PROVA MODELO 2
GRUPO I
Os óxidos de azoto, NOx, desempenham um papel fundamental na formação de novos compostos
na atmosfera, como o ozono e outros. Um modelo simplificado da ação do NOx na atmosfera pode
ser descrito por algumas reacções:
a) A oxidação do NO na atmosfera dá-se principalmente pela reacção:
NO + O3 " NO2 + O2
Equação 1
b) Uma segunda via para a produção de NO2 na atmosfera é a reacção do NO com radicais
livres peróxidos (RO.
):
2
.
Equação 2
NO + RO " NO + RO.
2
O NO2 formado nas etapas anteriores, na presença de radiação (E = h f), sofre a reação oposta provocando a dissociação do NO2 e regenerando NO e O3, segundo as equações:
NO + h f (l ≤ 430 nm) " NO + O. Equação 3
2
O. + O2 " O3
Equação 4
Com taxas iguais de formação e de destruição de NO2, as quatro equações anteriores descrevem
um estado fotoestacionário. Nessa situação, as concentrações de O3 tendem a permanecer relativamente baixas, pois são consumidas com a mesma velocidade com que são geradas. Sob condições naturais, isto é, em regiões remotas sem poluição, o ozono é encontrado com uma
concentração de cerca de 40 ppbv (partes por bilião em volume). Alguns estudos indicam que no
passado, antes da Revolução Industrial, em regiões remotas a concentração de ozono era bem diferente da encontrada atualmente. Como se sabe, muitos fatores contribuíram para essas diferenças.
Por exemplo, em 1988, a cidade de São Paulo foi responsável pela emissão de 245 mil
toneladas/ano de gases NOx para a atmosfera, sendo que 82% foi proveniente da circulação de veículos.
Adaptado de Introdução à Química Ambiental, p. 78, Bookman (2004)
1.
Indique o nome dos reagentes intervenientes na reacção descrita pela equação 1.
2.
“Uma segunda via para … é a reacção do NO com radicais livres peróxidos (RO.
). (linha 5).
2
Refira uma propriedade dos radicais livres.
3.
A radiação visível tem comprimento de onda compreendido entre 400 nm e 700 nm.
Poderá a radiação visível provocar a dissociação de moléculas de NO2 e regenerar NO e O3?
Fundamente a sua resposta.
4.
Sob condições naturais, isto é, em regiões remotas sem poluição, o ozono é encontrado com
uma concentração de cerca de 40 ppbv (partes por bilião em volume).
volume de soluto
Partes por bilião em volume (ppbv) define-se como: ppbv =
* 109
volume de solução
Exprima em percentagem em volume (%(V/V)) a concentração de 40 ppbv.
5.
Selecione a opção que completa corretamente a afirmação seguinte.
Em média, por dia, em 1988, na cidade de São Paulo foram emitidos cerca de ________ de
gases NOx, provenientes da circulação de veículos.
(A) 550 toneladas
(B) 9500 kg
(C) 670 toneladas
(D) 2,0 * 108 kg
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1
PROVA MODELO 2
6.
As moléculas NO, NO2, CO e CO2, fazem parte da atmosfera terrestre e têm na sua constituição apenas átomos dos elementos químicos carbono, oxigénio e azoto.
6.1.
Coloque os elementos químicos referidos por ordem decrescente de energia de ionização.
6.2. A molécula NO2 tem geometria angular e na molécula de CO2 a geometria é linear.
Selecione a única afirmação correta relativa a essas moléculas.
(A) Nas moléculas NO2 e CO2, o átomo central deverá ter dupletos não ligantes.
(B) Na molécula CO2 há quatro ligações covalentes simples entre o átomo de carbono e os
átomos de oxigénio.
(C) As moléculas NO2 e CO2 têm igual número de eletrões de valência.
(D) O ângulo de ligação na molécula CO2 é maior do que na molécula NO2.
6.3. Represente a molécula CO em notação de Lewis, atendendo à regra do octeto.
GRUPO II
As reacções químicas podem ser descritas por equações químicas. Estas podem utilizar linguagem
química ou ser apenas equações de palavras.
I – Cromato de potássio (aq) + nitrato de chumbo (aq) " nitrato de potássio (aq) + cromato de
chumbo (s)
DH = - 688 kJ mol-1
II – CH4 (g) + 2 O2 (g) " CO2 (g) + 2 H2O (g)
1.
Das afirmações seguintes, selecione a verdadeira.
(A) A descrição I traduz uma reação de síntese ou adição.
(B) A equação II traduz uma reação de análise.
(C) A equação I traduz uma reação de precipitação.
(D) A equação II traduz uma reação de ácido-base.
2.
A combustão do metano é traduzida pela equação II:
DH = - 688 kJ mol-1
CH4 (g) + 2 O2 (g) " CO2 (g) + 2 H2O (g)
2.1.
De acordo com a estequiometria da reação … (selecione a opção correta).
(A) … quando reagem 2 mol de oxigénio formam-se 88,0 g de dióxido de carbono.
(B) … quando reagem 64,0 g de oxigénio formam-se 44,0 g de dióxido de carbono.
(C) … quando se formam 2 mol de dióxido de carbono, formam-se 2 mol de vapor de água.
(D) … quando reage 1 mol de metano, forma-se 0,5 mol de dióxido de carbono.
2.2. Na tabela seguinte são indicadas algumas energias de dissociação.
Ligação
Energia / kJ mol-1
C-H
413
O=O
495
C=O
745
2.2.1. Das opções seguintes, selecione a única correta.
(A) A energia absorvida na ruptura das quatro ligações existentes na molécula de metano é
413 kJ.
(B) A energia libertada na formação de uma mol de CO2 é 1490 kJ.
2
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PROVA MODELO 2
(C) Para formar 1 mol de metano a partir de dióxido de carbono e vapor de água é necessário
fornecer 688 kJ mol-1 de energia.
(D) Na combustão de 1 mol de metano libertam-se 413 kJ mol-1.
2.2.2. Dos gráficos que se seguem, selecione o que traduz o balanço energético da reacção.
Energia
Energia
C (g) + 4 H (g) + 4 O (g)
C (g) + 4 H (g) + 4 O (g)
CH4 (g) + 2 O2 (g)
CH4 (g) + 2 O2 (g)
CO2 (g) + 2 H2O (g)
CO2 (g) + 2 H2O (g)
Energia
Energia
C (g) + 4 H (g) + 4 O (g)
C (g) + 4 H (g) + 4 O (g)
!
CH4 (g) + 2 O2 (g)
CH4 (g) + 2 O2 (g)
CO2 (g) + 2 H2O (g)
CO2 (g) + 2 H2O (g)
2.3. Determine a variação do número de oxidação do carbono quando o metano dá origem ao dióxido de carbono.
3.
Num recipiente fechado de capacidade 2,0 L, misturaram-se, a 500 °C, 1 mol de iodo gasoso
e 1 mol de hidrogénio gasoso. A equação química que traduz o equilíbrio estabelecido do é:
" 2 HI (g)
I (g) + H (g) @
2
2
À temperatura referida, a constante de equilíbrio (Kc) tem valor 49.
Determine a percentagem de iodo que não se converteu em iodeto de hidrogénio (HI) gasoso.
4.
A uma dada temperatura, T, o produto de solubilidade do Bi2S3 é 1 * 10-97 e o do HgS é
4 * 10-53.
4.1. Justifique a afirmação:
À temperatura T, o sal Bi2S3 é mais solúvel em água que o sal HgS.
4.2. Os sais referidos são pouco solúveis.
Refira um processo experimental de diminuir a solubilidade do sal HgS.
GRUPO III
A radiação solar pode ser utilizada pelo Homem de um modo direto (por exemplo, para aquecimento), ou, indiretamente, através da utilização de painéis fotovoltaicos.”
1.
O painel fotovoltaico da figura tem as dimensões representadas e rendimento 12%.
Determine a intensidade da radiação solar que deverá incidir no painel de modo a permitir acender uma lâmpada
de 60 W.
2.
cm
Explique por que razão, por exemplo, alguns os painéis fotovoltaicos de apoio a dispositivos elétricos nas autoestradas vão rodando ao longo do dia.
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3
PROVA MODELO 2
3.
Os coletores solares também utilizam a radiação solar.
Observe a tabela de condutividades térmicas que se segue.
Condutividade térmica (W m-1K-1)
3.1.
Zinco
Alumínio
Ferro
Borracha
Poliéster (GPV)
110
204
52
0,30
0,17
Selecione a única alternativa que contém os termos que preenchem, sequencialmente, os
espaços seguintes, de modo a obter uma afirmação correta.
Dos materiais referidos na tabela, o _____________ é o mais adequado para os tubos que
contêm o líquido que vai permitir aquecer a água e o ____________ é o menos adequado para
constituir a caixa com o tampo de vidro.
(A) zinco … borracha
(B) ferro … alumínio
(C) alumínio … alumínio
(D) alumínio … poliéster
3.2. Dois paralelepípedos, A de zinco e B de ferro, têm a mesma área de secção recta e a diferença
de temperatura entre os seus extremos é igual. O comprimento de B é o dobro do de A.
A
B
Das afirmações seguintes, selecione a única correta.
(A) A energia transferida como calor, por unidade de tempo, em A, é 12,1 vezes maior do que
em B.
(B) A energia transferida como calor, por unidade de tempo, em A, é 4,23 maior do que em
B.
(C) A energia transferida como calor, por unidade de tempo, em A, é metade da transferida
em B.
(D) As duas barras transferem a mesma energia como calor, por unidade de tempo.
3.3. Um sistema recebeu 500 J de energia como calor, realizou o trabalho de 200 J sobre as vizinhanças e emitiu 50 J sob a forma de radiação.
Das afirmações seguintes, selecione a única correta.
(A) A energia interna do sistema aumentou.
(B) A energia interna do sistema permaneceu constante.
(C) A energia interna do sistema diminuiu.
(D) Não podemos prever como variou a energia interna do sistema.
4.
Dois blocos, A e B, de massas 2,5 kg e 5,0 kg, respetivamente, estão ligados por um fio inextensível de massa desprezável. Pretende-se puxar o conjunto sobre uma superfície horizontal
e de atrito desprezável por meio de uma força horizontal, F», de intensidade 10,0 N. Na figura
seguinte mostra-se dois processos de arrastar os blocos.
Processo I
A
4
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B
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Processo II
B
A
4.1. Admita que o fio é fraco e se pode romper, isto é, partir ao puxar o sistema.
Qual dos processos, I ou II, utilizaria para puxar o conjunto de corpos ligados com menos
probabilidade de o fio romper?
Fundamente a resposta.
4.2. Identifique o sistema (fio, Terra, solo ou bloco B) em que está aplicada a força que constitui
par ação-reação com o peso do bloco B.
5.
Uma onda eletromagnética de radiação visível possui no ar velocidade de 3,00 * 108 m/s e
no vidro 1,75 * 108 m s-1. Essa radiação propagando-se no ar incide sobre numa superfície
plana de vidro com ângulo de incidência de 53°.
5.1.
Compare o comprimento de onda da radiação no ar e no vidro.
5.2. Determine o ângulo de refração.
GRUPO V
Com uma montagem semelhante à da figura seguinte, um grupo de alunos estudou a relação entre
a energia cinética adquirida por um carrinho (Ec) e a distância percorrida (d) por este ao descer um
plano inclinado.
Com os dados obtidos experimentalmente, construíram em EXCEL, o gráfico Ec = f (d), que se segue.
E/J
d/m
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5
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Contudo, antes de iniciarem a atividade, o grupo efetuou quatro ensaios para medir a determinar a
massa do carrinho. Os valores encontrados, expressos em gramas, foram os seguintes:
1.
1.° ensaio
2.° ensaio
3.° ensaio
4.° ensaio
845,23
840,67
842,70
843,89
Determine a incerteza absoluta associada à medição da massa do carrinho.
Apresente todas as etapas de resolução.
2.
Indique o valor da energia cinética do carrinho no instante em que este percorreu 190 cm.
Apresente o valor com 3 algarismos significativos.
3.
Na equação y = 0,5982 x - 0,0019, o que representa, neste contexto experimental, o valor
0,5982?
4.
Se o plano fosse menos inclinado, o declive da recta obtida seria menor, igual ou maior?
Fundamente a tua resposta.
FIM
6
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COTAÇÕES
GRUPO I
1.
..............................................................................................................................................
5 pontos
2.
..............................................................................................................................................
5 pontos
3.
..............................................................................................................................................
10 pontos
4.
..............................................................................................................................................
5 pontos
5.
..............................................................................................................................................
5 pontos
6.1.
..............................................................................................................................................
5 pontos
6.2.
..............................................................................................................................................
5 pontos
6.3.
..............................................................................................................................................
5 pontos
45 pontos
GRUPO II
1.
..............................................................................................................................................
5 pontos
2.1.
..............................................................................................................................................
5 pontos
2.2.1. ..............................................................................................................................................
5 pontos
2.2.2. ..............................................................................................................................................
5 pontos
2.3.
..............................................................................................................................................
10 pontos
3.
..............................................................................................................................................
15 pontos
4.1.
..............................................................................................................................................
10 pontos
4.2.
..............................................................................................................................................
5 pontos
60 pontos
GRUPO III
1.
..............................................................................................................................................
10 pontos
2.
..............................................................................................................................................
5 pontos
3.1.
..............................................................................................................................................
5 pontos
3.2.
..............................................................................................................................................
5 pontos
3.3.
..............................................................................................................................................
5 pontos
4.1.
..............................................................................................................................................
15 pontos
4.2.
..............................................................................................................................................
5 pontos
5.1.
..............................................................................................................................................
5 pontos
5.2.
..............................................................................................................................................
10 pontos
65 pontos
GRUPO IV
1.
..............................................................................................................................................
10 pontos
2.
..............................................................................................................................................
5 pontos
3.
..............................................................................................................................................
5 pontos
4.
..............................................................................................................................................
10 pontos
30 pontos
TOTAL ................................................................................................................................ 200 pontos
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7