QuímicaMedioCuestión · 2 pts

Problema resuelto de Química: Valoraciones y neutralizaciónSelectividad (PAU) · País Vasco 2024 · Julio

Enunciado

Se pretende determinar la concentración exacta del ácido acético en el vinagre comercial. Para ello, se toma 1 mL de vinagre y se emplea una disolución acuosa 0,08 M de NaOH como valorante.

a) Explicar los pasos necesarios para llevar a cabo la valoración acompañándolo con un dibujo esquemático. (1 punto)

b) Si en el punto de equivalencia se han consumido 12,5 mL de la disolución de NaOH, calcular la concentración de ácido acético y determinar la acidez en vinagre expresándolo en «g ácido acético / 100 mL disolución». (1 punto)

Datos (de la tabla del examen): masas atómicas (uma): H = 1,008; C = 12,011; O = 15,999.

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Resultado

a) Vinagre medido con pipeta en un Erlenmeyer con fenolftaleína; NaOH 0,08 M desde la bureta, agitando, hasta el primer rosa persistente; se anota el volumen gastado.

b)

[\text{CH}_3\text{COOH}] = 1{,}0

M; acidez = 6,0 g de ácido acético / 100 mL de vinagre.

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Una valoración consiste en añadir poco a poco una disolución de concentración conocida (el NaOH, en la bureta) a un volumen medido de la que queremos analizar (el vinagre, en el matraz), hasta que la reacción de neutralización es completa. Un indicador nos avisa con un cambio de color de que hemos llegado.

Suponemos que el único ácido del vinagre es el acético. Como reacciona mol a mol con el NaOH, en el punto de equivalencia los moles de NaOH gastados son los moles de ácido que había en el mililitro de vinagre. De ahí sale la molaridad, y con la masa molar, los gramos por cada 100 mL.

Desarrollo

a) Reacción de la valoración

\text{CH}_3\text{COOH}(aq) + \text{NaOH}(aq) \longrightarrow \text{CH}_3\text{COONa}(aq) + \text{H}_2\text{O}(l)

Pasos.

Medir la muestra. Con una pipeta se toma exactamente 1 mL de vinagre y se pasa a un matraz Erlenmeyer. Se diluye con un poco de agua destilada (por ejemplo, hasta unos 20 mL) para que se vea bien el cambio de color; el agua añadida no cambia los moles de ácido.
Preparar la bureta. Se enjuaga la bureta con la disolución de NaOH 0,08 M, se llena y se enrasa a cero, sin burbujas en la punta.
Añadir el indicador. Unas gotas de fenolftaleína en el matraz. Es la adecuada porque se valora un ácido débil con una base fuerte: en el punto de equivalencia queda acetato de sodio, que se hidroliza y da un pH básico (en torno a 8-9), dentro del intervalo de viraje de la fenolftaleína (8,2-10). En medio ácido es incolora.
Valorar. Se abre la llave de la bureta y se añade el NaOH poco a poco, agitando el matraz continuamente; cerca del final, gota a gota.
Punto final. Se para cuando aparece un color rosa pálido que persiste unos segundos al agitar. Se lee en la bureta el volumen de NaOH gastado. Conviene repetir la valoración y tomar la media.

Dibujo esquemático. A la izquierda, un soporte vertical con una pinza que sujeta la bureta graduada, llena de la disolución de NaOH 0,08 M, con la llave abajo. Justo debajo de la punta de la bureta, el matraz Erlenmeyer con el vinagre diluido y unas gotas de fenolftaleína, que se agita con la mano (o sobre un agitador magnético). Conviene rotular «bureta: NaOH 0,08 M», «matraz Erlenmeyer: 1 mL de vinagre + agua + fenolftaleína» y la llave.

b) Moles de NaOH gastados

n(\text{NaOH}) = 0{,}08\ \text{mol/L} \cdot 12{,}5\cdot 10^{-3}\ \text{L} = 1{,}0\cdot 10^{-3}\ \text{mol}

Concentración de ácido acético. En el punto de equivalencia, por la estequiometría 1:1,

n(\text{CH}_3\text{COOH}) = n(\text{NaOH}) = 1{,}0\cdot 10^{-3}

mol, que estaban en 1 mL de vinagre:

[\text{CH}_3\text{COOH}] = \frac{1{,}0\cdot 10^{-3}\ \text{mol}}{1{,}0\cdot 10^{-3}\ \text{L}} = 1{,}0\ \text{M}

Acidez del vinagre.

M(\text{CH}_3\text{COOH}) = 2 \cdot 12{,}011 + 4 \cdot 1{,}008 + 2 \cdot 15{,}999 = 60{,}05\ \text{g/mol}

. En 100 mL hay

0{,}1\ \text{L} \cdot 1{,}0\ \text{mol/L} = 0{,}1

mol de ácido:

0{,}1\ \text{mol} \cdot 60{,}05\ \text{g/mol} = 6{,}0\ \text{g}

La acidez es de 6,0 g de ácido acético por cada 100 mL de vinagre (un vinagre «de 6°», el valor típico del vinagre comercial).

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Consejo

En a) el corrector espera el material con su nombre (pipeta, bureta, Erlenmeyer), el indicador justificado y cómo se reconoce el punto final. Escribe también la reacción de neutralización ajustada: sin ella la cuestión no puede llevar la máxima nota.

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