Atividades de Composição do ar e poluição para o ENEM com gabarito

Quando trabalho composição do ar e poluição com foco no ENEM, procuro aproximar os conceitos químicos de situações em que eles ajudam a interpretar dados: concentração de gases, qualidade do ar, chuva ácida e controle de emissões. Nesse tipo de questão, não basta reconhecer a fórmula de um gás; é preciso compreender o que os números representam e escolher uma estratégia de cálculo coerente.

Na minha preparação, alterno leitura de enunciados, análise de unidades e discussão do significado dos resultados. Isso ajuda a turma a conectar composição do ar com quantidade de matéria, pH, estequiometria e propriedades dos materiais. A seguir, reuni questões com gabarito comentado para usar em aula, revisão ou avaliação formativa.

O que o aluno de ENEM precisa saber sobre Composição do ar e poluição

Para resolver questões de composição do ar e poluição no ENEM, o aluno precisa interpretar a composição percentual ou em ppm dos gases e relacioná-la às condições apresentadas, como volume, temperatura e pressão. Em cálculos com gases ideais, deve usar PV = nRT, converter Celsius para kelvin e distinguir a quantidade total de ar da quantidade de um componente, como O₂ ou CO₂. Também precisa converter porcentagem em fração e reconhecer que ppm em volume não é, por si só, uma concentração em mg/m³: a conversão depende da massa molar e do volume molar. No estudo da poluição, é importante compreender como SO₂ pode participar da formação de espécies ácidas, interpretar a relação entre concentração e pH e aplicar proporções estequiométricas em processos de redução de emissões. Por fim, questões sobre materiais exigem comparar propriedades e critérios explícitos, sem escolher uma opção apenas por um único dado, como eficiência ou custo.

O que ele precisa saber antes

Antes das atividades, reviso a lei dos gases ideais e o cálculo de mols, porque aparecem em questões que pedem a quantidade de O₂, CO₂ ou CO em uma amostra. Também vale retomar a conversão entre Celsius e kelvin, porcentagem e fração decimal, ppm e unidades de concentração. Para os itens sobre chuva ácida, são necessários os conceitos de concentração, pH e formação de ácidos a partir de óxidos. Nas questões de controle de emissões, a turma precisa dominar proporções de uma equação balanceada, conversão de mol para grama e leitura de eficiência. Já as comparações de revestimentos e materiais filtrantes pedem noções de propriedades dos materiais, oxidação e custo energético de regeneração.

Onde os alunos mais erram

Um erro recorrente nos cálculos é encontrar os mols da amostra inteira e apresentar esse valor como se fosse a quantidade do gás pedido. A questão do oxigênio mostra por que é necessário aplicar a fração de 20,95% ao total. Outro tropeço é usar Celsius diretamente na equação dos gases ou tratar uma porcentagem como um número inteiro, sem convertê-la em fração. Em ppm, alguns estudantes somam os valores antes de converter para mg/m³ ou esquecem que cada gás tem massa molar própria.

Na interpretação química, o distrator mais provável da questão de chuva ácida corresponde a escolher o bairro com menor SO₂ como o mais ácido. O raciocínio inverte a relação: sob a hipótese simplificada dada, maior concentração de SO₂ produz mais ácido e menor pH. Nas questões de materiais, pode chamar atenção o material com maior eficiência ou menor entalpia, sem verificar primeiro se atende ao critério mínimo de sustentabilidade. A leitura cuidadosa das condições e dos critérios é parte central da resolução.

Como trabalhar em sala

• Faça uma leitura marcada do enunciado: peça que a turma destaque o que é dado, o que se pede e quais condições de temperatura, pressão ou eficiência precisam ser consideradas.
• Monte um mapa de unidades no quadro: relacione porcentagem a fração, ppm a fração de volume e mol/L a mol/m³. Em seguida, resolvam juntos uma conversão, verificando cada fator.
• Compare resultados em duplas: antes de conferir o gabarito, cada dupla explica por que descartou um distrator. Essa prática torna visível se o problema foi conceitual ou de cálculo.
• Use tabelas para decisões: nos itens sobre materiais, organizem os critérios em colunas e eliminem primeiro as opções que não cumprem a exigência mínima. A estratégia também ajuda a interpretar dados experimentais.
• Feche com uma questão de transferência: proponha que a turma identifique quais etapas de resolução seriam iguais em outro problema de poluentes, mesmo quando mudam os gases e os números.

Questões prontas de Composição do ar e poluição para o ENEM (com gabarito comentado)

1. Quantidade de oxigênio em uma amostra de ar

Uma amostra de ar seco ocupa 10,0 L, a 1,00 atm e 25,0 °C. O ar contém 20,95% de O₂ em volume. Use PV = nRT, R = 0,08206 L·atm·mol⁻¹·K⁻¹ e T(K) = T(°C) + 273,15. Qual quantidade de matéria de O₂ está disponível?

• ❌ A) 8,18 × 10⁻² mol. Aproxima a fração de oxigênio como 20,00%, em vez de usar 20,95%.
• ❌ B) 1,02 × 10⁰ mol. Usa 25,0 como temperatura absoluta, sem converter para kelvin.
• ✅ C) 8,57 × 10⁻² mol. Primeiro, n(ar) = PV/RT ≈ 0,4087 mol. Depois, 0,2095 × 0,4087 ≈ 0,0857 mol de O₂.
• ❌ D) 9,34 × 10⁻² mol. Usa 273,15 K, correspondente a 0 °C, em vez de 298,15 K.
• ❌ E) 4,09 × 10⁻¹ mol. Encontra os mols totais de ar, mas não aplica a fração correspondente ao oxigênio.

Gabarito comentado: C. O cuidado principal é separar a quantidade total da amostra daquela de seu componente. Como gases nas mesmas condições têm proporção de volume equivalente à proporção de mols, basta multiplicar o total pela fração de O₂.

2. SO₂ e acidez da chuva

As concentrações médias de SO₂ são 80 µg/m³ no bairro A e 20 µg/m³ no bairro B. Suponha que todo SO₂ de 1 m³ se dissolva em 1 L de chuva e seja oxidado a H₂SO₄, com cada mol de SO₂ originando 2 mol de H⁺. Qual bairro teria chuva mais ácida? Use MM(SO₂) = 64,07 g/mol.

• ❌ A) Os bairros teriam acidez igual porque massa/volume é proporcional. As concentrações fornecidas não são iguais.
• ❌ B) Bairro B, com pH ≈ 6,21. Sua concentração de SO₂ é menor, o que não leva à maior acidez na hipótese apresentada.
• ❌ C) Ambos teriam pH ≈ 7. A formação do ácido, conforme a hipótese, não resulta em solução neutra.
• ❌ D) Não é possível afirmar sem conhecer a alcalinidade da chuva. A alcalinidade importa em uma situação real, mas o enunciado estabelece uma hipótese de cálculo para comparar os bairros.
• ✅ E) Bairro A, com pH ≈ 5,60. A maior quantidade de SO₂ produz maior concentração de H⁺ e, portanto, menor pH.

Gabarito comentado: E. Para A, 80 µg correspondem a aproximadamente 1,248 × 10⁻⁶ mol de SO₂ por litro; a concentração de H⁺ é o dobro, e o pH fica próximo de 5,60. O ponto conceitual é não confundir menor pH com menor acidez.

3. Converter CO em concentração molar

Uma estação registra CO = 0,12 ppm em ar a 1,00 atm e 25 °C. Qual é a concentração molar de CO em mol/m³? Use R = 0,08206 L·atm·mol⁻¹·K⁻¹ e 298 K.

• ❌ A) 4,9 × 10⁻⁹ mol/m³. Esse resultado não considera corretamente a conversão de litros para metros cúbicos.
• ✅ B) 4,9 × 10⁻⁶ mol/m³. Aplicando a relação dos gases ideais à fração 0,12 × 10⁻⁶ e convertendo as unidades, obtém-se aproximadamente 4,91 × 10⁻⁶ mol/m³.
• ❌ C) 4,9 × 10⁻³ mol/m³. Indica erro de escala na aplicação de ppm ou na conversão de volume.
• ❌ D) 4,9 × 10⁻² mol/m³. É muito alto para a fração de 0,12 ppm informada.
• ❌ E) 4,9 × 10⁻⁷ mol/m³. Resulta de uma conversão incorreta entre mol/L e mol/m³.

Gabarito comentado: B. Vale explicitar que ppm em volume deve ser convertido em fração antes de usar a relação entre pressão parcial e concentração molar. Conferir a escala final ajuda a perceber resultados incompatíveis com um teor tão pequeno.

4. Massa de CaCO₃ para reduzir emissão de SO₂

Um ateliê emite 0,50 mol de SO₂ por hora e opera 8 h por dia. Para reduzir emissões, usa CaCO₃ segundo CaCO₃ + SO₂ + ½ O₂ → CaSO₄ + CO₂. O contato com o gás tem eficiência de 90%. Qual massa diária de CaCO₃ é necessária? M(CaCO₃) = 100,09 g/mol.

• ❌ A) 500,0 g. Não corresponde ao cálculo com a eficiência de 90% aplicada à quantidade necessária.
• ❌ B) 44,49 g. Essa massa equivale a cerca de 0,444 mol, muito abaixo da necessidade diária.
• ❌ C) 222,5 g. Corresponde a aproximadamente metade da quantidade de CaCO₃ requerida.
• ✅ D) 444,9 g. São emitidos 4 mol de SO₂ por dia; para compensar a eficiência, são necessários 4/0,90 = 4,444 mol de CaCO₃, ou cerca de 444,9 g.
• ❌ E) 4,449 kg. É dez vezes maior que o resultado do cálculo estequiométrico.

Gabarito comentado: D. A proporção entre CaCO₃ e SO₂ é de 1:1. A eficiência inferior a 100% exige corrigir a quantidade calculada dividindo os 4 mol pela fração 0,90 antes de converter para massa.

5. Seleção de material adsorvente

Uma cooperativa precisa selecionar material para remover contaminantes orgânicos da água. O índice de sustentabilidade deve ser de pelo menos 85 pontos e, entre os materiais elegíveis, deve-se exigir a menor energia possível na regeneração, aproximada pelo módulo de ΔH de adsorção. Carvão ativado: índice 72 e ΔH = −40 kJ/mol; biochar: índice 90 e ΔH = −25 kJ/mol; zeólita: índice 82 e ΔH = −10 kJ/mol. Qual material selecionar?

• ❌ A) Mistura de carvão ativado e zeólita. O protocolo não prevê mistura nem fornece dados para avaliar a combinação.
• ❌ B) Carvão ativado, por ter a maior eficiência de remoção. Não atende ao índice mínimo de sustentabilidade.
• ❌ C) Zeólita, por ter menor módulo de entalpia. Apesar da menor demanda energética estimada, seu índice 82 está abaixo do mínimo.
• ✅ D) Biochar. É o único dos materiais listados que alcança o índice mínimo e tem menor demanda de regeneração que o carvão ativado.
• ❌ E) Nenhum material. O enunciado não exige regeneração sem gasto de energia, mas sim a escolha entre as opções que cumpram o critério definido.

Gabarito comentado: D. A decisão precisa seguir a ordem dos critérios: primeiro, verificar a sustentabilidade mínima; depois, comparar a energia de regeneração entre os elegíveis. A eficiência isolada não substitui os requisitos apresentados.

6. Revestimentos expostos a atmosfera com SO₂

Amostras de epóxi e acrílico, com mesma espessura, foram expostas por 30 dias a uma atmosfera simulada com SO₂, vapor de água e oxigênio, em ciclos de chuva e secagem. O epóxi absorveu 0,8% de água, teve alteração de massa de 1,2% e não formou bolhas. O acrílico absorveu 4,6%, teve alteração de massa de 6,9% e apresentou bolhas moderadas. Qual oferece maior proteção química, e qual dado sustenta a escolha?

• ❌ A) Acrílico, pois maior absorção e alteração de massa significam maior proteção. Esses valores indicam maior mudança durante a exposição, não melhor resistência.
• ❌ B) Nenhum, pois SO₂ transforma diretamente toda a água em H₂SO₄. O texto descreve etapas químicas e os resultados mostram desempenhos diferentes.
• ❌ C) Os dois, pois tinham a mesma espessura e foram expostos às mesmas condições. O controle experimental permite comparar, mas não torna iguais os resultados.
• ❌ D) O revestimento sem bolhas, porque isso prova neutralização completa do H₂SO₄. Ausência de bolhas não demonstra neutralização do ácido.
• ✅ E) Epóxi, pois teve menor absorção de água e menor alteração de massa. A ausência de bolhas também sustenta menor deterioração observada no experimento.

Gabarito comentado: E. Nas condições descritas, menor absorção de água e menor alteração de massa são evidências de maior proteção. A conclusão deve ficar restrita às amostras testadas, sem generalizar para toda formulação comercial.

7. Quantidade de CO₂ em uma amostra de ar

Em uma atividade sobre renovação de ambientes, mediu-se CO₂ a 0,04% em volume, isto é, 0,04 L em cada 100 L de ar. Qual quantidade aproximada de CO₂ há em uma amostra de 1000 L, a 25 °C e 1,0 atm? Considere gases ideais e R = 0,082 L·atm·mol⁻¹·K⁻¹.

• ❌ A) 1,79 × 10⁻² mol. Usa volume molar aproximado de condições normais, não as condições informadas de 25 °C e 1 atm.
• ❌ B) 1,64 × 10⁻⁴ mol. Converte 0,04% para uma fração cem vezes menor que a correta.
• ❌ C) 1,64 × 10⁻¹ mol. Trata 0,04% como se fosse 0,4%, obtendo volume de CO₂ dez vezes maior.
• ✅ D) 1,64 × 10⁻² mol. A fração é 0,0004; em 1000 L há 0,40 L de CO₂. Com 298 K, PV/RT ≈ 0,0164 mol.
• ❌ E) 4,00 × 10⁻² mol. Trata a porcentagem como quantidade de matéria, sem obter o volume do gás nem aplicar PV = nRT.

Gabarito comentado: D. A primeira etapa é converter a porcentagem em fração e encontrar o volume de CO₂. Só então aplicamos a equação dos gases, usando a temperatura em kelvin.

8. Concentração total de NO₂ e SO₂ em mg/m³

Em uma cidade, foram medidos 30 ppm em volume de NO₂ e 20 ppm de SO₂, a 25 °C e 1 atm. Nessas condições, 1 mol ocupa 24,45 L. As massas molares são 46 g/mol para NO₂ e 64 g/mol para SO₂. Use C = (ppm × massa molar)/24,45 para converter cada gás em mg/m³. Qual é a concentração total aproximada?

• ❌ A) 50 mg/m³. Soma diretamente os valores em ppm, sem converter com as massas molares e o volume molar.
• ❌ B) 131 mg/m³. Usa indevidamente a massa molar do SO₂ para os dois gases.
• ✅ C) 109 mg/m³. NO₂: (30 × 46)/24,45 ≈ 56,4 mg/m³; SO₂: (20 × 64)/24,45 ≈ 52,3 mg/m³. A soma é aproximadamente 108,7 mg/m³.
• ❌ D) 94 mg/m³. Usa a massa molar do NO₂ para converter ambos os gases.
• ❌ E) 2660 mg/m³. Multiplica ppm pelas massas molares, mas deixa de dividir pelo volume molar.

Gabarito comentado: C. As concentrações em ppm devem ser convertidas separadamente, pois os gases têm massas molares diferentes. Depois, somam-se os valores já expressos na mesma unidade, em mg/m³.

Próximos passos

Depois de corrigir, peço que os alunos indiquem em cada item qual conceito foi decisivo: conversão de unidades, relação entre composição e mols, interpretação de pH ou aplicação de critérios. Você pode selecionar questões por habilidade nas páginas de questões da habilidade EM13CNT104, questões da habilidade EM13CNT205 e questões da habilidade EM13CNT307. Para montar uma avaliação com itens adequados ao seu planejamento, use o gerador de provas do GeraProva e faça seu cadastro grátis.

Use as questões como ponto de partida e ajuste a revisão ao que sua turma precisa retomar. No GeraProva, você pode criar e organizar provas para apoiar seu trabalho docente.