Atividades de Composição do ar e poluição para a 2ª série do Ensino Médio com gabarito

Quando trabalho composição do ar e poluição com a 2ª série do Ensino Médio, procuro aproximar os conceitos de situações que os estudantes reconhecem: a queima de combustíveis, a qualidade do ar e a chuva ácida. O tema permite conectar conhecimentos de Química com efeitos ambientais concretos, mas também exige atenção a números e unidades. Composição percentual, concentração em ppm, pressão parcial e pH podem aparecer na mesma sequência, cada qual pedindo um tipo diferente de raciocínio.

Na prática, costumo alternar explicações curtas com questões que mostrem se a turma entendeu a relação entre os dados e o fenômeno. Assim, fica mais fácil identificar se a dificuldade está em lembrar a composição do ar, converter ppm em fração ou interpretar uma reação química. Abaixo organizei uma revisão e oito questões com alternativas e comentários para apoiar esse trabalho.

O que o aluno de 2ª 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 de gases, formada principalmente por nitrogênio, cerca de 78%, e oxigênio, cerca de 21%, além de argônio e uma quantidade muito pequena de dióxido de carbono. Também precisa compreender que concentrações pequenas, expressas em ppm, não significam ausência de impacto: a quantidade de uma substância deve ser interpretada junto de suas propriedades e de seus efeitos. A queima de combustíveis pode liberar óxidos de nitrogênio, que participam da formação de chuva ácida e de poluentes secundários. Para analisar dados, é importante relacionar fração molar e pressão parcial, converter ppm em fração e aplicar a expressão do pH a partir da concentração de íons H+. Em situações envolvendo chuva ácida ou produção de ácido sulfúrico, o estudante também pode precisar interpretar dissociações e proporções estequiométricas. O objetivo não é apenas memorizar percentuais, mas usar evidências e cálculos para explicar consequências ambientais.

O que ele precisa saber antes

Antes de avançar para as questões, vale verificar alguns conhecimentos que sustentam os cálculos. A turma precisa ter contato com porcentagens e frações, especialmente para reconhecer que ppm pode ser convertido em fração multiplicando o valor por 10^-6. Para pressão parcial, é necessário saber aplicar p_i = x_i · P_total, em que x representa a fração molar do gás. No estudo de acidez, os pré-requisitos incluem a relação pH = −log[H⁺] e a interpretação da dissociação de ácidos, sem confundir a concentração do ácido com a concentração final de íons H⁺. Também são necessários cálculo de quantidade de matéria, uso de massa molar e leitura de equações químicas balanceadas. Se esses conceitos ainda não estiverem firmes, uma breve retomada antes da lista ajuda a tornar a avaliação mais justa e informativa.

Onde os alunos mais erram

Um erro recorrente indicado nas questões é confundir a conversão de ppm com uma porcentagem ou com um valor de pressão. Ao ver 415 ppm, por exemplo, alguém pode escolher uma pressão parcial muito alta, sem converter primeiro para fração molar. O caminho correto é escrever 415 × 10^-6 e só então multiplicar pela pressão total. Em composição do ar, outro tropeço é trocar as proporções de nitrogênio e oxigênio ou superestimar a quantidade de CO₂. Usar como referência que o nitrogênio é o componente majoritário e que o oxigênio está próximo de 21% ajuda a conferir a plausibilidade da resposta.

Nas questões de pH, o distrator mais provável pode decorrer de não considerar a dissociação completa do ácido sulfúrico ou de interpretar errado o expoente negativo. Se a concentração fornecida é de H₂SO₄ e a questão informa a dissociação completa, é preciso calcular [H⁺] antes do pH. Já no cálculo com 1,0 × 10^-4 mol·L^-1 de H⁺, o logaritmo leva diretamente a pH 4. Nas reações de produção de ácido sulfúrico, a presença de um coeficiente 2 numa etapa pode desviar a atenção da proporção global entre enxofre e H₂SO₄. Peço que os alunos acompanhem as etapas e confiram as razões molares antes de selecionar uma alternativa.

Como trabalhar em sala

• Comece por uma estimativa. Peça que a turma organize os gases do ar do mais abundante ao menos abundante e justifique a ordem. Depois, comparem com os valores de referência: N₂ cerca de 78%, O₂ cerca de 21%, Ar cerca de 0,93% e CO₂ em torno de 0,04%.
• Faça conversões no quadro, passo a passo. Trabalhe um exemplo de ppm para fração molar e outro de fração molar para pressão parcial. Deixe explícito em que momento os estudantes aplicam a fórmula, em vez de tentar converter ppm diretamente em atm.
• Use as alternativas como diagnóstico. Antes de revelar o gabarito, peça que a turma explique por que uma alternativa parece possível e como verificar sua plausibilidade. A comparação de respostas ajuda a tornar visíveis confusões entre porcentagem, ppm e pressão.
• Retome pH com atenção à espécie química. Em um exercício, destaque se a concentração fornecida é de H₂SO₄ ou de H⁺. Em seguida, escreva a dissociação quando for necessário e aplique o logaritmo apenas à concentração de íons indicada pela relação do problema.
• Feche com uma cadeia de causa e efeito. Peça que os estudantes conectem a queima de combustíveis, a emissão de óxidos de nitrogênio e a formação de compostos na atmosfera. A atividade pode ser feita oralmente ou em um esquema simples no caderno, sem materiais especiais.

Questões prontas de Composição do ar e poluição para a 2ª série do Ensino Médio (com gabarito comentado)

As questões a seguir percorrem composição do ar, poluentes, pressão parcial, pH e estequiometria. Você pode aplicá-las como lista de revisão, atividade individual ou parte de uma avaliação. Oriente a turma a registrar as etapas dos cálculos: o gabarito comentado permite revisar não só a alternativa escolhida, mas também o raciocínio.

1. A queima de combustíveis em motores libera óxidos de nitrogênio. Qual consequência ambiental importante está associada a esses gases na atmosfera?

• ❌ A) Contribuem para a formação de chuva ácida e de poluentes secundários. Esta é a alternativa correta, não uma resposta errada: os óxidos de nitrogênio podem reagir no ar, formar ácido nítrico e favorecer poluição secundária.
• ❌ B) Os óxidos de nitrogênio ajudam a aumentar a biodiversidade em áreas urbanas. Incorreta: esses óxidos são poluentes e podem prejudicar a qualidade ambiental e a biodiversidade.
• ❌ C) Os óxidos de nitrogênio ajudam a desinfetar o ar e eliminam poluentes. Incorreta: não são agentes de limpeza do ar; estão associados à piora da qualidade atmosférica.
• ❌ D) Esses gases contribuem para a formação de ozônio benéfico na atmosfera. Incorreta: a participação dos óxidos de nitrogênio pode favorecer poluentes nocivos, não o ozônio benéfico da estratosfera.
• ❌ E) Não há consequências ambientais associadas à queima de combustíveis. Incorreta: a combustão pode liberar poluentes com efeitos ambientais.

Gabarito: A. Relacione a emissão de óxidos de nitrogênio às reações que ocorrem na atmosfera e à formação de chuva ácida e poluentes secundários. Correção importante: o símbolo ✅ identifica a alternativa correta; nas listas seguintes ele aparece junto à letra correta.

2. Calcule a pressão parcial do CO₂ (em atm) ao nível do mar (P_total = 1,00 atm) quando sua concentração atmosférica é 415 ppm.

• ❌ A) pCO₂ = 0,1 atm. Incorreta: esse valor é muito maior que a pressão parcial correspondente a 415 ppm.
• ❌ B) pCO₂ = 0,02 atm. Incorreta: a concentração precisa ser convertida de ppm para fração molar; o resultado correto é bem menor.
• ✅ C) pCO₂ = 415 × 10^-6 × 1,00 atm ≈ 4,15 × 10^-4 atm. Correta: 415 ppm correspondem à fração 415 × 10^-6; pela relação p_i = x_i · P_total, obtemos 4,15 × 10^-4 atm.
• ❌ D) pCO₂ = 0,005 atm. Incorreta: o valor decorre de converter incorretamente 415 ppm.
• ❌ E) pCO₂ = 0,0002 atm. Incorreta: não corresponde ao produto da fração molar 415 × 10^-6 pela pressão total indicada.

Gabarito: C. O passo decisivo é converter ppm em fração e depois multiplicar pela pressão total.

3. Suponha que a concentração de H₂SO₄ formada na chuva ácida seja 1,00 × 10^-4 mol·L^-1. Considerando dissociação completa em H⁺ e SO₄²⁻ (H₂SO₄ → 2 H⁺ + SO₄²⁻), calcule o pH da chuva.

• ❌ A) pH ≈ 2,00. Incorreta: esse resultado indicaria concentração de H⁺ muito maior que a obtida a partir dos dados.
• ❌ B) pH ≈ 5,00. Incorreta: não corresponde à concentração de H⁺ calculada pela dissociação informada.
• ❌ C) pH ≈ 6,30. Incorreta: é um valor próximo do neutro e não condiz com a concentração de ácido dada.
• ✅ D) pH ≈ 3,70. Correta: a dissociação completa fornece [H⁺] = 2 × 1,00 × 10^-4 = 2,00 × 10^-4 mol·L^-1. Assim, pH = −log(2,00 × 10^-4) ≈ 3,70.
• ❌ E) pH ≈ 1,30. Incorreta: esse pH implicaria concentração de H⁺ bem maior que a fornecida.

Gabarito: D. Primeiro considere os dois íons H⁺ liberados por molécula de ácido; depois aplique a definição de pH.

4. Indique a composição volumétrica aproximada do ar seco, em porcentagem, para N₂, O₂, Ar e CO₂ (valores médios atuais).

• ❌ A) N₂ ≈ 60%; O₂ ≈ 20%; Ar ≈ 10%; CO₂ ≈ 10%. Incorreta: as proporções de argônio e dióxido de carbono estão muito acima dos valores de referência.
• ❌ B) N₂ ≈ 70%; O₂ ≈ 25%; Ar ≈ 4%; CO₂ ≈ 1%. Incorreta: as porcentagens, especialmente as de Ar e CO₂, não correspondem à composição aproximada do ar seco.
• ❌ C) N₂ ≈ 90%; O₂ ≈ 5%; Ar ≈ 3%; CO₂ ≈ 2%. Incorreta: os valores de N₂, O₂ e dos gases minoritários estão distantes das proporções conhecidas.
• ✅ D) N₂ ≈ 78,08%; O₂ ≈ 20,95%; Ar ≈ 0,93%; CO₂ ≈ 0,041% (≈410 ppm). Correta: são valores aproximados usuais para a composição volumétrica do ar seco.
• ❌ E) N₂ ≈ 50%; O₂ ≈ 30%; Ar ≈ 15%; CO₂ ≈ 5%. Incorreta: as frações não representam a composição real aproximada do ar seco.

Gabarito: D. O nitrogênio é o principal componente; CO₂ aparece em quantidade muito menor que os gases majoritários.

5. Durante o monitoramento da qualidade do ar em uma cidade brasileira, uma equipe analisou uma amostra de água da chuva. A concentração de íons hidrônio, representada por [H⁺], foi determinada como 1,0 × 10^-4 mol·L^-1. Para essa grandeza, utiliza-se pH = −log[H⁺], com logaritmo na base 10. Com base nos dados, calcule o pH da amostra.

• ❌ A) pH = 5,00. Incorreta: acrescenta uma unidade ao módulo do expoente sem justificativa na expressão do pH.
• ❌ B) pH = 3,00. Incorreta: reduz em uma unidade o módulo do expoente, embora a mantissa seja 1,0.
• ❌ C) pH = 6,00. Incorreta: soma indevidamente uma contribuição da mantissa; log(1,0) é zero.
• ❌ D) pH = 2,00. Incorreta: a fórmula do pH não pede dividir o expoente por dois.
• ✅ E) pH = 4,00. Correta: −log(1,0 × 10^-4) = −(0 − 4) = 4,00.

Gabarito: E. Como a mantissa é 1,0, seu logaritmo é zero; o expoente determina o resultado após a aplicação do sinal negativo.

6. Em uma unidade de produção de ácido sulfúrico, uma amostra de 1,60 g de enxofre elementar, de pureza 100%, é submetida a uma sequência de reações. O oxigênio e a água estão em excesso, e o processo ocorre com rendimento de 100%. Considere a massa molar do enxofre igual a 32,0 g·mol^-1. As etapas são: S + O₂ → SO₂; 2 SO₂ + O₂ → 2 SO₃; SO₃ + H₂O → H₂SO₄. Qual é a quantidade de matéria de H₂SO₄ formada?

• ❌ A) 0,100 mol de H₂SO₄. Incorreta: equivale a dividir a massa de enxofre por 16,0 g·mol^-1, em vez de usar a massa molar fornecida.
• ❌ B) 0,0320 mol de H₂SO₄. Incorreta: não resulta da conversão correta da massa de enxofre em mol.
• ✅ C) 0,0500 mol de H₂SO₄. Correta: n(S) = 1,60 ÷ 32,0 = 0,0500 mol. A relação global entre S e H₂SO₄ é 1:1, portanto formam-se 0,0500 mol.
• ❌ D) 0,0250 mol de H₂SO₄. Incorreta: aplica indevidamente o coeficiente 2 da etapa intermediária à proporção global.
• ❌ E) 0,0800 mol de H₂SO₄. Incorreta: não utiliza corretamente a massa molar de 32,0 g·mol^-1 dada no enunciado.

Gabarito: C. Calcule primeiro os mols de enxofre e acompanhe a proporção global nas etapas da reação.

7. Em uma cidade, a concentração de monóxido de carbono é 50 ppm (v/v). Qual é a pressão parcial do CO em atm quando a pressão total é 1,00 atm?

• ❌ A) 50 atm de CO. Incorreta: supera a pressão total informada, o que não é possível para essa mistura.
• ❌ B) 5,0 atm de CO. Incorreta: também é superior à pressão total de 1,00 atm e não considera a conversão de ppm.
• ✅ C) p_CO = (50 × 10^-6) · 1,00 atm = 5,0 × 10^-5 atm. Correta: 50 ppm correspondem à fração molar 50 × 10^-6; multiplicando pela pressão total, obtemos a pressão parcial.
• ❌ D) 5000 ppm de CO. Incorreta: repete uma unidade de concentração e altera o valor indicado no enunciado, em vez de calcular a pressão parcial.
• ❌ E) 0,005 atm de CO. Incorreta: é resultado de uma conversão incorreta de ppm em fração.

Gabarito: C. A pressão parcial é menor que a pressão total e pode ser calculada pela fração molar multiplicada pela pressão total.

8. Em condições padrão, qual é a fração volumétrica aproximada de N₂ no ar seco?

• ❌ A) 85% de O₂ no ar seco. Incorreta: o oxigênio corresponde a aproximadamente 21%, e a alternativa ainda não informa a fração do nitrogênio solicitada.
• ❌ B) 25% de argônio no ar seco. Incorreta: a fração de argônio é aproximadamente 0,93%.
• ❌ C) 50% de N₂ no ar seco. Incorreta: o nitrogênio representa aproximadamente 78%, não 50%.
• ❌ D) 100% de gás carbônico no ar seco. Incorreta: o CO₂ é apenas uma pequena fração do ar, cerca de 0,04%.
• ✅ E) ≈78% por volume (fração molar ≈0,78). Correta: no ar seco, o N₂ corresponde a aproximadamente 78,08% por volume.

Gabarito: E. Diferencie a fração majoritária de nitrogênio da fração de oxigênio, próxima de 21%.

Fechamento: da revisão à avaliação

Essas atividades permitem observar se a turma interpreta a composição do ar, reconhece consequências da poluição e organiza cálculos de pH, ppm e estequiometria. Para ampliar a sequência, consulte também questões da habilidade EM13CNT105, questões da habilidade EM13CNT205, questões da habilidade EM13CNT307 e questões da habilidade EM13CNT101. Você pode adaptar a quantidade de itens e a profundidade dos comentários conforme o objetivo da aula. Para montar uma avaliação, experimente o gerador de provas do GeraProva e faça seu cadastro grátis.

Use as questões como ponto de partida e ajuste a aplicação ao que sua turma já estudou. No GeraProva, você pode criar e organizar provas com mais praticidade para sua rotina docente.