa atividade laboratorial, um grupo de alunos preparou, com rigor, 100,00 cm³ de uma solução aquosa de sulfato de cobre (II), CuSO₄, de concentração 0,400 mol dm^-3, por dissolução de sulfato de cobre (II) penta-hidratado, CuSO4 • 5H₂O, sólido.

6.1. Calcule a massa de sulfato de cobre penta-hidratado que foi necessário medir, para preparar essa solução.

Apresente todas as etapas de resolução.

Resolução

V (CuSO₄ (aq)) = 100,00 cm³
c (CuSO₄ (aq)) = 0,400 mol dm^-3
m (CuSO₄.5 H₂O (s)) = ?
M (CuSO₄.5 H₂O (s)) = 249,52 g mol^-1

⇒ Cálculo da quantidade 1 mol de sulfato de cobre II existente em 100,00 cm³ de solução:

c = n/V ⇔ n = c x V = 0,100 dm³ x 0,400 mol dm^-3 = 4,00 x 10^-2 mol

⇒ A quantidade (mol) de sulfato de cobre (II) existente em 100,00 cm³ de solução é igual à quantidade (mol) de sulfato de cobre (II) penta-hidratado necessário para preparar a solução.

⇒ Cálculo da massa de sulfato de cobre (II) penta-hidratado, CuSO₄.5 H₂O (s), necessária:

n = m/M ⇔ m = n x M = 4,00 x 10^-2 mol x 249,52 g mol^-1 = 9,99 g

Critérios

Etapas de resolução:

A) Cálculo da quantidade de sulfato de cobre penta-hidratado necessária (n = 4,000 × 10^-2 mol) …….. 5 pontos

B) Cálculo da massa de sulfato de cobre penta-hidratado necessária (m = 9,99 g) …….. 5 pontos

Nota – A apresentação de valores calculados com arredondamentos incorretos, ou com um número incorreto de algarismos significativos, não implica, por si só, qualquer desvalorização.

6.2. De modo a pesar o sulfato de cobre penta-hidratado necessário para preparar a solução, os alunos colocaram um gobelet sobre o prato de uma balança.

Identifique a peça de material de laboratório que deve ser utilizada para transferir o sulfato de cobre penta-hidratado sólido para o goble.

Resolução

Espátula ou colher.

Critérios

Espátula …………………. 5 pontos

6.3. Ao prepararem a solução, os alunos deixaram o menisco do líquido ultrapassar o traço de referência do balão volumétrico.

Qual é a atitude correta a tomar numa situação como essa?

(A) Ignorar o facto, uma vez que o colo do balão é estreito.

(B) Adicionar um pouco mais de soluto à solução preparada.

(C) Acertar o menisco pelo traço de referência, retirando líquido.

(D) Preparar uma nova solução, a partir do soluto sólido.

Resolução

Opção (D)

⇒ Independentemente da largura do colo do balão, iria conduzir a erro na concentração desejada, pois o volume era superior e era desconhecido.

⇒ Adicionar soluto conduziria a uma alteração da concentração da solução.

⇒ Retirar soluçãoacertaria o volume, mas perder-se-ia soluto existente na parte retirada.

⇒ Não há hipótese de remediar o mal; deve preparar-se nova solução.

Critérios

Opção (D) …………. 5 pontos

6.4. Os alunos prepararam, com rigor, a partir da solução de sulfato de cobre (II) inicialmente preparada, uma solução 2,5 vezes mais diluída.

Os alunos dispunham apenas do seguinte material:

• Balão volumétrico de 50 mL (± 0,06 mL)

• Pompete

• Pipeta graduada de 10 mL (± 0,05 mL)

• Pipeta volumétrica de 10 mL (± 0,02 mL)

• Pipeta graduada de 20 mL (± 0,10 mL)

• Pipeta volumétrica de 20 mL (± 0,03 mL)

• Pipeta graduada de 25 mL (± 0,10 mL)

• Pipeta volumétrica de 25 mL (± 0,03 mL)

Determine o volume da solução mais concentrada que os alunos tiveram de medir, de modo a prepararem a solução pretendida.

Selecione, de entre as pipetas referidas, a que permite a medição mais rigorosa do volume da solução mais concentrada.

Apresente todas as etapas de resolução.

Resolução

Fator de diluição: f = 2,5
c_inicial (CuSO₄ (aq)) = 0,400 mol dm^-3

⇒ Para obter uma solução 2,5 vezes mais diluída, ou seja, com fator de diluição igual a 2,5, o volume (V mL) de solução deve ser diluído a 2,5 V mL.

⇒ Normalmente, pipeta-se um dado volume de solução concentrada para um balão volumétrico, acrescentando água até ao traço de referência.

⇒ Das pipetas disponíveis deveríamos utilizar uma pipeta volumétrica (maior precisão).

⇒ Como dispomos de um balão volumétrico de 50 mL ± 0,06 mL), o volume da solução diluída a preparar vai ser de 50,00 mL.

⇒ O volume da solução concentrada será 2,5 vezes menor, ou seja: f = V_diluído/V_concentrado, o volume de solução concentrada é:

V_concentrado = V_diluído/f = 50,00 mL/2,5 = 20,00 cm³.

⇒ Usaríamos a pipeta volumétrica de 20 mL (± 0,03 mL) para transferir a solução concentrada para o balão volumétrico, completando o volume a 50 mL ± 0,06 mL com água destilada.

Critérios

Etapas de resolução:

A) Cálculo do volume da solução mais concentrada que foi necessário medir (V = 20,00 cm³) …….. 5 pontos

B) Indicação da pipeta que permite a medição mais rigorosa do volume da solução mais concentrada (pipeta volumétrica de 20 mL) …….. 5 pontos

Nota – A apresentação de valores calculados com arredondamentos incorretos, ou com um número incorreto de algarismos significativos, não implica, por si só, qualquer desvalorização.

7. (2015 – 1ªF) Considere uma mistura gasosa constituída por 5,00 x 10^-2 mol de F₂(g) e 8,00 x 10^-2 mol de Cl₂(g), nas condições normais de pressão e de temperatura.

7.1. Quantos átomos de flúor existem na mistura gasosa?

Resolução

Uma molécula de flúor, F₂, tem 2 átomos.

O número de moléculas :

N = n × N_A

O número total de átomos é

2N = 2 × n × N_A = 2 × 5,00 × 10^–2 mol × 6,02 × 10²³ mol^–1 = 6,02 × 10²² átomos F

Critérios

6,02 × 10²² átomos (ou equivalente) ………….. 5 pontos

Notas:

– A omissão da palavra «átomos» não implica, por si só, qualquer desvalorização.

– A apresentação do valor solicitado com um número incorreto de algarismos significativos não implica qualquer desvalorização.

7.2. Determine a densidade da mistura gasosa, nas condições de pressão e de temperatura referidas.

Apresente todas as etapas de resolução.

Resolução

Massa molares do F₂ e do Cl₂:

M(F₂) = 19,0 x 2 = 38,0 g/mol
M(Cl₂) = 35,45 x 2 = 70,9 g/mol

⇒ Massa total:

m = m(F₂) + m(Cl₂) = 5,00 x 10^-2 x 38 + 8,00 x 10^-2 x 70,9 = 7,572 g

⇒ Volume dos gases:

V = V(F₂) + V(Cl₂) = n x Vm = (5,00 x 10^-2 x 38 + 8,00 x 10^-2 ) x 22,4 = 2,912 dm³

⇒ Cálculo da massa volúmica:

ρ = m/V = 7,572 /2,912 = 2,60 g/dm³

Critérios

Etapas de resolução:

A) Cálculo da massa da mistura gasosa (m = 7,572 g) …….. 4 pontos

B)Cálculo do volume da mistura gasosa, nas condições de pressão e de temperatura consideradas (V = 2,912 dm³) …….. 3 pontos

C) Cálculo da densidade da mistura gasosa, nas condições de pressão e de temperatura consideradas ( ρ = 2,60 g dm^-3 ) …….. 3 pontos

A)Cálculo da densidade do F₂ (g), nas condições de pressão e de temperatura consideradas (ρ = 1,696 g dm^-3 ) ……..3 pontos

B) Cálculo da densidade do Cl₂ (g), nas condições de pressão e de temperatura consideradas (ρ = 3,165 g dm^-3 ) ……..3 pontos

C) Cálculo da densidade da mistura gasosa, nas condições de pressão e de temperatura consideradas, a partir da média ponderada das densidades dos gases constituintes da mistura ( ρ = 2,60 g dm^-3) ……..4 pontos

8. (2015 – 2ªF) O metano (CH₄), o óxido nitroso (N₂O) e o dióxido de carbono (CO₂) são gases à temperatura ambiente e à pressão normal.

8.1. O teor médio de CH₄(g) na troposfera é 1,7 partes por milhão em volume.

Este teor, em percentagem em volume, é

(A) 1,7 x 10^-2%

(B) 1,7 x 10^-4 %

(C) 1,7 x 10^-6 %

(D) 1,7 x 10^-8 %

Resolução

Opção (B)

Critérios

Opção (B) …………. 5 pontos

8.2. Considere uma amostra pura de CH₄(g) e uma amostra pura de N₂O(g), com volumes iguais, nas mesmas condições de pressão e de temperatura.

Quantas vezes é que a amostra de N₂O é mais pesada do que a amostra de CH₄?

Apresente o resultado arredondado às unidades.

Resolução

M(CH₄) = 1 x 12,01 + 4 x 1,01 = 16,05 g mol^-1

M(N₂O) = 2 x 14,01 + 1 x 16,00 = 44,02 g mol^-1

⇒ Tendo as amostras volumes iguais e estando nas mesmas condições de pressão e temperatura, pode concluir-se que as amostras contêm igual número de moléculas e igual quantidade de matéria.

⇒ A razão entre as massas:

Critérios

3 [vezes] ………….. 5 pontos

8.3. Calcule o número total de átomos que existem em 50,0 dm³ de CO₂(g), nas condições normais de pressão e de temperatura (PTN).

Apresente todas as etapas de resolução.

Resolução

⇒ Cálculo da quantidade de CO₂:

n CO₂ = V/V_m = 50,0 / 22,4 = 2,232 mol

⇒ Cada molécula de CO₂ contém 3 átomos, 2 átomos de oxigénio e 1 de carbono.

⇒ Como N = n × N_A, o número total de átomos é:

N = 3 n × N_A = 3 × 2,232 mol × 6,02 x 10²³ mol^–1 = 4,03 × 10²⁴

Critérios

Etapas de resolução:

A) Determinação da quantidade de CO2 que existe no volume considerado, nas condições normais de pressão e de temperatura (n = 2,232 mol) …….. 4 pontos

B) Determinação da quantidade total de átomos existentes (n = 6,696 mol)

Determinação do número de moléculas de CO₂ existentes (N = 1,344 × 10²⁴) …….. 3 pontos

C) Determinação do número total de átomos que existem no volume considerado, nas condições normais de pressão e de temperatura (N = 4,03 × 10²⁴) …….. 3 pontos

9. (2015 – EE) O ozono, O₃, é um gás que, na troposfera, é um poluente, mas que, na estratosfera, é essencial para a vida na Terra.

A diminuição da concentração deste gás na estratosfera está, em parte, relacionada com a ação indesejável dos clorofluorocarbonetos (CFC).

O valor estabelecido pela União Europeia como teor máximo de ozono na troposfera, à pressão de 1 atm e à temperatura de 20 ºC, é 1,20 x 10^-4 gm^-3.

Qual das expressões seguintes permite calcular a quantidade máxima de ozono que poderá existir em 50 dm³ de ar, de acordo com o valor estabelecido pela União Europeia?

Resolução

Opção (D)

⇒ Teor máximo de O₃ na troposfera:

⇒ Em 50 cm³ de ar, a massa máxima de ozono na troposfera é:

⇒ A quantidade máxima de ozono que poderá existir em 50 dm³ de ar:

Critérios

Opção (D)…………. 5 pontos

10. (2016 – 1ªF) Num reator com a capacidade de 10,00 L, foi introduzida, à temperatura de 700 °C, uma mistura gasosa inicialmente constituída por 0,300 mol de CO (g) e por 0,300 mol de H₂O (g).

10.1. Qual é a quantidade total de átomos existente na mistura gasosa?

(A) 1,50 mol

(B) 1,20 mol

(C) 0,900 mol

(D) 0,600 mol

Resolução

Opção (A)

⇒ A quantidade de átomos em 0,300 mol de CO é 2 x 0,300 mol, uma vez que cada molécula de CO tem 2 átomos.

⇒ A quantidade de átomos em 0,300 mol de H₂O é 3 x 0,300 mol, uma vez que cada molécula de H₂O tem 3 átomos.

Assim, a quantidade total de átomos na mistura é (2 x 0,300 mol + 3 x 0,300 mol) = 1,50 mol.

Critérios

Opção (A) ……………. 5 pontos

10.2. Calcule a densidade da mistura gasosa no reator.

Apresente todas as etapas de resolução.

Resolução

⇒ A densidade é a massa por unidade de volume:

⇒ As massas molares de CO e de H₂O são:

𝑀_CO = (12,01 + 16,00) g mol⁻¹ = 28,01 g mol⁻¹
𝑀(H₂O) = (2 x 1,01 + 16,00) g mol⁻¹ = 18,02 g mol⁻¹

⇒ Considerando as quantidades destas substâncias obtém-se:

Critérios

Etapas de resolução:

A) Cálculo da massa de CO na mistura gasosa inicial (m = 8,403 g)

Cálculo da massa de H₂O na mistura gasosa inicial (m = 5,406 g) …….. 2 pontos

B) Cálculo da massa da mistura gasosa (m = 13,809 g) …….. 4 pontos

C) Cálculo da densidade da mistura gasosa no reator (ρ = 1,38 g dm^-3) …….. 4 pontos

A) Cálculo do volume molar de um gás, nas condições de pressão e de temperatura que se verificam no interior do reator (Vm = 16,67 dm³ mol^-1) …….. 4 pontos

B) Cálculo da densidade do monóxido de carbono, CO (g), nas condições de pressão e de temperatura que se verificam no interior do reator (ρ = 1,680 g dm^-3)

Cálculo da densidade do vapor de água, H₂O (g), nas condições de pressão e de temperatura que se verificam no interior do reator (ρ = 1,081 g dm^-3) …….. 2 pontos

C) Cálculo da densidade da mistura gasosa no reator (ρ = 1,38 g dm^-3) …….. 4 pontos

11. (2016 – 2ªF) Um dos procedimentos mais comuns em laboratório é a preparação de soluções aquosas por diluição de soluções mais concentradas, de concentração conhecida, habitualmente designadas por soluções-mãe.

Na preparação rigorosa de uma solução por diluição, é necessário medir com rigor um determinado volume da solução mais concentrada, transferir esse volume de solução para um balão volumétrico (de capacidade igual ao volume de solução pretendido) e completar o volume de solução pretendido com água até ao traço de referência do balão. Durante a preparação da solução, esta deve ser agitada.

Em laboratório, é também possível determinar a densidade (massa volúmica) de soluções utilizando diferentes métodos, um dos quais é a picnometria de líquidos. Este método baseia-se na determinação da massa de solução contida num picnómetro cuja capacidade foi previamente calibrada, a uma mesma temperatura.

11.1. Para «medir com rigor um determinado volume da solução mais concentrada» (terceira e quarta linhas do texto), utiliza-se

(A) uma proveta.

(B) uma pipeta.

(C) um gobelé.

(D) um balão volumétrico.

Resolução

Opção (B)

⇒ A proveta e o gobelé não têm precisão suficiente para medições rigorosas de volume de líquidos.

⇒ Um balão volumétrico não se pode utilizar para transferir um volume fixo de líquido pois a precisão (tolerância) de um balão volumétrico reporta-se ao volume contido (“in”) e não ao volume saído (“out”) como nas pipetas e nas buretas.

Critérios

Opção (C) ……………. 5 pontos

11.2. Se pretendesse preparar 250,0 cm³ de uma solução cinco vezes mais diluída do que a solução-mãe, que volume da solução-mãe teria de medir?

(A) 5,0 cm³

(B) 10,0 cm³

(C) 50,0 cm³

(D) 200,0 cm³

Resolução

Opção (C)

⇒ Se se pretende preparar uma solução cinco vezes mais diluída do que a solução-mãe, ou seja, com um fator de diluição, f, igual a 5, o volume de solução concentrada a usar deve ser cinco vezes menor, pois

f = c_inicial/c_final = V_final/V_inicial

⇒ Como se pretende 250,0 cm³ de solução diluída, ter-se-ia de medir 250,0/5 = 50,00 cm³ de solução-mãe.

Critérios

Opção (C) ……………. 5 pontos

11.3. Considere uma solução-mãe de cloreto de potássio, KCl(aq), que contém 2,35 x 10^-3 mol de KCl por cada 1,00 g de solução.

A massa volúmica desta solução foi determinada por picnometria, tendo sido obtidos, a uma mesma temperatura, os dados apresentados na tabela seguinte.

Admita que quer preparar, por diluição dessa solução-mãe, uma solução de KCl de concentração 0,27 mol dm^-3.

Calcule o fator de diluição a considerar na preparação da solução diluída de KCl.

Apresente todas as etapas de resolução.

Resolução

Massa de solução-mãe contida no picnómetro:

m = 1145,09 – 31,552 g = 113,54 g

Como esta solução-mãe de cloreto de potássio contém 2,35 x 10^-3 mol de KCl por 1,00 g de solução, a quantidade de KCl existente nesta solução é:

n = 113,54 g x 2,35 x 10^-3 mol g^-1 = 2,668 x 10^-1 mol

Concentração da solução-mãe de KCl:

[KCl]₀ = n/V = 2,668 x 10^-1/ 98,73 x 10^-3 = 2,702 mol dm^-3

Para obter uma solução de concentração 0,27 mol dm^-3 teria de diluir a solução 10 vezes

fator de diluição = c_inicial/c_final = V_final/V_inicial = 2,702 /0,27 = 10

Critérios

Etapas de resolução:

A) Cálculo da massa de solução-mãe de KCl contida no picnómetro (m = 113,54 g) (ver nota) …….. 2 pontos

B) Cálculo do volume de 1,00 g da solução-mãe (V = 0,8696 cm³)

Cálculo da massa de 1,00 cm³ da solução-mãe (m = 1,150 g)

Cálculo da quantidade de KCl existente em 113,54 g da solução-mãe (n = 0,2668 mol) …….. 5 pontos

C) Cálculo da concentração da solução-mãe de KCl (c = 2,702 mol dm^-3) …….. 5 pontos

D) Cálculo do fator de diluição (10) …….. 3 pontos

Nota – O arredondamento do valor da massa de solução-mãe de KCl contida no picnómetro implica a pontuação desta etapa com zero pontos.

12. (2016 – 2ªF) O cloreto de potássio é constituído pelos iões K⁺ e Cl^–.

A amostra considerada contém 2,68 mol de KCl. Quantos iões existem, no total, na amostra?

Apresente o resultado com três algarismos significativos.

Resolução

KCl → K⁺ + Cl^–

n (KCl) = 2,68 mol; n (iões) = 2 x 2,68 = 5,36 mol de iões

⇒ Como N = n x N_A, o número de iões existentes, no total, na amostra será:

N (iões) = 5,36 mol x 6,02 x 10²³ iões mol^-1 = 3,23 x 10²⁴ iões

⇒ Dado que cada “agregado” KCl é formado por dois iões, o número total de iões existentes em 2,68 mol de KCl será:

(1 mol de KCl) / (2×6,02×10²³ iões) = (2,68 mol de iões KCl)/(𝑁 (iões))
N (iões) = 3,227 × 10²⁴ iões

Assim, o resultado com três algarismos significativos será 3,23 × 10²⁴ iões.

Outro processo:

Determinar o número de entidades KCl.

N(KCl) = n(KCl) × N_A ⇔ N(KCl) = 2,68 × 6,02 × 10²³ ⇔ N(KCl) =1,613 × 10²⁴

⇒ Determinar o número de iões em 1,613 × 10²⁴ entidades KCl.

N(iões) = N(KCl) × 2 ⇔ N(iões) = 1,613 × 10²⁴ ×2 ⇔ N(iões) = 3,227 × 10²⁴

⇒ O resultado com três algarismos significativos será 3,23 × 10²⁴ iões.

Critérios

3,23 x 10²⁴ [iões] …….. 5 pontos

Nota – A apresentação do resultado «3,22 x 10²⁴ [iões]» não implica qualquer desvalorização.

13. (2016 – EE) Ao nível do mar, o ar seco é uma mistura gasosa constituída por cerca de:

• 78%, em volume, de nitrogénio, N₂(g);

• 21%, em volume, de oxigénio, O₂(g);

• 1%, em volume, de outros gases.

Considere uma amostra de ar seco, recolhida ao nível do mar, de volume 5,0 dm³, medido nas condições normais de pressão e de temperatura.

Calcule a massa de O₂(g) que deverá existir nessa amostra.

Apresente todas as etapas de resolução.

Resolução

V (ar) = 5,0 dm³
%V/V (O₂ ) = 21%
M (O₂ ) = 32,00 g mol^-1

⇒ % V/V = V (O₂) /Var x 100%

⇒ V (O₂ ) = 21% de 5,0 dm³ = 0,21 x 5,0 dm³ = 1,05 dm³

Nas condições normais de pressão e de temperatura, V_m = 22,4 dm³ mol^-1.

Critérios

Etapas de resolução:

A) Cálculo do volume, nas condições PTN, ocupado pela quantidade de oxigénio existente na amostra (V = 1,05 dm³) …….. 4 pontos

B) Cálculo da quantidade de oxigénio existente na amostra (n = 4,69 x 10^-2 mol) …….. 3 pontos

C) Cálculo da massa de oxigénio existente na amostra (m = 1,5 g) …….. 3 pontos

14. (2017 – 1ªF) O ar seco é uma mistura gasosa constituída essencialmente por nitrogénio, N₂ (g), e por oxigénio, O₂ (g), na qual existem ainda componentes minoritários como o árgon, Ar (g), e o dióxido de carbono, CO₂ (g).

Considere que o teor de CO₂ (g) no ar seco é, aproximadamente, 0,05 % (m/m).

14.1. O teor de CO₂ (g) no ar seco, em ppm, é, aproximadamente,

(A) 5 x 10⁶ ppm

(B) 5 x 10⁴ ppm

(C) 5 x 10² ppm

(D) 5 ppm

Resolução

Opção (C)

⇒ 0,05% (𝑚⁄𝑚) de CO₂ no ar significa que existem 0,05 g de CO₂ em cada 100 g = 10² g de ar seco.

⇒ Segue-se que em 1 milhão de gramas (10⁶ g = 10² x 10⁴ g) de ar seco deverão exisitir 0,05 x 10⁴ g = 5 x 10² g de CO₂, ou seja, o teor de CO₂ no ar seco é 5 x 10² ppm (partes por milhão).

Critérios

Opção (C) ……………. 5 pontos

14.2. Qual das expressões seguintes permite calcular a quantidade de CO₂ que existirá numa amostra de 1 kg de ar seco?

Resolução

Opção (A)

⇒ Em 100 g de ar seco existem 0,05 g de CO₂, logo, em 100 x 10 g de ar seco existem 0,05 x 10 g de CO₂.

⇒ A massa molar do CO₂ é 𝑀(CO₂) = (12,01 + 2 x 16,00) g mol⁻¹ = 44,01 g mol⁻¹, segue-se que a quantidade de CO₂ em 0,05 x 10 g de CO₂

Critérios

Opção (A) ……………. 5 pontos

15. (2017 – 1ªF) Considere que em 100 g de ar seco existem 23,14 g de O₂ (g) e que, nas condições normais de pressão e de temperatura (PTN), a massa volúmica do ar seco é 1,30 g dm^-3.

Determine a percentagem em volume de O₂ ( g ) no ar seco.

Apresente todas as etapas de resolução.

Resolução

⇒ Para determinar a percentagem em volume de O₂ (g) no ar seco é necessário determinar o volume de oxigénio e o volume de ar.

⇒ A quantidade de matéria de oxigénio é:

⇒ O volume de oxigénio é:

⇒ O volume de ar é:

⇒ A percentagem em volume de O₂ (g) no ar seco é:

Critérios

Etapas de resolução:

A) Cálculo do volume ocupado por 23,14 g de O₂ , nas condições normais de pressão e de temperatura (V = 16,20 dm³) …….. 4 pontos

B) Cálculo do volume ocupado por 100 g de ar seco, nas condições normais depressão e de temperatura (V = 76,92 dm³) …….. 4 pontos

C) Cálculo da percentagem em volume de O₂ ( g ) no ar seco (21,1 % (V/V )) …….. 2 pontos

A) Cálculo da massa de O₂ ( g ) em 1 dm³ de ar seco, nas condições normais de pressão e de temperatura (m = 0,3008 g) …….. 4 pontos

B) Cálculo do volume ocupado por 0,3008 g de O₂ ( g ), nas condições normais de pressão e de temperatura (V = 0,2106 dm³) …….. 4 pontos

C) Cálculo da percentagem em volume de O₂ ( g ) no ar seco (21,1 % (V/V )) …….. 2 pontos

A) Cálculo do volume ocupado por 100 g de ar seco, nas condições normais depressão e de temperatura (V = 76,92 dm³) …….. 4 pontos

B) Cálculo da quantidade de matéria em 76,92 dm³ (100 g) de ar seco (n = 3,434 mol) e da quantidade de O₂ ( g ) na mesma massa de ar seco (n = 0,7231 mol) …….. 4 pontos

C) Cálculo da percentagem em quantidade de O₂ (g) no ar seco (21,1 %) e identificação dessa percentagem com a percentagem em volume. …….. 2 pontos

A) Cálculo da massa de um determinado volume de ar seco, nas condições normais de pressão e de temperatura …….. 4 pontos

B) Cálculo do volume de O₂ (g) na mesma massa de ar seco …….. 4 pontos

C) Cálculo da percentagem em volume de O₂ (g) no ar seco (21,1 % (V/V )) …….. 2 pontos

Ficha nº5 : Exames e TI (2014 – 2017)

Ficha nº5

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

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