Um professor de Química propôs a manipulação de um indicador ácido-base que se comportasse da seguinte maneira:
pH
Cor da
solução
<7 amarela
=7 alaranjada
>7 vermelha
As cores das soluções aquosas de \mathrm{NaCN}, \mathrm{NaCl} e \mathrm{NH}_{4} \mathrm{Cl}, na presença desse indicador, são, respectivamente
a) amarela, alaranjada e vermelha.
b) amarela, vermelha e alaranjada.
c) vermelha, alaranjada e amarela.
d) alaranjada, amarela e vermelha.

Passo 1

O enunciado dá um indicador cuja cor depende do pH da solução:
<7 → amarela, \;=7 → alaranjada, \;>7 → vermelha.
Pede-se a cor, na presença desse indicador, das soluções aquosas de \mathrm{NaCN}, \mathrm{NaCl} e \mathrm{NH_{4}Cl}, nessa ordem.
Informações dadas explícitas: fórmulas das substâncias que serão dissolvidas em água e a correspondência cor ↔ pH do indicador.

Passo 2

Conceito-chave (explicado passo a passo): como prever se uma solução aquosa de um sal é ácida, neutra ou básica.
  • Um sal resulta da combinação de um cátion (do ácido) e um ânion (da base).
  • Se o cátion vem de um ácido forte (ex.: \mathrm{HCl}) ele é quimicamente neutro em solução; se vem de um ácido fraco ele pode doar prótons e tornar a solução ácida.
  • Se o ânion vem de uma base forte (ex.: \mathrm{NaOH}) ele é neutro; se vem de uma base fraca ele pode aceitar prótons (hidrolisar) e tornar a solução básica.
    Resumo prático (regra rápida para prova):
  • Sal de ácido forte + base forte → solução aproximadamente neutra ( pH\approx7).
  • Sal de ácido fraco + base forte → solução básica ( pH>7).
  • Sal de ácido forte + base fraca → solução ácida ( pH<7).
    Vou usar essas regras para cada sal. Quando eu mencionar fórmulas químicas ou equilibríos de hidrolise, explico o que significa cada termo.

Passo 3

Análise de \mathrm{NaCl}.
  • \mathrm{NaCl} vem de \mathrm{NaOH} (base forte) e \mathrm{HCl} (ácido forte).
  • Pelas regras, cátion \mathrm{Na^+} e ânion \mathrm{Cl^-} são ambos “não-hidrolisantes” (espectadores). Isso leva a uma solução aproximadamente neutra, ou seja pH\approx7.
  • Pelo indicador: pH=7 corresponde à cor alaranjada. Portanto a cor da solução de \mathrm{NaCl} será alaranjada.

Passo 4

Análise de \mathrm{NaCN}.
  • \mathrm{NaCN} vem de \mathrm{NaOH} (base forte) e \mathrm{HCN} (ácido fraco).
  • O ânion \mathrm{CN^-} é a base conjugada de \mathrm{HCN} e sofre hidrólise básica em água:
\mathrm{CN^-} + \mathrm{H_2O} \rightleftharpoons \mathrm{HCN} + \mathrm{OH^-}.
  • Essa reação produz \mathrm{OH^-}, aumentando a basicidade da solução (logo pH>7).
  • Um modo de quantificar (opcional para prova): a força básica de \mathrm{CN^-} é dada por K_b, com
K_b=\frac{K_w}{K_a(\mathrm{HCN})},
onde K_w é o produto iônico da água ( K_w=10^{-14} a 25^\circ\mathrm{C}) e K_a(\mathrm{HCN}) é pequeno (HCN é ácido fraco), então K_b é relativamente pequeno mas suficiente para tornar a solução básica. Não precisamos do valor numérico para decidir o sinal do pH.
  • Pelo indicador: pH>7 corresponde à cor vermelha. Portanto a cor da solução de \mathrm{NaCN} será vermelha.

Passo 5

Análise de \mathrm{NH_{4}Cl}.
  • \mathrm{NH_{4}Cl} vem de \mathrm{NH_3} (base fraca) e \mathrm{HCl} (ácido forte).
  • O cátion \mathrm{NH_4^+} é o ácido conjugado de \mathrm{NH_3} e sofre hidrólise ácida em água:
\mathrm{NH_4^+} + \mathrm{H_2O} \rightleftharpoons \mathrm{NH_3} + \mathrm{H_3O^+}.
  • Essa reação produz \mathrm{H_3O^+} (ou \mathrm{H^+}), aumentando a acidez da solução (logo pH<7).
  • Pode-se relacionar a constante ácida do \mathrm{NH_4^+} por K_a=\dfrac{K_w}{K_b(\mathrm{NH_3})}; como \mathrm{NH_3} tem K_b moderado, \mathrm{NH_4^+} age como ácido fraco. Novamente, não é preciso calcular numericamente para classificar pH.
  • Pelo indicador: pH<7 corresponde à cor amarela. Portanto a cor da solução de \mathrm{NH_{4}Cl} será amarela.

Passo 6

Resumo das conclusões (na ordem solicitada: \mathrm{NaCN}, \mathrm{NaCl}, \mathrm{NH_{4}Cl}):
  • \mathrm{NaCN} → solução básica → cor vermelha.
  • \mathrm{NaCl} → solução neutra ( pH\approx7) → cor alaranjada.
  • \mathrm{NH_{4}Cl} → solução ácida → cor amarela.
    Comparando com as alternativas do enunciado, isso corresponde à alternativa (c).

Resposta

c) vermelha, alaranjada e amarela.

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