Questão 87 da FUVEST 2021

1ª fase

Para estudar equilíbrio químico de íons \ce{Co^{2+}} em solução, uma turma de estudantes realizou uma série de experimentos explorando a seguinte reação:

\ce{\underset{\color{red}\text{Vermelho}}{\color{red}{[Co(H2O)6]^{2+}(aq)}} + 4 Cl^-(aq) <=> \underset{\color{blue}\text{Azul}}{\color{blue}{[CoCl4]^{2-}(aq)}} + 6 H2O(\ell)}

Nesse equilíbrio, o composto de cobalto com água, [\ce{Co(H2O)6}]^{2+}(\text{aq}), apresenta coloração vermelha, enquanto o composto com cloretos, [\ce{CoCl4}]^{2-}(\text{aq}), possui coloração azul.

Para verificar o efeito de ânions de diferentes sais nessa mudança de cor, 7 ensaios diferentes foram realizados. Aos tubos contendo apenas alguns mL de uma solução de nitrato de cobalto II, de coloração vermelha, foram adicionadas pequenas quantidades de diferentes sais em cada tubo, como apresentado na tabela, com exceção do ensaio 1, no qual nenhum sal foi adicionado.

Após agitação, os tubos foram deixados em repouso por um tempo, e a cor final foi observada.

Ensaio Sal adicionado Cor inicial Cor final
1 Nenhum Vermelha Vermelha
2 \ce{KCl} Vermelha Azul
3 \ce{Na2SO4} Vermelha Vermelha
4 \ce{CuCl} Vermelha Vermelha
5 \ce{K2SO4} Vermelha ?
6 \ce{AgCl} Vermelha ?
7 \ce{NaCl} Vermelha ?

A alternativa que representa a cor final observada nos ensaios 5, 6 e 7, respectivamente, é:

Cor final obtida no:
Ensaio 5
Adição de \ce{K2SO4}		 Ensaio 6
Adição de \ce{AgCl}		 Ensaio 7
Adição de \ce{NaCl}
  1. A
    Azul | Azul | Vermelha
  2. B
    Azul | Vermelha | Azul
  3. C
    Vermelha | Azul | Azul
  4. D
    Vermelha | Vermelha | Azul
  5. E
    Vermelha | Azul | Vermelha

Note e adote:
Solubilidade dos sais em \text{g}/100\text{ mL} de água a 20\ ^\circ\text{C}

\ce{AgCl} 1{,}9\times 10^{-4} \ce{NaCl} 35{,}9
\ce{CuCl} 9{,}9\times 10^{-3} \ce{Na2SO4} 13{,}9
\ce{KCl} 34{,}2 \ce{K2SO4} 11{,}1
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Resolução comentada

Para o equilíbrio deslocar para o azul, é preciso aumentar a concentração de \ce{Cl^-} na solução (princípio de Le Chatelier: o excesso de reagente desloca o equilíbrio para os produtos).

O ensaio 2 mostra isso: o \ce{KCl} é muito solúvel (34{,}2\ \text{g}/100\ \text{mL}), libera muito \ce{Cl^-} e a solução fica azul.

Agora cada ensaio:

  1. Ensaio 5 (\ce{K2SO4}): o sal fornece \ce{K+} e \ce{SO4^{2-}}, nenhum deles participa do equilíbrio. Não há \ce{Cl^-} adicional, então a cor continua vermelha (como no ensaio 3, com \ce{Na2SO4}).
  2. Ensaio 6 (\ce{AgCl}): a solubilidade é só 1{,}9\times10^{-4}\ \text{g}/100\ \text{mL}, ou seja, praticamente não dissolve e libera quantidade desprezível de \ce{Cl^-}. O equilíbrio não se desloca e a cor fica vermelha. É o mesmo raciocínio do \ce{CuCl} no ensaio 4, pouco solúvel e que permaneceu vermelho.
  3. Ensaio 7 (\ce{NaCl}): muito solúvel (35{,}9\ \text{g}/100\ \text{mL}), libera muito \ce{Cl^-}, desloca o equilíbrio para a direita e a solução fica azul, igual ao ensaio 2 com \ce{KCl}.

Portanto, as cores finais são: vermelha, vermelha e azul.

Alternativa D.

Pegadinha: A alternativa C engana ao sugerir que todo sal com cloreto (AgCl) deixa a solução azul, esquecendo que ele é praticamente insolúvel e quase não libera \ce{Cl^-}.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • APrevê azul com sulfato e com AgCl, mas nenhum fornece \ce{Cl^-} suficiente; e ainda põe NaCl como vermelho.
  • BDiz que o sulfato desloca para o azul, embora não contenha cloreto nem participe do equilíbrio.
  • CConsidera que o AgCl, por conter cloreto, deixa a solução azul, ignorando sua solubilidade ínfima.
  • EErra o AgCl (azul) e o NaCl (vermelho): esquece que o AgCl é praticamente insolúvel e que o NaCl, muito solúvel, libera muito cloreto.

Assuntos: equilíbrio químico, deslocamento de equilíbrio, solubilidade.

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