Disciplina: QUÍMICA

3ª Série/Ano

Volume 1/2º Bimestre

CADERNO DO ALUNO

Situação de Aprendizagem (Número/título)

Sequência Didática

Recursos audiovisuais e/ou de TIs  sugeridos no caderno

Recursos audiovisuais e/ou de TIs sugeridos pelo PCOP

Interfaces interdisciplinares / Temas trasnsversais

SA 5

COMPOSIÇÃO DAS ÁGUAS

NATURAIS E USOS DA ÁGUA DOCE

(1 aula)

Conteúdos e temas: distribuição de água no planeta; características da água doce para diferentes formas de consumo.

Competências e habilidades: interpretar dados apresentados em tabelas relativos à disponibilidade de água no planeta, à qualidade e aos usos das águas.

Sugestão de estratégias de ensino: discussão desencadeada por questões e análise de tabelas.

Descrição das atividades: Iniciar o estudo problematizado o assunto por meio uma discussão acerca de questões sobre como o ser humano usa a água doce e quais características ela deve apresentar (CP, pág. 10 e 11). Propor a realização da atividade de análise do quadro (CA, pág. 3) por meio das questões. Após a discussão e correção das questões, pode-se dar início ao estudo de pH (próxima SA) com a questão: A recomendação do Ministério da Saúde é de que o pH na água distribuída deva estar na faixa de 6,0 a 9,5. O que é pH? Você já ouviu falar de pH?

Atividade extra – Sugestão para projeto

Interdisciplinar. Caso o professor deseje, a tabela (CP, pág. 13) pode servir para desencadear o desenvolvimento de um projeto interdisciplinar que investigue a distribuição de água entre os povos da Terra, o consumo de água per capita nos diferentes países do mundo e nas diferentes regiões desses países, as relações entre PIB e quantidade de água tratada por habitante entre outros.

Geografia, Física, Matemática, História e Biologia

SA 6

ENTENDENDO A ESCALA DE pH.

(4 aulas)

Conteúdos e temas: definição de pH e a importância de seu controle – condutibilidade elétrica e autoionização da água; produto iônico da água – como explicar o pH = 7; conceito de equilíbrio químico; autoionização da água – explicações no nível microscópico; acidificação e alcalinização da água; transformações de neutralização entre ácidos e bases fortes – formação de sais.

Competências e habilidades: ler e interpretar textos referentes à importância do controle de pH no sistema produtivo; estabelecer relações entre os conhecimentos químicos de pH e as ideias de Arrhenius; entender o processo de autoionização da água em nível microscópico; compreender, nos níveis macroscópico e microscópico, qualitativo e quantitativo, que a adição de solutos pode modificar o pH da água.

Sugestão de estratégias de ensino: discussões desencadeadas por perguntas, análise de textos, tabelas, esquemas e exercícios.

Descrição das atividades: O estudo pode ser iniciado por meio da leitura de pequenos textos que usam o parâmetro pH como medida da acidez da água.

Em duplas, os alunos poderão ler os três textos, responder às perguntas e depois discutir as respostas com você. Também poderá ser distribuído apenas um dos textos para cada dupla. Todos devem responder às questões propostas e deve haver uma discussão sobre os textos. Para finalizar, pode-se fazer uma discussão geral com a classe. Recolher as respostas para avaliar as habilidades de leitura e compreensão de texto, bem como a competência escritora.

Em seguida é apresentada a ideia de que, a 25 oC, pH abaixo de 7 indica solução ácida; pH igual a 7 indica solução neutra; e pH acima de 7 indica solução básica.

A atividade 3 trata das reações de neutralização. O conceito de sal, um dos produtos resultantes da reação entre ácidos e bases, também pode ser introduzido. Pode ser discutido que é possível obter soluções neutras a partir da interação entre soluções ácidas e básicas. Para isso pode-se utilizar as questões propostas (CP, pág. 22 e 23).

Finalizando a atividade, pode ser retomada a ideia de que ao se adicionar ácidos em água, costuma-se dizer que ocorre ionização, pois as ligações que os constituem são covalentes, como visto no 2º bimestre da 2ª série.

SA 7

COMO SER AS QUANTIDADES DE PRODUTOS E REAGENTES QUE COESISTEM EM EQUILÍBRIO QUÍMICO

(3 aulas)

Conteúdos e temas: dissolução de ácidos e bases em água; retomada do conceito de Arrhenius; construção empírica da expressão da constante de equilíbrio químico; relação entre o valor da constante de equilíbrio e a extensão de uma transformação química; extensão da dissociação iônica – força de ácidos e de bases.

Competências e habilidades: interpretar e analisar textos e tabelas que utilizam dados referentes à acidez de soluções; relacionar valores de pH com a extensão do processo de dissociação iônica; compreender o significado da constante de equilíbrio e saber aplicá-la na previsão da extensão das transformações.

Sugestão de estratégias de ensino: discussão desencadeada por perguntas e análise de textos, fluxogramas, tabelas e esquemas.

Descrição das atividades: Inicialmente podem ser revistas as ideias de Arrhenius, para que, em seguida, sejam estudadas as forças de ácidos em função da extensão de suas dissociações. Fazer a leitura do texto, seguida da análise do mesmo por meio das questões apresentadas (CA, pág. 17 e 18). Essa análise deve levar à conclusão de que nem todos os ácidos alteram o pH da água da mesma forma. Após a conclusão, os alunos devem ser lembrados novamente de que, em sistemas em equilíbrio químico, as concentrações dos produtos obtidos são sempre menores que as previstas pela estequiometria da reação (CA, “Desafio!”, pág. 18).

Após o levantamento das hipóteses pelos alunos, você pode calcular o pH esperado caso ambos se ionizassem totalmente (o pH seria 1) e apresentar os valores reais de pH quando se dissolve 0,1 mol de HCl e de HF em 1 litro de água a 25°C (CP, pág. 25 e 26).

A atividade 2 (CA, p. 19) permitirá a compreensão de como se construiu a expressão da constante de equilíbrio químico a partir de dados experimentais. Os alunos podem ser solicitados a observar um exemplo e verificar se as relações entre as concentrações também apresentam valores constantes a uma mesma temperatura.

Muitos alunos normalmente apresentam dificuldades no entendimento de grandezas expressas em potências. É importante que sempre se faça a tradução dos símbolos próprios da Química. Os alunos podem também não saber se há diferença entre as palavras íons, cátions e ânions. Toda vez que dúvidas surgirem, devem ser esclarecidas.

A importante relação entre o valor da constante de equilíbrio e a extensão de uma transformação pode ser feita em uma aula expositivo-dialogada, orientada por discussões baseadas em exemplos e em exercícios. Os alunos podem responder às questões em duplas à medida que a aula vai sendo desenvolvida. O conceito de constante de equilíbrio pode ser aplicado na compreensão das diferenças nas extensões dos processos de dissociação iônica de ácidos e bases. Para isso, sugerem-se as questões como a nº 1 da página 20 do CA.

Caso você, professor, considere adequado, o estudo pode ser aprofundado e podem ser discutidos os casos de ácidos polipróticos, assim como suas várias constantes de ionização.

Os alunos poderão ter dificuldades em compreender números descritos utilizando potências de dez. O professor pode então, “traduzir” esses números, utilizando a notação decimal.

Os alunos costumam apresentar algumas ideias indesejáveis após o estudo do equilíbrio químico, por isso é recomendável que o professor atente ao item “Algumas observações” (CP, pág. 33).

SA 8

INFLUÊNCIA DAS VARIAÇÕES DE TEMPERATURA E PRESSÃO EM SISTEMAS EM EQUILÍBRIO QUÍMICO

(2 aulas)

Conteúdos e temas: perturbações no estado de equilíbrio químico provocadas por mudanças de temperatura ou de pressão.

Competências e habilidades: fazer uso das linguagens próprias da Química e da Matemática para obter informações sobre as concentrações presentes em equilíbrios químicos; avaliar dados referentes às perturbações em sistemas que já atingiram o equilíbrio químico causadas por mudanças de pressão ou de temperatura; prever mudanças em equilíbrios químicos aplicando o princípio de Le Chatelier.

Sugestão de estratégias de ensino: análise de tabelas, questões, interpretação de textos e aulas expositivo-dialogadas.

Descrição das atividades: A atividade pode ser problematizada por uma provocação: Uma amostra de água pura, a 0 ºC, é neutra? Qual será o seu pH? Se aquecermos essa água a 50 ºC, ela continuará neutra? Qual será o seu pH? (Descrição detalhada: CP, pág. 35). Na discussão o professor pode reforçar a ideia de que o valor da constante de equilíbrio se modifica com mudanças de temperatura.

Solicite ainda aos alunos que observem os valores de Kw apresentados na tabela (CA, pág. 24) e que relacionem o aumento da temperatura com o favorecimento da transformação de ionização da água ou de formação da água. Ao analisarem os valores da tabela, os alunos poderão perceber que aumentos da temperatura estão relacionados aos aumentos dos valores da constante do equilíbrio em questão. Os alunos poderão então concluir que o aumento da temperatura favorece a transformação endotérmica de um equilíbrio, e que a diminuição da temperatura favorece a transformação exotérmica do equilíbrio.

A influência de mudanças de pressão pode ser percebida ao se estudar o equilíbrio de solubilidade de gases. A análise da tabela da solubilidade do gás oxigênio em água pode mostrar que o aumento da pressão total provoca um aumento na concentração do oxigênio dissolvido em água (CA, pág. 25). É importante permitir que os alunos reflitam sobre os dados apresentados na tabela e que relacionem o aumento da pressão com o aumento da solubilidade dos gases em líquidos.

Sugestão de tarefa: Solicite aos alunos que usem o aprendizado sobre influência da pressão sobre a solubilidade de gases para explicar porque mergulhos profundos necessitam de paradas a várias profundidades para que se faça a descompressão (CA, Lição de Casa, pág. 26).

O professor pode apresentar uma generalização proposta por Le Chatelier, que permite boas chances de prever como o equilíbrio será alterado quando são modificadas as condições de pressão e de temperatura. O princípio diz que “quando uma perturbação

é imposta a um sistema em equilíbrio químico dinâmico, este tende a se ajustar para minimizar o efeito desta perturbação”.

SA 9

COMO O SER HUMANO USA A ÁGUA DO MAR PARA A SUA SOBREVIVÊNCIA?

(6 aulas)

Conteúdos e temas: processos que permitem a obtenção de produtos a partir da água do mar: separação do sal por evaporação, eletrólise ígnea do cloreto de sódio, eletrólise da salmoura e processo Solvay para obtenção do carbonato de sódio; conceitos retomados: solubilidade de sais, constante de solubilidade, eletrólise e equilíbrio químico; conceito novo: perturbação de equilíbrios químicos por mudanças nas concentrações de espécies participantes.

Competências e habilidades: fazer uso da linguagem química para representar e expressar sistemas químicos em equilíbrio químico e transformações de oxirredução; interpretar dados apresentados em tabelas relativos à composição, à produção e ao consumo do cloreto de sódio e aplicar as informações obtidas para entender a importância da água do mar como fonte de matérias-primas; interpretar esquemas que representam processos industriais e relacioná-los com os conhecimentos que já possuem ou recém-aprendidos; reconhecer como fatores que afetam o equilíbrio químico são importantes na obtenção de produtos – processo Solvay; entender a importância da ingestão de iodo para a saúde; entender a importância de órgãos de fiscalização; refletir sobre como saberes escolares podem fundamentar escolhas e atitudes na vida cotidiana.

Sugestão de estratégias de ensino: levantamento de ideias prévias, leitura de textos, discussões, resolução de problemas, pesquisa, trabalho em grupo, apresentação oral e aulas expositivo-dialogadas.

Descrição das atividades: O estudo pode ser iniciado por perguntas que procurarão investigar quais materiais os alunos acham que podem ser extraídos da água do mar e se são capazes de relacionar o processo de evaporação com a obtenção do sal marinho. (CA, questões a partir da pág. 28).

Prosseguindo, pergunte o que entendem por sal-gema, e então explique que é o sal obtido por mineração de jazidas terrestres, provavelmente formadas pela evaporação de mares pré-históricos ou a partir de leitos secos de lagos salgados. O estudo da obtenção do sal marinho pode ser iniciado informando os alunos de que a água dos oceanos contém, em média, cerca de 35 gramas de sal em cada quilograma de água.

A partir da analise da tabela (CA, pág. 29) perguntar qual sal deveria aparecer em maior proporção. Pode-se perguntar ainda se eles acham que, com a evaporação da água do mar, será obtido um sal bastante puro em NaCl. Pode-se também esclarecer que o sal de cozinha que consumimos contém MgCl2 que, por ser muito higroscópico, absorve água do ambiente fazendo com que o sal empedre em saleiros.

A discussão de como se obtém um sal marinho com maior teor de cloreto de sódio (NaCl) poderá então ser iniciada. Esse método baseia-se nas diferenças de solubilidade dos diferentes sais. Eles deverão refletir sobre a ordem de precipitação (cristalização) dos diferentes sais de acordo com suas solubilidades, apresentadas na tabela (CA, pág. 30). Espera-se que os alunos reconheçam a dissolução do sal em água, a eletrólise e a eletrólise ígnea, a fusão, o processo de Haber-Bosch (assuntos já estudados) e o processo Solvay. Este último não foi estudado, mas o nome “processo” fará a indicação.

Sugestão de atividade interdisciplinar: Caso o professor ache pertinente, podem ser discutidas as condições climáticas e geológicas das regiões produtoras de sal. Esta atividade pode se transformar em um projeto interdisciplinar envolvendo as disciplinas Geografia e História (CP, pág. 43).

No Brasil, a legislação exige que o sal para consumo humano seja iodado. Os alunos podem conheçam mais sobre o assunto por meio uma pesquisa (Atividade detalhada: CP pág. 44 e 45). O professor pode indicar o trabalho “Carências Nutricionais: desafio para saúde pública” Deficiência de Iodo no site ao lado .

Esta atividade pretende também explicitar que o sal de cozinha é matéria-prima importante para obtenção de substâncias que são matérias-primas muito importantes para o sistema produtivo.

Atividade 2 – Para que os alunos possam entender os processos envolvidos na obtenção de diferentes produtos a partir do cloreto de sódio, é recomendável que sejam retomadas as ideias sobre oxirredução e sobre eletrólise estudadas no 4o bimestre da 2a série.

Sugere-se a reapresentação do esquema que mostra a participação do cloreto de sódio (NaCl) em processos produtivos para desencadear uma aula expositivo-dialogada conduzida por perguntas que ajudem os alunos a aplicar os conhecimentos sobre oxirredução e eletrólise.

O estudo tem continuidade com a apresentação do esquema de uma cuba de Downs, usada para eletrólises ígneas do cloreto de sódio. Este processo é usado industrialmente para a obtenção do sódio metálico; o cloro seria quase um subproduto. É desejável que os alunos entendam a eletrólise como um processo usado em escala industrial, que permite a separação e a obtenção de matérias-primas.

Atividade 3 – Sugere-se  que os alunos, em duplas, leiam cada etapa do processo, discutam entre si e, depois, com toda a classe e com o professor. Ao final da leitura seria interessante que fosse analisado o esquema do processo Solvay, para que os alunos possam construir imagens mentais sobre como esse processo deve ocorrer. O estudo pode ser melhor controlado se for estipulado um tempo para a leitura e discussão de cada etapa do processo. No final da leitura, as perguntas devem ser respondidas e depois corrigidas oralmente.

Ao fazer a correção da atividade 3, é desejável que fique cla ro que mudanças na concentração de uma das espécies em equilíbrio químico alteram as quan tidades relativas das espécies em equilíbrio, mas a constante de equilíbrio permanece a mesma, pois a temperatura não foi alterada. Os alunos deverão entender que os equilíbrios químicos podem ser modificados com a introdução ou a retirada de alguma espécie participante do equilíbrio.

Atividade 4 – Nesta atividade será finalizado o estudo sobre como são extraídos recursos da água do mar. Pode-se discutir em aula expositivo-dialogada a obtenção do magnésio a partir da água do mar (texto 1), assim como os processos de dessalinização da mesma (texto 2) usados atualmente: a destilação e a osmose reversa (CA, a partir da p. 41). Sugere-se a socialização das pesquisas solicitadas logo no início da Situação de Aprendizagem 5. Para a problematização, a orientação e o encaminhamento da pesquisa sugere-se a leitura de textos (CA, a partir da pág. 41). O número de componentes dos grupos e o número de grupos vão depender da estratégia de trabalho escolhida. Uma sugestão para a socialização seria uma técnica chamada “Grupo de observação e grupo de verbalização: GO/GV” (CP, pág. 55).

Caso se decida por pesquisas, poderão ser avaliadas e desenvolvidas habilidades de busca e seleção de informações, de competências relacionadas à comunicação e expressão, habilidades de síntese e uso de argumentação consistente.

Geografia e História

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