Res_Exame_2008_1fase
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Proposta de Resolução Exame Nacional 2008 1.a Fase (versão 1)
1.1 O redutor é o ferro (Fe).
A espécie redutora é aquela que perde electrões (Fe → Fe2+ (aq)),
oxidando-se ao reduzir a outra espécie – que ganha os electrões.
Com base no texto, a substância que perde electrões é o ferro
metálico.
1.2 (A) Correcta.
O CO2 reage com a água de acordo com a equação química
CO2 (g) + H2O (l) → H2CO3 (aq).
O ácido carbónico (H2CO3 (aq)) é um ácido fraco e o pH da água
da chuva originada será próximo de 5,6.
1.3 (C) Correcta. Por definição de pH, temos [H+] = 10–pH.
Para a amostra A: substituindo e calculando, vem [H+] = 10–5,6 =
= 2,51 × 10 –6 mol dm–3.
Para a amostra B, à mesma temperatura, temos: [H+] = 100 x 2,51 ×
× 10–6 mol dm–3 = 2,51 × 10 – 4 mol dm–3. O valor de pH da água
da amostra B é, pois, pH = – log(2,51 × 10 –4) = 3,6
Sempre que a concentração aumentar ou diminuir 10 vezes, o pH
diminui ou aumenta uma unidade.
1.4
2 Cu (s) + H2O (l) + O2 (g) + CO2 (g) → Cu2(OH)2CO3 (s)
2 mol
Proporção
em
quantidade
1 mol
0,0547 mol =
x
=
12,7 g
221,13 g mol–1
V
50 × 10–3
n= ᎏ =ᎏ
ᎏ
ᎏ = 2,2 × 10–3 mol
Vm
22,4
N = n NA = 2,2 × 10–3 × 6,02 × 1023 = 1,34 × 1021 moléculas de SO2.
2.3.1 (D) Correcta. Para se determinar o quociente da reacção tem
de se determinar em primeiro lugar as concentrações de todas as
espécies. Como o volume do recipiente é de 1,0 dm3 = 1,0 L, as
concentrações são: [S02] = [02] = 0,8 mol/dm3 e [SO3 ] = 2,6 mol/dm3.
2,62
[SO3]2
ᎏ = 13,2 , é
O quociente de reacção, Q = ᎏᎏ
= ᎏ
[SO2]2[O2]
0,82 × 0,8
menor do que a constante de equilíbrio e o sistema evoluirá no
sentido directo, até que Q = Kc.
2.3.2 Observa-se pelo gráfico que a percentagem de SO3 (g) formado (produto da reacção) diminui à medida que a temperatura
aumenta. Então a reacção, com o aumento de temperatura, é
desfavorecida no sentido directo.
De acordo com o Princípio de Le Châtelier, um sistema em equilíbrio reage de modo a contrariar a perturbação a que é sujeito.
Assim, para contrariar o aumento da temperatura do sistema, o
sistema reage facilitando a reacção que diminui a temperatura do
sistema, ou seja, a reacção inversa.
A reacção é exotérmica no sentido directo e endotérmica no sentido inverso.
3.1.1 (A) Correcta. Para um mesmo corpo, nas condições da figura, a energia potencial gravítica é directamente proporcional à
altura h, Ep = m g h. Diminuindo a altura h para 1/3, diminui igualmente a energia potencial para 1/3.
ou
127,0 g =
Proporção = 2 ×
em
× 63,5g
massa
y
221,13 g
12,7 g
2
1
ᎏ ⇒ x = 2 × 0,0547= 0,1149 mol,
Proporção em quantidade ᎏ = ᎏ
x 0,0574
a que corresponde a massa m = n × M = 0,1149 × 63,55 = 7,29 g.
Tendo em conta a massa do tacho de cobre, a percentagem
7,29
ᎏ × 100 = 2,0%
daquela massa é ᎏ
360
Ou
221,13
127
ᎏ= ᎏ
ᎏ ⇒ y = 7,29 g;
Proporção em massa ᎏ
y
12,7
Tendo em conta a massa do tacho de cobre, a percentagem
7,29
ᎏ × 100 = 2,0%
daquela massa é ᎏ
360
2.1 (B) Correcta.
As configurações electrónicas do oxigénio e do enxofre são:
2
2
4
2
2
6
2
4
80 ⇒ 1s 2s 2p e 16S ⇒ 1s 2s 2p 3s 3p
Os electrões de valência são os do último nível (respectivamente
2s2 2p4 e 3s2 3p4), os quais, por estes átomos pertencerem ao
mesmo grupo, estão distribuídos pelo mesmo número de orbitais.
Os electrões de valência de ambos os átomos têm os seguintes
números quânticos:
Oxigénio: n = 2, ᐉ = 0 (orbital s) e ᐉ = 1 (orbital p);
enxofre: n = = 3, ᐉ = 0 e ᐉ = 1.
2.2.1 (C) Correcta. Iguais volumes de gases têm, nas mesmas
condições de temperatura e pressão, igual número de moléculas.
(A), (B) e (D) estão incorrectas, pois se os gases tivessem volumes
iguais, ou o mesmo número de moléculas, tinham a mesma quantidade de substância, mas diferente massa e diferente densidade,
pois estas grandezas dependem das massas molares.
2.2.2 V = 50,0 cm3 = 50 × 10–3 dm3 ; Vm = 22,4 dm3 mol–1
3.1.2 (D) Correcta. Considerando desprezáveis a resistência do ar
e todos os atritos entre a posição A e a posição B, a energia
mecânica conserva-se, sendo constante entre estes dois pontos.
3.1.3 (D) Correcta. Por definição, o trabalho realizado pela força
gravítica (que é uma força conservativa) é simétrico da variação
da energia potencial.
Na descida, o trabalho realizado pela força gravítica é positivo,
pois a força gravítica aponta para onde se dá o deslocamento, e a
variação da energia potencial é negativa, porque a altura diminuiu.
3.1.4 Considerando o movimento entre B e o solo, o referencial considerado e os
dados indicados no enunciado, as equações que traduzem a altura y e a velocidade
v, em função do tempo t, são:
y
E
A
vy= –vB t + a t
1
y = hB –vB t + ᎏ a t2
2
0 = –30,3 t + 20 t
v0y
h
⇒ t = 1,5 s
1
0 = hB – 30,3 t + ᎏ 20 t2 ⇒
2
1
hB = 30,3 × 1,5 – ᎏ 20 × 1,52 = 23 m
2
B
h
3
vy
ay
0
Considerando a descida entre A e B:
vy= vA t – g t
1
y = h + vA t – ᎏ g t2
2
–30,3 = 0 – 10 t ⇒ t = 3,0 s
1
hB = 3 hB + 0 × 3 – ᎏ 10 × 32 ⇒ hB = 23 m
2
3.2 Verdadeiras: (B), (D), (E) e (F). Falsas: (A), (C), (G) e (H).
(A) Falsa. Porque o declive da tangente ao gráfico v (t ) nesse
intervalo de tempo vai diminuindo, também a intensidade da
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resistência do ar aumenta à medida que a velocidade aumenta,
pelo que a aceleração vai diminuindo, até se anular no instante
t1.
(C) Falsa. O módulo da aceleração poderá ser igual a esse valor
apenas nos instantes iniciais, em que a resistência do ar ainda
não é significativa e o movimento é, aproximadamente, de
queda livre. O declive da tangente ao gráfico também não é
constante.
(G) Falsa. Nesse intervalo de tempo, como actua a força de resistência do ar, que é uma força não conservativa, não vai haver
conservação da energia mecânica do sistema.
(H) Falsa. O pára-quedista está a cair com velocidade constante.
4.3.2 (D) Correcta. O ângulo
de refracção é o ângulo entre a
normal ao ponto de incidência
e o raio refractado é de 35°.
4.1 (A) Correcta. Um painel fotovoltaico é um dispositivo que
tem por objectivo produzir energia eléctrica a partir de radiação
electromagnética.
5.2 O gráfico mostra que a temperatura varia linearmente com o
tempo. Observa-se que por cada dois minutos de aquecimento a
temperatura aumenta 10,0 °C.
Em cada minuto são fornecidos 2,50 × 103 J; em 2,0 minutos são
fornecidos 2 × 2,50 × 103 = 5,00 × 103 J.
5,00 × 103
E
ᎏ = 384,6 J kg–1 °C–1
A capacidade térmica c = ᎏ
ᎏ = ᎏ
1,3 × 10
m ⌬T
4.2 Ocorre uma maior variação de temperatura na garrafa B,
pintada de preto, pois uma superfície negra reflecte menos
radiação do que uma superfície branca. A garrafa preta, ao
absorver mais radiação, vai aumentar mais a sua temperatura do
que a garrafa A.
4.3.1 Numa fibra óptica, a luz que incide numa extremidade é
guiada ao longo da fibra, praticamente sem atenuação até à
outra extremidade. Tal deve-se ao facto de o núcleo da fibra ser
feito de um material com elevada transparência, o que permite à
luz atravessá-lo sem ser absorvida.
O índice de refracção do núcleo tem de ser mais elevado do que
o revestimento, o que permite a ocorrência de reflexões totais na
superfície núcleo-revestimento, não permitindo que a luz se escape através do revestimento.
De acordo com a lei de Snell-Descartes, este fenómeno ocorre
apenas quando o índice de refracção do núcleo é superior ao
n1
sin ␣
ᎏ1 = ᎏ
índice de refracção do revestimento ( ᎏ
> 1, sendo o
n2
sin ␣2
núcleo o meio 1).
Quando isso se verifica, existe um ângulo de incidência, denominado ângulo crítico, a partir do qual não ocorre refracção através
da superfície de separação dos meios e a luz é totalmente reflectida.
2
ar
30º
55º
vidro
90º - 55º = 35º
5.1 (C) Correcta. O material deverá ter baixa capacidade térmica
mássica, para que não seja necessário fornecer-lhe muita energia
para aumentar a sua temperatura, e elevada condutividade térmica,
para que a transferência de energia para o líquido nele contido
ocorra com a maior rapidez.
6.1 (C) Correcta.
O valor mais provável é dado pela média dos valores obtidos;
21,43 + 21,39 + 21,41
m= ᎏ
ᎏᎏ
ᎏ
ᎏ = 21,41 g
3
6.2 Para identificar o material é necessário determinar a sua densidade. A densidade é o quociente entre a massa do material e o
volume que ele ocupa.
V = aresta3 = 1,403 = 2,744 cm3,
21,41g
m
ᎏ
ᎏ = 7,8 g cm–3.
ρ=ᎏ= ᎏ
2,744 cm3
V
Observando a tabela, pode concluir-se que se trata de um cubo
de ferro, pois é esse o material que tem o valor de densidade
mais próximo do valor determinado.
6.3 (B) Correcta. Os alunos fizeram uma determinação directa da
massa do cubo, usando a balança digital, e uma determinação indirecta do seu volume, usando uma medida determinada directamente
(o comprimento da aresta) e recorrendo a uma equação matemática.