(Fepar 2017) Com nome derivado do francês vin aigre (vinho ácido), o vinagre é resultado de atividade bacterial, que converte líquidos alcoólicos, ...

a) Para determinar a porcentagem em massa de ácido acético no vinagre, é necessário calcular a quantidade de matéria (em mol) do ácido acético presente na amostra de 20,0 g de vinagre. Primeiro, é preciso calcular a quantidade de matéria (em mol) da solução de NaOH utilizada para neutralizar o ácido acético presente no vinagre. Utilizando a equação: NaOH + CH3COOH → CH3COONa + H2O Podemos ver que a proporção entre NaOH e CH3COOH é de 1:1. Portanto, a quantidade de matéria (em mol) de NaOH utilizada é igual à quantidade de matéria (em mol) de ácido acético presente na amostra de vinagre. n(NaOH) = C(NaOH) x V(NaOH) = 0,20 mol/L x 0,060 L = 0,012 mol Agora, podemos calcular a quantidade de matéria (em mol) de ácido acético presente na amostra de vinagre: n(CH3COOH) = n(NaOH) = 0,012 mol A massa molar do ácido acético é de 60 g/mol. Portanto, a massa de ácido acético presente na amostra de vinagre é: m(CH3COOH) = n(CH3COOH) x MM(CH3COOH) = 0,012 mol x 60 g/mol = 0,72 g A massa total da amostra de vinagre é de 20,0 g. Portanto, a porcentagem em massa de ácido acético no vinagre é: % m/m = (m(CH3COOH) / m(total)) x 100% = (0,72 g / 20,0 g) x 100% = 3,6% Resposta: a) 3,6% b) Para determinar o volume de solução de NaOH 0,10 mol/L que contém a mesma quantidade de íons OH- que a solução de NaOH 0,20 mol/L utilizada na neutralização do vinagre, é necessário utilizar a equação: n(OH-) = C(OH-) x V(OH-) A quantidade de matéria (em mol) de íons OH- presente na solução de NaOH 0,20 mol/L utilizada na neutralização é: n(OH-) = C(OH-) x V(OH-) = 0,20 mol/L x 0,060 L = 0,012 mol Como a proporção entre NaOH e OH- é de 1:1, a quantidade de matéria (em mol) de NaOH presente na solução é igual à quantidade de matéria (em mol) de íons OH-: n(NaOH) = n(OH-) = 0,012 mol Agora, podemos calcular o volume de solução de NaOH 0,10 mol/L que contém a mesma quantidade de íons OH-: V(OH-) = n(OH-) / C(OH-) = 0,012 mol / 0,10 mol/L = 0,12 L = 120 mL Resposta: b) 120 mL c) Para determinar o pH do vinagre, é necessário utilizar a equação de ionização do ácido acético: CH3COOH + H2O ⇌ CH3COO- + H3O+ A constante de ionização do ácido acético (Ka) a 25°C é de 1,8 x 10^-5. O grau de ionização do ácido acético a 25°C é de 0,55%. Portanto, podemos calcular a concentração de íons H3O+ no vinagre: Ka = [CH3COO-][H3O+] / [CH3COOH] 0,018 = (x)(x) / (0,012 - x) x = 0,0012 mol/L A concentração de íons H3O+ é igual à concentração de íons CH3COO- no vinagre. Portanto, o pH do vinagre é: pH = -log[H3O+] = -log(0,0012) = 2,92 Resposta: c) 2,92 d) Para calcular a constante de ionização do ácido acético a 25°C, é necessário utilizar a equação de ionização do ácido acético e a expressão para a constante de ionização: Ka = [CH3COO-][H3O+] / [CH3COOH] O grau de ionização do ácido acético a 25°C é de 0,55%. Portanto, podemos assumir que a concentração de ácido acético não ionizado é igual à concentração inicial de ácido acético na amostra de vinagre: [CH3COOH] = 0,012 mol/L A concentração de íons CH3COO- no vinagre é igual à concentração de íons H3O+: [CH3COO-] = [H3O+] = 0,0012 mol/L Substituindo na expressão para a constante de ionização, temos: Ka = (0,0012 mol/L)^2 / (0,012 mol/L - 0,0012 mol/L) = 1,2 x 10^-5 Resposta: d) 1,2 x 10^-5