Questão 12 (Química) do ITA 2011

Question

Em um experimento de laboratório, cloreto de alumínio, cloreto de zinco e carbonato de sódio são dissolvidos, individualmente, em três recipientes separados contendo água neutra aerada com \text{pH} = 7. Uma placa de ferro metálico é imersa em cada um dos recipientes, que são mantidos à temperatura de 25\ ^\circ\text{C}.

Admitindo-se as condições experimentais apresentadas acima, são feitas as seguintes afirmações em relação à influência da hidrólise dos sais na velocidade de corrosão das placas metálicas:

I. O cátion alumínio hidratado forma soluções aquosas que aceleram a corrosão do ferro.
II. As soluções aquosas produzidas pela hidrólise do ânion carbonato inibem a corrosão do ferro.
III. A corrosão do ferro é inibida pela solução aquosa formada no processo de hidrólise do cátion zinco hidratado.

Das afirmações acima, está(ão) CORRETA(S) apenas

A
I e II.
B
I e III.
C
II.
D
II e III.
E
III.

Answer 1

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Questão 12 (Química) do ITA 2011

Química · Química: Hidrólise salina e solução-tampão

Texto-base das questões 01 a 20 · Química

Constante de Avogadro = 6,02 \times 10^{23}\text{ mol}^{-1}
Constante de Faraday (F) = 9,65 \times 10^4\text{ C mol}^{-1} = 9,65 \times 10^4\text{ A s mol}^{-1} = 9,65 \times 10^4\text{ J V}^{-1}\text{ mol}^{-1}
Volume molar de gás ideal = 22,4\text{ L (CNTP)}
Carga elementar = 1,602 \times 10^{-19}\text{ C}
Constante dos gases (R) = 8,21 \times 10^{-2}\text{ atm L K}^{-1}\text{ mol}^{-1} = 8,31\text{ J K}^{-1}\text{ mol}^{-1} = 1,98\text{ cal K}^{-1}\text{ mol}^{-1} = 62,4\text{ mm Hg L K}^{-1}\text{ mol}^{-1}
Constante gravitacional (g) = 9,81\text{ m s}^{-2}

DEFINIÇÕES

Pressão de 1\text{ atm} = 760\text{ mmHg} = 101\,325\text{ N m}^{-2} = 760\text{ Torr}

1\text{ J} = 1\text{ N m} = 1\text{ kg m}^2\text{ s}^{-2}

Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0\ ^\circ\text{C} e 760\text{ mmHg}

Condições ambientes: 25\ ^\circ\text{C} e 1\text{ atm}

Condições-padrão: 25\ ^\circ\text{C} e 1\text{ atm} ; concentração das soluções = 1\text{ mol L}^{-1} (rigorosamente: atividade unitária das espécies); sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e temperatura em questão.

(s) = sólido . (\ell) = líquido . (g) = gás . (aq) = aquoso . (CM) = circuito metálico . (conc) = concentrado .

(ua) = unidades arbitrárias . [A] = concentração da espécie química A em \text{mol L}^{-1}.

MASSAS MOLARES

Elemento Químico	Número Atômico	Massa Molar (\text{g mol}^{-1})	Elemento Químico	Número Atômico	Massa Molar (\text{g mol}^{-1})
H	1	1,01	Mn	25	54,94
Li	3	6,94	Fe	26	55,85
C	6	12,01	Co	27	58,93
N	7	14,01	Cu	29	63,55
O	8	16,00	Zn	30	65,39
F	9	19,00	As	33	74,92
Ne	10	20,18	Br	35	79,90
Na	11	22,99	Mo	42	95,94
Mg	12	24,30	Sb	51	121,76
Al	13	26,98	I	53	126,90
Si	14	28,08	Ba	56	137,33
S	16	32,07	Pt	78	195,08
Cl	17	35,45	Au	79	196,97
Ca	20	40,08	Hg	80	200,59

Em um experimento de laboratório, cloreto de alumínio, cloreto de zinco e carbonato de sódio são dissolvidos, individualmente, em três recipientes separados contendo água neutra aerada com \text{pH} = 7. Uma placa de ferro metálico é imersa em cada um dos recipientes, que são mantidos à temperatura de 25\ ^\circ\text{C}.

Admitindo-se as condições experimentais apresentadas acima, são feitas as seguintes afirmações em relação à influência da hidrólise dos sais na velocidade de corrosão das placas metálicas:

I. O cátion alumínio hidratado forma soluções aquosas que aceleram a corrosão do ferro.
II. As soluções aquosas produzidas pela hidrólise do ânion carbonato inibem a corrosão do ferro.
III. A corrosão do ferro é inibida pela solução aquosa formada no processo de hidrólise do cátion zinco hidratado.

Das afirmações acima, está(ão) CORRETA(S) apenas

A
I e II.
B
I e III.
C
II.
D
II e III.
E
III.

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Resolução comentada

A corrosão do ferro em meio aquoso aerado é favorecida por pH ácido, pois os íons \ce{H+} participam da oxidação do metal. Em meio básico o ferro é passivado: forma-se uma camada de hidróxido/óxido que o protege. Por isso, é preciso ver qual pH cada sal produz ao sofrer hidrólise.

Cátion alumínio: o \ce{[Al(H2O)6]^{3+}} é um ácido fraco: \ce{[Al(H2O)6]^{3+} + H2O <=> [Al(OH)(H2O)5]^{2+} + H3O+}. A solução fica ácida e acelera a corrosão. I é correta.
Ânion carbonato: \ce{CO3^{2-} + H2O <=> HCO3- + OH-}. A solução fica básica, o ferro tende a se passivar e a corrosão é inibida. II é correta.
Cátion zinco: o \ce{[Zn(H2O)6]^{2+}} também se hidrolisa, liberando \ce{H3O+}, e a solução fica ácida (embora menos que a de alumínio). Meio ácido favorece a corrosão, então não a inibe. III é falsa.

O fato de o zinco ser um metal mais redutor que o ferro (proteção catódica) só valeria com contato direto entre os metais. Aqui a placa está apenas imersa na solução, e a afirmação trata da hidrólise do cátion.

Portanto, só I e II estão corretas.

Alternativa A.

Pegadinha: A afirmação III engana por associar zinco à proteção do ferro (metal de sacrifício), mas aqui o que conta é a hidrólise ácida do cátion, não o potencial do metal.

Por que as outras alternativas estão erradas

BConsidera III correta, mas a hidrólise do \ce{Zn^{2+}} gera meio ácido, que favorece a corrosão; além disso, exclui II, que é correta.
CReconhece só II e ignora que a hidrólise do alumínio acidifica o meio e acelera a corrosão.
DInclui III, que é falsa, pois a solução de zinco é ácida e não inibe a corrosão, e exclui I, que é correta.
ESó III é falsa; a alternativa ignora I e II, que são corretas.

Assuntos: Hidrólise salina e solução-tampão, Corrosão e proteção de metais.

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Questão 12 no caderno Química do ITA 2011

Fonte: ITA 2011 · Química. Prova oficial ↗