Question

(50 PONTOS) Em tratamento de água, qual a diferença entre usar Alúmen de Potássio (KAl(SO4)2) e Sulfato de Alumínio (Al2(SO4)3)? Qual dos dois é mais vantajoso?

Answer 1

2KAl(OH)4(aq) + H2SO4(aq) → 2Al(OH)3(s) + K2SO4(aq) + 2H2O(l)  2Al(OH)3(s)+3 H2SO4(aq) →Al2(SO4)3(aq) + 6H2O(l)  + K2SO4(aq) + Al2(SO4)3(aq) + 12H2O(l) →KAl(SO4)2.12H2O (s)  2Al(aq) + 2KOH(aq) + 4H2SO4(aq) + 10H2O(l) → 3H2(g) + 2KAl(SO4)2·12H2O(s)  Alúmen de Potássio  Na formação de sulfato de alumínio, Al2(SO4)3(aq), a reação foi bastante vigorosa  e observou-se a formação de vapores, devido ser bastante exotérmica, fazendo com que  água evaporasse.  A reação resultante é a da formação do alúmen de potássio, ao qual foi colocado  em banho de gelo formando os cristais. Após foi feita a lavagem do cristal para retirar as  impurezas presentes, porém não foi possível filtrar no dia da aula, pois a quantidade de  água utilizada para lavar fez o cristal endurecer, impossibilitando a filtração. Então, foi  feita a filtração em outro dia.  Rendimento da reação:  MM do Alumínio = 26,98 g/mol  MM do Alúmen de Potássio = 474,38 g/mol  n Alumínio =   =  5,058  26,98 = 0,187 mol de  n Aluminato de Potássio = 0,187 mol  Massa teórica do cristal:   = · MM   = 0,187 · 474,38   = 88,93 Aluminato de Potássio  Massa real do cristal:  1° Filtração:  Peso do béquer + peso do papel = 49,998 g  2° Filtração:  Peso do papel = 0,888 g  *Peso do béquer + peso do papel 1 + peso do papel 2 = 50,886 g  *Peso do cristal com papel e béquer = 126,255 g  Peso do cristal = (Peso do cristal com papel e béquer) - (Peso do béquer + peso  do papel 1 + peso do papel 2)  Peso do cristal = 126,255 – 50,886  Peso do cristal = 75,369 g de Aluminato de Potássio  Rendimento da reação:   (%) =   ó x100  R (%) = 75,369  88,93 x 100 = 84,7%  5. CONCLUSÕES  A síntese do alúmen de potássio foi realizada, entretanto os cristais adquiriram  uma consistência pastosa, de forma que foi necessário repetir a sua cristalização duas  vezes, para ser possível a lavagem.  O monocristal também cresceu, entretanto monocristais foram formados no fundo  do béquer de repouso, indicando impurezas na solução ou dano (imperfeiçoes) na  vidraria do béquer.  As dificuldade na síntese e crescimento do alúmen, em suma se deve à  contaminações que ocorrerem durante o preparo e manipulação das soluções e as  concentrações não proporcionais, que deixaram a textura do cristal formado, diferente  do esperado.  6. QUESTINÁRIO  6.1. Alúmen Sintetizado  6.1.1. Equacione as reações ocorridas em cada caso.  Al (s) + OH- → Al (OH)-4 + 3é (Al0 e Al3+) Semi-reação de Oxidação  2é + 2 H2O → H2 + 2 OH- (H2O +1 e H20) Semi-reação de Redução  Multiplicando a primeira reação por 2 e a segunda reação por 3:  2 Al (s) + 8 OH- (aq) → 2 Al (OH)-4 + 6e-  + 6e- + 6 H2O (l) → 3 H2 (g) + 6 OH-  Somando as duas reações acima, cancelando e simplificando, obtém-se uma  nova equação do aluminato:  2 Al(s) + 2 OH-(aq) + 6 H2O(l) → 2 Al(OH)4- (aq) + 3H2 (g)  Ao adicionar o H2SO4 temos as seguintes reações:  2 KAl (OH)4 (aq) + H2SO4 → 2 Al (OH)3 (s) + K2SO4 (aq) + 2 H2O (l)  2 Al (OH)3 (s) + 3 H2SO4 → Al2 (SO4)3 (aq) + 6H2O (l)  Somando as duas reações acima, e cancelando, obtemos a seguinte equação:  2 KAl(OH)4 (aq) + 4 H2SO4 (aq) → Al2(SO4)3 (aq) + K2SO4 (aq) + 8 H2O(l)  Para encontrar a equação global, soma-se as quatro equações obtidas anteriormente.  Somando e cancelando o máximo possível destas quatro reações a seguir, obtém-se a  equação global:  2 Al + 2 KOH + 6 H2O → 2 KAl (OH)4 + 3 H2 (g)  2 KAl (OH)4 (g) + H2SO4 (aq) → 2 Al (OH)3 (s) + K2SO4 (aq) + 2 H2O (l)  2 Al (OH)3 (s) + 3 H2SO4 (aq) → Al2 (SO4)3 (aq) + 6 H2O (l)  K2SO4 (aq) + Al2 (SO4)3 (aq) + 12 H2O → KAl (SO4)2 . 12 H2O  _________________________________________________________  2 Al + 2