Questão 3 - Um estudante necessita separar os íons Fe3+ e Mg2+ presentes em uma solução aquosa cujas concentrações são de 0,025
e
, respectivamente. Um recurso seria a precipitação dos respectivos hidróxidos. Sabendo que
, analise as afirmativas abaixo e assinale a opção correta.
I-O íon
irá precipitar antes do íon
.
II - O Mg2+ irá precipitar quando o pH for de 3,96 .
III - Será necessário um pH alcalino para o Mg2+ precipitar.
IV - 0 íon
irá precipitar quando o pH for de 2,04 .
◯ As afirmartivas I, II e III são verdadeiras.
◯ As afirmartivas II, III e IV são verdadeiras.
◯ As afirmartivas I, III e IV são verdadeiras.
◯ As afirmativas I, II e IV são verdadeiras.
◯ Todas as afirmativas são verdadeiras.
II - O Mg2+ irá precipitar quando o pH for de 3,96 .
III - Será necessário um pH alcalino para o Mg2+ precipitar.
IV - 0 íon
◯ As afirmartivas I, II e III são verdadeiras.
◯ As afirmartivas II, III e IV são verdadeiras.
◯ As afirmartivas I, III e IV são verdadeiras.
◯ As afirmativas I, II e IV são verdadeiras.
◯ Todas as afirmativas são verdadeiras.
Passo 1
Vou deixar claro o que o enunciado dá e o que pede.
-
Dados do enunciado:
- Concentração de
: . - Concentração de
: . - Produto de solubilidade (Kps) do hidróxido de magnésio:
. - Produto de solubilidade (Kps) do hidróxido de ferro(III):
.
- Concentração de
-
O que o enunciado pergunta:
- Verificar quais das afirmativas I, II, III, IV são verdadeiras, considerando precipitação por formação dos hidróxidos.
Passo 2
Conceito e relação que vamos usar (explicadinha passo a passo):
- Para um sal pouco solúvel que forma um hidróxido do tipo
, a constante de solubilidade se escreve
- A precipitação começa quando o produto iônico atinge a
. Assim o valor crítico de necessário para iniciar a precipitação (quando o produto iônico é igual à ) é: - Para
(aqui e o cátion é ):
- Para
(aqui e o cátion é ):
- Para
- Depois de obter
convertemos para pOH por e para pH por . (Aqui adota-se a escala usual a 25 ºC.)
Passo 3
Cálculo do
e do pH para
.
- Substituindo:
- Fazer a divisão com potências de dez:
- Raiz quadrada:
- Agora pOH e pH:
Interpretação curta: o magnésio começa a precipitar quando o pH chega a aproximadamente
, ou seja, em meio fortemente alcalino.
Passo 4
Cálculo do
e do pH para
.
- Substituindo:
- Divisão com potências de dez:
- Raiz cúbica:
- Agora pOH e pH:
Interpretação curta: o ferro(III) começa a precipitar quando o pH chega a aproximadamente
, isto é, já em meio quase neutro/levemente ácido — muito antes de o meio ficar alcalino.
Passo 5
Comparação e verificação das afirmativas I–IV, usando os resultados numéricos acima (
e
).
-
I — “O íon
irá precipitar antes do íon .”
Avaliação: verdadeiro. Explicação: ao aumentar o pH da solução (tornando-a menos ácida), oprecipita já perto de , muito antes de chegar em necessário para o . -
II — “O
irá precipitar quando o pH for de 3,96.”
Avaliação: falso. Explicação: o valor calculado foi. O número corresponde aproximadamente ao que obtivemos antes de converter para pH; não é o pH em que Mg precipita. -
III — “Será necessário um pH alcalino para o
precipitar.”
Avaliação: verdadeiro. Explicação: como, isso é claramente alcalino. -
IV — “O íon
irá precipitar quando o pH for de 2,04.”
Avaliação: verdadeiro. Explicação: cálculo direto deu.
Passo 6
Conclusão: as afirmativas verdadeiras são I, III e IV.
Resposta
As afirmartivas I, III e IV são verdadeiras.