EXAME NACIONAL DO ENSINO...

PROVA 142/11 Págs.

EXAME NACIONAL DO ENSINO SECUNDÁRIO12.º Ano de Escolaridade (Decreto-Lei n.º 286/89, de 29 de Agosto)

Cursos Gerais – Agrupamentos 1 e 2

Duração da prova: 120 minutos 1.ª FASE2004 VERSÃO 1

PROVA ESCRITA DE QUÍMICA

V.S.F.F.

142.V1/1

VERSÃO 1

Na sua folha de respostas

indique claramente a versão (1 ou 2) da prova.

A ausência desta indicação

implicará a anulação de todo o GRUPO I.

A prova é constituída por três Grupos, I, II e III.

• O Grupo I inclui seis (6) itens de resposta fechada.

• O Grupo II inclui quatro (4) questões de resposta aberta, envolvendocálculos e/ou pedidos de justificação.

• O Grupo III inclui quatro (4) questões relativas a uma actividade experimental.

Nas respostas às questões da prova, serão aplicáveis as seguintespenalizações gerais:

• Será atribuída cotação nula (0 pontos) a qualquer resposta que:

– se apresente ilegível e não referenciada de forma a permitir a suaidentificação inequívoca;

– registe mais opções (escolha múltipla, associação e valor lógico) do queas que são solicitadas;

– se limite a apresentar o resultado final mesmo que correcto, semexplicitar cálculos e/ou raciocínios, nos grupos da prova em que tal forsolicitado.

• Ocorrerá a penalização de um (1) ponto:

– nos itens em que ocorram erros consequentes de operaçõesmatemáticas;

– nos itens em que esteja omissa ou incorrecta a unidade associada aoresultado final.

142.V1/2

V.S.F.F.

142.V1/3

FORMULÁRIO

• Massa molar (M) .............................................. M =

m – massan – quantidade de matéria

• Número de partículas (N)................................. N = n NA

n – quantidade de matériaNA – constante de Avogadro

• Massa volúmica (ρ) .......................................... ρ =

m – massaV – volume

• Concentração de solução (c) .......................... c =

n – quantidade de matéria (soluto)V – volume de solução

• Frequência de uma radiaçãoelectromagnética (ν ) ........................................ ν =

c – velocidade de propagação no vazioλ – comprimento de onda

• Temperatura absoluta (termodinâmica) (T) ... T = θ + 273

θ – temperatura Celsius

c–—λ

n–—V

m–—V

m–—n

I

1. Considere os seguintes elementos, representados pelos seus símbolos químicos.

8O 11Na 12Mg 17C 18Ar 20Ca

De entre as seguintes afirmações, seleccione a correcta.

(A) A configuração electrónica de menor energia para o átomo de cálcio, Ca, é [Ar] 3d2.

(B) A energia de (primeira) ionização do sódio, Na, é inferior à energia de (primeira) ionização domagnésio, Mg.

(C) O raio do ião cloreto, C –, é inferior ao raio do átomo de cloro, C .

(D) A orbital menos energética do átomo de oxigénio, O, pode ser caracterizada pelo conjunto denúmeros quânticos n = 1, = 0 e m = 1.

(E) O elemento árgon, Ar, está localizado na Tabela Periódica no bloco p, no 2.º período e no grupo 18.

2. O ozono, O3, da estratosfera tem um papel vital na Terra, pois absorve radiações UV potencial-mente perigosas, segundo o esquema:

O3hν

O2 + O

As afirmações seguintes dizem respeito à estrutura das moléculas de O3 e O2.

Seleccione a afirmação correcta.

(A) A geometria da molécula de ozono, O3, é linear.

(B) O comprimento da ligação oxigénio–oxigénio em O2 é superior ao comprimento da ligaçãooxigénio-oxigénio em O3.

(C) Na molécula de oxigénio, O2, o número total de orbitais moleculares ligantes é superior aonúmero total de orbitais moleculares antiligantes.

(D) A ordem de ligação oxigénio-oxigénio nas duas moléculas, O3 e O2 , tem igual valor.

(E) A molécula de ozono, O3, apresenta ligações oxigénio-oxigénio de igual comprimento.

8O

•• Escreva na sua folha de prova a letra correspondente à alternativa queseleccionar como correcta para cada item.

•• Não apresente cálculos e/ou justificações.

142.V1/4

3. No gráfico da figura 1, estão representadas as temperaturas de ebulição, à pressão normal (1 atm),de alguns compostos constituídos por hidrogénio e elementos dos grupos 16 ou 17 da TabelaPeriódica.

Fig. 1

As afirmações seguintes dizem respeito a propriedades dos compostos referidos na figura 1.


(A) De entre os compostos referidos no gráfico, é a água, H2O, a substância que apresenta maiorvolatilidade.

(B) Os compostos H2O e HF apresentam temperaturas de ebulição muito superiores às dosrestantes compostos, devido à existência de forças de dispersão de London muito intensas,entre as suas moléculas.

(C) O aumento da temperatura de ebulição na sequência HC , HBr e HI é consequência davariação do dipolo permanente das respectivas moléculas.

(D) A diferença entre os pontos de ebulição de H2O e HF deve-se à diferença de valores deelectronegatividade apresentados pelos átomos de oxigénio e de flúor.

(E) À pressão de 1 atm e à temperatura de 25 ºC, nem todos os compostos referidos seapresentam no estado líquido.

��

��

��

� �

� ��

��

��

��

��

�

� � � �

��

��

��

��

��

��

�

��

�� !��"�#$�

��

V.S.F.F.

142.V1/5

4. Na indústria, o amoníaco, NH3, é sintetizado pelo processo de Haber-Bosch. A reacção de síntesedo amoníaco pode ser traduzida pela seguinte equação química:

N2(g) + 3 H2(g) →← 2 NH3(g)

O gráfico da figura 2 representa a variação da percentagem de amoníaco que se forma nesteprocesso, em função da pressão, a diferentes temperaturas a que o sistema reaccional está sujeito.

Fig. 2

Relativamente a este processo de síntese, seleccione a afirmação correcta.

(A) A síntese do amoníaco pelo método de Haber-Bosch é um processo endotérmico.

(B) Se ocorrer um aumento na pressão sobre o sistema reaccional, mantendo-se a temperatura, oequilíbrio evolui no sentido inverso (←).

(C) Para uma mesma temperatura, o rendimento do processo aumenta quando a misturareaccional é comprimida.

(D) A expressão da constante de equilíbrio, Kp , para esta reacção é Kp =

(E) A presença de um catalisador à base de ferro, aumenta o valor da constante de equilíbrio.

(pNH3)2e

———————–(pN2)e + (pH2)

3e

��

%�

��

��

��

� �� %��

��&�'� �� &��

��(()�#�

��

��

��

��

��

��

142.V1/6

5. O carbonato de prata, Ag2CO3, é um sal muito pouco solúvel em água. O seu produto desolubilidade, Ks , à temperatura de 25 ºC, é 8,46 × 10–12.

Seleccione a alternativa que permite completar correctamente a afirmação seguinte:

«À temperatura de 25 ºC, a solubilidade, s, do carbonato de prata em água...

(A) … é inferior à solubilidade numa solução aquosa de carbonato de sódio, Na2CO3.»

(B) … é aproximadamente 35,4 mg de sal por cada dm3 de solução.»

(C) … diminui quando lhe são adicionadas algumas gotas de uma solução aquosa de amoníaco,NH3.»

(D) … tem o valor 1,28 × 10–4 mol de sal por 100 cm3 de solução.»

(E) … diminui quando lhe são adicionadas algumas gotas de uma solução aquosa de ácido nítrico,HNO3.»

M(Ag2CO3) = 275,8 g mol–1

Ag+(aq) + 2NH3(aq) →→←← [Ag (NH3)2]+(aq) (Ke >> 1 (a 25 ºC))

6. As reacções químicas são, na sua maioria, acompanhadas de variações de energia interna, U, e deentropia, S.


(A) Uma reacção exoenergética é sempre exotérmica.

(B) Quando ocorre uma transformação num sistema isolado, ∆S < 0.

(C) Num sistema isolado, não ocorrem variações de temperatura devidas a transformaçõesquímicas.

(D) Num sistema fechado, o aumento de temperatura resultante de uma reacção exotérmica éacompanhado de uma diminuição da temperatura do exterior.

(E) Uma reacção endotérmica que ocorra em sistema fechado, com diminuição de volume,apresenta ∆U > 0.

–12 –43 2,12×10 = 1,28 ×10

V.S.F.F.

142.V1/7

II

1. Considere a equação de Bohr, referente à energia do electrão no átomo de hidrogénio, num nívelde energia, n.

En = – J / átomo

Com base nesta expressão:

1.1. Verifique que o comprimento de onda da radiação absorvida por átomos de hidrogénio, natransição do 1.º estado excitado para o nível de energia n = 4, é 486 nm.

1.2. Calcule a energia mínima que é necessário fornecer para ionizar 5,0 g de hidrogénio atómico,no estado fundamental.

Ar (H) = 1,0h (constante de Planck) = 6,63 × 10–34 J s

c (velocidade de propagação da luz no vazio) = 3,00 × 108 m s–1

NA (constante de Avogadro) = 6,02 × 1023 mol–1

2. Uma amostra de 4,91 g de clorato de potássio, KC O3, decompõe-se por acção do calor. A equaçãoquímica que traduz a reacção é:

2 KC O3(s) →∆ 2 KC (s) + 3 O2(g)

2.1. Supondo que a reacção é completa, verifique que o volume de oxigénio obtido à temperaturade 20 ºC e à pressão de 1,00 atm é 1,44 dm3.

2.2. Determine a massa dos compostos sólidos presentes no sistema, no final da reacção, se estativer um rendimento de 70,0%.

2.3. A transformação química referida é uma reacção de oxidação-redução.

2.3.1. Determine os números de oxidação de todos os elementos que compõem o reagentee os produtos.

2.3.2. Relacione as variações desses números de oxidação com o conceito de oxidação e deredução.

2.4. Seleccione, de entre as alternativas seguintes, a que completa correctamente a frase:

«Na transformação química referida, considerada em sistema fechado, prevê-se que aentropia do sistema reaccional...

(A) ... aumente.»

(B) ... permaneça constante.»

(C) ... diminua.»

R (constante dos gases ideais) = 8,21 × 10–2 atm dm3 mol–1 K–1

M (KC O3) = 122,6 g mol–1

M (KC ) = 74,5 g mol–1

M (O2) = 32,0 g mol–1

2,18 × 10–18

———————–n2

Apresente todos os cálculos que efectuar.

142.V1/8

3. O pentacloreto de fósforo, PC 5, decompõe-se em tricloreto de fósforo, PC 3, e em cloro, C 2, segundoa equação química:

PC 5(g) →← PC 3(g) + C 2(g) ∆Hº = 90 kJ mol–1

Introduz-se pentacloreto de fósforo puro numa câmara com a capacidade de 1,00 L, ondepreviamente se fez o vácuo. Quando se atinge o equilíbrio, à temperatura T1, a pressão total dosistema é 3,00 atm, verificando-se que a mistura gasosa contém 35,0% em volume de gás cloro.

3.1. Justifique a seguinte afirmação verdadeira:

«A fracção molar do pentacloreto de fósforo, PC 5, na mistura gasosa em equilíbrio, é 0,300».

3.2. Calcule as pressões parciais de PC 5 e de PC 3, no estado de equilíbrio.

3.3. À temperatura T1, o valor da constante de equilíbrio, Kp (com as pressões em atm), é 1,23.

3.3.1. Com base no cálculo do quociente da reacção, explique como evoluiria o sistema se,num dado instante, à temperatura T1, as pressões parciais fossem:

p (PC 5) = 0,800 atm;

p (PC 3) = p (C 2) = 1,20 atm.

3.3.2. Seleccione, de entre as opções seguintes, a que pode corresponder ao valor daconstante de equilíbrio, Kp, para uma temperatura T2, superior a T1 .

(A) Kp = 2,00

(B) Kp = 1,00

(C) Kp = 1,23

4. Para titular 20 cm3 de uma solução aquosa de hidróxido de potássio, KOH, 0,015 mol dm–3,utilizaram-se 30 cm3 de uma solução aquosa de ácido clorídrico, HC , 0,010 mol dm–3, até atingir oponto de equivalência, de acordo com a equação química:

HC (aq) + KOH(aq) → KC (aq) + H2O( )

Calcule:

4.1. A quantidade, n , de iões H3O+ existentes em 30 cm3 da solução aquosa de ácido clorídrico e

provenientes da ionização deste ácido, HC .

4.2. O valor do pOH da mistura (KOH(aq) + HC (aq)) após a adição de 10 cm3 da solução aquosade ácido clorídrico.

4.3. O número, N, de moléculas de água que se formaram quando se atingiu o ponto deequivalência.

NA = 6,02 × 1023 mol– 1

2,17 = –log (6,7 × 10–3)

V.S.F.F.

142.V1/9

III

Os aldeídos são responsáveis pelos aromas de alguns frutos, e o etanal, em particular, pelo cheiro amaçãs. Um grupo de alunos pretendeu sintetizar o etanal em laboratório. Para isso, eles utilizaram amontagem representada em esquema na figura 3.

Fig. 3

1. Sabendo que o etanol, C2H6O, é oxidado pela mistura cromossulfúrica a etanal, C2H4O, traduza poruma equação química a semi-reacção de oxidação.

2. Relativamente à síntese do etanal, classifique como Verdadeira ou Falsa cada uma das seguintesafirmações.

(A) Quando se faz a dissolução de ácido sulfúrico em água, deve adicionar-se a água ao ácido.

(B) A água de refrigeração deve entrar no condensador em (1) e sair por (2).

(C) O líquido recolhido no balão arrefecido com gelo conterá predominantemente etanal, se asíntese deste aldeído se efectuar a temperaturas não superiores a 60 ºC.

(D) O reagente de Tollens e o licor de Fehling são muito utilizados para distinguir os aldeídos dosrespectivos isómeros funcionais.

(E) O ião Cu2+ presente no licor de Fehling é reduzido pelo aldeído, originando um precipitado corde tijolo (Cu2O).

3. Os álcoois secundários, à semelhança dos álcoois primários, também podem oxidar-se. Escreva onome do produto resultante da oxidação do 2-propanol (ou propan-2-ol).

4. O etanol possui um isómero que apresenta grande volatilidade. Escreva o nome desse isómero eclassifique o tipo de isomeria estrutural existente entre estes dois compostos.

FIM

142.V1/10

COTAÇÕES

I ................................................................. 60 pontos

1. ................................................................................................................... 10 pontos2. ................................................................................................................... 10 pontos3. ................................................................................................................... 10 pontos4. ................................................................................................................... 10 pontos5. ................................................................................................................... 10 pontos6. ................................................................................................................... 10 pontos

II ................................................................ 110 pontos

1. ................................................................................................................... 23 pontos1.1. ..................................................................................... 112 pontos1.2. ..................................................................................... 111 pontos

2. ................................................................................................................... 37 pontos2.1. ..................................................................................... 10 pontos2.2. ..................................................................................... 13 pontos2.3. ..................................................................................... 10 pontos

2.3.1. ......................................................... 6 pontos2.3.2. ......................................................... 4 pontos

2.4. ..................................................................................... 4 pontos3. ................................................................................................................... 24 pontos

3.1. ..................................................................................... 7 pontos3.2. ..................................................................................... 6 pontos3.3. ..................................................................................... 11 pontos

3.3.1. .......................................................... 6 pontos3.3.2. .......................................................... 5 pontos


III ............................................................... 30 pontos

1. ................................................................................................................... 7 pontos2. ................................................................................................................... 10 pontos3. ................................................................................................................... 5 pontos4. ................................................................................................................... 8 pontos

___________

TOTAL .................................................... 200 pontos

V.S.F.F.

142.V1/11

PROVA 142/11 Págs.



Duração da prova: 120 minutos 1.ª FASE2004 VERSÃO 2


V.S.F.F.

142.V2/1

VERSÃO 2

Na sua folha de respostas

indique claramente a versão (1 ou 2) da prova.

A ausência desta indicação

implicará a anulação de todo o GRUPO I.

A prova é constituída por três Grupos, I, II e III.

• O Grupo I inclui seis (6) itens de resposta fechada.

• O Grupo II inclui quatro (4) questões de resposta aberta, envolvendocálculos e/ou pedidos de justificação.

• O Grupo III inclui quatro (4) questões relativas a uma actividade experimental.

Nas respostas às questões da prova, serão aplicáveis as seguintespenalizações gerais:

• Será atribuída cotação nula (0 pontos) a qualquer resposta que:

– se apresente ilegível e não referenciada de forma a permitir a suaidentificação inequívoca;

– registe mais opções (escolha múltipla, associação e valor lógico) do queas que são solicitadas;

– se limite a apresentar o resultado final mesmo que correcto, semexplicitar cálculos e/ou raciocínios, nos grupos da prova em que tal forsolicitado.

• Ocorrerá a penalização de um (1) ponto:

– nos itens em que ocorram erros consequentes de operaçõesmatemáticas;

– nos itens em que esteja omissa ou incorrecta a unidade associada aoresultado final.

142.V2/2

V.S.F.F.

142.V2/3

FORMULÁRIO

• Massa molar (M) .............................................. M =

m – massan – quantidade de matéria

• Número de partículas (N)................................. N = n NA

n – quantidade de matériaNA – constante de Avogadro

• Massa volúmica (ρ) .......................................... ρ =

m – massaV – volume

• Concentração de solução (c) .......................... c =

n – quantidade de matéria (soluto)V – volume de solução

• Frequência de uma radiaçãoelectromagnética (ν ) ........................................ ν =

c – velocidade de propagação no vazioλ – comprimento de onda

• Temperatura absoluta (termodinâmica) (T) ... T = θ + 273

θ – temperatura Celsius

c–—λ

n–—V

m–—V

m–—n

I

1. Considere os seguintes elementos, representados pelos seus símbolos químicos.

8O 11Na 12Mg 17C 18Ar 20Ca

De entre as seguintes afirmações, seleccione a correcta.

(A) O elemento árgon, Ar, está localizado na Tabela Periódica no bloco p, no 2.º período e no grupo 18.

(B) A orbital menos energética do átomo de oxigénio, O, pode ser caracterizada pelo conjunto denúmeros quânticos n = 1, = 0 e m = 1.

(C) A energia de (primeira) ionização do sódio, Na, é inferior à energia de (primeira) ionização domagnésio, Mg.

(D) A configuração electrónica de menor energia para o átomo de cálcio, Ca, é [Ar] 3d2.

(E) O raio do ião cloreto, C –, é inferior ao raio do átomo de cloro, C .

2. O ozono, O3, da estratosfera tem um papel vital na Terra, pois absorve radiações UV potencial-mente perigosas, segundo o esquema:

O3hν

O2 + O

As afirmações seguintes dizem respeito à estrutura das moléculas de O3 e O2.


(A) Na molécula de oxigénio, O2, o número total de orbitais moleculares ligantes é superior aonúmero total de orbitais moleculares antiligantes.

(B) A geometria da molécula de ozono, O3, é linear.

(C) O comprimento da ligação oxigénio-oxigénio em O2 é superior ao comprimento da ligaçãooxigénio-oxigénio em O3.

(D) A molécula de ozono, O3, apresenta ligações oxigénio–oxigénio de igual comprimento.

(E) A ordem de ligação oxigénio-oxigénio nas duas moléculas, O3 e O2 , tem igual valor.

8O

•• Escreva na sua folha de prova a letra correspondente à alternativa queseleccionar como correcta para cada item.

•• Não apresente cálculos e/ou justificações.

142.V2/4

V.S.F.F.

142.V2/5

3. No gráfico da figura 1, estão representadas as temperaturas de ebulição, à pressão normal (1 atm),de alguns compostos constituídos por hidrogénio e elementos dos grupos 16 ou 17 da TabelaPeriódica.

Fig. 1

As afirmações seguintes dizem respeito a propriedades dos compostos referidos na figura 1.


(A) Os compostos H2O e HF apresentam temperaturas de ebulição muito superiores às dosrestantes compostos, devido à existência de forças de dispersão de London muito intensas,entre as suas moléculas.

(B) À pressão de 1 atm e à temperatura de 25 ºC, nem todos os compostos referidos seapresentam no estado líquido.

(C) O aumento da temperatura de ebulição na sequência HC , HBr e HI é consequência davariação do dipolo permanente das respectivas moléculas.

(D) De entre os compostos referidos no gráfico, é a água, H2O, a substância que apresenta maiorvolatilidade.

(E) A diferença entre os pontos de ebulição de H2O e HF deve-se à diferença de valores deelectronegatividade apresentados pelos átomos de oxigénio e de flúor.

��

��

��

� �

� ��

��

��

��

��

�

� � � �

��

��

��

��

��

��

�

��

�� !��"�#$�

��

4. Na indústria, o amoníaco, NH3, é sintetizado pelo processo de Haber-Bosch. A reacção de síntesedo amoníaco pode ser traduzida pela seguinte equação química:

N2(g) + 3 H2(g) →← 2 NH3(g)

O gráfico da figura 2 representa a variação da percentagem de amoníaco que se forma nesteprocesso, em função da pressão, a diferentes temperaturas a que o sistema reaccional está sujeito.

Fig. 2

Relativamente a este processo de síntese, seleccione a afirmação correcta.

(A) A síntese do amoníaco pelo método de Haber-Bosch é um processo endotérmico.

(B) A expressão da constante de equilíbrio, Kp , para esta reacção é Kp =

(C) A presença de um catalisador à base de ferro, aumenta o valor da constante de equilíbrio.

(D) Para uma mesma temperatura, o rendimento do processo aumenta quando a misturareaccional é comprimida.

(E) Se ocorrer um aumento na pressão sobre o sistema reaccional, mantendo-se a temperatura, oequilíbrio evolui no sentido inverso (←).

(pNH3)2e

———————–(pN2)e + (pH2)

3e

��

%�

��

��

��

� �� %��

��&�'� �� &��

��(()�#�

��

��

��

��

��

��

142.V2/6

5. O carbonato de prata, Ag2CO3, é um sal muito pouco solúvel em água. O seu produto desolubilidade, Ks , à temperatura de 25 ºC, é 8,46 × 10–12.

Seleccione a alternativa que permite completar correctamente a afirmação seguinte:

«À temperatura de 25 ºC, a solubilidade, s, do carbonato de prata em água...

(A) … tem o valor 1,28 × 10–4 mol de sal por 100 cm3 de solução.»

(B) … diminui quando lhe são adicionadas algumas gotas de uma solução aquosa de ácido nítrico,HNO3.»

(C) … é inferior à solubilidade numa solução aquosa de carbonato de sódio, Na2CO3.»

(D) … diminui quando lhe são adicionadas algumas gotas de uma solução aquosa de amoníaco,NH3.»

(E) … é aproximadamente 35,4 mg de sal por cada dm3 de solução.»

M(Ag2CO3) = 275,8 g mol–1

Ag+(aq) + 2NH3(aq) →→←← [Ag (NH3)2]+(aq) (Ke >> 1 (a 25 ºC))

6. As reacções químicas são, na sua maioria, acompanhadas de variações de energia interna, U, e deentropia, S.


(A) Uma reacção endotérmica que ocorra em sistema fechado, com diminuição de volume,apresenta ∆U > 0.

(B) Num sistema isolado, não ocorrem variações de temperatura devidas a transformaçõesquímicas.

(C) Quando ocorre uma transformação num sistema isolado, ∆S < 0.

(D) Uma reacção exoenergética é sempre exotérmica.

(E) Num sistema fechado, o aumento de temperatura resultante de uma reacção exotérmica éacompanhado de uma diminuição da temperatura do exterior.

–12 –43 2,12×10 = 1,28 ×10

V.S.F.F.

142.V2/7

II

1. Considere a equação de Bohr, referente à energia do electrão no átomo de hidrogénio, num nívelde energia, n.

En = – J / átomo

Com base nesta expressão:

1.1. Verifique que o comprimento de onda da radiação absorvida por átomos de hidrogénio, natransição do 1.º estado excitado para o nível de energia n = 4, é 486 nm.

1.2. Calcule a energia mínima que é necessário fornecer para ionizar 5,0 g de hidrogénio atómico,no estado fundamental.

Ar (H) = 1,0h (constante de Planck) = 6,63 × 10–34 J s

c (velocidade de propagação da luz no vazio) = 3,00 × 108 m s–1

NA (constante de Avogadro) = 6,02 × 1023 mol–1

2. Uma amostra de 4,91 g de clorato de potássio, KC O3, decompõe-se por acção do calor. A equaçãoquímica que traduz a reacção é:

2 KC O3(s) →∆ 2 KC (s) + 3 O2(g)

2.1. Supondo que a reacção é completa, verifique que o volume de oxigénio obtido à temperaturade 20 ºC e à pressão de 1,00 atm é 1,44 dm3.

2.2. Determine a massa dos compostos sólidos presentes no sistema, no final da reacção, se estativer um rendimento de 70,0%.

2.3. A transformação química referida é uma reacção de oxidação-redução.

2.3.1. Determine os números de oxidação de todos os elementos que compõem o reagentee os produtos.

2.3.2. Relacione as variações desses números de oxidação com o conceito de oxidação e deredução.

2.4. Seleccione, de entre as alternativas seguintes, a que completa correctamente a frase:

«Na transformação química referida, considerada em sistema fechado, prevê-se que aentropia do sistema reaccional...

(A) ... aumente.»

(B) ... permaneça constante.»

(C) ... diminua.»

R (constante dos gases ideais) = 8,21 × 10–2 atm dm3 mol–1 K–1

M (KC O3) = 122,6 g mol–1

M (KC ) = 74,5 g mol–1

M (O2) = 32,0 g mol–1

2,18 × 10–18

———————–n2

Apresente todos os cálculos que efectuar.

142.V2/8

3. O pentacloreto de fósforo, PC 5, decompõe-se em tricloreto de fósforo, PC 3, e em cloro, C 2, segundoa equação química:

PC 5(g) →← PC 3(g) + C 2(g) ∆Hº = 90 kJ mol–1

Introduz-se pentacloreto de fósforo puro numa câmara com a capacidade de 1,00 L, ondepreviamente se fez o vácuo. Quando se atinge o equilíbrio, à temperatura T1, a pressão total dosistema é 3,00 atm, verificando-se que a mistura gasosa contém 35,0% em volume de gás cloro.

3.1. Justifique a seguinte afirmação verdadeira:

«A fracção molar do pentacloreto de fósforo, PC 5, na mistura gasosa em equilíbrio, é 0,300».

3.2. Calcule as pressões parciais de PC 5 e de PC 3, no estado de equilíbrio.

3.3. À temperatura T1, o valor da constante de equilíbrio, Kp (com as pressões em atm), é 1,23.

3.3.1. Com base no cálculo do quociente da reacção, explique como evoluiria o sistema se,num dado instante, à temperatura T1, as pressões parciais fossem:

p (PC 5) = 0,800 atm;

p (PC 3) = p (C 2) = 1,20 atm.

3.3.2. Seleccione, de entre as opções seguintes, a que pode corresponder ao valor daconstante de equilíbrio, Kp, para uma temperatura T2, superior a T1 .

(A) Kp = 2,00

(B) Kp = 1,00

(C) Kp = 1,23

4. Para titular 20 cm3 de uma solução aquosa de hidróxido de potássio, KOH, 0,015 mol dm–3,utilizaram-se 30 cm3 de uma solução aquosa de ácido clorídrico, HC , 0,010 mol dm–3, até atingir oponto de equivalência, de acordo com a equação química:

HC (aq) + KOH(aq) → KC (aq) + H2O( )

Calcule:

4.1. A quantidade, n , de iões H3O+ existentes em 30 cm3 da solução aquosa de ácido clorídrico e

provenientes da ionização deste ácido, HC .

4.2. O valor do pOH da mistura (KOH(aq) + HC (aq)) após a adição de 10 cm3 da solução aquosade ácido clorídrico.

4.3. O número, N, de moléculas de água que se formaram quando se atingiu o ponto deequivalência.

NA = 6,02 × 1023 mol– 1

2,17 = –log (6,7 × 10–3)

V.S.F.F.

142.V2/9

III

Os aldeídos são responsáveis pelos aromas de alguns frutos, e o etanal, em particular, pelo cheiro amaçãs. Um grupo de alunos pretendeu sintetizar o etanal em laboratório. Para isso, eles utilizaram amontagem representada em esquema na figura 3.

Fig. 3

1. Sabendo que o etanol, C2H6O, é oxidado pela mistura cromossulfúrica a etanal, C2H4O, traduza poruma equação química a semi-reacção de oxidação.

2. Relativamente à síntese do etanal, classifique como Verdadeira ou Falsa cada uma das seguintesafirmações.

(A) Quando se faz a dissolução de ácido sulfúrico em água, deve adicionar-se a água ao ácido.

(B) A água de refrigeração deve entrar no condensador em (1) e sair por (2).

(C) O líquido recolhido no balão arrefecido com gelo conterá predominantemente etanal, se asíntese deste aldeído se efectuar a temperaturas não superiores a 60 ºC.

(D) O reagente de Tollens e o licor de Fehling são muito utilizados para distinguir os aldeídos dosrespectivos isómeros funcionais.

(E) O ião Cu2+ presente no licor de Fehling é reduzido pelo aldeído, originando um precipitado corde tijolo (Cu2O).

3. Os álcoois secundários, à semelhança dos álcoois primários, também podem oxidar-se. Escreva onome do produto resultante da oxidação do 2-propanol (ou propan-2-ol).

4. O etanol possui um isómero que apresenta grande volatilidade. Escreva o nome desse isómero eclassifique o tipo de isomeria estrutural existente entre estes dois compostos.

FIM

142.V2/10

COTAÇÕES

I ................................................................. 60 pontos

1. ................................................................................................................... 10 pontos2. ................................................................................................................... 10 pontos3. ................................................................................................................... 10 pontos4. ................................................................................................................... 10 pontos5. ................................................................................................................... 10 pontos6. ................................................................................................................... 10 pontos

II ................................................................ 110 pontos

1. ................................................................................................................... 23 pontos1.1. ..................................................................................... 112 pontos1.2. ..................................................................................... 111 pontos


2.3.1. ......................................................... 6 pontos2.3.2. ......................................................... 4 pontos

2.4. ..................................................................................... 4 pontos3. ................................................................................................................... 24 pontos


3.3.1. .......................................................... 6 pontos3.3.2. .......................................................... 5 pontos


III ............................................................... 30 pontos

1. ................................................................................................................... 7 pontos2. ................................................................................................................... 10 pontos3. ................................................................................................................... 5 pontos4. ................................................................................................................... 8 pontos

___________

TOTAL .................................................... 200 pontos

V.S.F.F.

142.V2/11

PROVA 142/C/10 Págs.



Duração da prova: 120 minutos 1.ª FASE2004


V.S.F.F.

142/C/1

COTAÇÕES

I ................................................................. 60 pontos1. ................................................................................................................... 10 pontos2. ................................................................................................................... 10 pontos3. ................................................................................................................... 10 pontos4. ................................................................................................................... 10 pontos5. ................................................................................................................... 10 pontos6. ................................................................................................................... 10 pontos

II ................................................................ 110 pontos1. ................................................................................................................... 23 pontos

1.1. ..................................................................................... 112 pontos1.2. ..................................................................................... 111 pontos


2.3.1. ......................................................... 6 pontos2.3.2. ......................................................... 4 pontos

2.4. ..................................................................................... 4 pontos3. ................................................................................................................... 24 pontos


3.3.1. .......................................................... 6 pontos3.3.2. .......................................................... 5 pontos


III ............................................................... 30 pontos1. ................................................................................................................... 7 pontos2. ................................................................................................................... 10 pontos3. ................................................................................................................... 5 pontos4. ................................................................................................................... 8 pontos

___________TOTAL .................................................... 200 pontos

CRITÉRIOS DE CLASSIFICAÇÃO

Os critérios de classificação, quer gerais quer específicos, em nenhuma circunstância podem seralterados, nomeadamente quanto à subdivisão de cotações parcelares.

Critérios Gerais

i) Todas as respostas dadas pelo examinando deverão estar legíveis e devidamente referen-ciadas de forma a permitirem a sua identificação inequívoca. Caso contrário, será atribuída acotação de zero (0) pontos à(s) resposta(s) em causa.

ii) Se o examinando responder ao mesmo item mais do que uma vez, deverá ter eliminado, clarae inequivocamente, a(s) resposta(s) que considerou incorrecta(s). No caso de tal não teracontecido, será cotada a resposta que surge em primeiro lugar.

iii) A resolução apresentada para cada item deve ser interpretada como um dos cenáriospossíveis de resposta. Deverá ser atribuída cotação equivalente se, em alternativa, forapresentada outra resolução igualmente correcta.

iv) As cotações parcelares evidenciadas nos critérios específicos só deverão ser tomadas emconsideração quando a resolução não estiver totalmente correcta.

v) Nos itens de escolha múltipla, se o examinando registar mais do que uma opção, seráatribuída a cotação de zero (0) pontos a esse item.

vi) Nos itens de associação e nos itens de valor lógico (Verdadeiro/Falso), as respostas serãocotadas de acordo com os critérios específicos definidos para cada um destes itens.

vii) Se, num item pertencente a um grupo da prova que contenha a instrução inicial «Apresentetodos os cálculos que efectuar», o examinando apresentar apenas o resultado final, mesmo quecorrecto, sem explicitar quaisquer cálculos e/ou raciocínios, terá a cotação de zero (0) pontos.

viii) A omissão de unidades, ou a indicação de unidades incorrectas, no resultado final de um itemque envolva a determinação do valor de uma grandeza terá a penalização de um (1) ponto.

ix) Na escrita de qualquer equação química, quando esta tenha sido solicitada, será atribuídaa cotação de zero (0) pontos se alguma das espécies químicas intervenientes estiverincorrectamente escrita, se estiver incorrecta em função da reacção química em causa ou sea equação não estiver estequiométrica e electricamente acertada.

x) Se a resolução de um item apresentar erro(s) no(s) resultado(s) das operações matemáticas,terá a penalização de um (1) ponto.

xi) Se a resolução de um item que envolva cálculos apresentar erro exclusivamente imputável àresolução numérica ocorrida no item anterior, não será objecto de penalização.

xii) Se, na resolução de um item, o examinando evidenciar imprecisões ou incorrecções naterminologia científica, a penalização a atribuir constará dos respectivos critérios específicos.

142/C/2

Critérios Específicos

I

VERSÃO 1 VERSÃO 2

1. (B) .........................(C)..................................................................................................... 10 pontos

2. (E) .........................(D)..................................................................................................... 10 pontos

3. (E) .........................(B)..................................................................................................... 10 pontos

4. (C) .........................(D)..................................................................................................... 10 pontos

5. (B) .........................(E)..................................................................................................... 10 pontos

6. (E) .........................(A)..................................................................................................... 10 pontos

• Se o examinando, na resposta a qualquer destes itens, apresentar mais do que uma opção,a cotação a atribuir ao item será 0 pontos.

II

1. ......................................................................................................................................... 23 pontos

1.1. Verifica o valor λλ = 486 nm ............................................................... 12 pontos

Calcula a energia En=2 ....................................................... 3 pontosEn=2 = –5,45 × 10–19 J

Calcula a energia En=4........................................................ 1 pontosEn=4 = –1,36 × 10–19 J

Calcula a energia absorvida .............................................. 4 pontos∆E = En=4 – En=2

∆E = 4,09 × 10–19 JE = ∆E ⇔ E = 4,09 × 10–19 J

Utiliza as expressões: E = h ....................................... 2 pontos

ouE = hν e c = ν λ

Calcula o valor λ = 4,86 × 10–7 m .................................... 1 pontosEfectua a redução a nm .................................................... 1 pontos

• Se o examinando não verificar o valor de λ, por considerar um nívelde partida para o electrão diferente de n = 2, penalizar a resposta em4 pontos.

• Se o examinando obtiver um valor negativo para ∆E, penalizar a res-posta em 1 ponto e se associar esse valor negativo à energia do fotão,penalizá-la em mais 2 pontos.

A transportar ............................................................. 83 pontos

c—–λ

V.S.F.F.

142/C/3

Transporte ............................................................ 83 pontos

1.2. Calcula o valor E = 6,6 × 106 J........................................................... 11 pontos

Calcula a quantidade n (H) ................................................. 3 pontos

n = ⇔ n = = 5,0 mol

Relaciona Eion com En=1 ..................................................... 4 pontosEion = En=∞ – En=1 = –E1 ⇔ Eion = 2,18 × 10–18 J

Calcula a energia necessária para ionizar 1 mol de H ...... 2 pontosEion = 1,31 × 106 J mol–1

Calcula o valor da energia E .............................................. 2 pontosE = 5,0 × 1,31 × 106 J ⇔ E = 6,6 × 106 J

• Se o examinando obtiver um valor negativo para E, penalizar a respostaem 4 pontos.

2. ......................................................................................................................................... 37 pontos

2.1. Verifica que V(O2) = 1,44 dm3 ............................................................ 10 pontos

Determina o valor de n(KC O3).......................................... 1 pontos

n = ⇔ n = = 4,00 × 10–2 mol

Calcula, com base na relação estequiométrica, n (O2) ...... 3 pontosn = 6,00 × 10–2 mol

Identifica a expressão p V = n R T...................................... 2 pontos

Calcula o valor de V(O2) .................................................... 4 pontos

V = = 1,44 dm3

• Se o examinando apresentar um valor de T diferente de 293 K, mas damesma ordem de grandeza, penalizar a resposta, como erro de cálculo,em 1 ponto.

• Se o examinando obtiver um valor de V usando um valor de tempera-tura não convertido a kelvin, penalizar a resposta em 3 pontos.

• Se o examinando apenas apresentar a última etapa da resolução acimareferida, não efectuar qualquer penalização.

A transportar ........................................................... 120 pontos

6,00 × 10–2 × 8,21 × 10–2 × 293————————————–——1,00

4,91——–122,6

m——M

5,0——–1,0

m——M

142/C/4

Transporte ........................................................... 120 pontos

2.2. Determina o valor msólida = 3,56 g ..................................................... 13 pontos

Determina m(KC )teórico ..................................................... 4 pontos

=

m(KC )teórico = 2,98 g

Determina m(KC )obtida ...................................................... 3 pontos

η = × 100 (%) ......................... 2 pontos

m(KC )obtida = 2,089 g ................................. 1 pontos

Calcula m(KC O3) que não reagiu ..................................... 3 pontosm(KC O3)que não reagiu = 0,30 × 4,91 gm(KC O3)que não reagiu = 1,47 g

Calcula o valor de msólida .................................................... 3 pontosmsólida = m(KC )obtida +m(KC O3)que não reagiu .. 2 pontosmsólida = 3,56 g .............................................. 1 pontos

• Se o examinando apresentar resoluções equivalentes para a determi-nação de m(KC )obtida, estas devem ser pontuadas em 7 pontos.

ouDetermina o volume de O2(g) obtido ................................ 3 pontos

η = ............................................ 2 pontos

Vobtido = 0,70 × 1,44 = 1,01 dm3 .................. 1 pontos

Determina a quantidade n (O2) obtida ................................ 5 pontospV = n R T .................................................... 2 pontos

n = = 4,20×10–2 mol(O2) ... 3 pontos

Calcula a massa de O2 obtida .......................................... 2 pontosm(O2)obtida = n Mm(O2)obtida = 4,20 × 10–2 × 32 = 1,34 g

Calcula a massa sólida ..................................................... 3 pontosmsólida = minicial – mgás libertado ......................... 2 pontosmsólida = 4,91 – 1,34 = 3,57 g ....................... 1 pontos

• Se o examinando apresentar um valor de T diferente de 293 K, mas damesma ordem de grandeza, penalizar a resposta, como erro de cálculo,em 1 ponto.

• Se o examinando obtiver um valor de n(O2) usando um valor de tempe-ratura não convertido a kelvin, penalizar a resposta em 3 pontos.


1,0 × 1,01——–—————8,21×10–2×293

V(O2)obtido——–———V(O2)teórico

m(KC )obtida——–———m(KC )teórica

2 × 74,5g (KC )———————

m(KC )2 ×122,6 g (KC O3)——–——————

4,91 g (KC O3)

V.S.F.F.

142/C/5


2.3. .............................................................................................................. 10 pontos

2.3.1. Determina os números de oxidação .................. 6 pontos

nos reagentesn.ox.(K) = +1........................................ 1 pontosn.ox.(C ) = +5...................................... 1 pontosn.ox.(O) = –2 ....................................... 1 pontos

nos produtosn.ox.(K) = +1 ....................................... 1 pontosn.ox.(C ) = –1 ..................................... 1 pontosn.ox.(O) = 0 ........................................ 1 pontos

2.3.2. Relaciona as variações dos números de oxidaçãocom o conceito de oxidação e de redução ....... 4 pontos

∆n.ox.(O) = +2ou

∆n.ox.(O) > 0 Oxidação ......... 2 pontosou

n.ox.(O) aumentou }

e

∆n.ox.(C ) = –6ou

∆n.ox.(C ) < 0 Redução .......... 2 pontosou

n.ox.(C ) diminuiu }

• Não penalizar a resposta se as variações dos números de oxidação esti-verem de acordo com os valores determinados, mesmo que incorrecta-mente, em 2.3.1., desde que a justificação esteja coerente com a res-pectiva oxidação e redução em simultâneo.

• Se a justificação não estiver coerente com uma oxidação e uma reduçãoem simultâneo, penalizá-la em 2 pontos.

2.4. Opção (A) ............................................................................................ 4 pontos


142/C/6


3. .......................................................................................................................................... 24 pontos

3.1. Verifica que x (PC 5) = 0,300 ............................................................... 7 pontos

Relaciona a fracção volumétrica com a fracção molar ...... 1 pontosx (C 2) = ϕ (C 2) = 0,350

Determina a fracção molar do PC 3 ................................... 1 pontosx (PC 3) = x (C 2) = 0,350

Calcula o valor de x (PC 5) ................................................ 5 pontosx (PC 5) = 1 – (2 × 0,350)x (PC 5) = 0,300• Se o examinando apenas apresentar a última etapa da resolução

acima referida, não efectuar qualquer penalização.

3.2. Determina os valores p(PC 3) = 1,05 atm e p(PC 5) = 0,900 atm ........ 6 pontos

Utiliza a expressão: pi = xi . ptotal........................................ 2 pontos

Calcula a pressão parcial de PC 3..................................... 2 pontosp (PC 3) = 0,350 × 3,00p (PC 3) = 1,05 atm

Calcula a pressão parcial de PC 5..................................... 2 pontosp (PC 5) = 0,300 × 3,00p (PC 5) = 0,900 atm• Um erro na escrita da equação de Dalton e cálculos decorrentes dessa

incorrecção implicam a penalização integral do item (6 pontos).

3.3. ............................................................................................................... 11 pontos

3.3.1. Explica, com base no Qp, como evolui o sistema ... 6 pontosCalcula o valor de Qp = 1,80.................... 3 pontos

Qp =

Qp = ⇔ Qp = 1,80

Compara Qp com Kp e conclui ................. 3 pontosSendo Qp > Kp ⇒ O sistema evoluino sentido inverso.

• Se o examinando obtiver um valor de Qp diferente de 1,80,decorrente de uma incorrecta expressão de Qp, mas se revelarcoerência entre esse valor e o sentido da evolução da reacção,atribuir os 3 pontos referentes à etapa da conclusão.

3.3.2. Opção (A) ............................................................... 5 pontos


1,20 × 1,20—————–

0,800

p (PC 3) p (C 2)———————––

p (PC 5)

V.S.F.F.

142/C/7


4. .......................................................................................................................................... 26 pontos

4.1. Determina o valor n (H3O+) = 3,0 × 10–4 mol..................................... 6 pontos

Relaciona n (H3O+) com n (HC ) ........................................ 2 pontos

n (H3O+) = n (HC )

Calcula o valor de n (H3O+) ............................................... 4 pontos

n = c Vn (H3O

+) = 0,010 × 3,0 × 10–2

n (H3O+) = 3,0 × 10–4 mol

• Se o examinando, na sua resolução, não tiver em conta a coerência deunidades, penalizar a resposta em 1 ponto.

• Se o examinando apenas apresentar a última etapa da resolução acimareferida, não efectuar qualquer penalização.

4.2. Determina o valor pOH = 2,17 ........................................................... 15 pontos

Calcula o valor de n(HC ) em 10 cm3 ............................... 2 pontosn(HC ) = 0,010 × 10 × 10–3

n(HC ) = 1,0 × 10– 4 mol

Calcula o valor de n(KOH) em 20 cm3............................... 2 pontosn(KOH) = 0,015 × 20 × 10–3

n(KOH) = 3,0 × 10– 4 mol

Determina o valor de n(KOH) não neutralizado................. 3 pontosn(KOH)excesso = n(KOH)inicial – n(HC )adicionados

n(KOH)excesso = 3,0 × 10–4 – 1,0 × 10–4

n(KOH)excesso = 2,0 × 10– 4 mol

Relaciona n(OH–) com n(KOH) .......................................... 2 pontosn(OH–)excesso = n(KOH)excesso = 2,0 × 10– 4 mol

Determina o valor de [OH–]................................................ 3 pontos

[OH–] = = 6,7 × 10–3 mol dm–3

Utiliza a expressão pOH = –log [OH–] ............................... 2 pontos

Determina o valor de pOH = 2,17....................................... 1 pontospOH = –log (6,7 × 10–3) = 2,17

• Se o examinando, na sua resolução, não tiver em conta a coerência deunidades, penalizar a resposta em 1 ponto, por cada situação em queessa incoerência ocorra, até um máximo de 3 pontos.


2,0 × 10– 4

—————–3,0 × 10–2

142/C/8


4.3. Determina N (H2O) = 1,8 × 1020 moléculas ........................................ 5 pontos

Relaciona n(H2O) com n(reagentes) .................................. 2 pontosn (H2O) = n (KOH) = n (HC )n (H2O) = 3,0 × 10–4 mol

Determina o n.º de moléculas, N(H2O) .............................. 3 pontosN = n NA

N = 3,0 × 10–4 × 6,02 × 1023

N = 1,8 × 1020 moléculas• Se o examinando apenas apresentar a última etapa da resolução acima

referida, não efectuar qualquer penalização.

III

1. Escreve a semiequação de oxidação .......................................................................... 7 pontosC2H6O → C2H4O + 2 H+ + 2 e–

ouC2H6O + 2 H2O → C2H4O + 2 H3O

+ + 2 e–

2. (A) e (B) – Falsas; (C), (D) e (E) – Verdadeiras ........................................................... 10 pontos5 afirmações correctas .......................................................................................................... 10 pontos4 afirmações correctas .......................................................................................................... 7 pontos3 afirmações correctas .......................................................................................................... 5 pontos2 afirmações correctas .......................................................................................................... 3 pontos1 afirmação correcta .............................................................................................................. 1 pontos

3. Nomeia o composto ...................................................................................................... 5 pontosPropanona (ou dimetilcetona).

4. Nomeia o isómero e classifica o tipo de isomeria estrutural ................................... 8 pontos

Nomeia o isómero......................................................................................... 4 pontosMetoximetano (ou éter dimetílico)

Classifica o tipo de isomeria estrutural ......................................................... 4 pontosIsomerismo de função (ou funcional)

• Se o examinando não identificar o isómero pretendido, mas referir o tipo de isomeria correcta,não atribuir qualquer cotação.

• Se o examinando apenas indicar a fórmula estrutural, sem nomear o composto ou nomeá-loincorrectamente, indicando correctamente o tipo de isomeria, penalizar a resposta em 4 pontos.

TOTAL ............................................. 200 pontos

V.S.F.F.

142/C/9

EXAM

ES N

AC

ION

AIS

DO

EN

SIN

O S

ECU

ND

ÁR

IO, 2

004

– 1.

ª Fas

e G

REL

HA

DE

CLA

SSIF

ICAÇ

ÃO –

QU

ÍMIC

A (C

ód. 1

42)

G

rupo

I G

rupo

II

Gru

po II

I

1.

2.

3.

4.

5.

6.

1.1.

1.

2.

2.1.

2.

2.

2.3.

1.

2.3.

2.

2.4.

3.

1.

3.2.

3.

3.1.

3.

3.2.

4.

1.

4.2.

4.

3.

1.

2.

3.

4.

Cód

igo

Con

fiden

cial

da

Esc

ola

Núm

ero

Con

venc

iona

l da

Pro

va

(10)

(1

0)

(10)

(1

0)

(10)

(1

0)

T I

(60)

(1

2)

(11)

(1

0)

(13)

(6

) (4

) (4

) (7

) (6

) (6

) (5

) (6

) (1

5)

(5)

T II

(110

) (7

) (1

0)

(5)

(8)

T III

(3

0)

TOTA

L da

PR

OVA

(200

)

Dat

a __

__/_

___/

____

O

Pro

fess

or C

lass

ifica

dor _

____

____

____

____

____

____

____

____

____

____

EXAME NACIONAL DO ENSINO...

Documents

Transcript of EXAME NACIONAL DO ENSINO...