Aufgabe Modul AE - 2.1 · Abitur Hessen Chemietechnik LK 2021

Thema: Maßanalyse und statistische Auswertung · Aus der Prüfung LK (2021)

Aufgabenstellung

2 Laborpraktische Aufgabe: Bestimmung des Vanillingehalts in Vanillinzucker

Vanillinzucker als Backzutat ist eine Mischung aus Zucker und Vanillin. Der Gehalt an Vanillin muss dabei mindestens w=1,1 %w = 1{,}1\,\% betragen. Vanillin ist eine schwache Säure. Der Gehalt an Vanillin kann daher durch Säure-Base-Titration bestimmt werden.

2.1 Führen Sie die Gehaltsbestimmung nach der gegebenen Arbeitsvorschrift durch (Material 5). Berechnen Sie den Massenanteil w(Vanillin)w(\text{Vanillin}) in dem Vanillinzucker und beurteilen Sie, ob der gesetzlich vorgegebene Gehalt an Vanillin eingehalten wird.

[15 BE]

Material 5: Bestimmung des Massenanteils von Vanillin in Vanillinzucker

Geräte: Messkolben (100 mL100\,\text{mL}), Vollpipette (20 mL20\,\text{mL}), 3 Erlenmeyer-Kolben (250 mL250\,\text{mL}), 1 Bürette (50 mL50\,\text{mL}), 2 Trichter (Glas oder Kunststoff), Messzylinder (50 mL50\,\text{mL}), Pasteurpipette, 2 Bechergläser (50 mL50\,\text{mL} oder 100 mL100\,\text{mL}), Wägeröhrchen, Analysenwaage.

Chemikalien: Vanillinzucker, Natronlauge-Maßlösung (c(NaOH)=0,01 mol/Lc(\text{NaOH}) = 0{,}01\,\text{mol/L}), Phenolphthalein-Lösung, Ethanol (w(X)=96 %w(\text{X}) = 96\,\%).

Durchführung: Wiegen Sie den Inhalt eines Päckchens Vanillinzucker auf einer Analysenwaage in einem Wägeröhrchen ab. Überführen Sie den Inhalt mit Hilfe eines Trichters quantitativ in einen 100 mL100\,\text{mL}-Messkolben. Geben Sie 25 mL25\,\text{mL} Ethanol in den Messzylinder und füllen Sie mit E-Wasser auf 50 mL50\,\text{mL} auf. Spülen Sie damit mit Hilfe einer Pasteurpipette die Reste des Vanillinzuckers in den Messkolben und geben Sie den Rest des Ethanol/Wasser-Gemisches hinzu. Schwenken Sie zum Lösen den Messkolben mehrere Minuten, füllen Sie mit E-Wasser bis auf ca. 90 mL90\,\text{mL} auf und schütteln Sie bis zur vollständigen Lösung der Probe. Füllen Sie nun den Messkolben bis zur Messmarke auf.

Pipettieren Sie 20 mL20\,\text{mL} mit einer Vollpipette in einen Erlenmeyer-Kolben und füllen Sie mit E-Wasser auf ca. 100 mL100\,\text{mL} auf. Fügen Sie ca. 5 Tropfen Phenolphthalein-Lösung zu und titrieren Sie bis zur schwachen Rosafärbung. Führen Sie eine Dreifachbestimmung durch.

a)

Dokumentation der praktischen Versuchsdurchführung (Messwerte der Einwaage und der Dreifachbestimmung des Laugenverbrauchs):

b)

Berechnung des Massenanteils w(Vanillin)w(\text{Vanillin}) im Vanillinzucker (Rechnungsgang und Ergebnis):

c)

Beurteilen Sie anhand Ihres berechneten Massenanteils, ob der gesetzlich vorgegebene Mindestgehalt an Vanillin (w≥1,1 %w \ge 1{,}1\,\%) eingehalten wird:

Aufgabenstellung: Aufgabe Modul AE - 2.1 · Abitur Hessen Chemietechnik LK 2021

Lösung

Nach den offiziellen Korrekturhinweisen

Führen Sie die Gehaltsbestimmung nach der gegebenen Arbeitsvorschrift durch (Material 5): Dokumentation der praktischen Durchführung.

Lösung: Individuelle Messwerte aus der praktischen Labordurchführung (Einwaage Vanillinzucker mm sowie Verbrauch an NaOH\text{NaOH}-Maßlösung bei der Dreifachbestimmung).

Berechnen Sie den Massenanteil w(Vanillin) in dem Vanillinzucker: Rechenweg.

Lösung: n(NaOH)=c⋅t⋅V=0,01 mol⋅L−1⋅1,000⋅0,015 L=1,50⋅10−4 mol≜n(Vanillin)m(Vanillin)=n(Vanillin)⋅af⋅M(Vanillin)=1,50⋅10−4 mol⋅5⋅152,20 g⋅mol−1=0,114 gw(Vanillin)=0,114 g⋅100 %7,50 g=1,52 %\begin{aligned} n(\text{NaOH}) &= c \cdot t \cdot V = 0{,}01\,\text{mol}\cdot\text{L}^{-1} \cdot 1{,}000 \cdot 0{,}015\,\text{L} = 1{,}50\cdot 10^{-4}\,\text{mol} \\ &\triangleq n(\text{Vanillin}) \\ m(\text{Vanillin}) &= n(\text{Vanillin}) \cdot a_f \cdot M(\text{Vanillin}) \\ &= 1{,}50\cdot 10^{-4}\,\text{mol} \cdot 5 \cdot 152{,}20\,\text{g}\cdot\text{mol}^{-1} = 0{,}114\,\text{g} \\ w(\text{Vanillin}) &= \frac{0{,}114\,\text{g} \cdot 100\,\%}{7{,}50\,\text{g}} = 1{,}52\,\% \end{aligned}

Berechnen Sie den Massenanteil w(Vanillin) in dem Vanillinzucker: Berechneter Wert.

Lösung: 1,52 % (bzw. Wert entsprechend den individuellen Messwerten)

Beurteilen Sie, ob der gesetzlich vorgegebene Gehalt an Vanillin eingehalten wird.

Lösung: Der gesetzlich vorgegebene Mindestgehalt von w=1,1 %w = 1{,}1\,\% wird eingehalten (sofern der experimentell bestimmte Wert ≥1,1 %\ge 1{,}1\,\% beträgt).

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