CADERNO DE EXERCÍCIOS 2F Ensino Médio Ciências da Natureza Questão 1. 2. Conteúdo Extração do ferro a partir do minério, representações químicas das substâncias e reações químicas Habilidade da Matriz da EJA/FB H3, H12, H13 e H14 Respiração Cutânea H49 3. Respiração Pulmonar H49 4. Respiração Pulmonar H49 5. Respiração Branquial H49 6. Tipos de Pulmão H49 1
Para resolver as questões sobre a extração do metal ferro a partir do minério, retome a aula 20, do livro de Química do Novo Telecurso. É importante que você assista à teleaula também, uma vez que a abordagem realizada no vídeo traz outros aspectos não tratados no livro. Caso deseje se aprofundar mais sobre os metais e a reciclagem, revise as aulas de 19 a 25, essas aulas correspondem ao bloco dos metais do seu material base. 1. O metal ferro é extraído do minério de ferro chamado de hematita, de fórmula Fe 2 O 3. Leia o trecho a seguir, que explica o início da extração do metal, no alto-forno das siderurgias e responda às questões. Fonte: Instituto de Química, USP, 2002 A extração do ferro ocorre nas siderurgias dentro de altos-fornos. O alto-forno é construído de modo que, na parte de cima, sejam são colocados o minério e os outros reagentes (carvão e carbonato de cálcio) e, se aproveite a ação da gravidade, recuperando o ferro gusa líquido na parte de baixo do forno, que é mais quente que a parte de cima. 2
De maneira simplificada, o processo acontece da seguinte forma: as substâncias sólidas são colocadas na parte de cima, e a única que reage com o oxigênio é o carvão. a) Escreva a equação química balanceada entre o carvão e o oxigênio. Na parte de baixo do alto-forno, forma-se monóxido de carbono. Esse gás mistura-se com o óxido de ferro; e, então, o oxigênio, que estava ligado ao ferro combina-se com o carbono, formando o gás carbônico, que é uma substância muito estável, para enfim deixar o ferro livre. b) Represente, na forma de uma equação química balanceada, a reação descrita acima. O ferro que se forma está líquido por causa da alta temperatura do alto-forno. Por isso, o ferro vai escorrendo para a parte de baixo do alto-forno, por onde é retirado. Além do carvão, na parte de cima do alto-forno, é colocado calcário, o carbonato de cálcio (CaO). Com o calor, o calcário sofre decomposição em óxido de cálcio e dióxido de carbono. c) Escreva a equação química balanceada que representa a decomposição térmica do calcário. d) Por que é adicionado calcário na reação de obtenção do ferro a partir o minério? Como indicação, também sugerimos a audição do podcast Moedas, do que são feitas? Acompanha esse áudio a atividade (Sequência didática) para possa exercitar os conceitos e habilidades relacionados às propriedades e usos dos metais. Esses recursos estão disponíveis na Biblioteca Digital, na área de CNII, no segmento do EM do Portal EJ@. 3
Conseguimos sobreviver vários dias sem alimento, alguns dias sem água, porém somente alguns minutos sem oxigênio. Em todos os seres vivos, a respiração é a função mediante a qual as células do corpo obtêm o gás oxigênio (O 2 ) e eliminam o gás carbônico (CO 2 ), tóxico ao organismo. O oxigênio é conduzido às células, onde participa de reações químicas fundamentais para a obtenção de energia, condição essencial para a sobrevivência do organismo, conforme observamos na ilustração abaixo: Entretanto, os seres vivos não respiram da mesma forma. Com o tempo, eles adaptaram a forma de respirar em função de suas necessidades e do ambiente em que viviam. Nas próximas atividades, discutiremos a diversidade de tipos de respiração e as especificidades de cada uma delas. Antes disso, porém, revise o conteúdo nas indicações a seguir. Bons estudos e boa atividade! Tele aula 29 Por que os peixes não se afogam (Página 66) Livro: Temas de Estudo - Respiração Cutânea (Página 82) Acesse o material no Portal EJA! Oriente-se pelas indicações abaixo: Portal EJA Área do Aluno Mapa Curricular Ensino Médio Ciências da Natureza II Conteúdo Curricular: Dinâmica dos Seres Vivos - Respiração X Ambiente Ou clique no endereço eletrônico a seguir: <http://www.eja.educacao.org.br/lists/ensino%20mdio%20%20cincias%20da%20natureza%20ii/dispform.asp x?id=50&source=http%3a%2f%2fwww%2eeja%2eeducacao%2eorg%2ebr%2flists%2fensino%2520mdio%252 0%2520Cincias%2520da%2520Natureza%2520II%2FContedo%2Easpx> 4
2. Os anfíbios têm capacidade de viver tanto dentro quanto fora da água, porém, sua pele precisa estar constantemente úmida, pois funciona como um meio de respiração para este animal. Apesar de quase todos dessa classe possuírem pulmões, eles são de estrutura extremamente simples. O que permite com que o oxigênio passe para o interior da pele do animal? Explique sua resposta através de uma ilustração no espaço reservado a seguir. Disponível em: < http://www.estudokids.com.br/wpcontent/uploads/2014/03/anf%c3%adbio-sapo.jpg>. Acesso em: 03 nov. 2014. 15h47min. 2. 5
3. O ar expirado por uma pessoa que está fazendo um exercício físico é coletado em um saco plástico contendo ar atmosférico. Depois que essa pessoa inspira e expira cerca de três vezes, o ar dentro do saco plástico apresentará a) aumento da concentração de oxigênio. b) aumento da concentração de gás carbônico. c) aumento da concentração de nitrogênio. d) a mesma concentração de gás carbônico. e) a mesma concentração de oxigênio. Disponível em: <http://comps.canstockphoto.com/canstock-photo_csp4410126.jpg>. Acesso em: 05 nov 2014. 10h10min. 4. A tabela a seguir mostra os efeitos do aumento da taxa de CO 2 no ar inspirado por um ser humano sobre a quantidade média de ar inspirado e a frequência média de inspirações por minuto, em uma situação hipotética. Porcentagem de CO 2 no ar inspirado 0,04 0,79 2,02 3,07 5,14 6,02 Quantidade média, em cm 3, de ar inspirado 673 739 864 1216 1771 2104 Frequência média de inspirações por minuto 14 14 18 18 19 27 Fonte: Livro de Biologia, volume 1, Amabis, José Mariano; Martho, Gilberto Rodrigues, Editora Moderna, 2010. a) Construa um gráfico relacionando as porcentagens de CO 2 no ar inspirado (na abscissa - horizontal) à quantidade média de ar inspirado (na ordenada - vertical). 6
b) Discuta os efeitos dessas condições sobre a quantidade média de ar inspirado e a frequência média de inspirações por minuto no sentido de adaptação do organismo ao meio. 5. Observe o movimento que a água faz durante a respiração branquial nos peixes: Disponível em: <http://3.bp.blogspot.com/_nc49vyatq2y/sxtxxi7ogsi/aaaaaaaaark/loqauclq_is/s1600-h/peixe_sist_resp.jpg>. Acesso em: 03 nov. 2014. 16h49min. Observando o movimento da água pelo corpo do animal, explique como ocorre o processo de renovação da água que banha as brânquias nos peixes ósseos (com opérculos)? Explique e se considerar necessário, ilustre através de um desenho. 7
6. Observe os tipos de pulmão de diferentes seres vivos. Disponível em: <http://images.slideplayer.com.br/1/279092/slides/slide_9.jpg>. Acesso em: 03 nov. 2014. 11h25min. a) Considerando a superfície respiratória de cada pulmão, analise qual tipo de animal apresenta a menor superfície para a troca gasosa. 8
Gabarito Comentado 1. a) 2 C + O 2 2 CO b) 3 CO + Fe 2 O 3 3 CO 2 + 2 Fe c) CaCO 3 CaO + CO 2 d) O calcário é adicionado para a remoção das impurezas. Como descrito anteriormente, o calcário sofre decomposição térmica, liberando óxido de cálcio. Essa substância reage com a areia e outras impurezas, formando substâncias de ponto de fusão baixo. A mistura dessas substâncias é chamada de escória e, como possui baixa densidade, fica boiando sobre a superfície do ferro líquido, facilitando a sua retirada. 2. a. Para que ocorra trocas gasosas na respiração cutânea, uma extensa rede de vasos sanguíneos localiza-se logo abaixo da epiderme, a pele deve, necessariamente, estar úmida, pois os gases não se difundem em superfícies secas e as paredes finas das células superficiais da pele permitem a passagem do oxigênio para o sangue. A entrada e a saída de gases ocorrem por diferença de concentração, isto é, o sangue que já circulou pelo corpo do animal é pobre em oxigênio e rico em gás carbônico, contrariamente do que ocorre na atmosfera, por isso a entrada desses gases ocorre por difusão através da pele do animal, conforme ilustra a figura abaixo: Disponível em: <http://iaci.com.br/resp%20cut.jpg>. Acesso em: 03 nov. 2014. 15h44min. 3. Alternativa B. Ao término das três inspirações e expirações, o saco apresentará uma concentração maior de gás carbônico, visto que, ao expirar, ele elimina esse gás. 9
4. a. Porcentagem de CO 2 versus volume de ar inspirado 2500 2000 1500 1000 500 0 0,04 0,79 2,02 3,07 5,14 6,02 b. De acordo com os dados da tabela, observa-se que ocorre dois tipos de adaptação: uma delas foi o aumento gradativo da quantidade média de ar (volume) inspirado, de acordo com o aumento da concentração de gás carbônico presente no ar; a outra foi o aumento na frequência média de inspirações, ambas na tentativa de aumentar a disponibilidade de oxigênio para os pulmões. 5. As brânquias são protegidas por uma estrutura chamada opérculo. Durante a respiração o opérculo se fecha, fazendo com que entre água na boca. A água passa da boca para as brânquias e nelas ocorrem as trocas gasosas. O fluxo é sempre unidirecional. A direção do fluxo sanguíneo nas brânquias é oposto ao fluxo da água, criando um mecanismo contracorrente para aumentar a oxigenação do sangue. Disponível em: <http://www.sobiologia.com.br/conteudos/fisiologiaanimal/respiracao2.php>. Acesso em: 10 nov. 2014. 09h49min. 10
6. O pulmão do sapo é o que apresenta a menor superfície para troca de gases. Nota-se apenas um pulmão em formato de saco, mas sem muita superfície para a troca gasosa. O pulmão dos répteis e aves apresentam várias dobras que ampliam a superfície para a troca gasosa, já o pulmão dos mamíferos, além de maiores, apresentam uma quantidade enorme de alvéolos (pequenos sacos) que também agregam maior eficiência respiratória. 11