1. Você recebeu uma solução para analisar que contém íons \mathrm{Ag}^{+}, \mathrm{Ca}^{2+} e \mathrm{Zn}^{2+}. Quando você adiciona ácido clorídrico, forma-se um precipitado branco. Após filtração do sólido, você adiciona ácido sulfúrico à solução. Aparentemente nada acontece, entretanto quando você borbulha sulfeto de hidrogênio forma-se um precipitado preto. Que íons estão presentes na solução?

Passo 1

O enunciado diz que a solução original contém os íons \mathrm{Ag}^{+}, \mathrm{Ca}^{2+} e \mathrm{Zn}^{2+}. As operações feitas foram, na ordem:
  • adicionar ácido clorídrico ( \mathrm{HCl}) → formou-se precipitado branco;
  • filtrar esse sólido (ou seja, separar o precipitado e ficar com o filtrado);
  • ao filtrado, adicionar ácido sulfúrico ( \mathrm{H_2SO_4}) → aparentemente nada acontece;
  • borbulhar sulfeto de hidrogênio ( \mathrm{H_2S}) no filtrado → forma-se precipitado preto.
A pergunta é: quais íons estão presentes na solução (no filtrado) após esses passos?

Passo 2

Revisando a química básica envolvida — regras de solubilidade e reações que vamos usar (ligeiro “aula” prática):
  • \mathrm{AgCl} é praticamente insolúvel em água; ao adicionar \mathrm{HCl} ao meio contendo \mathrm{Ag}^{+} forma-se precipitado branco de \mathrm{AgCl}. A reação é
\mathrm{Ag}^{+} + \mathrm{Cl}^{-} \longrightarrow \mathrm{AgCl\\ (s)}.
Isto remove a maior parte do \mathrm{Ag}^{+} da solução por precipitação (desde que se formem os íons \mathrm{Cl}^{-} suficientes).
  • \mathrm{CaSO_4} tem solubilidade moderada/relativamente maior que \mathrm{AgCl}; muitas vezes ao adicionar \mathrm{H_2SO_4} em pequena quantidade não se vê precipitado visível de sulfato de cálcio, porque \mathrm{CaSO_4} é apenas ligeiramente insolúvel e pode permanecer praticamente todo em solução dependendo de concentrações.
  • A formação de sulfetos com \mathrm{H_2S} depende muito do pH. \mathrm{H_2S} é um ácido fraco que gera \mathrm{HS^-} e \mathrm{S^{2-}} em solução; em meio ácido a concentração de \mathrm{S^{2-}} é muito baixa, por isso só os metais cujos sulfetos são extremamente insolúveis (grupos de sulfetos “pesados”, como \mathrm{CuS}, \mathrm{PbS}, \mathrm{Ag_2S}, etc.) precipitam em meio ácido. Em meio neutro ou alcalino, sulfetos como \mathrm{ZnS} e \mathrm{CdS} também precipitam.
  • Cores típicas que nos ajudam: \mathrm{AgCl} branco; sulfetos de metais pesados como \mathrm{PbS}, \mathrm{CuS}, \mathrm{Ag_2S} costumam ser escuros (preto). \mathrm{ZnS} puro é geralmente branco, mas pode aparecer mais escuro dependendo do estado físico/impurezas.

Passo 3

Aplicando isso ao experimento passo a passo:
  • Ao adicionar \mathrm{HCl} formou-se precipitado branco — isso é compatível com a precipitação de \mathrm{AgCl}. Portanto grande parte do \mathrm{Ag}^{+} foi removida como \mathrm{AgCl} sólida e, depois, separado por filtração.
  • Após filtrar o sólido (retirando o \mathrm{AgCl}), o filtrado deve conter os íons que não precipitaram com \mathrm{Cl^-}. Ou seja, espera-se que no filtrado fiquem \mathrm{Ca}^{2+} e \mathrm{Zn}^{2+} (a menos que alguma complexação ou excesso de Cl^- tenha redissolvido Ag, mas isso não foi mencionado).

Passo 4

Sobre a adição de \mathrm{H_2SO_4} ao filtrado:
  • Se há \mathrm{Ca}^{2+} no filtrado, \mathrm{CaSO_4} pode se formar, mas sua solubilidade é relativamente alta comparada a \mathrm{AgCl}; frequentemente não se observa precipitado visível ao adicionar \mathrm{H_2SO_4} em condições comuns (concentrações e volumes variáveis). Por isso o enunciado diz “aparentemente nada acontece” — isso é compatível com a presença de \mathrm{Ca}^{2+} e \mathrm{Zn}^{2+}, pois \mathrm{ZnSO_4} é solúvel.
  • Conclusão intermediária: a ausência de reação visível com \mathrm{H_2SO_4} não exclui \mathrm{Ca}^{2+}; apenas indica que não houve precipitação perceptível de sulfato.

Passo 5

Agora, o efeito de borbulhar \mathrm{H_2S}:
  • Em meio ácido, \mathrm{H_2S} tende a precipitar somente sulfetos muito insolúveis (como \mathrm{Ag_2S}, \mathrm{CuS}, \mathrm{PbS}) formando precipitados escuros. Porém, se a solução estiver menos ácida (ou se for feito um ajuste de pH local), \mathrm{ZnS} também pode precipitar; \mathrm{ZnS} é pouco solúvel e, dependendo da forma do precipitado, pode aparecer amarelado, branco ou escurecer.
  • No nosso caso, após a filtração o único metal que forma sulfeto pouco solúvel dentre os remanescentes é o zinco: \mathrm{Zn}^{2+} + \mathrm{S^{2-}} \longrightarrow \mathrm{ZnS\\ (s)}. O cálcio forma \mathrm{CaS} que é bastante solúvel (e na presença de água rapidamente hidrolisa) e, portanto, NÃO precipita sob essas condições.
  • Assim, o surgimento de um precipitado (a cor descrita como preta no enunciado) ao borbulhar \mathrm{H_2S} é explicado pela formação do sulfeto de zinco ( \mathrm{ZnS}) a partir do \mathrm{Zn}^{2+} que estava no filtrado. A cor “preta” pode dever‑se ao caráter coloidal/amorfo do precipitado, impurezas ou pequenas quantidades de outros sulfetos; o ponto importante é que um sulfeto de zinco pouco solúvel foi formado, indicando presença de \mathrm{Zn}^{2+}.

Passo 6

Resumindo a lógica e respondendo de forma clara e direta:
  • O precipitado branco com \mathrm{HCl} identificou e removeu \mathrm{Ag}^{+} como \mathrm{AgCl}.
  • Depois da filtração, a adição de \mathrm{H_2SO_4} não mostrou precipitado visível, o que é compatível com \mathrm{Ca}^{2+} (sulfato pouco insolúvel) e \mathrm{Zn}^{2+} (sulfato solúvel).
  • Ao borbulhar \mathrm{H_2S} formou‑se sulfeto insolúvel proveniente do zinco ( \mathrm{ZnS}) — portanto \mathrm{Zn}^{2+} estava no filtrado; \mathrm{Ca}^{2+} permaneceu em solução.

Resposta

\mathrm{Ca}^{2+} e \mathrm{Zn}^{2+}

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