Atividades de Composição do ar e poluição para a 1ª série do Ensino Médio com gabarito

Quando trabalho composição do ar e poluição na 1ª série do Ensino Médio, procuro aproximar os conceitos de situações que fazem parte do cotidiano, como emissões de veículos e formação de chuva ácida. O desafio é mostrar que o ar não é uma substância única: é uma mistura de gases em proporções diferentes, e alguns poluentes podem participar de reações na atmosfera.

Também gosto de alternar perguntas conceituais com exercícios que exigem cálculos. Assim, consigo perceber se a turma reconhece as proporções dos gases, diferencia poluentes e consegue interpretar dados de concentração, pH e reações químicas. As questões a seguir oferecem caminhos para diagnosticar essas aprendizagens, revisar conceitos e propor desafios graduais.

O que o aluno de 1ª série precisa saber sobre Composição do ar e poluição

Para estudar composição do ar e poluição, o aluno precisa reconhecer que o ar seco é uma mistura gasosa formada principalmente por nitrogênio, cerca de 78% em volume, e oxigênio, cerca de 21%. Argônio, dióxido de carbono e outros gases aparecem em proporções menores; os valores podem ser apresentados como aproximados. É importante relacionar alguns poluentes às suas transformações atmosféricas: óxidos de nitrogênio e dióxido de enxofre podem reagir e contribuir para a formação de ácidos na chuva. O dióxido de carbono tem relevância em outros processos, mas não deve ser confundido com os principais precursores da chuva ácida nas questões. A turma também pode trabalhar a concentração de poluentes, conversões de unidades e cálculos com proporções, além de interpretar o efeito do CO2 dissolvido sobre o pH da água. Por fim, a fotólise do NO2 permite discutir como reações sucessivas participam da formação de ozônio troposférico.

O que ele precisa saber antes

As questões mobilizam alguns conhecimentos prévios que vale retomar antes da avaliação. Para as perguntas sobre chuva ácida, é útil que a turma reconheça o que é um gás poluente e compreenda, em linhas gerais, que substâncias podem sofrer reações de oxidação na atmosfera. Para os itens de composição, é importante saber ler porcentagens em volume e comparar partes de uma mistura.

Os exercícios quantitativos pedem outros pré-requisitos: conversão entre metros cúbicos e litros, uso do volume molar fornecido, relação entre quantidade de matéria e massa molar e interpretação de uma concentração em ppb. No item de pH, entram a noção de dissociação de ácidos e o uso de logaritmos ou de uma aproximação indicada no enunciado. Para as equações da fotólise, a turma precisa interpretar reações químicas e conferir se os átomos estão balanceados. Se algum desses pontos não tiver sido trabalhado com profundidade, posso usar a questão como diagnóstico, e não apenas como cobrança.

Onde os alunos mais erram

Um erro recorrente previsto nas questões é confundir diferentes óxidos e atribuir a formação de chuva ácida ao dióxido de carbono. Esse raciocínio pode surgir porque CO2 também é associado a impactos ambientais e porque o nome “óxido” aparece em mais de um composto. Para corrigir a confusão, vale destacar o processo químico perguntado: NOx e SO2 podem originar ácidos na atmosfera; o CO2 não é o principal precursor indicado para chuva ácida nesses itens.

Nas questões sobre composição, o distrator mais provável é inverter ou alterar bastante as proporções de nitrogênio e oxigênio. Reforçar a referência de aproximadamente 78% de N2 e 21% de O2 ajuda a identificar valores incompatíveis. Em cálculos, o aluno pode misturar volume e massa, ou interpretar incorretamente ppb. No item de pH, pode ignorar o CO2 dissolvido e escolher pH neutro. Já na fotólise, um erro comum é não acompanhar o papel do átomo de oxigênio intermediário ou propor uma equação que não conserva os átomos. Em todos esses casos, pedir que a turma explique cada etapa torna o raciocínio visível.

Como trabalhar em sala

• Monte uma referência visual das proporções: escreva no quadro 78% de nitrogênio, 21% de oxigênio e as frações menores de argônio e CO2. Peça que os estudantes expliquem o que significa cada porcentagem em volume.
• Compare poluentes e efeitos: organize uma tabela simples com substância, possível origem e transformação ou efeito abordado. Diferencie, com cuidado, chuva ácida e outros temas relacionados à poluição atmosférica.
• Faça uma resolução comentada de unidades: antes do item de SO2, converta juntos 1,00×10⁹ m³ para litros e mostre como aplicar 200 ppb. Depois, deixe que a turma confira as etapas em pares.
• Use cartões ou tiras de papel para as reações: represente NO2, NO, O e O2 e reorganize as etapas da fotólise. A turma pode conferir se os átomos aparecem dos dois lados e identificar o intermediário cancelado na equação líquida.
• Feche com justificativas curtas: peça que cada estudante explique por escrito por que um distrator não serve. Essa prática ajuda a distinguir lembrança de um valor e compreensão do processo químico.

Questões prontas de Composição do ar e poluição para a 1ª série do Ensino Médio (com gabarito comentado)

As oito questões abaixo podem ser usadas como lista de exercícios, atividade diagnóstica ou parte de uma avaliação. As alternativas incorretas vêm acompanhadas de justificativas para facilitar a correção e a retomada dos conceitos.

1. Em um dia de muita emissão de veículos, qual gás do ar urbano é diretamente relacionado à formação de chuva ácida?

• ❌ A) A fumaça de torrefação de café é a principal responsável pela chuva ácida. Essa atividade não é uma fonte relevante dos poluentes ácidos tratados no item.
• ✅ B) Óxidos de nitrogênio e dióxido de enxofre, que originam ácidos na atmosfera. NOx e SO2 podem reagir com água e oxidantes, formando ácidos que contribuem para acidificar a chuva.
• ❌ C) Os óxidos de carbono são os principais precursores da chuva ácida. O distrator confunde grupos de óxidos: os principais gases relacionados à chuva ácida nesta questão são NOx e SO2.
• ❌ D) Os compostos de silicone são a causa principal da chuva ácida em áreas urbanas. Silicone não é o agente indicado para explicar esse processo atmosférico.
• ❌ E) Os vapores de água presentes na atmosfera contribuem para a chuva ácida. A água participa da formação das gotas, mas o vapor, por si só, não é o poluente que causa a acidificação.

Gabarito: B. O ponto central é associar os óxidos de nitrogênio e o dióxido de enxofre à formação de ácidos na atmosfera, sem confundir esse processo com outros impactos ambientais.

2. Qual substância presente em combustíveis fósseis está relacionada à formação de chuva ácida quando liberada na atmosfera e oxidada?

• ✅ A) Enxofre, na forma de compostos como SO2. O dióxido de enxofre pode ser oxidado no ar e formar ácidos que acidificam a chuva.
• ❌ B) Dióxido de carbono (CO2). Embora seja um gás importante em outros contextos ambientais, não é o responsável direto pela chuva ácida indicado no item.
• ❌ C) Metano (CH4). O metano não se relaciona à formação de chuva ácida neste caso; sua associação mais comum é com o efeito estufa.
• ❌ D) Nitrogênio (N2). O N2 é o principal componente do ar e, nas condições consideradas, não participa da formação de chuva ácida como o SO2.
• ❌ E) Oxigênio (O2). O oxigênio pode participar de processos de combustão e oxidação, mas não forma chuva ácida sozinho em sua forma pura.

Gabarito: A. A presença de enxofre em combustíveis fósseis pode resultar na emissão de SO2. A questão verifica se o estudante identifica o composto associado à acidificação, sem escolher CO2 apenas por ser um gás ligado a questões ambientais.

3. Indique, por volume, as principais frações do ar seco: porcentagens aproximadas de N2, O2, Ar e CO2.

• ❌ A) Aproximadamente 80% N2; 10% O2; 5% Ar; 5% CO2. A fração de oxigênio está muito abaixo do valor aproximado real, e as proporções de argônio e CO2 estão superestimadas.
• ✅ B) Aproximadamente 78% N2; 21% O2; 0,93% Ar; 0,04% CO2. Esses valores aproximados representam as frações volumétricas dos principais componentes do ar seco.
• ❌ C) Aproximadamente 90% N2; 5% O2; 3% Ar; 2% CO2. Essas proporções não correspondem à composição observada do ar seco.
• ❌ D) Aproximadamente 75% N2; 20% O2; 4% Ar; 1% CO2. Os valores de argônio e CO2 são muito superiores às proporções aproximadas esperadas.
• ❌ E) Aproximadamente 50% N2; 40% O2; 5% Ar; 5% CO2. A distribuição apresentada não representa a composição real do ar atmosférico.

Gabarito: B. Uma forma de conferir a resposta é lembrar que o nitrogênio representa a maior parte do ar, o oxigênio fica perto de um quinto e os demais gases aparecem em frações bem menores.

4. Uma camada de ar contendo 1,00×10⁹ m³ tem concentração de SO2 de 200 ppb (v/v). Admitindo 1 mol de gás = 24,0 L e massa molar SO2 = 64,07 g·mol⁻¹, qual a massa aproximada de SO2 presente, em gramas?

• ❌ A) Aproximadamente 2,50×10⁵ g de SO2. A massa molar não precisa ser subestimada; esse resultado decorre de erro nas etapas finais do cálculo.
• ✅ B) Aproximadamente 5,34×10⁵ g (534 kg). Ao converter o volume de ar para litros, calcular os mols totais, aplicar a fração 200×10⁻⁹ e multiplicar pela massa molar, chega-se a cerca de 5,34×10⁵ g.
• ❌ C) Aproximadamente 1,00×10⁶ g, usando 1 mol = 22,4 L. O enunciado fornece 24,0 L por mol; trocar esse dado altera o cálculo e essa alternativa não corresponde ao procedimento solicitado.
• ❌ D) Aproximadamente 5,00×10³ g. O resultado indica erro ao aplicar a concentração de 200 ppb ao volume da camada de ar.
• ❌ E) Aproximadamente 1,00×10⁷ g, baseado apenas no volume da camada. O volume total não pode ser tratado como se fosse todo composto por SO2; é necessário aplicar a fração em ppb.

Gabarito: B. O cálculo pode ser organizado assim: 1,00×10⁹ m³ correspondem a 1,00×10¹² L. Dividindo por 24,0 L/mol, obtêm-se cerca de 4,1667×10¹⁰ mol de ar. A fração de SO2 é 200×10⁻⁹, ou seja, cerca de 8,333×10³ mol; multiplicada por 64,07 g/mol, resulta em aproximadamente 5,34×10⁵ g.

5. Qual a porcentagem aproximada de oxigênio (O2) no ar seco atmosférico, em volume (v/v)?

• ✅ A) Aproximadamente 20,95% (v/v) de O2 no ar seco. Essa é a proporção média aproximada de oxigênio em volume.
• ❌ B) Aproximadamente 10% de O2 no ar seco. Esse valor é significativamente inferior à fração aproximada correta, que fica perto de 21%.
• ❌ C) O ar seco tem 40,95% de O2. A porcentagem apresentada é muito alta e não corresponde à composição atmosférica.
• ❌ D) Aproximadamente 30% de O2 no ambiente. O oxigênio não chega a esse percentual no ar seco.
• ❌ E) O ar seco é composto só por N2 e O2. Além dos dois gases mais abundantes, há argônio, CO2 e outros gases em quantidades menores.

Gabarito: A. O valor aproximado de 20,95% ajuda a fixar a proporção de oxigênio, sem deixar de reconhecer que o ar é uma mistura com outros componentes.

6. Indique as porcentagens aproximadas em volume de N2, O2 e Ar no ar seco atual.

• ❌ A) N2 aproximadamente 21%, O2 aproximadamente 78%, Ar aproximadamente 0,93%. A alternativa inverte as proporções aproximadas de nitrogênio e oxigênio.
• ❌ B) N2 aproximadamente 70%, O2 aproximadamente 20%, Ar aproximadamente 10%. A fração de argônio está muito acima do valor aproximado real.
• ✅ C) N2 aproximadamente 78%, O2 aproximadamente 21%, Ar aproximadamente 0,93%. O nitrogênio e o oxigênio são os componentes mais abundantes; o argônio é uma fração menor.
• ❌ D) N2 aproximadamente 50%, O2 aproximadamente 30%, Ar aproximadamente 20%. Essas proporções não correspondem às medições da composição do ar seco.
• ❌ E) N2 aproximadamente 90%, O2 aproximadamente 5%, Ar aproximadamente 4%. Os valores de nitrogênio e oxigênio estão muito distantes das proporções atmosféricas aproximadas.

Gabarito: C. A principal atenção aqui é não inverter N2 e O2. O argônio fica abaixo de 1% e o CO2 também é um gás presente em pequena proporção, embora não apareça entre as três frações solicitadas.

7. Calcule o pH aproximado da água pura em equilíbrio com CO2 a 400 ppm (pCO2 = 4,0×10⁻⁴ atm). Use kH = 3,3×10⁻² mol·L⁻¹·atm⁻¹ e Ka1(H2CO3) = 4,3×10⁻⁷. Considere apenas a primeira dissociação.

• ❌ A) pH aproximadamente 7,00. Esse valor considera água neutra, mas não incorpora o efeito do CO2 dissolvido no equilíbrio descrito.
• ❌ B) pH aproximadamente 4,00. O resultado não corresponde ao cálculo com os dados fornecidos e representa uma acidez maior do que a estimada neste modelo.
• ❌ C) pH aproximadamente 3,50. Esse valor é excessivamente ácido para a concentração de CO2 considerada no enunciado.
• ✅ D) pH aproximadamente 5,62 (aproximadamente 5,6). Pela lei de Henry, a concentração dissolvida é 1,32×10⁻⁵ mol/L; usando a primeira dissociação, obtém-se [H+] de cerca de 2,4×10⁻⁶ mol/L e pH próximo de 5,62.
• ❌ E) pH aproximadamente 9,00. Esse valor é básico e não representa a acidificação associada ao CO2 dissolvido.

Gabarito: D. Primeiro, [CO2(aq)] = kH·pCO2 = 3,3×10⁻² × 4,0×10⁻⁴ = 1,32×10⁻⁵ mol/L. Em seguida, [H+] ≈ √(Ka1·C), o que resulta em aproximadamente 2,4×10⁻⁶ mol/L. Aplicando pH = −log[H+], chegamos a cerca de 5,62. O exercício mostra por que não basta assumir pH neutro quando há CO2 dissolvido.

8. Apresente as duas equações balanceadas que descrevem a fotólise do NO2 e a subsequente formação de O3 na troposfera; forneça também a equação líquida.

• ❌ A) NO2 + hν → O + N2. O N2 não é produto dessa fotólise; a etapa indicada deve formar NO e um átomo de oxigênio.
• ❌ B) O2 + O· → O3 + NO2. O átomo de oxigênio pode reagir com O2 para formar O3, mas essa equação não apresenta corretamente a etapa nem conserva os átomos como escrita.
• ✅ C) Etapa 1: NO2 + hν → NO + O·; etapa 2: O· + O2 + M → O3 + M; equação líquida: NO2 + O2 → NO + O3. A fotólise gera O·, que reage com O2. Ao somar as etapas, o intermediário O· e M são cancelados na equação líquida.
• ❌ D) NO + O + O3 → 2 O2. Essa equação não descreve a sequência de fotólise do NO2 e formação de ozônio solicitada.
• ❌ E) NO2 + O3 + hν → NO + O2. A equação não representa a etapa de formação do ozônio a partir do oxigênio atômico e do O2.

Gabarito: C. Na primeira etapa, a energia luminosa provoca a fotólise do NO2. Na etapa seguinte, o oxigênio atômico reage com O2, com M como terceiro corpo que recebe energia. Ao somar as reações, cancelam-se os intermediários que aparecem dos dois lados e obtém-se NO2 + O2 → NO + O3.

Próximos passos

Use as questões para identificar o que a turma já domina e quais ideias precisam de retomada. Você também pode consultar mais questões da habilidade EM13CNT105 e questões da habilidade EM13CNT301. Para montar avaliações com outros conteúdos e ajustar a seleção ao seu planejamento, conheça o gerador de provas do GeraProva e faça seu cadastro grátis.

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