Wie viel Natriumhydroxid steckt im Abflussreiniger?
AFB I–IIEin fester Abflussreiniger enthält Natriumhydroxid, Aluminiumgranulat und Salz. 2,00 g des Reinigers werden in Wasser gelöst, in einem Messkolben auf 250,0 mL aufgefüllt und gemischt. 25,0 mL dieser Lösung werden mit Salzsäure (\(c = 0{,}100\,\mathrm{mol\,L^{-1}}\)) titriert (M1). Das Aluminium hat vorher vollständig reagiert und stört nicht.
| Titration | 1 | 2 | 3 |
|---|---|---|---|
| Verbrauch Salzsäure in mL | 12,35 | 12,25 | 12,30 |
- Beschreiben Sie die Durchführung einer solchen Titration unter Nennung der Geräte.
- Stellen Sie die Reaktionsgleichung der Neutralisation in Ionenschreibweise auf.
- Berechnen Sie den Massenanteil an Natriumhydroxid im Reiniger (\(M(\ce{NaOH}) = 40{,}00\,\mathrm{g\,mol^{-1}}\)).
- Erläutern Sie, warum man die Reinigerlösung zunächst im Messkolben verdünnt, statt die gesamte Lösung direkt zu titrieren.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Hinweis zu Aufgabe d)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
Bürette mit Salzsäure spülen und füllen, Anfangsstand ablesen. 25,0 mL der verdünnten Reinigerlösung mit einer Vollpipette in einen Erlenmeyerkolben geben, einige Tropfen Indikator zusetzen. Unter Umschwenken erst zügig, dann tropfenweise titrieren bis zum bleibenden Farbumschlag; Endstand ablesen, Verbrauch bilden. Titration mindestens zweimal wiederholen.
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
\(\ce{OH-(aq) + H3O+(aq) -> 2 H2O(l)}\) (\(\ce{Na+}\) und \(\ce{Cl-}\) sind unbeteiligt).
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
Mittelwert 12,30 mL; \(n(\ce{OH-}) = 0{,}100\cdot12{,}30\,\mathrm{mmol} = 1{,}23\,\mathrm{mmol}\) in 25,0 mL.
In 250,0 mL: \(12{,}3\,\mathrm{mmol}\); \(m(\ce{NaOH}) = 12{,}3\,\mathrm{mmol}\cdot40{,}00\,\mathrm{g\,mol^{-1}} = 0{,}492\,\mathrm{g}\).
\(w = 0{,}492\,\mathrm{g}/2{,}00\,\mathrm{g} = 24{,}6\,\%\).
Erwartungshorizont zu Aufgabe d)
Für die gesamte Probe würden rund 123 mL Salzsäure benötigt — mehr als eine 50-mL-Bürette fasst; mehrfaches Nachfüllen erzeugt Ablesefehler. Durch Verdünnen und Entnahme eines Teils (Aliquot) liegt der Verbrauch im gut messbaren Bereich von 10 bis 25 mL. Zudem lassen sich aus derselben Lösung mehrere Titrationen durchführen und mitteln; eine Einwaage-Lösung, die im Messkolben homogen gemischt wird, macht alle Aliquote gleich.
Die Gesamtsäure im Weißwein
AFB II–IIIDie „Gesamtsäure“ eines Weins wird als Weinsäure angegeben. Weinsäure ist zweiprotonig (Kurzformel \(\ce{H2Wt}\), \(M = 150{,}09\,\mathrm{g\,mol^{-1}}\)). 10,0 mL Weißwein werden nach dem Entfernen des gelösten Kohlenstoffdioxids mit Natronlauge (\(c = 0{,}100\,\mathrm{mol\,L^{-1}}\)) titriert; der Endpunkt wird mit einer pH-Elektrode bestimmt (M2).
| Angabe | Wert |
|---|---|
| Verbrauch Natronlauge (Mittelwert) | 8,40 mL |
| typische Gesamtsäure von Weißwein | 5 bis 8 g/L |
| gesetzlicher Mindestwert (EU-Weinrecht) | 3,5 g/L |
- Geben Sie die Reaktionsgleichung für die vollständige Neutralisation der Weinsäure mit Hydroxid-Ionen an.
- Ermitteln Sie die Gesamtsäure des Weins in g/L.
- Diskutieren Sie, wie sich gelöstes Kohlenstoffdioxid und die Eigenfarbe von Rotwein auf die Bestimmung auswirken würden, und wie man damit umgeht.
- Bewerten Sie das Ergebnis mithilfe von M2.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Hinweis zu Aufgabe d)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
\(\ce{H2Wt + 2 OH- -> Wt^2- + 2 H2O}\)
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
\(n(\ce{OH-}) = 0{,}100\cdot8{,}40\,\mathrm{mmol} = 0{,}840\,\mathrm{mmol}\); \(n(\ce{H2Wt}) = 0{,}420\,\mathrm{mmol}\).
\(c = 0{,}420\,\mathrm{mmol}/10{,}0\,\mathrm{mL} = 0{,}0420\,\mathrm{mol\,L^{-1}}\); \(\beta = 0{,}0420\cdot150{,}09\,\mathrm{g\,L^{-1}} = 6{,}30\,\mathrm{g\,L^{-1}}\).
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
\(\ce{CO2}\) bildet Kohlensäure, die ebenfalls Natronlauge verbraucht: Der Verbrauch wäre zu groß, die Gesamtsäure zu hoch. Deshalb wird das \(\ce{CO2}\) vorher entfernt (kurz aufkochen oder unter Vakuum schütteln).
Bei Rotwein überdeckt die Eigenfarbe (Anthocyane, die selbst ihre Farbe mit dem pH-Wert ändern) den Farbumschlag eines Indikators. Man verdünnt die Probe stark oder — besser — misst den pH-Wert mit einer Elektrode und titriert bis zu einem festgelegten End-pH-Wert. So wird das Ergebnis unabhängig von der Farbe.
Erwartungshorizont zu Aufgabe d)
6,30 g/L liegt im typischen Bereich von 5 bis 8 g/L und deutlich über dem gesetzlichen Mindestwert von 3,5 g/L; der Wein ist nach seiner Säure unauffällig, eher frisch. Einschränkung: Angegeben wird rechnerisch „als Weinsäure“, obwohl Wein auch Äpfel-, Milch- und Zitronensäure enthält — die Titration erfasst alle Säuren gemeinsam. Bei einer Mehrfachbestimmung mit guter Übereinstimmung ist das Ergebnis belastbar.