Secretaria de Educação Básica do Estado do Ceará Ciências da Natureza e suas Tecnologias QUÍMICA Palestrante: Prof. Ítalo Lima (IFCE)

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1 Secretaria de Educação Básica do Estado do Ceará Ciências da Natureza e suas Tecnologias QUÍMICA Palestrante: Prof. Ítalo Lima (IFCE)

2 EXAME NACIONAL DO ENSINO MÉDIO – ENEM 2011 Grupos de Conhecimento - 4 Ciências da Natureza e suas Tecnologias Biologia, Física e Química Sete competências avaliadas

3 EXAME NACIONAL DO ENSINO MÉDIO – ENEM 2009/10 45 questões – 55 % Química (2009) 45 questões – 62% Química (2010) Ampla abrangência do conteúdo de Química Conteúdo de Química vs Questões Atuais

4 EXAME NACIONAL DO ENSINO MÉDIO

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6 EXAME NACIONAL DO ENSINO MÉDIO – ENEM 2011 Ciências da Natureza deve ser a prova com maior cobrança de conteúdo no Enem

7 DICA Informe-se diariamente

8 QUESTÃO 01 As misturas efervescentes em pó ou em comprimidos são comuns para a administração de vitamina C ou de medicamentos para azia. Essa forma farmacêutica sólida foi desenvolvida para facilitar o transporte, aumentar a estabilidade de substâncias, e quando em solução acelerar a absorção do fármaco pelo organismo. As matérias-primas que atuam na efervescência, são em geral, o ácido tartárico ou o ácido cítrico que reage com um sal de caráter básico, como o bicarbonato de sódio (NaHCO 3 ), quando em contato com a água.

9 QUESTÃO 01 A partir do contato com a mistura efervescente com a água, ocorre uma série de reações químicas simultâneas: liberação de íons, formação de ácido e liberação de gás carbônico gerando efervescência. As equações a seguir representam as etapas da reação da mistura efervescente na água, em que foram omitidos os estados de agregação dos reagentes, e H 3 A representa o ácido cítrico.

10 A ionização, a dissociação iônica, a formação do ácido e a liberação do gás ocorrem, respectivamente, nas seguintes etapas: a)IV, I, II e III b)I, IV, III e II c)IV, III, I e II d)I, IV, II e III e)IV, I, III e II

11 Resolução 01 Tópico abordado: Ácidos e ionização, dissociação de sais, equilíbrio químico e reações químicas Ionização: é uma reação química que ocorre entre moléculas produzindo íons.

12 Resolução 01 Dissociação iônica: ocorre quando íons que constituem uma substância entram em contato com a água e se separam em cátions e ânions.

13 Resolução 01 Formação de um ácido: Liberação de gás: Resposta item e

14 No que tange à tecnologia de combustíveis alternativos, muitos especialistas em energia acreditam que os álcoois vão crescer em importância em um futuro próximo. Realmente álcoois como o metanol e etanol têm encontrado alguns nichos para uso doméstico como combustíveis há muitas décadas, e recentemente, vêm obtendo uma aceitação cada vez maior como aditivos, ou mesmo como substitutos para a gasolina em veículos. Questão 2

15 Álcool Densidade a 25ºC (g/mL) Calor de combustão (KJ/mol) Metanol (CH 3 OH) 0,79-726,0 Etanol (CH 3 CH 2 OH) 0,79-1367,0 Considere que, em pequenos volumes, o custo de produção de ambos os álcoois seja o mesmo. Dessa forma, do ponto de vista econômico, é mais vantajoso utilizar:

16 Resolução 2 Tópico abordado: Termoquímica e cálculos químicos, energia alternativa Comparando quantidades iguais de combustível, ou seja, 1L de metanol e 1L de álcool, temos: Através da densidade de cada álcool obtemos a massa equivalente a 1L de combustível, assim:

17 Resolução 2 Através do calor de combustão de cada álcool podemos afirmar quem é mais econômico: 1mol CH 3 OH=32g  726KJ 32g CH 3 OH  726KJ 790g CH 3 OH  y y = 17923,12KJ Então, 1L de metanol libera 17923,12KJ

18 Resolução 2 1mol CH 3 CH 2 OH =46g  1367KJ 46g CH 3 CH 2 OH  1367KJ 790g CH 3 CH 2 OH  y y = 23476,74KJ ~ 23500KJ Então 1L de etanol libera 23500KJ

19 Resolução 2 Logo, 1MJ  1000KJ w  23500KJ w = 23,5MJ Resposta item d Etanol, pois sua combustão completa fornece aproximadamente 23,5MJ de energia por litro de combustível queimado.

20 Questão 3 A composição média de uma bateria automotiva esgotada é de aproximadamente 32% Pb, 3% de PbO, 17% PbO 2 e 36% PbSO 4. A medida de massa da pasta residual de uma bateria usada é de 6Kg, onde 19% é PbO 2 e 60% PbSO 4 e 21% de Pb. Entre todos os compostos de Pb presentes na pasta, o que mais preocupa é o sulfato de chumbo (II), pois nos processos pirometalúrgicos, em que os compostos de chumbo (placas de bateria) são fundidos, há a conversão de sulfato em dióxido de enxofre, gás muito poluente.

21 Questão 3 Para reduzir o problema das emissões de SO 2, a indústria pode utilizar uma planta mista, ou seja, utilizar o processo hidrometalúrgico, para a dessulfuração antes da fusão do composto de chumbo. Nesse caso, a redução do sulfato presente em PbSO 4 é feita via lixiviação com solução de carbonato de sódio (NaCO 3 ) 1M a 45ºC, em que se obtém o carbonato de chumbo (II) com rendimento de 91%. Após esse processo, o material segue para a fundição para obter o chumbo metálico.

22 Questão 3 PbSO 4 + Na 2 CO 3  PbCO 3 + Na 2 SO 4 Dados: massas molares (g/mol): Pb = 207; S = 32; Na = 23; O = 16; C = 12 Segundo as condições do processo apresentado para obtenção do carbonato de chumbo (II) por meio da lixiviação por carbonato de sódio e considerando uma pasta residual de uma bateria de 6Kg, qual a quantidade aproximada, em quilograma, de PbCO3 é obtida?

23 Resolução 3 Tópico abordado: Cálculos estequiométricos (rendimentos de uma reação) Cálculo da massa de PbSO 4 em 6Kg de pasta residual de uma bateria usada 60% da pasta residual é composta de PbSO 4, então, 6Kg de pasta  100% PbSO4 x = 3,6Kg x  60% PbSO4

24 Resolução 3 Cálculo teórico do produto obtido para um rendimento de 100%.

25 Resolução 3 A quantidade teórica para um rendimento de 100% é diretamente proporcional a quantidade obtida na prática para um rendimento de 91%. 100%  3,2Kg 91%  x x = 2,9Kg Resposta item c

26 Prova 2011 – Questões 13 questões com conteúdos relativos à Química; Heterogeneidade dos assuntos abordados; Mais uma vez a temática ambiental foi conteúdo ou tema da maioria das questões; A temática ambiental é abordada de forma contextualizada

27 Prova 2011 – Questões

28 Conhecimentos a serem utilizados: Métodos de separação e relações com o cotidiano; Aplicação prática em tratamento de água; Temática ambiental recorrente.

29 Prova 2011 – Questões Resolução A problemática é ocorrência de doenças de veiculação hídrica devido a falta de saneamento básico; A filtração neste caso seria apenas uma etapa complementar sem eliminar os agentes patogênicos; A coagulação possui a função de clarificar a água sem necessariamente eliminar agentes patogênicos;

30 Prova 2011 – Questões A fluoretação é uma etapa necessária pela adição de flúor à água para diminuir a ocorrência de cáries na população; A decantação serve para separar as partículas maiores por gravidade, ou seja, os agentes patogênicos pode ainda estar presentes na água; A cloração seria o tratamento adequado pois, além de oxidar boa parte da matéria orgânica elimina agentes patogênicos garantindo a qualidade da água

31 Prova 2011 – Questões

32 Conteúdo: Óxidos Temática: aplicação de óxidos básicos Nível de Dificuldade: médio Análise: questão mais complicada pelo seu contexto com Biologia. O candidato tinha que observar o caráter básico do CaO e sua reação com água

33 Prova 2011 – Questões Reação da cal com água: CaO + H 2 O → Ca(OH) 2 Formação de uma base extremamente forte; Ambiente que dificulta proliferação de seres vivos; Ionicamente falando temos em solução: Ca 2+ + 2 OH - O óxido possui alta afinidade por água abstraindo as moléculas de água do meio; O processo de osmose é favorecido.

34 Prova 2011 – Questões

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36 Conteúdo: Equilíbrio Químico Temática: princípio de Le Chatelier e pH Nível de Dificuldade: médio Análise: questão que aborda o deslocamento do equilíbrio através da adição de uma substância que reage com outra presente no sistema. O conceito de pH é também envolvido na questão

37 Prova 2011 – Questões Resolução: O consumo de refrigerante representa uma “adição” de H+ no meio, ou seja, esses íons irão reagir com os íons OH- provenientes da desmineralização o que diminui a concentração de um dos produtos deslocando o equilíbrio na formação de mais produtos (direita)

38 Prova 2011 – Questões

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40 Conteúdo: Meio Ambiente Temática: poluição gerada por usinas hidrelétricas e termelétricas Nível de Dificuldade: médio Análise: a maior dificuldade da questão está em relacionarem uma tecnologia “limpa” (pós implantação) com a geração de poluição devido a emissão de metano. A frase “Entretanto, estudos indicam que as emissões de metano das hidrelétricas podem ser comparáveis às emissões de CO 2 das termelétricas.” é determinante para o gabarito.

41 Prova 2011 – Questões Ao citar que as hidrelétricas emitem níveis de metano comparáveis às termelétricas ela ainda assim é uma fonte poluidora; Necessidade de conhecimentos sobre a matriz energética e seus impactos no meio ambiente.

42 E para 2012 o que esperar?

43 Prova 2012 A temática ambiental continuará sendo recorrente tendo foco fatos históricos e atuais como por exemplo, a Rio+20; Neste evento foi bastante abordado sobre sustentabilidade o que nos permite inferir sobre a possibilidade de questões envolvendo: 1. Energia solar; 2. Aproveitamento de biomassa para geração de energia elétrica; 3. Alternativas energéticas como energia eólica; A questão de tratamento de águas e esgotos pode ser abordada novamente.

44 Prova 2012 Analisando as questões sobre meio ambiente observamos que são conteúdos que envolvem assuntos da química como: 1. Termoquímica (relações combustíveis x energia); 2. Equilíbrio químico (presença de substâncias que afetam o meio x condições do meio ambiente); 3. Soluções (cálculo de concentração de espécies nos meios aquáticos).

45 Prova 2012 E só dá “Meio Ambiente”?

46 Prova 2012 Os conteúdos continuam sendo abordados de forma contextualizada e forte relação com outras disciplinas; Conteúdos como estrutura molecular, ligações químicas, estequiometria ainda serão bastante abordados; Estes são exemplos de conteúdos que possuem forte foco no cotidiano.

47 AGRADECIMENTOS Ao Prof. Dr. Francisco Wagner (IFCE – Crateús) pela disponibilidade de material; Ao Prof. Ms. Raimundo Nonato (IFCE – Crateús) pela oportunidade da discussão

48 OBRIGADO