A água consumida na maioria das cidades brasileiras é obtida pelo…

A água consumida na maioria das cidades brasileiras é obtida pelo tratamento da água de mananciais. A parte inicial do tratamento consiste no peneiramento e sedimentação de partículas maiores. Na etapa seguinte, dissolvem-se na água carbonato de sódio e, em seguida, sulfato de alumínio. O resultado é a precipitação de hidróxido de alumínio, que é pouco solúvel em água, o qual leva consigo as partículas poluentes menores. Posteriormente, a água passa por um processo de desinfecção e, finalmente, é disponibilizada para o consumo. No processo descrito, a precipitação de hidróxido de alumínio é viabilizada porque

GABARITO: E

A questão aborda a etapa de floculação no tratamento de água, na qual o objetivo é formar um precipitado gelatinoso de hidróxido de alumínio para remover impurezas. O processo ocorre em etapas químicas encadeadas:

1. Dissociação do carbonato de sódio: O sal $Na_2CO_3$ libera íons sódio e carbonato em solução.
2. Hidrólise do íon carbonato: O íon carbonato é uma base de Brønsted-Lowry e reage com a água, estabelecendo o seguinte equilíbrio: $CO_3^{2-}(aq) + H_2O(l) \rightleftharpoons HCO_3^-(aq) + OH^-(aq)$ A produção de íons hidroxila ($OH^-$) aumenta o pH, tornando o meio alcalino.
3. Precipitação: Com a adição de sulfato de alumínio, os íons $Al^{3+}$ reagem com as hidroxilas geradas pela hidrólise do carbonato, formando o sólido pouco solúvel: $Al^{3+}(aq) + 3OH^-(aq) \rightarrow Al(OH)_3(s)$

Portanto, a presença do carbonato é essencial para garantir a concentração de hidroxilas necessária para exceder o produto de solubilidade ($K_{ps}$) do hidróxido de alumínio.

Análise das alternativas:

• Incorreta. O aluno associa erroneamente a precipitação a um fenômeno puramente térmico: $\Delta T = -10^\circ\text{C}$. Por exemplo: o aluno supõe que a dissolução é endotérmica e que o resfriamento resultante reduz a solubilidade de $S_1$ para $S_2$ (onde $S_2 < S_1$), ignorando que o fator determinante é o pH.
• Incorreta. O aluno aplica erroneamente o efeito do íon comum ao cátion espectador: $[Na^+] \cdot [Al^{3+}] = K$. Por exemplo: o aluno calcula o produto de solubilidade usando a concentração de sódio em vez de hidroxila, obtendo um valor fictício que impediria a dissolução, desconhecendo que sais de sódio são altamente solúveis.
• Incorreta. O aluno confunde hidrólise salina com reação de oxirredução: $S^{(+6)} \rightarrow S^{(+8)} + 2e^-$. Por exemplo: o aluno tenta calcular uma variação de Nox inexistente para o enxofre no sulfato para justificar a formação de $OH^-$, quando o enxofre já está em seu estado máximo de oxidação (+6).
• Incorreta. O aluno inverte a relação de causalidade física: $F_{atracao} > \Delta H_{ligacao}$. Por exemplo: o aluno assume que a presença de poluentes "puxa" o alumínio para fora da solução através de forças intermoleculares, em vez de entender que a formação do sólido é uma reação química dependente da concentração de hidroxila no equilíbrio.
• Correta. O carbonato de sódio sofre hidrólise, gerando um meio básico (alcalino), o que fornece os íons $OH^-$ necessários para a reação de precipitação com o alumínio.