Prova Escrita de Física e Química A

11ºAno : Teste Intermédio - 05.05.2011

 

GRUPO I

No início do século XX, o amoníaco começou a ser produzido industrialmente, em larga escala, pelo processo de Haber-Bosch. Neste processo, o amoníaco é sintetizado, em condições de pressão e de temperatura adequadas, fazendo-se reagir azoto e hidrogénio em fase gasosa na presença de um catalisador.

A reacção de síntese pode ser traduzida por

O amoníaco é uma matéria-prima muito utilizada na indústria química, nomeadamente, no fabrico de ácido nítrico e de compostos usados como adubos e fertilizantes agrícolas, como, por exemplo, sais de amónio, nitratos e ureia.

1. Quais são as matérias-primas utilizadas na produção industrial de amoníaco pelo processo de Haber-Bosch?

2. Realizando a síntese do amoníaco pelo processo de Haber-Bosch, a temperatura constante, um aumento de pressão devido a uma diminuição do volume do sistema, deverá provocar

(A) um aumento da constante de equilíbrio da reacção.

(B) um aumento do rendimento da reacção.

(C) uma diminuição da constante de equilíbrio da reacção.

(D) uma diminuição do rendimento da reacção.

3. Conclua, justificando, se a reacção de síntese do amoníaco é favorecida, do ponto de vista do equilíbrio químico, por um aumento ou por uma diminuição de temperatura.

4. Considere que se fez reagir N2(g) e H2(g) num recipiente com a capacidade de 1 L.

O gráfico da Figura 1 representa a evolução, ao longo do tempo, t , das concentrações das espécies envolvidas na reacção de síntese do amoníaco, a temperatura constante.

4.1. Qual é o valor do quociente da reacção no instante inicial ?

4.2. Calcule o rendimento da reacção de síntese.

Apresente todas as etapas de resolução.

5. Qual é a geometria da molécula de amoníaco?

GRUPO II

O amoníaco dissolve-se em água, dando origem a uma solução básica.

1. A constante de basicidade de NH3(aq) é 1,8 × 10-5, a 25 ºC.

1.1. O carácter básico de uma solução de amoníaco deve-se à reacção de NH3(aq) com a água. Essa reacção corresponde a um processo de

(A) dissociação completa.

(B) dissociação parcial.

(C) ionização completa.

(D) ionização parcial.

1.2. A constante de acidez do ácido conjugado de NH3(aq), a 25 ºC, é

2. Transferem-se 20,0cm3 de uma solução aquosa de amoníaco, de concentração 7,34 mol dm-3, para um balão volumétrico de 100,0 mL, adicionando-se água até ao traço de referência do balão.

Calcule a concentração da solução diluída.

Apresente todas as etapas de resolução.

GRUPO III

1. Considere a configuração electrónica do átomo de azoto, no estado fundamental.

Quantos electrões se encontram em orbitais caracterizadas pelo número quântico secundário l = 1?

(A) 2

(B) 3

(C) 4

(D) 5

2. Em determinadas condições de pressão e de temperatura, 0,5 mol de N2(g) ocupa o volume V1.

Nas mesmas condições de pressão e de temperatura, 0,5 mol de NO2(g) ocupa o volume

(A) 2/3 V1

(B) V1

(C) 3/2 V1

(D) 2 V1

3. Na molécula N2 , os átomos de azoto partilham entre si

(A) dois electrões.

(B) três electrões.

(C) quatro electrões.

(D) seis electrões.

4. O ião fluoreto, F-, e o ião sódio, Na+, são partículas que, no estado fundamental, apresentam a mesma configuração electrónica.

Preveja, justificando, qual dessas partículas deverá apresentar maior raio.

GRUPO IV

Com o objectivo de estudar o pH de soluções aquosas, um grupo de alunos realizou várias medições, utilizando um sensor devidamente calibrado.

1. Os alunos começaram por medir o pH de uma amostra de água mineral.

Os valores de pH obtidos em três ensaios, a 25 ºC, encontram-se registados na tabela seguinte.

Obtenha o resultado da medição de pH.

Exprima esse resultado em função do valor mais provável e da incerteza absoluta.

Apresente todas as etapas de resolução.

2. Em seguida, os alunos mediram, a 25 ºC, o pH ao longo do tempo de uma outra amostra de água mineral.

A esta amostra foi sendo adicionado dióxido de carbono, CO2(g), durante o intervalo de tempo em que decorreu a experiência.

A Figura 2 apresenta o gráfico do pH da amostra de água em função do tempo.

2.1. A variação de pH que se observa entre os instantes t = 1800 s e t = 6000 s traduz, em relação à concentração hidrogeniónica,

(A) um aumento de vinte vezes.

(B) um aumento de cem vezes.

(C) uma diminuição de duas vezes.

(D) uma diminuição de mil vezes.

2.2. O CO2 dissolvido reage com a água, dando origem a um ácido fraco, o ácido carbónico, H2CO3(aq).

A reacção pode ser traduzida por

Explique a diminuição do pH da amostra de água mineral, durante o intervalo de tempo em que decorreu a experiência.

GRUPO V

O primeiro satélite português, o PoSAT-1, de massa 50 kg, descrevia, no seu tempo de vida útil, uma órbita aproximadamente circular, de raio 7,2 × 106 m, com um período de 101 minutos.

1. Verifique que a intensidade da força gravítica que actuava no satélite, na órbita considerada, é cerca de 4/5 da intensidade da força gravítica que actuaria no mesmo satélite, se este se encontrasse à superfície da Terra.

Apresente todas as etapas de resolução.

2. A velocidade com que um satélite descreve uma órbita

(A) depende da sua massa e do raio da órbita.

(B) depende da sua massa, mas é independente do raio da órbita.

(C) é independente da sua massa, mas depende do raio da órbita.

(D) é independente da sua massa e do raio da órbita.

GRUPO VI

1. Uma tina de ondas é um dispositivo que permite estudar algumas propriedades das ondas produzidas à superfície da água. Nas imagens obtidas com este dispositivo, as zonas claras correspondem a vales dessas ondas e as zonas escuras, a cristas.

A Figura 3 representa ondas planas produzidas numa tina de ondas, com o gerador de ondas ajustado para uma frequência de 6,0 Hz. Na experiência realizada, verificou-se que a distância entre os pontos A e B, representados na figura, era de 20,8cm.

Calcule o valor da velocidade de propagação das ondas na experiência descrita.

Apresente todas as etapas de resolução.

2. A Figura 4 representa um feixe, muito fino, de luz monocromática, que incide na superfície de separação de dois meios transparentes, I e II, cujos índices de refracção são, respectivamente, nI e nII.

Se a luz se propagar com maior velocidade no meio II, o ângulo de refracção será

(A) maior do que o ângulo de incidência, uma vez que n I > n II .

(B) menor do que o ângulo de incidência, uma vez que n I > n II .

(C) maior do que o ângulo de incidência, uma vez que n I < n II .

(D) menor do que o ângulo de incidência, uma vez que n I < n II .

FIM

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