O documento resume as principais alterações feitas nos Cadernos do Aluno para a nova edição de 2010. Os professores contribuíram com sugestões de melhoria que foram analisadas pelos autores e revisores para aprimorar o material. Alguns dados também foram atualizados com base em publicações mais recentes.

1. Caro Professor,
Em 2009 os Cadernos do Aluno foram editados e distribuídos a todos os estudantes da
rede estadual de ensino. Eles serviram de apoio ao trabalho dos professores ao longo de
todo o ano e foram usados, testados, analisados e revisados para a nova edição a partir
de 2010.
As alterações foram apontadas pelos autores, que analisaram novamente o material, por
leitores especializados nas disciplinas e, sobretudo, pelos próprios professores, que
postaram suas sugestões e contribuíram para o aperfeiçoamento dos Cadernos. Note
também que alguns dados foram atualizados em função do lançamento de publicações
mais recentes.
Quando você receber a nova edição do Caderno do Aluno, veja o que mudou e analise
as diferenças, para estar sempre bem preparado para suas aulas.
Na primeira parte deste documento, você encontra as orientações das atividades
propostas no Caderno do Aluno. Como os Cadernos do Professor não serão editados em
2010, utilize as informações e os ajustes que estão na segunda parte deste documento.
Bom trabalho!
Equipe São Paulo faz escola.
1

2. Caderno do Aluno de Química – 1ª série – Volume 2
Respostas às questões
As respostas são indicações do que pode ser esperado das reflexões dos alunos. De maneira
nenhuma são “gabaritos” para ser seguidos em eventuais correções de tarefas ou discussões
em sala de aula. Deve-se chamar atenção para o fato de se ter procurado utilizar a linguagem
que envolve termos científicos de maneira adequada, o que, certamente, não corresponde ao
modo pelo qual os alunos se expressam. Muitas vezes, expressam ideias pertinentes, porém sem
a devida apropriação da terminologia química.
2

3. SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 1
COMBUSTÍVEIS E COMBUSTÃO NO DIA A DIA E NO SISTEMA
PRODUTIVO
Questões para a sala de aula
Páginas 3 - 4
1. Neste pequeno resumo, espera-se que os estudantes possam destacar duas principais
ideias: o carvão tem a função de fornecer energia térmica ao ser queimado na
produção da cal e do ferro e, no caso deste, é também um dos reagentes.
2.
a) Neste item é importante estar atento às dificuldades que alguns estudantes
podem apresentar em relação às operações matemáticas com notações científicas.
Espera-se que eles respondam algo como:
7,0 milhões de toneladas = 7,0 × 106 t = 7,0 × 106 × 106 g = 7,0 × 1012 g
b) Deve-se estabelecer uma relação entre a quantidade de carvão e a quantidade de
cal para obter a massa de carvão consumida na produção de cal no ano de 2006.
Massa de carvão  312 g  x
x  2,184  1012 g  x  2,2  10 6 t
Massa de cal 1 000 g 7,0  1012 g
c) Espera-se que o aluno interprete os dados da tabela respondendo que a produção
de 1 kg de ferro consome maior quantidade de carvão (910 g) do que a de 1 kg de cal
(312 g de carvão).
Questões para a sala de aula
Páginas 5 - 6
1.
a) O combustível apresentado na tabela que tem maior poder calorífico é o gás de
cozinha (11730 kcal/kg ou 49030 kJ/kg).
b) O combustível apresentado na tabela que tem menor poder calorífico é a lenha
(2524 kcal/kg ou 10550 kJ/kg).
3

4. 2. Se a combustão de 1,0 kg de lenha libera 2524 kcal, então a combustão de 5,0 kg
desse combustível, uma massa cinco vezes maior, deve liberar cinco vezes mais
energia: 5,0 kg × 2524 kcal/kg = 12620 kcal ou 1,3 × 104 kcal.
3. O estudante pode estabelecer uma relação entre a massa de carvão queimado e a
quantidade de energia liberada nesse processo:
massa de carvão  1,0 kg  x
 x  2,5 kg
energia liberada 6 800 kcal 17 000 kcal
4.
a) Se a combustão de 1,0 kg de gás natural libera 9,1 × 103 kcal, então a combustão
de 30 kg desse combustível, uma massa trinta vezes maior, deve liberar trinta vezes
mais energia: 30 kg × 9,1 × 103 kcal/kg = 273000 kcal = 2,7 × 105 kcal.
massa de biogás 1,0 kg x
b)    x  1,5 kg
energia liberada 6000 kcal 9,1 x 10 3
Páginas 6 - 7
1. Nesta questão, o estudante deve calcular as quantidades de energia liberada na
combustão da gasolina com 20% de álcool e do álcool combustível. Uma análise
puramente qualitativa não é suficiente para responder à questão, visto que o
combustível com maior poder calorífico está em menor quantidade.
Como na queima da gasolina com 20% de álcool liberam-se 9700 kcal por
quilograma, para 30 kg desse combustível teremos:
30 kg × 9700 kcal/kg = 291000 kcal ou 2,9.105 kcal
De igual modo, na queima de 40 kg de álcool combustível teremos:
40 kg × 6507 kcal/kg = 260280 kcal ou 2,60.105 kcal
A energia liberada na combustão desses materiais também pode ser calculada em
quilojoules: 1216380 kJ (1,2 × 106 kJ) e 1088000 kJ (1,1 × 106 kJ), respectivamente.
A combustão de 30 kg de gasolina com 20% de álcool deve liberar mais energia
térmica do que a combustão de 40 kg de álcool combustível.
4

5. 2. As possíveis dificuldades apresentadas pelos estudantes nas questões da Atividade 1
podem se repetir nesta questão. Assim, deve-se estar atento ao uso de notação
científica e aos algarismos significativos dos dados do enunciado e da resposta final.
Uma possibilidade de resolução para essa questão é apresentada a seguir:
• Cálculo da massa de carvão consumido na produção de 4,0 × 104 kg de ferro:
massa de carvão 0,91 kg x
   x  3,6  10 4 kg
massa de ferro 1,0 kg 4,0  10 4 kg
• Cálculo da quantidade de calor produzido na combustão de 3,6 × 104 kg de
carvão:
energia liberada 6 800 kcal y
   y  24480  10 4 kcal  2,4  10 8 kcal
massa de carvão 1,0 kg 3,6  10 4 kg
Página 7
1. Impactos ambientais, octanagem e compressibilidade, corrosão do motor, renovável
ou não-renovável.
2. Usa-se etanol misturado à gasolina para aumentar a octanagem e para substituir parte
do combustível fóssil por um combustível renovável.
Atividade 3 - A combustão
Página 8
O triângulo da combustão significa que, para ocorrer uma combustão, são
necessários combustível, comburente e energia suficiente para iniciar o processo.
Questões para a sala de aula
Páginas 8 - 9
1. Ao completar o quadro, os estudantes podem utilizar diferentes linguagens, como os
nomes oficiais ou triviais das substâncias, os nomes dos materiais ou as fórmulas
químicas. Assim, é aceitável, neste momento, que dióxido de carbono, gás carbônico
ou CO2 sejam considerados respostas corretas para a coluna dos produtos da
5

6. combustão do carvão. Da mesma forma, pode-se considerar tanto o carvão (material)
quanto o carbono (substância) como um dos reagentes nessa combustão. É possível
também que alguns estudantes incluam as “cinzas” como um produto da combustão
do carvão.
Uma possibilidade de resposta à questão é apresentada a seguir:
Manifestações
Apresenta
Combustão Reagentes Produtos de energia
chama?
liberada
carvão (C) e gás gás carbônico energia térmica e
I talvez
oxigênio (O2) (CO2) luz
etanol gás carbônico
energia térmica e
II (C2H5OH) e gás (CO2) e água sim
luz
oxigênio (O2) (H2O)
ferro (Fe) e gás óxido de ferro energia térmica e
III não
oxigênio (O2) III (Fe2O3) luz
2. I: O carvão reage com o oxigênio do ar produzindo gás carbônico:
C(s) + O2(g)  CO2(g)
II: O etanol reage com oxigênio do ar produzindo gás carbônico e água:
C2H5OH(l) + O2(g)  CO2(g) + H2O(g)
III: O ferro reage com oxigênio do ar produzindo óxido de ferro III:
Fe(s) + O2(g)  Fe2O3(s)
3. A definição do estudante apresenta como informação correta o fato das combustões
serem reações químicas (entre um combustível e um comburente, geralmente o
oxigênio), mas é errado afirmar que as combustões são reações em que se formam
gás carbônico e água. Os produtos obtidos na combustão dependem do combustível
utilizado e da disponibilidade de oxigênio. Como visto na questão anterior, apenas a
combustão do etanol formou gás carbônico e água; na combustão do carbono
presente no carvão forma-se apenas dióxido de carbono (ou monóxido de carbono) e
na combustão do ferro forma-se apenas óxido de ferro. Assim, uma definição mais
adequada de combustão seria: “uma reação química que envolve a interação de
material combustível com um comburente (quase sempre o oxigênio), em que há
liberação de energia térmica”.
6

7. Páginas 9 - 10
1. S(s) + O2(g)  SO2(g)
2.
a) Muitos combustíveis são misturas de substâncias, como o caso da gasolina e do
querosene, e, portanto, não apresentam temperaturas de ebulição bem determinadas.
Assim, durante a ebulição da gasolina, por exemplo, a temperatura varia entre 40 e
200 ºC. Já o etanol é uma substância pura e, por isso, apresenta temperatura de
ebulição bem determinada.
b) A temperatura mínima para que a gasolina queime na presença de chama é de
– 43 ºC e, no caso do querosene, é de 45 ºC.
c) O fato da gasolina ter componentes bastante voláteis (com temperaturas de
ebulição a partir de 40 ºC) e temperatura de fulgor baixa (– 43 ºC), quando
comparados ao álcool, faz com que seja mais fácil dar partida em carros a gasolina
do que em carros a álcool. Como o álcool é menos volátil que a gasolina (tem
temperatura de ebulição superior à de alguns componentes da gasolina), a quantidade
de vapores de álcool formada nos motores à carburação é pequena em dias frios e,
por isso, a combustão é dificultada.
Entretanto, é bom frisar que os automóveis mais “modernos” (construídos a partir de
meados da década de 90) não apresentam mais esse problema.
Desafio!
Página 11
1. Supondo os seguintes dados:
Combustível Preço em reais Densidade do Poder calorífico
por litro combustível (kcal/kg)
(g/cm3)
1,40 0,84 6507
Álcool combustível
2,40 0,75 9700
Gasolina com
álcool
7

8. Cálculo da energia liberada na queima de 1 L de combustível considerando que as
massas de 1 L de álcool combustível e de 1 L de gasolina com 20% de álcool são,
respectivamente, 0,84 kg e 0,75 kg:
energia liberada 6 507 kcal x
   x  5 465 kcal
massa de álcool 1,0 kg 0,84 kg
energia liberada 9 700 kcal y
   x  7 275 kcal
massa de gasolina 1,0 kg 0,75 kg
Assim, temos a seguinte relação:
1 L de álcool  massa  0,84 kg e libera  5465 kcal que   R$ 1,40
tem
 de
  custa

1 L de gasolina tem  de  0,75 kg e libera  7275 kcal que   R$ 2,40
 massa    custa

Cálculo do custo de 1000 kcal de energia para cada combustível:
custo 1,40 reais x
   x  0,25 reais/1 000 kcal (álcool combustível)
energia 5 465 kcal 1 000 kcal
custo 2,40 reais y
   y  0,33 reais/1 000 kcal (gasolina com álcool)
energia 7 275 kcal 1 000 kcal
Assim, pode-se concluir, a partir desses dados, que, para liberar a mesma quantidade
de energia (1000 kcal), tem-se um custo menor queimando-se álcool.
8

9. SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 2
RELAÇÕES EM MASSA NAS TRANSFORMAÇÕES QUÍMICAS:
CONSERVAÇÃO E PROPORÇÃO EM MASSA
Páginas 12 - 13
Os alunos, em geral, manifestam a concepção de que, quando se queima qualquer
material, a massa diminui; portanto, acreditam que a balança penderá para o lado no
qual não houve combustão, fato que não é observado no caso da palha de aço. No lado
no qual ocorre a queima do papel, o gás produzido na combustão é liberado ao
ambiente, pois o sistema está aberto. Na queima da palha de aço, a interação com o gás
oxigênio provoca um aumento de massa, pois é formado óxido de ferro, mais pesado
que o ferro da palha de aço.
3. Resposta pessoal.
4. Resposta pessoal.
5. Resposta pessoal.
6.
a)
Papel Palha de aço
Após a combustão, a massa diminuiu aumentou
aumentou ou diminuiu?
b) Resposta pessoal. Espera-se que o estudante manifeste a ideia de que, ao
diminuir a massa (no caso do papel), alguma substância produzida foi liberada ao
ambiente; já no caso da palha de aço, o material produzido incorporou-se à palha.
9

10. Página 14
1. Espera-se que o estudante perceba que há coerência nessa explicação e que, em
ambos os casos, foram produzidos novos materiais, que podem ser gasosos
(possivelmente liberados para o ambiente, pois o sistema está aberto) ou sólidos
(incorporados à palha de aço).
2. Em sistema fechado, o nível da balança continuaria o mesmo, pois nenhum material
entraria ou sairia.
Atividade 2 – Conservação da massa e proporção em massa entre as
espécies participantes da transformação química
Páginas 14 - 15
1. É possível dizer que a massa do sistema inicial permaneceu a mesma depois da
combustão do carvão na amostra I, pois a diferença de 3 g entre as massas dos
reagentes (470 g) e a dos produtos (473 g) pode ser atribuída à incerteza da medida
da balança. Essa incerteza está no último dígito da medida (1 a 9 g).
2. Na amostra II verifica-se que houve uma diferença aceitável dentro da incerteza da
medida da balança e na amostra III a massa foi a mesma; portanto, conservou-se.
Amostra Massas dos reagentes Massas dos produtos
(g) (g)
II 188 184
III 71 71
Questões para análise do experimento
Página 18
1. No experimento foram realizadas duas transformações químicas, pois novos materiais
foram produzidos. A interação entre hidrogenocarbonato de sódio e ácido clorídrico
produziu um gás, evidenciado pela efervescência, e a interação entre solução aquosa
de hidróxido de sódio e sulfato de cobre II produziu um sólido gelatinoso azulado.
10

11. 2.
a) A massa inicial e a final com o sistema fechado podem ter pequena variação,
dentro da incerteza da medida da balança. O estudante pode citar uma possível
vedação inadequada da garrafa, que permite a saída de pequena quantidade de gás,
que é aceitável desde que a balança consiga captar essa quantidade.
b) A massa final será menor, pois há produção de gás e o sistema está aberto.
3. Um dos produtos da transformação química é gasoso, e, mesmo que parte do gás
possa ter se dissolvido no líquido, uma quantidade perceptível é liberada ao
ambiente, diminuindo a massa final (sistema aberto).
4. É possível dizer que as massas inicial e final foram iguais, pois as pequenas
diferenças são explicadas com base na vedação da aparelhagem e na incerteza dos
dados da balança.
5. Houve conservação da massa, pois, mesmo em sistema aberto, o produto formado
continuou dentro do recipiente.
Questões para sala de aula
Páginas 19 - 20
1. A razão massa de carvão queimado/massa de cinzas formada é igual a 5, ou seja, a
massa de carvão queimado é cinco vezes maior do que a massa de cinzas produzida.
Os valores obtidos são próximos, pois devemos considerar os algarismos
significativos dos resultados (dois para as amostras I e II e apenas um para a amostra
III).
Amostra I Amostra I Amostra III
Massa de carvão 150 60 23
  4,8  5,0  4,6 ou  5
Massa de cinzas 31 12 5
2.
a) A massa de oxigênio é aproximadamente o dobro da massa de carvão.
b) A massa de oxigênio é aproximadamente dez vezes maior do que a massa de
cinzas.
3. Espera-se que o aluno perceba que existe uma proporção entre as massas de
reagentes e produtos das amostras I e II, que nesse caso é 2,5, ou seja, as massas da
amostra I são duas vezes e meia mais pesadas do que as massas da amostra II.
11

12. Carvão Oxigênio Dióxido de Cinzas
carbono
Amostra I 150 320 442 31
 2,5  2,50  2,57  2,6
Amostra II 60 128 172 12
4.
150 60 23
Amostra I :  0,147 Amostra II :  0,15 Amostra III :  0,15
1020 410 156
Espera-se que o aluno perceba que, além da relação proporcional em massa, existe
uma relação constante entre a massa de carvão queimado e a energia liberada na
queima do carvão, ou seja, aproximadamente 0,15.
Páginas 21 - 22
1. Como a razão entre as massas de carvão é 1,5 (90/60), a razão entre as massas de
cinzas também será a mesma; assim, serão formados 18 g de cinzas (12 × 1,5). A
proporção se mantém; logo, a massa de oxigênio consumida na combustão será de
192 g (128 × 1,5).
2.
a) O calcário é o único reagente e o dióxido de carbono e a cal são os produtos.
b) CaCO3(s) + energia  CaO(s) + CO2(g)
c) O aluno poderá obter os valores de massa utilizando as seguintes relações:
ou
12

13. ou
O mesmo vale para as relações entre as massas do dia 12/7 e 15/7.
Portanto, a massa de dióxido de carbono formada no dia 18/7 deve ser 5,3 t e obtém-
se como resultados um consumo de 20,0 t de calcário e uma produção de 8,8 t de
dióxido de carbono no dia 15/7.
3.
a) Comparando as massas de reagentes e produtos, observa-se que a massa se
conservou nessa transformação química. O cálculo pode ser feito considerando a
massa inicial como a soma da massa de etanol que reage (etanol adicionado menos
etanol em excesso = 46 g) e a massa de oxigênio = 96 g, e a massa final como a soma
das massas dos produtos = 88 + 54 (mi = 142 g; mf = 142 g).
b) Espera-se que o estudante perceba que apenas 46 g de etanol reagem na primeira
amostra (excesso de 4 g) e que um consumo de 96 g de oxigênio está relacionado a
essa massa. Assim, a combustão de 23 g de etanol (metade de 46 g) consome apenas
48 g de oxigênio (metade de 96 g), sobrando 2 g de oxigênio; portanto, há excesso de
oxigênio na segunda amostra.
c) Espera-se que cheguem aos valores de 44 g de dióxido de carbono e 27 g de
água.
4.
a) Espera-se obter o valor de 0,83 g de MgO (0,50 g de Mg + 0,33 g de O2).
b) É necessário 0,66 g de O2 para reagir totalmente com 1,0 g de Mg, pois a razão
entre as massas de magnésio é o dobro.
c) Como 2,0 g de Mg consomem apenas 1,32 g de oxigênio, há um excesso de 0,68
g desse gás.
13

14. Atividade 3 – Releitura do problema inicial
Página 23
Combustão Reagentes Produtos
Papel (celulose) (C6H12O6)n Gás carbônico (CO2)
Papel
Gás oxigênio do ar (O2) Vapor de água (H2O)
Cinzas
Aço (ferro) (Fe) Óxido de ferro (III) (Fe2O3)
Palha de aço
Gás oxigênio do ar (O2)
Questões para a sala de aula
Página 23
1. Na queima do papel a massa diminui, pois se formaram dois produtos gasosos, que
foram liberados ao ambiente (o sistema estava aberto). Na queima da palha de aço, a
massa de O2 que reage não foi medida no sistema inicial; portanto, a massa
aumentou.
2. Espera-se que os alunos respondam que a massa sempre se conserva nas
transformações químicas, inclusive na queima do papel e da palha de aço. Observou-
-se a diminuição de massa na queima do papel porque a balança compara apenas as
massas de sólidos (papel e cinzas), mas se compararmos as massas de todos os
reagentes e a massa de todos os produtos, perceberemos que a massa não se altera.
Observou-se o aumento de massa na queima da palha de aço porque não foi
considerada a massa de oxigênio (O2), incorporada na formação do produto.
14

15. SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 3
IMPLICAÇÕES SOCIOAMBIENTAIS DA PRODUÇÃO E DO USO
DE COMBUSTÍVEIS
Página 25
Cabe lembrar que, para abordar o tema desta atividade, “Implicações socio-
ambientais da produção e do uso de combustíveis”, poderiam ser tratados muitos outros
aspectos diferentes do que os sugeridos, mas, devido ao número de aulas previsto e à
complexidade do tema, é preciso fazer escolhas. Nesse caso, optou-se por trabalhar com
o carvão em razão da facilidade em se discutir os aspectos socioambientais de obtenção
e uso de um combustível conhecido pelos alunos. Além disso, os problemas ambientais
como efeito estufa e chuva ácida são bastante discutidos e tratados nos diversos meios
de comunicação. Com isso, a proximidade do assunto com o cotidiano do aluno pode
favorecer a sua aprendizagem e motivá-lo a participar de toda a atividade.
Páginas 25 - 27
A leitura de textos é um dos recursos que podem atuar como auxiliares na construção
de significados atribuídos a determinado objeto de ensino. No momento, pretende-se
utilizá-la como desencadeadora e motivadora para mostrar a importância do carvão e as
implicações socioambientais de sua produção e de seu uso, principalmente como
combustível.
Questões para análise do texto
Páginas 27 - 28
1. O aluno vai elaborar um texto próprio. A resposta poderia ser: o carvão vegetal é
produzido pela carbonização da madeira, processo realizado de forma controlada e
na presença de pouco oxigênio.
2. Problemas socioambientais que podem ser citados: degradação do meio ambiente,
devido à utilização de madeira de matas nativas; trabalho de baixa remuneração e
15

16. sem registro; falta de segurança (risco de contaminação por gases tóxicos,
queimaduras e explosões); falta de preparo técnico e de equipamentos apropriados;
utilização de mão de obra infantil.
3. O aluno vai elaborar um texto próprio. A resposta poderia ser: o carvão mineral é
extraído de jazidas (minas), proveniente da fossilização de troncos, raízes e folhas de
árvores que cresceram há 250 milhões de anos em pântanos rasos.
4. Problemas socioambientais que podem ser citados: degradação da fauna, da flora, do
solo e de cursos d’água; riscos de saúde para os operários das minas; incêndios;
desmoronamentos; inundações; exposição a agentes cancerígenos (gases tóxicos e
material particulado) e a elevadas temperaturas.
5. As indústrias que podem ser citadas: usinas termelétricas; siderúrgicas (produção de
ferro e aço); indústrias que necessitam de geração de energia térmica para seus
processos, como, por exemplo, as indústrias produtoras de cal etc.
6. Os problemas ambientais citados podem ser: emissões atmosféricas que agravam o
problema da chuva ácida e do efeito estufa; descarte de resíduos sólidos; poluição
térmica.
7. Vantagens que podem ser citadas:
Carvão vegetal – recurso renovável.
Carvão mineral – extração de combustível direto da natureza.
Desvantagens que podem ser citadas:
Carvão vegetal – são necessários vários dias para a sua obtenção; sua produção pode
degradar o ambiente.
Carvão mineral – recurso não renovável; sua extração pode degradar o ambiente.
Páginas 30 - 31
a) Espera-se que os alunos consigam relacionar a diminuição das emissões de gás
carbônico em processos naturais com a degradação do meio ambiente, ou seja, a
devastação de matas, florestas, animais etc.
b) Espera-se que os alunos relacionem o aumento das emissões de gás carbônico com o
uso crescente pelo ser humano de combustíveis, principalmente os fósseis – como o
petróleo –, nas suas diversas atividades.
16

17. c) Os alunos devem reconhecer que o gás carbônico tem grande capacidade de absorver
as radiações eletromagnéticas, gerando aquecimento da atmosfera e, por isso, é o
principal responsável pelo efeito estufa.
d) Espera-se que os alunos respondam que o aumento do efeito estufa pode causar o
aquecimento global, o qual pode provocar muitos problemas ambientais, tais como
derretimento das calotas polares, mudanças climáticas, formação de áreas desérticas
etc.
Páginas 32 - 33
1. Espera-se que os alunos identifiquem os gases poluentes – dióxido de enxofre (SO2) e
os óxidos de nitrogênio – como os compostos que provocam a chuva ácida, os quais
são provenientes da queima de combustíveis, principalmente os de origem fóssil.
2. Espera-se que os alunos relacionem a chuva ácida à degradação do meio ambiente,
provocando a morte de plantas e animais, e também desgastando monumentos e
construções.
3. Os alunos devem perceber que os gases poluentes que escapam para a atmosfera
estão sujeitos à ação dos ventos e, portanto, podem ser transportados para outras
regiões, ou seja, nem sempre caem onde são produzidos.
Páginas 33 - 35
1. Há mudança da cor do papel: o papel de tornassol azul muda de azul para vermelho
(rosa) e o papel umedecido com alaranjado de metila muda de laranja para vermelho.
2. Espera-se que os alunos, com o auxílio do texto, relacionem o experimento com a
produção de carvão. Portanto, eles devem relatar que o resíduo é o carvão e os gases
devem ser uma mistura de metanol (CH3OH), ácido acético (CH3CO2H), alcatrão,
monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2), hidrogênio (H2) e
hidrocarbonetos (principalmente metano – CH4).
3. É provável que os alunos não consigam responder à questão, mas você, professor,
pode lembrá-los que vários materiais combustíveis são formados como, por exemplo,
17

18. o metanol (um álcool), o metano (um dos gases combustíveis do biogás) e o
hidrogênio (combustível utilizado em foguetes).
4. É provável que os alunos não tenham a resposta. Portanto, deve-se dizer que a
interação desses gases com o papel umedecido é o que muda a cor do papel de
tornassol. Isso ocorre devido, principalmente, à presença do ácido acético, ou seja, o
papel de tornassol azul muda para cor de rosa devido aos materiais ácidos.
Páginas 35 - 38
O preenchimento da tabela após a realização do experimento não precisa apresentar
uma forma única, pois geralmente os alunos se expressam de maneira coloquial, não
utilizando linguagem científica.
1. Sim, os critérios que podem ser utilizados são: a mudança ou não da cor dos papéis
de tornassol azul e vermelho e a efervescência ou não que pode surgir quando há a
interação entre os líquidos e o carbonato de cálcio.
2. Espera-se que os alunos identifiquem os seguintes materiais com caráter ácido:
vinagre e ácido clorídrico. O outro critério para essa classificação seria a
efervescência na interação do material com o carbonato de cálcio (liberação de gás).
3. Uma possível definição seria dizer que ácido é “aquele material que, dissolvido em
água, modifica a cor do papel de tornassol azul para vermelho, e que, de sua
interação com o carbonato de cálcio, observa-se efervescência”.
4. Uma possível definição seria dizer que base é “aquele material que, dissolvido em
água, modifica a cor do papel de tornassol vermelho para azul”. E neutro é “aquele
material que não modifica a cor dos papéis de tornassol azul e vermelho.
Atividade 3 – Ciência e cidadania: aplicando as ideias estudadas para
tomar decisões
Página 39
Espera-se que os alunos relacionem informações obtidas por meio de
observações diretas, de textos descritivos, de conhecimentos adquiridos até o momento,
18

19. de seus valores e de sua vivência para construir argumentações consistentes num debate,
defender certos pontos de vista e representar os diferentes interesses e interessados na
instalação ou não de uma indústria siderúrgica.
Páginas 39 - 40
1. O aluno vai elaborar um texto próprio e pode apontar alguns dos seguintes problemas
ambientais causados pela produção e pelo uso de carvão como combustível:
• pela produção de carvão vegetal ou mineral: eliminação de gases e vapores para
a atmosfera; uso de mata nativa; degradação da fauna, da flora, do solo e dos cursos
d’água no local das jazidas;
• pelo uso de carvão como combustível: emissões de gases que podem provocar
chuva ácida e aumento do efeito estufa.
2. Resposta pessoal do aluno. Espera-se que, após ter participado de um amplo debate e
perceber todas as vantagens e desvantagens em relação à instalação de uma
siderúrgica, o aluno possa tomar uma posição de forma crítica a favor ou contra essa
instalação e utilize argumentos fundamentados nos conhecimentos adquiridos ao
longo dessa Situação de Aprendizagem.
19

20. SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 4
MODELO ATÔMICO DE JOHN DALTON: IDEIAS SOBRE A
CONSTITUIÇÃO E A TRANSFORMAÇÃO DA MATÉRIA
Atividade 1 – Modelos explicativos
Página 41
A intenção desta atividade é fazer com que os alunos percebam que, ao levantarem
hipóteses, outros podem contribuir com essas hipóteses, acrescentando outros fatores,
ou mesmo refutá-las. Ou seja, as ideias devem fluir entre todos os participantes para que
possam chegar a pequenas conclusões, mas nunca a uma verdade, pois estão
trabalhando apenas com suposições carregadas com seus próprios conceitos, valores e
vivência.
Espera-se que os alunos compreendam que as teorias são criações da mente humana,
elaboradas para explicar fatos e, portanto, estão sujeitas a dúvidas e incertezas. Além
disso, por mais que uma teoria tenha sido testada, haverá sempre a possibilidade da
realização de testes que a contrariem.
Páginas 41 - 44
1. Para Dalton, o átomo é a menor partícula que compõe toda a matéria e é indivisível e
indestrutível.
2. Os alunos devem identificar a massa como critério para diferenciar os átomos dos
diversos elementos químicos, de acordo com Dalton.
3. Para Dalton, os elementos químicos seriam os conjuntos de átomos que possuíssem a
mesma massa.
4. Para Dalton, os elementos eram representados por símbolos (desenhos circulares).
Atualmente, os elementos são representados pela primeira letra, em maiúscula de seu
nome em latim e, quando há elementos cujos nomes comecem com a mesma letra,
20

21. acrescenta-se uma segunda, em minúscula; por exemplo, nitrogênio (nitrogen),
símbolo N, e sódio (natrum), símbolo Na.
Página 44
1.
a) A ideia de Dalton de que os átomos dos reagentes não são destruídos, mas
sofrem recombinações para formar os produtos, explica a conservação da massa.
b) A ideia de Proust, de que há uma proporção determinada entre as massas dos
elementos químicos que compõem cada substância, pode ser compreendida a partir
do modelo de Dalton. Se há uma proporção determinada em massa em uma dada
substância, há também uma proporção determinada em relação às partículas que a
compõem.
Páginas 44 - 46
1.
a) Experimento I: 11,7 – 2,1 = 9,6 g Houve excesso de 2,1g e de 9,6 g
reagiram.
Experimento II: 8,6 g Todo o oxigênio adicionado reagiu.
Experimento III: 9,6 g Todo o oxigênio adicionado reagiu.
b) Experimento I:
massa inicial  22,4  9,6  32 g 
 mi  mf A massa se conservou.
massa final  32,0 g 
Experimento II:
m  19,8  8,6  28,4 g

i
 Consideran do a incerteza das medidas experimentais
m  28,5 g  pode - se considerar que houve conservação da massa
f 
21

22. Experimento III:
m  22,4  9,6  32,0 g 

i
 Consideran do a incerteza das medidas experimentais
m  32,1 g  pode - se considerar que houve conservação de massa
f 
2. Alternativa b. I e III estão erradas, pois, nas transformações químicas que ocorrem
em sistema fechado, não ocorre variação de massa. Além disso, em III, afirma-se que
gases não têm massa.
3. Alternativa d.
4.
a) Como foram adicionados 100 g de mercúrio e restaram 50 g sem reagir, sabe-se
que a massa de mercúrio que reagiu foi de 50 g. Como a massa de óxido de mercúrio
produzido foi de 54 g, sabe-se que a massa de oxigênio que reagiu foi de 4 g.
massa de oxigênio 4
  0,08
massa de mercúrio 50
b) Se 50 g de mercúrio consumiram 4 g de oxigênio, então 100 g de mercúrio (o
dobro da massa) irão consumir 8 g de oxigênio (o dobro da massa também).
4 g de oxigênio x 4  100
  x x  8 g de oxigênio
50 g de mercúrio 100 g de mercúrio 50
5. Alternativa e. O modelo de Dalton explica os itens II e III, mas não o I, pois Dalton
não considerava a existência de cargas elétricas nos átomos.
6. Alternativa b.
AJUSTES
Caderno do Professor de Química – 1ª série – Volume 2
Professor, a seguir você poderá conferir alguns ajustes. Eles estão sinalizados a cada
página.
22

23. Química - 1a série - Volume 2
a) Expresse a massa, em gramas, de cal Assim, para a produção de 7,0 milhões de
produzida em 2006, levando em conta toneladas de cal foram usados 2,2 milhões de
que 1 t = 106 g = 1 000 000 g. toneladas de carvão.
b) Calcule a quantidade de carvão, em to- Uma provável dificuldade que pode ser
neladas, consumido no Brasil apenas na apresentada na resolução desta questão diz
produção de cal durante o ano de 2006. respeito ao uso da notação científica. Talvez
seja este o momento em que se deva fazer uma
Grade de avaliação da Atividade 1 revisão sobre esse tópico ou, em último caso,
solicitar que o professor da disciplina de Ma-
Nesta questão será necessário ler, interpre- temática a faça. Outra dúvida que pode apare-
tar e utilizar os dados da tabela e do enunciado, cer refere-se à forma de expressar o resultado
estabelecer uma relação de proporcionalidade final. Nesse caso, pode-se retomar o conceito
e calcular o valor solicitado. Por isso, dê tem- de algarismos significativos1 e mostrar que,
po para que os alunos reflitam e respondam à como o dado de partida (7,0 milhões de to-
questão. neladas) apresenta apenas dois algarismos
significativos, o resultado final fica limitado a
É possível a resolução da seguinte forma: apenas dois algarismos significativos (2,2 mi-
lhões de toneladas).
a) 7,0 milhões de toneladas = 7,0 x 106 t
Atividade 2 – O poder calorífico dos
Como 1 t equivale a 10 g 6
combustíveis
7,0 x 106 t = 7,0 x 106 x 106 g =
7,0 x 1012 g A escolha de um combustível deve considerar
outros fatores além do custo e da disponibilida-
b) Massa de carvão 312 g de. É importante também que o combustível a
=
Massa de cal 1 000 g ser escolhido apresente uma boa produtividade
de energia. Como as mesmas massas de distintos
X combustíveis liberam quantidades diferentes de
X = 2,184 x 1012 g
7,0 x 1012 g energia, é desejável que o combustível escolhido
consuma a menor massa possível na liberação
X ≈ 2,2 x 106 t da energia requerida para um dado processo.
1
São os algarismos dos quais se tem certeza, mais o primeiro algarismo duvidoso de uma medida. Os zeros à
esquerda não são considerados algarismos significativos. O número 0,00342 apresenta apenas três algarismos
significativos, dois dos quais se tem certeza (3 e 4), e um algarismo duvidoso (2). As respostas finais não podem
apresentar mais algarismos significativos do que o dado de origem com menor número de algarismos significati-
vos: 1,223 + 2,3 = 3,523 = 3,5.
13

24. 6. Em média, um alto-forno produz 4,0 x 104 kg ceitos de notação científica e algarismos signifi-
de ferro de uma vez, consumindo cerca de cativos. No item a deve-se obter como resultado
0,91 kg de carvão para cada 1,0 kg de ferro 2,7 x 105 kcal e no item b, 1,5 kg de biogás.
produzido. Nessas condições, que quan-
tidade de energia pode ser liberada no Na questão 5 (proposta no Caderno do
alto-forno por meio da queima do carvão? Aluno – CA como Lição de Casa, questão 1,
p. 6), deve-se calcular a quantidade de energia
Grade de avaliação da Atividade 2 liberada na combustão da gasolina (1,2 x 106 kJ)
e do álcool (1,1 x 106 kJ) para justificar o fato
Nesta atividade, é fundamental que os alu- de que na combustão de 30 kg de gasolina
nos compreendam duas ideias principais: a libera-se mais energia do que na combustão
relação de proporcionalidade entre a massa de 40 kg de álcool.
de combustível e a energia térmica liberada
na combustão, ou seja, quanto maior a massa Das questões sugeridas, a questão 6 é, sem
de um combustível queimado, maior a quan- dúvida, a mais desafiadora. As eventuais di-
tidade de energia térmica liberada; e que cada ficuldades apresentadas anteriormente em
combustível tem um poder calorífico próprio. relação ao uso de notação científica e aos al-
garismos significativos podem se repetir nesta
As três primeiras questões são mais simples questão. Assim, deve-se estar atento aos dados
e a maioria dos estudantes não deve apresen- do enunciado e à apresentação do resultado.
tar muita dificuldade em respondê-las. Ao res-
ponder à questão 1, o aluno deve reconhecer Esta questão pode ser resolvida da seguinte
que, entre os combustíveis da tabela, o gás de forma:
cozinha (GLP) é o que apresenta maior poder
calorífico e que a lenha apresenta o menor. ff cálculo da massa de carvão consumido na
produção de 4,0 x 104 kg de ferro:
Na questão 2, a quantidade de energia
pode ser calculada em quilojoules, obtendo-se Massa de carvão 0,91 kg
como resultado 52 750 kJ (ou, mais correta- =
Massa de ferro 1,0 kg
mente, 5,3 x 104 kJ), ou em quilocalorias, tendo
como resultado 12 620 kcal (ou 1,3 x 104 kcal).
X
X ≈ 3,6 x 104 kg
A questão 3 tem como resposta 2,5 kg de 4,0 x 104 kg
carvão.
ff cálculo da quantidade de energia térmica
O grau de dificuldade eleva-se a partir da liberada na combustão de 3,6 x 104 kg de
questão 4, por exigir a compreensão dos con- carvão:
16

25. Química - 1a série - Volume 2
Energia 6 800 kcal Mesmo que a combustão já tenha sido es-
=
Massa de carvão 1,0 kg tudada no Ensino Fundamental, este assunto
Y pode ser retomado a partir do triângulo da
3,6 x 104 kg combustão.
CALOR
Y = 24480 x 104 kcal ou Y ≈ 2,4 x 108 kcal
A produção de 4,0 x 104 kg de ferro envolve
a liberação de cerca de 2,4 x 108 kcal de ener-
gia obtida pela queima de carvão.
Sugestão de questões para pesquisa
1. Além do preço, disponibilidade e poder ca-
lorífico, que outros fatores podem ser consi- COMBURENTE COMBUSTÍVEL
derados na escolha de um combustível?
Triângulo da combustão.
2. Por que a gasolina comercializada no Brasil
apresenta cerca de 20% de etanol, sendo Pode-se destacar, na discussão desse esque-
que ela isenta de álcool tem poder calorífi- ma, o fato de que apenas a presença do com-
co maior? bustível não é suficiente para ocorrer a reação
de combustão. O combustível deve estar em
Atividade 3 – A combustão contato com um comburente, ou seja, outro
reagente que participará da combustão – ge-
Além de conhecer os combustíveis e suas pro- ralmente o gás oxigênio constituinte do ar –, e
priedades, é importante que os alunos compreen- esses materiais devem receber uma quantida-
dam como se dá o seu processo de combustão. de inicial de energia para interagirem.
Para ocorrer a combustão são necessárias, É bom frisar que essa quantidade inicial de
além do combustível, a presença de gás oxigê- energia térmica pode ter diferentes origens.
nio na quantidade ideal e uma pequena quanti-
dade de energia para iniciar o processo. Assim, Em geral, quando se pergunta sobre o que
define-se combustão como sendo uma transfor- é necessário para ocorrer a combustão de um
mação química que envolve a interação de ma- material, os alunos respondem “oxigênio e
terial combustível com um comburente (quase fogo”. A ideia de que é necessário fogo para
sempre o oxigênio), em que há liberação de ocorrer combustão é muito recorrente. Esta
energia térmica (transformação exotérmica). concepção pode ser confrontada levando-os
17

26. Questões para análise do Experimento 2 4. É possível dizer que as massas inicial e fi-
nal na interação entre o ácido clorídrico e
1. Você considera que os dois fenômenos ob- o bicarbonato de sódio foram iguais? Jus-
servados neste experimento são transfor- tifique sua resposta com base nos dados
mações químicas? Por quê? experimentais.
2. Em relação ao sistema ácido clorídrico e 5. Compare as massas inicial e final na inte-
hidrogenocarbonato de sódio, calcule a di- ração entre a solução de sulfato de cobre II
ferença de massa entre: e a solução de hidróxido de sódio. Houve
conservação da massa nessa interação? Ex-
a) a massa inicial e a massa final com a plique.
garrafa fechada. Houve diferença entre
as massas? Como você explica esse re- Após a discussão e correção das ques-
sultado? tões, pode ser proposta a generalização das
relações em massa que foram estabelecidas,
b) a massa inicial e a massa final com a ou seja, a massa no estado inicial é sempre
garrafa aberta. Houve diferença entre igual à massa no estado final em qualquer
as massas? Como você explica esse re- transformação química. A soma das massas
sultado? dos reagentes será igual à soma das massas
dos produtos. Esse fato pode ser observado
3. Caso tenha sido usado bicarbonato de só- quando a transformação química se proces-
dio nesta experiência, o fenômeno obser- sa em sistema fechado, mas pode parecer
vado pode ser representado pela equação incorreto quando se observam as transfor-
química: mações em sistemas abertos. Isso porque
em sistemas abertos pode ocorrer ganho ou
ácido clorídrico + bicarbonato de sódio  perda de materiais gasosos, modificando a
água + gás carbônico + cloreto de sódio massa final do sistema.
HCl(aq) + NaHCO3(s)  H2O(l) + CO2(g)
+ NaCl(aq) Pode-se mencionar que essas observações
sobre a conservação da massa nas transfor-
O termo (aq) indica que o material está dis- mações químicas são conhecidas desde o sécu-
solvido em água, formando o que se chama de lo XVIII e foram inicialmente propostas pelo
uma solução aquosa. Os termos (s), (l) e (g) repre- químico francês Antoine Laurent Lavoisier
sentam os estados físicos sólido, líquido e gaso- (1743-1794). Essa proposta ficou conhecida
so, respectivamente. Relacione os estados físicos como Lei da Conservação da Massa ou Lei
dos materiais envolvidos nesse fenômeno e as de Lavoisier.
diferenças de massa calculadas na questão 2.
30

27. Química - 1a série - Volume 2
Atualmente, o principal uso da combustão Até a II Guerra Mundial, o carvão ainda era o
do carvão vegetal ou mineral no mundo é na ge- combustível mais utilizado no mundo. Mas a par-
ração de eletricidade, em usinas termoelétricas. tir do início do século XX, com o desenvolvimen-
Os impactos ambientais das usinas a carvão são to dos motores a explosão, houve um crescente
grandes, não só pelas emissões atmosféricas que aumento do consumo de combustíveis derivados
agravam o problema da chuva ácida e do efeito do petróleo e uma consequente diminuição do
estufa, mas também pelo descarte de resíduos uso de carvão como combustível. Com o uso da
sólidos e a poluição térmica. A melhoria no pro- energia nuclear para a geração de energia elétrica
cesso de combustão e o uso de carvão com bai- a partir da segunda metade do século XX, dimi-
xo teor de enxofre poderiam reduzir as emissões nuiu-se ainda mais o uso de carvão. No entanto,
de poluentes como o dióxido de enxofre (SO2), a disponibilidade de grandes jazidas de carvão
um dos causadores da chuva ácida. Na usina, mineral e o baixo custo do carvão vegetal ainda
a energia térmica residual proveniente desse conferem a esse combustível certo grau de impor-
processo também poderia ser aproveitada no tância no cenário energético mundial.
próprio local para o aquecimento de caldeiras, Adaptado de CENBIO: <http://infoener.iee.usp.br/scripts/
biomassa/br_carvao.asp.> e <http://www.cepa.if.usp.br/
movimentação de motores etc., minimizando as
energia/energia 1999/Grupo1A/carvao.html>. Acesso em:
perdas energéticas. 20 fev. 2009.
As “Questões para análise do texto” e “Você conhecimentos sobre a chuva ácida e o efeito es-
aprendeu?” (CA, pp. 27 a 29) podem orientar a tufa, a realização das Folhas de atividade 1 e 2
discussão. Sugere-se como aprofundamento dos como Lição de Casa (CA, pp. 30 a 33).
Folha de atividades 1 – Efeito estufa A retenção de calor provocada pelo efeito
estufa é um fenômeno natural responsável por
Fabio Luiz de Souza e Luciane Hiromi Akahoshi manter uma temperatura média de 15 ºC na
Terra, proporcionando condições ideais para
Efeito estufa é o aquecimento da camada ga- a manutenção da vida no planeta. Entretanto,
sosa (atmosfera) que envolve a Terra em razão da o aumento do efeito estufa devido à crescente
absorção de radiações eletromagnéticas. Os gases emissão de gases estufa pode contribuir para o
que compõem a atmosfera têm diferentes capaci- aquecimento global, considerado um dos maio-
dades de absorção. Apesar do gás carbônico estar res problemas ambientais da atualidade.
presente em pequena quantidade (0,033% em vo-
lume), possui uma grande capacidade de absorver A figura e o gráfico a seguir representam os
essas radiações, sendo responsável por cerca de processos de absorção e emissão de radiações
60% do efeito estufa. eletromagnéticas.
Elaborado especialmente para o São Paulo faz escola.
41