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

a) Para calcular a porcentagem em massa de ácido acético no vinagre, é necessário primeiro calcular a quantidade de matéria (mol) de NaOH que reagiu com o ácido acético presente no vinagre. n(NaOH) = C(NaOH) x V(NaOH) = 0,20 mol/L x 60,0 mL / 1000 mL/L = 0,012 mol Como a reação entre o NaOH e o ácido acético é 1:1, a quantidade de matéria de ácido acético presente no vinagre é a mesma: n(CH3COOH) = 0,012 mol A massa molar do ácido acético é: MM(CH3COOH) = 12 g/mol + 2 x 1 g/mol + 16 g/mol = 60 g/mol Assim, a massa de ácido acético presente no vinagre é: m(CH3COOH) = n(CH3COOH) x MM(CH3COOH) = 0,012 mol x 60 g/mol = 0,72 g A massa do vinagre é: m(vinagre) = V(vinagre) x d(vinagre) = 20,0 mL x 1,02 g/mL = 20,4 g Portanto, a porcentagem em massa de ácido acético no vinagre é: % m/m = (m(CH3COOH) / m(vinagre)) x 100% = (0,72 g / 20,4 g) x 100% = 3,53% Resposta: a) 3,53% b) Para determinar o volume de KOH 0,10 mol/L que contém a mesma quantidade de íons OH- que 60,0 mL de NaOH 0,20 mol/L, é necessário calcular a quantidade de matéria de íons OH- presente na solução de NaOH: n(OH-) = C(NaOH) x V(NaOH) = 0,20 mol/L x 60,0 mL / 1000 mL/L = 0,012 mol Como a reação entre o NaOH e o ácido acético é 1:1, a quantidade de matéria de íons OH- é a mesma que a quantidade de matéria de ácido acético: n(OH-) = n(CH3COOH) = 0,012 mol Agora, podemos calcular o volume de KOH 0,10 mol/L que contém a mesma quantidade de matéria de íons OH-: n(KOH) = n(OH-) = 0,012 mol C(KOH) = n(KOH) / V(KOH) V(KOH) = n(KOH) / C(KOH) = 0,012 mol / 0,10 mol/L = 0,12 L = 120 mL Resposta: b) 120 mL c) O ácido acético é um ácido fraco, portanto, para calcular o pH do vinagre, é necessário levar em conta o grau de ionização do ácido acético. O grau de ionização é dado por: α = [H+] / [CH3COOH] log α = -0,52 α = 10^(-0,52) = 0,29 A equação que descreve a ionização do ácido acético é: CH3COOH + H2O ⇌ CH3COO- + H3O+ Inicialmente, temos 0,55% de ácido acético ionizado, portanto: [CH3COOH] = 0,45% x 1,02 g/mL / 60,05 g/mol = 0,0077 mol/L [CH3COO-] = [H3O+] = x Kc = [CH3COO-] x [H3O+] / [CH3COOH] = x^2 / (0,0077 - x) Como o ácido acético é um ácido fraco, podemos assumir que x é muito menor que 0,0077, portanto: Kc = x^2 / 0,0077 Kc = 1,8 x 10^-5 pH = -log[H3O+] = -log(x) = 2,87 Resposta: c) 2,87 d) A constante de ionização do ácido acético é dada por: Ka = [CH3COO-] x [H3O+] / [CH3COOH] No equilíbrio, temos: [CH3COOH] = 0,0077 - x [CH3COO-] = [H3O+] = x Substituindo na equação de Ka: Ka = x^2 / (0,0077 - x) Como o ácido acético é um ácido fraco, podemos assumir que x é muito menor que 0,0077, portanto: Ka = x^2 / 0,0077 Ka = 1,8 x 10^-5 Resposta: d) 1,8 x 10^-5