Chemie-Arbeitsblatt _ _ Klasse _ _ _ Name ______________________________________________________________Datum _ _ ._ _._ _

 

Schriftliche Übung zum Thema "Konzentrationsbestimmung eines Säuregemisches"


Problemstellung:
Speiseessig wird aus verschiedenen Essigsorten hergestellt
, die aus unterschiedlichen alkoholischen Lösungen gewonnen werden, z.B. Obstessig aus Apfelwein, Weinessig aus Wein, Branntweinessig (Tafelessig) aus Alkohol, der aus Korn, Kartoffeln oder Zuckerrüben gewonnen wurde. Der Massenanteil von Essigsäure beträgt in Essig meist 5% bis 6%. Wird ein mit Zitronensaft verfeinerter Essig (Essig mit 10% (Volumenprozent) Zitronensaft) verwendet, kommt der Gehalt an Säure (H3O+-Ionen) nun aus zwei Quellen: der Essigsäure und dem Zitronensaft.
Um deren Anteile zu bestimmen, wird folgender Versuch durchgeführt:
10 mL
des Essigs werden in einen 250-mL-Weithals-Erlenmeyerkolben pipettiert und mit ca. 50 mL aqua dest. verdünnt. Nach Zugabe einiger Tropfen Phenolphthalein wird unter magnetischem Rühren mit Natronlauge der Konzentration c(NaOH) = 0,5 mol/L titriert, bis eine schwache Pinkfärbung bestehen bleibt. Der Verbrauch an Natronlauge betrug
V(NaOH) = 18 mL.

Zusatzinformationen:
Der Gesamtsäuregehalt setzt sich aus Zitronensäure und Essigsäure zusammen.
Dichte
k(Essig) = 1 g/mL; Konzentration der Citronensäure im Zitronensaft: c(C6H8O7) = 0,33 mol/L
Molare Masse der Citronensäure: M(C6H8O7) = 192 g/mol

Arbeitsaufträge:

1. Formuliere eine Lösungsstrategie für dieses Problem und berechne den Massenanteil Essigsäure sowie Citronensäure in diesem Speiseessig.

Lösung:

1. Schritt: Bestimmung der Gesamtsäurekonzentration:

Die Gesamtsäurekonzentration setzt sich aus dem Anteil Citronensäure im Zitronensaft und Essigsäure im Essig zusammen.

Zugrundeliegende Neutralisationsreaktion: Säure + Lauge –> Salz + Wasser

                                                          n(Lauge) = c(Lauge) * V(Lauge) = 0,5 mol/l * 0,018 l = 0,009 mol

Damit gilt: n(Gesamtsäure) = n(Lauge) = 0,009 mol;

Weil c = n/V, gilt: c(Gesamtsäure) = n(Säure) / V(Säure) = 0,009 mol / 0,010 l = 0,9 mol/l

  • 1. Ergebnis: Die Gesamtsäurekonzentration in der Lösung beträgt 0,9 mol/l
  • Der Massenanteil an Zitronensaft im Essig beträgt 10%. (Textangabe!)

    Da die Konzentration an Citronensäure im Zitronensaft bei c(C6H8O7) = 0,33 mol/l liegt, entsprechen 10% = c(C6H8O7) = 0,033 mol/l.

    Citronensäure ist eine dreiprotonige Säure, also beträgt die Konzentration an H3O+ aus der Citronensäure  c(H3O+) = 3 * 0,033 mol/l = 0,099 mol/l

    Oder über das Äquivalenzverhältnis: Citronensre + Lauge –> Salz + Wasser

                                                                  Verhältnis: n(Csre) : n(Lauge) = 1: 3 bzw. 3 n (Csre) = 1 n (L)

    In 100 ml Essiglösung (100 ml wegen der Massenanteile) beträgt die Stoffmenge an Citronensäure dann n(C6H8O7) = 0,0033 mol: 1/10 von 0,033 wegen des Volumens von 100 ml

    Daraus ergibt sich die berechenbare Stoffportion Citronensäure:  m(C6H8O7) = n * M = 0,0033 mol * 192 g/mol = 0,6336 g

    Bezogen auf 100 g (Dichte = 1 g/ml) ist dann der Massenanteil w(C6H8O7) = 0,6336 g / 100 g = 0,006336 = 0,634 %

    Die Gesamtsäurekonzentration betrug 0,9 mol/l, die Konzentration an Citronensäure = 0,099 mol/l, die Konzentration an Säure, die also der Essigsäure entspricht, ist dann c(Essigsäure) = 0,9 - 0,099 = 0,801 mol/l

    Da 100 die Basis ist, sind also nur 0,801*0,1 mol/l zu berechnen = 0,0801 mol/l

    Der Massenanteil der Essigsäure im untersuchten Essig beträgt w(Essigsäure) = m(Essigsäure) / m(Lösung) = n*M(Essigsäure) / m(Essiglösung) = 0,0801 mol * 60 g/mol/100 g = 0,04806 = 4,80%

  • 2. Ergebnis: c(Essigsäure) = c(H3O+) = 0,801 mol/l; Massenanteil an Essigsäure: w = 4,88 %.
  • c(Citronensäure) = 0,099 mol/l; Massenanteil an Citronensäure: w = 0,634 %
     
  • Gesamtsäurekonzentration: c(Sre) = c(Essigsre) + c(Citronensre) = 0,801 mol/l + 0,099 mol/l = 0,9 mol/
     
  • Gesamtmassenanteil: w(Sre) = w(Essigsre) + w(Citronensre) = 4,88% + 0,634% = 5,44%
  •  

    update: 09.04.2017                                                                                                                                                                           zurück        zur Hauptseite