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

Quem leciona Química no Ensino Médio sabe como o assunto de composição do ar costuma chegar à sala de forma meio distante: o aluno olha pela janela, vê o céu, respira sem pensar e acha que o ar é só "coisa de fundo". Quando eu começo a aula falando da proporção de nitrogênio e oxigênio, quase sempre alguém pergunta onde fica o vapor d'água, e a conversa vai ganhando corpo a partir daí.

Neste texto, eu reúno o que costumo trabalhar com a 2ª série quando o tema é Composição do ar e poluição, com uma seleção de questões prontas e gabarito comentado. Se você usa o gerador de provas do GeraProva para montar suas avaliações, vai encontrar aqui um bom ponto de partida para ajustar o nível da turma.

O que o aluno de 2ª série precisa saber sobre Composição do ar e poluição

O ar seco que respiramos é uma mistura de gases, e não um elemento único. Em frações volumétricas médias, o nitrogênio (N2) responde por cerca de 78,08%, o oxigênio (O2) por aproximadamente 20,95%, o argônio por 0,93% e o dióxido de carbono (CO2) por algo em torno de 0,04%, o que equivale a cerca de 410 ppm. Essa é a base do conteúdo, e é nela que o aluno precisa se apoiar para entender qualquer discussão sobre poluição. Quando um gás poluente entra na atmosfera, ele se soma a essa mistura e pode reagir com outros componentes, formando novas substâncias. Os óxidos de nitrogênio, liberados na queima de combustíveis em motores, são um exemplo clássico: eles participam da formação de chuva ácida e de poluentes secundários, o que mostra que o impacto ambiental depende da química que acontece no ar.

O que ele precisa saber antes

Os dados das questões indicam como pré-requisitos a composição do ar, o impacto ambiental dos poluentes e a queima de combustíveis, além de porcentagem e frações, cálculo de mols, concentração em ppm e pressão parcial de gases. Na prática, se o aluno não domina frações e porcentagens, vai travar nas perguntas de composição volumétrica; se não entende a conversão de ppm, vai errar as questões de pressão parcial. Vale fazer uma rápida revisão desses pontos antes de entrar no conteúdo de poluição.

Onde os alunos mais erram

O erro mais recorrente nas questões de composição do ar é confundir a porcentagem do nitrogênio com a do oxigênio. O aluno lembra que o ar tem "muito" de um dos dois gases e troca os valores na hora de responder. Nas questões de fração molar, esse equívoco aparece com força: ao calcular a quantidade de O2 em 1 mol de ar seco, muitos escolhem 0,78 mol, que é a fração do N2, em vez de 0,2095 mol. A alternativa que traz o valor do nitrogênio costuma ser o distrator mais provável justamente por ser um número familiar.

Outro tropeço comum está na conversão de ppm para atm. O aluno aplica a fórmula da pressão parcial, mas esquece de transformar a concentração em fração antes de multiplicar pela pressão total. Por isso aparecem respostas com ordens de grandeza completamente erradas, como 0,1 atm ou 5,0 atm para um gás presente em poucas partes por milhão. Quando você explicar esse ponto, vale mostrar que ppm é uma fração, e que a multiplicação pela pressão total só faz sentido depois dessa conversão.

Na questão sobre pH da chuva, o erro típico é aplicar a fórmula pH = -log[H+] de maneira mecânica, tratando o expoente como se fosse o próprio pH sem considerar o sinal ou o logaritmo da mantissa. Com concentração de 1,0 × 10^-4 mol/L, o cálculo correto dá pH 4,00, mas a alternativa de 5,00 aparece com frequência como resposta de quem apenas inverteu ou somou uma unidade.

Como trabalhar em sala

Algumas ideias que funcionam bem com a 2ª série, sem exigir nenhum material caro:

• Peça que os alunos façam a conta da composição do ar em um caderno, usando 100 mols de ar seco como referência. Eles calculam quantos mols de cada gás existem e comparam com o que pensavam antes.
• Use um exemplo local: pergunte quantos veículos passam pela rua da escola em um horário de pico e discuta, de forma qualitativa, por que a queima de combustíveis libera óxidos de nitrogênio.
• Faça uma rodada de conversão de ppm para fração e para pressão parcial no quadro, sempre com pressão total de 1,00 atm, para que o raciocínio fique claro antes das contas maiores.
• Monte duplas em que um aluno explica a diferença entre chuva ácida e poluição secundária com as próprias palavras, e o outro questiona cada afirmação.

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

Questão 1: óxidos de nitrogênio e impacto ambiental

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. — Óxidos de nitrogênio reagem no ar formando ácido nítrico e favorecendo poluição secundária.
• ❌ B) Os óxidos de nitrogênio ajudam a aumentar a biodiversidade em áreas urbanas. — Falso, pois esses óxidos são poluentes que prejudicam a biodiversidade.
• ❌ C) Os óxidos de nitrogênio ajudam a desinfetar o ar e eliminam poluentes. — Falso, pois os óxidos de nitrogênio são poluentes que agravam a qualidade do ar.
• ❌ D) Esses gases contribuem para a formação de ozônio benéfico na atmosfera. — Os óxidos de nitrogênio contribuem para poluentes nocivos, não para ozônio benéfico.
• ❌ E) Não há consequências ambientais associadas à queima de combustíveis. — Essa afirmação ignora que a queima gera poluentes que afetam o meio ambiente.

Questão 2: pressão parcial do CO2 ao nível do mar

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

• ❌ A) pCO2 = 0,1 atm — Este valor está incorreto, pois pCO2 deve refletir a fração molar adequada.
• ❌ B) pCO2 = 0,02 atm — Este valor é muito alto; a conversão correta de ppm para fração molar é necessária.
• ✅ C) pCO2 = 415×10^-6 × 1,00 atm ≈ 4,15×10^-4 atm. — Converta ppm para fração molar (415 ppm = 415×10^-6) e aplique p_i = x_i · P_total; com P_total = 1,00 atm obtém-se 4,15×10^-4 atm.
• ❌ D) pCO2 = 0,005 atm — Donde 415 ppm não deve ser convertido erroneamente. O valor correto é muito menor.
• ❌ E) pCO2 = 0,0002 atm — Este valor está errado; a conversão de 415 ppm resulta em um número maior.

Questão 3: composição volumétrica aproximada do ar seco

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% — Valores claramente errados; O2 e CO2 estão exagerados em relação à composição do ar.
• ❌ B) N2 ≈ 70%; O2 ≈ 25%; Ar ≈ 4%; CO2 ≈ 1% — As frações estão incorretas; O2 e N2 não somam corretamente às porcentagens conhecidas.
• ❌ C) N2 ≈ 90%; O2 ≈ 5%; Ar ≈ 3%; CO2 ≈ 2% — Totalmente irreal; o N2 e O2 estão com porcentagens equivocadas e somam mais de 100%.
• ✅ D) N2 ≈ 78,08%; O2 ≈ 20,95%; Ar ≈ 0,93%; CO2 ≈ 0,041% (≈410 ppm). — Medições atmosféricas convencionais indicam essas frações molares médias do ar seco; CO2 é muito menor e normalmente é reportado em ppm (~410 ppm = 0,041%).
• ❌ E) N2 ≈ 50%; O2 ≈ 30%; Ar ≈ 15%; CO2 ≈ 5% — Valores muito distantes da realidade; as proporções são bem diferentes para N2 e O2.

Questão 4: cálculo do pH de uma amostra de chuva

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 a relação pH = -log[H+], com o logaritmo na base 10. Com base nos dados do texto e na relação apresentada, calcule o pH da amostra de chuva.

• ❌ A) pH = 5,00. — Resulta de acrescentar uma unidade ao módulo do expoente, confundindo a potência de dez da concentração com a ordem de grandeza diretamente associada ao pH.
• ❌ B) pH = 3,00. — Resulta de reduzir em uma unidade o módulo do expoente da concentração, sem justificativa na definição logarítmica do pH.
• ❌ C) pH = 6,00. — Resulta de considerar que o pH deve ser obtido pela soma entre o módulo do expoente e a contribuição numérica da mantissa, embora a mantissa 1,0 tenha logaritmo igual a zero.
• ❌ D) pH = 2,00. — Resulta de dividir indevidamente o expoente da potência de dez por dois, como se a expressão do pH envolvesse uma raiz quadrada da concentração.
• ✅ E) pH = 4,00. — Substituindo a concentração na expressão, pH = −log(1,0 × 10⁻⁴). Como log(1,0) = 0 e log(10⁻⁴) = −4, temos pH = −(−4) = 4,00.

Questão 5: pressão parcial do monóxido de carbono

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 — Completamente impossível, pois não pode exceder a pressão total de 1 atm.
• ❌ B) 5,0 atm de CO — Claramente errado, a pressão parcial deve ser menor que a pressão total de 1 atm.
• ✅ C) p_CO = (50×10^-6)·1,00 atm = 5,0×10^-5 atm. — ppm (v/v) é fração molar: 50 ppm = 50×10^-6. Pressão parcial p_i = x_i·P_total, logo p_CO = 50×10^-6×1,00 atm = 5,0×10^-5 atm.
• ❌ D) 5000 ppm de CO — Escapando da definição de ppm, que deveria ser 50 ppm, não 5000 ppm.
• ❌ E) 0,005 atm de CO — Incorreto, a conversão de ppm para atm está errada nesta alternativa.

Questão 6: fração volumétrica do N2 no ar seco

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

• ❌ A) 85% de O2 no ar seco — Errado, pois a fração de O2 é cerca de 21%, não 85%.
• ❌ B) 25% de argônio no ar seco — Errado, a fração de argônio é aproximadamente 0,93%, não 25%.
• ❌ C) 50% de N2 no ar seco — Incorreto, a fração de N2 no ar seco é aproximadamente 78%, não 50%.
• ❌ D) 100% de gás carbônico no ar seco — Factualmente errado, o CO2 tem uma fração muito menor, cerca de 0,04%.
• ✅ E) ≈78% por volume (fração molar ≈0,78). — Medições do ar seco indicam aproximadamente 78,08% N2, 20,95% O2, 0,93% Ar e ~0,04% CO2 por volume; portanto a fração volumétrica de N2 é ≈78%.

Questão 7: quantidade de O2 em 1 mol de ar seco

Considere ar seco com composição volumétrica aproximada: N2 78,08%; O2 20,95%; Ar 0,93%; CO2 0,04%. Em 1,00 mol de ar seco, qual a quantidade (mol) de O2 presente?

• ❌ A) 0,78 mol de O2 — Esse valor corresponde à porcentagem de N2, mas não representa O2.
• ❌ B) 1,00 mol de O2 — 1 mol de ar não contém 1 mol de O2, mas apenas 0,2095 mol.
• ❌ C) 0,2095 mol de N2 — N2 não é O2; a porcentagem de O2 é 20,95%, não 78,08%.
• ❌ D) 0,04 mol de CO2 — CO2 representa apenas 0,04% do ar, e não é a quantidade de O2.
• ✅ E) 0,2095 mol de O2. — Fração molar de O2 = 20,95%, logo n(O2) = 1,00 mol × 0,2095 = 0,2095 mol.

Questão 8: principal componente do ar seco

Indique a fórmula química do principal componente do ar seco (≈78% em volume) e sua contribuição percentual aproximada em volume.

• ❌ A) He; ≈1% em volume — O hélio é um gás raro na atmosfera, não representando 1% do ar seco.
• ❌ B) O3; ≈78% em volume — O ozônio é um poluente localizado na troposfera, e não o principal componente do ar.
• ❌ C) H2O; ≈50% em volume — A concentração de vapor d'água varia, mas não chega a 50% em volume no ar seco.
• ✅ D) N2; ≈78% em volume. — O nitrogênio molecular (N2) constitui cerca de 78% do ar seco por volume; é a fração majoritária seguida pelo O2 (~21%).
• ❌ E) CO2; ≈21% em volume — O CO2 é aproximadamente 0,04% do ar e não é o componente principal.

Fechando a sequência

Para o próximo passo, sugiro selecionar algumas dessas questões para uma avaliação diagnóstica e depois aprofundar o cálculo de pressão parcial com a turma. Você pode conferir todas as questões da habilidade EM13CNT307 e, se quiser montar uma prova sob medida para sua turma, use o gerador de provas do GeraProva. Para acessar a plataforma, basta fazer seu cadastro grátis.

Estas questões são um ponto de partida: adapte o nível, o tempo e a linguagem à sua turma e confira sempre o gabarito antes de aplicar. Se precisar de ajuda para montar sua prova, o GeraProva foi feito para isso, e você pode começar sem custo.