Baixe 2016 VERSÃO 1 e outras Esquemas em PDF para Energia, somente na Docsity!
EXAME FINAL NACIONAL DO ENSINO SECUNDÁRIO
Prova Escrita de Física e Química A
11.º Ano de Escolaridade
Decreto-Lei n.º 139/2012, de 5 de julho
Prova 715/2.ª Fase 16 Páginas
Duração da Prova: 120 minutos. Tolerância: 30 minutos.
Nos termos da lei em vigor, as provas de avaliação externa são obras protegidas pelo Código do Direito de Autor e dos
Direitos Conexos. A sua divulgação não suprime os direitos previstos na lei. Assim, é proibida a utilização destas provas,
além do determinado na lei ou do permitido pelo IAVE, I.P., sendo expressamente vedada a sua exploração comercial.
VERSÃO 1
Indique de forma legível a versão da prova.
Utilize apenas caneta ou esferográfica de tinta azul ou preta.
É permitida a utilização de régua, esquadro, transferidor e calculadora gráfica.
Não é permitido o uso de corretor. Risque aquilo que pretende que não seja classificado.
Para cada resposta, identifique o grupo e o item.
Apresente as suas respostas de forma legível.
Apresente apenas uma resposta para cada item.
A prova inclui uma tabela de constantes, um formulário e uma tabela periódica.
As cotações dos itens encontram-se no final do enunciado da prova.
TABELA DE CONSTANTES
Velocidade de propagação da luz no vácuo c = 3,00 × 10
8
m s
Módulo da aceleração gravítica de um corpo junto
à superfície da Terra
g = 10 m s
Constante de Gravitação Universal G = 6,67 × 10
N m
2
kg
Constante de Avogadro N
A =^ 6,02 × 10
23
mol
Constante de Stefan-Boltzmann v = 5,67 × 10-8^ W m-2^ K-
Produto iónico da água (a 25 °C) K
w =^ 1,00 × 10
Volume molar de um gás (PTN) V m = 22,4 dm
3
mol
FORMULÁRIO
- Conversão de temperatura (de grau Celsius para kelvin) ....................................... T = i + 273,
T – temperatura absoluta (temperatura em kelvin)
i – temperatura em grau Celsius
- Densidade (massa volúmica) .......................................................................................... t =
m — V m – massa
V – volume
- Efeito fotoelétrico ............................................................................................................. E rad = E rem + E c
E rad – energia de um fotão da radiação incidente no metal
E rem – energia de remoção de um eletrão do metal
E c – energia cinética do eletrão removido
- Concentração de solução ................................................................................................ c =
n — V n – quantidade de soluto
V – volume de solução
- Relação entre pH e concentração de H 3 O+^ ........................................... pH = - log {[H 3 O
- 1.ª Lei da Termodinâmica ............................................................................................... D U = W + Q + R
D U – variação da energia interna do sistema (também representada por D E i)
W – energia transferida, entre o sistema e o exterior, sob a forma de trabalho
Q – energia transferida, entre o sistema e o exterior, sob a forma de calor
R – energia transferida, entre o sistema e o exterior, sob a forma de radiação
- Lei de Stefan-Boltzmann ................................................................................................. P = evAT 4
P – potência total irradiada pela superfície de um corpo
e – emissividade da superfície do corpo
v – constante de Stefan-Boltzmann
A – área da superfície do corpo
T – temperatura absoluta da superfície do corpo
- Energia ganha ou perdida por um corpo devido à variação
da sua temperatura ............................................................................................ E = mc D T
m – massa do corpo
c – capacidade térmica mássica do material de que é constituído o corpo
D T – variação da temperatura do corpo
- Taxa temporal de transferência de energia, sob a forma
de calor, por condução .......................................................................................
Q
D t
= k
A
l
D T
Q – energia transferida, sob a forma de calor, por condução,
através de uma barra, no intervalo de tempo D t
k – condutividade térmica do material de que é constituída a barra
A – área da secção da barra, perpendicular à direção de transferência de energia
l – comprimento da barra
D T – diferença de temperatura entre as extremidades da barra
TABELA PERIÓDICA
(^55) Cs 132,
(^56) Ba 137,
57- Lantanídeos
(^72) Hf 178,
(^73) Ta 180,
74 W
183,
(^75) Re 186,
(^76) Os 190,
77 I
r
192,
78 Pt 195,
(^79) Au 196,
(^80) Hg 200,
81^ T
204,
(^82) Pb 207,
83 Bi 208,
(^84) Po [208,98]
(^85) At [209,99]
(^86) Rn [222,02]
(^37) Rb 85,
(^38) Sr 87,
39^ Y
88,
40 Zr 91,
(^41) Nb 92,
(^42) Mo 95,
(^43) Tc 97,
(^44) Ru 101,
(^45) Rh 102,
(^46) Pd 106,
(^47) Ag 107,
(^48) Cd 112,
49 I
n
114,
(^50) Sn 118,
(^51) Sb 121,
(^52) Te 127,
53
I
126,
(^54) Xe 131,
19^ K
39,
(^20) Ca 40,
(^21) Sc 44,
22 Ti 47,
23^ V
50,
(^24) Cr 52,
(^25) Mn 54,
(^26) Fe 55,
(^27) Co 58,
(^28) Ni 58,
(^29) Cu 63,
(^30) Zn 65,
(^31) Ga 69,
(^32) Ge 72,
(^33) As 74,
(^34) Se 78,
(^35) Br 79,
(^36) Kr 83,
(^11) Na 22,
(^12) Mg 24,
13 A
26,
(^14) Si 28,
15^ P
30,
16^ S
32,
17^ C
35,
(^18) Ar 39,
(^3) Li 6,
4 Be 9,
5 B
10,
6 C
12,
7 N
14,
8 O
16,
9 F
19,
(^10) Ne 20,
1 H
1,
2 He 4,
(^90) Th 232,
(^91) Pa 231,
92^ U
238,
(^93) Np [237]
(^94) Pu [244]
95 Am [243]
96 Cm [247]
(^97) Bk [247]
98 Cf [251]
(^99) Es [252]
100 Fm [257]
(^101) Md [258]
102 No [259]
103^ Lr [262]
(^58) Ce 140,
59 Pr 140,
(^60) Nd 144,
61 Pm [145]
62 Sm 150,
(^63) Eu 151,
(^64) Gd 157,
(^65) Tb 158,
(^66) Dy 162,
(^67) Ho 164,
68 Er 167,
(^69) Tm 168,
(^70) Yb 173,
(^71) Lu 174,
87 Fr [223]
(^88) Ra [226]
89- Actinídeos
105 Db [262]
104^ Rf [261]
107 Bh [264]
108 Hs [277]
109 Mt [268]
Número atómico
Elemento
Massa atómica relativa
110 Ds [271]
111 Rg [272]
(^89) Ac [227]
(^57) La 138,
106 Sg [266]
Nas respostas aos itens de escolha múltipla, selecione a opção correta. Escreva, na folha de respostas, o
número do item e a letra que identifica a opção escolhida.
Nas respostas aos itens em que é pedida a apresentação de todas as etapas de resolução, explicite todos os
cálculos efetuados e apresente todas as justificações ou conclusões solicitadas.
Utilize unicamente valores numéricos das grandezas referidas na prova (no enunciado dos itens, na tabela de
constantes e na tabela periódica).
Utilize os valores numéricos fornecidos no enunciado dos itens.
GRUPO I
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.
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.
2. Se pretendesse preparar 250,0 cm
3
de uma solução cinco vezes mais diluída do que a solução-mãe, que
volume da solução-mãe teria de medir?
(A) 5,0 cm
3
(B) 10,0 cm
3
(C) 50,0 cm
3
(D) 200,0 cm
3
GRUPO II
1. A solubilidade do cloreto de potássio, KCl, em água, é 35,54 g de sal por 100 g de água, a 25 °C.
Considere uma solução saturada de KCl constituída apenas por este sal e por água.
Determine a quantidade de KCl dissolvida em 250 g dessa solução, a 25 °C.
Apresente todas as etapas de resolução.
2. A variação de entalpia (D H ) associada ao processo de dissolução do KCl em água é positiva.
Preveja, com base no princípio de Le Châtelier, como variará a solubilidade deste sal em água à medida
que a temperatura aumenta. Justifique a resposta.
3. O perclorato de potássio, KClO 4 , constituído pelos iões K
e ClO 4
, é um sal bastante menos solúvel em
água do que o cloreto de potássio.
O produto de solubilidade do perclorato de potássio é 1 05, 10
, a 25 °C.
A solubilidade deste sal em água, a 25 °C, será
(A) 5 25, 10 mol dm
3 3
(B) 1,05 10 mol dm
2 3
(C) 2 10, 10 mol dm
2 3
(D) 1 02, 10 mol dm
1 3
GRUPO III
Considere uma amostra pura de 200 g de cloreto de potássio, KCl, inicialmente no estado sólido à temperatura
de 980 K, à qual é fornecida energia com uma fonte de 300 W.
1. A Figura 1 representa um gráfico teórico da temperatura, T , dessa amostra em função do tempo, t.
No traçado do gráfico, admitiu-se um rendimento de 100% para o processo de transferência de energia
considerado.
T / K
t / s
Figura 1
1.1. Se a potência da fonte fosse maior,
(A) seria necessária mais energia para a temperatura da amostra aumentar 1 K.
(B) seria necessária menos energia para fundir completamente a amostra.
(C) a mesma energia seria transferida num intervalo de tempo menor.
(D) a mesma energia provocaria um maior aumento da energia interna do sistema.
1.2. De acordo com o gráfico, qual será a variação da temperatura da amostra de KCl considerada no
intervalo de tempo [0; 36] s?
GRUPO IV
O lítio, Li, e o potássio, K, são elementos do grupo 1 da tabela periódica.
1. A energia de ionização do lítio é 519 kJ mol
Transcreva e complete o esquema seguinte de modo a obter uma equação química que traduza a ionização
de 1 mol de átomos de lítio, no estado fundamental, isolados e em fase gasosa, quando lhes é fornecida
uma energia de 519 kJ.
Li(g) → _____ + _____
2. O lítio reage com a água, sendo a reação traduzida por
2 Li(s) + 2 H 2 O( l ) → 2 LiOH(aq ) + H 2 ( g )
2.1. A reação do lítio com a água é uma reação completa, o que implica que
(A) ambos os reagentes se esgotem no decurso da reação.
(B) a quantidade dos produtos formados seja igual à quantidade inicial dos reagentes.
(C) a massa dos produtos formados seja igual à massa inicial dos reagentes.
(D) pelo menos um dos reagentes se esgote no decurso da reação.
2.2. Na reação considerada, o lítio ___________ , atuando como ___________.
(A) oxida-se ... redutor
(B) oxida-se ... oxidante
(C) reduz-se ... redutor
(D) reduz-se ... oxidante
2.3. Numa tina contendo 200 cm
3
de água, fez-se reagir um pequeno pedaço de lítio. No final da reação,
verificou-se que, a 25 ºC, o pH da solução resultante era 13,27.
Determine o volume, medido nas condições normais de pressão e de temperatura, de H 2 (g) que se
terá formado na reação.
Admita que o volume da solução resultante é igual ao volume inicial de água.
Apresente todas as etapas de resolução.
2.4. Explique, com base nas configurações eletrónicas dos respetivos átomos no estado fundamental,
porque é que o potássio reage mais vigorosamente com a água do que o lítio.
GRUPO V
1. Uma bola de ténis, de massa m , cai verticalmente, depois de abandonada a 1,70 m do solo. A bola colide
com o solo e ressalta, atingindo num primeiro ressalto a altura máxima de 0,94 m.
Considere desprezável a força de resistência do ar, e admita que a bola pode ser representada pelo seu
centro de massa (modelo da partícula material).
1.1. Qual das expressões seguintes permite calcular o trabalho realizado pela força gravítica que atua
na bola, no deslocamento entre a posição em que a bola é abandonada e a posição em que, após o
primeiro ressalto, a bola atinge a altura máxima?
(A) - 10 m #^0 94 , - 1 70, h
(B) 10 m # ^0 94 , - 1 70, h
(C) − 10 m #^0 94 , +1 70, h
(D) 10 m # ^0 94 , +1 70, h
1.2. Se a percentagem de energia dissipada for a mesma em todas as colisões com o solo, é de prever
que, num segundo ressalto, a bola atinja uma altura máxima de
(A) 0,18 m
(B) 0,42 m
(C) 0,52 m
(D) 0,55 m
1.3. Durante a colisão da bola com o solo, a força exercida pela bola sobre o solo e a força exercida pelo
solo sobre a bola têm, em cada instante,
(A) o mesmo sentido e intensidades diferentes.
(B) sentidos opostos e intensidades diferentes.
(C) o mesmo sentido e a mesma intensidade.
(D) sentidos opostos e a mesma intensidade.
2.2. Em qual dos esquemas seguintes o vetor F
®
pode representar a resultante das forças que atuam na
bola, na posição assinalada?
(A)
(C)
(B)
(D)
2.3. A bola passa sobre a rede a 1,35 m do solo e embate no solo a 9,0 m da rede, como representado
na Figura 2.
Calcule o módulo da velocidade com que a bola atinge o solo.
Apresente todas as etapas de resolução.
GRUPO VI
Um feixe de radiação monocromática propaga-se no ar e incide numa face de um paralelepípedo de vidro.
Uma parte do feixe é refletida na face do paralelepípedo, enquanto outra parte passa a propagar-se no vidro,
sendo o ângulo de refração menor do que o ângulo de incidência.
1. O comprimento de onda, no vácuo, da radiação utilizada na experiência é 6 5, 10 m
7
Qual é a frequência, em hertz (Hz), dessa radiação eletromagnética?
Apresente o resultado com dois algarismos significativos.
2. Quando a radiação passa do ar para o vidro, a sua velocidade de propagação _____________ e o seu
comprimento de onda _____________.
(A) diminui ... diminui
(B) diminui ... aumenta
(C) aumenta ... aumenta
(D) aumenta ... diminui
3. Para diversos ângulos de incidência na superfície de separação ar-vidro, mediram-se os ângulos de
reflexão e de refração correspondentes.
3.1. Os resultados obtidos permitiram traçar o gráfico do ângulo de reflexão, a refl, em função do ângulo
de incidência, a i.
Qual é o esboço desse gráfico, assumindo a mesma escala nos dois eixos?
(A) (B) (C) (D)
a
refl
a
i
a refl
a i
a refl
a i
a
refl
a
i
COTAÇÕES
Grupo
Item
Cotação (em pontos)
I
II
III
IV
V
VI
TOTAL 200
