Ficha nº1 : Exames e TI (2006 – 2013)
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Ficha nº1
Exercícios de exames e testes intermédios (2006 – 2013)
10ºano – Química – Domínio 2 – Subdomínio 3 (Transformações químicas)
1. (2007 – 1ªF) O problema da destruição da camada de ozono tem vindo a assumir cada vez maior relevância, tendo-se tornado um motivo de preocupação universal.
Descreva, num texto, como os CFC provocam a diminuição da camada de ozono, referindo as transformações químicas que ocorrem nesse processo.
Os CFC são clorofluorocarbonetos. São «hidrocarbonetos» onde os hidrogénios foram substituídos por átomos de cloro e de flúor.
A luz ultravioleta pode quebrar ligações C-X (em que X é o flúor ou o cloro), formando-se radicais X.
⇒ Estes radicais reagem com o ozono:- X. + O3 → O2 + OX
⇒ Por outro lado, esta nova espécie pode reagir com outra molécula de O3:
- OX + O3 → 2 O2 + X.
recomeçando o ciclo, até que dois radicais X . se encontrem e originem a molécula X2.
⇒ Este processo ocorre na estratosfera e, deste modo, causa uma diminuição da concentração de ozono (a camada de ozono).
A composição deve contemplar os seguintes tópicos:
⇒ Na estratosfera / camada de ozono, os CFC sofrem a acção das radiações ultravioleta.
⇒ Por acção das radiações ultravioleta, os CFC geram quantidades significativas de radicais livres de Cl•.
⇒ Os radicais livres de Cl•, por sua vez, reagem com o ozono, dando origem a outros compostos.
A classificação deste item utiliza os níveis de desempenho registados nos critérios gerais, apresentados de acordo com os tópicos descritos.
Se o examinando referir apenas 1 dos tópicos:
⇒ atribuir a classificação de 4 pontos se este estiver correcto;
⇒ atribuir a classificação de 3 pontos se for utilizada, ocasionalmente, uma terminologia científica não adequada e/ou com incorrecções.
- “Absorver” as radiações ultravioleta.
- Absorver as radiações ultravioleta. …………. 8 pontos
3. (TI – 13/02/2008) A energia de ionização da molécula de oxigénio é 1,9 x 10–18 J, enquanto a sua energia de dissociação é 8,3 x 10–19 J.
As radiações, que são absorvidas pelas espécies químicas existentes na estratosfera, têm valores de energia entre 6,6 x 10–19 J e 9,9 x 10–19 J.
Com base nestes dados, indique, justificando, se o processo que ocorre na estratosfera será a dissociação ou a ionização da molécula de oxigénio.
- Ocorre o processo de dissociação.
A energia de dissociação da molécula de oxigénio (8,3 x 10–19 J) está contida no intervalo de valores de energia das radiações absorvidas na estratosfera (entre 6,6 x 10–19 J e 9,9 x 10–19 J), enquanto a energia de ionização desta molécula (18 x 10–19 J) é superior a qualquer dos valores desse intervalo.
- Ocorre o processo de dissociação.
A energia de dissociação da molécula de oxigénio está contida no intervalo de valores de energia das radiações absorvidas na estratosfera, enquanto que a energia de ionização desta molécula é superior a qualquer dos valores desse intervalo.
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. (2009 – EE) Leia o seguinte texto.
Um dia, os homens voltarão à Lua e, provavelmente, construirão aí uma base. Embora na Lua não haja atmosfera apreciável, nem água corrente, nem materiais orgânicos, ela possui, no entanto, alguns recursos que podem ser aproveitados para a sustentação da vida numa base lunar.
Entretanto, será necessário estudar a forma de manter uma base complexa a funcionar num ambiente hostil: a radiação ultravioleta proveniente do Sol incide livremente na superfície lunar, a amplitude térmica é elevadíssima (a temperatura, à superfície, chega a atingir 120 °C, durante o dia, descendo a – 130 °C, à noite) e o campo gravítico lunar é, aproximadamente, um sexto do campo gravítico terrestre (gL = 1/6 gT).
Indique o único facto referido no texto que justifica a elevada amplitude térmica observada na Lua.
⇒ De acordo com o parágrafo 1 do texto, na Lua a atmosfera é praticamente inexistente, o que justifica a elevada amplitude térmica.
- Ausência da atmosfera apreciável …………. 5 pontos
5. (2009 – EE) O nitrato de amónio, NH4NO3, é um sal que pode ser utilizado como primeiro socorro no tratamento de determinadas lesões, uma vez que é muito solúvel em água, sendo a sua dissolução um processo endotérmico.
Escreva a equação química que traduz a dissolução do nitrato de amónio em água, considerando que este sal se encontra totalmente dissociado em solução aquosa, e indique como variará a temperatura de uma amostra de água em que ocorra a dissolução desse sal.
- NH4NO3 (s) → NH4+ (aq) + NO3¯ (aq) ΔH> 0
⇒ Se a reação é endotérmica no sentido direto, absorve calor do exterior, baixando a temperatura da água em que se dissolveu.
- A resposta deve referir os seguintes elementos:
NH4NO3 (s) → NH4+ (aq) + NO3– (aq)
⇒ A temperatura de uma amostra de água em que ocorra a dissolução do nitrato de amónio diminuir .
* A omissão da indicação ”H2O” na equação química apresentada não deverá ser penalizada.
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. (TI – 10/03/2010) Leia o seguinte texto.
Pensa-se que a atmosfera primordial da Terra tenha sido substancialmente diferente da atmosfera actual, contendo muito pouco, ou nenhum, oxigénio, O2. Este terá sido libertado para a atmosfera por organismos unicelulares, como produto secundário da fotossíntese.
O oxigénio terá, assim, começado a surgir na atmosfera há, pelo menos, 3,5 x 109 anos, embora os registos geoquímicos indiquem que a concentração de oxigénio na atmosfera só tenha começado a aumentar de modo significativo há 2,3 x 109 anos.
O aumento da concentração de oxigénio na atmosfera terrestre permitiu iniciar a forma..o da camada de ozono estratosférico, o que, por sua vez, permitiu a conquista da terra firme pelos organismos vivos. Nessa camada, moléculas de oxigénio dissociam-se, por acção da radiação ultravioleta (UV) solar.
Os átomos resultantes dessa dissociação combinam-se com oxigénio molecular para formar ozono, O3.
Este, por sua vez, ao ser dissociado pela radiação UV, produz oxigénio atómico e molecular, que acaba por se recombinar de novo.
F. D. Santos, Que Futuro? Ciência, Tecnologia, Desenvolvimento e Ambiente, Gradiva, 2007 (adaptado)
6.1. Seleccione, tendo em conta a informação dada no texto, o único gráfico que pode descrever a evolução da percentagem de oxigénio (%O2) na atmosfera terrestre, ao longo do tempo, t, desde a formação da atmosfera primordial da Terra até à actualidade.
- Opção (C)
⇒ De acordo com a informação apresentada no texto, a atmosfera primordial da Terra continha muito pouco ou nenhum oxigénio.
⇒ Este terá começado a surgir na atmosfera há, pelo menos, 3,5 x 109 anos e o aumento da sua concentração na atmosfera terrestre permitiu iniciar a formação da camada de ozono estratosférico.
- Opção (C)…………. 8 pontos
6.2. Identifique o fenómeno, fundamental para a vida na Terra, que ocorre na camada de ozono estratosférico.
- Na camada de ozono estratosférico ocorre absorção de radiação ultravioleta.
⇒ A presença de ozono estratosférico constitui um filtro para estas radiações, absorvendo cerca de 95% das radiações UV mais perigosas (UVB) que atingem a troposfera, protegendo os seres vivos da sua ação nefasta.
- Absorção de radiação ultravioleta …………. 8 pontos
6.3. Escreva as duas equações químicas que traduzem o mecanismo reaccional de produção do ozono estratosférico, com base na informação dada no texto.
⇒ O2 (g) → O (g) + O (g)
⇒ O (g) + O2 (g) → O3 (g)
⇒ O2 (g) → O (g) + O (g) …………. 8 pontos
⇒ O (g) + O2 (g) → O3 (g)
7. (2010 – 1ªF) 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.
8. (2010 – EE) A reação de síntese do amoníaco, muito estudada do ponto de vista do equilíbrio químico, pode ser representada por:
N2 (g) + 3 H2 (g) ⇋ 2 NH3 (g) ΔH = -92,6 kJ mol-1
Indique o valor da energia libertada no estabelecimento das ligações químicas que correspondem à formação de 2 mol de NH3 (g), sabendo que a energia total gasta para quebrar as ligações de 1 mol de N2 (g) e de 3 mol de H2 (g) é 2,25 x 103 kJ.
- ΔH= – 92,6 kJ mol-1
⇒ O valor de ΔH resulta de um balanço entre a energia gasta para quebrar as ligações dos reagentes e a energia libertada na formação de ligações dos produtos.
- – 92,6 = 2,25 x 103 – Elibertada ⇔ Elibertada = 2,34 x 103 kJ
- 2,34 x 103 kJ …………. 5 pontos
9. (2011 – EE) O ozono, O3 (g), existente na estratosfera tem grande importância na preservação da vida na Terra.
Qual é a radiação, nociva para os seres vivos, que é absorvida pelo ozono na estratosfera?
- Radiação ultravioleta.
⇒ As radiações UV provenientes do Sol são prejudiciais para o meio ambiente e para os seres vivos na superfície terrestre, contribuindo para muitas doenças imunitárias e neurodegenerativas.
⇒ O ozono (e o dioxigénio) da estratosfera absorvem radiações UV, fazendo com que a sua intensidade à superfície da Terra seja menor – são filtros solares naturais.
- Radiação ultravioleta …………. 5 pontos
10. (TI – 30/05/2012) O ozono, O3, encontra-se na estratosfera, formando a chamada camada de ozono, que se estende por vários quilómetros de altitude.
Na estratosfera, a interação da radiação ultravioleta B (UV-B) com as moléculas de oxigénio dá origem à formação de radicais livres (átomos) de oxigénio. São estes radicais que, reagindo com outras moléculas de oxigénio, na estratosfera, produzem o ozono.
Por seu lado, as moléculas de ozono também interagem com a radiação UV-B, na estratosfera, dissociando-se.
Se não houvesse interferência de outras espécies químicas presentes na estratosfera, a concentração de ozono nesta camada da atmosfera permaneceria aproximadamente constante – a formação e a decomposição deste gás ocorreriam à mesma velocidade.
No entanto, alguns radicais livres também presentes na estratosfera, nomeadamente os radicais livres (átomos) de cloro, reagem com o ozono, que passa a decompor-se a uma velocidade superior à velocidade a que se forma. Como resultado da ação destes radicais livres, ocorre, assim, uma diminuição da concentração de ozono na estratosfera, fenómeno que é habitualmente designado por «buraco do ozono».
Maria Teresa Escoval, A Ação da Química na Nossa Vida, Editorial Presença, 2010 (adaptado)
Escreva as equações químicas que traduzem as reações referidas no segundo parágrafo do texto.
- O2 (g) → O (g) + O (g)
- O2 (g) + O (g) → O3 (g)
⇒ O2 (g) → O (g) + O (g)
⇒ O2 (g) + O (g) → O3 (g) —————————– 8 pontos
11. (TI – 30/05/2012) A reação dos radicais livres de oxigénio com as moléculas de oxigénio, na estratosfera, envolve a libertação de cerca de 105 kJ por cada mole de moléculas de ozono que se formam.
A variação de energia, em joule (J), associada à formação de uma molécula de ozono, poderá ser traduzida pela expressão
- Opção (B)
⇒ Como a reação referida envolve uma libertação de energia, a variação de energia associada à formação de uma mole de moléculas de ozono tem um valor negativo e igual a – 1,05 x 103 J mol-1.
⇒ Como em cada mole de ozono existem 6,02 x 1023 moléculas, a variação de energia por molécula é:
- Opção (B)…………. 8 pontos
12. (TI – 30/05/2012) Explique porque é que as moléculas de oxigénio e de ozono constituem filtros da radiação UV-B na estratosfera.
⇒ As moléculas de dioxigénio e de ozono da estratosfera constituem filtros de radiação UV-B porque absorvem grande parte deste tipo de radiações provenientes do Sol
O2 (g) + UV-B → 2 O (g)
O3 (g) + UV-B → O2 (g) + O (g)
⇒ moderando a sua chegada à troposfera e à superfície da Terra.
- A resposta deve apresentar os seguintes tópicos:
A) As moléculas de oxigénio e de ozono absorvem grande parte da radiação UV-B que chega à estratosfera.
B) [Ao absorverem a radiação] aquelas moléculas impedem a passagem da radiação UV-B para a troposfera e/ou a sua chegada à superfície terrestre.
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.
13. (TI – 30/05/2012) Os CFC (clorofluorocarbonetos) são compostos que, interagindo com a radiação UV-B, constituem a principal fonte de radicais livres de cloro na estratosfera.
Nas moléculas de CFC que chegam à estratosfera, verifica-se assim a quebra das ligações C–Cl, mais fracas, não ocorrendo, no entanto, a quebra das ligações C–F, mais fortes.
Indique o motivo que justifica que a quebra das ligações C–F não ocorra.
⇒ Não ocorre quebra das ligações C–F porque a energia transportada pelas radiações UV-B não é suficiente para partir as ligações C–F, mais fortes que as ligações C–Cl.
- A energia da radiação UV-B não é suficiente para quebrar as ligações C – F. ————— 8 pontos
14. (TI – 29/04/2013) O amoníaco obtém-se industrialmente através do processo de Haber-Bosch, fazendo reagir, em condições apropriadas, hidrogénio e nitrogénio gasosos.
A reação de síntese do amoníaco pode ser traduzida por
3 H2 (g) + N2 (g) ⇋ 2 NH3 (g)
Considere que a variação de energia associada à formação de 2 moles de amoníaco, a partir da reação acima indicada, é – 92 kJ.
A formação de 12 moles de amoníaco, a partir da mesma reação, envolverá
(A) a libertação de (6 × 92) kJ.
(B) a absorção de (6 × 92) kJ.
(C) a libertação de (12 × 92) kJ.
(D) a absorção de (12 × 92) kJ.
- Opção (A)
⇒ A variação de energia associada à formação de amoníaco segundo a reação apresentada é negativa, o que significa que esta reação é exoenergética (dizendo-se exotérmica se liberta energia como calor).
⇒ Se, para formar 2 moles de amoníaco se libertam 92 kJ, a formação de 12 moles de amoníaco envolverá a libertação de
- (12/2) x 92 kJ = 6 x 92 kJ
- Opção (A)…………. 8 pontos
15. (2013 – 2ªF) O trióxido de enxofre, SO3, pode decompor-se, em fase gasosa, originando dióxido de enxofre, SO2, e oxigénio, O2 .
A reação pode ser traduzida por
2 SO3 (g) ⇋ 2 SO2 (g) + O2 (g)
A reação de decomposição do SO3 (g) é uma reação endotérmica, em que o sistema químico absorve 9,82 × 104 J por cada mole de SO3 que se decompõe.
A variação de energia, em joule (J), associada à decomposição de duas moles de SO3 (g) será
- Opção (C)
⇒ Na decomposição há absorção de energia: 9,82 x 104 J mol-1
⇒ Assim para duas moles a energia interna do sistema aumentará de
⇒ 9,82 x 104 J mol-1 x 2 mol = + 9,82 x 104 x 2 J
- Opção (C) …………. 5 pontos
