Núcleo de Estágio 07/08 1 GRUPO I 1. Texto I Tendo como base a

Escola Básica e Secundária Gonçalves Zarco
Física e Química A, 10º ano
Ano lectivo 2007 / 2008
Correcção do teste de avaliação sumativa
Nome: ____________________________________
Classificação : __________________
N.º aluno: ______
Turma: _____
Professor:_________________
GRUPO I
1. Texto I
Uma explosão de luz na noite do tempo, há cerca de 15000 milhões de anos, eis o
começo da nossa história, a origem do universo de que a ciência nos fala desde há alguns
anos…
Dispomos até agora de numerosos elementos para traçar o retrato do Universo nesse
momento: totalmente desorganizado, não possuindo nem galáxias, nem estrelas, nem
moléculas, nem átomos, nem sequer núcleos de átomos… Não é mais do que um caldo de
matéria informe, levado a temperaturas da ordem de milhares de biliões de graus. É o que se
chamou de Big Bang.
Como toda a teoria científica, o Big Bang baseia-se num conjunto de observações e
num sistema matemático (a relatividade geral de Einstein) capaz de a traduzir em valores
numéricos.
(Adaptado de A mais bela história do mundo. Os segredos das nossas origens, Hubert
Reeves e tal.)
Tendo como base a teoria apresentada no texto, selecciona das opções (A), (B), (C),
(D) e (E) a resposta correcta para as questões.
1.1. No Big Bang o Universo era…
(A) … frio e em expansão.
(D) … quente e em expansão.
(B) … quente e denso.
(E) … frio e em contracção.
(C) … frio e denso.
1.2. Uma das evidências do Big Bang é a …
(A) … existência de estrelas gigantes vermelhas.
(B) … existência da radiação de fundo de microondas.
(C) … a abundância de oxigénio na atmosfera terrestre.
(D) … a existência de galáxias.
(A) … existência de estrelas de electrões.
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1.3. O primeiro elemento químico formado após o Big Bang foi o …
(A) … ferro.
(C) … lítio.
(B) … hélio.
(D) … hidrogénio.
2. Das seguintes afirmações escolhe a verdadeira.
A. A energia libertada nas reacções químicas e nas reacções nucleares é da mesma
ordem de grandeza.
B. Numa reacção nuclear os núcleos mantém-se inalterados.
C. Numa reacção nuclear pode-se dar a libertação de radiação γ.
D. Uma reacção nuclear de fissão ocorre quando dois núcleos de elementos mais
leves se combinam para originar um núcleo de um elemento mais pesado.
3. Observa as reacções abaixo apresentadas, tendo em conta as seguintes
representações simbólicas: 01 n; 11 p;
0
−1
e :
A. 12 H + 12H → 23He + ___
B.
14
7
N + 24 He→ − −8− O + 11p
C. Li +
D.
235
92
1
H 2 → LiH
2
1
U + 01 n → 3890 Sr + 143
54 Xe + 3 0 n
3.1. Completa correctamente as reacções A. e B.
A. 12 H + 12H → 23He + 01n
B.
14
7
N + 24He→178 O +11p
3.2. Indica, justificando, a(s) que corresponde(m):
3.2.1. As reacções químicas;
C, porque nas reacções químicas, os elementos químicos são os
mesmos nos reagentes e produtos (os núcleos dos elementos
químicos do sistema reaccional mantêm-se inalterados, havendo
apenas pequenas alterações das unidades estruturais), as partículas
envolvidas são os electrões, há conservação de massa e a
quantidade de energia envolvida nestas reacções é pequena.
3.2.2. As reacções nucleares de fissão;
D, porque nas reacções de fissão nuclear um núcleo de um
elemento químico pesado e instável divide-se em dois núcleos mais
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pequenos e mais estáveis, com uma apreciável diminuição da
massa e consequente libertação de grande quantidade de energia.
3.2.3. As reacções nucleares de fusão.
A e B, porque nas reacções de fusão nuclear ocorre a junção de
dois núcleos de elementos pequenos para formar núcleos de
elementos mais pesados, com libertação de grande quantidade de
energia.
3.3. O esquema da seguinte figura pretende ilustrar a evolução estelar através da
formação de alguns elementos químicos.
Escreve as equações das reacções nucleares que
traduzem a síntese dos elementos na fase:
3.3.1. I 411H → 24He + 2 +10 e + Energia
3.3.2. II 324 He→126C + Energia
12
6
C + 24He→168O + Energia
4. Analisou-se o espectro térmico de duas estrelas e verificou-se que no espectro da
estrela A predomina a cor azul e no espectro da estrela B predominam a cor laranja.
Qual das duas estrelas é a mais quente? Porquê?
A estrela mais quente é a azul (estrela A), porque no seu espectro de emissão
predominam as radiações visíveis mais energéticas, ou seja, quanto maior a
temperatura de um corpo mais energéticas são as radiações emitidas.
5. Classifica como verdadeiras ou falsas as seguintes frases, corrigindo as falsas.
(a)
O efeito fotoeléctrico consiste na absorção de um electrão quando num metal
incide uma determinada radiação electromagnética.
F; O efeito fotoeléctrico consiste na emissão de um electrão quando num
metal incide uma determinada radiação electromagnética.”
(b)
Só ocorre efeito fotoeléctrico se a energia da radiação incidente for superior à
energia de remoção do metal.
F; Só ocorre efeito fotoeléctrico se a energia da radiação incidente for
superior ou igual à energia de remoção do metal.
(c)
Se uma radiação ultravioleta não consegue extrair electrões de um dado metal,
então a radiação vermelha também não produz efeito fotoeléctrico.
Verdadeira
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(d)
Quanto menor a energia de remoção de um dado electrão, maior a energia
cinética do electrão emitido por efeito fotoeléctrico. Verdadeira
6. A energia mínima de extracção de um metal é de 8,64 ×10-19 J.
6.1. Se a energia da radiação incidente for de 9,97 ×10-19 J, qual a energia cinética
do electrão ejectado?
Erad = Erem + Ecin
⇔ 9,97 ×10-19 = 8,64 ×10-19 + Ecin
Ecin= 1,33 ×10-19 J
6.2. Se a intensidade luminosa deste feixe aumentar, o que acontece ao número de
electrões removidos? E à energia cinética dos electrões ejectados?
O número de electrões extraídos aumenta, e a energia cinética dos
electrões ejectados mantêm-se igual.
7. No diagrama de energia da figura seguinte estão
representados alguns níveis de energia do átomo de
hidrogénio.
7.1. Justifica as seguintes afirmações verdadeiras.
A.
Quando o electrão se encontra no nível de energia n = 3, diz-se que o átomo
está no estado excitado.
O estado estacionário de menor energia (n = 1) é denominado estado
fundamental. Os estados estacionários de energia superiores ao
fundamental (n > 1) são chamados de estados excitados.
B.
Se o electrão de um átomo de hidrogénio for excitado para o nível energético n
= 4, esse átomo pode emitir, por desexcitação, radiação ultravioleta, visível e
infravermelha.
A radiação emitida por um átomo depende dos níveis energéticos para os
quais os electrões transitam. Uma vez que o electrão se encontra no nível
n = 4 pode emitir, por desexcitação, radiação infravermelha (nível n > 3
→ n = 3), visível (nível n > 2 → n = 2) e ultravioleta (nível n > 1 → n = 1).
7.2. O electrão do átomo de hidrogénio, situado no estado fundamental, absorve a
energia de 1,94 × 10 −18 J . Indica para que nível de energia transita o electrão.
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E radiação = E EstadoSuperior − E EstadoInferior ⇔ E radiação + E EstadoInferior = E EstadoSuperior
E Estado sup erior = 1,94 × 10 −18 + ( −2 ,18 × 10 −18 ) = −2 ,4 × 10 −19 J .
Logo, o electrão transita para o nível de energia n = 3.
7.3. A figura representa algumas transições electrónicas possíveis para o electrão
do átomo de hidrogénio.
Indica quais as transições que correspondem:
a) a absorção de energia; B.
b) a transições na região do infravermelho; C e E.
c) a transições da série de Lyman. A e D.
8. Para caracterizar uma orbital são necessários três números quânticos.
8.1. Indica o conjunto de números quânticos que caracterizam as orbitais:
a) 4s; (4,0,0)
b) 5p; (5,1,-1); (5,1,0); (5,1,1)
8.2. Das seguintes séries de números quânticos de orbitais, indica as que estão
incorrectas, justifica:
a) 4, 0, 1
b) 2, 2, 2
c) 1, 1, 0
d) 3, 2, 1
e) 0, 1, 0
As séries que estão incorrectas são: a A; B; C e E, porque a D é a única em que
l < n e ml ≤ l , logo é a única série que está correcta.
9. Escreve a configuração electrónica dos seguintes átomos e iões:
a) 4Be
b) 20Ca
c) 11Na+
d) 16S2-
a) 1s2 2s2
b) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2
c) 1s2 2s2 2p6
d) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
10. Algumas das configurações seguintes estão erradas.
A: 1s2 2s2 2p6
C: 1s2 2s2 2p6 3s2
B: 1s2 2s2 3s2
D: 1s2 2s2 2px0 2py2 2pz2 3s3
10.1. Corrige-as, indicando a regra ou princípio da distribuição electrónica que elas
não respeitam, supondo que os átomos estão no estado fundamental.
A configuração electrónica B não respeita o princípio da energia mínima.
Ficará: 1s2 2s2 2p2.
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A configuração electrónica D não respeita os princípios da energia
mínima e da exclusão de Pauli e regra de Hund. Ficará: 1s2 2s2 2px22py2
2pz2 3s1.
10.2. Considera o elemento representado pela letra A, indica justificando o grupo,
período e bloco a que pertence na tabela periódica.
Os átomos deste elemento possuem oito electrões de valência, como tal o
elemento pertence ao grupo 18 da Tabela Periódica. Uma vez que o
número quântico da orbital de valência é dois então pertence ao segundo
período da Tabela Periódica. O elemento encontra-se no bloco p, porque
tem as orbitais de valência do tipo s e p totalmente preenchidas.
10.3. Diz justificando qual o ião que o elemento C tem tendência a formar.
O elemento C tem a tendência a formar um ião bipositivo, pois tem
tendência a perder os seus dois electrões de valência adquirindo estrutura
de gás nobre.
10.4. Compara o raio atómico do elemento A com o raio de outro elemento E
situado à direita de A no mesmo período.
O raio atómico do elemento A é menor que o raio do elemento E.
11. Das seguintes afirmações selecciona a única falsa.
A.
Os raios atómicos são sempre superiores aos correspondentes raios catiónicos
mas inferiores aos correspondentes raios aniónicos.
B.
A energia de ionização decresce ao longo do grupo, pois com a diminuição
do número atómico, os electrões ficam mais atraídos ao núcleo.
C.
Os gases raros não participam nas reacções químicas, pois são compostos
inertes.
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GRUPO II (Componente Prática)
Uma das técnicas da análise elementar é a análise elementar por via seca ou teste
de chama.
1. Qual a razão dos átomos e iões emitirem luz colorida quando aquecidos à chama?
Os átomos e iões quando sujeitos a altas temperaturas são excitados. Ao
deixarem esse estado de excitação, emitem radiações de cores características
sob a forma de uma chama colorida.
2. Poderia existir fogo de artifício colorido se não existissem certos metais? Porquê?
Cite três desses metais.
Não. Porque as chamas coloridas do fogo de artifício são originadas pela
emissão de radiação por átomos ou iões excitados. Sódio, Cobre, Potássio...
3. Esta técnica de identificação apresenta algumas limitações. Como se poderia
complementar esta técnica de forma a ser mais rigorosa?
Obtendo-se um espectro de emissão de riscas, visto que cada elemento possui
um espectro de emissão característico que pode ser visto como a sua impressão
digital.
4. Completa a frase:
“O espectro da luz branca pode ser obtido quando se faz incidir essa luz num prisma
óptico, porque a luz...”
(A) ... sofre reflexão.”
(B) ... atravessa o prisma sem qualquer desvio de direcção.”
(C) ... apresenta diferentes velocidades que dependem do meio por onde
passa.”
(D) ... é reflectida segundo as leis de reflexão.”
FORMULÁRIO
E Radiação = E Re moção + ECinética
E Radiação = E Estado Superior − E Estado Inferior
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