Este trabalho consiste na aplicação de uma sequência didática (SD) baseada no método estudo de casos, sendo este uma variante da Aprendizagem Baseada em Problemas (ABP) a partir de um problema real. O objetivo do trabalho é analisar quais as contribuições de um estudo de casos acerca da temática água dessalinizada em uma turma do 2° ano do Ensino Médio em uma escola estadual no Cariri Paraibano. O principal referencial teórico utilizado foi a obra, Estudo de Casos no Ensino de Química, Sá e Queiroz (2010). O estudo se deu numa perspectiva metodológica de abordagem qualitativa, sendo considerada uma pesquisa exploratória. Foram utilizados quatro instrumentos de coleta de dados: um questionário de concepções prévias (antes da aplicação da SD), painéis criados no Padlet contendo as informações coletadas e selecionadas pelos alunos como sendo essenciais a resolução do caso (durante a aplicação da SD), um questionário final e um questionário de avaliação do método estudo de casos (após a aplicação da SD). No questionário de avaliação, os alunos puderam realizar uma avaliação do método estudo de casos. Os resultados apresentados mostram que o método estudo de casos auxiliou os alunos na aprendizagem conceitual dos conteúdos químicos soluções e propriedades coligativas e no desenvolvimento de várias habilidades. O método estudo de casos também demonstrou proporcionar ao aluno capacidade de argumentação, pesquisa, trabalho em grupo, tomada de decisão e participação ativa durante a atividade proposta nas aulas de química, características fundamentais à formação voltada ao exercício da cidadania.