V4sk-h7. Willem de Zwijgerteam. CC Naamsvermelding-GelijkDelen 3.0 Nederland licentie.

Transcriptie

1 Auteur Laatst gewijzigd Licentie Webadres Willem de Zwijgerteam 24 september 2018 CC Naamsvermelding-GelijkDelen 3.0 Nederland licentie Dit lesmateriaal is gemaakt met Wikiwijs van Kennisnet. Wikiwijs is hét onderwijsplatform waar je leermiddelen zoekt, maakt en deelt.

2 Inhoudsopgave 7.2 Exotherm en endotherm 7.3 Energieberekeningen bij reacties 7.4 Reactiesnelheid 7.5 Klokreacties 7.6 Toepassing Toepassingsvraag 1 Toepassingsvraag 2 Over dit lesmateriaal Pagina 1

3 7.2 Exotherm en endotherm Vraag 1. Havo-examen e tijdvak Het energiediagram van de reactie P + Q --> R + S ziet er als volgt uit: Maak de juiste keuze bij (1) en (2). a. (1) endotherm (2) 25 kj a. (1) endotherm (2) 100 kj a. (1) exotherm (2) 25 kj a. (1) exotherm (2) 100 kj 7.3 Energieberekeningen bij reacties Vraag 2. Havo-examen e tijdvak Gegeven: De reactiewarmte bij het oplossen van wit kopersulfaat - CuSO 4 - is - 70 kj/mol. De reactiewarmte bij het oplossen van blauw kopersulfaat - CuSO 4.5H 2 O - is + 6 kj/mol. Wat is de energieverandering bij de omzetting van 1 mol wit kopersulfaat in blauw kopersulfaat? a kj/mol a kj/mol a kj/mol a kj/mol Pagina 2

4 Vraag 3. Bereken de reactiewarmte met behulp van vormingswarmten voor de onderstaande reactie. 2 FeCl 3 (s) + H 2 O 2 (l) ---> 2 FeCl 2 (s) + 2 HCl(g) + O 2 (g) Is dit een exotherme of endothermreactie? De reactiewarmte is: MJ Dit is een reactie Vraag 4. Havo-examen e tijdvak aangepast Bij reacties treden energieveranderingen op. Gegeven: De vormingswarmte van een verbinding is de reactiewarme van de vorming van 1 mol van die verbinding uit haar elementen wordt gevormd. volledig De verbrandingswarmte van een stof is de reactiewarmte die optreedt als 1 mol van die stof wordt verbrand. \ stof vormingsenergie verbrandingsenergie CH 4-76 kj/mol kj/mol CO kj/mol H 2 O(g) kj/mol 1. Bereken de reactiewarmte die optreedt bij de volledige verbranding van 1000 dm 3 methaan. Neem hierbij aan dat 1 mol gas een volume van 25 dm 3 heeft. Tegenwoordig wordt waterstof vaak bereid door methaan en waterdamp te laten reageren. Hierbij ontstaat naast waterstof alleen koolstofdioxide. 2. Bereken de reactiewarmte die optreedt bij de vorming van 1 mol waterstof uit methaan en waterdamp. 1. kj 2. kj 7.4 Reactiesnelheid Vraag 5. Havo-examen e tijdvak Pagina 3

5 Men laat aluminiumpoeder reageren met zoutzuur en zet het aantal mmol waterstof dat gevormd wordt uit tegen de tijd. Men verkrijgt het onderstaande diagram. Men herhaalt de proef bij hogere temperatuur onder overigens dezelfde omstandigheden. Het resultaat hiervan wordt in het oorspronkelijke diagram met een stippellijn weergegeven. Hoe zal het diagram er nu uitzien? Pagina 4

6 a. A a. B a. C a. D Vraag 6. Havo-examen e tijdvak Uit waterstof en chloor kan men waterstofchloride maken volgens: H 2 (g) + Cl 2 (g) --> 2 HCl(g) In een afgesloten ruimte brengt men 1 mol H 2 (g) en een overmaat Cl 2 (g). Op tijdstip t heeft alle waterstof gereageerd. In een diagram zet men het aantal mol H 2 (g) en het aantal mol HCl(g) in het reactievat uit tegen de tijd. Welk van de onderestaande diagrammen verkrijgt men? Pagina 5

7 a. A a. B a. C a. D Vraag 7. Havo-examen e tijdvak Een leerling laat 20 ml 0,10 molair zwavelzuuroplossing reageren met magnesium en zet het aantal mmol waterstof dat gevormd is uit tegen de tijd. Hij verkrijgt de onderstaand diagram. Hij herhaalt de proef met 40 ml 0,050 molair zwavelzuuroplossing onder overigens dezelfde omstandigheden. Het resultaat hiervan geeft hij in het oorspronkelijk diagram met een stippellijn weer. Hoe zal het diagram er nu uitzien? Pagina 6

8 a. A a. B a. C a. D Vraag 8. Havo-examen e tijdvak Men lost een bepaalde hoeveelheid kaliumbromide op in water. Aan de oplossing voegt men onder goed roeren een overmaat verdund zwavelzuur toe, daarna een overmaat waterstofperoxide-oplossing. De volgende reactie treedt op: 2 H + (aq) + H 2 O 2 (aq) + 2 Br - (aq) --> Br 2 (aq) + 4 H 2 O(l) Van het moment af dat men de overmaat waterstofperoxide-oplossing heeft toegevoegd, meet men de concentratie Br 2 in de oplossing. Men krijgt het diagram dat hieronder staat afgedrukt. Bij de beantwoording van de volgende vragen mag worden aangenomen dat waterstofperoxide niet ontleedt en dat broom niet verdampt. 1. Neem het diagram over op papier en teken in dit diagram I hoe de concentratie van H 2 O 2 verandert. De beginconcentratie van H 2 O 2 is aangeven met punt A. 2. Teken in dit diagram I ook hoe de concentratie van Br - verandert. 3. Neem het afgedrukte diagram opnieuw over op papier en teken in dit diagram II hoe de concentratie Pagina 7

9 van Br 2 zou veranderen als met dezelfde beginconcentraties de temperatuur hoger zou zijn. Vraag 9. Havo-examen e tijdvak Drie leerlingen, Loes, Ruud en Frans, voeren de volgende proef uit. Ze overgieten ieder 5,0 gram calciumcarbonaat met overmaat 1,0 M zoutzuur, vangen het ontstane gas op en meten de snelheid van de gasontwikkeling. 1. Geef de vergelijking van de reactie tussen calciumcarbonaat en zoutzuur. Loes gebruikt brokjes calciumcarbonaat waarbij ze de temperatuur op 20 o C houdt. Ruud gebruikt gepoederd calciumcarbonaat waarbij hij de temperatuur op 20 o C houdt. Frans gebruikt gepoederd calciumcarbonaat waarbij hij de temperatuur op 30 o C houdt. 2. Leg uit dat de leerlingen na afloop van de proef alle drie evenveel mol gas hebben opgevangen. De meetresultaten van elk van de leerlingen worden in één diagram uitgezet. Men verkrijgt dan drie lijnen (zie hieronder). 3. Leg uit welke lijn verkregen is uit de meetresultaten van achtereenvolgens Loes, Ruud en Frans. Vraag 10. Stikstof reageert met waterstof ondere vorming van ammoniak. Pagina 8

10 In een fabriek leidt men het reactiemengsel van waterstof en stikstof over een bed van fijn verdeeld nikkel. De reactiesnelheid waarmee ammoniak gevormd is nu hoger dan wanneer het reactiemengsel niet over een bed van fijn verdeeld nikkel wordt geleid. Wat is de functie van het fijn verdeelde nikkel? Deze fabriek draait maandenlang achter elkaar, zonder dat het nikkel vervangen hoeft te worden. Waarom kan deze fabriek maanden achtereen ammoniak produceren, zonder dat het fijn verdeelde nikkel vervangen hoeft te worden? De functie van het fijn verdeelde nikkel is: Het nikkel hoeft niet vervangen te worden omdat het nikkel Vraag 11. Havo-examen e tijdvak Men houdt een bekerglas met een waterstofperoxide-oplossing op een constante temperatuur. Bij deze temperatuur ontleedt waterstofperioxde in water en zuurstof. In de onderstaande grafiek is de totale hoeveelheid gevormd zuurstof uitgezet tegem de tijd (grafiek 1) Men herhaalt de oorspronkelijk proef met toevoeging van een schepje van een stof X, onder overigens gelijke omstandigheden. Nu verkrijgt men grafiek II. Wat was de werking van stof X? a. koelde het reactiemengsel af a. werkte als katalysator a. leverde ook zuurstof a. verbruikte de gevormde zuurstof 7.5 Klokreacties Vraag 12. Pagina 9

11 VWO-examen e tijdvak Parkeerkaartje In het volgende artikel wordt een voorbeeld gegeven van de manier waarop chemie ingezet kan worden om het alledaagse leven gemakkelijker te maken: artikel Stel je het werk van een parkeerwachter voor die voortdurend op de parkeerkaartjes achter de voorruiten van auto s moet turen om proberen vast te stellen of de parkeertijd van twee uur al dan niet is verlopen. Teamleider Dr. Kylie Singlett legt uit hoe ze dit probleem aanpakten. We zochten een manier om het verlopen van het parkeerkaartje zodanig zichtbaar te maken dat dit op een afstand te zien is. We besloten om gebruik te maken van het verschijnsel dat bij elke chemicus bekend is: de klokreactie van jood. Onze kaartjes zijn geïmpregneerd met een mengsel van zetmeel, jodide en thiosulfaat. Als je je kaartje koopt, wordt dit in de kaartjesautomaat besproeid met een oplossing van persulfaat. Het persulfaat oxideert het jodide tot jood. In het begin reageert het jood met thiosulfaat. Na een bepaalde tijd, als het thiosulfaat is opgebruikt, reageert het jood met het zetmeel, en zie daar je kaartje wordt blauw! vertaald uit: Chem NZ, februari 1996 Bij de in het artikel genoemde klokreactie is in feite sprake van drie reacties. De eerstgenoemde reactie is de reactie van opgelost persulfaat (S 2 O 2-8 ) met jodide. Bij deze reactie wordt persulfaat omgezet in opgelost sulfaat. Geef de vergelijking van de reactie tussen persulfaat en jodide. Vraag 13 Het in het artikel beschreven systeem dient nauwkeurig te zijn. Dat wil zeggen dat een kaartje dat twee uur geldig is, na twee uur blauw zal kleuren. Men heeft het systeem in een laboratorium getest. Bij deze test heeft men tientallen op dezelfde wijze geïmpregneerde kaartjes met eenzelfde hoeveelheid persulfaatoplossing besproeid en voor elk kaartje gemeten na hoeveel minuten het blauw kleurt. De concentratie van de gebruikte oplossing en de omstandigheden waren bij elk van die proeven hetzelfde. De gemeten tijden bleken onderling slechts enkele minuten te verschillen. Deze test is niet voldoende om te concluderen dat het nieuwe systeem bij toepassing in auto s ook nauwkeurig zal zijn. Welke test moet men in het laboratorium tevens uitvoeren om meer zekerheid te krijgen of dit systeem in de praktijk nauwkeurig zal zijn? Geef een verklaring voor je antwoord. Pagina 10

12 Vraag 14. Men kan door een aanpassing van het systeem ook maximale parkeertijden instellen die korter zijn dan twee uur. Het parkeerkaartje moet dus na een kortere tijd blauw kleuren. Geef een mogelijke aanpassing van het systeem waardoor men dit kan bereiken. 7.6 Toepassing Toepassingsvraag 1 Havo-examen e tijdvak De opgave 1 t/m 10 gaan over de hieronder beschreven proef. Men laat een stukje magnesiumlint met zoutzuur reageren. De reactie die plaatsvindt, kan men als volgt weergegeven: Mg(s) + 2 H + (aq) ---> Mg 2+ (aq) + H 2 (g) Het zoutzuur is in overmaat aanwezig, zodat het magneium er geheel in kan oplossen. Een gedeelte van de opstelling die men gebruikt, is in de onderstaande tekening weergegeven. Na het toeoegen van het magnesiumlint sluit men de erlenmeyer zó snel af, dat er uitsluitend via buis U gas kan ontwijken. Wanneer in de opgaven 1 t/m 13 sprake is van de oorspronkelijke proef, dan wordt daarmee de Pagina 11

13 bovenbeschreven proef bedoeld., Opgave T 1,1 Men wil het volume bepalen van het gas, dat via buis U ontwijkt. Welke van de onderstaande opstellingen is hiertoe geschikt? a. A a. B a. C a. D Opgave T 1,2 De molariteit van het gebruikte zoutzuur bedraagt 0,300 mol.l -1. Wat kan men zeggen van de ph van dit zoutzuur? a. de ph ligt tussen 0 en 1 a. de ph ligt tussen 1 en 2 a. Hiervan is niets te zeggen, omdat het volume van het zoutzuur niet gegeven is. a. Hiervan is niets te zeggen, omdat het aantal mol H + niet gegeven is. Opgave T 1,3 Door de reactie met magnesium daalt de concentratie van H + van 0,300 mol/l tot 0,200 mol/l. Hoe groot is daardoor de concentratie van Mg 2+ -ionen in de vloeistof geworden Pagina 12

14 a. 0,400 mol/l a. 0,200 mol/l a. 0,100 mol/l a. 0,050 mol/l Opgave T 1,4 Men gebruikt 6,00 mmol magnesium. Nadat alle magnbesium opgelost is, blijkt 144 cm 3 waterstof te zijn ontstaan. Hoeveel dm 3 bedraagt het volume van een mol gas onder de omstandigheden van de meting? a. 12,0 dm 3 a. 22,4 dm 3 a. 24,0 dm 3 a. 48,0 dm 3 Opgave T 1,5 De atoommassa van Mg = 24,31 u De atoommassa van Cl = 35,45 u Nadat alle 6,00 mmol magnesium opgelost is, dampt men de oplossing in. Hoeveel mg watervrij magnesiumchloride kan men verkrijgen? a. 95,21 mg a. 145,86 mg a. 360 mg a. 571 mg Opgave T 1,6 Men herhaalt de oorspronkelijke proef met een groter hoeveelheid zoutzuur, van dezelfde molariteit, onder overigens dezelfde omstandigheden. I Wat kan men nu zeggen over de reactiesnelheid direct na het begin van de reactie, vergeleken met die van de oorspronkelijke proef? II Wat is hiervan de oorzaak? a. I De reactiesnelheid is nu vrijwel even groot. II de oorzaak hiervan is, dat nu het aantal H + -ionen even groot is. a. I De reactiesnelheid is nu vrijwel even groot. II de oorzaak hiervan is, dat nu [H + ] even groot is. a. I De reactiesnelheid is nu duidelijk groter. II de oorzaak hiervan is, dat nu het aantal H + -ionen even groot is. a. I De reactiesnelheid is nu duidelijke groter. II de oorzaak hiervan is, dat nu [H + ] even groot is. Pagina 13

15 Opgave T 1,7 Men herhaalt de oorspronkelijke proef met een even grote hoeveelheid azijnzuuroplossing van dezelfde molariteit als het zoutzuur, onder overigens dezelfde omstandigheden. Maak de juist keuze bij (1) en (2). Vergeleken met de oorspronkelijke proef is de reactiesnelheid aanvankelijk (1) (2) A duidelijk kleiner duidelijk kleiner B duidelijk kleiner vrijwel even groot C vrijwel even groot duidelijk kleiner D vrijwel evengroot vrijwel even groot a. A a. B a. C a. D Opgave T 1,8 Men herhaalt de oorspronkelijke proef met een even grote massa magnesiumpoeder in plaats van magnesiumlint, onder overigens gelijke omstandigheden. Men zet voor beide proeven de reactiesnelheid (s) uiit tegen de tijd in één diagram. Welke van de onderstaande diagrammen vekrijgt men dan? Pagina 14

16 a. A a. B a. C a. D Opgave T 1,9 Men brengt een stukje 1 dof magnesiumlint in zoutzuur, dan wordt het weer glanzend. 1 Het magnesiumlint is dof geworden doordat aan het oppervlak van het lint magnesiumoxide is gevormd. Dit komt doordat het magnesiumoxide... a. omgezet wordt in vast magnesium. a. omgezet wordt in vast magnesiumchloride. a. reageert met Cl - en oplost. a. reageert met H + en oplost. Opgave T 1,10 Tijdens de oorspronkelijke proef heeft men het aantal cm 3 H 2 (g) tegen de tijd uitgezet. Men verkrijgt het volgende diagram. Pagina 15

17 Men herhaalt de oorspronkelikjke proef nu met een stukje dof magnesiumlint in plaats van glanzend magnesiumlint. De overige omstandigheden zijn gelijk; het stukje dof magnesiumlint is even zwaar als het magnesiumlint van de oorspronkelijk proef. Welke van de volgende diagrammen verkrijgt men nu? a. A a. B a. C a. D Toepassingsvraag 2 Opgave T 2.1 vwo-examen scheikunde(bezem) e tijdvak Pagina 16

18 Diamant Koolstofatomen uit verschillende moleculen kunnen aan elkaar worden gekoppeld. Wanneer men bijvoorbeeld 1-chloorpropaan, in ether als oplosmiddel, laat reageren met natrium, vindt de volgende koppelingsreactie plaats Op soortgelijke wijze kan ook 2,3-dimethylpentaan bereid worden. Hiertoe laat men een mengsel van twee verschillende monochlooralkanen met een onvertakte koolstofketen reageren met natrium. Behalve 2,3-dimethylpentaan ontstaan hierbij nog twee alkanen. Deze twee alkanen zijn geen isomeren van 2,3-dimethylpentaan. Geef de structuurformules van de twee onvertakte monochlooralkanen die voor deze koppelingsreactie nodig zijn. Opgave T 2.2 Geef de structuurformules van de twee alkanen die naast 2,3-dimethylpentaan zullen ontstaan. Opgave T 2.3 De reactie waarbij koolstofatomen uit verschillende moleculen aan elkaar worden gekoppeld, is onlangs door onderzoekers gebruikt om diamant te maken. Zij gingen uit van tetrachloormethaan ( tetra;, CCl 4 ) als halogeenalkaan en lieten dat in een afgesloten reactievat met een grote overmaat natrium reageren in aanwezigheid van stukjes kobalt als katalysator. Na geruime tijd verwarmen bleek het reactievat een mengsel te bevatten van de katalysator kobalt, het overgebleven natrium en de reactieproducten grafiet, fijnverdeeld diamantpoeder en natriumchloride. De vergelijking van de opgetreden reactie is: CCl Na C (diamant en grafiet) + 4 NaCl Grafiet en diamant zijn verschillende verschijningsvormen van het element koolstof. De vorming van grafiet uit tetra en natrium is exotherm. Bereken voor de reactie CCl 4 (l)+ 4 Na(s) C(s, grafiet) + 4 NaCl(s) de reactiewarmte in joule per mol grafiet (T = 298 K, p = p 0 ). Pagina 17

19 Over dit lesmateriaal Colofon Auteur Willem de Zwijgerteam Laatst gewijzigd 24 september 2018 om 21:27 Licentie Dit lesmateriaal is gepubliceerd onder de Creative Commons Naamsvermelding-GelijkDelen 3.0 Nederland licentie. Dit houdt in dat je onder de voorwaarde van naamsvermelding en publicatie onder dezelfde licentie vrij bent om: het werk te delen - te kopiëren, te verspreiden en door te geven via elk medium of bestandsformaat het werk te bewerken - te remixen, te veranderen en afgeleide werken te maken voor alle doeleinden, inclusief commerciële doeleinden. Meer informatie over de CC Naamsvermelding-GelijkDelen 3.0 Nederland licentie Aanvullende informatie over dit lesmateriaal Van dit lesmateriaal is de volgende aanvullende informatie beschikbaar: Leerniveau ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; Leerinhoud en ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; doelen Eindgebruiker leerling/student Moeilijkheidsgraad gemiddeld Pagina 18