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Precipitação seletiva e pureza

IME · 2ª fase

Um litro de solução aquosa contém inicialmente $0{,}0100\ \mathrm{mol}$ de $Fe^{3+}$, $0{,}0100\ \mathrm{mol}$ de $Mg^{2+}$ e $0{,}100\ \mathrm{mol}$ de HCl. Adiciona-se lentamente NaOH concentrado, com variação desprezível de volume, a $25^\circ\mathrm C$. Admita equilíbrio, atividades iguais às concentrações, dissociação completa dos eletrólitos e ausência de complexação, coprecipitação e outras reações além da neutralização e formação dos hidróxidos. No modelo adotado, nenhum sólido é anfótero. Dados: $K_{ps}[Fe(OH)_3]=10^{-38}$; $K_{ps}[Mg(OH)_2]=10^{-11}$; $K_w=10^{-14}$; massas molares de $Fe(OH)_3$ e $Mg(OH)_2$ iguais a $107$ e $58\ \mathrm{g/mol}$, respectivamente. (a) Determine o pH de início de precipitação de cada hidróxido. Obtenha o intervalo de pH em que pelo menos $99{,}9\%$ do ferro é precipitado sem precipitar magnésio; inclua o limite de saturação sem precipitação finita. (b) Interrompe-se a adição exatamente em pH $3{,}00$. Determine a quantidade de NaOH adicionada, desprezando apenas os termos de água livre inferiores a $10^{-8}\ \mathrm{mol}$. Não omita o ácido inicialmente presente. (c) A partir do estado obtido em (b), em pH 3,00, filtra-se o primeiro precipitado sem perda de solução e eleva-se o pH do filtrado a $11{,}00$. Determine a massa de $Mg(OH)_2$ e a pureza mássica desse hidróxido no segundo precipitado. Considere o ferro dissolvido que atravessou a primeira filtração.

Abra o treino interativo para responder, consultar uma dica e conferir a resolução. A resolução discursiva é autoavaliada.