Atividades de Produção de materiais sintéticos e impactos socioambientais para a 2ª série do Ensino Médio com gabarito

Quando trabalho a produção de materiais sintéticos na 2ª série, procuro aproximar a estrutura química de situações que a turma reconhece: embalagens de plástico, garrafas PET, fibras de nylon e tubos de PVC. O desafio é ir além de nomear polímeros: é relacionar monômeros, tipos de polimerização e propriedades com as transformações e os resíduos envolvidos na produção e no tratamento desses materiais.

Também considero importante não separar os cálculos da discussão socioambiental. A combustão de polímeros, por exemplo, permite estimar a emissão de dióxido de carbono; reações de condensação ajudam a identificar subprodutos que exigem tratamento. As questões a seguir percorrem esses conteúdos com diferentes níveis de cálculo e interpretação. Eu as usaria como avaliação, revisão guiada ou ponto de partida para discutir como escolhas de produção, uso, reaproveitamento e destinação interferem nos impactos associados aos materiais sintéticos.

O que o aluno de 2ª série precisa saber sobre Produção de materiais sintéticos e impactos socioambientais

Para compreender esse tema, o estudante precisa relacionar a estrutura dos polímeros ao modo como são produzidos e às consequências de seu uso e tratamento. Deve reconhecer monômeros e unidades repetitivas, distinguir polimerização por adição — como a formação de polietileno a partir do eteno — de condensação, que pode eliminar moléculas pequenas, como água ou HCl, conforme os reagentes e a reação. Também precisa interpretar equações químicas, balanceá-las e usar proporções molares, massas molares e reagente limitante para estimar quantidades de produtos. A classificação dos polímeros ajuda a explicar propriedades relevantes para reaproveitamento: termoplásticos amolecem com aquecimento e podem ser remoldados, enquanto termoestáveis não apresentam esse comportamento reversível. Por fim, é necessário analisar a combustão e quantificar o CO₂ formado, sem supor que a massa do gás seja igual à massa inicial do plástico. Esses conhecimentos permitem discutir impactos com base em evidências químicas, não apenas em impressões gerais.

O que ele precisa saber antes

Nas questões, os pré-requisitos são conceitos de polímeros e monômeros, polimerização por adição e condensação, estrutura e classificação dos polímeros, balanceamento de equações, cálculo de massas molares, estequiometria e identificação do reagente limitante. Antes de aplicar o conjunto inteiro, eu verificaria se a turma consegue ler uma fórmula estrutural simples, contar átomos nos reagentes e produtos e converter massa em quantidade de matéria usando n = m/M. Esses procedimentos dão base para acompanhar os cálculos de combustão, síntese e formação de subprodutos.

Onde os alunos mais erram

Um erro recorrente nas questões é confundir processos de adição e condensação: no primeiro, a ligação dupla do monômero pode se abrir sem subproduto pequeno; na condensação, a ligação entre grupos funcionais pode liberar água ou outra molécula indicada. Outra dificuldade é transportar coeficientes da equação para a proporção molar: esquecer o coeficiente 2 na formação de CO₂ ou usar o coeficiente do oxigênio como se fosse o do produto altera o resultado. Nos cálculos, também pode haver troca entre massa molar e coeficiente estequiométrico, ou a análise de apenas um reagente sem verificar qual limita a reação. Para a classificação térmica, o distrator que atribui ao PET uma rede tridimensional rígida contradiz o comportamento descrito: ele amolece e pode ser remoldado. Vale pedir que os estudantes expliquem por que cada opção não serve; isso revela se o erro está na leitura, no conceito ou na conta.

Como trabalhar em sala

• Comece por materiais conhecidos: peça que a turma observe embalagens limpas ou rótulos e identifique materiais como PET e PVC. Oriente a conversa para propriedades e usos, sem tratar a identificação visual como análise definitiva da composição.
• Modele a polimerização: use desenhos de unidades simples no quadro para mostrar a abertura da ligação dupla do eteno e a repetição da unidade no polietileno. Em seguida, contraste com uma equação de condensação e destaque o subproduto.
• Faça a conta em etapas: resolva um exemplo de combustão começando pelo balanceamento, depois pela conversão de gramas em mols e, por fim, pela proporção e conversão para massa. Peça que indiquem unidades em cada linha.
• Compare propriedades e descarte: proponha uma tabela curta com termoplástico e termoestável, relacionando resposta ao aquecimento e possibilidade de remoldagem. Conduza a discussão de reaproveitamento sem sugerir que reciclagem elimina todos os impactos.
• Use os distratores como diagnóstico: após a resolução individual, peça duplas para justificar uma alternativa errada. A explicação permite localizar confusões de estrutura, coeficientes, subprodutos ou reagente limitante.

Questões prontas de Produção de materiais sintéticos e impactos socioambientais para a 2ª série do Ensino Médio (com gabarito comentado)

1. Eteno e formação do polietileno

Em uma atividade de Química sobre materiais presentes no cotidiano, uma turma analisou a produção de sacolas plásticas. O processo utiliza moléculas de eteno, CH₂=CH₂. Na polimerização por adição, muitas moléculas se unem pela abertura da ligação dupla, sem formar moléculas pequenas como subprodutos. Identifique o monômero e a fórmula da unidade repetitiva do polímero.

• ✅ A) Eteno (C₂H₄); polietileno, (–CH₂–CH₂–)ₙ. A abertura da ligação dupla permite a formação de uma cadeia com ligações simples e unidades repetidas de dois carbonos.
• ❌ B) Etino (C₂H₂); poli(etino), (–C≡C–)ₙ. O texto especifica eteno, com ligação dupla, e não etino, com ligação tripla.
• ❌ C) Eteno (C₂H₄); polietileno, (–CH=CH–)ₙ. Mantém uma ligação dupla na unidade, embora ela seja aberta na polimerização descrita.
• ❌ D) Etano (C₂H₆); polietano, (–CH₃–CH₃–)ₙ. Etano não é o monômero indicado e não possui a ligação dupla que participa do processo.
• ❌ E) Propeno (C₃H₆); polipropileno, (–CH₂–CH(CH₃)–)ₙ. É outro monômero e gera uma unidade com três carbonos, diferente da descrita.

Gabarito: A. A identificação depende de associar o monômero especificado à unidade repetitiva resultante.

2. Condensação para produzir nylon-6,6

Hexametilenodiamina, H₂N–(CH₂)₆–NH₂, reage com ácido adípico, HOOC–(CH₂)₄–COOH. Cada ligação amida elimina água. Qual alternativa apresenta a equação global indicada e o principal subproduto?

• ✅ A) [–NH–(CH₂)₆–NH–CO–(CH₂)₄–CO–]ₙ + 2n H₂O. Há duas ligações amida por par de monômeros; cada uma elimina água.
• ❌ B) + n H₂O. Conta apenas uma molécula de água, embora sejam formadas duas ligações amida por par.
• ❌ C) + 3n H₂O. Atribui três águas ao par, sem correspondência com os dois grupos reativos de cada monômero.
• ❌ D) + 2n CH₃COOH. O subproduto descrito na condensação é água, não ácido acético.
• ❌ E) Sem subproduto, por adição. A eliminação de água caracteriza a condensação descrita, não uma polimerização por adição.

Gabarito: A. A contagem das ligações formadas permite determinar a quantidade de água.

3. CO₂ na combustão do polietileno

Considere a unidade C₂H₄ e a combustão C₂H₄ + 3 O₂ → 2 CO₂ + 2 H₂O. As massas molares são C₂H₄ = 28,05 g·mol⁻¹ e CO₂ = 44,01 g·mol⁻¹. Qual massa aproximada de CO₂ resulta da combustão completa de 1,00 kg de polietileno?

• ❌ A) 1,57 kg. Considera apenas 1 mol de CO₂ por mol de C₂H₄ e ignora o coeficiente 2.
• ❌ B) 4,71 kg. Usa indevidamente o coeficiente 3 do O₂ como se fossem 3 mol de CO₂.
• ❌ C) 1,00 kg. Supõe que a massa do CO₂ seja igual à massa do plástico, sem considerar a proporção da equação e o oxigênio incorporado.
• ❌ D) 2,00 kg. Igualar a massa do CO₂ à do polímero não considera a massa de oxigênio que participa da combustão.
• ✅ E) 3,14 kg. 1.000/28,05 ≈ 35,65 mol de C₂H₄; a proporção forma 71,30 mol de CO₂. Multiplicando por 44,01 g·mol⁻¹, obtêm-se cerca de 3.139 g.

Gabarito: E. O cálculo combina conversão de massa em mol, coeficiente estequiométrico e massa molar do produto.

4. Combustão do poliestireno

Considere a unidade C₈H₈, combustão completa formando CO₂ e água, e 1,00 t = 1,00 × 10⁶ g. Qual equação está balanceada e qual massa aproximada de CO₂ é emitida pela queima de 1,00 t de poliestireno?

• ❌ A) C₈H₈ + 12 O₂ → 8 CO₂ + 4 H₂O; 3,381 t. Há 24 átomos de oxigênio nos reagentes e 20 nos produtos; a equação não está balanceada.
• ❌ B) C₈H₈ + 10 O₂ → 8 CO₂ + 4 H₂O; 3,665 t. A equação está balanceada, mas a emissão indicada decorre de cálculo incorreto da massa molar ou da proporção de massas.
• ✅ C) C₈H₈ + 10 O₂ → 8 CO₂ + 4 H₂O; 3,381 t. A equação conserva C, H e O. A massa molar de C₈H₈ é 104,144 g·mol⁻¹; 8 mol de CO₂ correspondem a 352,08 g. A razão 352,08/104,144 ≈ 3,381.
• ❌ D) Equação com 10 O₂; 2,500 t. Embora balanceada, a massa de CO₂ não corresponde à proporção de 8 mol de CO₂ por mol de C₈H₈.
• ❌ E) C₈H₈ + 9 O₂ → 8 CO₂ + 4 H₂O; 3,381 t. Os produtos têm 20 átomos de oxigênio, portanto são necessários 10 O₂.

Gabarito: C. É importante balancear primeiro e só então calcular a razão entre as massas.

5. Massa de etilenoglicol na produção de PET

Na formação de uma unidade repetitiva de PET, a equação simplificada indica proporção de 1 mol de etilenoglicol para 1 mol de unidade de PET. Massas molares: etilenoglicol = 62,07 g·mol⁻¹; unidade de PET = 192,16 g·mol⁻¹. Com rendimento de 100%, que massa de etilenoglicol é necessária para produzir 5,00 kg de PET?

• ❌ A) 1,50 kg. Resulta de aproximar simultaneamente as massas molares para 200 e 60 g·mol⁻¹, em vez de usar os dados fornecidos.
• ✅ B) 1,61 kg. 5.000/192,16 ≈ 26,02 mol de unidades; a proporção 1:1 exige 26,02 mol de etilenoglicol. Multiplicando por 62,07, obtêm-se aproximadamente 1.615 g.
• ❌ C) 3,23 kg. Duplica indevidamente a quantidade de etilenoglicol, confundindo-a com o coeficiente 2 da água.
• ❌ D) 0,47 kg. Usa a massa molar da água no lugar da massa molar do etilenoglicol.
• ❌ E) 0,81 kg. Divide por 2 a quantidade de matéria, apesar da proporção 1:1 indicada.

Gabarito: B. A proporção molar deve ser aplicada antes da conversão para gramas.

6. Comportamento do PET quando aquecido

Garrafas de PET são trituradas, aquecidas e transformadas em novos objetos. O material amolece ao aquecer e endurece ao esfriar; o ciclo pode ser repetido, pois as cadeias não formam uma rede tridimensional de ligações covalentes entre si. Como se classifica o PET nesse aspecto?

• ❌ A) Termoestável, pois mantém a forma original. O texto informa que o material amolece e pode ser remoldado.
• ❌ B) Infusível, pois sofre transformação permanente. Um material infusível não poderia ser amolecido e moldado novamente como descrito.
• ❌ C) Polímero de adição, porque as cadeias permanecem longas. Essa classificação depende do modo de formação do polímero, não apenas do comportamento térmico informado.
• ❌ D) Termoestável, pois forma rede tridimensional rígida. O enunciado afirma que essa rede não se forma.
• ✅ E) Termoplástico, pois amolece com aquecimento e pode ser remoldado ao esfriar. Essa resposta corresponde ao comportamento descrito.

Gabarito: E. A questão distingue classificação térmica de classificação quanto ao processo de polimerização.

7. Desidrocloração do PVC

Na desidrocloração, unidades –CH₂–CHCl– do PVC eliminam hidrogênio e cloro, formando HCl e uma ligação dupla entre carbonos vizinhos. Quantos mols de HCl são liberados por mol de unidades repetitivas convertidas? Represente a transformação simplificada.

• ❌ A) 2 mol. A unidade tem apenas um átomo de cloro disponível para essa eliminação.
• ❌ B) 0 mol. Ignora que hidrogênio e cloro removidos se combinam para formar HCl.
• ❌ C) 0,5 mol. Não é necessário converter duas unidades: cada unidade convertida fornece os átomos para uma molécula de HCl.
• ❌ D) 1,5 mol. A unidade não fornece quantidade de átomos que justifique essa proporção.
• ✅ E) 1 mol. A representação –CH₂–CHCl– → –CH=CH– + HCl mostra uma molécula de HCl por unidade convertida.

Gabarito: E. A equação simplificada torna explícita a proporção molar.

8. Reagente limitante e HCl na síntese de nylon-6,6

Na síntese, hexametilenodiamina reage com adipoil cloreto e forma polímero e 2 HCl. Reagem 150,0 g de hexametilenodiamina (M = 116,21 g·mol⁻¹) e 200,0 g de adipoil cloreto (M = 183,03 g·mol⁻¹). Qual é o reagente limitante e qual massa de HCl é gerada?

• ❌ A) Adipoil cloreto; aproximadamente 100 g de HCl. O reagente limitante está identificado, mas essa massa não resulta da proporção de 2 mol de HCl por mol de adipoil cloreto.
• ✅ B) Adipoil cloreto; aproximadamente 79,8 g de HCl. Há 150/116,21 ≈ 1,29 mol de diamina e 200/183,03 ≈ 1,09 mol de adipoil cloreto. A proporção 1:1 torna o adipoil limitante; 2 × 1,09 mol de HCl correspondem a cerca de 79,8 g.
• ❌ C) Hexametilenodiamina; aproximadamente 120 g. As quantidades molares mostram que há menos adipoil cloreto, e é ele que limita a reação.
• ❌ D) Ambos em proporções iguais; 90 g. As quantidades molares dos reagentes são diferentes; não se pode concluir que estejam em proporções iguais.
• ❌ E) Hexametilenodiamina; aproximadamente 50 g. Além de indicar incorretamente o limitante, a massa não decorre da estequiometria apresentada.

Gabarito: B. Primeiro se comparam as quantidades molares na proporção da reação; depois se calcula o produto a partir do limitante.

Próximos passos

Você pode aplicar as questões como uma sequência, selecionando as que correspondem ao objetivo da aula, ou usar o conjunto para revisar conceitos e cálculos. Para ampliar o trabalho por habilidade, consulte também as questões da habilidade EM13CNT101 e as questões da habilidade EM13CNT307. Se quiser montar uma avaliação com outros conteúdos e níveis de dificuldade, acesse o gerador de provas do GeraProva ou faça seu cadastro grátis.

Use o material como ponto de partida e ajuste a seleção ao ritmo e aos objetivos da sua turma. No GeraProva, você também pode criar provas com IA e adaptar as questões à sua prática docente.