Atividades de camada de ozônio para a 3ª série do Ensino Médio com gabarito

Quando ensino camada de ozônio na 3ª série do Ensino Médio, procuro aproximar a explicação das reações químicas que os estudantes já conseguem interpretar: quais espécies reagem, quais são produzidas e o que muda quando uma espécie é regenerada. Em vez de deixar o tema apenas na conversa sobre proteção solar, trabalho a relação entre radiação ultravioleta, compostos halogenados e ciclos catalíticos de destruição do ozônio.

Também uso questões para perceber se a turma acompanha as equações e distingue uma etapa elementar da reação líquida. Este conjunto traz um item diretamente sobre o ciclo do ozônio e outros de química ambiental associados à habilidade EM13CNT105. Como os contextos dos demais itens não tratam especificamente da camada de ozônio, apresento-os como questões complementares de análise ambiental, sem confundir seus conteúdos com o tema central da aula.

O que o aluno de 3ª série precisa saber sobre camada de ozônio

Na 3ª série, espero que o estudante reconheça o ozônio como uma substância formada por moléculas O₃ e compreenda que, na estratosfera, ele participa da absorção de parte da radiação ultravioleta. Para analisar sua destruição, é importante acompanhar as reações descritas, identificar reagentes e produtos e observar quando um radical aparece em uma etapa e é regenerado em outra. No ciclo simplificado usado nesta atividade, Cl· reage com O₃ e forma ClO· e O₂; depois, ClO· reage com O·, regenerando Cl· e formando mais O₂. Ao somar as etapas, cancelamos Cl· e ClO·, que são intermediários, e obtemos O₃ + O· → 2 O₂. Assim, o cloro atua como catalisador: participa das etapas, mas não aparece na reação líquida. Essa leitura de equações ajuda a explicar por que uma espécie pode promover transformações sem ser consumida no balanço final.

O que ele precisa saber antes

Para resolver o item diretamente relacionado ao ozônio, os pré-requisitos são reconhecer fórmulas e coeficientes em equações químicas, compreender a conservação dos átomos e acompanhar intermediários de um mecanismo. Também é necessário saber que radical é uma espécie reativa e perceber que uma substância regenerada ao fim de um ciclo pode atuar como catalisador. Eu reviso essas ideias antes de pedir que a turma cancele espécies entre etapas.

Os outros itens abaixo mobilizam conhecimentos diferentes: proporções e taxas de absorção de CO₂; ciclo do fósforo e eutrofização; cálculo de emissões e calcinação; equilíbrio ácido-base e pKa; oxidação do enxofre, chuva ácida, pH e condições de oxirredução. Eles podem servir para revisão interdisciplinar de química ambiental, mas não devem ser apresentados como questões específicas sobre camada de ozônio.

Onde os alunos mais erram

No item sobre o ciclo catalítico, um erro típico é trocar as espécies da segunda etapa ou não cancelar corretamente os intermediários. O distrator mais provável indicado para essa questão é a alternativa B: nela, as etapas estão corretas, mas a reação líquida fica sem balanceamento adequado. Ao somar as equações, é preciso preservar os dois O₂ formados e manter o átomo O· entre os reagentes; o resultado é O₃ + O· → 2 O₂. Esse é um bom momento para pedir que a turma conte os átomos de oxigênio de cada lado, em vez de confiar apenas na aparência da equação.

Nas demais questões, os erros também são próprios dos conteúdos abordados. Pode haver confusão entre valor total e taxa por unidade, seleção de uma intervenção que trata o efeito em vez da fonte, ou leitura parcial de dados numéricos. Nas questões de pH e equilíbrio, vale conferir o sentido da variação e a relação entre as espécies; nas de enxofre, separar a prevenção da formação de poluentes da correção posterior. Nomear o raciocínio por trás do distrator permite transformar o gabarito em diagnóstico, não apenas em correção.

Como trabalhar em sala

• Comece com uma equação curta: escreva no quadro as duas etapas do ciclo do cloro e peça que os estudantes circulem o que aparece dos dois lados. Depois, construam juntos a reação líquida e confiram o número de átomos.
• Compare mecanismo e reação global: peça que expliquem por que o cloro aparece nas etapas, mas não na equação final. Essa justificativa ajuda a diferenciar participação em um mecanismo e consumo líquido.
• Use os distratores para discutir evidências: antes de revelar o gabarito, grupos podem escolher uma alternativa e apontar qual trecho do enunciado sustenta ou contradiz a escolha. Não é preciso nenhum material além do quadro ou de uma folha.
• Separe os blocos temáticos: aplique primeiro a questão do ozônio. Use as questões sobre carbono, fósforo, acidificação e enxofre em uma atividade de revisão de química ambiental, explicando que compartilham a habilidade de analisar processos, mas não o assunto específico.
• Feche com uma correção comentada: solicite que cada estudante registre um erro que poderia cometer e uma verificação simples para evitá-lo, como conferir unidades, comparar fontes ou balancear átomos.

Questões prontas de camada de ozônio para a 3ª série do Ensino Médio (com gabarito comentado)

Nota para aplicação: somente a questão 5 aborda diretamente o ciclo catalítico de destruição do ozônio. As outras sete são itens reais de química ambiental e análise de processos relacionados à habilidade EM13CNT105; mantê-los abaixo atende ao conjunto fornecido, mas recomendo aplicá-los como revisão complementar, não como avaliação exclusiva de camada de ozônio.

Questão 1 — Sequestro de carbono urbano

Em um programa municipal, 100 árvores removem 22 kg de CO₂ por árvore ao ano. Coberturas verdes em 20 edifícios têm 50 m² cada e removem 2,5 kg de CO₂ por metro quadrado ao ano. Considerando os valores informados, qual ação remove mais CO₂ por ano e qual é a diferença?

• ✅ A) Coberturas verdes: 2.500 kg; árvores: 2.200 kg; diferença de 300 kg. Correta: 100 × 22 = 2.200 e 20 × 50 × 2,5 = 2.500.
• ❌ B) Árvores removem 2.500 kg e superam as coberturas em 300 kg. Incorreta: troca os totais calculados para cada intervenção.
• ❌ C) Não é possível comparar sem variação sazonal. Incorreta: o enunciado manda considerar os valores anuais e desprezar essa variação.
• ❌ D) Árvores removem 2.200 kg e superam as coberturas em 300 kg. Incorreta: o total das árvores está certo, mas a comparação foi invertida.
• ❌ E) Os resultados de 2.200 kg e 2.500 kg são equivalentes. Incorreta: há diferença numérica de 300 kg por ano.

Gabarito: A. O cuidado principal é calcular separadamente cada total e comparar as unidades iguais.

Questão 2 — Fósforo e eutrofização

Após chuvas intensas, o fósforo de uma lagoa aumentou e favoreceu a proliferação de algas. Detergentes domésticos responderam por cerca de 60% do fósforo detectado; o restante esteve ligado principalmente a fertilizantes e fezes de animais. Qual ação individual reduz diretamente a fonte majoritária?

• ❌ A) Reduzir regas para diminuir o escoamento de fertilizantes. Incorreta: atua numa fonte secundária, não na principal indicada.
• ❌ B) Instalar filtros de carvão ativado nas torneiras. Incorreta: não impede que o fósforo dos detergentes chegue à lagoa.
• ❌ C) Recolher fezes de animais perto da lagoa. Incorreta: pode reduzir uma contribuição, mas ela não é a fonte majoritária do texto.
• ✅ D) Usar detergentes livres de fosfato. Correta: reduz diretamente a principal fonte de fósforo identificada.
• ❌ E) Diminuir os banhos na lagoa. Incorreta: pode reduzir a exposição, mas não o aporte de fósforo.

Gabarito: D. A intervenção precisa corresponder à fonte predominante, não apenas ao efeito percebido.

Questão 3 — Emissão de CO₂ na produção de ligante

Para 1.000 t de ligante convencional, são usadas 800 t de clínquer, que emitem 0,54 t de CO₂ por tonelada na calcinação e 0,36 t na queima. A formulação alternativa usa 500 t de clínquer e 300 t de resíduo, com emissão de 0,08 t de CO₂ por tonelada de resíduo. Qual decisão reduz mais diretamente as emissões?

• ❌ A) Adotar o convencional porque o resíduo adiciona 24 t de CO₂. Incorreta: ignora a redução de clínquer e suas emissões.
• ❌ B) Adotar o alternativo, reduzindo 432 t ao evitar apenas calcinação. Incorreta: deixa de contabilizar combustível e processamento do resíduo.
• ❌ C) Adotar o convencional porque 720 t serão anuladas pela carbonatação. Incorreta: a compensação integral não é informada nem elimina as emissões iniciais.
• ✅ D) Adotar o alternativo, reduzindo 246 t. Correta: o convencional emite 800 × 0,90 = 720 t; o alternativo, 500 × 0,90 + 300 × 0,08 = 474 t.
• ❌ E) Adotar o alternativo, reduzindo 696 t ao substituir todo o clínquer. Incorreta: a formulação ainda contém 500 t de clínquer e o resíduo também emite.

Gabarito: D. É necessário incluir todas as fontes de emissão descritas.

Questão 4 — Equilíbrio carbonato-bicarbonato

Em uma enseada, o pH caiu de 8,1 para 7,7. Para a etapa HCO₃⁻ ⇌ CO₃²⁻ + H⁺, pKa₂ = 10,3. Como varia a razão [CO₃²⁻]/[HCO₃⁻]?

• ❌ A) Diminui cerca de 10 vezes. Incorreta: isso corresponderia a uma variação de uma unidade de pH; aqui a diferença é 0,4.
• ❌ B) Permanece constante. Incorreta: a razão depende de 10^(pH−pKa₂) e muda com o pH.
• ❌ C) Aumenta cerca de 2,5 vezes. Incorreta: erra o sentido; a queda de pH reduz a razão carbonato/bicarbonato.
• ✅ D) Diminui cerca de 2,5 vezes. Correta: 10^(7,7−8,1) ≈ 0,40, isto é, a razão passa a cerca de 40% do valor inicial.
• ❌ E) Aumenta cerca de 10 vezes. Incorreta: ignora o efeito do aumento relativo de H⁺ sobre o equilíbrio.

Gabarito: D. O sinal da variação e a diferença de 0,4 unidade são decisivos.

Questão 5 — Ciclo catalítico de destruição do ozônio

Na estratosfera, a radiação UV pode liberar cloro de compostos halogenados. No ciclo simplificado, Cl· reage com O₃, formando ClO· e O₂; depois ClO· reage com O·, regenerando Cl· e formando mais O₂. Quais são as duas etapas e a reação líquida?

• ❌ A) Etapas corretas, mas reação líquida inclui Cl· e ClO·. Incorreta: os intermediários aparecem em lados opostos e devem ser cancelados.
• ❌ B) Etapas corretas, reação líquida O₃ + O· → O₂. Incorreta: não conserva os átomos; são formadas duas moléculas de O₂.
• ✅ C) Cl· + O₃ → ClO· + O₂; ClO· + O· → Cl· + O₂; reação líquida O₃ + O· → 2 O₂. Correta: cancelam-se Cl· e ClO·.
• ❌ D) Reação líquida O₃ + O₂ → 2 O₂. Incorreta: O₂ é produto nas duas etapas, e O· deve permanecer como reagente.
• ❌ E) Segunda etapa ClO· + O₂ → Cl· + O₃. Incorreta: troca as espécies dadas no enunciado; a reação envolve O· e forma O₂.

Gabarito: C. O cloro é regenerado e atua como catalisador. A equação líquida representa a conversão de O₃ e O· em duas moléculas de O₂.

Questão 6 — Enxofre e acidificação da chuva

Navios que usam óleo combustível com compostos de enxofre estão associados a transformações atmosféricas que formam ácido sulfúrico. Qual medida reduz na origem a formação dos compostos sulfurados?

• ❌ A) Neutralizar a chuva depois da coleta. Incorreta: trata água já depositada, sem impedir as emissões.
• ❌ B) Intensificar a circulação de veículos para dispersar gases. Incorreta: dispersar não reduz a emissão e pode acrescentar produtos de combustão.
• ✅ C) Substituir o óleo por combustível com baixo teor de enxofre. Correta: reduz o material de partida para formar SO₂ e, posteriormente, H₂SO₄.
• ❌ D) Pintar grades metálicas. Incorreta: protege superfícies, mas não controla a causa atmosférica.
• ❌ E) Canalizar a água da chuva. Incorreta: muda seu destino, não a formação de óxidos de enxofre.

Gabarito: C. A medida atua na fonte, antes da transformação atmosférica.

Questão 7 — Rejeitos de mineração e formação de H⁺

Minerais sulfetados expostos ao ar e à água podem oxidar, formar sulfato e liberar H⁺. Qual proposta tende a reduzir mais diretamente a acidificação na origem?

• ❌ A) Adicionar sulfato de cálcio ao córrego. Incorreta: acrescentar sulfato não consome H⁺ nem interrompe a oxidação.
• ❌ B) Aplicar fertilizante nitrogenado para estimular plantas. Incorreta: não bloqueia a oxidação e pode criar outros impactos ambientais.
• ✅ C) Cobrir o rejeito com camada impermeável e solo vegetado, limitando O₂ e água. Correta: reduz o contato necessário à oxidação dos sulfetos.
• ❌ D) Adicionar base forte periodicamente ao córrego. Incorreta: neutraliza H⁺ já formado, mas não interrompe sua produção.
• ❌ E) Aumentar o O₂ dissolvido com aeração. Incorreta: não impede a oxidação no rejeito e pode favorecer processos oxidativos.

Gabarito: C. A diferença importante é prevenir a geração do ácido, em vez de corrigir repetidamente o pH da água.

Questão 8 — Sulfeto, oxigênio e mau cheiro

Uma lagoa apresenta pouco oxigênio no fundo e sulfeto dissolvido, associado ao odor de H₂S. Em condições oxigenadas, o enxofre tende à forma sulfato. Qual intervenção favorece mais diretamente a redução do sulfeto?

• ❌ A) Cobrir a lagoa com lona. Incorreta: dificulta a entrada de O₂ e pode manter condições anóxicas.
• ❌ B) Adicionar restos vegetais. Incorreta: mais matéria orgânica aumenta o consumo de oxigênio e pode favorecer a produção de sulfeto.
• ❌ C) Reduzir a circulação da água. Incorreta: pode piorar a oxigenação do fundo e manter condições redutoras.
• ✅ D) Instalar aeradores para elevar o O₂ dissolvido. Correta: o oxigênio favorece a oxidação de sulfeto a sulfato.
• ❌ E) Adicionar sulfato para diluir o sulfeto. Incorreta: sulfato não remove sulfeto e pode servir de substrato em condições anóxicas.

Gabarito: D. A intervenção se relaciona diretamente à transformação química favorecida pela presença de oxigênio.

Próximos passos

Para aprofundar o tema central, comece pela questão do ciclo catalítico, peça aos estudantes que justifiquem o cancelamento dos intermediários e só depois amplie para outros processos de química ambiental. Você também pode consultar mais questões da habilidade EM13CNT105, explorar o gerador de provas do GeraProva e fazer o cadastro grátis para montar avaliações ajustadas ao seu planejamento.

As questões complementares tratam de conteúdos ambientais distintos e devem ser selecionadas conforme os objetivos da sua turma. Use o material como ponto de partida, adapte a aplicação ao que foi trabalhado em aula e confira o alinhamento com seu plano de ensino.