Em um experimento de laboratório, cloreto de alumínio, cloreto de zinco e carbonato de sódio são dissolvidos, individualmente, em três recipientes separados contendo água neutra aerada com pH=7. Uma placa de ferro metálico é imersa em cada um dos recipientes, que são mantidos à temperatura de 25∘C. Admitindo-se as condições experimentais apresentadas acima, são feitas as seguintes afirmações em relação à influência da hidrólise dos sais na velocidade de corrosão das placas metálicas:
I. O cátion alumínio hidratado forma soluções aquosas que aceleram a corrosão do ferro.
II. As soluções aquosas produzidas pela hidrólise do ânion carbonato inibem a corrosão do ferro.
III. A corrosão do ferro é inibida pela solução aquosa formada no processo de hidrólise do cátion zinco hidratado.
A princípio, podemos pensar na oxidação da barra de ferro, ela irá ocorrer divido a solução ser areada, o que promove duas reações notórias:\begin{matrix}
\text{Oxidação:} & \ce{Fe_{(s)} &->& Fe^{2+}_{(aq)} + 2e-} & (\times 2) \\
\text{Redação:} & \ce{2H2O_{(l)} + O2_{(aq)} + 4e- &->& 4OH-_{(aq)}} \\ \hline
\text{Reação:} & \ce{2H2O_{(l)} + O2_{(aq)} + 2Fe_{(s)} &<=>& 4OH-_{(aq)} + 2Fe^{2+}_{(aq)} }
\end{matrix}Assim como,\begin{matrix}
\text{Oxidação:} & \ce{Fe_{(s)} &->& Fe^{2+}_{(aq)} + 2e-} & (\times 2) \\
\text{Redação:} & \ce{4H+_{(aq)} + O2_{(aq)} + 4e- &->& 2H2O_{(l)}} \\ \hline
\text{Reação:} & \ce{4H+_{(aq)} + O2_{(aq)} + 2Fe_{(s)} &<=>& 2H2O_{(l)} + 2Fe^{2+}_{(aq)} }
\end{matrix}Partindo de qualquer uma das reações o resultado é o mesmo, pois a análise é equivalente. (No caso, a última reação é mais favorável - mais espontânea.) Em suma, é de se supor que a questão quisesse avaliar o conhecimento acerca de que o ferro corrói mais rápido em soluções ácidas - supõe-se isso devido a informação do $\text{pH}$ - o que é bem intuitivo ao se lembrar de chuvas ácidas, ou simplesmente aqueles filmes e séries mostrando o ácido correndo as coisas. Enfim, a justificativa mais simples é que os hídrons, ávidos por elétrons, induzem a oxidação do ferro, aumentando a velocidade de corrosão.
$• \ \text{Afirmativa I:}$ $\color{#3368b8}{\text{Correta}}$
Comecemos por analisar o que acontece com o cloreto de alumínio em água, este deve se dissolver e se dissociar como:\begin{matrix}
\ce{AlCl3_{(aq)} -> Al^{3+}_{(aq)} + 3Cl-_{(aq)}}
\end{matrix}A partir daqui a análise depende da reação suposta, seja a primeira ou segunda mostrada. Admitindo-se a primeira, a ideia aqui é compreender o que ocorre com os cátions alumínio, estes irão reagir com as hidroxilas em solução para formar hidróxido de alumínio, quase insolúvel em água:\begin{matrix}
\ce{ Al^{3+}_{(aq)} + 3OH-_{(aq)} -> Al(OH)3_{(s)}}
\end{matrix}Observe que ao consumir as hidroxilas o cátion alumínio desloca o equilíbrio para formação das mesmas e do $\ce{Fe^{2+}}$ - conforme princípio de Le Chatelier. Nesse sentido, o equilíbrio se desloca para corrosão do ferro.
$• \ \text{Afirmativa II:}$ $\color{#3368b8}{\text{Correta}}$
Novamente, comecemos por analisar o que acontece ao jogar o sal em água, a situação é a mesma da anterior, dissolução e dissociação, tal que:\begin{matrix}
\ce{Na2CO3{(aq)} -> 2Na^{+}_{(aq)} + CO3^{-2}_{(aq)}}
\end{matrix}Agora, vamos supor que estamos admitindo a segunda reação. Ao sofrer hidrólise, os ânions carbonato reagem formando ácido carbônico, conforme reação abaixo:\begin{matrix}
\ce{CO3^{-2}_{(aq)} + 2H2O_{(l)} -> H2CO3^_{(aq)} + 4OH-_{(aq)}}
\end{matrix}Pelo princípio de Le Chatelier, a reação de corrosão do ferro se desloca para esquerda, visto que a hidrólise do ânion carbonato aumenta a concentração de hidroxilas, estas que acabam consumindo os hídrons em solução. Com isso, a corrosão do ferro é inibida. (Observe que, ao supor a primeira reação, pelo princípio de Le Chatelier, o resultado é o mesmo).
$• \ \text{Afirmativa III:}$ $\color{orangered}{\text{Incorreta}}$
Num raciocínio análogo aos anteriores, começa-se:\begin{matrix}
\ce{ZnCl2_{(aq)} -> Zn^{2+}_{(aq)} + 2Cl-_{(aq)}}
\end{matrix}Em que,\begin{matrix}
\ce{ Zn^{2+}_{(aq)} + 2OH-_{(aq)} -> Zn(OH)2_{(s)}}
\end{matrix}Admitindo-se a primeira reação, o consumo das hidroxilas desloca o equilíbrio para direita. Analogamente, assumindo-se a segunda reação, o consumo das hidroxilas aumenta a concentração dos hídrons, o que também desloca a reação para direita. Resumindo, em qualquer um dos casos a corrosão é favorecida.\begin{matrix}Letra \ (A)
\end{matrix}