Escreva a equação química balanceada de precipitação do hidróxido de alumínio a partir da acidificação do filtrado com ácido sulfúrico.

Passo 1

O enunciado pede que eu escreva a equação química balanceada que descreve a precipitação do hidróxido de alumínio quando o filtrado é acidificado com ácido sulfúrico. Informações relevantes (assumidas como típicas nesse procedimento experimental):
  • O filtrado alcalino contém alumínio na forma do ânion aluminate \mathrm{Al(OH)_4^-} (fenômeno comum quando se tem solução básica de aluminato).
  • O agente de acidificação é o ácido sulfúrico, \mathrm{H_2SO_4}, que fornece prótons \mathrm{H^+}.
  • O produto sólido precipitado é o hidróxido de alumínio, \mathrm{Al(OH)_3(s)}.
    A partir disso, precisa-se escrever a reação química balanceada que mostra como os prótons do \mathrm{H_2SO_4} convertem o aluminate solúvel em \mathrm{Al(OH)_3}(s).

Passo 2

Explicação dos íons envolvidos e da dissociação do ácido sulfúrico:
  • O ânion aluminate tem fórmula \mathrm{Al(OH)_4^-}. Ele é a forma solúvel do alumínio em meio básico; contém um átomo de alumínio ligado a quatro grupos hidroxila.
  • O ácido sulfúrico forte se ioniza fornecendo dois prótons por molécula:
\mathrm{H_2SO_4 \rightarrow 2\,H^+ + SO_4^{2-}}
Isso significa que cada molécula de \mathrm{H_2SO_4} pode neutralizar dois unidades de carga negativa (por exemplo, dois \mathrm{Al(OH)_4^-} ou dois \mathrm{OH^-}, dependendo do que há na solução).

Passo 3

Escrevendo a reação ácido–base simples entre aluminate e próton (equação iônica neta):
  • Cada próton \mathrm{H^+} reage com \mathrm{Al(OH)_4^-} para formar o hidróxido de alumínio sólido e água:
\mathrm{Al(OH)_4^- + H^+ \rightarrow Al(OH)_3(s) + H_2O}
Aqui é útil verificar conservação de massa e carga:
  • Átomos: Al (1 → 1), O e H são conservados quando se conta os grupos \mathrm{OH} e a água formada.
  • Carga: à esquerda (-1) + (+1) = 0; à direita, produtos são neutros, então a carga também é 0. Logo a equação iônica é consistente.

Passo 4

Transformando a equação iônica em uma equação que inclui explicitamente o \mathrm{H_2SO_4} (sem coeficiente fracionário):
  • Como \mathrm{H_2SO_4} libera 2 \mathrm{H^+}, é conveniente juntar duas unidades de \mathrm{Al(OH)_4^-} para não usar frações:
\mathrm{2\,Al(OH)_4^- + H_2SO_4 \rightarrow 2\,Al(OH)_3(s) + SO_4^{2-} + 2\,H_2O}
Agora faço a checagem detalhada da conservação:
  • Alumínio: 2 à esquerda, 2 à direita.
  • Enxofre: 1 à esquerda, 1 à direita.
  • Hidrogênio: à esquerda 2\cdot4 = 8 (dos \mathrm{Al(OH)_4^-}) mais 2 (do \mathrm{H_2SO_4}) = 10; à direita 2\cdot3 = 6 (dos 2\,\mathrm{Al(OH)_3}) mais 2\cdot2 = 4 (dos 2\,\mathrm{H_2O}) = 10.
  • Oxigênio: à esquerda 2\cdot4 = 8 (dos \mathrm{Al(OH)_4^-}) mais 4 (do \mathrm{H_2SO_4}) = 12; à direita 2\cdot3 = 6 (dos 2\,\mathrm{Al(OH)_3}) mais 4 (do \mathrm{SO_4^{2-}}) mais 2 (dos 2\,\mathrm{H_2O}) = 12.
  • Carga: à esquerda 2\times(-1) + 0 = -2; à direita (-2) do \mathrm{SO_4^{2-}} e o resto neutro, total -2. Tudo conferido: a equação está balanceada.

Passo 5

Observação prática (útil na hora da prova, mas não necessária para a equação final):
  • Se o filtrado contiver um contra-íon como \mathrm{Na^+} (por exemplo, vindo de hidróxido de sódio usado antes), a forma molecular pode ser escrita incluindo o sal correspondente. Um exemplo comum é:
\mathrm{2\,NaAl(OH)_4 + H_2SO_4 \rightarrow 2\,Al(OH)_3(s) + Na_2SO_4 + 2\,H_2O}
Isso é a versão “molecular” onde o \mathrm{SO_4^{2-}} fica combinado com os \mathrm{Na^+} formando \mathrm{Na_2SO_4}.

Resposta

\mathrm{2\,Al(OH)_4^- + H_2SO_4 \rightarrow 2\,Al(OH)_3(s) + SO_4^{2-} + 2\,H_2O}

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