2023 – RESOLUÇÃO DO EXAME DE ADMISSÃO DE
QUÍMICA DA UP-MAPUTO, UNI-PÚNGUÈ, UNI-LICUNGO, UNI-ROVUMA E UNI-SAVE – 2023
I. O átomo é comparado a
uma bola de bilhar: uma esfera maciça, homogénea, indivisível, indestrutível e
electricamente neutra;
II. O átomo é comparado a
um pudim de ameixas: uma esfera carregada positivamente na qual ficam
incrustados electrões de carga negativa;
III. Átomo em que os
electrões se organizam na forma de camadas ao redor do núcleo;
IV. Átomo que apresenta
um núcleo carregado positivamente e ao seu redor giram electrões com carga
negativa.
A. Dalton, Thomson, Bohr, Rutherford.
B. Bohr, Rutherford, Dalton, Thomson.
C. Dalton, Bohr, Rutherford, Thomson.
D. Thomson, Dalton, Bohr, Rutherford.
RESOLUÇÃO
Vamos resumir de forma
simples as teorias atómicas propostas pelos cientistas Dalton, Thomson,
Rutherford e Bohr.
⦁ Dalton: átomo é comparado a uma bola de
bilhar: é uma esfera maciça, indivisível, indestrutível e homogénea.
⦁ Joseph John Thomson: o átomo seria uma
esfera com carga positiva uniformemente distribuída por todo o seu volume e os
electrões (de carga negativa) estariam incrustados nela (como passas em um
pudim).
⦁ Rutherford: o átomo seria constituído por uma região central de
grande massa, chamada núcleo onde
estaria contida toda a carga positiva do átomo. Rutherford imaginou ainda que
ao redor do núcleo giravam os electrões, sendo negativos, os electrões iriam
contrabalançar a carga positiva do núcleo e garantir a neutralidade do átomo.
⦁ Bohr: o átomo apresenta os electrões
organizados em níveis de energia ou camadas electrónicas ao redor do núcleo.
Conclusão: I – Dalton; II – Thomson; III – Bohr e IV –
Rutherford.
Resposta: alternativa: A
2. Tendo em conta os modelos atómicos e o conjunto de
afirmações abaixo, indique a alternativa que corresponde cronologicamente à
evolução do modelo atómico:
I. Átomo como partícula descontínua com electrosfera dividida em níveis de
energia;
II. Átomo como partícula
maciça, indivisível e indestrutível;
III. Átomo como modelo
probabilístico sem precisão espacial na localização do electrão;
IV. Átomo como partícula
maciça com carga positiva incrustada de electrões.
A. II, IV, I e III
B. II, IV, I e III
C. III, I, IV e II
D. IV, I, III e II
RESOLUÇÃO
Ao longo do tempo o
modelo atómico evoluiu da seguinte maneira:
1o modelo atómico: Foi proposto por John Dalton (1766-1844) entre 1803 e 1807 baseando-se em experiências envolvendo gases. Para Dalton, o átomo é comparado a uma bola de bilhar; é uma esfera maciça, indivisível, indestrutível e homogénea.
2o modelo atómico: Foi criado por Joseph
John Thomson (1856 – 1940), logo após a descoberta do electrão como parte
integrante da matéria. Segundo J.J. Thomson, o átomo seria uma esfera
com carga positiva uniformemente distribuída por todo o seu volume e os
electrões (de carga negativa) estariam incrustados nela (como passas em um
pudim).
3o modelo atómico: Foi
criado pelo físico neozelandês Ernest Rutherford após a realização da famosa
experiência “Espalhamento de Partículas
alfa” em 1909. De acordo
com Rutherford, o átomo seria constituído por uma região central de grande
massa, chamada núcleo onde estaria
contida toda a carga positiva do átomo. Rutherford imaginou ainda que ao redor
do núcleo giravam os electrões, sendo negativos, os electrões iriam
contrabalançar a carga positiva do núcleo e garantir a neutralidade do átomo.
4o modelo atómico: Foi
criado
pelo cientista dinamarquês Niels Bohr quando aprimorou o modelo de Rutherford,
tanto que este modelo às vezes é chamado de Rutherford-Bohr. Para Bohr, o átomo apresenta os
electrões organizados em níveis de energia ou camadas electrónicas ao redor do
núcleo.
5o modelo atómico: Foi criado por Arnold Sommerfeld,
para explicar correctamente o espectro de emissão dos elementos que o modelo atómico
de Bohr não conseguia explicar.
Modelo atómico actual: trata-se de um modelo
matemático-probabilístico que foi proposto por Erwin Schrödinger, cientista austríaco em 1926. De acordo com
este modelo, os electrões estão em constante movimento, ou seja, não possuem
uma posição fixa ou definida dentro do átomo. Este modelo não prevê a
localização do electrão e nem descreve a rota ou o caminho que este segue
dentro do átomo, apenas estabelece uma região de máxima probabilidade para
encontrar o electrão (orbital atómico).
Conclusão: a evolução cronológica dos modelos atómicos é:
II. Átomo como partícula maciça, indivisível e
indestrutível;
IV. Átomo como partícula maciça com carga positiva
incrustada de electrões.
I. Átomo como partícula descontínua com electrosfera
dividida em níveis de energia;
III. Átomo como modelo probabilístico sem precisão espacial
na localização do electrão;
Portanto, temos: II, IV,
I e III.
Resposta: alternativa: B
3. Com relação à estrutura da matéria, assinale as opções
correctas:
I. A matéria é constituída
por átomos.
II. Os protões são
partículas do átomo.
III. Os electrões possuem
carga eléctrica positiva;
IV. A massa do protão é
menor que a massa do electrão.
A. I, II e III
B. II e III
C. I, II e IV
D. III e IV
RESOLUÇÃO
O átomo é
constituído por duas regiões bem distintas, o núcleo e a electrosfera.
No núcleo do átomo encontram-se os protões
que são partículas com carga positiva e os neutrões
que não possuem carga eléctrica. Na electrosfera
encontram-se os electrões que são
partículas dotadas de carga eléctica negativa.
Assim, as
partículas fundamentais que constituem o átomo são os protões, electrões e neutrões.
Vamos analisar cada item:
I. CORRECTO
Os átomos são os
constituintes básicos de toda matéria, isto é, a matéria é constituída por
átomos.
II. CORRECTO
As partículas
fundamentais que constituem o átomo são os protões,
electrões e neutrões.
III. INCORRECTO
Os electrões possuem
carga eléctrica negativa.
IV. INCORRECTO
A tabela acima mostra que
a massa do protão é de 1,672 · 10-27 kg e a do electrão é de 9,109 · 10-31 kg,
portanto, a massa do protão é cerca de 1800 vezes maior que a massa do
electrão. A massa do electrão é extremamente pequena, tanto que às vezes diz-se
que é desprezível.
Resposta: SEM RESPOSTA CORRECTA
4. Supondo que 1 neutrão apresenta massa 1 kg, qual será a
massa de um átomo com 11 protões, 12 neutrões e 11 electrões?
A. 1 kg
B. 11 kg
C. 12 kg
D. 23 kg
RESOLUÇÃO
A massa do átomo (número
de massa, A) praticamente está contida no núcleo onde temos os protões e
neutrões e pode ser calculada da seguinte maneira:
A = Z + n
Onde: A é o número de
massa; Z é nuúmero atómico e n é o número de neutrões.
Agora, observe a tabela abaixo com muita atenção.
Como se pode ver, a massa
do neutrão é aproximadamente igual à massa do protão. Assim, visto que a massa
do átomo é dada pela soma do número de neutrões e protões (número atómico)
podemos que concluir que pelo facto de a massa do neutrão ser de 1 kg então a
massa do protão também deve ser igual a 1 kg, de modo que a massa do átomo
será:
A = Z + n
A = 11 kg + 12 kg
A = 23 kg
Resposta: alternativa: D
5. Apenas dois isótopos do cobre são encontrados na
naureza, 63Cu (massa = 62,9296 u; 69,17% de abundância) e 65Cu
(massa = 64,9278 u; 30,83% de abundância). Calcule o peso atómico (massa
atómica média) do cobre.
A. 63,93
B. 63,55
C. 64,00
D. 67,04
RESOLUÇÃO
A maioria dos elementos químicos ocorre na Natureza sob a forma de vários isótopos. Deste modo, a massa atómica de um elemento é dada pela média ponderada das massas atómicas de todos os seus isótopos.
Onde: MA1, MA2,
MA3 e MAn são as massas atómicas de cada isótopo e %1,
%2 , %3 e %n são as abundâncias isotópicas de
cada isótopo.
Reunindo os dados
teremos:
|
Isótopo |
Abundância (%) |
Massa atómica (u.) |
|
63Cu |
69,17% |
62,9296 u |
|
65Cu |
30,83% |
64,9278 u |
Aplicando a fórmula vamos calcular a massa atómica do cobre
Portanto, a massa
atómica do cobre é igual a 63,55 u.
Para justificarmos o porquê de a aproximação ser 63,55 e não 64 temos que calcular o erro relativo associado a essa aproximação.
Como se vê, o
erro associado à aproximação para 63,55 é bem menor se comparado com o erro
associado à aproximação para 64. Portanto, é mais correcto aproximar o valor da
massa atómica do cobre para 63,55, embora a IUPAC estabeleça que a aproximação
do valor da massa atómica dos elementos químicos para um valor inteiro mais
próximo pode ser feita desde que o erro associado a essa aproximação não seja
maior que 1%.
Resposta: alternativa: B
6. Analise as proposições com relação às leis da
termodinâmica e assinale a alternativa correcta.
I. A variação da energia
interna de um sistema termodinâmico é igual à soma da energia fornecida ao
sistema na forma de calor e o trabalho realizado sobre o sistema.
II. Um sistema
termodinâmico isolado e fechado aumenta continuamente a sua energia interna;
III. É impossível
realizar um processo termodinâmico cujo único efeito seja a transferência de
energia térmica de um sistema de menor temperatura para um sistema de maior
temperatura.
A. Somente as afirmações I e II são verdadeiras.
B. Somente as afirmações II e III são verdadeiras.
C. Somente as afirmações I e III são verdadeiras.
D. Todas as afirmações são verdadeiras.
RESOLUÇÃO
Vamos analisar cada um
dos itens dados:
I. CORRECTO
A expressão matemática da
Primeira Lei da Termodinâmica é:
∆U = q + w
Esta equação nos diz que
a variação da energia interna (∆U) de um sistema é a soma do calor (q) trocado
entre o sistema e a vizinhança e o trabalho (w) realizado sobre o sistema ou
pelo sistema.
II. INCORRECTO
Um sistema isolado não
permite transferência de matéria nem de energia. Então não há como haver
aumento contínuo da energia.
III. CORRECTO
O calor é sempre
transferido do sistema de maior temperatura para um sistema de menor
temperatura. Portanto, é impossível o processo inverso.
Conclusão: itens correctos: I e III.
Resposta: alternativa: C
7. A massa de 12 g de hélio, considerando um gás ideal, é
submetida a um processo isobárico. Sabendo-se que o calor específico é Cp
= 1,25 cal/g, podemos afirmar que a variação da energia interna em J após o
processo é, aproximadamente de (quando necessário, utilize g = 10 m/s2;
R = 8,31 J/mol ∙ K; 1 cal = 4,18 J).
A. 1,51 ∙ 104
B. 3,32 ∙ 104
C. 5,04 ∙ 104
D. 6,64 ∙ 104
RESOLUÇÃO
Neste exercício há falta
de dados tais como o volume e a temperatura. Neste caso primeiramente tínhamos
que determinar a pressão usando a equação PV = nRT e por fim, para calcular a
variação da energia interna usaríamos a equação que traduz a Primeira Lei da
Termodinâmica.
Resposta: alternativa: NÃO É POSSÍVEL RESOLVER ESTE EXERCÍCIO!
8. Considerando as transformações a que é submetida uma amostra de água, sem que ocorra variação da pressão externa, pode-se afirmar que:
A. As transformações 3 e 4 são exotérmicas;
B. As transformações 1 e 3 são endotérmicas;
C. A quantidade de energia liberada em 1 é igual à
quantidade liberada em 3.
D. A quantidade de energia liberada em 1 é igual à
quantidade absorvida em 2.
RESOLUÇÃO
O esquema mostrado pelo exercício mostra as mudanças de estados físicos, no caso em específico da água. De um modo geral as mudanças de estados físicos da matéria podem ser representadas assim:
As mudanças de
estados físicos da matéria ocorrem com absorção e libertação de calor. Deste
modo, a passagem de um estado físico para o outro pode ser um processo endotérmico se ocorrer com
absorção de calor ou um processo
exotérmico se ocorrer com libertação de calor.
A sublimação, fusão e a vaporização (ebulição e evaporação) são mudanças de estado físico que ocorrem com a
absorção de calor, portanto, são processos
endotérmicos. Por outro lado, a solidificação,
liquefação (ou condensação) e a ressublimação
ocorrem com libertação de calor, sendo por isso processos exotérmicos.
Vamos analisar cada uma
das alternativas.
A INCORRECTA
O número 3 indica um
processo de solidificação, ou seja, a passagem do estado líquido (água líquida)
para o estado sólido (gelo). Este processo ocorre com libertação de calor, por
isso é um processo exotérmico. Já o número 4 indica o processo de fusão
(passagem do estado sólido para o estado líquido) que é um processo
endotérmico.
Portanto, apenas o número 3 é que representa um processo exotérmico.
B INCORRECTA
O número 1 indica um
processo de condensação, ou seja, a passagem do estado gasoso (vapor d’água)
para o estado líquido (água líquida). Este processo ocorre com libertação de
calor, por isso é um processo exotérmico. Já o número 2 indica o processo de
vaporização (passagem do estado líquido para o estado gasoso) que é um processo
endotérmico.
Portanto, apenas o número
2 é que representa um processo endotérmico.
C INCORRECTA
Não é a mesma, pois
trata-se de processos diferentes e que não são inversos (contrários).
D CORRECTA
A energia é mesma, pois
trata-se de processos diferentes, porém são inversos (contrários).
Resposta: alternativa: D
9. Existem reacções químicas que ocorrem com liberação ou absorção
de energia, sob a forma de calor, denominadas, respectivamente, como
exotérmicas e endotérmicas. Observe o gráfico a seguir e assinale a alternativa
correcta:
A. O gráfico representa uma reacção endotérmica.
B. O gráfico representa uma reacção exotérmica.
C. A entalpia dos reagentes é igual à dos produtos
D. A entalpia dos produtos é maior que a dos reagentes.
RESOLUÇÃO
Vamos analisar os seguintes gráficos que ilustram os perfis de uma reacção exotérmica
e endotérmica.
Numa reacção endotérmica a entalpia dos produtos é sempre maior que a
entalpia dos reagentes. Assim, se o somatório das
entalpias dos produtos (∑Hprodutos) é maior significa que a
diferença: ∑Hprodutos – ∑Hreagentes será um valor
positivo.
Logo, teremos: ∑Hprodutos >
∑Hreagentes ⇒ ∑Hprodutos – ∑Hreagentes > 0 ⇒ ∆H > 0.
Portanto, as reacções
endotérmicas têm ∆H > 0.
Já nas reacções
exotérmicas a entalpia dos produtos é sempre menor que a entalpia dos
reagentes. Assim, se o somatório das entalpias dos produtos (∑Hprodutos)
é menor significa que a diferença: ∑Hprodutos – ∑Hreagentes será um valor
negativo.
Logo, teremos: ∑Hprodutos
< ∑Hreagentes ⇒ ∑Hprodutos – ∑Hreagentes < 0 ⇒ ∆H < 0.
Portanto, as reacções
exotérmicas têm ∆H < 0.
Como se vê, o
gráfico fornecido pelo exercício tem o perfil da uma reacção exotérmica, pois a
entalpia dos produtos (Hp) é menor que a entalpia dos reagentes (Hr).
Resposta: alternativa: B
10. O óxido de cálcio pode ser obtido a partir da combustão
do cálcio metálico de acordo com a equação: Ca(s) + ½ O2(g)
→ CaO(s).
Considere que a formação
do óxido de cálcio é espontânea e que para a reacção acima, ∆Ho = –
800 KJ mol-1 e ∆So = – 240 J K-1 mol-1.
Determine o valor da temperatura, em Kelvin, para que essa reacção deixe de ser
espontânea.
A. 555,55 K
B. 222,22 K
C. 111,11 K
D. 333,33 K
RESOLUÇÃO
De acordo com a tabela abaixo:
Como ∆H < 0 e ∆S < 0 significa que a reacção é espontânea a baixas
temperaturas. Logo para esta reacção ∆G < 0 a baixas temperaturas.
Então vamos efectuar os cálculos:
∆Ho = –
800 KJ = – 800 · 103 J
∆So = – 240 J K-1 mol-1
Sabe-se que ∆Go = ∆Ho
– T · ∆So
Para que a reacção não seja espontânea ∆Go
> 0, portanto, teremos:
∆Go > 0 ⇒ ∆Ho – T · ∆So > 0
Isso significa que a
reacção não é espontânea a temperaturas maiores que 3333,33 K.
Nb: o valor correcto deve ser 3333,33 K e não 333,33 K como
aparece no exercício.
Resposta: 3333,33 K
Por: Miguel Pascoal
Licenciado em Ensino de Química
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