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Física e Química A – 10º ANO
2º PERÍODO
4º Teste de Avaliação – Março de 2010

Nome do(a) aluno(a)
________________________________________________
Nº |_|_|

Turma |_|

Leia atentamente o seguinte texto:
Hoje vai iluminar-se o túnel a 100 metros de profundidade, na fronteira entre Suiça e a França, onde terá lugar uma
experiência que pode ser tão importante como a chegada do homem à Lua: o Grande Acelerador de Hadrões (LHC) vai
começar a funcionar, acelerando partículas subatómicas até velocidades que ficam apenas a um fio de cabelo da luz. E para
que é que serve tudo isto? Para tentar compreender a natureza fundamental da matéria.
…
É também o local mais vazio do sistema solar, segundo fonte do Laboratório de Física de Partículas (CERN), onde está
alojado. As partículas subatómicas aceleradas viajam dentro de um tubo tão vazio como o espaço interplanetário.
O LHC é uma máquina que pretende reproduzir as condições do Universo um bilionésimo de segundo após o Big Bang, o
momento em que as sementes da matéria começaram a existir. A matéria ainda não era tal como hoje a conhecemos. Ainda
não havia átomos, era tudo uma sopa de partículas fundamentais, hoje identificadas como quarks e gluões – um plasma
extremamente quente, que preenchia tudo o que tinha começado a existir. Só quando o Universo começou a arrefecer se
formaram átomos, primeiro de hidrogénio e hélio, e progressivamente outros mais pesados, à medida que iam sendo
fundidos nas fornalhas das estrelas por fusão nuclear.
Clara Barata, “A máquina de regressar ao Big Bang começa hoje a funcionar”, in Jornal Público, 10/09/2008 (adaptado)

Seleccione a opção correcta:
A.1
ABCD-

De acordo com o texto,
O LHC é uma máquina que pretende reproduzir as condições do Universo primordial.
A temperatura do Universo tem vindo a aumentar.
A formação dos núcleos atómicos no Universo foi simultânea com a das partículas subatómicas.
O Universo foi mais frio no passado.

A.2
ABCD-

Imediatamente após o Big Bang, o Universo era constituído por…
átomos estáveis, como os de hidrogénio e hélio, e por radiação electromagnética.
núcleos atómicos, como os de hidrogénio e hélio, e por radiação electromagnética.
partículas fundamentais, como quarks e gluões.
estrelas e radiação electromagnética.

A.3 A seguinte equação traduz uma reacção de fusão nuclear, se X for:
16
20
8 O + X → 10 Ne + γ
ABCD-

3
2
2
1
3
1
4
2

He

H
H
He

A.4 A figura ao lado representa zonas de uma estrela onde se formam alguns dos elementos químicos.
A.4.1
Quando a estrela esgotar o seu combustível, culminará como…
A - … supergigante.
B - … anã branca
C - … supernova.
D - … gigante vermelha.
núcleo
A.4.2
Atingida esta fase da vida da estrela, as reacções no núcleo cessam porque …
A - … não se podem obter elementos mais pesados do que o ferro por reacções de fusão.
B - … a energia produzida no núcleo de ferro é tão elevada que provoca a expansão da estrela, conduzindo-a a uma
explosão.
C - … apenas se continuam a formar elementos instáveis, como o berílio.

Página 1 de 5
D - … a fusão de núcleos com massa atómica superior à do ferro é um processo endotérmico.
2.

De acordo com o texto, os átomos de hidrogénio foram os primeiros a formar-se.
Relativamente ao átomo de hidrogénio, classifique como verdadeira (V) ou falsa (F) cada uma das afirmações
seguintes.
A- O electrão no átomo apenas pode apresentar certos valores de energia, que correspondem a níveis de energia
para o electrão.
B- Quanto mais negativo for o valor da energia, maior é a energia do electrão e maior é a distância média do
electrão ao núcleo.
C- A transição electrónica de n=2 → n=3 corresponde a uma risca, na região do infravermelho, do espectro de
absorção do hidrogénio atómico.
D- A série e Balmer corresponde às transições electrónicas de qualquer nível superior a 2 para n=2.
E- Qualquer transição electrónica para n=3 está associada a uma risca na zona do infravermelho.
F- A transição electrónica de n=4 → n=1 está associada a uma risca colorida no espectro de emissão do átomo.
G- A energia do electrão numa orbital 2s é igual à do electrão numa orbital 2p.
H- A energia do electrão, no estado fundamental, é -2,18x10 -18 J. Se se fizer incidir radiação cujos fotões têm
energia igual a 2,18x10-18 J sobre um átomo no estado fundamental, o electrão é removido do átomo e fica com
um valor não nulo de energia cinética.

3.

A análise da composição química das estrelas é feita através da espectroscopia.
3.1 A figura seguinte representa o espectro de emissão do átomo de hidrogénio.

Escreva um texto no qual analise o espectro de emissão do átomo de hidrogénio, abordando os seguintes
tópicos:
• Descrição sucinta do espectro;
• Relação entre o aparecimento de uma qualquer risca do espectro e o fenómeno ocorrido no átomo de
hidrogénio;
• Razão pela qual esse espectro é descontínuo.
3.2 As figuras de A a D representam espectros de alguns elementos químicos.
Complete as frases com as letras A, B, C ou D que identificam os espectros de forma a obter afirmações
verdadeiras:
A- Os espectros _____ e _____ são semelhantes aos
espectros das estrelas que permitem determinar
a sua composição química.
B- O elemento a que pertence o espectro _____
emite em toda a gama do visível.
C- Os espectros _____ e _____ correspondem a
átomos do mesmo elemento químico.
D- O espectro _____ é de um elemento que faz com
que uma chama exiba uma cor vermelha quando
nela é colocada uma amostra onde o elemento
está presente.
4.

Foi o estudo do espectro de riscas do átomo de hidrogénio que permitiu compreender a estrutura atómica que está
na base da organização da Tabela Periódica, e consequentemente as propriedades periódicas e a ligação química.
Considere os elementos X, Y, Z e W (as letras não correspondem aos símbolos químicos desses elementos), cujos
números atómicos são Z(X)= 9; Z(Y)= 12; Z(Z)= 13; Z(W)= 19.
Página 2 de 5
4.1 Faça a configuração electrónica de cada átomo e indique:
• O nome da família de elementos químicos da TP a que pertence cada elemento.
• O bloco da tabela periódica a que pertence cada elemento.
4.2 Qual é a unidade estrutural do composto que se forma entre átomos dos elementos X e Y?
4.3 Compare, justificando, os valores dos raios atómicos e das energias de ionização dos elementos Y e W.
4.4 Escreva o(s) conjunto(s) de números quânticos que caracterizam os electrões de valência do elemento Z, que no
estado fundamental ocupam uma orbital completamente preenchida.
5.

Os hidrocarbonetos são compostos constituídos apenas por carbono e hidrogénio.
Escreva as fórmulas de estrutura ou os nomes dos seguintes compostos orgânicos:
i)
1-bromo-2,2-dicloroetano
ii)
2-cloro-2-fluoro-3-metilpentano
iii)
Fréon-11 (CFC derivado do metano. Uma molécula de fréon-11 tem três vezes mais átomos de cloro do
que de flúor).
iv)

v)

6.

As radiações solares que atingem a atmosfera desencadeiam reacções de decomposição fotoquímica. A forma como
as moléculas ou os átomos da atmosfera reagem depende da energia dos fotões incidentes. Faça corresponder a
cada um dos números da coluna X uma reacção fotoquímica da coluna Y e o tipo de radiação que a desencadeia, da
coluna Z.

1.
2.
3.

X
Troposfera e estratosfera
Mesosfera
termosfera

Y
A. O  radiação → O+ + 1 e

radiação
B. H2O    → OH∙ + H∙

C.

O2  radiação → O + + 1 e

2

Z
UV-A
UV-B
UV-C

7.

Um dos componentes vestigiais da atmosfera é o dióxido de azoto (NO 2). A Organização Mundial de Saúde (OMS)
estabeleceu como teor máximo recomendado para o NO 2 o valor de 0,154 ppm, para uma exposição diária de uma
hora.
M(NO2) = 46,01 g mol-1
Determine para o valor recomendado a correspondente:
7.1 percentagem em massa.
7.2 Concentração, considerando a densidade do ar 1,27 x 10 -3 gcm-3.

8.

A tabela seguinte indica a tendência do consumo de energia em Portugal entre 2000 e 2004.

Página 3 de 5
ABCDE9.

Consumo de energia primária
Mtep
Tendência
em Portugal entre 2000 e 2004
Carvão
3375
Petróleo
15411
Gás natural
3316
Hidroelectricidade
1430
Eólica e geotérmica
78
Biomassa e resíduos
2829
Total
26439
8.1 O que significa o termo “energia primária”?
8.2 Identifique as energias renováveis apresentadas.
8.3 Seleccione a opção incorrecta.
O aproveitamento do calor proveniente do interior da Terra é facilitado em regiões vulcânicas.
A obtenção de energia a partir da biomassa provoca poluição no ar.
A energia hídrica permite obter energia eléctrica relativamente económica.
A obtenção de energia solar é um processo muito rentável e viável em qualquer local, apesar de necessitar de
grandes áreas de superfície.
O princípio de funcionamento de uma central hidroeléctrica e termoeléctrica baseia-se na transformação da energia
cinética das turbinas em energia eléctrica no alternador.
Numa central termoeléctrica queima-se carvão para produzir electricidade. A tabela mostra as energias totais
durante um segundo de funcionamento dessa central.
Energia / MJ
Proveniente da queima do carvão
Eléctrica fornecida à rede de distribuição
Usada na água de refrigeração da central
Libertada com os gases na chaminé
Eléctrica consumida na central

5400
2100
2700
460
140

9.1 Indique a potência eléctrica produzida na central?
9.2 Calcule o rendimento desta central.
9.3 Tendo em conta os valores de energia indicados, justifique a afirmação “Na central verifica-se a conservação de
energia”.
9.4 Suponha que o transporte de carvão tem a trajectória apresentada
considere o carrinho como um sistema isolado.
9.4.1
Descreva a variação a energia potencial desde a posição
(a) até à (d) referindo onde possui o valor máximo e
mínimo.
9.4.2

e

Em que posição a energia cinética é máxima? Justifique.

10. Em resultado de uma enxurrada, uma pedra de 500 kg desaba de uma altura de 100 m
relativamente à superfície.
Durante a queda, 70% da sua energia potencial gravítica é transformada em energia
cinética.
Qual é o valor da energia cinética da pedra ao atingir a superfície?
.Grelha de cotação
Questão /alínea
1.1
Cotação
5
Questão /alínea
7.1

1.2
5

1.3
5

1.4.1
5

1.4.2
5

2
16

3.1
24

3.2
12

4.1
8

4.2
5

4.3
12

4.4
6

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Teste nº 4 FQ

  • 1. Física e Química A – 10º ANO 2º PERÍODO 4º Teste de Avaliação – Março de 2010 Nome do(a) aluno(a) ________________________________________________ Nº |_|_| Turma |_| Leia atentamente o seguinte texto: Hoje vai iluminar-se o túnel a 100 metros de profundidade, na fronteira entre Suiça e a França, onde terá lugar uma experiência que pode ser tão importante como a chegada do homem à Lua: o Grande Acelerador de Hadrões (LHC) vai começar a funcionar, acelerando partículas subatómicas até velocidades que ficam apenas a um fio de cabelo da luz. E para que é que serve tudo isto? Para tentar compreender a natureza fundamental da matéria. … É também o local mais vazio do sistema solar, segundo fonte do Laboratório de Física de Partículas (CERN), onde está alojado. As partículas subatómicas aceleradas viajam dentro de um tubo tão vazio como o espaço interplanetário. O LHC é uma máquina que pretende reproduzir as condições do Universo um bilionésimo de segundo após o Big Bang, o momento em que as sementes da matéria começaram a existir. A matéria ainda não era tal como hoje a conhecemos. Ainda não havia átomos, era tudo uma sopa de partículas fundamentais, hoje identificadas como quarks e gluões – um plasma extremamente quente, que preenchia tudo o que tinha começado a existir. Só quando o Universo começou a arrefecer se formaram átomos, primeiro de hidrogénio e hélio, e progressivamente outros mais pesados, à medida que iam sendo fundidos nas fornalhas das estrelas por fusão nuclear. Clara Barata, “A máquina de regressar ao Big Bang começa hoje a funcionar”, in Jornal Público, 10/09/2008 (adaptado) Seleccione a opção correcta: A.1 ABCD- De acordo com o texto, O LHC é uma máquina que pretende reproduzir as condições do Universo primordial. A temperatura do Universo tem vindo a aumentar. A formação dos núcleos atómicos no Universo foi simultânea com a das partículas subatómicas. O Universo foi mais frio no passado. A.2 ABCD- Imediatamente após o Big Bang, o Universo era constituído por… átomos estáveis, como os de hidrogénio e hélio, e por radiação electromagnética. núcleos atómicos, como os de hidrogénio e hélio, e por radiação electromagnética. partículas fundamentais, como quarks e gluões. estrelas e radiação electromagnética. A.3 A seguinte equação traduz uma reacção de fusão nuclear, se X for: 16 20 8 O + X → 10 Ne + γ ABCD- 3 2 2 1 3 1 4 2 He H H He A.4 A figura ao lado representa zonas de uma estrela onde se formam alguns dos elementos químicos. A.4.1 Quando a estrela esgotar o seu combustível, culminará como… A - … supergigante. B - … anã branca C - … supernova. D - … gigante vermelha. núcleo A.4.2 Atingida esta fase da vida da estrela, as reacções no núcleo cessam porque … A - … não se podem obter elementos mais pesados do que o ferro por reacções de fusão. B - … a energia produzida no núcleo de ferro é tão elevada que provoca a expansão da estrela, conduzindo-a a uma explosão. C - … apenas se continuam a formar elementos instáveis, como o berílio. Página 1 de 5
  • 2. D - … a fusão de núcleos com massa atómica superior à do ferro é um processo endotérmico. 2. De acordo com o texto, os átomos de hidrogénio foram os primeiros a formar-se. Relativamente ao átomo de hidrogénio, classifique como verdadeira (V) ou falsa (F) cada uma das afirmações seguintes. A- O electrão no átomo apenas pode apresentar certos valores de energia, que correspondem a níveis de energia para o electrão. B- Quanto mais negativo for o valor da energia, maior é a energia do electrão e maior é a distância média do electrão ao núcleo. C- A transição electrónica de n=2 → n=3 corresponde a uma risca, na região do infravermelho, do espectro de absorção do hidrogénio atómico. D- A série e Balmer corresponde às transições electrónicas de qualquer nível superior a 2 para n=2. E- Qualquer transição electrónica para n=3 está associada a uma risca na zona do infravermelho. F- A transição electrónica de n=4 → n=1 está associada a uma risca colorida no espectro de emissão do átomo. G- A energia do electrão numa orbital 2s é igual à do electrão numa orbital 2p. H- A energia do electrão, no estado fundamental, é -2,18x10 -18 J. Se se fizer incidir radiação cujos fotões têm energia igual a 2,18x10-18 J sobre um átomo no estado fundamental, o electrão é removido do átomo e fica com um valor não nulo de energia cinética. 3. A análise da composição química das estrelas é feita através da espectroscopia. 3.1 A figura seguinte representa o espectro de emissão do átomo de hidrogénio. Escreva um texto no qual analise o espectro de emissão do átomo de hidrogénio, abordando os seguintes tópicos: • Descrição sucinta do espectro; • Relação entre o aparecimento de uma qualquer risca do espectro e o fenómeno ocorrido no átomo de hidrogénio; • Razão pela qual esse espectro é descontínuo. 3.2 As figuras de A a D representam espectros de alguns elementos químicos. Complete as frases com as letras A, B, C ou D que identificam os espectros de forma a obter afirmações verdadeiras: A- Os espectros _____ e _____ são semelhantes aos espectros das estrelas que permitem determinar a sua composição química. B- O elemento a que pertence o espectro _____ emite em toda a gama do visível. C- Os espectros _____ e _____ correspondem a átomos do mesmo elemento químico. D- O espectro _____ é de um elemento que faz com que uma chama exiba uma cor vermelha quando nela é colocada uma amostra onde o elemento está presente. 4. Foi o estudo do espectro de riscas do átomo de hidrogénio que permitiu compreender a estrutura atómica que está na base da organização da Tabela Periódica, e consequentemente as propriedades periódicas e a ligação química. Considere os elementos X, Y, Z e W (as letras não correspondem aos símbolos químicos desses elementos), cujos números atómicos são Z(X)= 9; Z(Y)= 12; Z(Z)= 13; Z(W)= 19. Página 2 de 5
  • 3. 4.1 Faça a configuração electrónica de cada átomo e indique: • O nome da família de elementos químicos da TP a que pertence cada elemento. • O bloco da tabela periódica a que pertence cada elemento. 4.2 Qual é a unidade estrutural do composto que se forma entre átomos dos elementos X e Y? 4.3 Compare, justificando, os valores dos raios atómicos e das energias de ionização dos elementos Y e W. 4.4 Escreva o(s) conjunto(s) de números quânticos que caracterizam os electrões de valência do elemento Z, que no estado fundamental ocupam uma orbital completamente preenchida. 5. Os hidrocarbonetos são compostos constituídos apenas por carbono e hidrogénio. Escreva as fórmulas de estrutura ou os nomes dos seguintes compostos orgânicos: i) 1-bromo-2,2-dicloroetano ii) 2-cloro-2-fluoro-3-metilpentano iii) Fréon-11 (CFC derivado do metano. Uma molécula de fréon-11 tem três vezes mais átomos de cloro do que de flúor). iv) v) 6. As radiações solares que atingem a atmosfera desencadeiam reacções de decomposição fotoquímica. A forma como as moléculas ou os átomos da atmosfera reagem depende da energia dos fotões incidentes. Faça corresponder a cada um dos números da coluna X uma reacção fotoquímica da coluna Y e o tipo de radiação que a desencadeia, da coluna Z. 1. 2. 3. X Troposfera e estratosfera Mesosfera termosfera Y A. O  radiação → O+ + 1 e  radiação B. H2O    → OH∙ + H∙  C. O2  radiação → O + + 1 e  2 Z UV-A UV-B UV-C 7. Um dos componentes vestigiais da atmosfera é o dióxido de azoto (NO 2). A Organização Mundial de Saúde (OMS) estabeleceu como teor máximo recomendado para o NO 2 o valor de 0,154 ppm, para uma exposição diária de uma hora. M(NO2) = 46,01 g mol-1 Determine para o valor recomendado a correspondente: 7.1 percentagem em massa. 7.2 Concentração, considerando a densidade do ar 1,27 x 10 -3 gcm-3. 8. A tabela seguinte indica a tendência do consumo de energia em Portugal entre 2000 e 2004. Página 3 de 5
  • 4. ABCDE9. Consumo de energia primária Mtep Tendência em Portugal entre 2000 e 2004 Carvão 3375 Petróleo 15411 Gás natural 3316 Hidroelectricidade 1430 Eólica e geotérmica 78 Biomassa e resíduos 2829 Total 26439 8.1 O que significa o termo “energia primária”? 8.2 Identifique as energias renováveis apresentadas. 8.3 Seleccione a opção incorrecta. O aproveitamento do calor proveniente do interior da Terra é facilitado em regiões vulcânicas. A obtenção de energia a partir da biomassa provoca poluição no ar. A energia hídrica permite obter energia eléctrica relativamente económica. A obtenção de energia solar é um processo muito rentável e viável em qualquer local, apesar de necessitar de grandes áreas de superfície. O princípio de funcionamento de uma central hidroeléctrica e termoeléctrica baseia-se na transformação da energia cinética das turbinas em energia eléctrica no alternador. Numa central termoeléctrica queima-se carvão para produzir electricidade. A tabela mostra as energias totais durante um segundo de funcionamento dessa central. Energia / MJ Proveniente da queima do carvão Eléctrica fornecida à rede de distribuição Usada na água de refrigeração da central Libertada com os gases na chaminé Eléctrica consumida na central 5400 2100 2700 460 140 9.1 Indique a potência eléctrica produzida na central? 9.2 Calcule o rendimento desta central. 9.3 Tendo em conta os valores de energia indicados, justifique a afirmação “Na central verifica-se a conservação de energia”. 9.4 Suponha que o transporte de carvão tem a trajectória apresentada considere o carrinho como um sistema isolado. 9.4.1 Descreva a variação a energia potencial desde a posição (a) até à (d) referindo onde possui o valor máximo e mínimo. 9.4.2 e Em que posição a energia cinética é máxima? Justifique. 10. Em resultado de uma enxurrada, uma pedra de 500 kg desaba de uma altura de 100 m relativamente à superfície. Durante a queda, 70% da sua energia potencial gravítica é transformada em energia cinética. Qual é o valor da energia cinética da pedra ao atingir a superfície? .Grelha de cotação Questão /alínea 1.1 Cotação 5 Questão /alínea 7.1 1.2 5 1.3 5 1.4.1 5 1.4.2 5 2 16 3.1 24 3.2 12 4.1 8 4.2 5 4.3 12 4.4 6 7.2 8.1 8.2 8.3 9.1 9.2 9.3 9.4.1 9.4.2 10 Total Página 4 de 5 5 10 6 9