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Dossie DO Professor
Química Aplicada (Instituto Politécnico do Porto)
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Dossie DO Professor
Química Aplicada (Instituto Politécnico do Porto)
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Oo
Cristina Celina Silva
Carlos Cunha
Miguel Vieira
Química 12.º ano
Dossiê
do Professor
A cópia ilegal viola os direitos dos autores.
Os prejudicados somos todos nós.
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2
O projeto Eu e a Química 12 privilegia uma metodologia de ensino centrada nos alunos e na liber-
dade pedagógica do professor.
O conjunto Manual + Caderno de Laboratório constitui, essencialmente, o ponto de partida para a
abordagem dos conteúdos, podendo usar-se e/ou adaptar-se os recursos pedagógicos que aí se
propõem e, ainda, complementá-los com os incluídos nos restantes componentes do projeto:
Caderno de Atividades, Projetos de Investigação, Dossiê do Professor, Cartazes EQ12, Cartazes 3D e
e-Manual Premium.
Este Dossiê do Professor pretende ser mais um complemento de suporte ao trabalho do docente.
Todos os materiais e recursos didáticos que o compõem vão ao encontro das reais necessidades
dos professores e são disponibilizados em formato editável (no e-Manual Premium), permitindo a
personalização dos mesmos por cada docente.
Este dossiê está organizado em três secções:
1. Planificações:
– Articulação curricular vertical (documento que faz a articulação dos pré-requisitos essen-
ciais abordados na componente de Química de 10.° e 11.° anos com os assuntos a lecionar
nos 14 módulos de Química de 12.° ano)
– Planificação a longo prazo (33 semanas)
– Planificações por domínio (3 documentos)
– Planificações por módulo (14 documentos)
2. Testes:
– Teste Diagnóstico (avaliação dos pré-requisitos essenciais à exploração dos conteúdos de
Química de 12.° ano)
– Testes de Avaliação (6 testes, 2 por cada domínio)
– Todos os testes são acompanhados das respetivas matrizes, cotações, critérios de correção
e grelhas de classificação
3. Anexos:
– Grelhas de observação de aula, de observação da atividade laboratorial, de registo de
trabalhos de casa, de avaliação de trabalhos escritos, ficha de autoavaliação do aluno
– Projetos de Investigação
– Unidades SI – Decreto-Lei n.° 128/2010 de 3 de dezembro
Assim, os autores deste projeto desejam que a diversidade de materiais apresentados neste
Dossiê de Professor, em articulação com os existentes nos restantes componentes, permita ao
professor promover uma ação pedagógica marcada pela diversidade, abertura e flexibilidade ne-
cessárias ao acompanhamento das aprendizagens efetivas dos seus alunos, em diferentes con-
textos escolares e com diferentes perfis.
Bom trabalho e muitos sucessos!
Os autores
Ao professor
I S B N 9 7 8 - 9 7 2 - 0 - 8 4 6 7 1- 6
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Articulação curricular vertical 6
Planificação a longo prazo 10
Planificações por domínio 11
Planificações por módulo 20
Planificações
Teste Diagnóstico 46
Domínio 1 Metais e ligas metálicas
Teste de Avaliação 1 59
Domínio 2 Combustíveis, energia e ambiente
Domínio 3 Plásticos, vidros e novos materiais
Testes
Grelha de observação de aula 142
Grelha de observação da atividade laboratorial 143
Grelha de registo de trabalhos de casa 144
Grelha de avaliação de trabalhos escritos 145
Ficha de autoavaliação do aluno 146
Projetos de Investigação 148
Unidades SI – Decreto-Lei n.° 128/2010 de 3 de dezembro 154
Anexos
Índice
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Planificações
Articulação curricular
vertical
Planificação a longo
prazo
Planificações por
domínio
Planificações por
módulo
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6
Programa e Metas Curriculares
de Química de 12.° ano
Metas Curriculares
de FQA do Ensino Secundário
Módulos Ano Domínio Subdomínio Metas Curriculares
Domínio
1
Metais
e
ligas
metálicas
M1 Um outro olhar
sobre a Tabela
Periódica dos
elementos
M2 Ligação química
nos metais e noutros
sólidos
M3 Corrosão: uma
oxidação indesejada
M4 Pilhas e baterias:
uma oxidação útil
M5 Proteção de metais
M6 Metais, complexos
e cor
M7 Os metais no
organismo humano
M8 Os metais como
catalisadores
AL1.2 Um ciclo do cobre
APL1 Construção de uma
pilha com determinada
diferença de potencial
elétrico
AL1.5 A cor e a
composição quantitativa
de soluções com iões
metálicos
AL1.6 Funcionamento de
um sistema-tampão
10.° Elementos
químicos e sua
organização
Tabela
Periódica
■
Interpretar a organização da Tabela Periódica com
base em períodos, grupos e blocos e relacionar a
configuração eletrónica dos átomos dos elementos
com a sua posição relativa na Tabela Periódica.
■
Identificar a energia de ionização e o raio atómico
como propriedades periódicas dos elementos.
■
Distinguir entre propriedades de um elemento e
propriedades da(s) substância(s) elementar(es)
correspondentes.
■
Comparar raios atómicos e energias de ionização
de diferentes elementos químicos com base nas
suas posições relativas na Tabela Periódica.
■
Interpretar a tendência geral para o aumento da
energia de ionização e para a diminuição do raio
atómico observados ao longo de um período da
Tabela Periódica.
■
Interpretar a tendência geral para a diminuição da
energia de ionização e para o aumento do raio
atómico observados ao longo de um grupo da
Tabela Periódica.
■
Explicar a formação dos iões mais estáveis de
metais e de não metais.
■
Justificar a baixa reatividade dos gases nobres.
Propriedades e
transformações
da matéria
Ligação
química
■
Indicar que um sistema de dois ou mais átomos
pode adquirir maior estabilidade através da
formação de ligações químicas.
■
Interpretar as interações entre átomos através das
forças de atração entre núcleos e eletrões, forças
de repulsão entre eletrões e forças de repulsão
entre núcleos.
■
Interpretar gráficos da energia em função da
distância internuclear durante a formação de uma
molécula diatómica identificando o predomínio das
repulsões a curta distância e o predomínio das
atrações a longas distâncias, sendo estas distâncias
respetivamente menores e maiores do que a
distância de equilíbrio.
■
Indicar que os átomos podem partilhar eletrões
formando ligações covalentes (partilha localizada
de eletrões de valência), ligações iónicas
(transferência de eletrões entre átomos originando
estruturas com carácter iónico) e ligações
metálicas (partilha de eletrões de valência
deslocalizados por todos os átomos).
■
Associar as ligações químicas em que não há
partilha significativa de eletrões a ligações
intermoleculares.
Articulação curricular vertical – Pré-requisitos de FQA do Ensino Secundário
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Metas Curriculares
Domínio
1
Metais
e
ligas
metálicas
11.° Equilíbrio
químico
Estado de
equilíbrio e
extensão das
reações
químicas
■
Interpretar a ocorrência de reações químicas
incompletas numa base molecular: ocorrência
simultânea das reações direta e inversa.
■
Associar estado de equilíbrio químico a qualquer
estado de um sistema fechado em que,
macroscopicamente, não se registam variações de
propriedades físicas e químicas.
■
Associar equilíbrio químico homogéneo ao estado
de equilíbrio que se verifica numa mistura reacional
numa só fase.
■
Escrever expressões matemáticas que traduzam a
constante de equilíbrio, usando concentrações.
■
Relacionar a extensão de uma reação, a uma certa
temperatura, com o valor da constante de equilíbrio
dessa reação, a essa temperatura.
■
Relacionar o valor da constante de equilíbrio da
reação direta com o da constante de equilíbrio da
reação inversa.
■
Distinguir entre constante de equilíbrio e quociente
da reação em situações de não equilíbrio.
■
Prever o sentido dominante da reação com base na
comparação do valor do quociente da reação, num
determinado instante, com o valor da constante de
equilíbrio da reacção química considerada à
temperatura a que decorre a reação.
■
Indicar os fatores que podem alterar o estado de
equilíbrio de uma mistura reacional (pressão, em
sistemas gasosos, temperatura e concentração).
■
Identificar o Princípio de Le Châtelier como uma
regra que permite prever a evolução de um sistema
químico quando ocorre variação de um dos fatores
que podem afetar o estado de equilíbrio –
concentração, pressão, volume ou temperatura.
Reações em
sistemas
aquosos
Reações de
oxidação-
-redução
■
Associar oxidação à cedência de eletrões e redução
ao ganho de eletrões.
■
Interpretar reações de oxidação-redução como
reações de transferência de eletrões.
■
Identificar, numa reação de oxidação-redução, as
espécies químicas oxidada (redutor) e reduzida
(oxidante).
■
Identificar estados de oxidação de um elemento em
substâncias elementares, compostas e em espécies
iónicas a partir do cálculo do seu número de oxidação.
■
Usar o conceito de número de oxidação na
identificação de reações de oxidação-redução.
■
Acertar equações químicas de oxidação-redução
em casos simples.
■
Interpretar uma reação de oxidação-redução como
um processo em que ocorrem simultaneamente
uma oxidação e uma redução, escrevendo as
semiequações correspondentes.
Planificações
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Metas Curriculares
Domínio
1
Metais
e
ligas
metálicas
11.° Reações em
sistemas
aquosos
Reações de
oxidação-
-redução
■
Associar a ocorrência de uma reação ácido-metal à
oxidação do metal com redução simultânea do ião
hidrogénio.
■
Comparar o poder redutor de alguns metais.
■
Prever se uma reação de oxidação-redução ocorre
usando uma série eletroquímica adequada.
■
Interpretar a corrosão dos metais como um
processo de oxidação-redução.
Reações ácido-
-base
■
Interpretar reações ácido-base como reações de
transferência de protões.
■
Relacionar quantitativamente a concentração
hidrogeniónica de uma solução e o seu valor de pH.
■
Relacionar as concentrações dos iões H3O+
e OH-
,
bem como os valores de pH e pOH, para soluções
ácidas, básicas e neutras.
■
Explicitar os significados de ionização (de ácidos e
algumas bases) e de dissociação de sais (incluindo
hidróxidos), diferenciando ionização de dissociação.
■
Explicar o que é um par conjugado ácido-base,
dando exemplos de pares conjugados ácido-base.
■
Escrever equações químicas que representam
reações de ionização de um ácido, ou de uma base,
e as respetivas expressões das constantes de
acidez ou de basicidade.
■
Relacionar os valores das constantes de acidez de
diferentes ácidos (ou as constantes de basicidade
de diferentes bases) com a extensão das respetivas
ionizações.
■
Determinar o pH de soluções de ácidos (ou bases)
fortes a partir da respetiva concentração e vice-versa.
■
Relacionar as constantes de acidez e de basicidade
para um par conjugado ácido-base.
■
Interpretar o significado de neutralização
associando-o à reação entre os iões H3O+
e OH-
durante uma reação ácido-base.
■
Associar o ponto de equivalência de uma titulação à
situação em que nenhum dos reagentes se
encontra em excesso.
■
Associar indicador ácido-base a um par conjugado
ácido-base em que as formas ácidas e básicas são
responsáveis por cores diferentes.
■
Interpretar o carácter ácido, básico ou neutro de
soluções aquosas de sais com base nos valores das
constantes de acidez ou de basicidade dos iões do
sal em solução.
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Programa e Metas
Curriculares de Química
de 12.° ano
Metas Curriculares
Domínio
2
Combustíveis,
energia
e
ambiente
M9 Do crude ao gás
de petróleo
liquefeito (GPL) e
aos fuéis: destilação
fracionada e
cracking do petróleo
M10 Os combustíveis
gasosos, líquidos e
sólidos:
compreender as
diferenças
M11 Energia, calor,
entalpia e variação
de entalpia
AL2.1 Destilação
fracionada de uma
mistura de três
componentes
APL2 Produção de
um biodiesel a
partir de óleos
alimentares
queimados
AL2.3 Determinação
da entalpia de
neutralização da
reação
NaOH(aq) + HCℓ(aq)
AL2.5 Determinação
da entalpia de
combustão de
diferentes álcoois
10.° Propriedades e
transformações
da matéria
Ligação
química
■
Representar, com base na regra do octeto, as fórmulas de
estrutura de Lewis de moléculas como CH4, NH3, H2O e CO2.
■
Prever a relação entre as energias de ligação ou os
comprimentos de ligação em moléculas semelhantes, com
base na variação das propriedades periódicas dos elementos
envolvidos nas ligações.
■
Indicar que as moléculas diatómicas homonucleares são
apolares e que as moléculas diatómicas heteronucleares são
polares, interpretando essa polaridade com base na
distribuição de carga elétrica entre os átomos.
■
Identificar ligações polares e apolares com base no tipo de
átomos envolvidos na ligação.
■
Indicar alguns exemplos de moléculas polares (H2O, NH3) e
apolares (CO2, CH4).
■
Identificar hidrocarbonetos saturados, insaturados e
haloalcanos e, no caso de hidrocarbonetos saturados de cadeia
aberta até 6 átomos de carbono, representar a fórmula de
estrutura a partir do nome ou escrever o nome a partir da
fórmula de estrutura.
■
Interpretar e relacionar os parâmetros de ligação, energia e
comprimento, para a ligação CC nas moléculas etano, eteno e
etino.
■
Identificar grupos funcionais (álcoois, aldeídos, cetonas, ácidos
carboxílicos e aminas) em moléculas orgânicas, biomoléculas e
fármacos a partir das suas fórmulas de estrutura.
■
Identificar ligações intermoleculares – de hidrogénio e de van der
Waals – com base nas características das unidades estruturais.
■
Relacionar a miscibilidade ou imiscibilidade de líquidos com as
ligações intermoleculares que se estabelecem entre unidades
estruturais.
Gases e
dispersões
■
Definir volume molar e, a partir da Lei de Avogadro, concluir
que tem o mesmo valor para todos os gases à mesma pressão
e temperatura.
■
Relacionar a massa de uma amostra gasosa e a quantidade de
matéria com o volume molar, definidas as condições de pressão
e temperatura.
■
Relacionar a massa volúmica de uma substância gasosa com a
sua massa molar e volume molar.
Transformações
químicas
■
Interpretar uma reação química como resultado de um processo
em que ocorre rutura e formação de ligações químicas.
■
Interpretar a formação de ligações químicas como um processo
exoenergético e a rutura como um processo endoenergético.
■
Classificar reações químicas em exotérmicas ou em
endotérmicas como aquelas que, num sistema isolado, ocorrem,
respetivamente, com aumento ou diminuição de temperatura.
■
Interpretar a energia da reação como o balanço energético entre a
energia envolvida na rutura e na formação de ligações químicas,
designá-la por variação de entalpia para transformações a pressão
constante, e interpretar o seu sinal (positivo ou negativo).
■
Interpretar representações da energia envolvida numa reação
química relacionando a energia dos reagentes e dos produtos e
a variação de entalpia.
■
Determinar a variação de entalpia de uma reação química a
partir das energias de ligação e a energia de ligação a partir da
variação de entalpia e de outras energias de ligação.
Nota: Dado que o Domínio 3 trata essencialmente um conteúdo novo (polímeros e novos materiais) este não possui pré-requisitos específicos.
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10
Gestão global de tempos letivos
O Programa de Química 12.° ano, homologado em 2004, no respeito pelo Despacho n.° 15971/2012, de 14 de
dezembro, deverá ser implementado, ao longo do ano letivo, em escrupulosa articulação com as Metas Curricula-
res da disciplina publicadas em 2014. Deverá atender a uma carga letiva mínima semanal de 180 minutos (4 unida-
des de 45 minutos) e máxima de 200 minutos (4 unidades de 50 minutos). A gestão do tempo letivo organiza-se em
duas aulas semanais (2 × 90 minutos ou 2 × 100 minutos por semana). Assim, neste documento, o número de aulas
refere-se a aulas de 90 (ou 100) minutos.
O ano letivo apresenta em média 33 semanas (66 aulas).
Aulas previstas N.° de aulas
Aula para apresentação 1
Aulas para avaliação diagnóstica, formativa e sumativa e para auto e heteroavaliação 12
Aulas para lecionação de conteúdos programáticos e atividades prático-laboratoriais (resolução e
correção de exercícios e problemas e exploração das atividades laboratoriais)
53
TOTAL 66
Distribuição do número de aulas por domínio e subdomínio
Domínio Subdomínio N.° de aulas
D1 Metais e ligas metálicas
SD1 Estrutura e propriedades dos metais 8
SD2 Degradação dos metais 11
SD3 Metais, ambiente e vida 11
D2 Combustíveis, energia e ambiente
SD1 Combustíveis fósseis: o carvão, o crude e o gás natural 8
SD2 De onde vem a energia dos combustíveis 5
D3 Plásticos, vidros e novos materiais
SD1 Os plásticos e os materiais poliméricos 3
SD2 Polímeros sintéticos e a indústria dos polímeros 4
SD3 Novos materiais 3
TOTAL 53
Planificação a longo prazo
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11
Objetivo geral Conteúdos Módulo Metas Curriculares
N.° de
aulas
Subdomínio
1
Estrutura
e
propriedades
dos
metais
Compreender a
estrutura e as
propriedades dos
metais,
comparando-as
com as de sólidos
iónicos,
moleculares e
covalentes.
■
Um outro olhar sobre
A Tabela Periódica
dos elementos
– importância dos
metais em ligas e
compostos
– os elementos
metálicos na Tabela
Periódica (blocos s, p,
d e f)
– metais de transição:
a especificidade das
orbitais d
■
Ligação química nos
metais e noutros
sólidos
– ligação metálica
– propriedades
características dos
metais: condutividade
elétrica, brilho,
maleabilidade e
ductilidade
– sólidos metálicos
versus
outros tipos de sólidos
(iónicos, covalentes,
moleculares)
– reciclagem de metais
AL1.2 Um ciclo do cobre
M1 Um outro
olhar sobre a
Tabela
Periódica dos
elementos
■
Concluir que os metais são uma matéria-
-prima muito utilizada e discutir a sua
importância tecnológica e económica.
■
Associar afinidade eletrónica à energia
libertada na formação de uma mole de iões
negativos a partir de uma mole de átomos no
estado gasoso.
■
Identificar os elementos metálicos como
aqueles que apresentam baixa energia de
ionização e os não metálicos como aqueles
que apresentam elevada afinidade eletrónica.
■
Relacionar as posições dos elementos
metálicos de transição na Tabela Periódica
com as configurações eletrónicas dos
respetivos átomos.
4
M2 Ligação
química nos
metais e
noutros sólidos
■
Interpretar a ligação metálica como resultado
da partilha dos eletrões de valência
deslocalizados pelos átomos do metal,
relacionando a estabilidade da ligação com as
interações entre esses eletrões e os cernes
dos átomos do metal.
■
Associar a ocorrência de ligação metálica a
átomos que apresentam baixa energia de
ionização, várias orbitais de valência vazias e
um número de eletrões de valência menor do
que o número de orbitais de valência.
■
Interpretar as propriedades dos metais
(condutividade elétrica, brilho, maleabilidade
e ductilidade) com base nos eletrões de
valência do metal.
■
Distinguir sólidos metálicos de sólidos não
metálicos (iónicos, covalentes e moleculares),
com base no tipo de ligação entre as suas
unidades estruturais.
■
Associar cristal a um material no qual as
unidades estruturais se encontram organizadas
de uma forma repetida e regular no espaço
tridimensional, dando exemplos de cristais
metálicos, iónicos, covalentes e moleculares.
■
Identificar a sílica, a grafite, os grafenos e os
nanotubos de carbono como exemplos de
cristais covalentes.
■
Identificar os cristais moleculares como
substâncias sólidas constituídas por
moléculas organizadas de maneira regular
que se mantêm unidas por ligações
intermoleculares.
■
Justificar propriedades físicas de sólidos
iónicos, covalentes e moleculares (por
exemplo, dureza do diamante, condutividade
elétrica na grafite, etc.).
■
Relacionar a importância da reciclagem e da
revalorização de metais com a limitação de
recursos naturais e a diminuição de resíduos e
de consumos energéticos.
■
Associar a possibilidade de reciclar metais de
forma repetida e sucessiva com a não
degradação da estrutura metálica.
4
Planificações por domínio
Planificações
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12
N.° de
aulas
Subdomínio
2
Degradação
dos
metais
Consolidar e
ampliar
conhecimentos
sobre reações de
oxidação-redução
como
transformações que
envolvem
transferência de
eletrões e energia
elétrica
■
Corrosão: uma
oxidação indesejada
– corrosão como uma
reação de oxidação-
-redução
– importância do meio
nas reações de
oxidação-redução
■
Pilhas e baterias: uma
oxidação útil
– pilhas como fonte de
energia
– reatividade dos
metais e o potencial-
-padrão de redução
– extensão das reações
redox
APL1 Construção de uma
pilha com determinada
diferença de potencial
elétrico
M3 Corrosão:
uma oxidação
indesejada
■
Indicar que a maioria dos metais de transição
apresenta uma grande variedade de estados
de oxidação e que essa variedade resulta da
perda de eletrões de orbitais d.
■
Associar a corrosão atmosférica ao processo
natural de oxidação dos metais numa
atmosfera rica em oxigénio que é facilitado
por um meio aquoso.
■
Relacionar a corrosão dos metais com
fenómenos de oxidação-redução que conduzem
à formação de óxidos, hidróxidos, sulfuretos ou
carbonatos (ferrugem, verdetes ou patine).
■
Interpretar a sequência de processos físico-
-químicos que estão na origem da formação
de ferrugem, identificando as condições
ambientais que a favorecem.
■
Interpretar o processo de corrosão contínua
do ferro com o facto da ferrugem, óxido de
ferro(III) hidratado, de composição variável,
ser permeável, permitindo que o ferro
continue exposto ao ar e à humidade.
■
Interpretar o aumento da corrosão de metais
pela presença de ácidos ou bases e de poluentes
como, por exemplo, o dióxido de enxofre (SO2)
e ainda meios com iões cloreto (Cℓ-
).
■
Interpretar o efeito do pH do meio na corrosão
dos metais.
■
Acertar equações de oxidação-redução em
meio ácido.
4
M4 Pilhas e
baterias: uma
oxidação útil
■
Associar pilha (célula galvânica) a um
dispositivo em que é produzida corrente
elétrica a partir de uma reação de oxidação-
-redução espontânea.
■
Distinguir entre os dois tipos de células
eletroquímicas: galvânica e eletrolítica.
■
Interpretar a reação da célula eletroquímica
com base em duas semirreações (reações de
elétrodo).
■
Relacionar o ânodo de uma célula
eletroquímica com o local (ou elétrodo) onde
ocorre a oxidação e o cátodo com o local (ou
elétrodo) onde ocorre a redução.
■
Associar o ânodo de uma célula galvânica ao
elétrodo negativo e o cátodo ao elétrodo positivo.
■
Interpretar a função da ponte salina como
componente de algumas células galvânicas.
■
Indicar e justificar o sentido do fluxo dos
eletrões no circuito exterior que liga os
elétrodos e o sentido dos iões na ponte salina.
■
Associar elétrodo inerte a um elétrodo que
não é oxidado ou reduzido na reação
eletroquímica que ocorre na sua superfície.
■
Representar uma célula galvânica pelo
diagrama de célula.
■
Associar a força eletromotriz de uma célula
galvânica (ou tensão da célula) à diferença de
potencial elétrico entre os dois elétrodos,
medida num voltímetro.
4
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13
N.° de
aulas
Subdomínio
2
Degradação
dos
metais
M4 Pilhas e
baterias: uma
oxidação útil
■
Indicar que a diferença de potencial de uma
célula galvânica depende da temperatura, da
natureza dos elétrodos e da concentração dos
iões envolvidos na reação.
■
Associar a tensão-padrão de uma célula
galvânica à diferença de potencial medida em
condições-padrão: concentração 1 mol dm-3
para as soluções e pressão 1,01 × 105
Pa para
gases.
■
Identificar o par H+
/H2 como termo de
comparação para potenciais-padrão de
redução, associando-lhe o potencial zero.
■
Interpretar o conceito de potencial-padrão de
redução.
■
Prever a maior ou menor extensão de uma
reação de oxidação-redução com base na série
eletroquímica de potenciais-padrão de redução.
■
Determinar a força eletromotriz de uma célula
eletroquímica em condições-padrão a partir
de valores dos potenciais-padrão de redução.
M5 Proteção
de metais
■
Identificar alguns metais e ligas metálicas
com elevada resistência à corrosão.
■
Interpretar o processo de proteção catódica e
o papel do ânodo de sacrifício em aplicações
correntes como, por exemplo, proteção de
oleodutos (pipelines), termoacumuladores e
navios.
■
Identificar a galvanoplastia como uma técnica
de revestimento para proteção de metais
e interpretar o processo a partir de série
eletroquímica.
■
Identificar a anodização do alumínio como um
processo que aproveita o facto de o alumínio
ser naturalmente protegido da oxidação pela
formação de uma camada impermeável de
óxido de alumínio.
3
Subdomínio
3
Metais,
ambiente
e
vida
Conhecer e
compreender a
importância dos
metais no ambiente
e no organismo
humano,
designadamente na
forma de complexos
e como
catalisadores.
■
Metais, complexos e
cor
– complexos e
compostos de
coordenação
– iões complexos no
quotidiano
– a cor nos complexos
AL1.5 A cor e a
composição quantitativa
de soluções com iões
metálicos
■
Os metais no
organismo humano
– a vida e os metais:
metais essenciais e
metais tóxicos
– hemoglobina e o
transporte de gases no
sangue
M6 Metais,
complexos e cor
■
Caracterizar um complexo com base na sua
estrutura: ião metálico central rodeado de
aniões ou moléculas neutras, designados por
ligandos.
■
Indicar que os ligandos têm como
característica comum a presença de, pelo
menos, um par de eletrões não partilhado
(não ligante), designando o átomo do ligando
que possui o par de eletrões por átomo dador.
■
Interpretar a ligação química que se
estabelece entre o metal e os ligandos com
base na partilha do par de eletrões não
ligantes entre o dador e o metal.
■
Associar o número de coordenação ao número
de átomos dadores que envolvem o átomo do
metal.
■
Caracterizar um ligando polidentado, ou
quelante, como um ligando que pode
coordenar-se ao ião metálico central por mais
do que um átomo dador, identificando-o com
base na sua estrutura.
4
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N.° de
aulas
Subdomínio
3
Metais,
ambiente
e
vida
– o caso do dióxido de
carbono (CO2)
indispensável: efeito
tampão
• grau de ionização e
força de ácidos e bases
• propriedades ácidas
ou básicas das
soluções de sais
• soluções-tampão
• poder tampão do CO2
no sangue
AL1.6 Funcionamento de
um sistema-tampão
■
Os metais como
catalisadores
– importância dos
catalisadores na vida e
na indústria
– catalisadores
biológicos: enzimas e
catálise enzimática
– catálise homogénea
e catálise heterogénea
M6 Metais,
complexos e cor
■
Justificar a utilização do ácido
etilenodiaminotetra-acético (EDTA) na
complexação de metais em situações em que
estes são prejudiciais, como, por exemplo, na
indústria alimentar, em detergentes e na
terapia de envenenamento por metais
pesados.
■
Identificar, com base em informação
selecionada, o papel dos complexos em
diversas áreas como, por exemplo, em
aplicações terapêuticas anticancerígenas
(complexos de platina), imagiologia médica
(complexos de gadolínio e gálio), e sistemas
luminescentes (complexos de európio).
■
Indicar que a cor de complexos está
relacionada com transições eletrónicas
envolvendo eletrões de orbitais d.
M7 Os metais
no organismo
humano
■
Identificar, a partir de informação selecionada,
alguns metais essenciais à vida (Fe, Mg, Ca, K,
Na, etc.) e indicar a sua função.
■
Relacionar a toxicidade de alguns metais (Pb,
Cr, Hg, etc.) com os efeitos no organismo
humano.
■
Indicar que a hemoglobina é uma proteína que
contém, por cada molécula, quatro grupos
hemo, identificando cada um destes grupos
como um complexo de ferro.
■
Interpretar a ligação da hemoglobina ao
oxigénio como cooperativa, concluindo que
quanto mais oxigénio estiver ligado mais fácil
será a incorporação de moléculas adicionais
de oxigénio e que, inversamente, se estiver
presente pouco oxigénio a sua dissociação
será mais rápida.
■
Interpretar a influência do pH do meio na
fixação de oxigénio pela hemoglobina.
■
Identificar a capacidade da hemoglobina para
formar um complexo muito estável com o
monóxido de carbono por troca com o oxigénio.
■
Interpretar as propriedade básicas ou ácidas
de uma solução de um sal com base na
hidrólise de iões, relacionando-as com os
valores das constantes de acidez ou de
basicidade dos iões do sal.
■
Explicitar o significado de grau de ionização de
ácidos e bases.
■
Relacionar as constantes de acidez e de
basicidade com o grau de ionização.
■
Associar o efeito tampão de uma solução à
capacidade desta manter o seu pH
sensivelmente constante, mesmo quando se
adicionam pequenas quantidades de ácido
forte ou base forte.
■
Interpretar o papel do CO2 como regulador do
pH do sangue com base no par CO2/HCO3
-
.
■
Relacionar o efeito tampão de uma solução
com a sua composição.
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N.° de
aulas
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3
Metais,
ambiente
e
vida
M8 Os metais
como catalisadores
■
Associar a importância dos catalisadores em
química, bioquímica ou na atividade industrial
com a necessidade de acelerar reações que se
dão em condições de temperatura e/ou
concentrações comparativamente baixas.
■
Identificar as enzimas como catalisadores
bioquímicos indispensáveis para que as
reações químicas em sistemas biológicos
ocorram em tempo útil.
■
Associar a ação de um catalisador numa
reação química à alteração da velocidade da
reação sem alterar a sua extensão.
■
Distinguir catálise homogénea e heterogénea
com base no estado físico dos reagentes e do
catalisador.
■
selecionada, a predominância dos metais de
transição na composição de catalisadores
utilizados para os mais diversos fins.
3
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1
Combustíveis
fósseis:
o
carvão,
o
crude
e
o
gás
natural
Compreender
processos de
obtenção de
combustíveis e
outros derivados do
petróleo na
indústria petrolífera
e relacionar a
estrutura de
compostos
orgânicos com
algumas das suas
propriedades físicas
e químicas.
■
Do crude ao gás de
petróleo liquefeito
(GPL) e aos fuéis:
destilação fracionada e
cracking do petróleo
– destilação fracionada
do crude
– cracking catalítico
– alcanos, cicloalcanos,
alcenos e alcinos:
princípios de
nomenclatura
– álcoois e éteres:
princípios de
nomenclatura
– benzeno e outros
hidrocarbonetos
aromáticos
– isomeria:
• de cadeia e de
posição nos alcanos e
nos álcoois
• de grupo funcional
entre álcoois e éteres
AL2.1 Destilação
fracionada de uma
mistura de três
componentes
■
Os combustíveis
gasosos, líquidos e
sólidos
– gases reais e gases
ideais
– equação dos gases
ideais
– forças
intermoleculares e o
estado físico das
substâncias
– propriedades físicas
dos alcanos em função
da cadeia carbonada
APL2 Produção de um
biodiesel a partir de
óleos alimentares
queimados
M9 Do crude ao
gás de petróleo
liquefeito (GPL)
e aos fuéis:
destilação
fracionada e
cracking do
petróleo
■
Justificar a utilização da técnica de destilação
fracionada para obter as principais frações do
petróleo bruto.
■
selecionada, as principais frações obtidas na
destilação fracionada do petróleo bruto com
base no intervalo de temperatura de recolha e
tamanho da cadeia carbonada, indicando as
principais aplicações.
■
Associar o cracking do petróleo a reações em
que moléculas grandes de hidrocarbonetos
são transformadas em moléculas mais
pequenas, por aquecimento e ação de
catalisadores.
■
Associar as reações de isomerização à
obtenção de hidrocarbonetos ramificados a
partir de hidrocarbonetos lineares, por
aquecimento e utilizando catalisadores.
■
Aplicar princípios de nomenclatura para
atribuir nomes e escrever fórmulas de
estrutura de alcanos, cicloalcanos, alcenos e
alcinos.
■
Aplicar princípios de nomenclatura para
atribuir nomes e escrever fórmulas de
estrutura de álcoois e éteres.
■
Identificar isómeros como compostos que
apresentam a mesma fórmula molecular e
diferem na fórmula de estrutura e, por essa
razão, também nas propriedades físicas e
químicas.
■
Identificar isomeria de cadeia, de posição e de
grupo funcional.
■
Identificar hidrocarbonetos aromáticos.
■
Verificar a existência, para algumas
moléculas, de várias estruturas de Lewis que
seguem a regra do octeto (híbridos de
ressonância).
■
Interpretar os conceitos de ressonância e de
deslocalização eletrónica com base nas
estruturas de Kekulé para o benzeno.
■
Interpretar a igualdade dos comprimentos de
ligação C–C, na molécula de benzeno, da
ligação S–O, na molécula de dióxido de
enxofre, e da ligação O–O, na molécula de
ozono, com base em estruturas de
ressonância.
■
Identificar a polaridade das moléculas com a
existência de uma distribuição assimétrica de
carga à qual se associa um dipolo elétrico.
■
Classificar moléculas de alcanos, alcenos,
cicloalcanos, benzeno, álcoois e éteres quanto
à polaridade.
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N.° de
aulas
Subdomínio
1
Combustíveis
fósseis:
o
carvão,
o
crude
e
o
gás
natural
M10 Os
combustíveis
gasosos,
líquidos e
sólidos:
compreender as
diferenças
■
Interpretar e aplicar a equação de estado dos
gases ideais.
■
Indicar a unidade SI de pressão e outras
unidades de uso corrente (torricelli, atmosfera
e bar), efetuando conversões entre as
mesmas.
■
Associar o conceito de gás ideal aos gases que
obedecem à equação dos gases ideais (ou
perfeitos) e de gás real aos gases que se
afastam daquele comportamento, à medida
que a pressão aumenta ou a temperatura
diminui.
■
Relacionar a massa volúmica de um gás ideal
com a pressão e com a temperatura, por
aplicação da equação de estado de um gás
ideal.
■
Indicar que, nos estados condensados da
matéria (líquido e sólido), ao contrário do que
acontece nos gases ideais, não se pode
desprezar nem o tamanho das suas unidades
estruturais nem as interações entre elas para
determinar as suas propriedades.
■
Relacionar a variação de algumas
propriedades físicas dos alcanos (estado
físico, ponto de fusão e ponto de ebulição) com
o tamanho e forma das respetivas moléculas e
a intensidade das ligações intermoleculares
que se estabelecem.
■
Relacionar propriedades de combustíveis
(estado físico, ponto de ebulição e massa
volúmica) com processos de transporte,
armazenamento e utilização, incluindo
medidas de segurança.
■
Discutir, com base em informação
selecionada, o papel da investigação em
Química na otimização da produção de
combustíveis alternativos e na procura dos
combustíveis do futuro.
4
EQ12DP – 02
Planificações
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N.° de
aulas
Subdomínio
2
De
onde
vem
a
energia
dos
combustíveis
Ampliar
conhecimentos
sobre conversões e
trocas de energia
em reações
químicas, em
particular no caso
dos combustíveis.
■
Energia, calor, entalpia
e variação de entalpia
– entalpia e variação de
entalpia numa reação
– variações de entalpia
de reação: condições-
-padrão; entalpia-
-padrão
– variações de entalpia
associadas a diferentes
tipos de reações
– entalpia de uma
reação a partir das
entalpias de formação:
Lei de Hess
– energia dos
combustíveis e a
entalpia de combustão
– teor de oxigénio na
molécula de um
combustível versus
energia libertada na
combustão
AL2.3 Determinação da
entalpia de neutralização
da reação
AL2.5 Determinação da
entalpia de combustão
de diferentes álcoois
M11 Energia,
calor, entalpia e
variação de
entalpia
■
Identificar a entalpia como uma grandeza
característica de cada estado de um sistema,
concluindo que a sua variação é independente
da forma como o sistema evolui entre dois
estados.
■
Associar entalpia-padrão de reação à variação
de entalpia numa reação que ocorre nas
condições-padrão.
■
Associar designações específicas para a
entalpia-padrão quando associada a reações
específicas: por exemplo, entalpia-padrão de
formação, entalpia-padrão de combustão,
entalpia-padrão de dissolução.
■
Relacionar a entalpia-padrão de combustão
com o poder energético dos combustíveis.
■
Determinar a entalpia-padrão de uma reação
a partir das entalpias-padrão de formação dos
reagentes e produtos da reação.
■
Determinar, aplicando a Lei de Hess, a
entalpia-padrão de uma reação.
■
Interpretar o facto de, regra geral,
combustíveis oxigenados como álcoois e
éteres terem menor poder energético do que
os combustíveis de hidrocarbonetos.
5
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19
N.° de
aulas
Subdomínio
1
Os
plásticos
e
os
materiais
poliméricos
Caracterizar os
polímeros como
uma classe de
materiais
constituídos por
macromoléculas e
distinguir polímeros
naturais, artificiais
e sintéticos.
■
O que são polímeros:
macromolécula e
cadeia polimérica
■
Polímeros naturais,
artificiais e sintéticos
M12 Os plásticos
e os materiais
poliméricos
■
Caracterizar um polímero como um material
constituído por macromoléculas.
■
Distinguir macromolécula de outras
moléculas com número elevado de átomos
por serem constituídas por muitas unidades
pequenas ligadas umas às outras por ligações
covalentes.
■
Distinguir polímeros naturais, artificiais e
sintéticos e dar exemplos destes tipos de
polímeros.
3
Subdomínio
2
Polímeros
sintéticos
e
a
indústria
dos
polímeros
Compreender como
se obtêm polímeros
sintéticos e
reconhecer que a
sua estrutura
determina as suas
propriedades.
■
Obtenção de polímeros
sintéticos: monómeros
e reações de
polimerização
■
Homopolímeros e
copolímeros
■
Monómeros e grupos
funcionais: álcoois,
ácidos carboxílicos,
cloretos de acilo,
aminas, amidas,
éteres, ésteres,
aldeídos e cetonas
■
Polímeros de
condensação: reações
de polimerização de
condensação
■
Polímeros de adição:
reações de adição de
polimerização
AL3.6 Síntese de um
polímero
M13 Polímeros
sintéticos e a
indústria dos
polímeros
■
Caracterizar uma reação de polimerização
como uma reação química em cadeia entre
moléculas de monómeros.
■
Distinguir homo e copolímeros com base no
número e no tipo de moléculas (monómeros)
envolvidas na sua formação.
■
Identificar a unidade estrutural (motivo) de um
polímero e relacionar com a estrutura do(s)
monómero(s).
■
Associar o grau de polimerização ao número
de vezes que a unidade estrutural (motivo) do
polímero se repete.
■
Identificar grupos funcionais de várias famílias
químicas de compostos orgânicos: ácidos
carboxílicos, cloretos de ácido, aminas,
amidas, éteres, ésteres, aldeídos e cetonas.
■
Distinguir reações de polimerização de adição
e de condensação com base na estrutura do(s)
monómero(s), e dar exemplos de polímeros de
adição e de condensação.
■
Identificar famílias de polímeros (poliolefinas,
poliacrílicos, poliuretanos, poliamidas,
poliésteres), associando a designação dessas
famílias aos grupos funcionais dos
monómeros.
■
Concluir que a estrutura (linear, ramificada ou
reticulada) da cadeia polimérica determina as
propriedades físicas dos polímeros.
■
Discutir, com base em informação
selecionada, vantagens e limitações da
reciclagem de plásticos.
4
Subdomínio
3
Novos
materiais
Conhecer alguns
biomateriais e suas
aplicações e
reconhecer
vantagens e
limitações da
utilização de
materiais de base
sustentável.
■
O que são biomateriais
e suas aplicações
■
Materiais de base
sustentável
M14 Novos
materiais
■
Identificar um biomaterial como um material
com aplicações biomédicas que implicam
interações com estruturas biológicas com as
quais apresenta elevada compatibilidade.
■
selecionada, aplicações de biomateriais em
medicina (cardiologia, ortopedia, oftalmologia
e libertação controlada de fármacos).
■
Associar materiais de base sustentável
àqueles que, sendo economicamente viáveis,
conjugam as seguintes características: são
renováveis, recicláveis e biodegradáveis.
■
Pesquisar e analisar informação sobre
investigação atual em novos materiais e
materiais de base sustentável.
3
Planificações
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20
D1. Metais e ligas metálicas
SD1. Estrutura e propriedades dos metais
1. Um outro olhar sobre a Tabela Periódica dos elementos M1
Questões motivadoras
Que propriedades periódicas podemos observar na Tabela Periódica?
Como variam essas propriedades?
Conteúdos Metas Curriculares
Um outro olhar sobre a Tabela Periódica dos elementos
■
Importância dos metais em ligas e compostos
■
Elementos metálicos na Tabela Periódica (blocos s, p, d e f) –
Afinidade eletrónica
■
Metais de transição: a especificidade das orbitais d
■
Concluir que os metais são uma matéria-prima muito
utilizada e discutir a sua importância tecnológica e
económica.
■
Associar afinidade eletrónica à energia libertada na
formação de uma mole de iões negativos a partir de uma
mole de átomos no estado gasoso.
■
Identificar os elementos metálicos como aqueles que
apresentam baixa energia de ionização e os não metálicos
como aqueles que apresentam elevada afinidade eletrónica.
■
Relacionar as posições dos elementos metálicos de
transição na Tabela Periódica com as configurações
eletrónicas dos respetivos átomos.
Atividades propostas
Manual:
■
Análise da Síntese de conteúdos – pág. 25
■
Verifique o que aprendeu – págs. 25 a 28
Caderno de Atividades:
■
Questões de aplicação do módulo M1 – págs. 9 a 14
Recursos de aula
Manual – págs. 8 a 28
e-Manual Premium
■
PowerPoint M1
■
Apoio Áudio M1
■
Vídeo – Química: para quê?
■
Interatividade – Tabela Periódica
■
Vídeo – Reatividade dos metais alcalinos
■
Vídeo – Química no dia a dia: processo de obtenção do alumínio
Caderno de Atividades
Sugestões metodológicas:
1. Iniciar o módulo com a apresentação aos alunos da questão motivadora que o introduz.
Ao solicitar aos alunos a resposta às questões-problema, proporciona-se uma oportunidade de identificar
eventuais conceções alternativas que posuam e avaliar os pré-requisitos essenciais à lecionação dos
conhecimentos científicos a estudar, já abordados – ver planificação Articulação curricular vertical.
Assim, a partir do diagnóstico do nível de formulação inicial dos conceitos a estudar, será possível definir/aferir
as estratégias mais adequadas para chegar ao nível de formulação desejado dos mesmos conceitos, indo ao
encontro das metas referidas.
2. Através do diálogo orientado professor(a)-alunos, explorar o PowerPoint M1 em articulação com as
informações contidas no Manual e os recursos do e-Manual Premium.
Inicia-se este módulo com um subcapítulo denominado Consolidar conhecimentos sobre… Organização dos
elementos na Tabela Periódica, que pretende relembrar e consolidar conceitos estudados no 10.° ano, por se
revelarem pré-requisitos fundamentais à melhor compreensão e aplicação de alguns conceitos a aprofundar
neste módulo:
■
estrutura da Tabela Periódica atual (metais e não metais; grupos, períodos e blocos);
■
propriedades periódicas dos elementos representativos (raio atómico e energia de ionização).
Depois de relembrados esses conceitos, propõe-se aos alunos a resolução de questões de aplicação com vista a
auxiliar a aprendizagem significativa dos mesmos.
Depois de consolidados os conceitos abordados no 10.° ano, exploram-se os conteúdos novos e a aprofundar
previstos no Programa e Metas Curriculares.
Planificações por módulo
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3. Após explorar todos os conteúdos previstos para este módulo, solicitar aos alunos a leitura da Síntese de
conteúdos, que resume os assuntos/conteúdos estudados ao longo do módulo, indo diretamente ao encontro
das Metas Curriculares.
4. De acordo com o ritmo de aprendizagem dos alunos, propor, no momento mais oportuno, na sala de aula e/ou
para trabalho de casa, a resolução de:
ü
ü Verifique o que aprendeu – págs. 25 a 28 do Manual
ü
ü Questões de aplicação do módulo M1 – págs. 9 a 14 do Caderno de Atividades
Observações:
Planificações
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SD1. Estrutura e propriedades dos metais
2. Ligação química nos metais e noutros sólidos M2
Questão motivadora
Qual a relação entre os tipos de ligações químicas e as propriedades das substâncias a que dão origem?
Ligação química nos metais e noutros sólidos
■
Ligação metálica
■
Propriedades características dos metais: condutividade elétrica,
brilho, maleabilidade e ductilidade
■
Sólidos metálicos versus outros tipos de sólidos (iónicos, covalentes,
moleculares)
■
Reciclagem dos metais
AL 1.2 Um ciclo do cobre
■
Interpretar a ligação metálica como resultado da partilha
dos eletrões de valência deslocalizados pelos átomos do
metal, relacionando a estabilidade da ligação com as
interações entre esses eletrões e os cernes dos átomos do
metal.
■
Associar a ocorrência de ligação metálica a átomos que
apresentam baixa energia de ionização, várias orbitais de
valência vazias e um número de eletrões de valência menor
do que o número de orbitais de valência.
■
Interpretar as propriedades dos metais (condutividade
elétrica, brilho, maleabilidade e ductilidade) com base nos
eletrões de valência do metal.
■
Distinguir sólidos metálicos de sólidos não metálicos
(iónicos, covalentes e moleculares), com base no tipo de
ligação entre as suas unidades estruturais.
■
Associar cristal a um material no qual as unidades
estruturais se encontram organizadas de uma forma
repetida e regular no espaço tridimensional, dando
exemplos de cristais metálicos, iónicos, covalentes e
moleculares.
■
Identificar a sílica, a grafite, os grafenos e os nanotubos de
carbono como exemplos de cristais covalentes.
■
Identificar os cristais moleculares como substâncias
sólidas constituídas por moléculas organizadas de maneira
regular que se mantêm unidas por ligações
intermoleculares.
■
Justificar propriedades físicas de sólidos iónicos,
covalentes e moleculares (por exemplo, dureza do
diamante, condutividade elétrica da grafite, etc.).
■
Relacionar a importância da reciclagem e da revalorização
de metais com a limitação de recursos naturais e a
diminuição de resíduos e de consumos energéticos.
■
Associar a possibilidade de reciclar metais de forma
repetida e sucessiva com a não degradação da estrutura
metálica.
Manual:
■
■
■
Caderno de Laboratório do Professor:
■
AL 1.2 Um ciclo do cobre – págs. 8 a 12
■
Exploração da AL 1.2 – págs. EP 1 a EP 7
■
Questionário Laboratorial 1.2 – págs. EP 8 a EP 10
Recursos de aula
e-Manual Premium
■
PowerPoint M2
■
Apoio Áudio M2
■
Animação – Ligação química: ligações metálica, iónica e covalente
■
Animação – Ligação metálica
■
Vídeo – Química no dia a dia: os diamantes artificiais
■
Tutorial – Um ciclo do cobre
Caderno de Laboratório do Professor
Ao solicitar aos alunos a resposta à questão-problema, proporciona-se uma oportunidade de identificar
eventuais conceções alternativas que possuam e avaliar os pré-requisitos essenciais à lecionação dos
conhecimentos científicos a estudar já abordados – ver planificação Articulação curricular vertical.
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Inicia-se este módulo com um subcapítulo denominado Consolidar conhecimentos sobre… Ligação química, que
pretende relembrar e consolidar conceitos estudados no 10.° ano, por se revelarem pré-requisitos
fundamentais à melhor compreensão e aplicação de alguns conceitos a aprofundar neste módulo:
■
ligação química;
■
tipos de ligações químicas.
3. Realização da atividade laboratorial AL 1.2 Um ciclo do cobre
■
AL 1.2 no Caderno de Laboratório – págs. 8 a 12
De acordo com as características dos alunos e/ou eventuais constrangimentos associados, nomeadamente as
condições físicas da escola, complementar a exploração da atividade laboratorial explorando o vídeo tutorial da
AL 1.2 presente no e-Manual Premium.
ü
ü
ü
ü Questionário Laboratorial 1.2 – págs. EP 8 a EP 10 do Caderno de Laboratório do Professor
Observações:
Planificações
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SD2. Degradação dos metais
3. Corrosão: uma oxidação indesejada M3
Questão motivadora
Como caracterizar reações de oxidação indesejáveis?
Corrosão: uma oxidação indesejada
■
Corrosão como uma reação de oxidação-redução
■
Importância do meio nas reações de oxidação-redução
■
Indicar que a maioria dos metais de transição apresenta
uma grande variedade de estados de oxidação e que essa
variedade resulta da perda de eletrões de orbitais d.
■
Associar a corrosão atmosférica ao processo natural de
oxidação dos metais numa atmosfera rica em oxigénio que
é facilitado por um meio aquoso.
■
Relacionar a corrosão dos metais com fenómenos de
oxidação-redução que conduzem à formação de óxidos,
hidróxidos, sulfuretos ou carbonatos (ferrugem, verdetes
ou patine).
■
Interpretar a sequência de processos físico-químicos que
estão na origem da formação de ferrugem, identificando as
condições ambientais que a favorecem.
■
Interpretar o processo de corrosão contínua do ferro com o
facto da ferrugem, óxido de ferro(III) hidratado, de
composição variável, ser permeável, permitindo que o ferro
continue exposto ao ar e à humidade.
■
Interpretar o aumento da corrosão de metais pela presença
de ácidos ou bases e de poluentes como, por exemplo, o
dióxido de enxofre (SO2) e ainda meios com iões cloreto (Cℓ-
).
■
Interpretar o efeito do pH do meio na corrosão dos metais.
■
Acertar equações de oxidação-redução em meio ácido.
Manual:
■
■
■
Recursos de aula
e-Manual Premium
■
PowerPoint M3
■
Apoio Áudio M3
■
Animação – Ferrugem e condições ambientais que a favorecem
Inicia-se este módulo com um subcapítulo denominado Consolidar conhecimentos sobre… Reações de oxidação-
-redução, que pretende relembrar e consolidar conceitos estudados no 11.° ano, por se revelarem pré-
requisitos fundamentais à melhor compreensão e aplicação de alguns conceitos a aprofundar neste módulo:
■
caracterização das reações de oxidação-redução;
■
força relativa de oxidantes e redutores.
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25
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Observações:
Planificações
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26
4. Pilhas e baterias: uma oxidação útil M4
Questão motivadora
Como aproveitar o fenómeno de oxidação-redução para produzir corrente elétrica?
Pilhas e baterias: uma oxidação útil
■
Pilhas como fonte de energia
■
Reatividade dos metais e o potencial-padrão de redução
■
Extensão das reações redox
APL 1 Construção de uma pilha com determinada diferença de
potencial elétrico
■
Associar pilha (célula galvânica) a um dispositivo em que é
produzida corrente elétrica a partir de uma reação de
oxidação-redução espontânea.
■
Distinguir entre os dois tipos de células eletroquímicas:
galvânica e eletrolítica.
■
Interpretar a reação da célula eletroquímica com base em
duas semirreações (reações de elétrodo).
■
Relacionar o ânodo de uma célula eletroquímica com o
local (ou elétrodo) onde ocorre a oxidação e o cátodo com o
local (ou elétrodo) onde ocorre a redução.
■
Associar o ânodo de uma célula galvânica ao elétrodo
negativo e o cátodo ao elétrodo positivo.
■
Interpretar a função da ponte salina como componente de
algumas células galvânicas.
■
Indicar e justificar o sentido do fluxo dos eletrões no
circuito exterior que liga os elétrodos e o sentido dos iões
na ponte salina.
■
Associar elétrodo inerte a um elétrodo que não é oxidado
ou reduzido na reação eletroquímica que ocorre na sua
superfície.
■
Representar uma célula galvânica pelo diagrama de célula.
■
Associar a força eletromotriz de uma célula galvânica (ou
tensão da célula) à diferença de potencial elétrico entre os
dois elétrodos, medida num voltímetro.
■
Indicar que a diferença de potencial de uma célula
galvânica depende da temperatura, da natureza dos
elétrodos e da concentração dos iões envolvidos na reação.
■
Associar a tensão-padrão de uma célula galvânica à
diferença de potencial medida em condições-padrão:
concentração 1 mol dm-3
para as soluções e pressão
1,01 × 105
Pa para gases.
■
Identificar o par H+
/H2 como termo de comparação para
potenciais-padrão de redução, associando-lhe o potencial
zero.
■
Interpretar o conceito de potencial-padrão de redução.
■
Prever a maior ou menor extensão de uma reação de
oxidação-redução com base na série eletroquímica de
potenciais-padrão de redução.
■
Determinar a força eletromotriz de uma célula
eletroquímica em condições-padrão a partir de valores dos
potenciais-padrão de redução.
Manual:
■
■
■
■
APL 1 Construção de uma pilha com determinada diferença de potencial
elétrico – págs. 13 e 14
■
Exploração da APL 1 – págs. EP 11 a EP 14
Recursos de aula
e-Manual Premium
■
PowerPoint M4
■
Apoio Áudio M4
■
Animação – Célula galvânica e célula eletrolítica
■
Vídeo – Química no dia a dia: processo de obtenção do alumínio
■
Vídeo – Química no dia a dia: as pilhas
■
Interatividade – Potencial de redução de uma célula galvânica
■
Tutorial – Construção de uma pilha com determinada diferença de
potencial elétrico
conhecimentos científicos a estudar, já abordados – ver planificação Articulação curricular vertical.
EQ12DP
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27
3. Realização da atividade de projeto laboratorial APL 1 Construção de uma pilha com determinada diferença de
potencial elétrico
■
APL 1 no Caderno de Laboratório – págs. 13 e 14
ü
ü
Observações:
Planificações
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28
5. Proteção de metais M5
Questão motivadora
Quais são e como se caracterizam os principais processos de proteção dos metais da corrosão?
Proteção de metais
■
Metais e ligas com elevada resistência à corrosão
■
Processo de proteção catódica e papel do ânodo de sacrifício
■
Galvanoplastia
■
Anodização do alumínio
■
Identificar alguns metais e ligas metálicas com elevada
resistência à corrosão.
■
Interpretar o processo de proteção catódica e o papel do
ânodo de sacrifício em aplicações correntes como, por
exemplo, proteção de oleodutos (pipelines),
termoacumuladores e navios.
■
Identificar a galvanoplastia como uma técnica de
revestimento para proteção de metais e interpretar o
processo a partir de série eletroquímica.
■
Identificar a anodização do alumínio como um processo que
aproveita o facto de o alumínio ser naturalmente protegido
da oxidação pela formação de uma camada impermeável
de óxido de alumínio.
Manual:
■
■
■
Recursos de aula
e-Manual Premium
■
PowerPoint M5
■
Apoio Áudio M5
■
Vídeo – Química no dia a dia: revestimento metálico
■
Interatividade – Galvanoplastia
ü
ü
Observações:
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29
SD3. Metais, ambiente e vida
6. Metais, complexos e cor M6
Questão motivadora
O que são iões complexos, como se caracterizam e como se explicam as diferentes cores que apresentam?
Metais, complexos e cor
■
Complexos e compostos de coordenação
■
Iões complexos no quotidiano
■
A cor nos complexos
AL 1.5 A cor e a composição quantitativa de soluções com iões
metálicos
■
Caracterizar um complexo com base na sua estrutura: ião
metálico central rodeado de aniões ou moléculas neutras,
designados por ligandos.
■
Indicar que os ligandos têm como característica comum a
presença de, pelo menos, um par de eletrões não
partilhado (não ligante), designando o átomo do ligando
que possui o par de eletrões por átomo dador.
■
Interpretar a ligação química que se estabelece entre o
metal e os ligandos com base na partilha do par de eletrões
não ligantes entre o dador e o metal.
■
Associar o número de coordenação ao número de átomos
dadores que envolvem o átomo do metal.
■
Caracterizar um ligando polidentado, ou quelante, como
um ligando que pode coordenar-se ao ião metálico central
por mais do que um átomo dador, identificando-o com base
na sua estrutura.
■
Justificar a utilização do ácido etilenodiaminotetra-acético
(EDTA) na complexação de metais em situações em que
estes são prejudiciais, como, por exemplo, na indústria
alimentar, em detergentes, e na terapia de envenenamento
por metais pesados.
■
Identificar, com base em informação selecionada, o papel
dos complexos em diversas áreas como, por exemplo, em
aplicações terapêuticas anticancerígenas (complexos de
platina), imagiologia médica (complexos de gadolínio e
gálio) e sistemas luminescentes (complexos de európio).
■
Indicar que a cor de complexos está relacionada com
transições eletrónicas envolvendo eletrões de orbitais d.
Manual:
■
■
■
■
AL 1.5 A cor e a composição quantitativa de soluções com iões metálicos
– págs. 15 a 20
■
■
Questionário Laboratorial 1.5 – págs. EP 21 e EP 22
Recursos de aula
e-Manual Premium
■
PowerPoint M6
■
Apoio Áudio M6
■
Vídeo – Complexos no dia a dia
■
Tutorial – A cor e a composição quantitativa de soluções com iões
metálicos
as estratégias mais adequadas para chegar ao nível de formulação desejado dos mesmos conceitos, no
seguimento das metas referidas.
3. Realização da atividade laboratorial AL 1.5 A cor e a composição quantitativa de soluções com iões metálicos
■
Planificações
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30
ü
ü
ü
ü Questionário Laboratorial 1.5 – págs. EP 21 e EP 22 do Caderno de Laboratório do Professor
Observações:
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31
7. Os metais no organismo humano M7
Questão motivadora
Qual a importância dos metais no organismo humano, designadamente na forma de complexos?
Os metais no organismo humano
■
A vida e os metais: metais essenciais e metais tóxicos
■
Hemoglobina e o transporte de gases no sangue
■
O caso do dióxido de carbono (CO2) indispensável: efeito tampão
•
grau de ionização e força de ácidos e bases
•
propriedades ácidas ou básicas das soluções de sais
•
soluções-tampão
•
poder tampão do CO2 no sangue
AL 1.6 Funcionamento de um sistema-tampão
■
Identificar, a partir de informação selecionada, alguns
metais essenciais à vida (Fe, Mg, Ca, K, Na, etc.) e indicar a
sua função.
■
Relacionar a toxicidade de alguns metais (Pb, Cr, Hg, etc.)
com os efeitos no organismo humano.
■
Indicar que a hemoglobina é uma proteína que contém, por
cada molécula, quatro grupos hemo, identificando cada um
destes grupos como um complexo de ferro.
■
Interpretar a ligação da hemoglobina ao oxigénio como
cooperativa, concluindo que quanto mais oxigénio estiver
ligado mais fácil será a incorporação de moléculas
adicionais de oxigénio e que, inversamente, se estiver
presente pouco oxigénio a sua dissociação será mais
rápida.
■
Interpretar a influência do pH do meio na fixação de
oxigénio pela hemoglobina.
■
Identificar a capacidade da hemoglobina para formar um
complexo muito estável com o monóxido de carbono por
troca com o oxigénio.
■
Interpretar as propriedades básicas ou ácidas de uma
solução de um sal com base na hidrólise de iões,
relacionando-as com os valores das constantes de acidez
ou de basicidade dos iões do sal.
■
Explicitar o significado de grau de ionização de ácidos e
bases.
■
Relacionar as constantes de acidez e de basicidade com o
grau de ionização.
■
Associar o efeito tampão de uma solução à capacidade
desta manter o seu pH sensivelmente constante, mesmo
quando se adicionam pequenas quantidades de ácido forte
ou base forte.
■
Interpretar o papel do CO2 como regulador do pH do sangue
com base no par CO2 /HCO-
.
■
Relacionar o efeito tampão de uma solução com a sua
composição.
Manual:
■
■
■
■
AL 1.6 Funcionamento de um sistema-tampão – págs. 21 a 27
■
■
Recursos de aula
e-Manual Premium
■
PowerPoint M7
■
Apoio Áudio M7
■
Animação – Funcionamento de uma solução-tampão
■
Tutorial – Funcionamento de um sistema-tampão
Planificações
EQ12DP
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32
Inicia-se este módulo com um subcapítulo denominado Consolidar conhecimentos sobre… Grau de ionização e
força de ácidos e bases e propriedades ácidas ou básicas das soluções de sais, que pretende relembrar e
consolidar conceitos estudados no 11.° ano, por se revelarem pré-requisitos fundamentais à melhor
compreensão e aplicação de alguns conceitos a aprofundar neste módulo:
■
soluções aquosas ácidas, básicas e neutras;
■
grau de ionização e força de ácidos e bases;
■
propriedades ácidas ou básicas das soluções de sais.
2. Realização da atividade laboratorial AL 1.6 Funcionamento de um sistema-tampão
■
AL 1.6 presente no e-Manual.
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Observações:
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33
8. Os metais como catalisadores M8
Questão motivadora
Qual a importância dos metais como catalisadores?
Os metais como catalisadores
■
Importância dos catalisadores na vida e na indústria
■
Catalisadores biológicos: enzimas e catálise enzimática
■
Catálise homogénea e catálise heterogénea
■
Associar a importância dos catalisadores em química,
bioquímica ou na atividade industrial com a necessidade de
acelerar reações que se dão em condições de temperatura
e/ou concentrações comparativamente baixas.
■
Identificar as enzimas como catalisadores bioquímicos
indispensáveis para que as reações químicas em sistemas
biológicos ocorram em tempo útil.
■
Associar a ação de um catalisador numa reação química à
alteração da velocidade da reação sem alterar a sua
extensão.
■
Distinguir catálise homogénea e heterogénea com base no
estado físico dos reagentes e do catalisador.
■
Identificar, com base em informação selecionada, a
predominância dos metais de transição na composição de
catalisadores utilizados para os mais diversos fins.
Manual:
■
■
■
Recursos de aula
e-Manual Premium
■
PowerPoint M8
■
Apoio Áudio M8
■
Vídeo – Química no dia a dia: os catalisadores nos automóveis
ü
ü
Observações:
EQ12DP – 03
Planificações
EQ12DP
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34
D2. Combustíveis, energia e ambiente
SD1. Combustíveis fósseis: o carvão, o crude e o gás natural
9. Do crude ao gás de petróleo liquefeito (GPL) e aos fuéis: destilação fracionada
e cracking do petróleo
M9
Como se obtêm os combustíveis e outros derivados do petróleo na indústria petrolífera?
Como se relaciona a estrutura de compostos orgânicos com algumas das suas propriedades físicas e químicas?
Do crude ao gás de petróleo liquefeito (GPL) e aos fuéis: destilação
fracionada e cracking do petróleo
■
Destilação fracionada do crude
■
Cracking catalítico
■
Alcanos, cicloalcanos, alcenos e alcinos: princípios de nomenclatura
■
Álcoois e éteres: princípios de nomenclatura
■
Conceito de ressonância
■
Benzeno e outros hidrocarbonetos aromáticos
■
Polaridade dos alcanos, alcenos, cicloalcanos, benzeno, álcoois e
éteres
■
Isomeria
AL 2.1 Destilação fracionada de uma mistura de três componentes
■
Justificar a utilização da técnica de destilação fracionada
para obter as principais frações do petróleo bruto.
■
Identificar, com base em informação selecionada, as principais
frações obtidas na destilação fracionada do petróleo bruto
com base no intervalo de temperatura de recolha e tamanho
da cadeia carbonada, indicando as principais aplicações.
■
Associar o cracking do petróleo a reações em que
moléculas grandes de hidrocarbonetos são transformadas
em moléculas mais pequenas, por aquecimento e ação de
catalisadores.
■
Associar as reações de isomerização à obtenção de
hidrocarbonetos ramificados a partir de hidrocarbonetos
lineares, por aquecimento e utilizando catalisadores.
■
Aplicar princípios de nomenclatura para atribuir nomes e
escrever fórmulas de estrutura de alcanos, cicloalcanos,
alcenos e alcinos.
■
Aplicar princípios de nomenclatura para atribuir nomes e
escrever fórmulas de estrutura de álcoois e éteres.
■
Identificar isómeros como compostos que apresentam a
mesma fórmula molecular e diferem na fórmula de
estrutura e, por essa razão, também nas propriedades
físicas e químicas.
■
Identificar isomeria de cadeia, de posição e de grupo
funcional.
■
Identificar hidrocarbonetos aromáticos.
■
Verificar a existência, para algumas moléculas, de várias
estruturas de Lewis que seguem a regra do octeto (híbridos
de ressonância).
■
Interpretar os conceitos de ressonância e de deslocalização
eletrónica com base nas estruturas de Kekulé para o benzeno.
■
Interpretar a igualdade dos comprimentos de ligação C–C,
na molécula de benzeno, da ligação S–O, na molécula de
dióxido de enxofre, e da ligação O–O, na molécula de ozono,
com base em estruturas de ressonância.
■
Identificar a polaridade das moléculas com a existência de
uma distribuição assimétrica de carga à qual se associa um
dipolo elétrico.
■
Classificar moléculas de alcanos, alcenos, cicloalcanos,
benzeno, álcoois e éteres quanto à polaridade.
Manual:
■
■
■
■
AL 2.1 Destilação fracionada de uma mistura de três
componentes – págs. 28 a 33
■
■
Recursos de aula
e-Manual Premium
■
PowerPoint M9
■
Apoio Áudio M9
■
Animação – Destilação fracionada do petróleo e cracking térmico e
catalítico
■
Simulação – Polaridade das moléculas
■
Vídeo – Química no dia a dia: os candeeiros de lava
■
Tutorial – Destilação fracionada de uma mistura de três
componentes
1. Iniciar o módulo com a apresentação aos alunos das questões motivadoras que o introduzem.
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35
3. Realização da atividade laboratorial AL 2.1 Destilação fracionada de uma mistura de três componentes
■
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Observações:
Planificações
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36
SD1. Combustíveis fósseis: o carvão, o crude e o gás natural
10. Os combustíveis gasosos, líquidos e sólidos: compreender as diferenças M10
Questão motivadora
O que distingue e caracteriza os combustíveis gasosos, líquidos e sólidos?
Os combustíveis gasosos, líquidos e sólidos
■
Equação dos gases ideais
■
Gases reais e gases ideais
■
Forças intermoleculares e o estado físico dos alcanos
■
Propriedades físicas dos combustíveis: consequências e implicações
APL 2 Produção de um biodiesel a partir de óleos alimentares
queimados
■
Interpretar e aplicar a equação de estado dos gases ideais.
■
Indicar a unidade SI de pressão e outras unidades de uso
corrente (torricelli, atmosfera e bar), efetuando conversões
entre as mesmas.
■
Associar o conceito de gás ideal aos gases que obedecem à
equação dos gases ideais (ou perfeitos) e de gás real aos
gases que se afastam daquele comportamento, à medida
que a pressão aumenta ou a temperatura diminui.
■
Relacionar a massa volúmica de um gás ideal com a
pressão e com a temperatura, por aplicação da equação de
estado de um gás ideal.
■
Indicar que, nos estados condensados da matéria (líquido e
sólido), ao contrário do que acontece nos gases ideais, não
se pode desprezar nem o tamanho das suas unidades
estruturais nem as interações entre elas para determinar
as suas propriedades.
■
Relacionar a variação de algumas propriedades físicas dos
alcanos (estado físico, ponto de fusão e ponto de ebulição)
com o tamanho e forma das respetivas moléculas e a
intensidade das ligações intermoleculares que se
estabelecem.
■
Relacionar propriedades de combustíveis (estado físico,
ponto de ebulição e massa volúmica) com processos de
transporte, armazenamento e utilização, incluindo medidas
de segurança.
■
Discutir, com base em informação selecionada, o papel da
investigação em Química na otimização da produção de
combustíveis alternativos e na procura dos combustíveis do
futuro.
Manual:
■
■
■
■
APL 2 Produção de um biodiesel a partir de óleos alimentares
queimados – págs. 34 e 35
■
Exploração da APL 2 – págs. EP 47 a EP 52
Recursos de aula
e-Manual Premium
■
PowerPoint M10
■
Apoio Áudio M10
■
Simulação – Equação dos gases ideais
■
Vídeo – Química no dia a dia: o ar condicionado
■
Tutorial – Produção de um biodiesel a partir de óleos alimentares
queimados
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37
Inicia-se este módulo com um subcapítulo denominado Consolidar conhecimentos sobre… Forças
intermoleculares versus propriedades físicas das substâncias, que pretende relembrar e consolidar conceitos
estudados no 10.° ano, por se revelarem pré-requisitos fundamentais à melhor compreensão e aplicação de
alguns conceitos a aprofundar neste módulo:
■
ligações intermoleculares.
3. Realização da atividade de projeto laboratorial APL 2 Produção de um biodiesel a partir de óleos alimentares
queimados
■
APL 2 no Caderno de Laboratório – págs. 34 e 35
ü
ü Verifique o que aprendeu – págs.190 a 192 do Manual
ü
Observações:
Planificações
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38
SD2. De onde vem a energia dos combustíveis
11. Energia, calor, entalpia e variação de entalpia M11
Questão motivadora
Como se explicam as conversões e trocas de energia em reações químicas, em particular no caso dos combustíveis?
Energia, calor, entalpia e variação de entalpia
■
Entalpia e variação de entalpia numa reação
■
Variações de entalpia de reação: condições-padrão; entalpia-padrão
■
Variações de entalpia associadas a diferentes tipos de reações
■
Teor de oxigénio na molécula de um combustível versus energia
libertada na combustão
■
Entalpia de uma reação a partir das entalpias de formação:
Lei de Hess
AL 2.3 Determinação da entalpia de neutralização da reação
AL 2.5 Determinação da entalpia de combustão de diferentes álcoois
■
Identificar a entalpia como uma grandeza característica de
cada estado de um sistema, concluindo que a sua variação
é independente da forma como o sistema evolui entre dois
estados.
■
Associar entalpia-padrão de reação à variação de entalpia
numa reação que ocorre nas condições-padrão.
■
Associar designações específicas para a entalpia-padrão
quando associada a reações específicas: por exemplo,
entalpia-padrão de formação, entalpia-padrão de
combustão, entalpia-padrão de dissolução.
■
Relacionar a entalpia-padrão de combustão com o poder
energético dos combustíveis.
■
Determinar a entalpia-padrão de uma reação a partir das
entalpias-padrão de formação dos reagentes e produtos da
reação.
■
Determinar, aplicando a Lei de Hess, a entalpia-padrão de
uma reação.
■
Interpretar o facto de, regra geral, combustíveis oxigenados
como álcoois e éteres terem menor poder energético do
que os combustíveis de hidrocarbonetos.
Manual:
■
■
■
■
AL 2.3 Determinação da entalpia de neutralização da reação
NaOH(aq) + HCℓ(aq) – págs. 36 a 39
■
■
■
AL 2.5 Determinação da entalpia de combustão de diferentes álcoois –
págs. 40 a 43
■
■
Recursos de aula
e-Manual Premium
■
PowerPoint M11
■
Apoio Áudio M11
■
Interatividade – Estudo da entalpia de uma reação
■
Vídeo – Química no dia a dia: o biodiesel
■
Tutorial – Determinação da entalpia de neutralização da reação
■
Tutorial – Determinação da entalpia de combustão de diferentes
álcoois
EQ12DP
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39
Inicia-se este módulo com um subcapítulo denominado Consolidar conhecimentos sobre… Variação de entalpia de
uma reação química, que pretende relembrar e consolidar conceitos estudados no 10.° ano, por se revelarem pré-
-requisitos fundamentais à melhor compreensão e aplicação de alguns conceitos a aprofundar neste módulo:
■
energia envolvida na rutura e na formação de ligações químicas;
■
energia envolvida numa reação química.
3. Realização das atividades laboratoriais AL 2.3 Determinação da entalpia de neutralização da reação
NaOH(aq) + HCℓ(aq) e AL 2.5 Determinação da entalpia de combustão de diferentes álcoois
■
■
condições físicas da escola, complementar a exploração da atividade laboratorial explorando os vídeos tutoriais
das AL 2.3 e 2.5 presentes no e-Manual Premium.
ü
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Observações:
Planificações
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40
D3. Plásticos, vidros e novos materiais
SD1. Os plásticos e os materiais poliméricos
12. Os plásticos e os materiais poliméricos M12
Como se caracterizam os polímeros?
Como se distinguem polímeros naturais, artificiais e sintéticos?
Os plásticos e os materiais poliméricos
■
O que são polímeros: macromolécula e cadeia polimérica
■
Polímeros naturais, artificiais e sintéticos
■
Caracterizar um polímero como um material constituído
por macromoléculas.
■
Distinguir macromolécula de outras moléculas com
número elevado de átomos por serem constituídas por
muitas unidades pequenas ligadas umas às outras por
ligações covalentes.
■
Distinguir polímeros naturais, artificiais e sintéticos e dar
exemplos destes tipos de polímeros.
Manual:
■
■
Verifique o que aprendeu – págs. 225 e 226
■
Questões de aplicação do módulo M12 – págs. 69 e 70
Recursos de aula
e-Manual Premium
■
PowerPoint M12
■
Apoio Áudio M12
■
Animação – Polímeros naturais, artificiais e sintéticos
conhecimentos científicos a estudar já abordados.
ü
ü Verifique o que aprendeu – págs. 225 e 226 do Manual
ü
ü Questões de aplicação do módulo M12 – págs. 69 e 70 do Caderno de Atividades
Observações:
EQ12DP
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41
SD2. Polímeros sintéticos e a indústria dos polímeros
13. Polímeros sintéticos e a indústria dos polímeros M13
Questão motivadora
Como se obtêm os polímeros sintéticos e de que forma a sua estrutura determina as suas propriedades?
Polímeros sintéticos e a indústria dos polímeros
■
Obtenção de polímeros sintéticos: monómeros e reação de
polimerização
■
Homopolímeros e copolímeros
■
Monómeros e grupos funcionais: álcoois, ácidos carboxílicos,
cloretos de ácido, aminas, amidas, éteres, ésteres, aldeídos e
cetonas
■
Reações de polimerização: polímeros de adição e polímeros de
condensação
■
Famílias de polímeros
■
Estrutura da cadeia polimérica
■
Reciclagem de plásticos: vantagens e limitações
AL 3.6 Síntese de um polímero
■
Caracterizar uma reação de polimerização como uma
reação química em cadeia entre moléculas de monómeros.
■
Distinguir homo e copolímeros com base no número e no
tipo de moléculas (monómeros) envolvidas na sua
formação.
■
Identificar a unidade estrutural (motivo) de um polímero e
relacionar com a estrutura do(s) monómero(s).
■
Associar o grau de polimerização ao número de vezes que a
unidade estrutural (motivo) do polímero se repete.
■
Identificar grupos funcionais de várias famílias químicas de
compostos orgânicos: ácidos carboxílicos, cloretos de
ácido, aminas, amidas, éteres, ésteres, aldeídos e cetonas.
■
Distinguir reações de polimerização de adição e de
condensação com base na estrutura do(s) monómero(s), e
dar exemplos de polímeros de adição e de condensação.
■
Identificar famílias de polímeros (poliolefinas, poliacrílicos,
poliuretanos, poliamidas, poliésteres), associando a
designação dessas famílias aos grupos funcionais dos
monómeros.
■
Concluir que a estrutura (linear, ramificada ou reticulada)
da cadeia polimérica determina as propriedades físicas dos
polímeros.
■
Discutir, com base em informação selecionada, vantagens e
limitações da reciclagem de plásticos.
Manual:
■
■
■
■
AL 3.6 Síntese de um polímero – págs. 44 a 49
■
■
Recursos de aula
e-Manual Premium
■
PowerPoint M13
■
Apoio Áudio M13
■
Animação – A polimerização
■
Vídeo – Química no dia a dia: os sacos plásticos
■
Tutorial – Síntese de um polímero
informações contidas no Manual e os recursos do e-Manual.
Planificações
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42
3. Realização da atividade laboratorial AL 3.6 Síntese de um polímero
■
ü
ü
ü
ü Questionário Laboratorial 3.6 – págs. 75 a 77 do Caderno de Laboratório do Professor
Observações:
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43
SD3. Novos materiais
14. Novos materiais M14
O que são biomateriais e quais são as suas principais aplicações?
Quais as vantagens e limitações da utilização de biomateriais de base sustentável?
Novos materiais
■
O que são biomateriais e suas aplicações
■
Materiais de base sustentável
■
Identificar um biomaterial como um material com
aplicações biomédicas que implicam interações com
estruturas biológicas com as quais apresenta elevada
compatibilidade.
■
Identificar, com base em informação selecionada, aplicações
de biomateriais em medicina (cardiologia, ortopedia,
oftalmologia e libertação controlada de fármacos).
■
Associar materiais de base sustentável àqueles que, sendo
economicamente viáveis, conjugam as seguintes
características: são renováveis, recicláveis e biodegradáveis.
■
Pesquisar e analisar informação sobre investigação atual
em novos materiais e materiais de base sustentável.
Manual:
■
■
■
Recursos de aula
e-Manual Premium
■
PowerPoint M14
■
Apoio Áudio M14
■
Animação – Química no dia a dia: os biomateriais
ü
ü
Observações:
Planificações
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Testes
Teste Diagnóstico
Domínio 1
Teste de Avaliação 1
Domínio 2
Domínio 3
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46
Item Cotação Total
Domínio 1
Metais e ligas metálicas
1.1. 8
44
1.2. 16
1.3. 8
1.4. 12
Domínio 2
Combustíveis, energia e ambiente
4.1. 16
56
4.2. 8
4.3. 12
5.3. 8
5.4. 12
Domínio 3
Pláticos, vidros e novos materiais
5.1. 8
20
5.2. 12
Pré-requisitos para:
AL 1.2 Um ciclo do cobre
APL 1 Construção de uma pilha com determinada diferença de potencial elétrico
2.1. 8
44
2.2. 8
2.3. 12
2.4. 8
2.5. 8
AL 1.6 Funcionamento de um sistema-tampão
3.1. 8
36
3.2. 8
3.3. 8
3.4. 12
Matriz do Teste Diagnóstico
Química 12.° ano
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47
Grupo I
1. A Tabela Periódica (TP) reflete a estrutura eletrónica dos átomos que determina as propriedades dos elementos.
1.1. Selecione a opção que completa corretamente a frase seguinte.
O cientista que pela primeira vez organizou a TP em grupos e períodos, com uma estrutura semelhante à atual,
foi…
(A) … Moseley.
(B) … Mendeleev.
(C) … Dalton.
(D) … Lavoisier.
1.2. Com base na configuração eletrónica do átomo de flúor (9F) e do átomo de cloro (17Cℓ) apresente uma
explicação para os seguintes factos:
– O cloro tem maior raio atómico do que o flúor.
– O flúor tem maior energia de ionização do que o cloro.
1.3. Estabeleça a correta correspondência entre as informações das colunas I e II.
Coluna I Coluna II
(A) Ligação iónica (a) Estabelece-se entre átomos de elementos metálicos.
(B) Ligação covalente (b) Estabelece-se entre átomos de elementos não metálicos.
(C) Ligação metálica (c) Estabelece-se entre átomos de elementos metálicos e não metálicos.
1.4. Indique, justificando, o tipo de ligação química que se estabelece entre moléculas de dinitrogénio (N2).
Grupo II
2. Um grupo de alunos concebeu uma atividade laboratorial com o objetivo de investigar o poder redutor de quatro
metais: ferro, cobre, zinco e magnésio. Para tal, reuniu amostras sólidas de cada um dos quatro metais e soluções
aquosas dos iões correspondentes, previamente preparadas.
Os ensaios foram realizados em pequena escala e em condições controladas de temperatura e volume e concentração
das soluções. Para o mesmo metal, os alunos tiveram o cuidado de utilizar dimensões e formas idênticas.
Após a realização da atividade os alunos registaram as seguintes observações:
– Os metais ferro, zinco e magnésio, quando colocados na solução de catião cobre(II), sofreram oxidação.
– Os metais ferro, cobre e zinco, quando colocados na solução de catião magnésio, não sofreram oxidação.
– O metal zinco foi oxidado pela solução contendo catião ferro(II).
Cotações
8
16
8
12
Para responder aos itens de escolha múltipla, selecione a única opção (A, B, C ou D) que
permite obter uma afirmação correta ou responder corretamente à questão colocada.
Se apresentar mais do que uma opção, a resposta será classificada com zero pontos.
O mesmo acontece se a letra transcrita for ilegível.
Teste Diagnóstico
Escola Data
Nome N.° Turma
Professor Classificação
TD
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48
O metal ferro é oxidado…
(A) … apenas na solução de catião cobre(II).
(B) … apenas na solução de catião zinco.
(C) … nas soluções de catião cobre(II) e de catião zinco.
(D) … em todas as soluções utilizadas na atividade laboratorial.
2.2. Escreva a equação química que traduz a reação de oxidação-redução do zinco numa solução de catião
cobre(II).
2.3. Todos os sais utilizados eram constituídos pelo ião nitrato.
Justifique esta opção dos alunos.
2.4. Selecione a opção que dispõe os catiões metálicos por ordem crescente de poder oxidante.
(A) Cu2+
− Zn2+
– Fe2+
− Mg2+
(B) Cu2+
− Fe2+
– Zn2+
− Mg2+
(C) Mg2+
− Zn2+
− Fe2+
− Cu2+
(D) Mg2+
– Fe2+
– Zn2+
− Cu2+
2.5. O catião chumbo(II) tem maior poder oxidante do que o catião ferro(II) mas menor do que o catião cobre(II).
Selecione a opção correta.
(A) O catião chumbo(II) é capaz de oxidar o cobre sólido.
(B) O catião chumbo(II) é capaz de oxidar o catião zinco.
(C) O magnésio oxida o chumbo sólido.
(D) O ferro reduz o catião chumbo(II).
Grupo III
3. Com o objetivo de determinar a concentração de uma solução de um ácido forte monoprótico, o professor começou
por demonstrar o procedimento técnico envolvido numa titulação ácido-base, colocando o ácido num balão de
Erlenmeyer com algumas gotas de indicador e procedendo à titulação. A sala foi mantida a uma temperatura
constante de 25 °C.
3.1. Selecione a opção correta.
(A) Na titulação do ácido forte o professor utilizou uma base forte.
(B) Na titulação do ácido forte o indicador utilizado deve apresentar uma zona de viragem com um pH muito
superior a 7.
(C) Na titulação do ácido forte o indicador utilizado deve apresentar uma zona de viragem com um pH muito
inferior a 7.
(D) Na titulação do ácido forte o professor utilizou uma base fraca.
3.2. De entre os seguintes gráficos selecione aquele que pode corresponder à titulação em causa.
(A) (B) (C) (D)
pH
Vtitulante
p.e.
7
pH
Vtitulante
p.e.
7
pH
Vtitulante
p.e.
7
pH
Vtitulante
p.e.
7
8
8
12
8
8
8
8
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3.3. De entre as seguintes opções selecione aquela que contém o nome do instrumento de medição do volume da
toma de ácido utilizado pelo professor.
(A) Proveta
(B) Pipeta volumétrica
(C) Bureta
(D) Erlenmeyer
3.4. Os alunos titularam três tomas de 20,00 mL de ácido (0,200 mol/L) tendo registado os seguintes valores de
volume de titulante utilizado em cada ensaio.
Ensaio Volume (mL)
1 20,05
2 19,95
3 20,00
Determine o valor da concentração da solução titulante usada na titulação.
Considere que na = nb.
Grupo IV
4. As combustões são reações muito frequentes no nosso dia a dia, envolvendo energia sob a forma de calor.
Considere a reação de combustão do etano representada pela seguinte equação química:
2 C2H6(g) + 7 O2(g) → 4 CO2(g) + 6 H2O(g)
A tabela seguinte apresenta os valores das energias de ligação das ligações envolvidas durante o processo.
Ligação C-C C-H O=O C=O O-H
Energia de ligação
(kJ/mol)
346,8 413,4 497,0 804,3 463,5
4.1. Calcule a variação de entalpia associada à combustão do etano.
4.2. A combustão do etano é um processo endoenergético ou exoenergético?
4.3. Se a reação de combustão ocorrer em sistema isolado, a temperatura do sistema aumenta ou diminui? Justifique.
Grupo V
5. A compreensão do mecanismo de polimerização é fundamental para a indústria dos plásticos.
Considere as seguintes reações apresentadas.
Reação 1
CH2
n
Composto 1
Caixas plásticas de PE
(polietileno)
Polímero
(Polietileno)
CH2 n
CH2
( (
CH2
8
12
16
8
12
EQ12DP – 04
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Reação 2
n
(
+
+
(2n-1) H2
O
(Nylon 6.6)
Polímero
(Hexano-1,6-diamina)
(Água)
(Ácido hexano-1,6-dioico)
O
H
N
N
H
O
H2
N
n
n
NH2
(
HO
OH
O
O
5.1. Selecione a opção que contém o nome do composto 1 apresentado na reação 1.
(A) Etano
(B) Eteno
(C) Etino
(D) Etanol
5.2. Identifique, para a reação 2, os grupos funcionais característicos do hexano-1,6-diamina e do
ácido hexano-1,6-dioico.
5.3. Selecione a opção que contém o tipo de ligações intermoleculares que se podem estabelecer entre as
moléculas de hexano-1,6-diamina.
(A) Apenas forças de London (dipolo instantâneo-dipolo induzido).
(B) Ligações dipolo-dipolo e forças de London (dipolo instantâneo-dipolo induzido)
(C) Apenas ligações covalentes polares.
(D) Pontes de hidrogénio e forças de London (dipolo instantâneo-dipolo induzido).
5.4. Explique o facto de o ponto de ebulição do octano ser muito superior ao do etano.
8
12
8
12
Questão 1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 2.5. 3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 4.1. 4.2. 4.3. 5.1. 5.2. 5.3. 5.4. Total
Cotação 8 16 8 12 8 8 12 8 8 8 8 8 12 16 8 12 8 12 8 12 200
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Grupo I
1. A Tabela Periódica (TP) reflete a estrutura eletrónica dos átomos que determina as propriedades dos elementos.
O cientista que pela primeira vez organizou a TP em grupos e períodos, com uma estrutura semelhante à atual,
foi…
(A) … Moseley.
(B) … Mendeleev.
(C) … Dalton.
(D) … Lavoisier.
(B).
Moseley
Em 1913, corrige a tabela de Mendeleev, estabelecendo a periodicidade dos elementos em função do número
atómico - Z.
Mendeleev
Em 1870, colocou os elementos por ordem crescente das suas massas atómicas, distribuindo-os em 8 colunas
verticais e 12 linhas horizontais.
Dalton
Não organizou os elementos numa tabela, criou um modelo atómico, o modelo da “bola de bilhar”.
Lavoisier
Em 1789, deu a conhecer uma lista de elementos dividida em vários “conjuntos”: cromometais, gases, ácidos e
elementos terrosos.
1.2. Com base na configuração eletrónica do átomo de flúor (9F) e do átomo de cloro (17Cℓ) apresente uma
explicação para os seguintes factos:
– O cloro tem maior raio atómico do que o flúor.
– O flúor tem maior energia de ionização do que o cloro.
Tópico A
9F − 1s2
2s2
2p5
; 17Cℓ − 1s2
2s2
2p6
3s2
3p5
Tópico B
O cloro e o flúor pertencem ao mesmo grupo da TP (grupo 17), no entanto, o cloro tem mais um nível/camada
preenchido do que o flúor. Por isso, o cloro tem maior raio atómico.
Tópico C
Quanto maior for o raio atómico, maior é a distância entre os eletrões de valência e o núcleo. Como o cloro é
maior do que o flúor, a força de atração elétrica entre o núcleo (carga positiva) e eletrão (carga negativa) é
menor no cloro do que no flúor e, consequentemente, a energia necessária para extrair o eletrão, e ionizar o
átomo, também é menor no cloro do que no flúor.
Cotações
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Nome N.° Turma
TD
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1.3. Estabeleça a correta correspondência entre as informações das colunas I e II.
Coluna I Coluna II
(A) Ligação iónica (a) Estabelece-se entre átomos de elementos metálicos.
(B) Ligação covalente (b) Estabelece-se entre átomos de elementos não metálicos.
(C) Ligação metálica (c) Estabelece-se entre átomos de elementos metálicos e não metálicos.
(A) Ligação iónica – (c) Estabelece-se entre átomos de elementos metálicos e não metálicos.
(B) Ligação covalente – (b) Estabelece-se entre átomos de elementos não metálicos.
(C) Ligação metálica – (a) Estabelece-se entre átomos de elementos metálicos.
1.4. Indique, justificando, o tipo de ligação química que se estabelece entre moléculas de dinitrogénio (N2).
A molécula de dinitrogénio é apolar (moléculas elementares/homonucleares são sempre apolares).
As moléculas compostas/heteronucleares podem ser apolares ou polares dependendo da geometria
da molécula.
Entre moléculas apolares a única ligação que se estabelece é a ligação dipolo instantâneo-dipolo induzido.
Grupo II
2. Um grupo de alunos concebeu uma atividade laboratorial com o objetivo de investigar o poder redutor de quatro
metais: ferro, cobre, zinco e magnésio. Para tal reuniu amostras sólidas de cada um dos quatro metais e soluções
aquosas dos iões correspondentes, previamente preparadas.
Os ensaios foram realizados em pequena escala e em condições controladas de temperatura e volume e
concentração das soluções. Para o mesmo metal, os alunos tiveram o cuidado de utilizar dimensões e formas
idênticas.
Após a realização da atividade os alunos registaram as seguintes observações:
– Os metais ferro, zinco e magnésio, quando colocados na solução de catião cobre(II), sofreram oxidação.
– Os metais ferro, cobre e zinco, quando colocados na solução de catião magnésio, não sofreram oxidação.
– O metal zinco foi oxidado pela solução contendo catião ferro(II).
O metal ferro é oxidado…
(A) … apenas na solução de catião cobre(II).
(B) … apenas na solução de catião zinco.
(C) … nas soluções de catião cobre(II) e de catião zinco.
(D) … em todas as soluções utilizadas na atividade laboratorial.
(A).
Para que o metal seja oxidado, o poder de oxidação do catião na solução (Cu2+
) tem de ser superior ao poder de
oxidação do catião metálico (Fe2+
) a partir da amostra metálica sólida. Neste caso, apenas o catião cobre(II)
tem maior poder oxidante do que o catião ferro(II).
Ou
Todos os metais (ferro, zinco e magnésio) têm poder redutor suficiente para reduzir o catião cobre(II) a cobre
sólido, pelo que o ferro é oxidado pelo Cu2+
.
2.2. Escreva a equação química que traduz a reação de oxidação-redução do zinco numa solução de catião
cobre(II).
Zn(s) + Cu2+
(aq) → Zn2+
(aq) + Cu(s)
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2.3. Todos os sais utilizados eram constituídos pelo ião nitrato.
Justifique esta opção dos alunos.
Numa qualquer atividade investigativa o controlo de variáveis é fundamental. Nesta atividade pretende-se
estudar apenas a reatividade dos catiões. Assim, se os aniões também fossem alterados em cada solução, a
reatividade observada podia dever-se quer ao catião quer ao anião e o objetivo estabelecido para a atividade
não seria devidamente alcançado.
Neste caso, utiliza-se o ião nitrato por ser muito pouco reativo com os metais estudados e a sua reatividade ser
sempre a mesma em todas as soluções, pelo que as diferenças que se observam apenas se devem à
reatividade dos catiões a estudar.
2.4. Selecione a opção que dispõe os catiões metálicos por ordem crescente de poder oxidante.
(A) Cu2+
− Zn2+
– Fe2+
− Mg2+
(B) Cu2+
− Fe2+
– Zn2+
− Mg2+
(C) Mg2+
− Zn2+
− Fe2+
− Cu2+
(D) Mg2+
– Fe2+
– Zn2+
− Cu2+
(C).
Na atividade os alunos verificaram:
– Os metais ferro, zinco e magnésio, quando colocados na solução de catião cobre(II), sofreram oxidação, ou
seja, o cobre é o metal com menor poder redutor e, consequentemente, é o elemento com maior poder
oxidante [catião cobre(II)].
– Os metais ferro, cobre e zinco, quando colocados na solução de catião magnésio, não sofreram oxidação, ou
seja, o magnésio é o metal com maior poder redutor e, consequentemente, é o elemento com menor poder
oxidante [catião magnésio(II)].
– O metal zinco foi oxidado pela solução contendo catião ferro(II), ou seja, o zinco tem maior poder redutor do
que o ferro e, consequentemente, menor poder oxidante (catião zinco).
2.5. O catião chumbo(II) tem maior poder oxidante do que o catião ferro(II) mas menor do que o catião cobre(II).
(A) O catião chumbo(II) é capaz de oxidar o cobre sólido. (C) O magnésio oxida o chumbo sólido.
(B) O catião chumbo(II) é capaz de oxidar o catião zinco. (D) O ferro reduz o catião chumbo(II).
(D).
Se o catião chumbo(II) tem maior poder oxidante do que o catião ferro(II) mas menor do que o catião cobre(II),
então encontra-se entre estes dois elementos numa série eletroquímica (Mg2+
− Zn2+
− Fe2+
− Pb2+
− Cu2+
).
Grupo III
3. Com o objetivo de determinar a concentração de uma solução de um ácido forte monoprótico, o professor começou
por demonstrar o procedimento técnico envolvido numa titulação ácido-base, colocando o ácido num balão de
Erlenmeyer com algumas gotas de indicador e procedendo à titulação. A sala foi mantida a uma temperatura
constante de 25 °C.
(A) Na titulação do ácido forte o professor utilizou uma base forte.
(B) Na titulação do ácido forte o indicador utilizado deve apresentar uma zona de viragem com um pH muito
superior a 7.
(C) Na titulação do ácido forte o indicador utilizado deve apresentar uma zona de viragem com um pH muito
inferior a 7.
(D) Na titulação do ácido forte o professor utilizou uma base fraca.
(A).
Numa titulação, a solução selecionada pelo técnico de laboratório para titular um ácido ou uma base deve ser
sempre forte. Assim, a solução básica de uma base forte, quando titula um ácido monoprótico, origina uma
titulação com ponto de equivalência de pH = 7.
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3.2. De entre os seguintes gráficos selecione aquele que pode corresponder à titulação em causa.
(A) (B) (C) (D)
pH
Vtitulante
p.e.
7
pH
Vtitulante
p.e.
7
pH
Vtitulante
p.e.
7
pH
Vtitulante
p.e.
7
(D).
Numa titulação ácido forte-base forte, com estequiometria 1:1, o pH no ponto de equivalência é igual
a 7 (a 25 °C). Como o titulado é o ácido, o pH inicial é < 7.
3.3. De entre as seguintes opções selecione aquela que contém o nome do instrumento de medição do volume da
toma de ácido utilizado pelo professor.
(A) Proveta
(B) Pipeta volumétrica
(C) Bureta
(D) Erlenmeyer
(B).
O balão de Erlenmeyer não é um instrumento de medição de volumes.
A proveta não é um instrumento de medição rigorosa de volumes, pelo que não pode ser utilizada nesta
atividade laboratorial.
A bureta é utilizada apenas para realizar a própria titulação.
3.4. Os alunos titularam três tomas de 20,00 mL de ácido (0,200 mol/L) tendo registado os seguintes valores de
volume de titulante utilizado em cada ensaio.
Ensaio Volume (mL)
1 20,05
2 19,95
3 20,00
Determine o valor da concentração da solução titulante usada na titulação.
Considere que na = nb.
Uma vez que foram realizados vários ensaios é necessário determinar o volume médio:
Vmédio =
20,05 + 19,95 + 20,00
___________________
3
= 20,00 mL
Como a estequiometria da reação é de 1:1:
na = nb ⇔ ca × Va = cb × Vb ⇔
⇔ 0,200 × 20,00 = cb × 20,00 ⇔ cb = 0,200 mol/L
Grupo IV
4. As combustões são reações muito frequentes no nosso dia a dia, envolvendo energia sob a forma de calor.
Considere a reação de combustão do etano representada pela seguinte equação química:
2 C2H6(g) + 7 O2(g) → 4 CO2(g) + 6 H2O(g)
A tabela seguinte apresenta os valores das energias de ligação das ligações envolvidas durante o processo.
Ligação C-C C-H O=O C=O O-H
Energia de ligação
(kJ/mol)
346,8 413,4 497,0 804,3 463,5
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4.1. Calcule a variação de entalpia associada à combustão do etano.
A molécula de etano é formada por uma ligação covalente simples entre átomos de carbono e seis ligações
covalentes simples entre átomos de carbono e hidrogénio. A molécula de dioxigénio é formada por uma ligação
covalente dupla entre átomos de oxigénio.
Equebra de ligações = 2 × EC−C + 12 × EC–H + 6 × EO=O ⇔
⇔ Equebra de ligações = 2 × 346,8 + 12 × 413,4 + 6 × 497,0 ⇔ Equebra de ligações = 8636,4 kJ
A molécula de dióxido de carbono é formada por duas ligações covalentes duplas entre átomos de carbono e
oxigénio. A molécula de água é formada por duas ligações covalentes simples entre átomos de oxigénio e
hidrogénio.
Eformação de ligações = 8 × EC=O + 12 × EO−H ⇔
⇔ Eformação de ligações = 8 × 804,3 + 12 × 463,5 ⇔ Eformação de ligações = 11 996,4 kJ
ΔHreação = ΔHreagentes + ΔHprodutos = 8636,4 + (− 11 996,4) = − 3360,0 kJ
4.2. A combustão do etano é um processo endoenergético ou exoenergético?
Exoenergético, porque ΔHreação < 0.
4.3. Se a reação de combustão ocorrer em sistema isolado, a temperatura do sistema aumenta ou diminui?
Justifique.
Numa reação exotérmica, a energia química transforma-se em energia térmica.
Assim, se a reação ocorrer num sistema isolado, a temperatura irá aumentar.
Grupo V
5. A compreensão do mecanismo de polimerização é fundamental para a indústria dos plásticos.
Considere as seguintes reações apresentadas.
Reação 1
CH2
n
Composto 1
Caixas plásticas de PE
(polietileno)
Polímero
(Polietileno)
CH2 n
CH2
( (
CH2
Reação 2
n
(
+
+
(2n-1) H2
O
(Nylon 6.6)
Polímero
(Hexano-1,6-diamina)
(Água)
(Ácido hexano-1,6-dioico)
O
H
N
N
H
O
H2
N
n
n
NH2
(
HO
OH
O
O
5.1. Selecione a opção que contém o nome do composto 1 apresentado na reação 1.
(A) Etano
(B) Eteno
(C) Etino
(D) Etanol
(B).
Um hidrocarboneto com dois carbonos (etano ou derivado do etano) e uma ligação dupla (alceno) é o eteno.
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8
12
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5.2. Identifique, para a reação 2, os grupos funcionais característicos do hexano-1,6-diamina e do
ácido hexano-1,6-dioico.
O grupo funcional característico do hexano-1,6-diamina:
grupo amino (–NH2)
H2
N
NH2
O grupo funcional característico do ácido hexano-1,6-dioico:
grupo carboxilo (–COOH)
HO
OH
O
O
5.3. Selecione a opção que contém o tipo de ligações intermoleculares que se podem estabelecer entre as
moléculas de hexano-1,6-diamina.
(A) Apenas forças de London (dipolo instantâneo-dipolo induzido).
(B) Ligações dipolo-dipolo e forças de London (dipolo instantâneo-dipolo induzido)
(C) Apenas ligações covalentes polares.
(D) Pontes de hidrogénio e forças de London (dipolo instantâneo-dipolo induzido).
(D).
Todos os compostos exercem sobre outros compostos forças de London.
No caso do hexano-1,6-diamina, a existência de átomos nomeadamente de oxigénio ligados a um átomo de
hidrogénio e oxigénios com pares de eletrões não ligantes proporciona a existência de pontes de hidrogénio.
HO
OH
O
O
5.4. Explique o facto de o ponto de ebulição do octano ser muito superior ao do etano.
Ambas as moléculas são hidrocarbonetos saturados, ou seja, moléculas apolares, pelo que o único tipo de
ligações que se formam entre este tipo de moléculas são as ligações dipolo instantâneo-dipolo induzido (forças
de London).
As forças de London são tanto mais intensas quanto maiores forem as nuvens eletrónicas das moléculas
envolvidas nas ligações. Geralmente, a nuvem eletrónica é tanto maior quanto maior for a massa molar.
Como M(octano) > M(etano), as forças de London são mais intensas entre as moléculas de octano do que entre
as moléculas de etano, pelo que o ponto de ebulição do octano é superior ao ponto de ebulição do etano.
12
8
12
Questão 1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 2.5. 3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 4.1. 4.2. 4.3. 5.1. 5.2. 5.3. 5.4. Total
Cotação 8 16 8 12 8 8 12 8 8 8 8 8 12 16 8 12 8 12 8 12 200
Teste Diagnóstico
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57
Critérios de correção do Teste Diagnóstico
Grupo I
1.1. ......................................................................................8 pontos
(B)
1.2. ....................................................................................16 pontos
Tópico A
9F – 1s2
2s2
2p5
; 17Cℓ – 1s2
2s2
2p6
3s2
3p5
Tópico B
O cloro e o flúor pertencem ao mesmo grupo da TP (grupo 17).
No entanto, o cloro tem mais um nível/camada preenchido
do que o flúor. Por isso, o cloro tem maior raio atómico.
Tópico C
Quanto maior for o raio atómico, maior é a distância entre os
eletrões de valência e o núcleo. Como o cloro é maior do que
o flúor, a força de atração elétrica entre o núcleo (carga
positiva) e eletrão (carga negativa) é menor no cloro do que
no flúor e, consequentemente, a energia necessária para
extrair o eletrão, e ionizar o átomo, também é menor no
cloro do que no flúor.
1.3. ......................................................................................8 pontos
(A) – (c) ; (B) – (b) ; (C) – (a)
1.4. ....................................................................................12 pontos
Tópico A
A molécula de dinitrogénio é apolar (moléculas
elementares/homonucleares são sempre apolares).
Tópico B
Entre moléculas apolares a única ligação que se estabelece
é a ligação dipolo instantâneo-dipolo induzido.
Grupo II
2.1. ......................................................................................8 pontos
(A)
2.2. ......................................................................................8 pontos
Zn(s) + Cu2+
(aq) → Zn2+
(aq) + Cu(s)
2.3. ....................................................................................12 pontos
Tópico A
Numa qualquer atividade investigativa o controlo de variáveis é
fundamental. Nesta atividade, pretende-se estudar apenas a
reatividade dos catiões. Assim, se os aniões também fossem
alterados em cada solução, a reatividade observada podia
dever-se quer ao catião quer ao anião e o objetivo estabelecido
para a atividade não seria devidamente alcançado.
Tópico B
Neste caso, utiliza-se o ião nitrato por ser muito pouco
reativo com os metais estudados e a sua reatividade ser
sempre a mesma em todas as soluções, pelo que as
diferenças que se observam apenas se devem à reatividade
dos catiões a estudar.
2.4. ......................................................................................8 pontos
(C)
2.5. ......................................................................................8 pontos
(D)
Grupo III
3.1. ......................................................................................8 pontos
(A)
3.2. ......................................................................................8 pontos
(D)
3.3. ......................................................................................8 pontos
(B)
3.4. ....................................................................................12 pontos
Etapa A – Cálculo do volume médio dos ensaios registados
Vmédio =
20,05 + 19,95 + 20,00
_________________
3
= 20,00 mL
Etapa B – Cálculo da concentração da solução titulante
na = nb ⇔ ca × Va = cb × Vb ⇔
⇔ 0,200 × 20,00 = cb × 20,00 ⇔ cb = 0,200 mol/L
Grupo IV
4.1. ....................................................................................16 pontos
Etapa A – Cálculo da entalpia dos reagentes
Equebra de ligações = 2 × EC-C + 12 × EC–H + 6 × EO=O ⇔
⇔ Equebra de ligações = 2 × 346,8+12 × 413,4 + 6 × 497,0 ⇔
⇔ Equebra de ligações = 8626,4 kJ
Etapa B – Cálculo da entalpia dos produtos da reação
Eformação de ligações = 8 × EC=O + 12 × EO-H ⇔
⇔ Eformação de ligações = 8 × 804,3 + 12 × 463,5 ⇔
⇔ Eformação de ligações = 11 996,4 kJ
Etapa C – Variação de entalpia da combustão
ΔHreação = ΔHreagentes + ΔHprodutos =
= 8636,4 + (- 11 996,4) = - 3360,0 kJ
4.2. ......................................................................................8 pontos
Exoenergético
4.3. ....................................................................................12 pontos
Tópico A
Numa reação exotérmica, a energia química transforma-se
em energia térmica.
Tópico B
Assim, se a reação ocorrer num sistema isolado, a
temperatura irá aumentar.
Grupo V
5.1. ......................................................................................8 pontos
(B)
5.2. ....................................................................................12 pontos
Tópico A
O grupo funcional característico do hexano-1,6-diamina é o
grupo amino.
Tópico B
O grupo funcional característico do ácido hexano-1,6-dioico
é o grupo carboxilo.
5.3. ......................................................................................8 pontos
(D)
5.4. ....................................................................................12 pontos
Tópico A
Ambas as moléculas são hidrocarbonetos saturados, ou
seja, moléculas apolares, pelo que o único tipo de ligações
que se formam entre este tipo de moléculas são as ligações
dipolo instantâneo-dipolo induzido (forças de London).
Tópico B
As forças de London são tanto mais intensas quanto maiores
forem as nuvens eletrónicas das moléculas envolvidas nas
ligações. Geralmente, a nuvem eletrónica é tanto maior
quanto maior for a massa molar. Como M(octano) > M(etano),
as forças de London são mais intensas entre as moléculas de
octano do que entre as moléculas de etano, pelo que o ponto
de ebulição do octano é superior ao ponto de ebulição do
etano.
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58
Total
200
Grelha de classificação do Teste Diagnóstico
Turma: 12.° Data do teste: - -
Balanço
do
teste
N.°
de
alunos
Média
das
notas
Nota
mais
elevada
Nota
mais
baixa
N.°
de
positivas
N.°
de
negativas
%
de
positivas
%
de
negativas
Balanço
do
teste
N.°
de
alunos
Média
das
notas
Nota
mais
elevada
Nota
mais
baixa
N.°
de
positivas
N.°
de
negativas
%
de
positivas
%
de
negativas
Grupo
I
II
III
IV
V
Item
1.1.
1.2.
1.3.
1.4.
2.1.
2.2.
2.3.
2.4.
2.5.
3.1.
3.2.
3.3.
3.4.
4.1.
4.2.
4.3.
5.1.
5.2.
5.3.
5.4.
Cotação
8
16
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N.
°
Aluno
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
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15
16
17
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29
30
Teste Diagnóstico
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59
Domínio 1
M1 Um outro olhar sobre a Tabela Periódica dos elementos
1.1. 8
40
1.2. 12
1.3.1. 8
1.3.2. 12
M2 Ligação química nos metais e noutros sólidos
2.1. 12
24
2.2. 12
M3 Corrosão: uma oxidação indesejada
2.3.1. 8
36
2.3.2. 8
2.3.3. 8
2.3.4. 12
M4 Pilhas e baterias: uma oxidação útil
3.1. 8
24
3.2. 8
3.3. 8
M5 Proteção de metais 3.4. 12 12
M6 Metais, complexos e cor 5.1. 8 8
M7 Os metais no organismo humano
4.1. 8
20
4.2. 12
M8 Os metais como catalisadores 4.3. 16 16
AL1.5 A cor e a composição quantitativa de soluções com iões metálicos
5.2. 8
20
5.3. 12
Matriz do Teste de Avaliação 1
Testes
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60
Grupo I
1. A Tabela Periódica surgiu devido à crescente descoberta de elementos químicos e da consequente necessidade de
organização dos mesmos, de acordo com as suas propriedades, determinadas pela estrutura eletrónica dos átomos.
No extrato da TP seguinte constam os símbolos de alguns elementos.
11
Na
K
19 29
Cu
30
Zn
15
P
18
Ar
1.1. Das seguintes afirmações, relativas aos elementos Na, Ar e K, selecione a verdadeira.
(A) Os elementos Na e Ar possuem o mesmo número de eletrões de valência, uma vez que pertencem ao
mesmo período.
(B) Os elementos Na e K possuem o mesmo número de eletrões de valência, por isso pertencem ao mesmo
grupo da TP.
(C) O raio atómico de Na é menor do que o raio atómico de Ar.
(D) A energia de ionização dos elementos Na e K é a mesma uma vez que os elementos pertencem ao mesmo
grupo da TP.
1.2. Justifique a localização do elemento 15P na TP, com base na configuração eletrónica respetiva.
1.3. Considere os elementos cobre, 29Cu, e zinco, 30Zn.
1.3.1. Das seguintes afirmações selecione a verdadeira.
(A) Os elementos cobre e zinco pertencem ao bloco d.
(B) O elemento cobre pertence ao bloco p e o elemento zinco ao bloco d.
(C) O elemento zinco pertence ao bloco p e o elemento cobre ao bloco d.
(D) Os elementos cobre e zinco pertencem ao bloco f.
1.3.2. Comente a seguinte afirmação.
O zinco, 30Zn, apesar da sua localização na TP, não é considerado um elemento de transição.
Cotações
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Escola Data
Nome N.° Turma
TA
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61
Grupo II
2. Os elementos químicos podem estabelecer ligações entre si, devido à partilha significativa de eletrões entre átomos
e/ou iões, dando origem a estruturas como moléculas ou compostos iónicos. Por sua vez, estas estruturas podem
estabelecer ligação com outras, mediante uma partilha pouco significativa de eletrões.
Considere as espécies químicas representadas pelas seguintes fórmulas químicas.
(I) NaCℓ (II) H2O (III) Cℓ2 (IV) He (V) Aℓ
2.1. Indique, justificando, o tipo de ligação química que prevalece entre as seguintes unidades estruturais.
a) H2O e H2O
b) Cℓ2 e Cℓ2
c) Aℓ e Aℓ
d) H2O e He
2.2. Apresente uma justificação, com base nas energias de coesão e na intensidade das forças entre as unidades
estruturais, para o facto de o ponto de fusão do cloreto de sódio, NaCℓ, e da água, H2O, serem muito diferentes
(801 °C e 0 °C, respetivamente).
2.3. Os metais, de acordo com o respetivo poder redutor, tendem a sofrer oxidação ou redução na presença de outros
metais. Considere a seguinte série eletroquímica.
Poder redutor
Cu Zn Mg Na Ca
As figuras seguintes representam placas mergulhadas em soluções aquosas que contêm catiões dos metais em
estudo.
(I) (II)
)
Zn
Mg2+
Mg
Zn2+
(A) Na situação (I) não se verifica a ocorrência de qualquer reação química.
(B) Na situação (II) verifica-se a deposição de um sólido metálico sobre a placa de Zn.
(C) Na situação (I) verifica-se deposição de um sólido metálico sobre a placa de Mg.
(D) Verifica-se a ocorrência de reação química em ambas as situações.
2.3.2. Escreva a equação química que representa a reação espontânea de oxidação-redução entre os metais em
estudo.
2.3.3. Selecione a opção que apresenta a variação do número de oxidação do agente redutor.
(A) + 4
(B) - 2
(C) 0
(D) + 2
2.3.4. Se na situação (II) fosse utilizada uma placa de cálcio ocorreria reação química? Justifique.
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Grupo III
3. Numa célula galvânica constituída por elétrodos de ferro e alumínio verifica-se fluxo de eletrões do elétrodo de
alumínio para o elétrodo de ferro. Como eletrólitos foram utilizadas soluções aquosas de nitrato de alumínio e
nitrato de ferro(II).
A
B
C
D
Ânodo Cátodo
3.1. Faça a legenda da figura.
3.2. Das seguintes opções selecione aquela que apresenta a equação química que ocorre no cátodo.
(A) Aℓ3+
(aq) + 3 e−
→ Aℓ(s)
(B) Fe2+
(aq) + 2 e−
→ Fe(s)
(C) Aℓ(s) → Aℓ3+
(aq) + 3 e−
(D) Fe(s) → Fe2+
(aq) + 2 e−
3.3. Escreva os pares conjugados de oxidação-redução envolvidos na célula considerada.
3.4. Explique a razão pela qual são utilizados pedaços de zinco sobre o casco metálico (de ferro) dos navios como
forma de os proteger contra a corrosão.
Grupo IV
4. Metais como o cálcio, o potássio, o sódio, o magnésio e o ferro fazem parte da constituição do organismo humano,
desempenhando importantes funções. O ferro, por exemplo, está presente na estrutura da hemoglobina,
responsável pelo transporte de dioxigénio às células.
4.1. Das seguintes afirmações selecione a que se refere a uma das principais funções do ferro no organismo humano.
(A) Participa nos processos metabólicos que regulam a produção de energia.
(B) Participa no balanço osmótico nas membranas celulares.
(C) O seu défice pode dar origem a uma situação de anemia.
(D) Quando presente no organismo, ainda que em quantidades vestigiais, provoca intoxicações.
4.2. Explique de que forma a quantidade de dioxigénio ligado à hemoglobina influencia o transporte do dioxigénio
no organismo. Indique a designação que se atribui à ligação dioxigénio-hemoglobina.
4.3. Os metais também podem ser utilizados enquanto catalisadores.
Elabore um pequeno texto onde explore os seguintes tópicos:
• Função de um catalisador
• Aplicações dos catalisadores e importância da sua utilização
• Distinção entre catálise homogénea e catálise heterogénea
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Grupo V
5. Um grupo de alunos realizou uma atividade laboratorial com o objetivo de aplicar a Lei de Lambert-Beer na
determinação da concentração de um ião complexo de cor azul – [Cu(NH3)4]
2+
, tetraaminocobre(II) – que apresenta
absorvância máxima a 𝜆 = 510 nm.
Numa das etapas, os alunos construíram uma curva de calibração a partir dos valores da absorvância obtidos para
cinco soluções de concentrações diferentes e construíram o seguinte gráfico.
0,5000
0,4500
0,4000
0,3500
0,3000
0,2500
0,2000
0,1500
0,1000
0,0500
0,0000
0,00 0,05 0,10 0,20 0,25 0,30
A = f (c)
y = 1,0142x + 0,0393
R2
= 0,9953
0,35 0,40 0,45
0,15
Concentração (mol dm–3
)
Absorvância
5.1. Relativamente ao ião tetraaminocobre(II), selecione a opção que apresenta, sequencialmente, o ião central,
o número de coordenação e os ligandos.
(A) NH3 – 3 – Cu2+
(B) NH3 – 4 – Cu2+
(C) Cu2+
– 3 – NH3
(D) Cu2+
– 4 – NH3
5.2. Escreva a equação que representa a curva da variação da absorvância em função da concentração, A = f(c).
5.3. Determine a concentração da solução que constitui uma amostra-problema e que apresenta uma absorvância
igual a 0,3142.
Apresente o resultado com três algarismos significativos.
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Questão 1.1. 1.2. 1.3.1. 1.3.2. 2.1. 2.2. 2.3.1. 2.3.2. 2.3.3. 2.3.4. 3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 4.1. 4.2. 4.3. 5.1. 5.2. 5.3. Total
Cotação 8 12 8 12 12 12 8 8 8 12 8 8 8 12 8 12 16 8 8 12 200
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Grupo I
1. A Tabela Periódica surgiu devido à crescente descoberta de elementos químicos e da consequente necessidade de
organização dos mesmos, de acordo com as suas propriedades, determinadas pela estrutura eletrónica dos átomos.
No extrato da TP seguinte constam os símbolos de alguns elementos.
11
Na
K
19 29
Cu
30
Zn
15
P
18
Ar
1.1. Das seguintes afirmações, relativas aos elementos Na, Ar e K, selecione a verdadeira.
(A) Os elementos Na e Ar possuem o mesmo número de eletrões de valência, uma vez que pertencem ao
mesmo período.
(B) Os elementos Na e K possuem o mesmo número de eletrões de valência, por isso pertencem ao mesmo
grupo da TP.
(C) O raio atómico de Na é menor do que o raio atómico de Ar.
(D) A energia de ionização dos elementos Na e K é a mesma uma vez que os elementos pertencem ao mesmo
grupo da TP.
(B).
De acordo com as configurações eletrónicas, 11Na − 1s2
2s2
2p6
3s1
e 19K − 1s2
2s2
2p6
3s2
3p6
4s1
, os elementos
Na e K, por terem um eletrão de valência, pertencem ao grupo 1 da TP.
1.2. Justifique a localização do elemento 15P na TP, com base na configuração eletrónica respetiva.
Configuração eletrónica: 15P − 1s2
2s2
2p6
3s2
3p3
Dado que os seus eletrões estão distribuídos por três níveis energéticos, o elemento fósforo pertence ao
3.° período e por possuir 5 eletrões de valência e a última orbital preenchida do tipo p pertence ao grupo 15 da TP.
Cotações
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1.3. Considere os elementos cobre, 29Cu, e zinco, 30Zn.
(A) Os elementos cobre e zinco pertencem ao bloco d.
(B) O elemento cobre pertence ao bloco p e o elemento zinco ao bloco d.
(C) O elemento zinco pertence ao bloco p e o elemento cobre ao bloco d.
(D) Os elementos cobre e zinco pertencem ao bloco f.
(A).
Os elementos cobre e zinco pertencem ao bloco d da Tabela Periódica, uma vez que os seus eletrões mais
energéticos ocupam orbitais d.
1.3.2. Comente a seguinte afirmação.
O zinco, 30Zn, apesar da sua localização na TP, não é considerado um elemento de transição.
30Zn – [Ar] 3d10
4s2
Para que um elemento possa ser considerado de transição tem de ter orbitais d semipreenchidas ou
formar iões estáveis com orbitais d semipreenchidas. O zinco (Zn), apesar de pertencer ao bloco d, não é
um elemento de transição dado que possui na sua configuração eletrónica o subnível d totalmente
preenchido (d
10
), passando a ter a configuração eletrónica [Ar] 3d10
ao formar o ião Zn2+
.
Grupo II
2. Os elementos químicos podem estabelecer ligações entre si, devido à partilha significativa de eletrões entre átomos
e/ou iões, dando origem a estruturas como moléculas ou compostos iónicos. Por sua vez, estas estruturas podem
estabelecer ligação com outras, mediante uma partilha pouco significativa de eletrões.
Considere as espécies químicas representadas pelas seguintes fórmulas químicas.
(I) NaCℓ (II) H2O (III) Cℓ2 (IV) He (V) Aℓ
2.1. Indique, justificando, o tipo de ligação química que prevalece entre as seguintes unidades estruturais.
a) H2O e H2O
b) Cℓ2 e Cℓ2
c) Aℓ e Aℓ
d) H2O e He
a) Ligação de hidrogénio, dado que as moléculas são polares e que cada molécula possui um átomo de
hidrogénio ligado a um átomo muito eletronegativo (oxigénio).
b) Ligação dipolo instantâneo-dipolo induzido, dado que é a ligação estabelecida entre moléculas apolares.
c) Ligação metálica, dado que é a ligação estabelecida entre dois átomos metálicos.
d) Ligação dipolo-dipolo induzido, dado que é a ligação estabelecida entre uma molécula polar e uma unidade
estrutural apolar.
2.2. Apresente uma justificação, com base nas energias de coesão e na intensidade das forças entre as unidades
estruturais, para o facto de o ponto de fusão do cloreto de sódio, NaCℓ, e da água, H2O, serem muito diferentes
(801 °C e 0 °C, respetivamente).
A energia de coesão entre os iões Na+
e Cℓ-
é muito maior do que a energia de coesão entre as moléculas de
H2O. Esta diferença é devida ao facto de as forças de ligação, entre as unidades estruturais, serem muito mais
intensas entre os iões Na+
e Cℓ-
do que entre as moléculas de H2O.
Como quanto maior for a intensidade das forças que mantêm ligadas as unidades estruturais, maior será a
energia que é necessário fornecer para quebrar as ligações entre as mesmas. Assim, o ponto de fusão do
NaCℓ é muito maior do que o ponto de fusão da água.
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2.3. Os metais, de acordo com o respetivo poder redutor, tendem a sofrer oxidação ou redução na presença de outros
metais. Considere a seguinte série eletroquímica.
Poder redutor
Cu Zn Mg Na Ca
As figuras seguintes representam placas mergulhadas em soluções aquosas que contêm catiões dos metais em
estudo.
(I) (II)
)
Zn
Mg2+
Mg
Zn2+
(A) Na situação (I) não se verifica a ocorrência de qualquer reação química.
(B) Na situação (II) verifica-se a deposição de um sólido metálico sobre a placa de Zn.
(C) Na situação (I) verifica-se deposição de um sólido metálico sobre a placa de Mg.
(D) Verifica-se a ocorrência de reação química em ambas as situações.
(C).
Na situação (I) verifica-se deposição de um sólido metálico sobre a placa de Mg uma vez que o magnésio
possui maior poder redutor que o zinco, por isso oxida-se.
2.3.2. Escreva a equação química que representa a reação espontânea de oxidação-redução entre os metais em
estudo.
Mg(s) + Zn2+
(aq) → Mg2+
(aq) + Zn(s)
2.3.3. Selecione a opção que apresenta a variação do número de oxidação do agente redutor.
(A) + 4 (B) - 2 (C) 0 (D) + 2
(D).
Δn.o. (Mg) = + 2 − 0 = + 2
2.3.4. Se na situação (II) fosse utilizada uma placa de cálcio ocorreria reação química? Justifique.
O cálcio possui maior poder redutor do que o magnésio, sendo, por isso, capaz de reduzir o catião magnésio.
Assim, o cálcio, ao provocar a redução do catião magnésio, sofre oxidação, ocorrendo reação de
oxidação-redução.
Grupo III
3. Numa célula galvânica constituída por elétrodos de ferro e alumínio verifica-se fluxo de eletrões do elétrodo de
alumínio para o elétrodo de ferro. Como eletrólitos foram utilizadas soluções aquosas de nitrato de alumínio e
nitrato de ferro(II).
A
B
C
D
Ânodo Cátodo
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67
3.1. Faça a legenda da figura.
A – Solução aquosa de nitrato de alumínio; B – Placa de alumínio; C – Solução aquosa de nitrato de ferro(II);
D – Placa de ferro.
3.2. Das seguintes opções selecione aquela que apresenta a equação química que ocorre no cátodo.
(A) Aℓ3+
(aq) + 3 e−
→ Aℓ(s)
(B) Fe2+
(aq) + 2 e−
→ Fe(s)
(C) Aℓ(s) → Aℓ3+
(aq) + 3 e−
(D) Fe(s) → Fe2+
(aq) + 2 e−
(B).
Fe2+
(aq) + 2 e−
→ Fe(s), porque no cátodo ocorre uma redução.
3.3. Escreva os pares conjugados de oxidação-redução envolvidos na célula considerada.
Aℓ3+
(aq)/Aℓ(s) e Fe2+
(aq)/Fe(s)
3.4. Explique a razão pela qual são utilizados pedaços de zinco sobre o casco metálico (de ferro) dos navios como
forma de os proteger contra a corrosão.
O zinco possui maior poder redutor do que o ferro, oxidando-se mais facilmente do que o ferro.
Assim, enquanto existir zinco sobre o ferro do casco do navio, este não será corroído.
Grupo IV
4. Metais como o cálcio, o potássio, o sódio, o magnésio e o ferro fazem parte da constituição do organismo humano,
desempenhando importantes funções. O ferro, por exemplo, está presente na estrutura da hemoglobina,
responsável pelo transporte de dioxigénio às células.
4.1. Das seguintes afirmações selecione a que se refere a uma das principais funções do ferro no organismo humano.
(A) Participa nos processos metabólicos que regulam a produção de energia.
(B) Participa no balanço osmótico nas membranas celulares.
(C) O seu défice pode dar origem a uma situação de anemia.
(D) Quando presente no organismo, ainda que em quantidades vestigiais, provoca intoxicações.
(C).
O défice de ferro pode dar origem a uma situação de anemia.
4.2. Explique de que forma a quantidade de dioxigénio ligado à hemoglobina influencia o transporte do dioxigénio
no organismo. Indique a designação que se atribui à ligação dioxigénio-hemoglobina.
Quanto maior for o número de moléculas de dioxigénio ligadas à hemoglobina, mais fácil será a incorporação
de outras moléculas de dioxigénio, facilitando assim o transporte de dioxigénio pelo organismo.
Pelo facto de a ligação dioxigénio-hemoglobina ser facilitada com a presença de moléculas de dioxigénio já
ligadas, a esta ligação atribui-se a designação de ligação cooperativa.
4.3. Os metais também podem ser utilizados enquanto catalisadores.
Elabore um pequeno texto onde explore os seguintes tópicos:
• Função de um catalisador
• Aplicações dos catalisadores e importância da sua utilização
• Distinção entre catálise homogénea e catálise heterogénea
Um catalisador tem como principal função alterar a velocidade de uma reação química, sem alterar a sua
extensão.
São utilizados em química, bioquímica ou atividade industrial devido à necessidade de acelerar reações que
ocorrem em condições de temperatura e/ou concentrações comparativamente baixas.
Na catálise homogénea, o catalisador encontra-se no mesmo estado físico dos reagentes, formando uma única
fase, estando dissolvido com os reagentes no mesmo solvente.
Na catálise heterogénea, o catalisador e os reagentes encontram-se em estados físicos diferentes, formando
um sistema heterogéneo.
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68
Grupo V
5. Um grupo de alunos realizou uma atividade laboratorial com o objetivo de aplicar a Lei de Lambert-Beer na
determinação da concentração de um ião complexo de cor azul – [Cu(NH3)4]
2+
, tetraaminocobre(II) – que apresenta
absorvância máxima a 𝜆 = 510 nm.
Numa das etapas, os alunos construíram uma curva de calibração a partir dos valores da absorvância obtidos para
cinco soluções de concentrações diferentes e construíram o seguinte gráfico.
0,5000
0,4500
0,4000
0,3500
0,3000
0,2500
0,2000
0,1500
0,1000
0,0500
0,0000
0,00 0,05 0,10 0,20 0,25 0,30
A = f (c)
y = 1,0142x + 0,0393
R2
= 0,9953
0,35 0,40 0,45
0,15
Concentração (mol dm–3
)
Absorvância
5.1. Relativamente ao ião tetraaminocobre(II), selecione a opção que apresenta, sequencialmente, o ião central,
o número de coordenação e os ligandos.
(A) NH3 – 3 – Cu2+
(B) NH3 – 4 – Cu2+
(C) Cu2+
– 3 – NH3
(D) Cu2+
– 4 – NH3
(D).
Para o ião tetraaminocobre(II), o Cu2+
é o ião central, tem número de coordenação 4 e apresenta como ligandos
4 moléculas de NH3.
5.2. Escreva a equação que representa a curva da variação da absorvância em função da concentração, A = f(c).
A = 1,0142 × c + 0,0393
5.3. Determine a concentração da solução que constitui uma amostra-problema e que apresenta uma absorvância
igual a 0,3142.
Apresente o resultado com três algarismos significativos.
A partir da equação da reta de ajuste:
A = 1,0142 × c + 0,0393
⇒ 0,3142 = 1,0142 × c + 0,0393 ⇔
⇔ c =
0,3142 − 0,0393
_______________
1,0142
= 0,2710 mol dm−3
O valor da concentração com três algarismos significativos será:
c = 0,271 mol dm−3
8
8
8
12
Questão 1.1. 1.2. 1.3.1. 1.3.2. 2.1. 2.2. 2.3.1. 2.3.2. 2.3.3. 2.3.4. 3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 4.1. 4.2. 4.3. 5.1. 5.2. 5.3. Total
Cotação 8 12 8 12 12 12 8 8 8 12 8 8 8 12 8 12 16 8 8 12 200
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69
Critérios de correção do Teste de Avaliação 1
Grupo I
1.1. ......................................................................................8 pontos
(B)
1.2. ....................................................................................12 pontos
Configuração eletrónica: 15P − 1s2
2s2
2p6
3s2
3p3
Dado que os seus eletrões estão distribuídos por três níveis
energéticos, o elemento fósforo pertence ao 3.° período e por
possuir 5 eletrões de valência e a última orbital preenchida do
tipo p pertence ao grupo 15 da TP.
1.3.1. ....................................................................................8 pontos
(A)
1.3.2. ..................................................................................12 pontos
Configuração eletrónica: 30Zn – [Ar] 3d10
4s2
Para que um elemento possa ser considerado de transição
tem de ter orbitais d semipreenchidas ou formar iões
estáveis com orbitais d semipreenchidas. O zinco (Zn),
apesar de pertencer ao bloco d, não é um elemento de
transição dado que possui na sua configuração eletrónica o
subnível d totalmente preenchido (d10
), passando a ter a
configuração eletrónica [Ar] 3d10
ao formar o ião Zn2+
.
Grupo II
2.1. ....................................................................................12 pontos
a) H2O e H2O – ligação de hidrogénio
b) Cℓ2 e Cℓ2 – ligação dipolo instantâneo-dipolo induzido
c) Aℓ e Aℓ – ligação metálica
d) H2O e He – ligação dipolo-dipolo induzido
2.2. ....................................................................................12 pontos
Tópico A – Comparação das energias de coesão
A energia de coesão entre os iões Na+
e Cℓ-
é muito maior
do que a energia de coesão entre as moléculas de H2O. Esta
diferença é devida ao facto de as forças de ligação entre as
unidades estruturais serem muito mais intensas entre os
iões Na+
e Cℓ-
do que entre as moléculas de H2O.
Tópico B – Conclusão
Quanto maior for a intensidade das forças que mantêm
ligadas as unidades estruturais, maior será a energia que é
necessário fornecer para quebrar as ligações entre as
mesmas. Assim, o ponto de fusão do NaCℓ é muito maior do
que o ponto de fusão da água.
2.3.1. ....................................................................................8 pontos
(C)
2.3.2. ....................................................................................8 pontos
Mg(s) + Zn2+
(aq) → Mg2+
(aq) + Zn(s)
2.3.3. ....................................................................................8 pontos
(D)
2.3.4. ..................................................................................12 pontos
Tópico A – Comparação do poder redutor
O cálcio possui maior poder redutor do que o magnésio,
sendo, por isso, capaz de reduzir o catião magnésio.
Assim, o cálcio, ao provocar a redução do catião magnésio,
sofre oxidação, ocorrendo reação de oxidação-redução.
Grupo III
3.1. ......................................................................................8 pontos
A – Solução aquosa de nitrato de alumínio
B – Placa de alumínio
C – Solução aquosa de nitrato de ferro(II)
D – Placa de ferro
3.2. ......................................................................................8 pontos
(B)
3.3. ......................................................................................8 pontos
Aℓ3+
(aq)/Aℓ(s) e Fe2+
(aq)/Fe(s)
3.4. ....................................................................................12 pontos
Tópico A – Comparação do poder redutor
O zinco possui maior poder redutor do que o ferro,
oxidando-se mais facilmente do que o ferro.
Assim, enquanto existir zinco sobre o ferro do casco do
navio, este não será corroído.
Grupo IV
4.1. ......................................................................................8 pontos
(C)
4.2. ....................................................................................12 pontos
Tópico A – Influência da quantidade de oxigénio ligado
à hemoglobina
Quanto maior for o número de moléculas de dioxigénio
ligadas à hemoglobina, mais fácil será a incorporação de
outras moléculas de dioxigénio, facilitando assim o
transporte de dioxigénio pelo organismo.
Tópico B – Designação da ligação dioxigénio-hemoglobina
Pelo facto de a ligação dioxigénio-hemoglobina ser facilitada
com a presença de moléculas de dioxigénio já ligadas, a esta
ligação atribui-se a designação de ligação cooperativa.
4.3. ....................................................................................16 pontos
Tópico A – Função do catalisador
Um catalisador tem como principal função alterar a velocidade
de uma reação química, sem alterar a sua extensão.
Tópico B – Aplicações dos catalisadores e importância da
sua utilização
São utilizados em química, bioquímica ou atividade
industrial devido à necessidade de acelerar reações que
ocorrem em condições de temperatura e/ou concentrações
comparativamente baixas.
Tópico C – Distinção entre catálise homogénea e catálise
heterogénea
Na catálise homogénea, o catalisador encontra-se no mesmo
estado físico dos reagentes, formando uma única fase, estando
dissolvido com os reagentes no mesmo solvente.
Na catálise heterogénea, o catalisador e os reagentes
encontram-se em estados físicos diferentes, formando um
sistema heterogéneo.
Grupo V
5.1. ......................................................................................8 pontos
(D)
5.2. ......................................................................................8 pontos
A = 1,0142 × c + 0,0393
5.3. ....................................................................................12 pontos
Etapa A – Cálculo da concentração
A = 1,0142 × c + 0,0393 ⇒ 0,3142 = 1,0142 × c + 0,0393 ⇔
⇔ c =
0,3142 − 0,0393
_____________
1,0142
= 0,2710 mol dm−3
Etapa B – Apresentação do resultado com o número correto
de algarismos significativos
c = 0,271 mol dm−3
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Grelha de classificação do Teste de Avaliação 1
Balanço
do
teste
N.°
de
alunos
Média
das
notas
Nota
mais
elevada
Nota
mais
baixa
N.°
de
positivas
N.°
de
negativas
%
de
positivas
%
de
negativas
Total
200
Balanço
do
teste
N.°
de
alunos
Média
das
notas
Nota
mais
elevada
Nota
mais
baixa
N.°
de
positivas
N.°
de
negativas
%
de
positivas
%
de
negativas
Grupo
I
II
III
IV
V
Item
1.1.
1.2.
1.3.1.
1.3.2.
2.1.
2.2.
2.3.1.
2.3.2.
2.3.3.
2.3.4.
3.1.
3.2.
3.3.
3.4.
4.1.
4.2.
4.3.
5.1.
5.2.
5.3.
Cotação
8
12
8
12
12
12
8
8
8
12
8
8
8
12
8
12
16
8
8
12
N.
°
Aluno
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
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Domínio 1
M1 Um outro olhar sobre a Tabela Periódica dos elementos
1.1. 8
52
1.2.1. 12
1.2.2. 8
1.2.3. 12
1.3. 12
M2 Ligação química nos metais e noutros sólidos
2.1. 8
28
2.2. 12
2.3. 8
M3 Corrosão: uma oxidação indesejada
3.1. 8
32
3.2. 8
3.3. 16
M4 Pilhas e baterias: uma oxidação útil
4.1. 12
48
4.2. 8
4.3. 8
4.4. 12
4.5. 8
M5 Proteção de metais 4.6. 8 8
AL1.6 Funcionamento de um sistema-tampão
5.1. 8
32
5.2. 12
5.3. 12
Testes
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72
Grupo I
1. As propriedades dos elementos e das respetivas substâncias elementares variam de uma forma periódica com a
sua posição na Tabela Periódica. Entre as propriedades periódicas mais importantes da TP encontram-se o raio
atómico, a energia de ionização e a afinidade eletrónica.
Os gráficos seguintes representam a variação de duas dessas propriedades periódicas.
Li
H
He
Na
Ne
Ar
Kr
K
Rb
Cs
Xe Rn
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Número atómico, Z
A
Li Na
Ne
He
H
Ar
Kr
K Rb Cs
Xe
Rn
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Número atómico, Z
B
1.1. Identifique qual dos gráficos, A ou B, pode corresponder à variação do raio atómico.
1.2. Considere os elementos químicos magnésio, 12Mg, e cálcio, 20Ca.
1.2.1. Com base na configuração eletrónica dos elementos, localize-os na Tabela Periódica.
(A) O cálcio é um elemento de transição.
(B) O magnésio pertence ao bloco p da TP.
(C) O magnésio e o cálcio pertencem ao bloco s.
(D) Os dois elementos são metais alcalinos.
1.2.3. Compare e justifique a diferença no valor da primeira energia de ionização do magnésio e do cálcio.
1.3. Os elementos do bloco d são maioritariamente metais de transição.
Justifique o facto de o cobre, 29Cu, poder ser considerado metal de transição.
Cotações
8
12
8
12
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Escola Data
Nome N.° Turma
TA
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Grupo II
2. As forças intermoleculares são de natureza eletrostática e envolvem a partilha pouco significativa de eletrões.
Considere as substâncias representadas pelas seguintes fórmulas químicas:
(I) CH4
(II) CO2
(III) H2O
(IV) NH3
2.1. Das seguintes afirmações selecione a verdadeira.
(A) Entre moléculas de CH4 estabelecem-se ligações dipolo-dipolo induzido.
(B) As forças intermoleculares que prevalecem entre moléculas de H2O e de CO2 são do tipo dipolo-dipolo induzido.
(C) O tipo de ligação que prevalece entre as moléculas de H2O e de NH3 é a ligação dipolo-dipolo.
(D) Entre moléculas de CH4 e de CO2 estabelecem-se ligações dipolo-dipolo induzido.
2.2. A energia de coesão entre as moléculas de dióxido de carbono é 25,2 kJ mol−1
e a energia de coesão entre
os iões do cloreto de prata, AgCℓ, tem um valor igual a 904 kJ mol−1
.
Justifique o facto de o ponto de ebulição do dióxido de carbono ser muito inferior ao ponto de fusão do cloreto de prata.
2.3. Das seguintes afirmações, referentes às propriedades físicas dos sólidos cristalinos, selecione a verdadeira.
(A) Os sólidos moleculares e iónicos são muito duros e bons condutores de calor.
(B) Os sólidos moleculares e covalentes caracterizam-se por serem bons condutores de calor e de eletricidade.
(C) De todos os sólidos cristalinos, os metais são os que apresentam menor brilho.
(D) Os sólidos metálicos distinguem-se dos restantes sólidos pelo facto de serem bons condutores de calor e de
eletricidade e apresentarem brilho metálico.
Grupo III
3. Numa das etapas do processo reacional do ciclo do cobre é possível obter cobre a partir da reação representada
pela seguinte equação química:
CuSO4(aq) + Zn(s) → Cu(s) + ZnSO4(aq)
3.1. Calcule a variação dos números de oxidação do cobre e do zinco.
3.2. Das seguintes opções selecione a que indica a fórmula química do agente redutor.
(A) CuSO4(aq)
(B) Zn(s)
(C) Cu(s)
(D) ZnSO4(aq)
3.3. Sabendo que o rendimento da reação é 90%, determine a massa mínima de Zn(s) que deveria ser utilizada para
se obter 7,63 g de cobre.
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Grupo IV
4. Numa célula galvânica ocorre a reação global representada pela
seguinte equação química:
Fe(s) + Cu2+
(aq) → Fe2+
(aq) + Cu(s)
4.1. Atendendo a que, nas condições-padrão, a reação química
considerada é espontânea, compare o poder redutor dos metais
envolvidos na reação.
4.2. Identifique o elétrodo que funciona como cátodo.
4.3. Das seguintes opções selecione a que identifica a solução que
pode ser utilizada como eletrólito na semicélula que contém o elétrodo de cobre.
(A) Fe(NO3)2
(B) Cu(NO3)2
(C) Zn(NO3)2
(D) NaCℓ
4.4. Em qual das semicélulas se verifica um aumento da concentração do eletrólito? Justifique.
4.5. Selecione a opção que representa esquematicamente a célula galvânica em estudo.
(A) Cu2+
(aq)│Cu(s)│
│Fe(s)│Fe2+
(aq)
(B) Fe(s)│Fe
2+
(aq)│
│Cu(s)│Cu
2+
(aq)
(C) Cu(s)│Cu2+
(aq)│
│Fe(s)│Fe2+
(aq)
(D) Fe(s)│Fe
2+
(aq)│
│Cu
2+
(aq)│Cu(s)
4.6. A anodização do alumínio é um processo que se baseia no tratamento eletroquímico do alumínio, com o objetivo
de proteger esse material de agentes oxidantes.
Das seguintes afirmações selecione a verdadeira.
(A) A anodização é um processo espontâneo.
(B) A anodização do alumínio diminui a resistência desse material à corrosão.
(C) Pelo processo de anodização uma peça de alumínio fica revestida por uma camada de Aℓ2O3.
(D) A anodização não é um processo de oxidação-redução.
Grupo V
5. Com o objetivo de determinar experimentalmente o efeito de um sistema-tampão,
um grupo de alunos realizou uma titulação de 25 mL de uma solução aquosa de
carbonato de sódio, Na2CO3, de concentração 0,100 mol dm−3
, com uma solução
aquosa 0,100 mol dm−3
de ácido clorídrico, HCℓ.
5.1. Indique os pares ácido-base responsáveis pelo efeito tampão verificado durante
a titulação considerada.
5.2. Determine o valor do pH da solução de Na2CO3 utilizada.
Considere, a 25 °C, Ka (HCO3
−
) = 4,7 × 10−11
e Kw = 1,0 × 10−14
.
5.3. Determine o volume de solução aquosa de HCℓ gasto na titulação até ao
primeiro ponto de equivalência.
Ânodo Cátodo
12
8
8
12
8
8
8
12
12
Questão 1.1. 1.2.1. 1.2.2. 1.2.3. 1.3. 2.1. 2.2. 2.3. 3.1. 3.2. 3.3. 4.1. 4.2. 4.3. 4.4. 4.5. 4.6. 5.1. 5.2. 5.3. Total
Cotação 8 12 8 12 12 8 12 8 8 8 16 12 8 8 12 8 8 8 12 12 200
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Grupo I
1. As propriedades dos elementos e das respetivas substâncias elementares variam de uma forma periódica com a
sua posição na Tabela Periódica. Entre as propriedades periódicas mais importantes da TP encontram-se o raio
atómico, a energia de ionização e a afinidade eletrónica.
Os gráficos seguintes representam a variação de duas dessas propriedades periódicas.
Li
H
He
Na
Ne
Ar
Kr
K
Rb
Cs
Xe Rn
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Número atómico, Z
A
Li Na
Ne
He
H
Ar
Kr
K Rb Cs
Xe
Rn
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Número atómico, Z
B
1.1. Identifique qual dos gráficos, A ou B, pode corresponder à variação do raio atómico.
Gráfico A. O raio atómico diminui ao longo de um período e aumenta ao longo de um grupo.
1.2. Considere os elementos químicos magnésio, 12Mg, e cálcio, 20Ca.
1.2.1. Com base na configuração eletrónica dos elementos, localize-os na Tabela Periódica.
As configurações eletrónicas dos elementos são: 12Mg − 1s2
2s2
2p6
3s2
e 20Ca − 1s2
2s2
2p6
3s2
3p6
4s2
.
O magnésio possui dois eletrões de valência, por isso pertence ao grupo 2 da TP. Pelo facto de os seus
eletrões estarem distribuídos por três níveis energéticos, encontra-se no 3.° período da TP.
O cálcio possui dois eletrões de valência e os seus eletrões estão distribuídos por quatro níveis
energéticos, por isso pertence ao mesmo grupo do magnésio (grupo 2) e ao 4.° período da TP.
(A) O cálcio é um elemento de transição.
(B) O magnésio pertence ao bloco p da TP.
(C) O magnésio e o cálcio pertencem ao bloco s.
(D) Os dois elementos são metais alcalinos.
(C).
O magnésio e o cálcio pertencem ao bloco s uma vez que são elementos do grupo 2.
Cotações
8
12
8
Escola Data
Nome N.° Turma
TA
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1.2.3. Compare e justifique a diferença no valor da primeira energia de ionização do magnésio e do cálcio.
O magnésio e o cálcio pertencem ao mesmo grupo da TP (grupo 2).
A energia de ionização diminui ao longo de um grupo em consequência do aumento do número de níveis
energéticos preenchidos. Assim, dado que os eletrões do cálcio estão distribuídos por um maior número
de níveis energéticos, a primeira energia de ionização do cálcio é menor do que a primeira energia de
ionização do magnésio.
1.3. Os elementos do bloco d são maioritariamente metais de transição.
Justifique o facto de o cobre, 29Cu, poder ser considerado metal de transição.
O cobre por possuir a configuração 29Cu – [Ar] 3d10
4s1
, cujos eletrões mais energéticos ocupam orbitais do
tipo d, pertence ao bloco d da TP.
Para que um elemento possa ser considerado de transição tem de ter orbitais d semipreenchidas ou formar
iões estáveis com orbitais d semipreenchidas.
O cobre, 29Cu, pode dar origem a dois iões: Cu+
(com a configuração eletrónica [Ar] 3d10
) ou Cu2+
(com a
). Assim, o cobre, apesar de poder possuir uma configuração eletrónica
[Ar] 3d10
4s1
, é considerado um metal de transição, uma vez que, pelo menos, um dos iões que tende a formar,
o catião Cu2+
, tem uma orbital no subnível d semipreenchida.
Grupo II
2. As forças intermoleculares são de natureza eletrostática e envolvem a partilha pouco significativa de eletrões.
Considere as substâncias representadas pelas seguintes fórmulas químicas:
(I) CH4 (II) CO2 (III) H2O (IV) NH3
2.1. Das seguintes afirmações selecione a verdadeira.
(A) Entre moléculas de CH4 estabelecem-se ligações dipolo-dipolo induzido.
(B) As forças intermoleculares que prevalecem entre moléculas de H2O e de CO2 são do tipo dipolo-dipolo induzido.
(C) O tipo de ligação que prevalece entre as moléculas de H2O e de NH3 é a ligação dipolo-dipolo.
(D) Entre moléculas de CH4 e de CO2 estabelecem-se ligações dipolo-dipolo induzido.
(B).
Entre moléculas de H2O e de CO2 prevalecem as forças dipolo-dipolo induzido, forças que prevalecem na
interação entre substâncias polares e substâncias apolares.
2.2. A energia de coesão entre as moléculas de dióxido de carbono é 25,2 kJ mol−1
e a energia de coesão entre
os iões do cloreto de prata, AgCℓ, tem um valor igual a 904 kJ mol−1
.
Justifique o facto de o ponto de ebulição do dióxido de carbono ser muito inferior ao ponto de fusão do cloreto de prata.
A energia de coesão entre os iões da substância AgCℓ é muito superior à energia de coesão entre as moléculas
de dióxido de carbono, dado que as forças responsáveis pela coesão em AgCℓ (ião-ião) são de intensidade
muito superior às estabelecidas entre as moléculas de dióxido de carbono (dipolo instantâneo-dipolo induzido).
Quanto maior for a intensidade das forças que mantêm ligadas as unidades estruturais, maior será o seu ponto
de fusão. Assim, o ponto de fusão do AgCℓ é muito superior ao do dióxido de carbono.
2.3. Das seguintes afirmações, referentes às propriedades físicas dos sólidos cristalinos, selecione a verdadeira.
(A) Os sólidos moleculares e iónicos são muito duros e bons condutores de calor.
(B) Os sólidos moleculares e covalentes caracterizam-se por serem bons condutores de calor e de eletricidade.
(C) De todos os sólidos cristalinos, os metais são os que apresentam menor brilho.
(D) Os sólidos metálicos distinguem-se dos restantes sólidos pelo facto de serem bons condutores de calor e de
eletricidade e apresentarem brilho metálico.
(D).
Os sólidos metálicos são bons condutores de calor e de eletricidade e apresentam brilho metálico,
característica que os distingue dos restantes sólidos.
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77
Grupo III
3. Numa das etapas do processo reacional do ciclo do cobre é possível obter cobre a partir da reação representada
pela seguinte equação química:
CuSO4(aq) + Zn(s) → Cu(s) + ZnSO4(aq)
3.1. Calcule a variação dos números de oxidação do cobre e do zinco.
Δn.o.(Cu) = 0 − (+ 2) = − 2
Δn.o.(Zn) = + 2 − 0 = + 2
3.2. Das seguintes opções selecione a que indica a fórmula química do agente redutor.
(A) CuSO4(aq)
(B) Zn(s)
(C) Cu(s)
(D) ZnSO4(aq)
(B).
Zn(s), pois é a espécie que sofre oxidação.
3.3. Sabendo que o rendimento da reação é 90%, determine a massa mínima de Zn(s) que deveria ser utilizada para
se obter 7,63 g de cobre.
A quantidade química de Cu obtida é calculada a partir de:
M(Cu) = 63,55 g mol-1
n =
m
__
M
=
7,63
______
63,55
= 0,120 mol
Atendendo ao rendimento da reação, é possível calcular a quantidade de Cu prevista.
η =
nobtida
______
nprevista
× 100 ⇔ nprevista =
nobtida
_____
η
× 100 ⇔
⇔ nprevista =
0,120
______
90,0
× 100 = 0,133 mol
A quantidade de Zn utilizada é calculada pela relação estequiométrica entre a quantidade desse reagente
e a quantidade prevista:
1 mol de Zn
___________
x
=
1 mol de Cu
_______________
0,133 mol de Cu
⇔ x = 0,133 mol
M(Zn) = 65,38 g mol−1
n =
m
__
M
⇔ m = n × M ⇔ m = 0,133 × 65,38 = 8,70 g
Grupo IV
4. Numa célula galvânica ocorre a reação global representada pela
seguinte equação química:
Fe(s) + Cu2+
(aq) → Fe2+
(aq) + Cu(s)
4.1. Atendendo a que, nas condições-padrão, a reação química
considerada é espontânea, compare o poder redutor dos metais
envolvidos na reação.
Da análise da equação química que ocorre na célula, o ferro
sofre oxidação e o catião cobre(II) sofre redução.
Dado que o ferro sofre oxidação na presença do catião cobre(II),
então pode concluir-se que o poder redutor do ferro é superior
ao poder redutor do cobre.
4.2. Identifique o elétrodo que funciona como cátodo.
Elétrodo de cobre, pois é no elétrodo de cobre que ocorre redução.
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Ânodo Cátodo
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4.3. Das seguintes opções selecione a que identifica a solução que pode ser utilizada como eletrólito na semicélula
que contém o elétrodo de cobre.
(A) Fe(NO3)2
(B) Cu(NO3)2
(C) Zn(NO3)2
(D) NaCℓ
(B).
O eletrólito deverá conter o catião do metal que constitui o elétrodo.
4.4. Em qual das semicélulas se verifica um aumento da concentração do eletrólito? Justifique.
O elétrodo de ferro sofre oxidação, por isso a reação química representada por Fe(s) → Fe2+
(aq) + 2 e
−
ocorre
espontaneamente.
No elétrodo de cobre ocorre redução do catião cobre(II), de acordo com a equação química
Cu2+
(aq) + 2 e
−
→ Cu(s).
Assim, como a quantidade de Fe2+
(aq) aumenta, a semicélula em que se verifica um aumento da concentração
do eletrólito é a que contém o elétrodo de ferro.
4.5. Selecione a opção que representa esquematicamente a célula galvânica em estudo.
(A) Cu2+
(aq)│Cu(s)│
│Fe(s)│Fe2+
(aq)
(B) Fe(s)│Fe
2+
(aq)│
│Cu(s)│Cu
2+
(aq)
(C) Cu(s)│Cu2+
(aq)│
│Fe(s)│Fe2+
(aq)
(D) Fe(s)│Fe
2+
(aq)│
│Cu
2+
(aq)│Cu(s)
(D).
Fe(s)│Fe2+
(aq)│
│Cu2+
(aq)│Cu(s)
4.6. A anodização do alumínio é um processo que se baseia no tratamento eletroquímico do alumínio, com o objetivo
de proteger esse material de agentes oxidantes.
Das seguintes afirmações selecione a verdadeira.
(A) A anodização é um processo espontâneo.
(B) A anodização do alumínio diminui a resistência desse material à corrosão.
(C) Pelo processo de anodização uma peça de alumínio fica revestida por uma camada de Aℓ2O3.
(D) A anodização não é um processo de oxidação-redução.
(C).
A anodização de uma peça de alumínio leva à formação de uma camada de Aℓ2O3 em torno da peça de alumínio.
Grupo V
5. Com o objetivo de determinar experimentalmente o efeito de um sistema-tampão,
um grupo de alunos realizou uma titulação de 25 mL de uma solução aquosa de
carbonato de sódio, Na2CO3, de concentração 0,100 mol dm−3
, com uma solução
aquosa 0,100 mol dm−3
de ácido clorídrico, HCℓ.
5.1. Indique os pares ácido-base responsáveis pelo efeito tampão verificado durante
a titulação considerada.
HCO3
−
/CO3
2−
– Até se atingir o 1.° ponto de equivalência.
H2CO3 /HCO3
−
– Entre o 1.° e o 2.° pontos de equivalência.
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5.2. Determine o valor do pH da solução de Na2CO3 utilizada.
Considere, a 25 °C, Ka (HCO3
−
) = 4,7 × 10−11
e Kw = 1,0 × 10−14
.
A concentração inicial do anião carbonato é obtida considerando a dissociação do sal:
Na2CO3(aq) → 2 Na+
(aq) + CO3
2−
(aq)
[CO3
2-
(aq)] = [Na2CO3(aq)] = 0,100 mol dm−3
O carácter químico da solução de carbonato de sódio resulta da ionização do anião carbonato, traduzida pelo
seguinte equilíbrio químico:
CO3
2−
(aq) + H2O(ℓ) ⇌ HCO3
−
(aq) + OH-
(aq)
ci(mol dm−3
) 0,100 — —
ceq(mol dm−3
) 0,100 − x x x
Ka × Kb = Kw ⇔ Kb =
Kw
___
Ka
=
1,0 × 10−14
__________
4,7 × 10−11
= 2,1 × 10−4
Kb (CO3
2−
) = 2,1 × 10−4
Kb =
[HCO3
−
(aq)]e
× [OH−
(aq)]e
_______________________
[CO3
2−
(aq)]e
=
x2
_________
0,100 − x
⇔
⇔ 2,1 × 10−4
=
x2
_________
0,100 − x
⇔
⇔ x = 4,5 × 10−3
mol dm−3
Conhecida a concentração de OH–
, é possível calcular pOH e, consequentemente, o valor do pH.
pOH = − log [OH−
]e = − log (4,5 × 10−3
) = 2,3
pH + pOH = 14,0 ⇔ pH = 14,0 - 2,3 = 11,7
5.3. Determine o volume de solução aquosa de HCℓ gasto na titulação até ao primeiro ponto de equivalência.
Até ao primeiro ponto de equivalência a estequiometria da reação de neutralização é 1:1. Assim, a quantidade
de base a neutralizar pode ser calculada a partir de:
Na2CO3(aq) + HCℓ(aq) → HCO3
−
(aq) + NaCℓ(aq)
nb = cb × Vb = 0,100 × 25 × 10−3
= 2,5 × 10−3
mol
Cálculo de volume de titulante gasto:
No ponto de equivalência, na = nb.
ca =
na
__
Va
⇔ Va =
na
__
ca
⇔
⇔ Va =
2,5 × 10−3
_________
0,100
= 2,5 × 10−2
dm3
⇔
⇔ Va = 25 mL
12
12
Questão 1.1. 1.2.1. 1.2.2. 1.2.3. 1.3. 2.1. 2.2. 2.3. 3.1. 3.2. 3.3. 4.1. 4.2. 4.3. 4.4. 4.5. 4.6. 5.1. 5.2. 5.3. Total
Cotação 8 12 8 12 12 8 12 8 8 8 16 12 8 8 12 8 8 8 12 12 200
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80
Grupo I
1.1. ......................................................................................8 pontos
Gráfico A
1.2.1. ..................................................................................12 pontos
Etapa A – Configurações eletrónicas
12Mg − 1s2
2s2
2p6
3s2
20Ca − 1s2
2s2
2p6
3s2
3p6
4s2
Etapa B – Localização na TP
O magnésio possui dois eletrões de valência, por isso
pertence ao grupo 2 da TP. Pelo facto de os seus eletrões
estarem distribuídos por três níveis energéticos,
encontra-se no 3.° período da TP.
O cálcio possui dois eletrões de valência e os seus eletrões
estão distribuídos por quatro níveis energéticos, por isso
pertence ao mesmo grupo do magnésio (grupo 2) e ao
4.° período da TP.
1.2.2. ....................................................................................8 pontos
(C)
1.2.3. ..................................................................................12 pontos
Etapa A – Localização dos elementos na TP
O magnésio e o cálcio pertencem ao mesmo grupo da TP.
Etapa B – Comparação da energia de ionização.
A energia de ionização diminui ao longo de um grupo em
consequência do aumento do número de níveis energéticos
preenchidos. Assim, dado que os eletrões do cálcio estão
distribuídos por um maior número de níveis energéticos, a
primeira energia de ionização do cálcio é menor do que a
primeira energia de ionização do magnésio.
1.3. ....................................................................................12 pontos
Etapa A – Configuração eletrónica
29Cu - [Ar] 3d10
4s1
Pertence ao bloco d da TP.
Etapa B – Justificação
Para que um elemento possa ser considerado de transição
tem de ter orbitais d semipreenchidas ou formar iões
estáveis com orbitais d semipreenchidas.
O cobre, 29Cu, pode dar origem a dois iões: Cu+
(com a
) ou Cu2+
(com a
). Assim, o cobre, apesar de
poder possuir uma configuração eletrónica [Ar] 3d10
4s1
, é
considerado um metal de transição uma vez que pelo menos
um dos iões que tende a formar, o catião Cu2+
, tem uma
orbital no subnível d semipreenchida.
Grupo II
2.1. ......................................................................................8 pontos
(B)
2.2. ....................................................................................12 pontos
Etapa A – Comparação das energias de coesão
A energia de coesão entre os iões da substância AgCℓ é
muito superior à energia de coesão entre as moléculas de
dióxido de carbono, dado que as forças responsáveis pela
coesão em AgCℓ (ião-ião) são de intensidade muito superior
às estabelecidas entre as moléculas de dióxido de carbono
(dipolo instantâneo-dipolo induzido).
Etapa B – Conclusão
Quanto maior for a intensidade das forças que mantêm
ligadas as unidades estruturais, maior será o seu ponto de
fusão. Assim, o ponto de fusão do AgCℓ é muito superior ao
do dióxido de carbono.
2.3. ......................................................................................8 pontos
(D)
Grupo III
3.1. ......................................................................................8 pontos
Δn.o. (Cu) = 0 − (+ 2) = − 2
Δn.o. (Zn) = + 2 − 0 = + 2
3.2. ......................................................................................8 pontos
(B)
3.3. ....................................................................................16 pontos
Etapa A – Quantidade de Cu obtida
M (Cu) = 63,55 g mol-1
n = m
__
M
=
7,63
_____
63,55
= 0,120 mol
Etapa B – Quantidade de Cu prevista
η =
nobtida
______
nprevista
× 100 ⇔ nprevista =
nobtida
_____
η
× 100 ⇔
⇔ nprevista =
0,120
_____
90,0
× 100 = 0,133 mol
Etapa C – Quantidade de Zn utilizada
A quantidade de Zn utilizada é calculada por relação
estequiométrica entre a quantidade desse reagente e a
quantidade prevista:
1 mol de Zn
___________
x
= 1 mol de Cu
___________
0,133 mol de Cu
⇔
⇔ x = 0,133 mol
M(Zn) = 65,38 g mol−1
n = m
__
M
⇔ m = n × M ⇔ m = 0,133 × 65,38 = 8,70 g
Grupo IV
4.1. ....................................................................................12 pontos
Etapa A – Identificação das reações de oxidação e de
redução
O ferro sofre oxidação e o catião cobre(II) sofre redução.
Dado que o ferro sofre oxidação na presença do catião
cobre(II), então o poder redutor do ferro é superior ao poder
redutor do cobre.
4.2. ......................................................................................8 pontos
Elétrodo de cobre
4.3. ......................................................................................8 pontos
(B)
4.4. ....................................................................................12 pontos
Etapa A – Identificação da célula onde ocorre oxidação
O elétrodo de ferro sofre oxidação, por isso a reação química
Fe(s) → Fe2+
(aq) + 2 e−
ocorre espontaneamente.
No elétrodo de cobre ocorre redução do catião cobre(II) de
acordo com a equação química Cu2+
(aq) + 2 e−
→ Cu(s).
Etapa B – Conclusão
Assim, como a quantidade de Fe2+
(aq) aumenta, a
semicélula em que se verifica um aumento da concentração
do eletrólito é a que contém o elétrodo de ferro.
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81
4.5. ......................................................................................8 pontos
(D)
4.6. ......................................................................................8 pontos
(C)
Grupo V
5.1. ......................................................................................8 pontos
HCO3
−
/CO3
2−
– Até se atingir o 1.° ponto de equivalência.
H2CO3 /HCO3
−
– Entre o 1.° e 2.° pontos de equivalência.
5.2. ....................................................................................12 pontos
Etapa A – Concentração inicial do anião carbonato
Na2CO3(aq) → 2 Na+
(aq) + CO3
2−
(aq)
[CO3
2−
(aq)] = [Na2CO3(aq)] = 0,100 mol dm−3
Etapa B – Cálculo do pH da solução
O carácter químico da solução de carbonato de sódio resulta
da ionização do anião carbonato:
CO3
2−
(aq) + H2O(ℓ) ⇌ HCO3
−
(aq) + OH-
(aq)
ci(mol dm−3
) 0,100 — —
ceq(mol dm−3
) 0,100 − x x x
Ka × Kb = Kw ⇔ Kb =
Kw
___
Ka
=
1,0 × 10−14
_________
4,7 × 10−11
= 2,1 × 10−4
Kb (CO3
2−
) = 2,1 × 10−4
Kb =
[HCO3
−
(aq)]e
× [OH−
(aq)]e
_______________________
[CO3
2−
(aq)]e
=
x2
_________
0,100 − x
⇔
⇔ 2,1 × 10−4
=
x2
_________
0,100 − x
⇔
⇔ x = 4,5 × 10−3
mol dm−3
pOH = − log [OH−
]e = − log(4,5 × 10−3
) = 2,3
pH + pOH = 14,0 ⇔ pH = 14,0 - 2,3 = 11,7
5.3. ....................................................................................12 pontos
Etapa A – Cálculo da quantidade de base a neutralizar
Até ao primeiro ponto de equivalência a estequiometria da
reação de neutralização é 1:1:
Na2CO3(aq) + HCℓ(aq) → HCO3
−
(aq) + NaCℓ(aq)
nb = cb × Vb = 0,100 × 25 × 10−3
= 2,5 × 10−3
mol
Etapa B – Cálculo de volume de titulante gasto
No ponto de equivalência:
na = nb
ca =
na
__
Va
⇔ Va =
na
__
ca
⇔
⇔ Va =
2,5 × 10−3
_________
0,100
= 2,5 × 10−2
dm3
⇔
⇔ Va = 25 mL
EQ12DP – 06
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82
Balanço
do
teste
N.°
de
alunos
Média
das
notas
Nota
mais
elevada
Nota
mais
baixa
N.°
de
positivas
N.°
de
negativas
%
de
positivas
%
de
negativas
Total
200
Grupo
I
II
III
IV
V
Item
1.1.
1.2.1.
1.2.2.
1.2.3.
1.3.
2.1.
2.2.
2.3.
3.1.
3.2.
3.3.
4.1.
4.2.
4.3.
4.4.
4.5.
4.6.
5.1.
5.2.
5.3.
Cotação
8
12
8
12
12
8
12
8
8
8
16
12
8
8
12
8
8
8
12
12
N.
°
Aluno
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
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83
Domínio 2
M9 Do crude ao gás de petróleo liquefeito (GPL) e aos fuéis:
destilação fracionada e cracking do petróleo
1.1. 12
56
1.2. 8
2.1.1. 8
2.1.2. 12
2.2.1. 8
2.2.2. 8
M10 Os combustíveis gasosos, líquidos e sólidos: compreender as diferenças
3.1. 8
52
3.2. 8
3.3. 16
4.1. 8
4.2. 12
M11 Energia, calor, entalpia e variação de entalpia
5.1. 8
52
5.2. 12
5.3. 12
5.4.1. 8
5.4.2. 12
AL2.5 Determinação da entalpia de combustão de diferentes álcoois
6.1. 12
40
6.2. 8
6.3. 12
6.4. 8
Testes
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84
Grupo I
1. Os derivados do petróleo são hidrocarbonetos, sendo os mais leves formados por pequenas moléculas, como por
exemplo o etano, e os mais pesados contendo até 70 átomos de carbono. Por destilação é possível separar os
componentes do petróleo, devido à diferença de tamanho das moléculas e consequente diferença de densidade e
temperatura de evaporação.
Gás (butano
e propano)
Gasolinas
Nafta
Querosene
(petróleo vulgar)
Gasóleo
Óleos domésticos
Óleos industriais
Alcatrão
Petróleo
bruto
20 °C - 40 °C
40 °C - 75 °C
75 °C -150 °C
150 °C - 250 °C
250 °C - 350 °C
350 °C - 400 °C
> 400 °C
1.1. Identifique o tipo de destilação aplicada na separação dos componentes do petróleo, indicando uma das suas
vantagens.
1.2. Considere as seguintes frases:
(I) Moléculas de C12H26 (um dos componentes do querosene) podem ser transformadas em octano, C8H18.
(II) Hidrocarbonetos de cadeia linear dão origem a hidrocarbonetos ramificados, com igual massa molecular.
Selecione a opção que identifica os processos a que se referem as descrições (I) e (II), respetivamente.
(A) Destilação fracionada e destilação simples.
(B) Destilação simples e destilação fracionada.
(C) Cracking e isomerização.
(D) Isomerização e cracking.
Cotações
12
8
Escola Data
Nome N.° Turma
TA
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85
Grupo II
2. Os hidrocarbonetos são compostos orgânicos constituídos exclusivamente por carbono e hidrogénio.
2.1. Considere as fórmulas de estrutura seguintes.
(I) (II) (III) (IV)
C
H
H
H
C C
H
H
H
H
C
H
H
C
H
H
H CH3
CH3
C
H C H
(A) O composto (I) é um alcano e o composto (IV) é um alceno.
(B) O composto (II) é um cicloalcano e o composto (III) é um alcino.
(C) O composto (I) é um alcano e o composto (III) é um alceno.
(D) Os compostos (II) e (III) são alcenos.
2.1.2. Indique o nome dos hidrocarbonetos representados.
2.2. Os álcoois e os éteres são famílias de compostos orgânicos que, para além de serem constituídos por átomos
de carbono e hidrogénio, contêm ainda átomos de oxigénio.
Considere as seguintes fórmulas de estrutura.
(I) (II)
CH3
OH
H3C
H3C C O CH3
CH3
CH3
2.2.1. Selecione a opção que apresenta o nome IUPAC do composto (II).
(A) Dimetiletoximetano
(B) Metoxi-2,2-dimetiletano
(C) 2,2-dimetiletoximetano
(D) Éter 1,1-dimetiletilmetílico
2.2.2. Das seguintes afirmações selecione a correta.
(A) Os compostos (I) e (II) constituem um par de isómeros de posição.
(B) Os compostos (I) e (II) são isómeros de cadeia.
(C) Os compostos (I) e (II) são isómeros de grupo funcional.
(D) Os compostos (I) e (II) não formam um par de isómeros pois pertencem a diferentes famílias de compostos.
Grupo III
3. Um balão fechado e indeformável, de capacidade 10 dm3
, contém 5,0 g de di-hidrogénio à temperatura de 20 °C.
Considere que o gás possui comportamento de gás ideal.
3.1. Selecione a opção que indica o valor da pressão a que se encontra o gás dentro do balão.
(A) 6,0 × 103
atm
(B) 6,0 atm
(C) 12,0 atm
(D) 50,0 atm
8
12
8
8
8
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3.2. Selecione o gráfico que pode representar a variação da pressão do gás no balão com o aumento da temperatura.
(A) (B) (C) (D)
T (°C)
p
T (°C)
p
T (°C)
p
T (°C)
p
3.3. Num dado instante, abrindo a torneira do balão, a pressão do gás diminuiu para 1
__
3
do seu valor inicial, mantendo-se a temperatura constante durante este processo.
Determine a percentagem de gás que ficou no balão.
Grupo IV
4. À temperatura ambiente as substâncias podem encontrar-se no estado sólido, líquido ou gasoso. A passagem do
estado líquido ao estado gasoso ocorre assim a diferentes temperaturas.
Considere as substâncias representadas pelas seguintes fórmulas de estrutura.
(I) (II) (III)
C
H
H
H
C H
H
H
C
H
H
H
C C
H
CH3
H
H
H
C
H
H
H
C C
H
C
H
H
H
H
H
H
4.1. Selecione a opção que dispõe os compostos (I), (II) e (III) por ordem crescente de ponto de ebulição.
(A) (I) – (II) – (III) (B) (II) – (I) – (III) (C) (II) – (III) – (I) (D) (I) – (III) – (II)
4.2. Justifique a diferença no ponto de ebulição das substâncias (II) e (III).
Grupo V
5. A reação de combustão do propano dá origem a dióxido de carbono e vapor de água, de acordo com a seguinte
equação química:
C3H8(g) + 5 O2(g) → 3 CO2(g) + 4 H2O(g)
Considere os valores das entalpias-padrão de formação de cada uma das substâncias envolvidas na reação.
Substância C3H8(g) CO2(g) H2O(g)
ΔHf
°
(kJ mol-1
) - 104 - 394 - 242
5.1. Selecione a opção que apresenta a expressão de cálculo do valor da entalpia-padrão de formação dos produtos.
(A) ΔHf
°
(CO2(g)) + ΔHf
°
(H2O(g))
(B) 3 × ΔHf
°
(H2O(g)) + 4 × ΔHf
°
(CO2(g))
(C) 3 × ΔHf
°
(CO2(g)) + 4 × ΔHf
°
(H2O(g))
(D) −ΔHf
°
(CO2(g)) − ΔHf
°
(H2O(g))
5.2. Calcule o valor da entalpia-padrão de formação dos reagentes.
5.3. Demonstre que ΔHreação
°
= − 2046 kJ.
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5.4. O processo de obtenção do propano a partir da grafite representa-se pela seguinte equação química:
3 C(s) + 4 H2(g) → C3H8(g)
Considere as entalpias-padrão de formação de algumas reações que se podem relacionar com o processo.
ΔHf
°
(kJ)
(I) C(s) + O2(g) → CO2(g) – 394
(II) H2(g) + 1
__
2
O2(g) → H2O(g) – 242
(III) C3H8(g) + 5 O2(g) → 3 CO2(g) + 4 H2O(g) – 2046
5.4.1. A relação entre as reações (I), (II) e (III), que traduz o processo de formação do propano, é:
3 × (I) + 4 × (II) + [− (III)]
Identifique a lei que permite encontrar esta relação.
(A) Lei de Lavoisier (B) Lei de Hess (C) Lei de Proust (D) Lei de Avogadro
5.4.2. Calcule o valor da entalpia-padrão de formação do propano utilizando a referida lei.
Grupo VI
6. Com o objetivo de investigar a influência do tamanho da cadeia carbonada de álcoois na energia libertada durante a
combustão, um grupo de alunos realizou uma atividade laboratorial durante a qual construíram uma tabela onde
registaram os valores da variação de temperatura de 600 g de água e da massa do combustível gasto, para cada um
dos álcoois utilizados.
Considere que durante a realização dos ensaios a perda de energia para a vizinhança foi desprezável.
Ensaio Álcool Ti (°C) Tf (°C) Variação de massa (g)
1 Etanol 17,0 27,7 0,911
2 Propan-1-ol 17,5 28,0 0,787
6.1. Determine a quantidade de calor recebido pela água em cada um dos ensaios.
Considere c(H2O) = 4186 J kg−1
°C−1
.
6.2. Selecione a opção que apresenta a expressão de cálculo da entalpia de combustão (ΔHc), expressa em kJ/mol, em
função do calor cedido durante a combustão do álcool (qcedido) e da quantidade química de álcool que reagiu (n).
(A) ΔHc = −
qrecebido
______
103
× n
(B) ΔHc = −
qrecebido
_____
n
(C) ΔHc = −
qrecebido × 103
__________
n
(D) ΔHc = −
n × qrecebido
_________
103
6.3. Calcule os valores da entalpia de combustão do etanol e do propan-1-ol obtidos experimentalmente.
6.4. Selecione a opção que contém os termos que completam de forma sequencial e correta a frase seguinte.
O valor da entalpia de combustão do etanol é o valor da entalpia de combustão do propan-1-ol,
pois, quanto maior o número de átomos de carbono que constituem o álcool, será a quantidade de
energia libertada durante a combustão.
(A) … maior que… maior… (C) … maior que… menor…
(B) … menor que… maior… (D) … menor que… menor…
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Questão 1.1. 1.2. 2.1.1. 2.1.2. 2.2.1. 2.2.2. 3.1. 3.2. 3.3. 4.1. 4.2. 5.1. 5.2. 5.3. 5.4.1. 5.4.2. 6.1. 6.2. 6.3. 6.4. Total
Cotação 12 8 8 12 8 8 8 8 16 8 12 8 12 12 8 12 12 8 12 8 200
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Grupo I
1. Os derivados do petróleo são hidrocarbonetos, sendo os mais leves formados por pequenas moléculas, como por
exemplo o etano, e os mais pesados contendo até 70 átomos de carbono. Por destilação é possível separar os
componentes do petróleo, devido à diferença de tamanho das moléculas e consequente diferença de densidade e
temperatura de evaporação.
Gás (butano
e propano)
Gasolinas
Nafta
Querosene
(petróleo vulgar)
Gasóleo
Óleos domésticos
Óleos industriais
Alcatrão
Petróleo
bruto
20 °C - 40 °C
40 °C - 75 °C
75 °C -150 °C
150 °C - 250 °C
250 °C - 350 °C
350 °C - 400 °C
> 400 °C
1.1. Identifique o tipo de destilação aplicada na separação dos componentes do petróleo, indicando uma das suas
vantagens.
O tipo de destilação é a destilação fracionada, que é o processo de separação adequado para separar os
componentes do petróleo uma vez que estes apresentam pontos de ebulição muito próximos.
1.2. Considere as seguintes frases:
(I) Moléculas de C12H26 (um dos componentes do querosene) podem ser transformadas em octano, C8H18.
(II) Hidrocarbonetos de cadeia linear dão origem a hidrocarbonetos ramificados, com igual massa molecular.
Selecione a opção que identifica os processos a que se referem as descrições (I) e (II), respetivamente.
(A) Destilação fracionada e destilação simples.
(B) Destilação simples e destilação fracionada.
(C) Cracking e isomerização.
(D) Isomerização e cracking.
(C).
(I) – cracking, pois moléculas grandes são transformadas em moléculas mais pequenas;
(II) – isomerização, pois trata-se da obtenção de hidrocarbonetos ramificados a partir de hidrocarbonetos
lineares.
Cotações
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Escola Data
Nome N.° Turma
TA
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Grupo II
2. Os hidrocarbonetos são compostos orgânicos constituídos exclusivamente por carbono e hidrogénio.
2.1. Considere as fórmulas de estrutura seguintes.
(I) (II) (III) (IV)
C
H
H
H
C C
H
H
H
H
C
H
H
C
H
H
H CH3
CH3
C
H C H
(A) O composto (I) é um alcano e o composto (IV) é um alceno.
(B) O composto (II) é um cicloalcano e o composto (III) é um alcino.
(C) O composto (I) é um alcano e o composto (III) é um alceno.
(D) Os compostos (II) e (III) são alcenos.
(C).
O composto (I) é um alcano, pois é constituído por átomos de carbono e hidrogénio, ligados por ligações
covalentes simples, e o composto (III) é um alceno, pois, na sua fórmula de estrutura, está representada
uma ligação dupla.
2.1.2. Indique o nome dos hidrocarbonetos representados.
(I) Pentano; (II) Ciclo-hexano; (III) Hept-3-eno; (IV) Etino
2.2. Os álcoois e os éteres são famílias de compostos orgânicos que, para além de serem constituídos por átomos
de carbono e hidrogénio, contêm ainda átomos de oxigénio.
Considere as seguintes fórmulas de estrutura.
(I) (II)
CH3
OH
H3C
H3C C O CH3
CH3
CH3
2.2.1. Selecione a opção que apresenta o nome IUPAC do composto (II).
(A) Dimetiletoximetano
(B) Metoxi-2,2-dimetiletano
(C) 2,2-dimetiletoximetano
(D) Éter 1,1-dimetiletilmetílico
(D).
2.2.2. Das seguintes afirmações selecione a correta.
(A) Os compostos (I) e (II) constituem um par de isómeros de posição.
(B) Os compostos (I) e (II) são isómeros de cadeia.
(C) Os compostos (I) e (II) são isómeros de grupo funcional.
(D) Os compostos (I) e (II) não formam um par de isómeros pois pertencem a diferentes famílias de compostos.
(C).
Os compostos (I) e (II) são isómeros de grupo funcional, pois diferem no grupo funcional.
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Grupo III
3. Um balão fechado e indeformável, de capacidade 10 dm3
, contém 5,0 g de di-hidrogénio à temperatura de 20 °C.
Considere que o gás possui comportamento de gás ideal.
3.1. Selecione a opção que indica o valor da pressão a que se encontra o gás dentro do balão.
(A) 6,0 × 103
atm
(B) 6,0 atm
(C) 12,0 atm
(D) 50,0 atm
(B).
T = 20 °C = 20 + 273,15 K = 293,15 K; M(H2) = 2,02 g/mol
p × V = n × R × T ⇔ p =
n × R × T
________
V
⇔ p =
m
__
M
× R × T
_________
V
⇔
⇔ p =
5,0
____
2,02
× 0,08205 × 293,15
______________________
10
= 6,0 atm
3.2. Selecione o gráfico que pode representar a variação da pressão do gás no balão com o aumento da temperatura.
(A) (B) (C) (D)
T (°C)
p
T (°C)
p
T (°C)
p
T (°C)
p
(C).
3.3. Num dado instante, abrindo a torneira do balão, a pressão do gás diminuiu para 1
__
3
do seu valor inicial, mantendo-se a temperatura constante durante este processo.
Determine a percentagem de gás que ficou no balão.
A quantidade química de di-hidrogénio existente no início no balão pode ser calculada por:
n =
m
__
M
=
5,0
____
2,02
= 2,5 mol
e a quantidade de di-hidrogénio que ficou no balão pode ser obtida por relação dos dois estados:
T1 = T2 = T
V1 = V2 = V
p2 =
1
__
3
p1 ⇒ p1 = 3 × p2
p2 V2
____
p1 V1
=
n2 R T2
______
n1 R T1
⇔
p2 V
________
3p2 V
=
n2 R T
_____
n1 R T
⇔
1
__
3
=
n2
__
n1
⇔
⇔ n2 =
n1
__
3
=
2,5
___
3
= 0,83 mol
A percentagem de di-hidrogénio que ficou no balão será:
% (H2) =
nficou no balão
_________
ninicial
× 100 =
0,83
____
2,5
× 100 = 33%
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Grupo IV
4. À temperatura ambiente as substâncias podem encontrar-se no estado sólido, líquido ou gasoso. A passagem do
estado líquido ao estado gasoso ocorre assim a diferentes temperaturas.
Considere as substâncias representadas pelas seguintes fórmulas de estrutura.
(I) (II) (III)
C
H
H
H
C H
H
H
C
H
H
H
C C
H
CH3
H
H
H
C
H
H
H
C C
H
C
H
H
H
H
H
H
4.1. Selecione a opção que dispõe os compostos (I), (II) e (III) por ordem crescente de ponto de ebulição.
(A) (I) – (II) – (III) (B) (II) – (I) – (III) (C) (II) – (III) – (I) (D) (I) – (III) – (II)
(A).
A temperatura de ebulição de hidrocarbonetos aumenta com o aumento do tamanho da cadeia carbonada e,
para igual número de átomos de carbono, diminui com o aumento do número de ramificações.
4.2. Justifique a diferença no ponto de ebulição das substâncias (II) e (III).
Por comparação das fórmulas de estrutura, confirma-se que o composto (II), metilpropano, é um isómero de
cadeia do composto (III), butano, por isso, os dois compostos diferem apenas na cadeia carbonada principal.
Dado que a intensidade das forças de dispersão de London diminui com o aumento da ramificação da cadeia,
o ponto de ebulição do composto (II) é menor do que o ponto de ebulição do composto (III).
Grupo V
5. A reação de combustão do propano dá origem a dióxido de carbono e vapor de água, de acordo com a seguinte
equação química:
C3H8(g) + 5 O2(g) → 3 CO2(g) + 4 H2O(g)
Considere os valores das entalpias-padrão de formação de cada uma das substâncias envolvidas na reação.
Substância C3H8(g) CO2(g) H2O(g)
ΔHf
°
(kJ mol-1
) - 104 - 394 - 242
5.1. Selecione a opção que apresenta a expressão de cálculo do valor da entalpia-padrão de formação dos produtos.
(A) ΔHf
°
(CO2(g)) + ΔHf
°
(H2O(g))
(B) 3 × ΔHf
°
(H2O(g)) + 4 × ΔHf
°
(CO2(g))
(C) 3 × ΔHf
°
(CO2(g)) + 4 × ΔHf
°
(H2O(g))
(D) −ΔHf
°
(CO2(g)) − ΔHf
°
(H2O(g))
(C).
H°
(produtos) = 3 × ΔHf
°
(CO2(g)) + 4 × ΔHf
°
(H2O(g))
5.2. Calcule o valor da entalpia-padrão de formação dos reagentes.
H°
(reagentes) = ΔHf
°
(C3H8(g)) + 5 × ΔHf
°
(O2(g)) = − 104 + 5 × 0 = − 104 kJ
5.3. Demonstre que ΔHreação
°
= − 2046 kJ.
O valor da entalpia-padrão dos produtos pode ser calculado a partir de:
H°
°
(CO2(g)) + 4 × ΔHf
°
(H2O(g)) ⇔
⇔ H°
(produtos) = 3 × (− 394) + 4 × (− 242) = −2150 kJ
e o valor da entalpia-padrão da reação, ΔHreação
°
, será:
ΔHreação
°
= H°
(produtos) − H°
(reagentes) ⇔ ΔHreação
°
= −2150 − (− 104) = − 2046 kJ
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5.4. O processo de obtenção do propano a partir da grafite representa-se pela seguinte equação química:
3 C(s) + 4 H2(g) → C3H8(g)
Considere as entalpias-padrão de formação de algumas reações que se podem relacionar com o processo.
ΔHf
°
(kJ)
(I) C(s) + O2(g) → CO2(g) – 394
(II) H2(g) + 1
__
2
O2(g) → H2O(g) – 242
(III) C3H8(g) + 5 O2(g) → 3 CO2(g) + 4 H2O(g) – 2046
5.4.1. A relação entre as reações (I), (II) e (III), que traduz o processo de formação do propano, é:
3 × (I) + 4 × (II) + [− (III)]
Identifique a lei que permite encontrar esta relação.
(A) Lei de Lavoisier
(B) Lei de Hess
(C) Lei de Proust
(D) Lei de Avogadro
(B).
5.4.2. Calcule o valor da entalpia-padrão de formação do propano utilizando a referida lei.
A equação que traduz o processo de obtenção do propano pode ser obtida a partir da relação:
3 × (I) + 4 × (II) + [−(III)]
O valor da entalpia-padrão da reação resulta das entalpias-padrão de formação correspondentes a cada
uma das equações, com as alterações efetuadas conforme o quadro seguinte mostra.
Alteração Equação ΔHreação
°
(kJ mol−1
)
3 × (I) 3 C(s) + 3 O2(g) → 3 CO2(g) 3 × (– 394)
4 × (II) 4 H2(g) + 2 O2(g) → 4 H2O(g) 4 × (– 242)
- (III) 3 CO2(g) + 4 H2O(g) → C3H8(g) + 5 O2(g) - (– 2046)
Soma 3 C(s) + 4 H2(s) → C3H8(g) - 104
Assim, o valor da entalpia-padrão da reação será:
ΔHreação
°
= 3 × ΔHreação
°
(I) + 4 × ΔHreação
°
(II) + (− ΔHreação
°
(III)) ⇔
⇔ ΔHreação
°
= 3 × (− 394) + 4 × (− 242) + [− (− 2046)] ⇔
⇔ ΔHreação
°
= − 104 kJ
Grupo VI
6. Com o objetivo de investigar a influência do tamanho da cadeia carbonada de álcoois na energia libertada durante a
combustão, um grupo de alunos realizou uma atividade laboratorial durante a qual construíram uma tabela onde
registaram os valores da variação de temperatura de 600 g de água e da massa do combustível gasto, para cada um
dos álcoois utilizados.
Considere que durante a realização dos ensaios a perda de energia para a vizinhança foi desprezável.
Ensaio Álcool Ti (°C) Tf (°C) Variação de massa (g)
1 Etanol 17,0 27,7 0,911
2 Propan-1-ol 17,5 28,0 0,787
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6.1. Determine a quantidade de calor recebido pela água em cada um dos ensaios.
Considere c(H2O) = 4186 J kg−1
°C−1
.
O valor do calor cedido pelo etanol à água, q(etanol), pode ser calculado por:
q = m × c × ΔT = 0,600 × 4186 × (27,7 − 17,0) ⇔
⇔ q = 2,69 × 104
J
e o calor cedido pelo propano-1-ol, q(propan-1-ol), por:
q = m × c × ΔT = 0,600 × 4186 × (28,0 − 17,5) ⇔
⇔ q = 2,64 × 104
J
6.2. Selecione a opção que apresenta a expressão de cálculo da entalpia de combustão (ΔHc), expressa em kJ/mol, em
função do calor cedido durante a combustão do álcool (qcedido) e da quantidade química de álcool que reagiu (n).
(A) ΔHc = −
qrecebido
______
103
× n
(B) ΔHc = −
qrecebido
_____
n
(C) ΔHc = −
qrecebido × 103
__________
n
(D) ΔHc = −
n × qrecebido
_________
103
(A).
6.3. Calcule os valores da entalpia de combustão do etanol e do propan-1-ol obtidos experimentalmente.
Os valores da entalpia de combustão dos dois álcoois podem ser determinados por:
ΔHc
°
(etanol) = −
2,69 × 104
_____________
103
× (
0,911
______
46,1 )
= − 1361 kJ/mol
ΔHc
°
(propan-1-ol) = −
2,64 × 104
_____________
103
× (
0,787
______
60,1 )
= − 2016 kJ/mol
6.4. Selecione a opção que contém os termos que completam de forma sequencial e correta a frase seguinte.
O valor da entalpia de combustão do etanol é o valor da entalpia de combustão do propan-1-ol,
pois, quanto maior o número de átomos de carbono que constituem o álcool, será a quantidade de
energia libertada durante a combustão.
(A) … maior que… maior…
(B) … menor que… maior…
(C) … maior que… menor…
(D) … menor que… menor…
(B).
12
8
8
12
8
Questão 1.1. 1.2. 2.1.1. 2.1.2. 2.2.1. 2.2.2. 3.1. 3.2. 3.3. 4.1. 4.2. 5.1. 5.2. 5.3. 5.4.1. 5.4.2. 6.1. 6.2. 6.3. 6.4. Total
Cotação 12 8 8 12 8 8 8 8 16 8 12 8 12 12 8 12 12 8 12 8 200
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Grupo I
1.1. ....................................................................................12 pontos
Etapa A – Identificação do tipo de destilação
Destilação fracionada.
A destilação fracionada é o processo de separação adequado
para separar os componentes do petróleo uma vez que
estes apresentam pontos de ebulição muito próximos.
1.2. ......................................................................................8 pontos
(C)
Grupo II
2.1.1. ....................................................................................8 pontos
(C)
2.1.2. ..................................................................................12 pontos
(I) Pentano; (II) Ciclo-hexano; (III) Hept-3-eno; (IV) Etino
2.2.1. ....................................................................................8 pontos
(D)
2.2.2. ....................................................................................8 pontos
(C)
Grupo III
3.1. ......................................................................................8 pontos
(B)
3.2. ......................................................................................8 pontos
(C)
3.3. ....................................................................................16 pontos
Etapa A – Cálculo da quantidade de di-hidrogénio existente
no início no balão
n = m
__
M
=
5,0
____
2,02
= 2,5 mol
Etapa B – Cálculo da quantidade de di-hidrogénio que ficou
no balão
T1 = T2 = T; V1 = V2 = V; p2 = 1
__
3
p1 ⇒ p1 = 3p2
p2 V2
_____
p1 V1
=
n2 R T2
________
n1 R T1
⇔
p2 V
_____
3p2 V
=
n2 R T
_______
n1 R T
⇔ 1
__
3
=
n2
__
n1
⇔
⇔ n2 =
n1
__
3
=
2,5
___
3
= 0,83 mol
Etapa C – Cálculo da % de di-hidrogénio que ficou no balão
% (H2) =
nficou no balão
_________
ninicial
× 100 =
0,83
____
2,5
× 100 = 33%
Grupo IV
4.1. ......................................................................................8 pontos
(A)
4.2. ....................................................................................12 pontos
Tópico A – Comparação das fórmulas de estrutura
O composto (II), metilpropano, é um isómero de cadeia do
composto (III), butano, por isso os dois compostos diferem
apenas na cadeia carbonada principal.
Tópico B – Justificação
Dado que a intensidade das forças de dispersão de London
diminui com o aumento da ramificação da cadeia, o ponto de
ebulição do composto (II) é menor do que o ponto de
ebulição do composto (III).
Grupo V
5.1. ......................................................................................8 pontos
(C)
5.2. ....................................................................................12 pontos
Etapa A – Expressão de cálculo
H°
(reagentes) = ΔHf
°
(C3H8) + 5 × ΔHf
°
(O2)
Etapa B – Cálculo de H°
(reagentes)
H°
(reagentes)= ΔHf
°
(C3H8)+ 5 × ΔHf
°
(O2)= −104+5×0=−104kJ
5.3. ....................................................................................12 pontos
Etapa A – Cálculo de H°
(produtos)
H°
°
(CO2) + 4 × ΔHf
°
(H2O) ⇔
H°
(produtos) = 3 × (− 394) + 4 × (− 242) = − 2150 kJ
Etapa B – Cálculo de ΔHreação
°
ΔHreação
°
= H°
(produtos) − H°
(reagentes) ⇔
⇔ ΔHreação
°
= − 2150 − (− 104) = − 2046 kJ
5.4.1. ....................................................................................8 pontos
(B)
5.4.2. ..................................................................................12 pontos
Etapa A – Relação entre as equações químicas das reações
apresentadas
A equação que traduz o processo de obtenção do propano
pode ser obtida a partir da relação:
3 × (I) + 4 × (II) + [−(III)]
O valor da entalpia-padrão da reação resulta das entalpias-
-padrão de formação correspondentes a cada uma das
equações, com as alterações efetuadas.
Etapa B – Cálculo do valor do ΔHreação
°
Alteração Equação ΔHreação
°
(kJ mol−1
)
3 × (I) 3 C(s) + 3 O2(g) → 3 CO2(g) 3 × (- 394)
4 × (II) 4 H2(g) + 2 O2(g) → 4 H2O(g) 4 × (- 242)
- (III)
3 CO2(g) + 4 H2O(g) →
→ C3H8(g) + 5 O2(g)
- (- 2046)
Soma 3 C(s) + 4 H2(s) → C3H8(g) - 104
ΔHreação
°
= 3 × ΔHreação
°
(I) + 4 × ΔHreação
°
(II) + ( − ΔHreação
°
(III)) ⇔
⇔ ΔHreação
°
= 3 × ( − 394) + 4 × ( − 242) + [− ( − 2046)] ⇔
⇔ ΔHreação
°
= −104 kJ
Grupo VI
6.1. ....................................................................................12 pontos
Etapa A – Cálculo de q(etanol)
q = m × c × ΔT = 0,600 × 4186 × (27,7 − 17,0) ⇔
⇔ q = 2,69 × 104
J
Etapa B – Cálculo de q(propan-1-ol)
q = m × c × ΔT = 0,600 × 4186 × (28,0 − 17,5) ⇔
⇔ q = 2,64 × 104
J
6.2. ......................................................................................8 pontos
(A)
6.3. ....................................................................................12 pontos
Etapa A – Cálculo de ΔHc
°
(etanol)
ΔHc
°
(etanol) = −
2,69 × 104
_____________
103
× (
0,911
_____
46,1 )
= −1361 kJ/mol
Etapa B – Cálculo de ΔHc
°
(propan-1-ol)
ΔHc
°
(propan-1-ol) = −
2,64 × 104
_____________
103
× (
0,787
_____
60,1 )
= − 2016 kJ/mol
6.4. ......................................................................................8 pontos
(B)
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95
Total
200
Balanço
do
teste
N.°
de
alunos
Média
das
notas
Nota
mais
elevada
Nota
mais
baixa
N.°
de
positivas
N.°
de
negativas
%
de
positivas
%
de
negativas
Grupo
I
II
III
IV
V
VI
Item
1.1.
1.2.
2.1.1.
2.1.2.
2.2.1.
2.2.2.
3.1.
3.2.
3.3.
4.1.
4.2.
5.1.
5.2.
5.3.
5.4.1.
5.4.2.
6.1.
6.2.
6.3.
6.4.
Cotação
12
8
8
12
8
8
8
8
16
8
12
8
12
12
8
12
12
8
12
8
N.
°
Aluno
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
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96
Domínio 2
M9 Do crude ao gás de petróleo liquefeito (GPL) e aos fuéis:
destilação fracionada e cracking do petróleo
1.1. 8
56
1.2. 8
1.3. 12
1.4. 8
1.5. 12
1.6. 8
M10 Os combustíveis gasosos, líquidos e sólidos: compreender as diferenças
2.1. 12
60
2.2.1. 8
2.2.2. 8
2.3.1. 12
2.3.2. 8
2.4. 12
M11 Energia, calor, entalpia e variação de entalpia
3.1. 16
36
3.2. 8
3.3. 12
AL2.1 Destilação fracionada de uma mistura de três componentes
4.1. 8
24
4.2. 8
4.3. 8
AL2.3 Determinação da entalpia de neutralização da reação NaOH(aq) + HCℓ(aq)
5.1. 8
24
5.2. 8
5.3. 8
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97
Grupo I
1. Considere as seguintes fórmulas de estrutura.
(I) (II) (III)
CH3CH2 C OH
H
H
CH3 CH2 C
OH
O
C
H
H
Br
Br
C
(IV) (V) (VI)
CH3 C CH3
OH
H
CH3
CH3
C
O
O
C
Br
H
H
Br
C
1.1. Escreva o nome dos compostos representados por (I) e (II).
1.2. Identifique a opção que contém um par de isómeros de posição.
(A) (I) e (II) (B) (III) e (VI) (C) (II) e (V) (D) (I) e (IV)
1.3. As moléculas (III) e (VI) apresentam diferentes valores de momento dipolar.
Apresente uma justificação para este facto.
1.4. Sobre os compostos apresentados selecione a opção correta.
(A) Os compostos (II) e (V) são híbridos de ressonância.
(B) O composto (III) é um composto halogenado.
(C) Os compostos (III) e (VI) são híbridos de ressonância.
(D) O composto (I) é um hidrocarboneto insaturado.
1.5. Os compostos mais leves como os apresentados podem ser obtidos primeiro por destilação fracionada e depois
por cracking catalítico.
Explique estes processos de transformação do petróleo.
1.6. Selecione a opção que contém os termos que completam de forma sequencial a frase seguinte.
Na coluna de destilação os componentes que têm de átomos de carbono são obtidos
a menor temperatura.
(A) … mais leves … menor número …
(B) … mais pesados … menor número …
(C) … mais pesados … maior número …
(D) … mais leves … maior número …
Cotações
8
8
12
8
12
8
EQ12DP – 07
Escola Data
Nome N.° Turma
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98
Grupo II
2. Um gás ideal é um gás constituído por partículas com volume infinitamente pequeno, infinitamente afastadas umas
das outras, movendo-se aleatoriamente, colidindo entre si de forma perfeitamente elástica (sem perdas de energia)
e sem qualquer interação química entre si.
2.1. Comprove que nas condições de pressão e temperatura normais (PTN) o volume molar de um gás ideal tem
o valor de 22,4 dm3
mol−1
e explique o seu significado físico.
2.2. Considere um balão fechado com 1,00 L de capacidade, a uma temperatura de 126,85 °C e à pressão de
1,00 atm, contendo apenas gás butano (C4H10).
Considere M(C4H10) = 58,12 g mol−1
.
2.2.1. Selecione a expressão que, nestas condições, permite determinar a massa volúmica do dioxigénio.
(A) ρ =
1,00 × 58,12
_______________________
0,08205 × (273,15 + 126,85)
g L−1
(B) ρ =
1,00 × 58,12
_______________________
0,08205 × (273,15 + 126,85)
g mL−1
(C) ρ =
1,00 × 58,12
_______________
0,08205 × 126,85
g L−1
(D) ρ =
1,00 × 58,12
_______________
0,08205 × 126,85
g mL−1
2.2.2. Determine a quantidade química de dioxigénio contida no balão.
2.3. Nas condições PTN, o butano surge no estado gasoso e o pentano no estado líquido.
2.3.1. Explique a diferença de pontos de ebulição dos dois compostos.
2.3.2. Das seguintes opções selecione a correta.
(A) O pentano não é comburente e o butano é comburente.
(B) O pentano é utilizado para a produção de asfalto e fibras sintéticas.
(C) O butano é utilizado para a produção de asfalto e fibras sintéticas.
(D) O butano é mais explosivo do que o pentano.
2.4. Escreva um pequeno texto onde identifique as principais vantagens e desvantagens dos biocombustíveis quando
comparados com os combustíveis derivados do petróleo.
Grupo III
3. O bioetanol é uma energia renovável que tem substituído, em alguns países, total ou parcialmente, a utilização da
gasolina.
A reação de combustão desta substância é a que a seguir se apresenta.
C2H5OH(g) + 3 O2(g) → 2 CO2(g) + 3 H2O(ℓ) ΔHc
°
= − 1362 kJ
3.1. Determine a energia de ligação entre o carbono e o oxigénio, C–O, no etanol.
Ligação C–C C–H O=O C=O O–H
Energia de ligação (kJ/mol) 346,8 413,4 497,0 804,3 463,5
3.2. Selecione, de entre as seguintes opções, aquela que contém um comburente com maior poder energético do
que o etanol.
(A) Metano (CH4)
(B) Etanodiol (CH2OHCH2OH)
(C) Di-hidrogénio (H2)
(D) Etano (CH3CH3)
3.3. Determine a energia libertada pela combustão completa de 100 g de etanol.
Considere M(C2H5OH) = 46,1 g mol−1
.
12
8
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99
Grupo IV
4. Durante uma síntese de um composto químico pode
formar-se mais do que um isómero diferente. Neste caso,
é necessário separar a mistura de isómeros sintetizada de
forma a obter apenas aquele que se pretende utilizar.
Sabe-se que durante a síntese do pentano (ponto de ebulição,
p.e. = - 36 °C) se obtiveram também metilbutano
(p.e. = 28 °C) e 2,2-dimetilpropano (p.e. = 10 °C).
Para separar esta mistura de três componentes terá de se
optar pelo método da destilação fracionada.
Durante a destilação, foi-se registando a temperatura da mistura em função do volume de destilado recolhido,
construindo-se de seguida o gráfico ao lado.
Como este método de separação de misturas não garante a total separação dos componentes da mistura para um
maior grau de pureza o destilado obtido pode voltar a ter de ser destilado novamente.
4.1. Identifique o principal componente da mistura recolhido durante a atividade laboratorial que deu origem à zona B
do gráfico.
4.2. Das seguintes opções selecione a correta.
(A) Pelo método da destilação fracionada obtêm-se totalmente separados os componentes da mistura inicial.
(B) Os componentes da mistura recolhidos durante a destilação fracionada são puros.
(C) A temperatura de - 40 °C corresponde à temperatura inicial da mistura.
(D) Apenas com uma destilação simples se poderiam obter os componentes da mistura puros.
Os líquidos recolhidos em (I), (II) e (III) são…
(A) … uma mistura dos componentes A, B e C com diferentes frações molares.
(B) … uma mistura do componente A e água em (I), do componente B e água em (II) e do componente C e água em (III).
(C) … os líquidos A, B e C, respetivamente.
(D) … uma mistura dos componentes A, B e C com iguais frações molares.
Grupo V
5. Para determinar a entalpia de neutralização de uma solução aquosa de hidróxido de potássio (KOH) com uma
solução aquosa de ácido nítrico (HNO3), um investigador fez reagir 100 cm3
do ácido com igual volume da solução
aquosa básica. Inicialmente, as soluções básica e ácida tinham a mesma concentração (1,0 mol dm-3
) e
temperatura. O investigador concluiu que a reação liberta 55,90 kJ por cada mole de água formada.
5.1. Classifique a reação de endotérmica ou exotérmica.
5.2. Escreva a equação química que representa a reação de neutralização ocorrida.
5.3. Considere que todas as soluções, iniciais e final, têm uma capacidade térmica igual a c, a temperatura inicial de
ambas é igual, a massa final da mistura é m e as perdas de calor para a vizinhança foram desprezáveis.
Selecione a opção que contém a expressão que permite determinar o aumento de temperatura da mistura final
registado pelo investigador.
(A) Δθ = -
0,10 × 55,90 × 103
________________
m × c
°C (C) Δθ = - m × c
___________
0,10 × 55,90
kJ
(B) Δθ = -
0,10 × 55,90
___________
m × c
°C (D) Δθ = - m × c × 0,10 × 55,90 J
Volume de destilado
Temperatura
–40 °C
(I)
(II)
(III)
A
B
C
8
8
8
8
8
8
Questão 1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5. 1.6. 2.1. 2.2.1. 2.2.2. 2.3.1. 2.3.2. 2.4. 3.1. 3.2. 3.3. 4.1. 4.2. 4.3. 5.1. 5.2. 5.3. Total
Cotação 8 8 12 8 12 8 12 8 8 12 8 12 16 8 12 8 8 8 8 8 8 200
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100
Grupo I
1. Considere as seguintes fórmulas de estrutura.
(I) (II) (III)
CH3CH2 C OH
H
H
CH3 CH2 C
OH
O
C
H
H
Br
Br
C
(IV) (V) (VI)
CH3 C CH3
OH
H
CH3
CH3
C
O
O
C
Br
H
H
Br
C
1.1. Escreva o nome dos compostos representados por (I) e (II).
(I) Propan-1-ol
(II) Ácido propanoico
1.2. Identifique a opção que contém um par de isómeros de posição.
(A) (I) e (II)
(B) (III) e (VI)
(C) (II) e (V)
(D) (I) e (IV)
(D).
Isómeros são compostos com a mesma massa molecular relativa mas diferentes fórmulas de estrutura. Nos
isómeros, um átomo, ou um conjunto de átomos, está ligado a um carbono diferente. Neste caso, o propan-1-ol
tem o grupo OH ligado ao carbono 1; o propan-2-ol ao carbono 2.
1.3. As moléculas (III) e (VI) apresentam diferentes valores de momento dipolar.
Apresente uma justificação para este facto.
Ambas as moléculas têm o mesmo número de carbonos (2), hidrogénios (2) e bromos (2) e uma ligação dupla,
no entanto, a molécula (III) é assimétrica, pois contém os dois bromos no carbono 1, e a molécula (VI) é
perfeitamente simétrica.
Assim, o momento dipolar da molécula (III) não é nulo e o momento dipolar da molécula (VI) é nulo.
Cotações
8
8
12
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Nome N.° Turma
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101
1.4. Sobre os compostos apresentados selecione a opção correta.
(A) Os compostos (II) e (V) são híbridos de ressonância.
(B) O composto (III) é um composto halogenado.
(C) Os compostos (III) e (VI) são híbridos de ressonância.
(D) O composto (I) é um hidrocarboneto insaturado.
(B).
Nenhum dos compostos apresentados é um híbrido de ressonância.
Para ser um composto insaturado, a molécula deve ter pelo menos uma ligação dupla ou uma ligação tripla.
Para ser um hidrocarboneto a molécula só pode ser constituída por átomos de C e H.
1.5. Os compostos mais leves como os apresentados podem ser obtidos primeiro por destilação fracionada e depois
por cracking catalítico.
Explique estes processos de transformação do petróleo.
A destilação fracionada é um método de separação de componentes de misturas homogéneas que se baseia na
diferença do ponto de ebulição dos seus componentes líquidos. No caso do petróleo, é utilizada para separar os
diferentes hidrocarbonetos/compostos orgânicos que o constituem.
O cracking do petróleo consiste em reações em que moléculas grandes de hidrocarbonetos são transformadas
em moléculas mais pequenas, por aquecimento (cracking térmico) e por ação de catalisadores (cracking
catalítico).
1.6. Selecione a opção que contém os termos que completam de forma sequencial a frase seguinte.
Na coluna de destilação os componentes que têm de átomos de carbono são obtidos
a menor temperatura.
(A) … mais leves … menor número …
(B) … mais pesados … menor número …
(C) … mais pesados … maior número …
(D) … mais leves … maior número …
(A).
Quanto maior for o tamanho da cadeia carbonada, maior será o tamanho da nuvem eletrónica e mais intensas
serão as ligações estabelecidas entre os diferentes hidrocarbonetos. Assim, os hidrocarbonetos mais leves
(menor número de carbonos) têm menores pontos de ebulição, sendo obtidos a temperaturas inferiores.
Grupo II
2. Um gás ideal é um gás constituído por partículas com volume infinitamente pequeno, infinitamente afastadas umas
das outras, movendo-se aleatoriamente, colidindo entre si de forma perfeitamente elástica (sem perdas de energia)
e sem qualquer interação química entre si.
2.1. Comprove que nas condições de pressão e temperatura normais (PTN) o volume molar de um gás ideal tem
o valor de 22,4 dm3
mol−1
e explique o seu significado físico.
Como o gás é ideal pode ser utilizada a equação dos gases ideais:
p V = n R T ⇔
⇔
V
__
n
=
R T
___
p
⇔
⇔ Vm =
0,08205 × 273,15
________________
1,00
⇔
⇔ Vm = 22,4 dm3
mol−1
O valor determinado significa que cada mole de substância gasosa, considerada gás ideal nas condições PTN,
ocupa um volume igual a 22,4 dm3
.
8
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102
2.2. Considere um balão fechado com 1,00 L de capacidade, a uma temperatura de 126,85 °C e à pressão de
1,00 atm, contendo apenas gás butano (C4H10).
Considere M(C4H10) = 58,12 g mol−1
.
2.2.1. Selecione a expressão que, nestas condições, permite determinar a massa volúmica do dioxigénio.
(A) ρ =
1,00 × 58,12
_______________________
0,08205 × (273,15 + 126,85)
g L−1
(B) ρ =
1,00 × 58,12
_______________________
0,08205 × (273,15 + 126,85)
g mL−1
(C) ρ =
1,00 × 58,12
_______________
0,08205 × 126,85
g L−1
(D) ρ =
1,00 × 58,12
_______________
0,08205 × 126,85
g mL−1
(A).
p V = n R T ⇔
⇔ p =
m
___
M
R T
___
V
⇔
⇔ p = ρ
R T
___
M
⇔
⇔ ρ =
p M
____
R T
⇔
⇔ ρ =
1,00 × 58,12
_________________________
0,08205 × (273,15 + 126,85)
g L−1
2.2.2. Determine a quantidade química de dioxigénio contida no balão.
p V = n R T ⇔
⇔ 1,00 × 1,00 = n × 0,08205 × (273,15 + 126,85) ⇔
⇔ n = 3,05 × 10−2
mol
2.3. Nas condições PTN, o butano surge no estado gasoso e o pentano no estado líquido.
2.3.1. Explique a diferença de pontos de ebulição dos dois compostos.
Ambos os compostos, butano e pentano, são hidrocarbonetos apolares, estando apenas sujeitos a
ligações intermoleculares, por forças de London.
As forças de London são tanto mais intensas quanto maior for a nuvem eletrónica da molécula ligante.
Geralmente, quanto maior a massa molecular do composto, maior é o tamanho da nuvem eletrónica.
Neste caso, como o butano tem menor massa molecular, terá também menor nuvem eletrónica e forças
de ligação menos intensas. Assim, o pentano, por ter forças mais intensas, apresenta-se no estado
líquido e o butano no estado gasoso.
2.3.2. Das seguintes opções selecione a correta.
(A) O pentano não é comburente e o butano é comburente.
(B) O pentano é utilizado para a produção de asfalto e fibras sintéticas.
(C) O butano é utilizado para a produção de asfalto e fibras sintéticas.
(D) O butano é mais explosivo do que o pentano.
(D).
Todos os hidrocarbonetos são combustíveis.
Quanto menor for o tamanho da molécula mais rápida é a reação.
O butano tem uma cadeia carbonada com 4 carbonos; o pentano com 5. Assim, o butano é mais explosivo
do que o pentano.
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103
2.4. Escreva um pequeno texto onde identifique as principais vantagens e desvantagens dos biocombustíveis quando
comparados com os combustíveis derivados do petróleo.
Vantagens:
São renováveis (no caso do biogás, biodiesel e álcoois) e inesgotáveis (92% de todo o Universo é feito de
hidrogénio).
São menos poluentes (não emitem, durante a combustão, óxidos de nitrogénio ou enxofre). A emissão de
dióxido de carbono, na combustão, é compensada pelo seu aprisionamento durante a produção do combustível.
Desvantagens:
Possuem baixa rentabilidade de produção (no caso do biogás, biodiesel e álcoois).
Acarretam elevados custos de equipamento (sobretudo no caso do hidrogénio).
Os biocombustíveis agrícolas precisam de elevadas extensões de terreno que deixa de ser utilizado para a
produção de alimentos. Como consequência, o preço dos alimentos pode aumentar.
Grupo III
3. O bioetanol é uma energia renovável que tem substituído, em alguns países, total ou parcialmente, a utilização da
gasolina.
A reação de combustão desta substância é a que a seguir se apresenta.
C2H5OH(g) + 3 O2(g) → 2 CO2(g) + 3 H2O(ℓ) ΔHc
°
= − 1362 kJ
3.1. Determine a energia de ligação entre o carbono e o oxigénio, C–O, no etanol.
Ligação C–C C–H O=O C=O O–H
Energia de ligação (kJ/mol) 346,8 413,4 497,0 804,3 463,5
A molécula de dióxido de carbono é formada por duas ligações covalentes duplas entre átomos de carbono e
oxigénio. A molécula de água é formada por duas ligações covalentes simples entre átomos de oxigénio e
hidrogénio.
Eformação de ligações = 4 × EC=O + 6 × EO-H ⇔
⇔ Eformação de ligações = 5998,2 kJ
ΔHreação
°
= ΔHreagentes + ΔHprodutos ⇔
⇔ −1362 = ΔHreagentes + (− 5998,2) ⇔
⇔ ΔHreagentes = 4636 kJ
A molécula de etanol é formada por uma ligação covalente simples entre átomos de carbono, uma ligação
covalente simples entre átomos de carbono e oxigénio, 5 ligações covalentes simples entre átomos de carbono
e hidrogénio e uma ligação covalente simples entre átomos de oxigénio e hidrogénio. A molécula de dioxigénio
é formada por uma ligação dupla entre átomos de oxigénio.
Equebra de ligações = EC-C + 5 × EC−H + EC–O + EO–H + 3 × EO=O ⇔
⇔ 4636 = 346,8 + 5 × 413,4 + EC−O + 463,5 + 3 × 497,0 ⇔
⇔ EC-O = 268 kJ (energia da ligação C–O)
3.2. Selecione, de entre as seguintes opções, aquela que contém um comburente com maior poder energético do
que o etanol.
(A) Metano (CH4)
(B) Etanodiol (CH2OHCH2OH)
(C) Di-hidrogénio (H2)
(D) Etano (CH3CH3)
(D).
O componente com maior poder energético é aquele que tiver um maior número de carbonos e hidrogénios não
oxidados.
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104
3.3. Determine a energia libertada pela combustão completa de 100 g de etanol.
Considere M(C2H5OH) = 46,1 g mol−1
.
n =
m
_________
M
⇔
⇔ n =
100
____
46,1
⇔ n = 2,17 mol
1 mol de C2H5OH
__________________
2,17 mol de C2H5OH
=
1362 kJ
______________
x
⇔ x = 2,96 × 103
kJ
Grupo IV
4. Durante uma síntese de um composto químico pode
formar-se mais do que um isómero diferente. Neste caso,
é necessário separar a mistura de isómeros sintetizada de
forma a obter apenas aquele que se pretende utilizar.
Sabe-se que durante a síntese do pentano (ponto de ebulição,
p.e. = - 36 °C) se obtiveram também metilbutano
(p.e. = 28 °C) e 2,2-dimetilpropano (p.e. = 10 °C).
Para separar esta mistura de três componentes terá de se
optar pelo método da destilação fracionada.
Durante a destilação, foi-se registando a temperatura da mistura em função do volume de destilado recolhido,
construindo-se de seguida o gráfico ao lado.
Como este método de separação de misturas não garante a total separação dos componentes da mistura para um
maior grau de pureza o destilado obtido pode voltar a ter de ser destilado novamente.
4.1. Identifique o principal componente da mistura recolhido durante a atividade laboratorial que deu origem à zona B
do gráfico.
2,2-dimetilpropano.
As zonas do gráfico com temperatura aproximadamente constante surgem quando um dos compostos entra
em ebulição. Na zona B do gráfico o composto que entrou em ebulição foi aquele que tem um ponto de ebulição
intermédio, ou seja, o 2,2-dimetilpropano.
4.2. Das seguintes opções selecione a correta.
(A) Pelo método da destilação fracionada obtêm-se totalmente separados os componentes da mistura inicial.
(B) Os componentes da mistura recolhidos durante a destilação fracionada são puros.
(C) A temperatura de - 40 °C corresponde à temperatura inicial da mistura.
(D) Apenas com uma destilação simples se poderiam obter os componentes da mistura puros.
(C).
Componentes com pontos de ebulição próximos são extremamente difíceis de separar completamente, mesmo
que o método de separação utilizado seja a destilação fracionada, pelo que o destilado recolhido a qualquer
temperatura continua a ser, na prática, uma mistura de substâncias, ainda que mais pura.
Os líquidos recolhidos em (I), (II) e (III) são…
(A) … uma mistura dos componentes A, B e C com diferentes frações molares.
(B) … uma mistura do componente A e água em (I), do componente B e água em (II) e do componente C e água em (III).
(C) … os líquidos A, B e C, respetivamente.
(D) … uma mistura dos componentes A, B e C com iguais frações molares.
(A).
Uma vez que, mesmo numa destilação fracionada, os destilados recolhidos são uma mistura de substâncias,
então os líquidos recolhidos em (I), (II) e (III) são uma mistura dos três componentes em diferentes quantidades
(frações molares).
12
Volume de destilado
Temperatura
–40 °C
(I)
(II)
(III)
A
B
C
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105
Grupo V
5. Para determinar a entalpia de neutralização de uma solução aquosa de hidróxido de potássio (KOH) com uma
solução aquosa de ácido nítrico (HNO3), um investigador fez reagir 100 cm3
do ácido com igual volume da solução
aquosa básica. Inicialmente, as soluções básica e ácida tinham a mesma concentração (1,0 mol dm-3
) e
temperatura. O investigador concluiu que a reação liberta 55,90 kJ por cada mole de água formada.
5.1. Classifique a reação de endotérmica ou exotérmica.
Exotérmica.
As reações ácido forte-base forte são sempre reações exoenergéticas.
5.2. Escreva a equação química que representa a reação de neutralização ocorrida.
KOH(aq) + HNO3(aq) → KNO3(aq) + H2O(ℓ)
5.3. Considere que todas as soluções, iniciais e final, têm uma capacidade térmica igual a c, a temperatura inicial de
ambas é igual, a massa final da mistura é m e as perdas de calor para a vizinhança foram desprezáveis.
Selecione a opção que contém a expressão que permite determinar o aumento de temperatura da mistura final
registado pelo investigador.
(A) Δθ = -
0,10 × 55,90 × 103
________________
m × c
°C
(B) Δθ = -
0,10 × 55,90
___________
m × c
°C
(C) Δθ = - m × c
___________
0,10 × 55,90
kJ
(D) Δθ = - m × c × 0,10 × 55,90 J
(A).
c =
n
__
V
⇔ n = c × V ⇔
⇔ n = 1,0 × 0,100 ⇔
⇔ n = 0,10 mol
ΔH = - q = - m × c × Δθ ⇔
⇔ n × ΔHreação = - m × c × Δθ ⇔
⇔ Δθ = -
n × ΔHreação
__________
m × c
⇔
⇔ Δθ = -
0,10 × 55,90 × 103
________________
m × c
°C
8
8
8
Questão 1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5. 1.6. 2.1. 2.2.1. 2.2.2. 2.3.1. 2.3.2. 2.4. 3.1. 3.2. 3.3. 4.1. 4.2. 4.3. 5.1. 5.2. 5.3. Total
Cotação 8 8 12 8 12 8 12 8 8 12 8 12 16 8 12 8 8 8 8 8 8 200
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106
Grupo I
1.1. ......................................................................................8 pontos
(I) Propan-1-ol; (II) Ácido propanoico
1.2. ......................................................................................8 pontos
(D)
1.3. ....................................................................................12 pontos
Tópico A – Ambas as moléculas têm o mesmo número de
carbonos (2), hidrogénios (2) e bromos (2) e uma ligação
dupla, no entanto, a molécula (III) é assimétrica, pois
contém os dois bromos no carbono 1, e a molécula (VI)
é perfeitamente simétrica.
Tópico B – Assim, o momento dipolar da molécula (III)
não é nulo e o momento dipolar da molécula (VI) é nulo.
1.4. ......................................................................................8 pontos
(B)
1.5. ....................................................................................12 pontos
Tópico A – A destilação fracionada é um método de separação
de componentes de misturas homogéneas que se baseia na
diferença do ponto de ebulição dos seus componentes líquidos.
No caso do petróleo, é utilizada para separar os diferentes
hidrocarbonetos/compostos orgânicos que o constituem.
Tópico B – O cracking do petróleo consiste em reações em que
moléculas grandes de hidrocarbonetos são transformadas em
moléculas mais pequenas, por aquecimento (cracking
térmico) e por ação de catalisadores (cracking catalítico).
1.6. ......................................................................................8 pontos
(A)
Grupo II
2.1. ....................................................................................12 pontos
Etapa A – Determinação do volume molar
p V = n R T ⇔ V
__
n
= R T
___
p
⇔
⇔ Vm =
0,08205 × 273,15
_______________
1,00
⇔ Vm = 22,4 dm3
mol−1
Etapa B – Significado físico
O valor determinado significa que cada mole de substância
gasosa, considerada gás ideal nas condições PTN, ocupa um
volume igual a 22,4 dm3
.
2.2.1. ....................................................................................8 pontos
(A)
2.2.2. ....................................................................................8 pontos
p V = n R T ⇔
⇔ 1,00 × 1,00 = n × 0,08205 × (273,15 + 126,85) ⇔
⇔ n = 3,05 × 10−2
mol
2.3.1. ..................................................................................12 pontos
Tópico A – Ligações intermoleculares
Ambos os compostos, butano e pentano, são
hidrocarbonetos apolares, estando apenas sujeitos a
ligações intermoleculares por forças de London.
Tópico B – Estados físicos
As forças de London são tanto mais intensas quanto maior
for a nuvem eletrónica da molécula ligante. Geralmente,
quanto maior a massa molecular do composto, maior é o
tamanho da nuvem eletrónica. Neste caso, como o butano
tem menor massa molecular, terá também menor nuvem
eletrónica e forças de ligação menos intensas. Assim, o
pentano, por ter forças mais intensas, apresenta-se no
estado líquido e o butano no estado gasoso.
2.3.2. ....................................................................................8 pontos
(D)
2.4. ....................................................................................12 pontos
Tópico A – Vantagens
São renováveis (no caso do biogás, biodiesel e álcoois) e
inesgotáveis (92% de todo o Universo é feito de hidrogénio).
São menos poluentes (não emitem, durante a combustão,
óxidos de nitrogénio ou enxofre). A emissão de dióxido de
carbono, na combustão, é compensada pelo seu
aprisionamento durante a produção do combustível.
Tópico B – Desvantagens
Possuem baixa rentabilidade de produção (no caso do
biogás, biodiesel e álcoois). Acarretam elevados custos de
equipamento (sobretudo no caso do di-hidrogénio).
Os biocombustíveis agrícolas precisam de elevadas
extensões de terreno que deixa de ser utilizado para
produção de alimentos. Como consequência, o preço dos
alimentos pode aumentar.
Grupo III
3.1. ....................................................................................16 pontos
Etapa A – Cálculo da entalpia dos produtos da reação
Eformação de ligações = 4 × EC=O + 6 × EO–H ⇔
⇔ Eformação de ligações = 5998,2 kJ
Etapa B – Cálculo da entalpia dos reagentes
ΔHreação
°
= ΔHreagentes + ΔHprodutos ⇔
⇔ −1362 = ΔHreagentes + (− 5998,2) ⇔
⇔ ΔHreagentes = 4636 kJ
Etapa C – Cálculo da energia de ligação
Equebra de ligações = EC-C + 5 × EC−H + EC–O + EO–H + 3 × EO=O ⇔
⇔ 4636 = 346,8 + 5 × 413,4 + EC-O + 463,5 + 3 × 497,0 ⇔
⇔ EC-O = 268 kJ
3.2. ......................................................................................8 pontos
(D)
3.3. ....................................................................................12 pontos
Etapa A – Cálculo da quantidade química de etanol
n = m
______________
M
⇔ n = 100
____
46,1
⇔ n = 2,17 mol
Etapa B – Cálculo da energia libertada
1 mol de C2H5OH
__________________
2,17 mol de C2H5OH
=
1362 kJ
______________
x
⇔ x = 2,96 × 103
kJ
Grupo IV
4.1. ......................................................................................8 pontos
2,2-dimetilpropano
4.2. ......................................................................................8 pontos
(C)
4.3. ......................................................................................8 pontos
(A)
Grupo V
5.1. ......................................................................................8 pontos
Exotérmica
5.2. ......................................................................................8 pontos
KOH(aq) + HNO3(aq) → KNO3(aq) + H2O(ℓ)
5.3. ......................................................................................8 pontos
(A)
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107
Total
200
Balanço
do
teste
N.°
de
alunos
Média
das
notas
Nota
mais
elevada
Nota
mais
baixa
N.°
de
positivas
N.°
de
negativas
%
de
positivas
%
de
negativas
Grupo
I
II
III
IV
V
Item
1.1.
1.2.
1.3.
1.4.
1.5.
1.6.
2.1.
2.2.1.
2.2.2.
2.3.1.
2.3.2.
2.4.
3.1.
3.2.
3.3.
4.1.
4.2.
4.3.
5.1.
5.2.
5.3.
Cotação
8
8
12
8
12
8
12
8
8
12
8
12
16
8
12
8
8
8
8
8
8
N.
°
Aluno
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
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108
Domínio 3
M12 Os plásticos e os materiais poliméricos
1.1. 8
32
1.2. 8
1.3.2. 8
1.3.3. 8
M13 Polímeros sintéticos e a indústria dos polímeros
1.3.1. 8
88
2.1. 12
2.2. 16
2.3. 8
2.4. 8
2.5. 8
4.1. 8
4.2. 12
4.3. 8
M14 Novos materiais
3.1. 12
40
3.2. 8
3.3. 12
3.4. 8
AL3.6 Síntese de um polímero
5.1. 8
40
5.2. 16
5.3. 8
5.4. 8
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109
Grupo I
1. Considere o seguinte texto.
As substâncias constituídas por polímeros podem ter propriedades físicas bastante diferentes dependendo dos
polímeros seus constituintes. Para que um polímero possa ter uma resistência mecânica mínima terá de possuir
um grau de polimerização (n) superior a 1000. Para que possa ter uso prático no dia a dia, a sua resistência tem
de ser ainda maior, ou seja, terá de ter n superior a 5000.
A resistência física também depende da natureza química do mero repetido. Polímeros que estabeleçam ligações
intermoleculares mais fortes, como, por exemplo, as poliamidas ou os poliésteres, podem ter elevada resistência
mecânica para valores de n mais pequenos. Polímeros que estabeleçam ligações intermoleculares mais fracas,
como, por exemplo, o polietileno, apenas podem ter elevada resistência mecânica para valores de n mais elevados.
1.1. Selecione a opção que contém um sinónimo de mero.
(A) Polímero
(B) Monómero
(C) Motivo
(D) Média
A reação de síntese de um polímero designa-se por…
(A) … reação ácido-base.
(B) … reação de oxidação-redução.
(C) … reação de neutralização.
(D) … reação de polimerização.
1.3. Considere a seguinte reação de polimerização.
Etileno Polietileno
H
C C
H
H
H
n C
H
H
C
H
H n
1.3.1. Classifique o polímero formado (homopolímero ou copolímero).
1.3.2. Indique o valor mínimo do grau de polimerização (n) para que o polímero possa ter valor comercial.
1.3.3. O etileno é um composto produzido industrialmente a partir, por exemplo, do petróleo.
(A) O polietileno é um polímero sintético.
(B) O polietileno é um polímero artificial.
(C) O polietileno é um polímero natural.
(D) Nenhuma das anteriores.
Cotações
8
8
8
8
8
Escola Data
Nome N.° Turma
TA
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110
Grupo II
2. As reações apresentadas traduzem o processo de síntese do polímero constituinte do kevlar, do nylon 6.6, do
policarbonato e da baquelite.
Reação (I) – síntese da poliarilamida ou poliaramida (kevlar)
NH2 C
C
n
+
O O
-H2O
HO OH
H2N
n N C
N
H H O
C
O n
Reação (II) – síntese da poliamida 6 (nylon 6.6)
H
n N
H
C
H
H H H
C C
H
C
H
C
H
H H H H H H
N
H
C N
H
H H H
C C
H
C
H
C
H H H H H
H H
C C
H
C
H
C
H H H H n
H
C
O
C
O
C
H
C N
H
C
HOOC
H
C
H
H H H
C
H
H
C COOH
H n
+
-H2O
Reação (III) – síntese do policarbonato (policarbonato)
+ HO OH
CH3
CH3
Cℓ
Cℓ
C
C
n
n C
–HCℓ
O
O
O
CH3
CH3
C O
n
Reação (IV) – síntese do polifenol (baquelite)
+
- H2
O
H
n n
H
OH OH
CH2 CH2
O
n
2.1. Identifique, justificando, o tipo de reação de polimerização que ocorre em todas as reações apresentadas.
2.2. Dos compostos envolvidos nas reações (I), (II) e (III), identifique, justificando:
• uma poliamida;
• um poliéster;
• uma reação que não envolva compostos aromáticos.
2.3. Das seguintes afirmações selecione a correta.
(A) Ambos os monómeros da reação (I) têm um grupo funcional amino.
(B) O primeiro monómero da reação (I) tem um grupo funcional amida.
(C) Ambos os monómeros da reação (II) têm um grupo funcional carboxilo.
(D) O segundo monómero da reação (III) tem um grupo funcional hidroxilo.
2.4. Identifique o monómero de menor massa molecular na reação (III).
2.5. Escreva a fórmula de estrutura do motivo do polifenol.
12
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8
8
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111
Grupo III
A utilização de polímeros naturais na recuperação de qualquer parte do corpo humano tem vantagens. Para além de serem
substâncias de ocorrência natural, são muitas vezes idênticos a substâncias macromoleculares que o ambiente biológico
está preparado para reconhecer e lidar metabolicamente, pelo que têm baixas toxicidade e reação crónica inflamatória.
A maioria deles são biocompatíveis e biodegradáveis, quer por enzimas de ocorrência natural, ou resultam em fragmentos
não tóxicos de baixo peso molecular e solúveis em água que podem ser reabsorvíveis e eliminados do corpo por processos
metabólicos normais. Podem ser manipulados e adaptados à função pretendida, são fisiológicos (estáveis a variações de
temperatura e pH em condições fisiológicas), renováveis e apresentam compatibilidade ambiental.
Isabel Pereira (2010). Estudo da degradação de compósitos reforçados com fibras biodegradáveis para aplicações biomédicas.
Tese de mestrado, U. Porto
3.1. Tendo por base o texto e a definição de material de base sustentável, identifique duas vantagens da utilização de
polímeros naturais.
(A) O uso de materiais de base sustentável permite a diminuição de resíduos e de poluição.
(B) O uso de matérias-primas naturais garante que estas são sempre renováveis.
(C) O uso de materiais de base sustentável não permite a preservação de matérias-primas não renováveis.
(D) O uso de matérias-primas naturais garante sempre vantagens a nível económico.
3.3. Identifique desvantagens/limitações do uso de polímeros naturais por comparação com os polímeros artificiais
ou sintéticos.
3.4. De entre os produtos seguintes selecione aquele que é formado a partir de polímeros naturais.
(A) Camisa de poliéster.
(B) Caneta de polipropileno.
(C) Bolas de bilhar (baquelite).
(D) Loiça de bambu.
Grupo IV
4. Observe as seguintes estruturas poliméricas.
CH2
CH CH CH
CH2
CH CH
CH2
CH2
CH2
Estrutura 1
4.1. Identifique a estrutura ramificada.
4.2. Comente o valor lógico da frase seguinte:
Ambas as estruturas apresentadas dão origem a plásticos termofixos.
4.3. A estrutura 1 é obtida por reações de polimerização de adição. A reação de síntese da estrutura 2 não tem
economia atómica percentual igual a 100%.
(A) A economia atómica e percentual da reação de síntese da estrutura 1 é menor do que a economia atómica
percentual da reação de síntese da estrutura 2.
(B) A estrutura 2 foi obtida somente por reações de polimerização de adição.
(C) Na síntese da estrutura 1 libertam-se moléculas de H2.
(D) A economia atómica e percentual da reação de síntese da estrutura 1 é igual a 100%.
12
8
12
8
CH2
CH C CH
CH2
CH CH
CH2
CH2
C
H
2
C
H
2
C
H
C
H
2
C
H
C
H
CH2
Estrutura 2
8
12
8
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112
Grupo V
5. O nylon é um polímero sintético muito importante pelo seu baixo custo de produção e elevada resistência mecânica.
No entanto, apresenta também desvantagens, como, por exemplo, baixa biodegradabilidade.
No laboratório pode-se sintetizar fazendo reagir ácido hexano-1,6-dioico, HOOC− (CH2)4 −COOH, com
hexano-1,6-diamina, H2N − (CH2)6 − NH2, ambos substâncias tóxicas e voláteis, de acordo com a seguinte reação:
H
n N
H
C
H
H H H
C C
H
C
H
C
H
H H H H H H
N
H
C N
H
H H H
C C
H
C
H
C
H H H H H
H H
C C
H
C
H
C
H H H H n
H
C
O
C
O
C
H
C N
H
C
HOOC
H
C
H
H H H
C
H
H
C COOH
H n
+
-H2O
Propriedades:
M [HOOC−(CH2)4 −COOH] = 146,14 g/mol; M[H2N−(CH2)6 −NH2] = 116,21 g/mol;
ρ [HOOC−(CH2)4 −COOH] = 1,36 g/cm3
; ρ [H2N−(CH2)6 −NH2] = 0,84 g/cm3
(A) Os reagentes apresentados devem ser manuseados na hotte.
(B) O polímero sintetizado é tóxico.
(C) O polímero sintetizado é volátil.
(D) Os reagentes apresentados podem ser manuseados sem luvas e sem óculos de proteção.
5.2. Determine o volume de hexano-1,6-diamina necessário para fazer reagir completamente 20,0 mL de ácido
hexano-1,6-dioico.
5.3. A figura representa o processo de síntese do polímero de forma
a obter um fio.
Identifique o reagente A e o reagente B.
5.4. Selecione a opção que contém o reagente que teria de utilizar para
produzir o nylon 6.10.
(A) (C)
O
Cℓ
Cℓ
O
O
Cℓ
Cℓ
O
(B) (D)
O
Cℓ
Cℓ
O
O
Cℓ
Cℓ
O
8
16
8
A
B 8
Questão 1.1. 1.2. 1.3.1. 1.3.2. 1.3.3. 2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 2.5. 3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 4.1. 4.2. 4.3. 5.1. 5.2. 5.3 5.4. Total
Cotação 8 8 8 8 8 12 16 8 8 8 12 8 12 8 8 12 8 8 16 8 8 200
EQ12DP
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113
EQ12DP – 08
Grupo I
As substâncias constituídas por polímeros podem ter propriedades físicas bastante diferentes dependendo dos
polímeros seus constituintes. Para que um polímero possa ter uma resistência mecânica mínima terá de possuir
um grau de polimerização (n) superior a 1000. Para que possa ter uso prático no dia a dia, a sua resistência tem
de ser ainda maior, ou seja, terá de ter n superior a 5000.
A resistência física também depende da natureza química do mero repetido. Polímeros que estabeleçam ligações
intermoleculares mais fortes, como, por exemplo, as poliamidas ou os poliésteres, podem ter elevada resistência
mecânica para valores de n mais pequenos. Polímeros que estabeleçam ligações intermoleculares mais fracas,
como, por exemplo, o polietileno, apenas podem ter elevada resistência mecânica para valores de n mais elevados.
1.1. Selecione a opção que contém um sinónimo de mero.
(A) Polímero
(B) Monómero
(C) Motivo
(D) Média
(C).
Antes da reação de polimerização, a unidade que se vai repetir designa-se monómero. Após a reação de
polimerização, uma vez que existiu a quebra de uma ligação dupla ou tripla, ou perda de uma molécula
pequena, a unidade que se repete não é exatamente igual ao monómero. Designa-se por motivo ou mero.
1.2. elecione a opção que completa corretamente a frase seguinte.
A reação de síntese de um polímero designa-se por…
(A) … reação ácido-base.
(B) … reação de oxidação-redução.
(C) … reação de neutralização.
(D) … reação de polimerização.
(D).
Uma reação ácido-base envolve a troca de pelo menos um protão; uma reação de oxidação-redução, a troca de
pelo menos um eletrão; uma reação de neutralização de um ácido ou de uma base envolve a formação de um
sal (composto iónico) e água.
A reação de polimerização não tem de ser nenhuma das anteriores, apenas tem de resultar num conjunto de
unidades que se repetem n vezes (uma reação de polimerização é uma reação química em cadeia entre
moléculas de monómeros).
Cotações
8
8
Escola Data
Nome N.° Turma
TA
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1.3. Considere a seguinte reação de polimerização.
Etileno Polietileno
H
C C
H
H
H
n C
H
H
C
H
H n
1.3.1. Classifique o polímero formado (homopolímero ou copolímero).
Homopolímero.
Homopolímeros surgem quando o polímero é formado a partir de apenas um único monómero;
copolímeros resultam da união (repetida) de pelo menos dois monómeros diferentes.
1.3.2. Indique o valor mínimo do grau de polimerização (n) para que o polímero possa ter valor comercial.
nmínimo = 5000
No texto pode ler-se que “… Para que possa ter uso prático no dia a dia, a sua resistência tem de ser
ainda maior, ou seja, terá de ter n superior a 5000”.
1.3.3. O etileno é um composto produzido industrialmente a partir, por exemplo, do petróleo.
(A) O polietileno é um polímero sintético.
(B) O polietileno é um polímero artificial.
(C) O polietileno é um polímero natural.
(D) Nenhuma das anteriores.
(A).
Polímeros naturais – são aqueles que se encontram na Natureza.
Polímeros artificiais – produtos obtidos por transformação química de um polímero natural.
Polímeros sintéticos – novos materiais obtidos industrialmente sem necessidade de um produto natural
de origem.
O polietileno é obtido a partir do eteno, derivado do petróleo. Assim, o polietileno é um polímero
sintético.
Grupo II
2. As reações apresentadas traduzem o processo de síntese do polímero constituinte do kevlar, do nylon 6.6, do
policarbonato e da baquelite.
Reação (I) – síntese da poliarilamida ou poliaramida (kevlar)
NH2 C
C
n
+
O O
-H2O
HO OH
H2N
n N C
N
H H O
C
O n
Reação (II) – síntese da poliamida 6 (nylon 6.6)
H
n N
H
C
H
H H H
C C
H
C
H
C
H
H H H H H H
N
H
C N
H
H H H
C C
H
C
H
C
H H H H H
H H
C C
H
C
H
C
H H H H n
H
C
O
C
O
C
H
C N
H
C
HOOC
H
C
H
H H H
C
H
H
C COOH
H n
+
-H2O
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Reação (III) – síntese do policarbonato (policarbonato)
+ HO OH
CH3
CH3
Cℓ
Cℓ
C
C
n
n C
–HCℓ
O
O
O
CH3
CH3
C O
n
Reação (IV) – síntese do polifenol (baquelite)
+
- H2
O
H H
OH OH
CH2 CH2
O
n
n n
2.1. Identifique, justificando, o tipo de reação de polimerização que ocorre em todas as reações apresentadas.
Todas as reações apresentadas libertam uma ou mais moléculas mais pequenas (água e cloreto de hidrogénio),
para além do polímero formado.
Assim, as reações de polimerização apresentadas são todas reações de condensação.
Para que as reações pudessem ser consideradas reações de adição os monómeros teriam de ter pelo menos
uma ligação dupla ou tripla que daria origem à nova ligação entre os meros.
2.2. Dos compostos envolvidos nas reações (I), (II) e (III), identifique, justificando:
• uma poliamida;
• um poliéster;
• uma reação que não envolva compostos aromáticos.
• Reação de síntese (I) porque se forma a ligação característica das poliamidas:
• Reação de síntese (III) porque se forma a ligação característica dos poliésteres:
• Reação de síntese (I) ou (III). Um composto aromático é aquele que contém o anel aromático:
A única reação cujos compostos envolvidos não contêm este anel é a reação (II).
(A) Ambos os monómeros da reação (I) têm um grupo funcional amino.
(B) O primeiro monómero da reação (I) tem um grupo funcional amida.
(C) Ambos os monómeros da reação (II) têm um grupo funcional carboxilo.
(D) O segundo monómero da reação (III) tem um grupo funcional hidroxilo.
(D).
Grupo funcional amino: –NH2
Grupo funcional amida: –CONH2
Grupo funcional carboxilo: –COOH
Grupo funcional hidroxilo: –OH
O segundo monómero da reação (III) é o seguinte e contém o grupo funcional hidroxilo:
OH OH
CH3
CH3
C
12
16
N C
O
H
O C
O
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2.4. Identifique o monómero de menor massa molecular na reação (III).
Uma das seguintes respostas:
O
C
Cℓ
Cℓ
ou
COCℓ2
ou
fosgénio
Na reação de síntese (III):
+ HO OH
CH3
CH3
Cℓ
Cℓ
C
C
n
n C
–HCℓ
O
O
O
CH3
CH3
C O
n
os monómeros são o fosgénio (98,92 g/mol) e o difenol ou bisfenol A (228,29 g/mol).
2.5. Escreva a fórmula de estrutura do motivo do polifenol.
CH2
OH
Grupo III
A utilização de polímeros naturais na recuperação de qualquer parte do corpo humano tem vantagens. Para além de serem
substâncias de ocorrência natural, são muitas vezes idênticos a substâncias macromoleculares que o ambiente biológico
está preparado para reconhecer e lidar metabolicamente, pelo que têm baixas toxicidade e reação crónica inflamatória.
A maioria deles são biocompatíveis e biodegradáveis, quer por enzimas de ocorrência natural, ou resultam em fragmentos
não tóxicos de baixo peso molecular e solúveis em água que podem ser reabsorvíveis e eliminados do corpo por processos
metabólicos normais. Podem ser manipulados e adaptados à função pretendida, são fisiológicos (estáveis a variações de
temperatura e pH em condições fisiológicas), renováveis e apresentam compatibilidade ambiental.
Isabel Pereira (2010). Estudo da degradação de compósitos reforçados com fibras biodegradáveis para aplicações biomédicas.
Tese de mestrado, U. Porto
3.1. Tendo por base o texto e a definição de material de base sustentável, identifique duas vantagens da utilização de
polímeros naturais.
Materiais de base sustentável são aqueles que, sendo economicamente viáveis, são também renováveis,
recicláveis e biodegradáveis.
Assim, podem identificar-se como vantagens explícitas no texto o facto deste tipo de polímeros ser reciclável e
biodegradável:
“os polímeros naturais” são “renováveis e apresentam compatibilidade ambiental”;
“A maioria deles são biocompatíveis e biodegradáveis…”.
(A) O uso de materiais de base sustentável permite a diminuição de resíduos e de poluição.
(B) O uso de matérias-primas naturais garante que estas são sempre renováveis.
(C) O uso de materiais de base sustentável não permite a preservação de matérias-primas não renováveis.
(D) O uso de matérias-primas naturais garante sempre vantagens a nível económico.
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(A).
O conceito de desenvolvimento sustentável pode ser definido como a capacidade de satisfazer as necessidades
da geração atual sem comprometer a mesma capacidade das gerações futuras. Entre os objetivos mais
importantes para o desenvolvimento sustentável, encontra-se a capacidade de reduzir as consequências
nefastas das substâncias que produzimos e usamos, sendo o papel da química essencial para garantir que a
próxima geração de produtos, materiais e energia é mais sustentável do que a atual.
Para atingir estes objetivos em muito contribuem as matérias-primas naturais, no entanto, o uso de matérias-
-primas naturais não garante, por si só, a sustentabilidade, ou seja, que estas sejam renováveis em tempo útil
ou que tragam sempre vantagens do ponto de vista económico.
3.3. Identifique desvantagens/limitações do uso de polímeros naturais por comparação com os polímeros artificiais
ou sintéticos.
Identificar duas das seguintes limitações ou outras consideradas também corretas.
• Grande dificuldade em reproduzir estes polímeros em quantidades industriais sempre com a mesma
qualidade pretendida, uma vez que são de origem animal.
• A maior necessidade de controlo em termos de biodegradabilidade, uma vez que são suscetíveis a
degradação microbiana e enzimática (por exemplo, no armazenamento).
• Terem uma química mais complexa e menos conhecida quando comparados com os sintéticos, o que torna a
sua manipulação tecnológica mais elaborada.
• A sua produção pode competir com outras necessidades fundamentais do ser humano, como, por exemplo,
na área alimentar (os agricultores deixam de produzir para a alimentação e passam a produzir para a
indústria farmacêutica, aumentando, assim, por passarem a ser mais escassos, o custo dos alimentos).
• Pode levantar problemas éticos e morais, especialmente durante a pesquisa com animais vivos.
3.4. De entre os produtos seguintes selecione aquele que é formado a partir de polímeros naturais.
(A) Camisa de poliéster.
(B) Caneta de polipropileno.
(C) Bolas de bilhar (baquelite).
(D) Loiça de bambu.
(D).
O poliéster e o polipropileno são derivados do petróleo (sintéticos). A baquelite é considerada o primeiro
plástico produzido pelo ser humano e teve como objetivo substituir o uso do marfim nas bolas de bilhar, para
evitar a extinção das espécies (elefantes) produtoras de marfim.
Grupo IV
4. Observe as seguintes estruturas poliméricas.
CH2
CH CH CH
CH2
CH CH
CH2
CH2
CH2
Estrutura 1
CH2
CH C CH
CH2
CH CH
CH2
CH2
C
H
2
C
H
2
C
H
C
H
2
C
H
C
H
CH2
Estrutura 2
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4.1. Identifique a estrutura ramificada.
Estrutura 2.
Os polímeros ramificados possuem uma estrutura tridimensional, onde as longas cadeias, ramificadas ou
lineares, estão unidas umas às outras por ligações covalentes, como acontece na estrutura 2.
CH2
CH C CH
CH2
CH CH
CH2
CH2
C
H
2
C
H
2
C
H
C
H
2
C
H
C
H
CH2
4.2. Comente o valor lógico da frase seguinte:
Ambas as estruturas apresentadas dão origem a plásticos termofixos.
Os polímeros lineares, com ou sem ramificações, são termoplásticos (facilmente moldáveis), ligando-se as
cadeias entre si, geralmente, por forças de London.
Como a frase afirma que os polímeros apresentados são termofixos (formam ligações mais intensas do que as
forças de London entre as cadeias), pode concluir-se que a frase é falsa.
4.3. A estrutura 1 é obtida por reações de polimerização de adição. A reação de síntese da estrutura 2 não tem
economia atómica percentual igual a 100%.
(A) A economia atómica e percentual da reação de síntese da estrutura 1 é menor do que a economia atómica
percentual da reação de síntese da estrutura 2.
(B) A estrutura 2 foi obtida somente por reações de polimerização de adição.
(C) Na síntese da estrutura 1 libertam-se moléculas de H2.
(D) A economia atómica e percentual da reação de síntese da estrutura 1 é igual a 100%.
(D).
A economia atómica percentual de uma reação de polimerização de adição, onde apenas se forma o polímero
desejado, é sempre igual a 100%, o que invalida a escolha da alínea (A), (B) e (C) e valida a escolha da alínea
(D).
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Grupo V
5. O nylon é um polímero sintético muito importante pelo seu baixo custo de produção e elevada resistência mecânica.
No entanto, apresenta também desvantagens, como, por exemplo, baixa biodegradabilidade.
No laboratório pode-se sintetizar fazendo reagir ácido hexano-1,6-dioico, HOOC− (CH2)4 −COOH, com
hexano-1,6-diamina, H2N − (CH2)6 − NH2, ambos substâncias tóxicas e voláteis, de acordo com a seguinte reação:
H
n N
H
C
H
H H H
C C
H
C
H
C
H
H H H H H H
N
H
C N
H
H H H
C C
H
C
H
C
H H H H H
H H
C C
H
C
H
C
H H H H n
H
C
O
C
O
C
H
C N
H
C
HOOC
H
C
H
H H H
C
H
H
C COOH
H n
+
-H2O
Propriedades:
M [HOOC−(CH2)4 −COOH] = 146,14 g/mol;
M[H2N−(CH2)6 −NH2] = 116,21 g/mol;
ρ [HOOC−(CH2)4 −COOH] = 1,36 g/cm3
;
ρ [H2N−(CH2)6 −NH2] = 0,84 g/cm3
(A) Os reagentes apresentados devem ser manuseados na hotte.
(B) O polímero sintetizado é tóxico.
(C) O polímero sintetizado é volátil.
(D) Os reagentes apresentados podem ser manuseados sem luvas e sem óculos de proteção.
(A).
Deve-se usar sempre a hotte na manipulação de substâncias tóxicas ou que envolvam a libertação de vapores.
O texto inicial afirma que o ácido hexano-1,6-dioico e a hexano-1,6-diamina são ambos substâncias tóxicas e
voláteis, pelo que têm de ser manuseados na hotte e não podem ser manuseados sem luvas e sem óculos de
proteção.
O polímero sintetizado tem características físico-químicas diferentes dos monómeros que lhe deram origem,
por isso não tem de ser tóxico e volátil. O nylon é um polímero utilizado em roupas, não sendo tóxico nem
volátil.
5.2. Determine o volume de hexano-1,6-diamina necessário para fazer reagir completamente 20,0 mL de ácido
hexano-1,6-dioico.
A massa do ácido é determinada a partir da sua massa volúmica e do seu volume:
ρ =
m
__
V
⇔ 1,36 =
m
____
20,0
⇔ m = 27,2 g
A partir dessa massa pode-se determinar a quantidade química de ácido:
n =
m
__
M
⇔ n =
27,2
_______
146,14
⇔ n = 0,186 mol
nH2N−(CH2)6 −NH2
= nHOOC−(CH2)4 −COOH
Para o cálculo do volume da diamina, primeiro determina-se a sua massa:
n =
m
__
M
⇔ 0,186 =
m
_______
116,21
⇔ m = 21,6 g
e, por fim, fazendo uso da massa volúmica da diamina, determina-se o seu volume:
ρ =
m
__
V
⇔ 0,84 =
21,6
____
V
⇔ V = 26 mL
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5.3. A figura representa o processo de síntese do polímero de forma a obter um fio.
Identifique o reagente A e o reagente B.
A
B
Reagente A – hexano-1,6-diamina;
Reagente B – ácido hexano-1,6-dioico.
O reagente mais denso fica no fundo do copo; o mais leve, em cima. Neste caso, o reagente mais denso é o
ácido hexano-1,6-dioico, por isso, este é o reagente B.
5.4. Selecione a opção que contém o reagente que teria de utilizar para produzir o nylon 6.10.
(A)
O
Cℓ
Cℓ
O
(B)
O
Cℓ
Cℓ
O
(C)
O
Cℓ
Cℓ
O
(D)
O
Cℓ
Cℓ
O
(A).
Para produzir o nylon 6.10 teria de ser utilizado um reagente com 10 carbonos (ácido ou cloreto de ácido, como
é o caso), mais a amina com 6 carbonos.
8
8
Questão 1.1. 1.2. 1.3.1. 1.3.2. 1.3.3. 2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 2.5. 3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 4.1. 4.2. 4.3. 5.1. 5.2. 5.3 5.4. Total
Cotação 8 8 8 8 8 12 16 8 8 8 12 8 12 8 8 12 8 8 16 8 8 200
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121
Grupo I
1.1. ......................................................................................8 pontos
(C)
1.2. ......................................................................................8 pontos
(D)
1.3.1. ....................................................................................8 pontos
Homopolímero
1.3.2. ....................................................................................8 pontos
nmínimo = 5000
1.3.3. ....................................................................................8 pontos
(A)
Grupo II
2.1. ....................................................................................12 pontos
Tópico A
Todas as reações apresentadas libertam uma ou mais
moléculas mais pequenas (água e cloreto de hidrogénio),
para além do polímero formado.
Tópico B
Assim, as reações de polimerização apresentadas são todas
reações de condensação.
2.2. ....................................................................................16 pontos
Tópico A – poliamida
Reação de síntese (I) porque se forma a ligação
característica das poliamidas:
N C
O
H
Tópico B – poliéster
Reação de síntese (III) porque se forma a ligação
característica dos poliésteres:
O C
O
Tópico C – reação que não envolva compostos aromáticos
Reação de síntese (I) ou (III)
Um composto aromático é aquele que contém o anel
aromático:
A única reação cujos compostos envolvidos não contêm este
anel é a reação (II).
2.3. ......................................................................................8 pontos
(D)
2.4. ......................................................................................8 pontos
Uma das seguintes respostas:
O
C
Cℓ
Cℓ
ou COCℓ2 ou fosgénio
2.5. ......................................................................................8 pontos
CH2
OH
Grupo III
3.1. ....................................................................................12 pontos
Tópico A
Materiais de base sustentável são aqueles que, sendo
economicamente viáveis, são também renováveis,
recicláveis e biodegradáveis.
Tópico B
Assim, podem identificar-se como vantagens explícitas no
texto o facto deste tipo de polímeros ser reciclável e
biodegradável:
“os polímeros naturais” são “renováveis e apresentam
compatibilidade ambiental”;
“A maioria deles são biocompatíveis e biodegradáveis…”.
3.2. ......................................................................................8 pontos
(A)
3.3. ....................................................................................12 pontos
Identificar duas das seguintes limitações ou outras
consideradas também corretas.
• Grande dificuldade em reproduzir estes polímeros em
quantidades industriais sempre com a mesma qualidade
pretendida, uma vez que são de origem animal.
• A maior necessidade de controlo em termos de
biodegradabilidade, uma vez que são suscetíveis a
degradação microbiana e enzimática (por exemplo, no
armazenamento).
• Terem uma química mais complexa e menos conhecida
quando comparados com os sintéticos, o que torna a sua
manipulação tecnológica mais elaborada.
• A sua produção pode competir com outras necessidades
fundamentais do ser humano, como, por exemplo, na área
alimentar (os agricultores deixam de produzir para a
alimentação e passam a produzir para a indústria
farmacêutica, aumentando, assim, por passarem a ser
mais escassos, o custo dos alimentos).
• Pode levantar problemas éticos e morais, especialmente
durante a pesquisa com animais vivos.
3.4. ......................................................................................8 pontos
(D)
Grupo IV
4.1. ......................................................................................8 pontos
Estrutura 2
4.2. ....................................................................................12 pontos
Tópico A
Os polímeros lineares, com ou sem ramificações, são
termoplásticos (facilmente moldáveis), ligando-se as
cadeias entre si, geralmente, por forças de London.
Tópico B
Como a frase afirma que os polímeros apresentados são
termofixos (formam ligações mais intensas do que as forças
de London entre as cadeias), pode concluir-se que a frase é
falsa.
4.3. ......................................................................................8 pontos
(D)
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122
Grupo V
5.1. ......................................................................................8 pontos
(A)
5.2. ....................................................................................16 pontos
Etapa A – Cálculo da quantidade química de ácido
hexano-1,6-dioico
ρ = m
__
V
⇔ 1,36 = m
_____
20,0
⇔ m = 27,2 g
n =
m
__
M
⇔ n =
27,2
_______
146,14
⇔ n = 0,186 mol
Etapa B – Cálculo da quantidade química de
hexano-1,6-diamina
nH2N−(CH2)6−NH2
= nHOOC−(CH2)4−COOH
Etapa C – Cálculo do volume de hexano-1,6-diamina
n =
m
__
M
⇔ 0,186 =
m
_______
116,21
⇔ m = 21,6 g
ρ =
m
__
V
⇔ 0,84 =
21,6
_____
V
⇔ V = 26 mL
5.3. ......................................................................................8 pontos
Reagente A – hexano-1,6-diamina;
Reagente B – ácido hexano-1,6-dioico.
5.4. ......................................................................................8 pontos
(A)
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123
Total
200
Balanço
do
teste
N.°
de
alunos
Média
das
notas
Nota
mais
elevada
Nota
mais
baixa
N.°
de
positivas
N.°
de
negativas
%
de
positivas
%
de
negativas
Grupo
I
II
III
IV
V
Item
1.1.
1.2.
1.3.1.
1.3.2.
1.3.3.
2.1.
2.2.
2.3.
2.4.
2.5.
3.1.
3.2.
3.3.
3.4.
4.1.
4.2.
4.3.
5.1.
5.2.
5.3.
5.4.
Cotação
8
8
8
8
8
12
16
8
8
8
12
8
12
8
8
12
8
8
16
8
8
N.
°
Aluno
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
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124
Domínio 3
M12 Os plásticos e os materiais poliméricos
1.1. 8
44
1.2. 8
1.3. 12
1.4. 8
1.5. 8
M13 Polímeros sintéticos e a indústria dos polímeros
2.1. 8
96
2.2. 8
2.3. 8
2.4. 8
2.5. 16
3.1. 8
3.2. 8
3.3.1. 8
3.3.2. 12
3.3.3. 12
M14 Novos materiais
4.1. 8
36
4.2. 8
4.3.1. 12
4.3.2. 8
AL3.6 Síntese de um polímero
5.1. 8
24
5.2. 8
5.3. 8
EQ12DP
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125
Grupo I
1. O gráfico seguinte mostra a evolução da produção de polímeros desde 1940 até ao final do milénio passado.
1940 1950
Algodão
Lã
Derivados
da celulose
Produzidos
pelo ser
humano
Sintético
1960 1970 1980 1990 2000
1.1. Selecione a opção que melhor define um polímero.
(A) Polímeros são materiais constituídos por meros formados pela repetição de uma (ou várias) unidade(s)
molecular(es) pequena(s), designadas(s) por macromolécula(s).
(B) Polímeros são materiais constituídos por motivos formados pela repetição de uma (ou várias) unidade(s)
molecular(es) pequena(s), designada(s) por meros(s).
(C) Polímeros são materiais constituídos por meros formados pela repetição de uma (ou várias) unidade(s)
molecular(es) pequena(s), designadas(s) por monómero(s).
(D) Polímeros são materiais constituídos por macromoléculas formadas pela repetição de uma (ou várias)
unidade(s) molecular(es) pequena(s), designada(s) por monómero(s).
1.2. Identifique um material polimérico de origem natural representado no gráfico.
1.3. Analise o gráfico e compare a evolução da produção de polímeros artificiais e sintéticos com a produção de
polímeros naturais na segunda metade do século XX. Apresente uma justificação para a variação identificada.
Cotações
8
8
12
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Nome N.° Turma
TA
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1.4. Das estruturas seguintes selecione aquela que pode representar um polímero.
(A) Fulereno-60 (átomos de carbono)
(B) Prata
Ag+
Ag+
Ag+
Ag+
Ag+
Ag+
Ag+
Ag+
Ag+
Ag+
Ag+
Ag+
Ag+
Ag+
(C) Iodeto de potássio
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
+
+
+
+ +
+
+
+ +
(D) Polietileno
1.5. Considere a informação seguinte.
Tipo de polímero Definição
(a) Polímeros naturais (I) Novos materiais obtidos industrialmente sem necessidade de um produto natural de origem.
(b) Polímeros artificiais (II) São aqueles que se encontram na Natureza.
(c) Polímeros sintéticos (III) Produtos obtidos por transformação química de um polímero natural.
Selecione a opção que estabelece a correta correspondência entre as duas colunas.
(A) (a) – (I); (b) – (II); (c) – (III)
(B) (a) – (II); (b) – (III); (c) – (I)
(C) (a) – (III); (b) – (II); (c) – (I)
(D) (a) – (III); (b) – (I); (c) – (II)
Grupo II
2. A reação de síntese do poli(tereftalato de etileno) (PET), de fórmula molecular [C10H8O4]n, pode ser representada
pela seguinte equação química.
CH2
CH2
HOOC COOH
- H2
O
OH
Etilenoglicol Ácido tereftálico Poli(tereftalato de etileno) (PET)
n n
+
OH
CH2
CH2
O O C
O
C
O
n
2.1. Selecione a opção que contém a fórmula de estrutura que representa o motivo do poli(tereftalato de etileno).
(A)
CH2
CH2
OH
OH
(B)
HOOC COOH
(C)
CH2
CH2
O O C
O
C
O
(D)
C
O
O
2.2. Represente um dímero derivado do poli(tereftalato de etileno).
8
8
8
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2.3. Identifique o tipo de ligação química estabelecida entre as unidades estruturais do poli(tereftalato de etileno).
(A) A reação apresentada é uma reação de adição e o polímero formado é um homopolímero.
(B) A reação apresentada é uma reação de condensação e o polímero formado é um homopolímero.
(C) A reação apresentada é uma reação de adição e o polímero formado é um copolímero.
(D) A reação apresentada é uma reação de condensação e o polímero formado é um copolímero.
2.5. O PET é um polímero termoplástico derivado do petróleo.
Elabore um texto onde aborde os seguintes tópicos para o PET:
• Tipo de polímero (natural, artificial ou sintético)
• Possibilidade de reciclagem
• Possibilidade de ser biodegradável
Grupo III
3. O estireno é um hidrocarboneto cuja fórmula de estrutura é a que se apresenta na figura seguinte.
CH2
Este monómero pode formar o poliestireno, representado por:
C
H
C
7000
H
H
(A) O estireno é um hidrocarboneto saturado.
(B) O estireno apenas pode intervir em reações de polimerização de condensação.
(C) O estireno pode intervir em reações de polimerização de adição.
(D) O estireno não contém o anel benzénico.
3.2. Indique o grau de polimerização do polímero de poliestireno apresentado.
3.3. O estireno pode polimerizar com pequenas quantidades de divinilbenzeno dando origem a um polímero em que
as cadeias carbonadas ficam ligadas, por ligações covalentes, entre si.
H
C C
H
H
+
H
H
C C
CH
CH2
H
H
C C
H
H
CH2
CH
CH2
CH
CH2
CH
CH
CH2
CH
CH2
CH
CH CH2
CH
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3.3.1. Das seguintes opções selecione aquela que completa corretamente a frase seguinte.
Este novo composto formado é um…
(A) … homopolímero reticulado.
(B) … copolímero reciclável.
(C) … copolímero reticulado.
(D) … homopolímero reciclável.
3.3.2. Comente o valor lógico da seguinte afirmação:
Quanto maior for a quantidade de divinilbenzeno adicionada durante a reação de polimerização mais reticulado
ficará o polímero resultante.
3.3.3. Identifique, justificando, qual dos dois polímeros, poliestireno linear ou poliestireno reticulado, tem menor
ponto de fusão.
Grupo IV
4. Para que um material possa ser considerado biocompatível tem de ser tolerado pelos tecidos com os quais contacta
e não causar prejuízos ao organismo a curto ou a longo prazo. O mesmo deve acontecer com quaisquer produtos
resultantes da sua degradação.
4.1. Sobre os materiais utilizados em implantes biocompatíveis, selecione a opção INCORRETA.
(A) O material biocompatível não deve causar efeitos nocivos no local do implante ou no sistema biológico.
(B) Os tecidos e fluidos não devem causar degradação do material, como, por exemplo, corrosão de metais.
(C) O material deve ser mecanicamente funcional de forma a cumprir a função a que se destina.
(D) A degradação química do material deve originar produtos quimicamente muito reativos.
4.2. Na década de 60 do século XX, começaram a ser desenvolvidos materiais específicos com características
específicas de acordo com a sua aplicação. Na área dos implantes, por exemplo, os implantes temporários
começaram a ser feitos de polímeros biorreabsorvíveis utilizados em suturas cirúrgicas, cápsulas de libertação
controlada de fármacos, dispositivos ortopédicos e stents. Estes polímeros biorreabsorvíveis são materiais
sólidos que mostram degradação total sendo os subprodutos da degradação eliminados por rotas metabólicas
do organismo sem efeitos colaterais residuais.
Selecione a opção que identifica a geração a que pertence este tipo de materiais.
(A) 1.ª geração
(B) 2.ª geração
(C) 3.ª geração
(D) 4.ª geração
4.3. Um dos grupos de polímeros biocompatíveis mais promissores da atualidade são os poli(α-hidroxiácidos),
no qual se incluem o poli(ácido lático), PLA, a poli(ε-caprolactona), PCL, ou o poli(ácido glicólico), PGA.
Na figura seguinte podem observar-se as estruturas dos motivos de cada um destes polímeros.
Poli(ácido lático), PLA
O n
O CH3
Poli(ε-caprolactona), PCL
O n
O
Poli(ácido glicólico), PGA
O n
O
4.3.1. O PGA é degradado no organismo através de enzimas (esterases e carboxilpeptídases) em moléculas de
ácido glicólico e água. O ácido glicólico é, depois, por exemplo, excretado pela urina.
Comente o valor lógico da seguinte afirmação:
O PGA é biorreabsorvível.
4.3.2. Das seguintes opções selecione aquela que indica a família a que pertence o polímero.
(A) Poliolefinas
(B) Poliésteres
(C) Poliuretanos
(D) Poliamidas
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EQ12DP – 09
Grupo V
5. Para sintetizar um polímero de ureia-formaldeído um grupo de alunos reuniu o seguinte material:
• Formol ou formaldeído em solução aquosa
• Ureia comercial
• Hidróxido de sódio
• Ácido clorídrico (0,1 mol/L)
• Indicador de fenolftaleína
• Corante alimentar
O esquema reacional de parte do polímero é apresentado na figura seguinte.
Ureia
Formaldeído
O
C
N
H
H
O
CH2
O
CH2
N
H
H
O
C
N
H
H
N
H
H
O
C
N
H
H
N
H
H
O
C
N
H
N
CH2
CH2
–H2
O O
C
N N
O
C
N
H
N
5.1. Selecione de entre as seguintes opções aquela que apresenta o esquema de síntese do polímero sintetizado.
(A) n N2H4CO + n CH2O → [−CH2(NH2CO)N−]n + n H2O
(B) n N2H4CO + n CH2O → [−CH2(NH2CO)NCH2−]n + n H2O
(C) n N2H4CO + (n − 1) CH2O → [−CH2(NH2CO)NCH2−]n + (n − 1) H2O
(D) n N2H4CO + (n − 1) CH2O → [−CH2(NH2CO)N−]n + (n − 1) H2O
5.2. Organize as seguintes etapas muito simplificadas de um possível procedimento laboratorial que vise a síntese
do polímero.
(I) Introduzir algumas gotas do corante com a cor desejada e colocar num molde para obter a forma pretendida.
(II) Num outro copo introduzir formaldeído, solução aquosa de hidróxido de sódio e a ureia.
(III) Adicionar fenolftaleína e, depois, algumas gotas de ácido clorídrico até que a mistura perca a cor rosa.
(IV) Aquecer a mistura até que a ureia se encontre toda dissolvida.
(V) Calçar luvas.
5.3. Identifique o grupo funcional presente no formaldeído e escreva o seu nome de acordo com as regras da União
Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC).
8
8
8
Questão 1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5. 2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 2.5. 3.1 3.2 3.3.1. 3.3.2. 3.3.3. 4.1 4.2 4.3.1. 4.3.2. 5.1. 5.2. 5.3. Total
Cotação 8 8 12 8 8 8 8 8 8 16 8 8 8 12 12 8 8 12 8 8 8 8 200
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Grupo I
1. O gráfico seguinte mostra a evolução da produção de polímeros desde 1940 até ao final do milénio passado.
1940 1950
Algodão
Lã
Derivados
da celulose
Produzidos
pelo ser
humano
Sintético
1960 1970 1980 1990 2000
1.1. Selecione a opção que melhor define um polímero.
(A) Polímeros são materiais constituídos por meros formados pela repetição de uma (ou várias) unidade(s)
molecular(es) pequena(s), designadas(s) por macromolécula(s).
(B) Polímeros são materiais constituídos por motivos formados pela repetição de uma (ou várias) unidade(s)
molecular(es) pequena(s), designada(s) por meros(s).
(C) Polímeros são materiais constituídos por meros formados pela repetição de uma (ou várias) unidade(s)
molecular(es) pequena(s), designadas(s) por monómero(s).
(D) Polímeros são materiais constituídos por macromoléculas formadas pela repetição de uma (ou várias)
unidade(s) molecular(es) pequena(s), designada(s) por monómero(s).
(D).
Por definição, polímeros são materiais constituídos por macromoléculas formadas pela repetição de uma (ou
várias) unidade(s) molecular(es) pequena(s), designada(s) por monómero(s).
Os meros ou motivos são as repetições existentes no polímero que tiveram origem no monómero.
Cotações
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Escola Data
Nome N.° Turma
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1.2. Identifique um material polimérico de origem natural representado no gráfico.
Algodão ou lã.
Os restantes materiais apresentados ou são sintéticos ou artificiais (derivados de celulose).
1.3. Analise o gráfico e compare a evolução da produção de polímeros artificiais e sintéticos com a produção de
polímeros naturais na segunda metade do século XX. Apresente uma justificação para a variação identificada.
Da análise do gráfico é possível verificar que a produção de lã e dos derivados da celulose diminuiu no intervalo
de tempo considerado. O algodão manteve um crescimento lento, enquanto os polímeros sintéticos e os
produzidos pelo ser humano tiveram um crescimento muito acentuado.
O aumento da produção de polímeros sintéticos e dos polímeros produzidos pelo ser humano é consequência
da evolução do conhecimento na área da Química e do aumento da procura destes materiais por parte da
sociedade moderna. É também uma consequência da diminuição do custo de produção destes materiais,
apesar de estarem associados ao aumento do custo dos derivados do petróleo.
1.4. Das estruturas seguintes selecione aquela que pode representar um polímero.
(A) Fulereno-60 (átomos de carbono)
(B) Prata
Ag+
Ag+
Ag+
Ag+
Ag+
Ag+
Ag+
Ag+
Ag+
Ag+
Ag+
Ag+
Ag+
Ag+
(C) Iodeto de potássio
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
+
+
+
+ +
+
+
+ +
(D) Polietileno
(D).
Polímeros são materiais constituídos por macromoléculas formadas pela repetição de uma (ou várias)
unidade(s) molecular(es) pequena(s), designada(s) por monómero(s), como acontece na estrutura (D).
A estrutura (A) é uma macromolécula; a (B) é um metal; a (C) é um sal ou composto iónico.
1.5. Considere a informação seguinte.
Tipo de polímero Definição
(a) Polímeros naturais (I) Novos materiais obtidos industrialmente sem necessidade de um produto natural de origem.
(b) Polímeros artificiais (II) São aqueles que se encontram na Natureza.
(c) Polímeros sintéticos (III) Produtos obtidos por transformação química de um polímero natural.
Selecione a opção que estabelece a correta correspondência entre as duas colunas.
(A) (a) – (I); (b) – (II); (c) – (III)
(B) (a) – (II); (b) – (III); (c) – (I)
(C) (a) – (III); (b) – (II); (c) – (I)
(D) (a) – (III); (b) – (I); (c) – (II)
(B).
(a) Polímeros naturais – (II) São aqueles que se encontram na Natureza.
(b) Polímeros artificiais – (III) Produtos obtidos por transformação química de um polímero natural.
(c) Polímeros sintéticos – (I) Novos materiais obtidos industrialmente sem necessidade de um produto natural
de origem.
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Grupo II
2. A reação de síntese do poli(tereftalato de etileno) (PET), de fórmula molecular [C10H8O4]n, pode ser representada
pela seguinte equação química.
CH2
CH2
HOOC COOH
- H2
O
OH
Etilenoglicol Ácido tereftálico Poli(tereftalato de etileno) (PET)
n n
+
OH
CH2
CH2
O O C
O
C
O
n
2.1. Selecione a opção que contém a fórmula de estrutura que representa o motivo do poli(tereftalato de etileno).
(A)
CH2
CH2
OH
OH
(B)
HOOC COOH
(C)
CH2
CH2
O O C
O
C
O
(D)
C
O
O
(C).
O motivo ou mero é a unidade que se repete no polímero
Poli(tereftalato de etileno) (PET)
CH2
CH2
O O C
O
C
O
n
,
ou seja, é a estrutura:
CH2
CH2
O O C
O
C
O
2.2. Represente um dímero derivado do poli(tereftalato de etileno).
Um dímero resulta da reação de polimerização entre dois monómeros de poli(tereftalato de etileno) e pode ser
representado por:
CH2
CH2
CH2
CH2
HO O O OH
O
C
O
C
O
C
O
C
O
2.3. Identifique o tipo de ligação química estabelecida entre as unidades estruturais do poli(tereftalato de etileno).
Ligação covalente.
As ligações que se formam durante a polimerização são ligações covalentes.
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(A) A reação apresentada é uma reação de adição e o polímero formado é um homopolímero.
(B) A reação apresentada é uma reação de condensação e o polímero formado é um homopolímero.
(C) A reação apresentada é uma reação de adição e o polímero formado é um copolímero.
(D) A reação apresentada é uma reação de condensação e o polímero formado é um copolímero.
(D).
Se a reação de polimerização ocorrer com perda de uma ou mais moléculas pequenas, a reação será sempre
uma reação de condensação. Se a reação ocorresse com a quebra de uma ou mais ligações covalentes duplas
ou triplas, seria de adição.
Um polímero formado pela junção de dois monómeros diferentes é um copolímero, como é o caso, pois o PET
resulta da junção do etilenoglicol com o ácido tereftálico.
2.5. O PET é um polímero termoplástico derivado do petróleo.
Elabore um texto onde aborde os seguintes tópicos para o PET:
• Tipo de polímero (natural, artificial ou sintético)
• Possibilidade de reciclagem
• Possibilidade de ser biodegradável
Todos os polímeros produzidos a partir de derivados do petróleo são polímeros sintéticos.
Os polímeros termoplásticos podem ser fundidos e depois moldados noutras formas, por isso são recicláveis.
Os polímeros derivados do petróleo não são, regra geral, biodegradáveis. O PET não é exceção, estima-se que
demore 600 anos a desaparecer quando abandonado no meio ambiente.
Grupo III
3. O estireno é um hidrocarboneto cuja fórmula de estrutura é a que se apresenta na figura seguinte.
CH2
Este monómero pode formar o poliestireno, representado por:
C
H
C
7000
H
H
(A) O estireno é um hidrocarboneto saturado.
(B) O estireno apenas pode intervir em reações de polimerização de condensação.
(C) O estireno pode intervir em reações de polimerização de adição.
(D) O estireno não contém o anel benzénico.
(C).
Uma reação de polimerização de adição é aquela que ocorre por quebra de uma ou mais ligações duplas ou
triplas. O estireno tem um anel aromático muito estável pelo que não é de prever que existam reações de
polimerização por esta estrutura da molécula. O radical contém uma ligação dupla que pode dar origem a uma
polimerização de adição, como aquela que ocorre quando se forma o poliestireno.
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3.2. Indique o grau de polimerização do polímero de poliestireno apresentado.
n = 7000
O grau de polimerização é o termo n e representa o número de vezes que a unidade estrutural (motivo) do
polímero se repete, conferindo uma noção sobre o comprimento da cadeia polimérica.
3.3. O estireno pode polimerizar com pequenas quantidades de divinilbenzeno dando origem a um polímero em que
as cadeias carbonadas ficam ligadas, por ligações covalentes, entre si.
H
C C
H
H
+
H
H
C C
CH
CH2
H
H
C C
H
H
CH2
CH
CH2
CH
CH2
CH
CH
CH2
CH
CH2
CH
CH CH2
CH
3.3.1. Das seguintes opções selecione aquela que completa corretamente a frase seguinte.
Este novo composto formado é um…
(A) … homopolímero reticulado.
(B) … copolímero reciclável.
(C) … copolímero reticulado.
(D) … homopolímero reciclável.
(C).
Um polímero formado pela junção de dois monómeros diferentes é um copolímero, como é o caso, pois o
polímero formado resulta da junção do estireno com o divinilbenzeno.
O polímero é reticulado porque as diferentes cadeias carbonadas ficam ligadas entre si por ligações
covalentes.
CH
CH2
CH2
CH
CH2
CH
CH2
CH
CH
CH2
CH
CH2
CH
CH CH2
CH
3.3.2. Comente o valor lógico da seguinte afirmação:
Quanto maior for a quantidade de divinilbenzeno adicionada durante a reação de polimerização mais reticulado
ficará o polímero resultante.
O divinilbenzeno é o monómero responsável pela criação de ligações (covalentes) entre as cadeias de
poliestireno.
Consequentemente, quanto maior for a quantidade de divinilbenzeno maior será o número de ligações
entre cadeias de poliestireno e mais reticulado será o polímero formado. Assim, a afirmação é
verdadeira.
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3.3.3. Identifique, justificando, qual dos dois polímeros, poliestireno linear ou poliestireno reticulado, tem menor
ponto de fusão.
O ponto de fusão é tanto maior quanto maior for a intensidade das ligações intermoleculares e/ou
intercadeias poliméricas.
Como as ligações entre cadeias do poliestireno linear são ligações dipolo instantâneo-dipolo induzido,
mais fracas do que as ligações covalentes existentes entre as cadeias do poliestireno reticulado, o
poliestireno linear terá menor ponto de fusão do que o poliestireno reticulado. Neste caso, o ponto de
fusão será superior à temperatura de desagregação do polímero, pelo que o polímero não deve ser um
termoplástico (não funde).
Grupo IV
4. Para que um material possa ser considerado biocompatível tem de ser tolerado pelos tecidos com os quais contacta
e não causar prejuízos ao organismo a curto ou a longo prazo. O mesmo deve acontecer com quaisquer produtos
resultantes da sua degradação.
4.1. Sobre os materiais utilizados em implantes biocompatíveis, selecione a opção INCORRETA.
(A) O material biocompatível não deve causar efeitos nocivos no local do implante ou no sistema biológico.
(B) Os tecidos e fluidos não devem causar degradação do material, como, por exemplo, corrosão de metais.
(C) O material deve ser mecanicamente funcional de forma a cumprir a função a que se destina.
(D) A degradação química do material deve originar produtos quimicamente muito reativos.
(D).
Se a degradação do material originar produtos quimicamente muito reativos, estes produtos devem cumprir
uma função médico-biológica. Os biomateriais que se degradam, como suturas internas, não podem ser muito
reativos sob pena de causarem infeções ou alergias a um paciente num estado delicado de saúde. No limite,
estes produtos poderiam causar a morte. Assim, a degradação química do material não tem de originar
produtos quimicamente muito reativos.
4.2. Na década de 60 do século XX, começaram a ser desenvolvidos materiais específicos com características
específicas de acordo com a sua aplicação. Na área dos implantes, por exemplo, os implantes temporários
começaram a ser feitos de polímeros biorreabsorvíveis utilizados em suturas cirúrgicas, cápsulas de libertação
controlada de fármacos, dispositivos ortopédicos e stents. Estes polímeros biorreabsorvíveis são materiais
sólidos que mostram degradação total sendo os subprodutos da degradação eliminados por rotas metabólicas
(A) 1.ª geração
(B) 2.ª geração
(C) 3.ª geração
(D) 4.ª geração
(C).
Os materiais de 3.ª geração são materiais criados com características específicas de acordo com a sua
aplicação, cujo uso teve início na década de 60, como identificado no texto inicial.
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4.3. Um dos grupos de polímeros biocompatíveis mais promissores da atualidade são os poli(α-hidroxiácidos),
no qual se incluem o poli(ácido lático), PLA, a poli(ε-caprolactona), PCL, ou o poli(ácido glicólico), PGA.
Na figura seguinte podem observar-se as estruturas dos motivos de cada um destes polímeros.
Poli(ácido lático), PLA
O n
O CH3
Poli(ε-caprolactona), PCL
O n
O
Poli(ácido glicólico), PGA
O n
O
4.3.1. O PGA é degradado no organismo através de enzimas (esterases e carboxilpeptídases) em moléculas de
ácido glicólico e água. O ácido glicólico é, depois, por exemplo, excretado pela urina.
Comente o valor lógico da seguinte afirmação:
O PGA é biorreabsorvível.
De acordo com a informação presente no texto inicial, polímeros biorreabsorvíveis são materiais sólidos
que mostram degradação total, sendo os subprodutos da degradação eliminados por rotas metabólicas
Como o PGA é degradado pelo organismo em moléculas de ácido glicólico e água, que depois são
excretadas pela urina, a afirmação é verdadeira.
4.3.2. Das seguintes opções selecione aquela que indica a família a que pertence o polímero.
(A) Poliolefinas
(B) Poliésteres
(C) Poliuretanos
(D) Poliamidas
(B).
Um poliéster é um tipo de polímero que contém o grupo éster na sua cadeia polimérica:
O
O
Todos os polímeros apresentados apresentam este grupo funcional.
Grupo V
5. Para sintetizar um polímero de ureia-formaldeído um grupo de alunos reuniu o seguinte material:
• Formol ou formaldeído em solução aquosa
• Ureia comercial
• Hidróxido de sódio
• Ácido clorídrico (0,1 mol/L)
• Indicador de fenolftaleína
• Corante alimentar
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137
O esquema reacional de parte do polímero é apresentado na figura seguinte.
Ureia
Formaldeído
O
C
N
H
H
O
CH2
O
CH2
N
H
H
O
C
N
H
H
N
H
H
O
C
N
H
H
N
H
H
O
C
N
H
N
CH2
CH2
–H2
O O
C
N N
O
C
N
H
N
5.1. Selecione de entre as seguintes opções aquela que apresenta o esquema de síntese do polímero sintetizado.
(A) n N2H4CO + n CH2O → [−CH2(NH2CO)N−]n + n H2O
(B) n N2H4CO + n CH2O → [−CH2(NH2CO)NCH2−]n + n H2O
(C) n N2H4CO + (n − 1) CH2O → [−CH2(NH2CO)NCH2−]n + (n − 1) H2O
(D) n N2H4CO + (n − 1) CH2O → [−CH2(NH2CO)N−]n + (n − 1) H2O
(C).
Verifica-se que o copolímero formado resulta de uma reação em que 1 molécula de formaldeído (CH2O) forma
uma ligação entre 2 moléculas de ureia com perda de 1 molécula de água.
No esquema apresentado, 3 moléculas de ureia reagem com 2 moléculas de formaldeído, pelo que tem de
existir perda de 2 moléculas de água. Assim, a única reação que obedece a esta proporção é a reação
representada na opção (C).
5.2. Organize as seguintes etapas muito simplificadas de um possível procedimento laboratorial que vise a síntese
do polímero.
(I) Introduzir algumas gotas do corante com a cor desejada e colocar num molde para obter a forma pretendida.
(II) Num outro copo introduzir formaldeído, solução aquosa de hidróxido de sódio e a ureia.
(III) Adicionar fenolftaleína e, depois, algumas gotas de ácido clorídrico até que a mistura perca a cor rosa.
(IV) Aquecer a mistura até que a ureia se encontre toda dissolvida.
(V) Calçar luvas.
(V); (II); (IV); (III); (I).
5.3. Identifique o grupo funcional presente no formaldeído e escreva o seu nome de acordo com as regras da União
Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC).
Grupo funcional carbonilo.
Como este grupo funcional aparece num carbono terminal (neste caso, no carbono 1), o composto é um
aldeído (—CHO). Como apenas contém um carbono, o nome IUPAC do composto é metanal.
8
8
8
Questão 1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5. 2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 2.5. 3.1 3.2 3.3.1. 3.3.2. 3.3.3. 4.1 4.2 4.3.1. 4.3.2. 5.1. 5.2. 5.3. Total
Cotação 8 8 12 8 8 8 8 8 8 16 8 8 8 12 12 8 8 12 8 8 8 8 200
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Testes
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138
Grupo I
1.1. ......................................................................................8 pontos
(D)
1.2. ......................................................................................8 pontos
Algodão ou lã.
1.3. ....................................................................................12 pontos
Tópico A – Análise do gráfico
Da análise do gráfico é possível verificar que a produção de
lã e dos derivados da celulose diminuiu no intervalo de
tempo considerado. O algodão manteve um crescimento
lento, enquanto os polímeros sintéticos e os produzidos
pelo ser humano tiveram um crescimento muito acentuado.
O aumento da produção de polímeros sintéticos e dos
polímeros produzidos pelo ser humano é consequência da
evolução do conhecimento na área da Química e do aumento
da procura destes materiais por parte da sociedade
moderna. É também uma consequência da diminuição do
custo de produção destes materiais, apesar de estarem
associados ao aumento do custo dos derivados do petróleo.
1.4. ......................................................................................8 pontos
(D)
1.5. ......................................................................................8 pontos
(B)
Grupo II
2.1. ......................................................................................8 pontos
(C)
2.2. ......................................................................................8 pontos
CH2
CH2
CH2
CH2
HO O O OH
O
C
O
C
O
C
O
C
O
2.3. ......................................................................................8 pontos
Ligação covalente.
2.4. ......................................................................................8 pontos
(D)
2.5. ....................................................................................16 pontos
Tópico A – Tipo de polímero
Todos os polímeros produzidos a partir de derivados do
petróleo são polímeros sintéticos.
Tópico B – Possibilidade de reciclagem
Os polímeros termoplásticos podem ser fundidos e depois
moldados noutras formas, por isso são recicláveis.
Tópico C – Possibilidade de ser biodegradável
Os polímeros derivados do petróleo não são, regra geral,
biodegradáveis. O PET não é exceção, estima-se que
demore 600 anos a desaparecer quando abandonado no
meio ambiente.
Grupo III
3.1. ......................................................................................8 pontos
(C)
3.2. ......................................................................................8 pontos
n = 7000
3.3.1. ....................................................................................8 pontos
(C)
3.3.2. ..................................................................................12 pontos
Tópico A – Identificação do monómero
O divinilbenzeno é o monómero responsável pela criação de
ligações (covalentes) entre as cadeias de poliestireno.
Consequentemente, quanto maior for a quantidade de
divinilbenzeno maior será o número de ligações entre
cadeias de poliestireno e mais reticulado será o polímero
formado. Assim, a afirmação é verdadeira.
3.3.3. ..................................................................................12 pontos
Tópico A – Relação entre o ponto de fusão e a intensidade
das ligações
O ponto de fusão é tanto maior quanto maior for a
intensidade das ligações intermoleculares e/ou
intercadeias poliméricas.
Tópico B – Comparação dos pontos de fusão
Como as ligações entre cadeias do poliestireno linear são
ligações dipolo instantâneo-dipolo induzido, mais fracas do
que as ligações covalentes existentes entre as cadeias do
poliestireno reticulado, o poliestireno linear terá menor
ponto de fusão do que o poliestireno reticulado.
Grupo IV
4.1. ......................................................................................8 pontos
(D)
4.2. ......................................................................................8 pontos
(C)
4.3.1. ..................................................................................12 pontos
Tópico A
De acordo com a informação presente no texto inicial,
polímeros biorreabsorvíveis são materiais sólidos que
mostram degradação total, sendo os subprodutos da
degradação eliminados por rotas metabólicas do organismo
sem efeitos colaterais residuais.
Tópico B
Como o PGA é degradado pelo organismo em moléculas de
ácido glicólico e água, que depois são excretadas pela urina,
a afirmação é verdadeira.
4.3.2. ....................................................................................8 pontos
(B)
Grupo V
5.1. ......................................................................................8 pontos
(C)
5.2. ......................................................................................8 pontos
(V); (II); (IV); (III); (I)
5.3. ......................................................................................8 pontos
Grupo funcional carbonilo (–CHO) e o nome IUPAC do
composto é metanal.
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139
Total
200
Balanço
do
teste
N.°
de
alunos
Média
das
notas
Nota
mais
elevada
Nota
mais
baixa
N.°
de
positivas
N.°
de
negativas
%
de
positivas
%
de
negativas
Grupo
I
II
III
IV
V
Item
1.1.
1.2.
1.3.
1.4.
1.5.
2.1.
2.2.
2.3.
2.4.
2.5.
3.1.
3.2.
3.3.1.
3.3.2.
3.3.3.
4.1.
4.2.
4.3.1.
4.3.2.
5.1.
5.2.
5.3.
Cotação
8
8
12
8
8
8
8
8
8
16
8
8
8
12
12
8
8
12
8
8
8
8
N.
°
Aluno
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
EQ12DP
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Testes
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Anexos
Grelha de observação
de aula
Grelha de observação
da atividade laboratorial
Grelha de registo
de trabalhos de casa
Grelha de avaliação
de trabalhos escritos
Ficha de autoavaliação
do aluno
Projetos de Investigação
Unidades SI –
Decreto-Lei n.° 128/2010,
de 3 de dezembro
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142
Grelha de observação de aula
Ano: Turma: Ano letivo: -
Nota:
Assinalar
em
cada
campo
a
data
no
caso
de
incumprimento.
N.
°
Aluno
Assiduidade/Pontualidade
Material
necessário
Comportamento
adequado
Participação
construtiva
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
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EQ12DP
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143
N.
° Aluno
Comportamento
adequado
É cuidadoso no
manuseamento
de materiais
e reagentes
Colabora com
os elementos
do grupo
Tem uma atitude
adequada
face às tarefas
propostas
Efetua
registos
de forma
organizada
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
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Grelha de observação da atividade laboratorial
Anexos
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144
Grelha de registo de trabalhos de casa
Nota:
Assinalar
em
cada
campo
a
data
no
caso
de
incumprimento.
N.
°
Aluno
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
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20
21
22
23
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26
27
28
29
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145
Grelha de avaliação de trabalhos escritos
N.
°
Aluno
Estrutura
e
apresentação
de
conteúdos
Linguagem
clara
e
cientificamente
correta
Cumprimento
de
prazos
de
entrega
Exposição
oral
do
trabalho
Classificação
final
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
EQ12DP – 10
Anexos
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146
Ficha de autoavaliação do aluno
Classificação obtida nos testes de avaliação sumativa
1.° Período 2.° Período 3.° Período
Classificação obtida nos trabalhos escritos/questões de aula
Classificação obtida nos relatórios/questionários laboratoriais
Atitudes nas aulas prático-laboratoriais
Comportamento adequado
Cuidado no manuseamento de materiais e reagentes
Colaboração efetiva com os elementos do grupo
Atitude adequada face às tarefas propostas
Registos organizados
Média
Tendo em conta os critérios específicos de avaliação
para a disciplina proponho a classificação de:
Outros elementos de avaliação
Nome: Turma: N.°:
Atitudes na sala de aula
Assiduidade/Pontualidade
Material necessário para a aula
Comportamento adequado
Participação construtiva
Média
Para cada um dos itens seguintes atribuir um valor de 0 a 20
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147
Observações justificativas da avaliação
1.° Período
Data: - - O(A) aluno(a):
2.° Período
3.° Período
Anexos
EQ12DP
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148
A importância da Química como ciência central
e como vertente multidisciplinar
O programa de Química de 12.° ano
A conceção do programa de Química de 12.° ano assenta em oito princípios:
1 Ensinar Química como um dos pilares da cultura do Mundo Moderno.
2 Ensinar Química para o dia a dia.
3 Ensinar Química como forma de interpretar o Mundo.
4 Ensinar Química para a cidadania.
5 Ensinar Química para compreender a sua inter-relação com a tecnologia.
6 Ensinar Química para melhorar atitudes face a esta Ciência.
7 Ensinar Química por razões estéticas (a apropriação de saberes que permitem a compreensão da
origem, diversidade e evolução do mundo natural).
8 Ensinar Química para preparar escolhas profissionais.
O estudo da Química de 12.° ano pretende desenvolver nos alunos competências na dimensão:
(I) dos saberes; (II) das ações; (III) dos valores.
A dimensão dos saberes abarca:
1 Competências de conteúdo: conhecimento declarativo e conceptual do domínio da Química.
2 Competências epistemológicas: visão geral sobre o significado da Ciência, e da Química em particular,
como forma de ver o mundo distinta de outras interpretações.
A dimensão das ações inclui:
1 Competências de aprendizagem: capacidade para usar diferentes estratégias de aprendizagem e modos
de construção de conhecimento científico.
2 Competências sociais: capacidade para cooperar em equipa de forma a recolher dados, executar
procedimentos ou interpretar informação científica.
3 Competências processuais: capacidades para observar, experimentar, avaliar, interpretar gráficos,
mobilizar destrezas matemáticas; usar modelos; analisar criticamente situações particulares, gerar e
testar hipóteses.
4 Competências comunicativas: capacidade para usar e compreender linguagem científica, registar, ler e
argumentar, usando linguagem científica.
A dimensão dos valores relaciona-se com:
Competências éticas: conhecimento de normas e sua relatividade em contextos locais e ainda do seu
carácter temporal.
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149
A Química relaciona-se com outras ciências assumindo um
papel central
A interdisciplinaridade entre as várias ciências é cada vez mais assumida como uma condição essencial
na aprendizagem significativa dos diferentes conceitos científicos, dos mais elementares aos mais
ambiciosos.
Medicina
Paleontologia
Botânica
Física
Bioquímica
Neurologia Psicologia
Geologia
Meteorologia
Química
Ecologia
Astronomia Eletrónica
Metalurgia Engenharia
Arqueologia Agricultura
Biologia
Farmácia Toxicologia
Fisiologia
A falta de adesão, cada vez mais crescente, dos alunos pela opção da disciplina de Química no 12.° ano
tem tido várias implicações:
– dificuldades em compreender e aplicar os conteúdos programáticos curriculares a novas situações/
problemas com que deparam no seu quotidiano;
– dificuldades demonstradas nas aprendizagens das disciplinas estruturantes de diferentes cursos,
ligados à área científica, onde se integram no ensino superior, dando origem aos baixos
aproveitamentos escolares em disciplinas como Química Geral, Química Orgânica, Bioquímica, etc.
(C. Rio & M. Mateus, 2016).
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150
O diagrama seguinte ilustra alguns ramos da Química a estudar nos diferentes cursos da área científica:
Química
Química Computacional
Nanotecnologia
Ciências dos materiais
Química
Analítica
Química
Orgânica
Química
Inorgânica
Química
Física
Química
Teórica
Bioquímica
Estas e outras preocupações, que têm originado um longo debate junto da comunidade científica portuguesa,
e não só, estão profundamente documentadas na literatura da especialidade em que se defende a importância da
interdisciplinaridade na sedimentação de conceitos básicos e estruturantes para o desenvolvimento da
aprendizagem em Química (M. Baum et al., 2006; A. Hakim et al. 2016, cit. C. Rio & M. Mateus, 2016).
Defende-se, nesta perspetiva, a proposta de pequenos projetos que, por um lado, levem os alunos a
perceber melhor a importância da Química no seu dia a dia, e, por outro, promovam a interdisciplinaridade,
permitam o desenvolvimento de competências relacionadas com a criatividade e a interligação de conceitos
(N. Reid, 2008; R. Schwartz-Bloom et al., 2011).
A este propósito, a Sociedade Portuguesa de Química (SPQ) defendeu, no âmbito das recomendações
apresentadas sobre o novo programa de Química de 12.° ano, a inclusão de capítulo(s) em que a ligação entre
Química e ambiente, Química e arte, Química e medicina, etc., pudesse ser abordada (SPQ, 2013).
Na sequência de todos os argumentos apresentados, propõe-se aos alunos a realização de alguns
trabalhos de projeto de investigação, na sala de aula e/ou no âmbito de outras atividades extracurriculares
que, tendo como objeto de estudo situações ligadas ao seu quotidiano, permitam o reforço de aprendizagens
de conhecimentos científicos previstos no programa de 12.° ano (e ainda nos programas de 10.° e 11.° anos),
em articulação com outros programas de outras disciplinas ou áreas curriculares.
Propostas de atividades de projeto de investigação
Embora as investigações (entendidas como trabalhos práticos, não necessariamente laboratoriais ou
experimentais, que consistem em atividades de resolução de problemas) não possam ser sistematicamente utilizadas
para ensinar todos os temas previstos no currículo (pela dificuldade de gestão do tempo, por não serem as mais
adequadas para promover a evolução das conceções alternativas, etc.), todos os alunos deveriam ter a
oportunidade de realizar algumas investigações que, ao promover o desenvolvimento de conhecimentos
conceptuais e metodológicos, promovem nos alunos uma noção mais adequada sobre a natureza do
conhecimento científico e dos processos da ciência (Leite, 2001; Leite & Figueiroa, 2004; Silva, C., 2010).
Este tipo de atividades (quando comparadas com outras tipologias) exigem do aluno maior participação
(possuem, por isso, maior grau de abertura) em todas as fases do desenvolvimento do trabalho,
nomeadamente nos seguintes parâmetros:
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151
– Definição do problema a investigar;
– Planificação da atividade;
– Especificar, eleger as estratégias consideradas mais eficazes ou propor alternativas sobre o plano de
investigação inicialmente traçado;
– Recolha de informações necessárias para dar resposta ao problema;
– Elaboração de reflexões e conclusões;
– Comunicação da investigação realizada e promoção de reflexão sobre a problemática em estudo em
grupo mais alargado;
– Divulgação do trabalho investigativo à comunidade.
A Química está presente em todos os momentos e ações diárias da nossa vida. Neste âmbito, foi
necessário fazer algumas opções. Os temas escolhidos para as propostas de atividades de projeto de
investigação seguiram dois critérios:
1 Relação mais evidente com os temas estudados no 12.° ano.
2 Diversidade de temas que relacionam a Química com outras áreas do saber.
O diagrama seguinte reúne as várias propostas.
o desporto
o ambiente
os perfumes
Química e...
os produtos de beleza
a engenharia genética
a gastronomia molecular
a produção industrial a indústria farmacêutica
os inseticidas o tratamento do lixo
os combustíveis
a alimentação
a vida a arte
a medicina
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152
Articulando as reflexões anteriores com o que o programa preconiza, pretende-se com estas 15 propostas
de trabalho que os alunos, de forma autónoma, individualmente ou em pequenos grupos, desenvolvam
competências conceptuais, processuais e atitudinais inerentes a uma atividade do tipo investigativa que, por se
caracterizar por uma maior exigência e grau de abertura quando comparadas com as outras tipologias de
atividades práticas, se aproximam do trabalho desenvolvido por um químico, articulando saberes com
investigadores de outras áreas científicas, à medida que o conhecimento científico se constrói.
Cada uma das 15 propostas (a selecionar pelo(s) aluno(s)) apresentam duas etapas:
Ponto de partida
Apresentação do tema (Química e…) de forma muito genérica (os referenciados no diagrama anterior); de
acordo com a temática, são listadas algumas vantagens, constrangimentos e/ou oportunidades de melhoria.
Fase de desenvolvimento
Solicitação ao aluno da escolha do tema geral e realização da sua investigação. Nesta fase sugere-se a
seguinte organização (dada a conhecer ao aluno):
1 Formule uma questão-problema relacionada com este tema.
2 Elabore um plano de estudos que se proponha responder à questão-problema.
3 Apresente o plano ao(à) professor(a).
4 Reformule o plano, se necessário, de acordo com as recomendações/sugestões do(a) professor(a).
5 Apresente a primeira versão da sua investigação ao(à) professor(a) para validação.
6 Se for o caso, complemente a sua investigação de acordo com as sugestões/recomendações do(a)
professor(a).
7 Prepare a apresentação oral da sua investigação ao grupo-turma/escola (com recurso a um
PowerPoint®
, Prezi®
, filme, dramatização, etc.).
8 Elabore um texto para divulgação num cartaz no placard da escola/publicação na revista da escola/no
jornal local.
9 Solicite a colaboração do(a) professor(a) de Química e/ou de Português para a revisão do texto final.
É sugerida ainda ao aluno uma proposta de guião de investigação que permitirá auxiliar a planificação
da atividade investigativa:
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153
Escola
Nome(s)
Turma
Química 12.º ano
1. Tema:
2. Outras disciplinas envolvidas:
3. Bibliografia:
4. Lista de conceitos/temas a abordar/articular:
5. Calendarização
5.1. Escolha do tema:
5.2. Revisão de literatura:
5.3. Elaboração do plano de investigação:
5.4. Validação/reformulação do plano:
5.5. Primeira versão da investigação:
5.6. Validação/reformulação da investigação:
5.7. Preparação da apresentação:
5.8. Apresentação:
5.9. Elaboração da primeira versão do texto para divulgação/publicação:
5.10. Divulgação/publicação do texto final:
Guião de investigação
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154
O Sistema Métrico Decimal criado em 1789 adotou,
inicialmente, três unidades básicas de medida: o metro,
o litro e o quilograma. Posteriormente, este sistema foi
consagrado internacionalmente através da Convenção
do Metro, tratado celebrado em Paris, em 20 de maio de
1875, por 17 países, incluindo Portugal.
Entretanto, o desenvolvimento científico e tecnoló-
gico passou a exigir medições cada vez mais exatas e em
muitos outros domínios, tendo sido sucessivamente
aprovadas novas unidades e outras regras pela Confe-
rência Geral de Pesos e Medidas (CGPM), que é o órgão
de decisão quadrienal da Convenção do Metro.
Em 1960, o sistema métrico decimal foi designado
Sistema Internacional de Unidades (SI). O SI define os
nomes, símbolos e definições das unidades, bem como
os prefixos e símbolos dos múltiplos e submúltiplos das
mesmas unidades e contempla ainda recomendações
para a escrita e para a utilização dos símbolos aprova-
dos pela CGPM.
O SI foi adotado em Portugal através do Decreto-Lei
n.° 427/83, de 7 de dezembro, alterado pelo Decreto-Lei
n.° 320/84, de 1 de outubro, o qual foi posteriormente
revogado pelo Decreto-Lei n.° 238/94, de 19 de setem-
bro, alterado pelo Decreto-Lei n.° 254/2002, de 22 de
novembro, que aprovou de novo o sistema de unidades
de medida legais e transpôs para a ordem jurídica na-
cional a Diretiva n.° 80/181/CEE, do Conselho, de 20 de
dezembro de 1979, relativa à aproximação das legisla-
ções dos Estados membros respeitantes às unidades de
medida.
Esta diretiva foi alterada pela Diretiva n.° 85/1/CEE,
do Conselho, de 18 de dezembro de 1984, pela Diretiva
n.° 89/617/CEE, do Conselho, de 27 de novembro, e
pela Diretiva n.° 1999/103/CE, do Parlamento Europeu
e do Conselho, de 24 de janeiro de 2000.
A Diretiva n.° 2009/3/CE, do Parlamento Europeu e
do Conselho, de 11 de março, introduziu alterações à
acima referida Diretiva n.° 80/181/CEE, pelo que se jus-
tifica a revisão do quadro legislativo nacional.
Em primeiro lugar, o presente decreto-lei permite a
continuidade da utilização de indicações suplementares
sem prazo definido.
Em segundo lugar, procede-se à inclusão das deci-
sões das CGPM relativas à eliminação da classe de uni-
dades suplementares SI, como uma classe separada.
Em terceiro lugar, procede-se à interpretação das
unidades «radiano» e «esterradiano» como unidades SI
sem dimensão.
Emquartolugar,procede-seàintroduçãodaunidadede
medida do SI «katal» para expressar a atividade catalítica.
Em quinto lugar, procede-se à introdução de uma
nota sobre a definição do «kelvin» para eliminar uma
das maiores fontes da variação observada entre realiza-
ções do ponto triplo da água.
Foram, por fim, atualizadas as definições e introdu-
zidas as unidades SI relevantes de modo a harmonizar-
-se com a última edição SI, esperando-se assim facilitar
a utilização pelos diferentes operadores económicos e
pela sociedade portuguesa em geral do sistema legal das
unidades de medida em vigor.
Assim:
No uso da autorização legislativa concedida pela Lei
n.° 18/2010, de 16 de agosto, e nos termos das alíneas a)
e b) do n.° 1 do artigo 198.° da Constituição, o Governo
decreta o seguinte:
Artigo 1.°
Objeto
O presente decreto-lei altera o sistema de unidades
de medida legais, aprovado pelo Decreto-Lei n.° 238/94,
de 19 de setembro, alterado pelo Decreto-Lei n.°
254/2002, de 22 de novembro, transpondo para a ordem
jurídica interna a Diretiva n.° 2009/3/CE, do Parla-
mento Europeu e do Conselho, de 11 de março, que al-
tera a Diretiva n.° 80/181/CEE, do Conselho, de 20 de
dezembro de 1979, relativa à aproximação das legisla-
ções dos Estados membros respeitantes às unidades de
medida.
Artigo 2.°
Alteração ao Decreto-Lei n.° 238/94,
de 19 de setembro
Os artigos 1.°, 2.°, 3.°, 4.°, 5.°, 6.° e 7.° do Decreto-
-Lei n.° 238/94, de 19 de setembro, alterado pelo De-
creto-Lei n.° 254/2002, de 22 de novembro, passam a
ter a seguinte redação:
(…) [Estas alterações foram introduzidas no respe-
tivo diploma.]
Artigo 3.°
Alteração ao anexo do Decreto-Lei n.° 238/94,
de 19 de setembro
O anexo a que se refere o artigo 1.° do Decreto-Lei
n.° 238/94, de 19 de setembro, alterado pelo Decreto-
-Lei n.° 254/2002, de 22 de novembro, passa a ter a re-
dação constante do anexo I ao presente decreto-lei, do
qual faz parte integrante.
Unidades SI
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Artigo 4.°
Aditamento ao Decreto-Lei n.° 238/94,
de 19 de setembro
É aditado ao Decreto-Lei n.° 238/94, de 19 de se-
tembro, alterado pelo Decreto-Lei n.° 254/2002, de 22
de novembro, o artigo 7.°-A, com a seguinte redação:
«Artigo 7.°-A
Regiões Autónomas
Os atos e os procedimentos necessários à execução
do presente decreto-lei nas Regiões Autónomas dos
Açores e da Madeira competem às entidades das respe-
tivas administrações regionais com atribuições e com-
petências nas matérias em causa.»
Artigo 5.°
Norma revogatória
São revogados os n.os
2 a 4 do anexo ao Decreto-Lei
n.° 238/94, de 19 de setembro, alterado pelo Decreto-
-Lei n.° 254/2002, de 22 de novembro.
Artigo 6.°
Republicação
É republicado, no anexo II ao presente decreto-lei,
do qual faz parte integrante, o Decreto-Lei n.° 238/94,
de 19 de setembro, com a redação atual.
Visto e aprovado em Conselho de Ministros de 9 de
setembro de 2010. – José Sócrates Carvalho Pinto de
Sousa – Luís Filipe Marques Amado – Fernando Teixeira
dos Santos – Alberto de Sousa Martins – José António
Fonseca Vieira da Silva.
Promulgado em 5 de novembro de 2010.
Publique-se.
O Presidente da República, ANÍBAL CAVACO
SILVA.
Referendado em 8 de novembro de 2010.
O Primeiro-Ministro, José Sócrates Carvalho Pinto
de Sousa.
Decreto-Lei n.° 238/94, de 19 de setembro
Artigo 1.°
Sistema de unidades de medida legais
1 – O sistema de unidades de medida legais, designado
pela Conferência Geral de Pesos e Medidas (CGPM)
como Sistema Internacional de Unidades (SI), é aplicável
em todo o território nacional.
2 – Os nomes, símbolos e definições das unidades, os
prefixos e símbolos dos múltiplos e submúltiplos das
mesmas unidades e as recomendações para a escrita e
para a utilização dos símbolos, aprovados pela CGPM,
constam do anexo ao presente decreto-lei, do qual faz
parte integrante.
Artigo 2.°
Indicações suplementares
1 – É permitida a utilização de indicações suplemen-
tares.
2 – Entende-se que existe indicação suplementar quando
uma indicação expressa numa unidade constante do
anexo ao presente decreto-lei é acompanhada por uma
ou mais indicações expressas noutras unidades.
3 – A indicação expressa numa unidade de medida
constante do anexo prevalece sobre as indicações suple-
mentares.
Artigo 3.°
Utilização excecional de outras unidades de medida
1 – A utilização de unidades de medida consideradas
não legais é autorizada:
a) Para os produtos e equipamentos colocados no mer-
cado ou em serviço em data anterior à entrada em vigor
do presente decreto-lei;
b) Para as peças e partes de produtos e equipamentos que
completem ou substituam as peças e partes de produtos e
equipamentos previstos na alínea anterior.
2 – O disposto no número anterior não se aplica aos dispo-
sitivosindicadoresdosinstrumentosdemedição,nosquais
é obrigatória a utilização de unidades de medida legais.
Artigo 4.°
Domínios abrangidos
1 – O disposto nos artigos anteriores abrange os instru-
mentos de medição, as medições efetuadas e as unida-
des de grandeza expressas em unidades de medida, no
circuito comercial, nos domínios da saúde e segurança
pública, no ensino e nas operações de natureza admi-
nistrativa e fiscal.
2 – Opresentedecreto-leinãoafetaautilização,nodomínio
da navegação aérea e marítima e do tráfego por via férrea,
de unidades de medida diversas das unidades de medida
legais, mas que são previstas por convenções ou acordos in-
ternacionais que vinculam a União Europeia ou Portugal.
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Artigo 5.°
Padrões das unidades de medida legais
Compete ao Instituto Português da Qualidade, I. P.
(IPQ, I. P.), aprovar, de acordo com o estabelecido no
presente decreto-lei, os padrões que realizam as unida-
des de medida legais.
Artigo 6.°
Fiscalização
1 – Compete à Autoridade de Segurança Alimentar e
Económica (ASAE) fiscalizar o cumprimento do pre-
sente decreto-lei, sem prejuízo das competências atri-
buídas por lei a outras entidades.
2 – Das infrações verificadas é levantado auto de notí-
cia, nos termos das disposições aplicáveis.
3 – A instrução dos processos de contraordenação com-
pete à ASAE, a quem devem ser enviados os autos relati-
vos a infrações verificadas por outras entidades.
Artigo 7.°
Contraordenações
1 – A utilização de unidades de medida não autoriza-
das, nos termos do artigo 3.°, constitui contraordena-
ção punível com coima de € 25 a € 2500 se o infrator for
uma pessoa singular e até € 30 000 se for uma pessoa
coletiva.
2 – A aplicação da coima prevista no número anterior
compete à Comissão de Aplicação de Coimas em Maté-
ria Económica e Publicidade (CACMEP).
3 – A receita de coimas aplicadas reverte em:
a) 60% para o Estado;
b) 15% para a ASAE;
c) 15% para o IPQ, I. P.;
d) 10% para a CACMEP.
Artigo 7.°-A
Regiões Autónomas
Os atos e os procedimentos necessários à execução
do presente decreto-lei nas Regiões Autónomas dos
Açores e da Madeira competem às entidades das respe-
tivas administrações regionais com atribuições e com-
petências nas matérias em causa.
Artigo 8.°
Revogações
São revogados os Decretos-Leis n.os
427/83, de 7 de
dezembro, 320/84, de 1 de outubro, e 222/88 e 223/88,
de 28 de junho.
ANEXO
(unidades de medida legais a que se refere
o artigo 1.°)
1 – Unidades SI e seus múltiplos e submúltiplos:
1.1 – Unidades de base do SI:
Grandeza
Unidade
Nome Símbolo
Comprimento metro m
Massa quilograma kg
Tempo segundo s
Corrente elétrica ampere A
Temperatura termodinâmica kelvin K
Quantidade de matéria mole mol
Intensidade luminosa candela cd
Definições das unidades de base do SI:
Unidade de comprimento (metro):
O metro é o comprimento do trajeto percorrido
pela luz no vazio, durante 1
__________
299 792 458
do segundo.
(17.a
CGPM de 1983 – Resolução n.° 1.)
Unidade de massa (quilograma):
O quilograma é a unidade de massa; é igual à massa
do protótipo internacional do quilograma.
(3.a
CGPM de 1901 – p. 70 das atas.)
Unidade de tempo (segundo):
O segundo é a duração de 9 192 631 770 períodos da
radiação correspondente à transição entre os dois níveis
hiperfinos do estado fundamental do átomo de césio 133.
(13.a
CGPM de 1967/68 – Resolução n.° 1.)
Unidade de corrente elétrica (ampere):
O ampere é a intensidade de uma corrente constante
que, mantida em dois condutores paralelos, retilíneos, de
comprimentoinfinito,desecçãocirculardesprezávelecolo-
cados à distância de 1 m um do outro no vazio produziria
entre estes condutores uma força igual a 2 × 10- 7
newton
por metro de comprimento.
(9.a
Unidade de temperatura termodinâmica (kelvin):
O kelvin, unidade de temperatura termodinâmica, é
a fração 1
______
273,16
da temperatura termodinâmica do
ponto triplo da água.
Esta definição diz respeito à água com composição iso-
tópica definida pelos seguintes rácios de quantidade de
matéria: 0,000 155 76 mole de 2
H por mole de 1
H,
0,000 379 9 mole de 17
O por mole de 16
O e 0,002 005 2 mole
de 18
O por mole de 16
O.
(13.a
CGPM de 1967/68 – Resolução n.° 4 e 23.a
Unidade de quantidade de matéria (mole):
1) A mole é a quantidade de matéria de um sistema
contendo tantas entidades elementares quantos os áto-
mos que existem em 0,012 kg de carbono 12; o seu sím-
bolo é «mol».
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2) Quando se utiliza a mole, as entidades elementa-
res devem ser especificadas e podem ser átomos, molé-
culas, iões, eletrões, outras partículas ou agrupamentos
especificados de tais partículas.
(14.a
Unidade de intensidade luminosa (candela):
A candela é a intensidade luminosa, numa dada di-
reção, de uma fonte que emite uma radiação monocro-
mática de frequência 540 × 1012
Hz e cuja intensidade
energética nessa direção é 1
____
683
W por esterradiano.
(16.a
1.1.1 – Nome e símbolo especiais da unidade SI de
temperatura no caso da temperatura Celsius:
Grandeza
Unidade
Nome Símbolo
Temperatura Celsius grau Celsius °C
A temperatura Celsius, de símbolo t, é definida pela di-
ferença t = T - T0 entre duas temperaturas termodinâmi-
cas T e T0 com T0 = 273,15 K, ponto de congelação da
água. Um intervalo ou uma diferença de temperatura
podem ser expressos quer em kelvin quer em grau Celsius.
A unidade grau Celsius é igual à unidade kelvin.
1.2 – Unidades SI derivadas:
As unidades derivadas coerentes das unidades SI de
base são dadas por expressões algébricas sob a forma de
produtos de potência das unidades SI de base com um
fator numérico igual a 1.
1.2.1 – Unidades expressas a partir das unidades de
base:
Grandeza derivada
Unidade derivada do SI
Nome Símbolo
Superfície metro quadrado m2
Volume metro cúbico m3
Velocidade metro por segundo m/s
Aceleração
metro por segundo
quadrado
m/s2
Número de onda metro à potência menos 1 m- 1
Massa volúmica
quilograma por metro
cúbico
kg/m3
Volume mássico
metro cúbico por
quilograma
m3
/kg
Densidade de corrente
ampere por metro
quadrado
A/m2
Campo magnético ampere por metro A/m
Concentração
(de quantidade de
matéria)
mole por metro cúbico mol/m3
Luminância luminosa
candela por metro
quadrado
cd/m2
Índice de refração (o número) um (a) 1
Permeabilidade
relativa
(o número) um (a) 1
(a) De um modo geral, não se utiliza o símbolo «1» com um valor
numérico.
1.2.2 – Unidades com nomes e símbolos especiais:
Os nomes especiais e os símbolos particulares atribuídos a determinadas unidades derivadas permitem exprimir
numa forma condensada unidades frequentemente utilizadas.
Grandeza
Nome Símbolo
Expressão em outras
unidades SI
Expressão em
unidades SI de base
Ângulo plano (a) radiano rad (b) 1 m/m
Ângulo sólido (a) esterradiano (b) Sr (b) 1 m2
/m2
Frequência hertz Hz s- 1
Força newton N m·kg·s- 2
Pressão, tensão pascal Pa N/m2
m- 1
·kg·s- 2
Energia, trabalho, quantidade de calor joule J N·m m2
·kg·s- 2
Potência (c), fluxo energético watt W J/s m2
·kg·s- 3
Carga elétrica, quantidade de eletricidade coulomb C s·A
Diferença de potencial elétrico, força
eletromotriz
volt V W/A m2
·kg·s- 3
·A- 1
Capacidade elétrica farad F C/V m- 2
·kg- 1
·s4
·A2
Resistência elétrica ohm Ω V/A m2
·kg·s- 3
·A- 2
Condutância elétrica siemens S A/V m- 2
·kg- 1
·s3
·A2
Fluxo de indução magnética, fluxo
magnético
weber Wb V·s m2
·kg·s- 2
·A- 1
Indução magnética, densidade de fluxo
magnético
tesla T Wb/m2
kg·s- 2
·A- 1
Indutância henry H Wb/A m2
·kg·s- 2
·A- 2
Temperatura Celsius (d) grau Celsius °C K
Fluxo luminoso lúmen lm (b) cd·sr cd
Iluminância lux lx lm/m2
m- 2
·cd
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Grandeza
Nome Símbolo
Expressão em outras
unidades SI
Expressão em
unidades SI de base
Atividade de um radionucleido becquerel Bq s- 1
Dose absorvida, energia mássica, kerma gray Gy J/kg m2
·s- 2
Equivalente de dose, equivalente de dose
ambiental, equivalente de dose direcional,
equivalente de dose individual
sievert Sv J/kg m2
·s- 2
Atividade catalítica katal kat s- 1
·mol
(a) O radiano e o esterradiano podem ser úteis nas expressões das unidades derivadas, para distinguir grandezas de natureza diferente com a
mesma dimensão. Os exemplos desta utilização constam do n.° 1.2.3.
(b) Só se emprega, na prática e quando é útil, os símbolos rad e sr, mas a unidade derivada «1» é geralmente omitida em combinação com um
valor numérico. Em fotometria, mantém-se em geral o nome e o símbolo do esterradiano, sr, na expressão das unidades.
(c) Nomes especiais da unidade de potência; o nome «voltampere» (símbolo «VA»), para exprimir a potência aparente da corrente elétrica alter-
nada, e o nome «var» (símbolo «var»), para exprimir a potência elétrica reativa. Os nomes «voltampere» e «var» não estão incluídos nas resolu-
ções da CGPM.
(d) Esta unidade pode ser utilizada em associação com os prefixos SI, como por exemplo para exprimir o submúltiplo miligrau Celsius, m°C.
1.2.3 – Exemplos de unidades derivadas do SI cujo nome e símbolo contêm unidades derivadas do SI com nomes
e símbolos especiais:
Grandeza
Nome Símbolo
Expressão em unidades SI de
base
Viscosidade dinâmica pascal segundo Pa·s m- 1
·kg·s- 1
Momento de força newton metro N·m m2
·kg·s- 2
Tensão superficial newton por metro N/m kg·s- 2
Velocidade angular radiano por segundo rad/s m·m- 1
·s- 1
= s- 1
Aceleração angular radiano por segundo quadrado rad/s2
m·m- 1
·s- 2
= s- 2
Densidade de fluxo térmico, irradiância watt por metro quadrado W/m2
kg·s- 3
Capacidade térmica, entropia joule por kelvin J/K m2
·kg·s- 2
·K- 1
Capacidade térmica mássica, entropia
mássica
joule por quilograma kelvin J/(kg·K) m2
·s- 2
·K- 1
Energia mássica joule por quilograma J/kg m2
·s- 2
Condutividade térmica watt por metro kelvin W/(m·K) m·kg·s- 3
·K- 1
Energia volúmica joule por metro cúbico J/m3
m- 1
·kg·s- 2
Campo elétrico volt por metro V/m m·kg·s- 3
·A- 1
Densidade de carga elétrica, carga elétrica
volúmica
coulomb por metro cúbico C/m3
m- 3
·s·A
Densidade de carga superficial, carga
elétrica superficial
coulomb por metro quadrado C/m2
m- 2
·s·A
Densidade de fluxo elétrico, deslocamento
elétrico
coulomb por metro quadrado C/m2
m- 2
·s·A
Permitividade farad por metro F/m m- 3
·kg- 1
·s4
·A2
Permeabilidade henry por metro H/m m·kg·s- 2
·A- 2
Energia molar joule por mole J/mol m2
·kg·s- 2
·mol- 1
Entropia molar, capacidade térmica molar joule por mole kelvin J/(mol·K) m2
·kg·s- 2
·K- 1
·mol- 1
Exposição (raios X e Y) coulomb por quilograma C/kg kg- 1
·s·A
Débito de dose absorvida gray por segundo Gy/s m2
·s- 3
Intensidade energética watt por esterradiano W/sr m4
·m- 2
·kg·s- 3
= m2
·kg·s- 3
Radiância
watt por metro quadrado
esterradiano
W/(m2
·sr) m2
·m- 2
·kg·s- 3
= k g·s- 3
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1.2.4 – Unidades das grandezas sem dimensão ou de
grandezas de dimensão unitária:
Determinadas grandezas são definidas pela razão de
duas grandezas da mesma natureza; têm uma dimensão
que pode ser expressa pelo número um. A unidade as-
sociada a tais grandezas é uma unidade derivada coe-
rente com as outras unidades do SI e, como resulta da
relação de duas unidades SI idênticas, esta unidade
pode ser expressa pelo número um. Assim, a unidade SI
de todas as grandezas, cuja dimensão é um produto de
dimensão igual a um, é o número um.
1.3 – Prefixos e símbolos de prefixos para formar os
nomes e símbolos dos múltiplos e submúltiplos deci-
mais das unidades SI:
Múltiplos Submúltiplos
Fator Prefixo Símbolo Fator Prefixo Símbolo
1024
yotta Y 10- 1
deci d
1021
zetta Z 10- 2
centi c
1018
exa E 10- 3
mili m
1015
peta P 10- 6
micro μ
1012
tera T 10- 9
nano n
109
giga G 10- 12
pico p
106
mega M 10- 15
femto f
103
quilo k 10- 18
atto a
102
hecto h 10- 21
zepto z
101
deca da 10- 24
yocto y
1.3.1 – Regra de escrita:
Os nomes dos múltiplos e submúltiplos são forma-
dos pela simples junção do prefixo ao nome da unidade.
1.3.1.1 – Exceção:
Entre as unidades de base do SI, a unidade de massa é
a única cujo nome, por razões históricas, contém um pre-
fixo. Os nomes e os símbolos dos múltiplos e submúltiplos
decimais da unidade de massa são formados pela junção
dos prefixos à palavra «grama» e os símbolos correspon-
dentes ao símbolo «g».
1.4 – Nomes e símbolos especiais autorizados de
unidades não SI:
1.4.1 – Nomes e símbolos especiais autorizados de
múltiplos e submúltiplos decimais das unidades SI:
Grandeza
Unidade
Nome Símbolo Valor em unidade SI
Volume litro (a) l ou L 1 l = 1 dm3
= 10- 3
m3
Massa tonelada (b) t 1 t = 103
kg
Pressão bar (c) bar
1 bar = 0,1 MPa = 100 kPa =
= 1000 hPa = 105
Pa
(a) Os dois símbolos «l» e «L» podem ser usados para a unidade litro,
foram adotados respetivamente pelo CIPM de 1879 e pela Resolução
n.° 6 da 16.a
CGPM de 1979.
(b) A tonelada e o seu símbolo foram adotados pelo CIPM de 1879.
(c) O bar e o seu símbolo constam da Resolução n.° 7 da 9.a
CGPM
de 1948.
Nota. – Os prefixos e seus símbolos listados no n.° 1.3 podem ser
usados em conjunção com as unidades e símbolo desta tabela.
1.4.2 – Nomes e símbolos especiais autorizados de
múltiplos e submúltiplos não decimais das unidades SI:
Grandeza
Unidade
Nome Símbolo Valor em unidade SI
Ângulo
plano
grau ° 1° = (π/180) rad
minuto ' 1' = (1/60)° = (π /10 800) rad
segundo '' 1'' = (1/60)' = (π /648 800) rad
Tempo minuto min 1 min = 60 s
hora h 1 h = 60 min = 3600 s
dia d 1 d = 24 h = 86 400 s
Nota. – Os prefixos e seus símbolos listados no n.° 1.3 não se aplicam
aos nomes e símbolos desta tabela.
1.4.3 – Unidades autorizadas cujo valor em unidades SI foi obtido experimentalmente:
Grandeza
Unidade
Nome Símbolo Valor Definição
Energia electrão-volt eV 1 eV = 1,602 176 53(14) × 10- 19
J
O eletrão-volt é a energia cinética adquirida por um
eletrão após ter atravessado uma diferença de
potencial de 1 V no vazio.
Massa dalton, unidade
de massa atómica
unificada
Da 1 Da = 1 u A unidade de massa atómica unificada é igual a 1/12
da massa de um átomo de 12
C livre, em repouso e
no seu estado fundamental.
u 1 u = 1,660 538 86 (28) × 10- 27
kg
Notas
1 – Os prefixos e seus símbolos listados no n.° 1.3 podem ser usados em conjunção com as unidades e símbolos desta tabela.
2 – Os valores são acompanhados, entre parênteses, com o valor da incerteza padrão (para um fator de expansão k = 1) sobre os dois últimos
algarismos.
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1.4.4 – Outras unidades autorizadas para uso em domínios especializados:
Grandeza
Unidade
Nome Símbolo Valor
Vergência dos sistemas óticos dioptria 1 dioptria = 1 m- 1
Massa de pedras preciosas carat métrico 1 carat métrico = 2 × 10- 4
kg
Superfície (dos terrenos agrícolas e
para construção) (a) are a 1 a = 1 dam2
= 102
m2
Massa linear das fibras têxteis e dos
fios tex tex 1 tex = 10- 6
kg·m- 1
Pressão (sanguínea e de outros fluidos
corporais)
milímetro de
mercúrio
mmHg 1 mmHg = 133,322 Pa
Distância (b) milha marítima M 1 milha marítima = 1852 m
Superfície (c) barn b 1 b = 100 fm2
= 10- 28
m2
Velocidade nó kn 1 milha marítima por hora = (1852/3600) m/s =
= 1,852 km/h = 0,5144 m/s
(a) As unidades are e hectare e os seus símbolos foram adotados pelo CIPM de 1879.
(b) A milha marítima é uma unidade especial utilizada em navegação marítima e aérea para exprimir a distância. Este valor foi adotado por
convenção pela Primeira Conferência Hidrográfica Internacional Extraordinária, Mónaco, 1929, com a designação de «milha marítima interna-
cional». Não tem símbolo convencionado a nível internacional. Originalmente, esta unidade foi escolhida porque uma milha marítima à super-
fície da terra é intercetada aproximadamente por um minuto de ângulo ao centro da terra.
(c) O barn é uma unidade especial utilizada em física nuclear para exprimir secções eficazes.
Nota. – Os prefixos e seus símbolos listados no n.° 1.3 podem ser usados em conjunção com as unidades e símbolos desta tabela com exceção
para o milímetro de mercúrio e o seu símbolo. O múltiplo (102
a) tem a designação de hectare.
1.5 – Regras para a escrita dos nomes e símbolos das
unidades SI:
Os símbolos das unidades são impressos em carac-
teres romanos (direitos). Em geral, os símbolos das uni-
dades são escritos em minúsculas, mas, se o nome da
unidade deriva de um nome próprio, a primeira letra
do símbolo é maiúscula. O nome da unidade propria-
mente dita começa sempre por uma minúscula, salvo se
se trata do primeiro nome de uma frase ou do nome
«grau Celsius».
a) Os símbolos das unidades ficam invariáveis no
plural.
b) Os símbolos das unidades não são seguidos de
um ponto, salvo se estão no fim de uma frase e o ponto
tem a função habitual da pontuação.
c) Quando uma unidade derivada é formada pelo
produto de duas ou mais unidades, o seu símbolo pode
ser indicado com os símbolos das unidades separadas
por pontos a meia altura ou por um espaço.
Por exemplo: N m ou N·m
d) Quando uma unidade derivada é formada divi-
dindo uma unidade por outra, o seu símbolo pode ser
indicado utilizando uma barra oblíqua (/), uma barra
horizontal ou também expoentes negativos.
Por exemplo: m/s ou m
__
s
ou m·s- 1
e) Nunca deve ser utilizado na mesma linha mais de
uma barra oblíqua, a menos que sejam adicionados pa-
rênteses, a fim de evitar qualquer ambiguidade. Em
casos complicados, devem ser utilizados expoentes ne-
gativos ou parênteses.
Por exemplo: m/s2
ou m·s- 2
mas não: m/s/s
m·kg/(s3
·A) ou m·kg·s- 3
·A- 1
mas não: m·kg/s3
/A nem m·kg/s3
·A
f) Os símbolos dos prefixos são impressos em carac-
teres romanos direitos, sem espaço entre o símbolo do
prefixo e o símbolo da unidade.
g) O conjunto formado pela junção do símbolo de
um prefixo ao símbolo de uma unidade constitui um
novo símbolo inseparável, que pode ser elevado a uma
potência positiva ou negativa e que pode ser combi-
nado com outros símbolos de unidades para formar
símbolos de unidades compostas.
Por exemplo:
1 cm3
= (10- 2
m)3
= 10- 6
m3
1 cm- 1
= (10- 2
m)- 1
= 102
m- 1
1 μs- 1
= (10- 6
s)- 1
= 106
s- 1
1 V/cm = (1 V)/(10- 2
m) = 102
V/m
h) Não são empregues prefixos compostos, ou seja,
formados pela justaposição de vários prefixos.
Por exemplo:
1 nm mas não: 1 m μm
Um prefixo não pode ser usado sem uma unidade a
que se refira.
Por exemplo: 106
/m3
mas não: M/m3
2 – (Revogado.)
3 – (Revogado.)
4 – (Revogado.)
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