Atividades de Materiais e objetos do cotidiano para a 2ª série do Ensino Médio com gabarito

Quem ensina Química na 2ª série do Ensino Médio sabe que o assunto de materiais e objetos do cotidiano aparece em quase toda conversa de sala. O aluno usa panela, cano, lata e embalagem todos os dias, mas quando eu peço para explicar por que um material enferruja e outro não, a resposta costuma ser vaga. Por isso, nas minhas aulas, parto sempre de objetos concretos e levo o raciocínio químico até eles.

Neste texto, reúno o que costumo trabalhar com a turma, os pontos em que os alunos tropeçam e um conjunto de questões prontas com gabarito comentado. Você pode usar tudo isso direto na prova ou adaptar ao seu planejamento, e também pode gerar provas personalizadas no gerador de provas do GeraProva.

O que o aluno de 2ª série precisa saber sobre Materiais e objetos do cotidiano

Na prática, o foco do assunto é entender que a escolha de um material depende de suas propriedades frente às condições de uso. Um tubo que transporta líquido quente e ácido precisa resistir quimicamente ao líquido e termicamente à temperatura de operação. Já um celular precisa equilibrar leveza, rigidez e capacidade de dissipar calor. Quando o aluno entende que não existe material "perfeito", mas sim material adequado a um conjunto de critérios, ele passa a analisar problemas reais com muito mais segurança. Também é importante que ele compreenda a corrosão como reação química entre o metal e o meio, e que resistência química, mecânica e térmica são propriedades diferentes, embora todas sejam pedidas ao mesmo tempo nas questões.

O que ele precisa saber antes

Antes de chegar a este conteúdo, o aluno precisa ter noção básica de propriedades dos materiais, como densidade, rigidez e condutividade térmica, e de reações químicas de corrosão e de reações com ácidos e bases. Sem essa base, a comparação entre materiais vira uma lista de memorização sem sentido. Se a turma ainda não domina esses pontos, vale revisar antes de aplicar as questões mais longas.

Onde os alunos mais erram

O erro que mais aparece é confundir resistência química com resistência mecânica ou térmica. O aluno vê um aço inoxidável forte e conclui que ele serve para qualquer uso, esquecendo que os ensaios mostram fissuras e perda de integridade quando exposto a ciclos de aquecimento e a soluções agressivas. Outro erro comum é escolher o material pela leveza ou pelo custo, ignorando durabilidade e corrosão. Na questão do ácido nítrico, por exemplo, o distrator do aço inoxidável 316 costuma atrair quem não percebe que o critério é a menor alteração química, não a resistência geral. Também vejo muitos alunos interpretando mal os estados físicos nas equações de hidratação, trocando a hidratação pela desidratação. Quando você pede que eles justifiquem a alternativa escolhida, esses equívocos aparecem rapidamente.

Como trabalhar em sala

Algumas ideias que funcionam bem na minha rotina e não exigem material caro:

Primeiro, levo para a sala três ou quatro objetos reais, como uma colher de alumínio, um pedaço de cano, uma lata e uma embalagem de papel. Peço que os alunos listem onde cada um é usado e quais condições enfrentam, como umidade, calor ou contato com alimentos. Essa conversa já prepara o terreno para a análise de propriedades.

Segundo, trabalho com tabelas simples de propriedades, como as da questão do celular, em que cada material recebe uma nota para densidade, rigidez e condutividade. A turma precisa checar os critérios um a um, e isso ensina a não confiar em uma propriedade isolada.

Terceiro, uso o diálogo entre personagens, como o da escultura na orla, para discutir em voz alta por que um material enferruja e outro não em ambiente marinho. Os alunos gostam de defender a escolha e são obrigados a justificar com propriedades.

Quarto, faço a leitura de equações químicas com a turma no quadro, pedindo que identifiquem quem é reagente, quem é produto e qual é o estado físico de cada substância antes de decidir a alternativa.

Quinto, fecho a aula com a pergunta sobre sustentabilidade, comparando dados de consumo e impacto. Isso conecta a química ao cotidiano e mostra que o critério de escolha precisa ser explicitado.

Questões prontas de Materiais e objetos do cotidiano para a 2ª série do Ensino Médio (com gabarito comentado)

Abaixo estão as oito questões prontas para uso. Cada uma traz o enunciado completo, as alternativas e a explicação do motivo de cada resposta estar certa ou errada. Você também pode consultar as questões da habilidade questões da habilidade EM13CNT307 para ampliar o banco.

Questão 1: escolha de tubulação para queijaria

Uma pequena queijaria brasileira precisa substituir parte da tubulação usada no processamento de soro de leite. O soro apresenta pH aproximado de 4,5 e circula a 78 °C. Ao final de cada turno, a tubulação é lavada com solução de hidróxido de sódio a 2%, mantida a 80 °C por 30 minutos, e depois recebe solução de hipoclorito com 200 mg/L de cloro ativo por 20 minutos. Esse procedimento é repetido diariamente.

A empresa realizou um ensaio comparativo durante sete dias, reproduzindo essas condições e utilizando trechos de mesmo comprimento. Os resultados foram:

- cobre: perda de massa, formação de compostos esverdeados e alteração da cor do soro;
- aço-carbono galvanizado: perda de massa e presença de zinco dissolvido no líquido;
- polipropileno: ausência de perda de massa, mas amolecimento e deformação a 80 °C;
- PVC rígido: surgimento de microfissuras após os ciclos com hipoclorito;
- aço inoxidável 316L: variação de massa inferior a 0,01%, sem alteração visual do soro, sem deformação e sem fissuras.

Nesse ensaio, considerou-se mais adequado o material que apresentasse simultaneamente resistência ao soro ácido, às soluções de limpeza, à temperatura de operação e ao contato com alimentos.

Com base nos resultados do ensaio e nas condições de uso da queijaria, qual material deve ser escolhido para a nova tubulação, a fim de reduzir corrosão, contaminação do soro e falhas causadas pela temperatura e pela higienização?

• ❌ A) Tubulação de polipropileno — O polipropileno não perdeu massa no ensaio, mas amoleceu e se deformou a 80 °C. A resistência química isolada não é suficiente quando o material falha na temperatura de operação.
• ❌ B) Tubulação de PVC rígido — O PVC rígido manteve sua forma inicialmente, mas desenvolveu microfissuras após os ciclos com hipoclorito. Essas fissuras podem favorecer vazamentos, contaminação e falhas mecânicas.
• ❌ C) Tubulação de aço-carbono galvanizado — Embora o revestimento de zinco ofereça proteção inicial ao aço, o ensaio registrou perda de massa e dissolução de zinco no líquido. Esse resultado inviabiliza o material para o contato com o soro.
• ✅ D) Tubulação de aço inoxidável 316L — O aço inoxidável 316L foi o único material que, nas condições especificadas, apresentou simultaneamente variação de massa desprezível, ausência de alteração visual do soro, estabilidade térmica e ausência de fissuras após os ciclos de higienização. Assim, é a única alternativa que atende a todos os critérios do problema.
• ❌ E) Tubulação de cobre — O cobre apresentou perda de massa e formação de compostos esverdeados, acompanhadas de alteração da cor do soro. Portanto, não atende aos critérios de resistência à corrosão e de prevenção da contaminação do alimento.

Questão 2: material para estrutura de celular

Durante testes de protótipos de celulares, uma equipe avaliou materiais para a estrutura externa de um aparelho usado por longos períodos em aplicativos que exigem alto processamento. Para evitar aquecimento excessivo e danos ao aparelho, o projeto estabeleceu simultaneamente os seguintes requisitos: densidade de, no máximo, 2,8 g/cm³; módulo de Young de, no mínimo, 70 GPa; e condutividade térmica de, no mínimo, 100 W/(m·K). A densidade foi usada como indicador de leveza, o módulo de Young como indicador de rigidez e a condutividade térmica como indicador da capacidade de conduzir calor para fora do aparelho. Os resultados médios foram:

Material — Densidade (g/cm³) — Módulo de Young (GPa) — Condutividade térmica (W/(m·K))
Vidro — 2,5 — 70 — 1,1
Policarbonato — 1,2 — 2 — 0,2
Cerâmica avançada — 3,9 — 300 — 20
Liga de alumínio — 2,7 — 70 — 170
Fibra de carbono — 1,6 — 150 — 10

Com base nos critérios definidos no texto-base, qual material atende simultaneamente a todos os requisitos do projeto para a estrutura do celular?

• ❌ A) Fibra de carbono — A fibra de carbono atende aos limites de densidade e de rigidez, mas sua condutividade térmica é de 10 W/(m·K), inferior ao mínimo exigido de 100 W/(m·K).
• ❌ B) Vidro — O vidro atende ao limite de densidade e alcança exatamente o módulo de Young mínimo, porém sua condutividade térmica é de apenas 1,1 W/(m·K).
• ✅ C) Liga de alumínio — A liga de alumínio apresenta densidade de 2,7 g/cm³, dentro do limite máximo de 2,8 g/cm³; módulo de Young de 70 GPa, igual ao mínimo exigido; e condutividade térmica de 170 W/(m·K), superior ao mínimo de 100 W/(m·K). Portanto, é o único material que atende simultaneamente aos três critérios.
• ❌ D) Cerâmica avançada — Esse material supera os requisitos de rigidez e apresenta condutividade térmica maior que a do vidro, mas sua densidade é de 3,9 g/cm³, acima do limite máximo de 2,8 g/cm³.
• ❌ E) Policarbonato — O policarbonato apresenta densidade adequada, mas seu módulo de Young é de 2 GPa, inferior ao mínimo de 70 GPa, e sua condutividade térmica também fica abaixo do limite estabelecido.

Questão 3: resistência à corrosão pelo ácido nítrico

Uma indústria brasileira avaliou materiais para revestir tanques destinados ao armazenamento de ácido nítrico concentrado. Corpos de prova permaneceram em contato com o ácido por 30 dias, à temperatura ambiente. Após o ensaio, foram observadas as seguintes condições: o aço carbono apresentou intensa corrosão e grande perda de massa; o alumínio puro apresentou reação intensa e perda de massa; o polietileno de alta densidade não sofreu corrosão metálica, mas apresentou permeação do ácido e deformação; o aço inoxidável 316 apresentou pequena perda de massa e manteve sua integridade; a cerâmica vítrea não apresentou perda de massa detectável nem alteração química visível. Para esta avaliação, considerou-se mais resistente à corrosão o material que apresentasse menor alteração química durante o contato com o ácido.

Com base nos resultados do ensaio, qual material apresentou a maior resistência à corrosão pelo ácido nítrico concentrado?

• ❌ A) polietileno de alta densidade — Embora não tenha ocorrido corrosão metálica, o polietileno apresentou permeação do ácido e deformação. Essas alterações mostram que ele não foi o mais resistente segundo o critério estabelecido.
• ❌ B) alumínio puro — O alumínio puro sofreu reação intensa e perda de massa durante o contato com o ácido, portanto não foi o material mais resistente nas condições avaliadas.
• ❌ C) aço inoxidável 316 — O aço inoxidável 316 apresentou pequena perda de massa e manteve sua integridade, mas o texto registra desempenho inferior ao material que não apresentou alteração detectável.
• ✅ D) cerâmica vítrea — A cerâmica vítrea foi o único material que não apresentou perda de massa nem alteração química visível após 30 dias de contato com o ácido nítrico concentrado. Como o critério definido no texto é a menor alteração química, ela apresenta a maior resistência à corrosão entre os materiais avaliados.
• ❌ E) aço carbono — Esse material apresentou intensa corrosão e grande perda de massa no ensaio, evidências diretas de baixa resistência ao ácido nítrico concentrado.

Questão 4: reservatório para soda cáustica

— O reservatório não pode falhar durante a circulação da soda cáustica — alertou a técnica responsável pela unidade de limpeza industrial. O equipamento conduzirá solução de hidróxido de sódio a 35%, sob pulsos de pressão e temperaturas de até 120 graus C. A estrutura externa precisa suportar os esforços mecânicos, enquanto a superfície interna ficará em contato direto com a solução. Nos estudos de materiais, o PTFE mostrou estabilidade diante de bases e de temperaturas inferiores a 250 graus C. O polipropileno perde rigidez próximo de 100 graus C. O alumínio tem sua camada superficial dissolvida por bases concentradas, podendo liberar hidrogênio. Já revestimentos de vidro são atacados por soluções alcalinas quentes. Ensaios com aço inoxidável sem proteção revelaram fissuras após ciclos de aquecimento e resfriamento.

Avalie as condições de operação e as propriedades descritas para decidir a proposta de construção que reduz simultaneamente os riscos químicos e mecânicos do reservatório.

• ❌ A) Empregar polipropileno no revestimento interno por sua baixa densidade. — Erro de desconsiderar a temperatura de serviço: o polímero perde rigidez próximo de 100 graus C, abaixo da temperatura prevista.
• ❌ B) Empregar aço inoxidável sem revestimento pela resistência mecânica. — Erro de confundir resistência mecânica com resistência química: os ensaios indicaram fissuras no aço inoxidável exposto aos ciclos de operação.
• ✅ C) Empregar aço na carcaça e PTFE no revestimento interno do reservatório. — O aço suporta os esforços mecânicos sem contato direto com a solução, e o PTFE resiste à base concentrada e à temperatura de operação.
• ❌ D) Empregar vidro no revestimento interno por sua elevada rigidez. — Erro de priorizar uma propriedade isolada: a rigidez não garante compatibilidade química, pois bases quentes atacam o vidro.
• ❌ E) Empregar alumínio integralmente por sua camada passivadora superficial. — Erro de generalização da passivação: a base concentrada dissolve a camada superficial do alumínio, com possibilidade de liberação de hidrogênio.

Questão 5: equação de hidratação do sulfato de magnésio

Uma indústria brasileira de fitoterápicos utiliza pequenos sachês secantes no interior de frascos de cápsulas. O material escolhido é o sulfato de magnésio anidro (MgSO4), que pode incorporar moléculas de água à sua estrutura cristalina, formando hidratos. No procedimento de controle de qualidade, foi estabelecido que o lote anidro deve ser convertido completamente no heptaidratado, conhecido como sal de Epsom. Nesse processo, a água presente no ar do frasco é considerada vapor de água, e o produto formado permanece no estado sólido. Para simplificar a representação, considera-se que não ocorre dissolução nem formação de novas substâncias diferentes do hidrato.

Com base no texto, qual equação representa corretamente a transformação química responsável pela ação secante do sulfato de magnésio anidro nesse procedimento?

• ❌ A) MgSO₄(s) + 7 H₂O(g) → Mg²⁺(aq) + SO₄²⁻(aq) + 7 H₂O(l) — A equação descreve a dissolução do sal em água líquida, com formação de íons aquosos. Isso não corresponde à incorporação das moléculas de água na estrutura cristalina de um hidrato sólido.
• ❌ B) MgSO₄(s) + H₂O(g) → MgSO₄·7H₂O(s) — A equação utiliza apenas uma molécula de água para formar um hidrato que contém sete moléculas de água por unidade de MgSO₄. Portanto, a proporção estequiométrica está incorreta.
• ❌ C) MgSO₄·7H₂O(s) → MgSO₄(s) + 7 H₂O(g) — A equação representa a desidratação do heptaidratado, liberando água, e não a hidratação do sal anidro, que deveria retirar vapor de água do ambiente.
• ❌ D) MgSO₄(s) + 7 H₂O(g) → MgSO₄(aq) + 7 H₂O(l) — A equação indica a formação de uma solução aquosa e mantém a água como líquido, em vez de representá-la incorporada ao cristal sólido do heptaidratado.
• ✅ E) MgSO₄(s) + 7 H₂O(g) → MgSO₄·7H₂O(s) — O sulfato de magnésio anidro incorpora sete moléculas de água em sua estrutura cristalina, formando o heptaidratado sólido. Como a água é retirada do ar, ela deve aparecer como vapor nos reagentes; como passa a integrar o cristal, o produto é representado como MgSO₄·7H₂O(s).

Questão 6: escultura na orla marítima

— Precisamos escolher um material para uma escultura que será instalada na orla marítima, disse o engenheiro.
— Alumínio é leve, mas sofre corrosão galvânica em contato com água salgada.
— Aço inoxidável 316 resiste à ação de cloretos e tem alta durabilidade, comentou a artista.
— Bronze forma pátina protetora, mas apresenta custos elevados e menor resistência mecânica.
— Fibra de vidro é resistente à corrosão, porém torna-se quebradiça com exposição prolongada ao sol.
— Resina epóxi protege da umidade, mas degrada-se sob radiação UV intensa.

Analise o diálogo e identifique o material mais adequado para a escultura em área costeira, considerando resistência à corrosão e durabilidade.

• ❌ A) Resina epóxi — A resina epóxi não mantém integridade a longo prazo devido à degradação por radiação UV.
• ❌ B) Bronze — Embora forme pátina protetora, o bronze tem menor resistência mecânica e custo elevado para escultura externa.
• ✅ C) Aço inoxidável 316 — O aço inox 316 resiste aos íons cloreto presentes na água do mar e oferece longa durabilidade, conforme texto e propriedades do material.
• ❌ D) Fibra de vidro — A fibra de vidro suporta a corrosão, mas sua fragilidade aumenta com exposição solar prolongada.
• ❌ E) Alumínio — O alumínio sofre corrosão galvânica em ambiente marinho, reduzindo sua vida útil.

Questão 7: consumo de água e energia no papel reciclado

Uma cooperativa brasileira comparou a produção de embalagens com papel reciclado e com papel produzido a partir de fibras virgens. Para fabricar a mesma massa de embalagem, o papel reciclado consumiu 40% menos água e 30% menos energia elétrica. Nesse estudo, foram mantidos constantes o tipo e a quantidade de embalagem, e não foram considerados preço, resistência ou disponibilidade dos materiais.

Considerando exclusivamente o consumo de água e de energia elétrica na fabricação, como deve ser avaliada a utilização de papel reciclado nessas embalagens, com base nos dados do estudo?

• ❌ A) Mantém inalterado o consumo de água e de energia elétrica. — A comparação apresentada mostra diferenças mensuráveis nos dois consumos: 40% menos água e 30% menos energia elétrica.
• ❌ B) Aumenta o consumo de água e de energia elétrica na fabricação. — Esse distrator inverte os resultados apresentados no texto: o estudo registrou redução, e não aumento, do consumo dos dois recursos.
• ❌ C) Reduz o consumo de água, mas aumenta o de energia elétrica. — O texto informa redução tanto no consumo de água quanto no de energia elétrica. Assim, não há base para afirmar que o consumo de energia aumentou.
• ❌ D) Não permite comparar o consumo de água e de energia elétrica. — A comparação é possível porque o estudo utilizou a mesma massa de embalagem e apresentou percentuais específicos para os dois recursos.
• ✅ E) Reduz o consumo de água e de energia elétrica na fabricação. — O texto informa que, para produzir a mesma massa de embalagem, o papel reciclado consumiu 40% menos água e 30% menos energia elétrica. Portanto, considerando apenas esses dois critérios, sua utilização reduz o consumo de ambos os recursos.

Questão 8: perfis de alumínio e aço em cobertura

Uma construtora brasileira comparou perfis de alumínio e de aço para sustentar a mesma área de cobertura durante 50 anos. Para evitar que apenas a massa ou a possibilidade de reciclagem determinassem a análise, o estudo considerou a mesma função estrutural, a produção, o transporte, a manutenção e o descarte dos materiais. Os resultados foram expressos em quilogramas de dióxido de carbono equivalente (kg CO2e) por metro quadrado de cobertura ao longo de todo o período: o alumínio apresentou massa de 12 kg/m², taxa de reciclagem de 90% e impacto climático total de 250 kg CO2e/m²; o aço apresentou massa de 20 kg/m², taxa de reciclagem de 85% e impacto climático total de 180 kg CO2e/m².

Considerando o impacto climático total informado no estudo, qual material apresenta a alternativa mais sustentável para essa cobertura?

• ✅ A) O aço, pois apresentou menor impacto climático total por metro quadrado ao longo dos 50 anos. — A comparação deve usar o indicador definido no texto: o impacto climático total durante o ciclo de vida da cobertura. Embora o alumínio seja mais leve e tenha maior taxa de reciclagem, seu impacto total foi de 250 kg CO₂e/m², superior aos 180 kg CO₂e/m² do aço. Portanto, segundo o critério estabelecido, o aço é a alternativa mais sustentável.
• ❌ B) O alumínio, pois sua menor massa por metro quadrado determina o menor impacto climático. — O distrator considera apenas a massa do material e ignora o indicador de ciclo de vida apresentado, no qual o alumínio teve impacto total maior.
• ❌ C) Nenhum dos dois, pois a reciclagem não elimina todo o impacto da produção. — O fato de a reciclagem não eliminar integralmente os impactos não impede a comparação entre os valores totais calculados para os dois materiais.
• ❌ D) Ambos, pois as diferenças nas taxas de reciclagem tornam os impactos climáticos equivalentes. — As taxas de reciclagem são diferentes, mas o texto informa impactos climáticos totais distintos; não há equivalência entre 250 kg CO₂e/m² e 180 kg CO₂e/m².
• ❌ E) Não é possível concluir, pois materiais leves e recicláveis não podem ser comparados. — O estudo fornece uma unidade funcional comum e um indicador total de ciclo de vida, permitindo comparar diretamente os materiais.

Fechamento e próximos passos

Depois de aplicar essas questões, o que mais ajuda é voltar à discussão com a turma e pedir que cada aluno explique, com suas palavras, por que a alternativa correta vence as demais. Você pode montar uma prova com essas questões e outras do seu banco usando o cadastro grátis do GeraProva, que gera a prova com gabarito em poucos minutos.

Este conteúdo é um apoio para o seu planejamento e não substitui o seu julgamento pedagógico sobre a turma. Se quiser testar a geração de provas com esse assunto, crie sua conta grátis e ajuste as questões ao seu ritmo de aula.