Atividades de camada de ozônio para a 1ª série do Ensino Médio com gabarito

Quando trabalho camada de ozônio com uma turma de 1ª série do Ensino Médio, procuro ligar o conteúdo a processos químicos que possam ser interpretados, e não apenas a uma lista de nomes. A composição dos CFCs, a ação da radiação ultravioleta e a destruição catalítica do ozônio permitem discutir fórmulas, ligações e proporções numa reação. É um tema em que vale a pena separar com cuidado o que acontece na atmosfera do que os estudantes podem deduzir a partir de uma equação.

As questões reunidas aqui incluem itens diretamente relacionados ao ozônio e outros sobre ciclos da matéria e impactos ambientais, vinculados às habilidades informadas para esta seleção. Eu os utilizo como oportunidade para verificar leitura de dados, identificação da fonte de um poluente e interpretação de reações. Como nem todos os itens tratam literalmente da camada de ozônio, deixo essa diferença explícita: eles podem compor uma sequência de Química ambiental, mas não devem ser apresentados como se todos descrevessem a química do ozônio.

O que o aluno de 1ª série precisa saber sobre camada de ozônio

Para compreender a camada de ozônio, o estudante precisa reconhecer que o ozônio é uma molécula formada por três átomos de oxigênio (O₃) e que sua concentração na estratosfera ajuda a absorver parte da radiação ultravioleta que chega do Sol. Também deve distinguir esse ozônio estratosférico do ozônio que pode estar próximo ao solo, onde é um poluente. No caso dos CFCs, como o CF₂Cl₂, a estabilidade na baixa atmosfera permite que o composto alcance regiões mais altas; ali, a radiação UV pode romper uma ligação C–Cl e formar um radical de cloro. Esse radical participa de etapas catalíticas que consomem ozônio e pode ser regenerado, por isso não é necessário que cada molécula de cloro reaja uma única vez. Para interpretar questões, é importante ler fórmulas e equações, conservar os átomos e usar os coeficientes estequiométricos. A proporção 2 O₃ → 3 O₂, por exemplo, permite calcular produtos a partir de uma quantidade dada de reagente. Assim, o tema articula estrutura molecular, radiação, reação química e efeitos ambientais.

O que ele precisa saber antes

Antes de propor os itens, reviso leitura de fórmulas e equações químicas, conservação dos átomos e diferença entre reagente e produto. Para a questão sobre destruição do ozônio, é especialmente útil retomar equações balanceadas e proporções estequiométricas. Para identificar a fotólise do CF₂Cl₂, a turma precisa reconhecer a composição do composto, entender que hν representa energia da radiação e ter uma noção de quebra homolítica com formação de radicais.

Os demais itens mobilizam pré-requisitos diferentes: decomposição química e ciclo do carbono; ciclo do nitrogênio e lixiviação; eutrofização e fósforo; ciclo do enxofre e fontes industriais; funcionamento de tanque séptico; e decomposição aeróbia e anaeróbia. Eu não trataria esses conteúdos como pré-requisitos específicos de camada de ozônio. Eles servem para uma atividade mais ampla de leitura de processos ambientais e podem ser selecionados conforme o objetivo da aula.

Onde os alunos mais erram

Nas questões diretamente ligadas ao ozônio, um erro típico é confundir a quantidade de O₃ consumida com a quantidade de O₂ formada. A equação 2 O₃ → 3 O₂ não expressa uma relação de um para um: é preciso aplicar a proporção dos coeficientes. Outro ponto é interpretar a ação do CFC como uma simples mudança de estado ou uma ionização. O enunciado descreve a ruptura de uma ligação C–Cl por radiação e a formação de radicais; a fórmula dos produtos precisa refletir esse processo.

Nos outros itens, aparecem raciocínios úteis para diagnosticar leitura e interpretação, mas não devem ser confundidos com erros específicos sobre ozônio. Entre eles estão inverter uma reação de decomposição, tomar redução parcial como eliminação total, escolher uma ação que protege quem consome água em vez de evitar a contaminação na fonte e ignorar restrições numéricas do enunciado. Eu peço que os estudantes indiquem qual trecho ou dado sustenta a escolha antes de discutir a alternativa. Isso ajuda a separar dificuldade conceitual de leitura apressada.

Como trabalhar em sala

• Comece por um esquema simples: escreva O₃ e O₂ no quadro e peça à turma que conte os átomos de oxigênio em cada lado de uma equação. A conversa sobre conservação da matéria prepara a leitura da estequiometria.
• Modele proporções com desenhos: represente duas moléculas de O₃ transformando-se em três de O₂ com círculos ou marcas no papel. Depois, peça que os estudantes determinem o produto para quatro moléculas.
• Leia a fórmula do CFC por partes: identifique carbono, flúor e cloro em CF₂Cl₂. Em seguida, compare a fórmula inicial com os produtos da fotólise, conferindo se os átomos estão representados e se há formação do radical de cloro.
• Peça justificativas baseadas no enunciado: em questões ambientais com dados, os estudantes podem sublinhar a condição decisiva — por exemplo, maior redução sem queda de produtividade ou eliminação completa do fósforo. Essa prática evita escolher apenas a alternativa que parece ambientalmente positiva.
• Feche com classificação dos itens: se usar todas as questões abaixo, convide a turma a separar as que tratam diretamente de ozônio das que abordam outros ciclos ambientais. É uma forma simples de trabalhar leitura crítica e evitar associações incorretas entre fenômenos.

Questões prontas de camada de ozônio para a 1ª série do Ensino Médio (com gabarito comentado)

As questões a seguir são reproduzidas com as alternativas e a explicação do gabarito. As questões 5 e 8 tratam diretamente da química do ozônio; as demais abordam outros processos ambientais e podem ser aproveitadas numa sequência interdisciplinar de Química ambiental.

1. Em uma indústria brasileira de materiais de construção, uma rocha rica em carbonato de cálcio é aquecida em um forno para produzir cal virgem, o óxido de cálcio. Durante o aquecimento, os técnicos observam a liberação de um gás que turva a água de cal utilizada no controle do processo. Em outra etapa, a cal virgem reage com água e forma cal hidratada, que pode endurecer ao entrar em contato com o ar. Essas transformações relacionam-se ao ciclo do carbono porque envolvem a passagem de compostos de carbono entre rochas, água e atmosfera. Considerando as informações do texto, qual equação representa a transformação em que o carbono presente na rocha passa para a atmosfera durante a produção da cal virgem?

• ❌ A) CaO(s) + H₂O(l) → Ca(OH)₂(s). Essa é a hidratação da cal virgem e não libera carbono para a atmosfera.
• ❌ B) CO₂(g) + H₂O(l) → H₂CO₃(aq). Representa a dissolução do dióxido de carbono em água, não a decomposição da rocha.
• ❌ C) Ca(OH)₂(s) + CO₂(g) → CaCO₃(s) + H₂O(l). O carbono é incorporado a um sólido, em vez de ser liberado da rocha.
• ❌ D) CaO(s) + CO₂(g) → CaCO₃(s). A reação incorpora carbono atmosférico a um sólido, em sentido contrário ao solicitado.
• ✅ E) CaCO₃(s) → CaO(s) + CO₂(g). O aquecimento decompõe o carbonato de cálcio e libera CO₂, transferindo carbono do reservatório rochoso para a atmosfera.

Gabarito comentado: E. O estudante precisa reconhecer a decomposição térmica do carbonato, distinguindo-a da hidratação da cal e da reação que turva a água de cal.

2. Em uma bacia agrícola do Sul do Brasil, o monitoramento após chuvas intensas registrou aumento de nitratos em um rio próximo às plantações. O excesso de nitrogênio favoreceu algas; depois, a decomposição dessa biomassa consumiu oxigênio dissolvido e provocou a morte de peixes. Mantendo a mesma área cultivada, pesquisadores compararam medidas: reduzir em 20% a dose de fertilizante diminuiu em 20% o nitrato transportado, mas reduziu em 12% a produtividade; culturas de cobertura diminuíram o nitrato em 28%, sem reduzir a produtividade; fertilizante de liberação lenta diminuiu em 45%, sem reduzir a produtividade; intensificar irrigação não diminuiu o nitrato e reduziu em 5% a produtividade; tanques de retenção diminuíram em 10%, sem perda de produtividade. Qual ação apresentou a maior redução do nitrogênio que chega ao rio sem diminuir a produtividade?

• ❌ A) Plantar culturas de cobertura entre as safras. Reduz o transporte e preserva a produtividade, mas a redução de 28% é menor que 45%.
• ✅ B) Utilizar fertilizante de liberação lenta. Reduziu o nitrato em 45% sem diminuir a produtividade, o melhor resultado dentro dos critérios.
• ❌ C) Intensificar a irrigação. Não reduziu o nitrato e ainda diminuiu a produtividade em 5%.
• ❌ D) Construir tanques de retenção. A redução foi de apenas 10%, inferior à do fertilizante de liberação lenta.
• ❌ E) Reduzir a dose de fertilizante. Embora diminua o nitrato, também reduz a produtividade em 12%, contrariando uma condição do enunciado.

Gabarito comentado: B. É necessário considerar simultaneamente o percentual de redução e a condição de manter a produtividade, não apenas escolher qualquer medida que reduza nitrato.

3. A eutrofização de um lago tem preocupado uma comunidade. Em 2022, a concentração de fósforo solúvel estava cinco vezes maior que em 2010, e uma pesquisa identificou que parte importante vinha das águas residuais de lavagens domésticas. A cada lavagem, o detergente A libera cerca de 2,0 g de fósforo; o detergente B libera 0,6 g; o sabão caseiro sem fosfatos não libera fósforo. Também foram avaliados reduzir em 25% o número de lavagens semanais e instalar um filtro no ralo capaz de reter 60% do fósforo. Qual medida individual elimina completamente o aporte de fósforo das lavagens domésticas para o esgoto?

• ✅ A) Utilizar sabão caseiro sem fosfatos em todas as lavagens. Como não libera fósforo, elimina o aporte descrito.
• ❌ B) Reduzir em 25% o número de lavagens. As lavagens restantes continuam liberando fósforo.
• ❌ C) Usar detergente B e instalar o filtro. O detergente ainda libera fósforo e o filtro deixa passar 40% do que recebe.
• ❌ D) Instalar filtro que retém 60%. A retenção é parcial, não total.
• ❌ E) Substituir o detergente A pelo B. A quantidade cai, mas 0,6 g por lavagem ainda é diferente de zero.

Gabarito comentado: A. A palavra “completamente” é decisiva: redução parcial não equivale à eliminação da fonte de fósforo.

4. O Rio Verde, próximo a uma termelétrica, apresenta concentração média de sulfato de 15 mg/L, acima do limite recomendado de 10 mg/L para águas doces. A usina utiliza carvão mineral com alto teor de enxofre e lança gases de combustão sem tratamento. Foram consideradas medidas como dessulfuração dos gases, redução de detergentes com fosfato, plantio de árvores nas margens, rotação de culturas com leguminosas e substituição de parte da geração por biocombustíveis. Qual medida remove diretamente dos gases de combustão os compostos de enxofre que podem originar sulfato no ambiente?

• ❌ A) Adotar rotação de culturas com leguminosas. Pode favorecer a fertilidade e o ciclo do nitrogênio, mas não remove enxofre dos gases.
• ❌ B) Ampliar o plantio de árvores nas margens. Pode reduzir erosão e transporte de poluentes, mas não trata diretamente as emissões.
• ❌ C) Reduzir detergentes com fosfato. Atua sobre fosfatos e eutrofização, não sobre compostos sulfurados da termelétrica.
• ✅ D) Instalar um sistema de dessulfuração nos gases de combustão. Remove compostos de enxofre antes do lançamento na atmosfera e atua diretamente na fonte indicada.
• ❌ E) Substituir parte da geração por biocombustíveis. Pode modificar as emissões, mas não remove diretamente os compostos sulfurados já presentes nos gases da usina.

Gabarito comentado: D. A questão pede uma ação direta sobre os gases de combustão, e não uma medida que atue em outro poluente ou etapa ambiental.

5. Em uma atividade sobre destruição catalítica do ozônio na atmosfera, a reação global é representada por 2 O₃(g) → 3 O₂(g). Uma substância catalisadora participa de etapas intermediárias, mas é regenerada ao final e não altera a proporção entre ozônio consumido e oxigênio formado. Se quatro moléculas de O₃ forem completamente destruídas, quantas moléculas de O₂ serão formadas?

• ❌ A) 4 moléculas de O₂. Supõe uma molécula de O₂ para cada O₃, proporção que não corresponde à equação.
• ❌ B) 12 moléculas de O₂. Conta átomos de oxigênio como se cada átomo formasse uma molécula de O₂, sem aplicar os coeficientes.
• ❌ C) 2 moléculas de O₂. Usa diretamente o coeficiente do O₃ e não considera quatro moléculas nem a proporção completa.
• ✅ D) 6 moléculas de O₂. A relação é 2:3; quatro moléculas de O₃ são o dobro de duas, então formam o dobro de três: 6.
• ❌ E) 8 moléculas de O₂. Supõe incorretamente que cada molécula de O₃ origina duas de O₂.

Gabarito comentado: D. A proporção estequiométrica é 3/2 moléculas de O₂ para cada molécula de O₃ consumida; para quatro, o resultado é seis.

6. Em uma propriedade rural, depois da instalação de um sistema individual de esgoto, a água do poço apresentou alteração de sabor e odor, especialmente após chuvas intensas. Um tanque séptico sem manutenção adequada pode liberar íons amônio (NH₄⁺) no solo. Bactérias nitrificantes oxidam NH₄⁺ a nitrato (NO₃⁻), que é solúvel e pode alcançar o lençol freático. Qual ação individual reduz diretamente a entrada de nitrato no lençol freático?

• ✅ A) Realizar manutenção periódica do tanque séptico. Reduz vazamentos e a liberação de amônio, diminuindo o material que pode ser convertido em nitrato.
• ❌ B) Plantar árvores nativas ao redor do poço. Não interrompe a liberação de amônio pelo tanque nem sua conversão no solo.
• ❌ C) Substituir a água do poço por água engarrafada. Pode reduzir a exposição de quem consome, mas não o nitrato que chega ao lençol freático.
• ❌ D) Instalar filtro de carvão ativado no bebedouro. Trata a água captada e não evita vazamento ou formação de nitrato no solo.
• ❌ E) Evitar consumir a água depois de chuvas intensas. É uma precaução de saúde, mas não atua na fonte de contaminação.

Gabarito comentado: A. O item distingue prevenção na fonte de medidas que tratam a água ou reduzem a exposição após a contaminação.

7. Em 2023, uma pesquisa municipal indicou que 40% dos resíduos urbanos eram matéria orgânica encaminhada a aterros. A decomposição anaeróbia nesses locais produz metano, um gás de efeito estufa. Sem tratamento adequado, cada quilograma de resíduo orgânico pode gerar cerca de 100 litros de metano em um ano. A compostagem doméstica promove decomposição aeróbia e transforma o material em adubo. Qual ação individual reduz diretamente a geração de metano no ciclo do carbono?

• ❌ A) Promover decomposição anaeróbia. O texto associa esse processo à produção de metano.
• ❌ B) Encaminhar resíduos orgânicos para aterros. A decomposição anaeróbia nos aterros gera metano, conforme o enunciado.
• ❌ C) Gerar metano a partir de resíduos orgânicos. Isso descreve a produção do gás, não sua redução.
• ✅ D) Compostar resíduos orgânicos em casa. A decomposição aeróbia indicada reduz a formação de metano associada à decomposição anaeróbia nos aterros.
• ❌ E) Depositar resíduos sem tratamento adequado. O enunciado relaciona essa situação à produção de metano.

Gabarito comentado: D. O estudante deve relacionar o tipo de decomposição ao gás produzido, sem confundir compostagem com descarte em aterro.

8. O CF₂Cl₂ foi utilizado em sistemas de refrigeração e aerossóis por ser quimicamente estável na baixa atmosfera. Em regiões mais altas, suas moléculas absorvem radiação ultravioleta, que rompe uma ligação entre carbono e cloro, formando um radical livre de cloro capaz de participar de reações catalíticas que consomem ozônio. Compostos formados por carbono, flúor e cloro pertencem a uma classe de substâncias antropogênicas. Qual alternativa identifica corretamente a classe do CF₂Cl₂ e representa sua fotólise inicial sob radiação ultravioleta?

• ❌ A) Óxidos de enxofre; CF₂Cl₂ + hν → CF₂Cl₂⁺ + e⁻. O composto não contém enxofre ou oxigênio; a equação indica ionização, não ruptura homolítica C–Cl.
• ❌ B) Hidrocarbonetos; CF₂Cl₂ + hν → CF₂Cl₂*. Hidrocarbonetos contêm carbono e hidrogênio, enquanto a fórmula dada contém flúor e cloro; a equação não mostra a quebra descrita.
• ❌ C) Gases nobres; CF₂Cl₂ + hν → CF₂Cl₂. O composto não é gás nobre e a equação não representa a ruptura da ligação.
• ❌ D) Metano; CF₂Cl₂ + hν → CF₂· + Cl₂. Metano é CH₄; a fórmula e os produtos também não correspondem à ruptura C–Cl descrita.
• ✅ E) Clorofluorcarbonos (CFCs); CF₂Cl₂ + hν → CF₂Cl· + Cl·. A radiação rompe homoliticamente uma ligação C–Cl e forma o radical cloro, iniciando o processo descrito.

Gabarito comentado: E. A fórmula identifica o CFC e a representação mostra os dois fragmentos radicalares. O símbolo hν indica energia da radiação incidente.

Próximos passos

Depois da resolução, eu retomaria especialmente a proporção 2:3 da reação do ozônio e a fotólise do CFC, pedindo que os estudantes expliquem cada etapa com base na fórmula. Para ampliar a sequência ambiental, consulte também as questões da habilidade EM13CNT105 e as questões da habilidade EM13CNT101. Se quiser montar uma avaliação ajustada ao conteúdo trabalhado, conheça o gerador de provas do GeraProva e faça seu cadastro grátis.

Use as questões como ponto de partida e adapte a seleção ao percurso da sua turma; no GeraProva, você pode organizar novas avaliações com apoio de IA e revisar cada item antes de aplicar.