Questão 76 da FUVEST 2022

1ª fase

O hidróxido de alumínio (\ce{Al(OH)3}), ao precipitar em solução aquosa, forma um sólido gelatinoso que pode ser usado como agente floculante no tratamento de água. Essa precipitação pode ocorrer pela adição de um hidróxido solúvel a uma solução aquosa ácida contendo um sal de alumínio solúvel, como o \ce{AlCl3}. Entretanto, adicionando-se excesso de hidróxido ao meio, há a formação de íons \ce{Al(OH)4^-}, espécie solúvel em água, e o precipitado se solubiliza novamente. Dessa forma, dependendo do pH do meio, uma dentre as espécies \ce{Al(OH)4^-(aq)}, \ce{Al(OH)3(s)} e \ce{Al^3+(aq)} estará presente na solução em quantidade maior que as demais, como exemplificado no esquema.

Eixo graduado de pH do meio entre 4 e 9, indicando 'Espécie A' sobre a faixa sombreada de 4 a 5,5, 'Espécie B' na faixa de 6 a 7, e 'Espécie C' sobre a faixa sombreada de 7,5 a 9.

A alternativa que mostra corretamente qual das espécies estará em quantidade maior que as duas outras em cada faixa de pH é:

  1. A
    Reta de pH com Al(OH)4^-(aq) em pH de 4 a 5,5, Al(OH)3(s) em pH de 6 a 7 e Al^3+(aq) em pH de 7,5 a 9.
  2. B
    Reta de pH com Al^3+(aq) em pH de 4 a 5,5, Al(OH)4^-(aq) em pH de 6 a 7 e Al(OH)3(s) em pH de 7,5 a 9.
  3. C
    Reta de pH com Al(OH)3(s) em pH de 4 a 5,5, Al(OH)4^-(aq) em pH de 6 a 7 e Al^3+(aq) em pH de 7,5 a 9.
  4. D
    Reta de pH com Al(OH)3(s) em pH de 4 a 5,5, Al^3+(aq) em pH de 6 a 7 e Al(OH)4^-(aq) em pH de 7,5 a 9.
  5. E
    Reta de pH com Al^3+(aq) em pH de 4 a 5,5, Al(OH)3(s) em pH de 6 a 7 e Al(OH)4^-(aq) em pH de 7,5 a 9.
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Resolução comentada

O raciocínio é seguir o que acontece com o alumínio conforme o meio passa de ácido para básico.

  1. Em meio ácido (pH baixo), há muito \ce{H+} e pouco \ce{OH-}. O alumínio fica dissolvido como cátion, \ce{Al^3+(aq)}, que vem do sal solúvel \ce{AlCl3}.

  2. Ao adicionar hidróxido, o pH sobe e aumenta a concentração de \ce{OH-}. Ocorre a precipitação:

\ce{Al^3+ + 3 OH- -> Al(OH)3(s)}

Na faixa intermediária de pH, predomina o sólido \ce{Al(OH)3(s)}.

  1. O enunciado diz que, com excesso de hidróxido (pH alto), o precipitado se solubiliza de novo:
\ce{Al(OH)3 + OH- -> Al(OH)4^-}

Em pH alto, predomina o íon solúvel \ce{Al(OH)4^-(aq)}.

A sequência em pH crescente é, portanto:

  • pH de 4 a 5,5: \ce{Al^3+(aq)} (espécie A);
  • pH de 6 a 7: \ce{Al(OH)3(s)} (espécie B);
  • pH de 7,5 a 9: \ce{Al(OH)4^-(aq)} (espécie C).

Essa ordem aparece na alternativa E.

Alternativa E.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • Ainverte a ordem: põe o íon \ce{Al(OH)4^-} em meio ácido e o \ce{Al^3+} em meio básico.
  • Bcoloca o \ce{Al(OH)4^-} em pH intermediário e o sólido em pH alto, invertendo as duas últimas espécies.
  • Cpõe o sólido em meio ácido e o \ce{Al^3+} em meio básico, contrariando a formação do precipitado pela adição de base.
  • Dpõe o sólido em pH ácido, o \ce{Al^3+} no meio e só o \ce{Al(OH)4^-} em pH alto, errando as duas primeiras faixas.

Assuntos: equilíbrio químico, pH e anfoterismo do alumínio.

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