Wennen aan het idee dat je de eenheden eerst aanpast aan de nieuwe grootheid. Hier: eerst omrekenen naar gram en liter.

Transcriptie

1 Hoofdstuk 4 Massaconcentratie bladzijde 1 Opgave 1 Wennen aan het idee dat je de eenheden eerst aanpast aan de nieuwe grootheid. Hier: eerst omrekenen naar gram en liter. a 25,0 mg ethanol in 100 ml 0,025 g / 0,100 L = 0,250 g/l b 5,30 kg NaCl in 20,0 liter 5300 g / 20,0 L = 265 g/l c 500 mg H 2SO 4 in 250 ml 0,500 g / 0,250 L = 2,00 g/l d 0,250 g Na 2CO 3 in 100 ml 0,250 g / 0,100 L = 2,50 g/l e 98,0 g suiker in 1025 ml 98,0 g / 1,025 L = 95,6 g/l f 1, kg KCl in 250 ml 0,1052 g / 0,250 L = 0,421 g/l Opgave 2 Zelfde verhaal: eerste omrekenen naar gram en liter dan pas delen. a 100,0 mg NaCl in 100,0 ml 0,1000 g / 0,100 L = 1,000 g/l b 25,0 g NaOH in 100,0 ml 25,0 g / 0,100 L = 250 g/l c 50,0 g in 250,0 ml 50,0 g / 0,250 L = 200 g/l d 1,5 g keukenzout in 2000 ml 1,5 g / 2,000 L = 0,75 g/l e 800 mg suiker 50,0 ml 0,800 g / 0,0500 L = 16,0 g/l f 0,564 g soda in 500,0 ml 0,564 g / 0,500 L = 1,13 g/l Opgave 3 Rekenen in hoeveelheden of rekenen in concentraties? Uiteindelijk beide natuurlijk, maar voor de beginner is rekenen met hoeveelheid waarschijnlijk eenvoudiger. Voor veel leerlingen is het rekenen met verhoudingen een struikelblok. Het begrip verdunningsfactor wordt daarom pas in hoofdstuk 10 bij de concentratie in mol/l uitgelegd. Weinig consequent hiermee wordt op de website mlochemie.nl het verschil tussen rekenen in hoeveelheden of in concentraties toch uitgelegd. Als de student het aan kan is het goed het meteen te doen. Of beide te doen en de student zijn voorkeur laten bepalen. De zwakke deelnemer kan zich beter vastbijten in één van de rekenwijzen. In elk geval is het belangrijk op het verschil te wijzen. Alleen concentraties mogen gedeeld worden door een verdunningsfactor. En. wat voor de docent het snelst is hoeft voor de student niet het gemakkelijkst te zijn. Rekenen met hoeveelheid en aan het eind pas de stap naar concentratie nemen. 250,0 mg KCl > 100,0 ml (opl 1) 25,0 ml > 500 ml (opl 2)

2 Hoofdstuk 4 Massaconcentratie bladzijde 2 opl 1 bevat: 250,0 mg KCl, dat is 250 mg / 100 ml = 2,50 mg in 1 ml In 25 van zulke ml: 25 ml x 2,50 mg/ml = 62,5 mg KCl opl 2 bevat dezelfde hoeveelheid, massaconcentratie is dan: 62,5 mg / 0,500 L =125 mg / L Rekenen met concentratie en verdunning. 250,0 mg KCl > 100,0 ml (opl 1) 25,0 ml > 500 ml (opl 2) opl 1 massaconcentratie: 250 mg / 0,100 L = 2500 mg/l opl 2 is 20 maal verdund: (500 / 25): 2500 / 20 = 125 mg/l Opgave 4 We lossen op en brengen de oplossing in een maatkolf van 250 ml en vullen aan tot de maatstreep. a 5000 mg NaCl opgelost in 0,250 liter, dus: 5000 mg / 0,250 L = mg/l b De oplossing bevat mg/l en dus: / 1000 = 20 mg per ml. 10,0 ml gepipetteerd in een maatkolf van 100 ml en aangevuld. 10 ml bevat: 10,0 ml x 20 mg /ml = 200 mg NaCl 200 mg in 100 ml (= 0,100 L) dus massaconc: 200 / 0,100 L = 2000 mg/l Dat is 2000 / 1000 = 2 mg/ml c Uit deze oplossing 10,0 ml gepipetteerd in een maatkolf van 250 ml. 10 ml bevat nu: 10,0 ml x 2 mg /ml = 20 mg NaCl 20 mg in 250 ml ( = 0,25 L) dus massaconc: 20 mg / 0,250 L = 80mg/L Overzicht:

3 Hoofdstuk 4 Massaconcentratie bladzijde 3 Rekenen met concentratie en verdunning is uiteraard sneller: b verdunning 10 x dus nieuwe oplossing: mg/l delen door 10 = 2000 mg/l c verdunning 25 x dus nieuwe oplossing: 2000 mg/l delen door 25 = 80 mg/l Opgave 5 a 635,0 mg glucose in 100 ml, dus: 635,0 mg / 0,100 L = 6350 mg/l dat is 6350 / 1000 = 6,35 mg in 1 ml. b 10,0 ml verdund tot 250 ml Deze 10 ml bevat: 10 x 6,35 = 63,5 mg glucose Verdund tot 250 ml (0,25 L) is dat: 63,5 mg / 0,25 L = 254 mg/l Dat is 254 / 1000 = 0,254 mg in 1 ml c 25,0 ml hiervan verdund tot 100 ml Deze 25 ml bevat: 25 x 0,254 = 6,35 mg glucose Verdund tot 100 ml (0,100 L) is dat: 6,35 mg / 0,10 L = 63,5 mg/l Alternatief met concentratie en verdunning: b verdunning 25 x dus nieuwe oplossing: 6350 mg/l delen door 25 = 254 mg/l c verdunning 4 x dus nieuwe oplossing: 254 mg/l delen door 4 = 63,5 mg/l

4 Hoofdstuk 4 Massaconcentratie bladzijde 4 Opgave 6 a 125,0 mg koper(ii)sulfaat in 500 ml, dus: 125,0 mg / 0,500 L = 250 mg/l dat is 250 / 1000 = 0,250 mg in 1 ml. b 25,0 ml verdund tot 100 ml Deze 25 ml bevat: 25 x 0,250 = 6,25 mg koper(ii)sulfaat Verdund tot 100 ml (0,10 L) is dat: 6,25 mg / 0,10 L = 62,5 mg/l Dat is 62,5 / 1000 = 0,0625 mg in 1 ml c 5,00 ml hiervan verdund tot 100 ml Deze 5 ml bevat: 5 x 0,0625 = 0,3125 mg koper(ii)sulfaat Verdund tot 100 ml (0,100 L) is dat: 0,3125 mg / 0,10 L = 3,125 mg/l Alternatief met concentratie en verdunning: b verdunning 4 x dus nieuwe oplossing: 250 mg/l delen door 4 = 62,5 mg/l c verdunning 20 x dus nieuwe oplossing: 62,5 mg/l delen door 20 = 3,125 mg/l Opgave 7 Nu een vraag zonder de tussenstappen te vragen 765,0 mg borax oplossen tot eindvolume 500 ml, 15,0 ml verdunnen tot 100 ml. Massaconcentratie borax (mg/l)? De eerste oplossing bevat 765,0 mg / 500 ml = 1,530 mg per ml. In 15,00 ml: 15,00 x 1,530 = 22,95 mg. Ook de verdunning van 100 ml bevat 22,95 mg dus: 22,95 mg / 0,100 L = 229,5 mg/l Of: eerste oplossing: 765,0 mg / 0,500 L = 1530 mg/l Verdunningsfactor: 100 / 15 = 6,667 x Nieuwe massaconc: 1530 / 6,667 = 229,5 mg/l Opgave 8 1,250 g soda oplossen tot 250 ml, 5,00 ml verdunnen tot 250 ml. Bereken de massaconcentratie soda (mg/l) in de verdunning mg / 250 ml =5,00 mg per ml 5,00 ml bevat: 5,00 x 5,00 = 25,0 mg soda. Ook de verdunning van 250 ml: 25,00 mg / 0,25 L = 100,0 mg/l

5 Hoofdstuk 4 Massaconcentratie bladzijde 5 Opgave 9 a 50,0 g ethanol in 150,0 g water 50,0 g / (50+150) g x 100% = 25,0 %(m/m) b 25,0 g NaOH in 75,0 g water 25,0 g / (25,0+75,0) g x 100% = 25,0 %(m/m) c 6,5 g azijnzuur in 300 ml H 2O (ρ = 1,00 g/ml) 6,5 g / 306,5 g x 100% = 2,12 %(m/m) d 12,5 mg suiker in 50,0 g ethanol 0,0125 g / 50,0125 g x 100% = 0,025 %(m/m) e 5,50 g keukenzout in 500 ml water (ρ = 1,00 g/ml) 5,50 g / 505,5 g x 100% = 1,09 %(m/m) Opgave 10 Massa-% en massaconcentratie: a 22,4 g KOH in 100,0 ml (ρ opl: 1,16 g/ml) 22,4 g / 116 g x 100% = 19,3 %(m/m) 22,4 g / 0,100 L = 224 g/l b 49,0 g H 2SO 4 in 250,0 ml (ρ opl: 1,11 g/ml) 49,4 g / (250x1,11) g x 100% = 17,7 %(m/m) 49,4 g / 0,250 L = 196 g/l c 2,500 kg kaliumbromide in 5000 ml (ρ = 1,375 g/ml) 2500 g / (5000x1,375) x 100% = 36,36 %(m/m) 2500 g / 5,00 L = 500 g/l d 26,3 g fosforzuur in 250 ml (ρ = 1,05 g/ml) 26,3 g / (250x1,05) x100% = 10,0 %(m/m) 26,3 g / 0,250 L = 105 g/l e 4,73 g KOH in 20,0 ml (ρ = 1,18 g/ml) 4,73 g / (20,0x1,18) x 100% = 20,0 %(m/m) 4,73 g / 0,020 L = 237 g/l Opgave g ethanol in water aangevuld tot 100,0 ml. De oplossing weegt 95,0 g. a het massapercentage ethanol 30 g / 95 g x 100% = 31,6 %(m/m) b de dichtheid van de oplossing 95,0 g / 100 ml = 0,95 g/ml c de massaconcentratie ethanol in g/l 30 g / 0,100 L = 300 g/l Opgave 12 45,0 g KI opgelost in 250 ml. De oplossing blijkt 282 g te wegen. a de dichtheid van de oplossing 282 g / 250 ml = 1,13 g/ml b het gehalte KI in mg/ml mg / 250 ml = 180 mg/ml c het massapercentage KI 45,0 g / 282 g x 100% = 16,0 %(m/m)

6 Hoofdstuk 4 Massaconcentratie bladzijde 6 Opgave 13 50,4 g H 2SO 4 in 500,0 ml, de oplossing heeft een dichtheid van: 1,063 g/ml. a de massa van de oplossing (g) 500 ml x 1,063 g/ml = 531,5 g b het massapercentage 50,4 g / 531,5 g x 100% = 9,48 %(m/m) c de massaconcentratie H 2SO 4 ( in g/l) 50,4 g / 0,500 L = 100,8 g/l Opgave 14 We mengen: 30,0 g H 2SO 4 en 70,0 g water, dit geeft 82,0 ml oplossing. a het massapercentage H 2SO 4 30,0 g / 100 g x 100% = 30,0 %(m/m) b de massaconcentratie H 2SO 4 (in g/l 30,0 g / 0,082 L = 366 g/l c de dichtheid (in g/ml) 100,0 g / 82,0 ml = 1,22 g/ml Opgave 15 10,0 g NaOH + 100,0 ml water (ρ = 1,00 g/ml), volume oplossing = 100 ml. a het massapercentage NaOH 10,0 g / 110 g x 100% = 9,09 %(m/m) b het gehalte NaOH (in g/l) 10,0 g / 0,100 L = 100 g/l c de dichtheid (in g/ml) 110 g / 100 ml = 1,10 g/ml Opgave 16 We mengen 50,0 g ethanol met 50,0 g water. Het eindvolume is: 109 ml. a het massapercentage ethanol 50,0 g / 100 g x 100% = 50,0 %(m/m) b het massapercentage water 50,0 g / 100 g x 100% = 50,0 %(m/m) c het gehalte ethanol (in g/l) 50,0 g /0,109 L = 459 g/l d het gehalte water (in g/l) 50,0 g /0,109 L = 459 g/l e de dichtheid (in g/ml) 100,0 g / 109 ml = 0,917 g/ml Opgave 17 Uit het laboratoriumleven gegrepen maar toch niet zo gemakkelijk. Je raakt gemakkelijk het overzicht kwijt. Een paar regels: Gebruik steeds de juiste eenheid. Alleen geldige (logische) rekenstappen (formules!) zetten. Maak een tekening voor het overzicht.

7 Hoofdstuk 4 Massaconcentratie bladzijde 7 a 25,0 ml van de handelsoplossing salpeterzuur verdunnen tot 1000 ml. Massaconcentratie opgelost HNO 3 (g/l)? Massa handelsoplossing: 25,0 ml x 1,40 g/ml m = V ρ Massa opgelost HNO 3: 25,0 ml x 1,40 g/ml x 0,670 Massaconc verdunning: 25,0 ml x 1,40 g/ml x 0,670 / 1,000 L = 23,45 g/l b 10,0 ml van de handelsoplossing zoutzuur wordt verdund tot 250,0 ml. Van de verkregen verdunning wordt 25,0 ml gepippeteerd in een maatkolf van 1000 ml en aangevuld. Massaconcentratie opgelost HCl in de verkregen verdunning in g/l. Massa handelsoplossing: 10,0 ml x 1,18 g/ml m = V ρ Massa opgelost HCl: 10,0 ml x 1,18 g/ml x 0,362 Massaconc oplossing: Massaconc verdunning: 10,0 ml x 1,18 g/ml x 0,362 / 0,250 L = 17,08 g/l 17,08 g/l verdunning: 40 x dus delen door 40 = 0,427 g/l c Van het zwavelzuur maken we de volgende verdunning: 25,0 ml van de handelsoplossing wordt verdund tot 500,0 ml (verdunning 1). Van de verkregen oplossing wordt 25,0 ml gepipetteerd in een maatkolf van 2000 ml en aangevuld (verdunning 2). Bereken de massaconcentratie opgelost H 2SO 4 in de verkregen verdunning (g/l). Massa handelsoplossing: 25,0 ml x 1,83 g/ml Massa opgelost HCl: 25,0 ml x 1,83 g/ml x 0,947 Massaconc verdunning 1: Massaconc verdunning 2: 25,0 ml x 1,83 g/ml x 0,947 / 0,500 L = 86,7 g/l 86,7 g/l verdunning: 80 x dus delen door 80 = 1,08 g/l Hebben we opgaven a, b en c geoefend, wellicht extra vragen gemaakt. Het wordt enigermate beheerst. Dan volgt nu de omgekeerde maar realistische bewerking. Welk volume moet je nemen voor een gebruiksoplossing van bekende sterkte? Deze vraag is voor de meeste MLO-ers een echte breinbreker. d Van zoutzuur willen we 10,0 l verdunning maken die 1,00 g waterstofchloride (HCl) per liter bevat. Hoeveel ml handelsoplossing moet je dan nemen? Sleutel: beide oplossingen, V ml van de voorraad en 10,00 L verdunning bevatten evenveel HCl.

8 Hoofdstuk 4 Massaconcentratie bladzijde 8 In de verdunning hebben we nodig: 10,0 L x 1,00 g/l = 10,0 g HCl 10,0 g x 100/36,2 = 27,62 g handelsoplossing 27,62 g / 1,18 g/ml = 23,4 ml handelsoplossing Of liever met verdunning-stap? Bereken de massaconcentratie in de voorraadfles: 1000 ml x 1,18 g/ml = 1180 g (massa van 1 liter) 0,362 x 1180 g = 427,2 g (massa HCl in 1 liter) massaconcentratie in de voorraadfles: 427,2 g / 1,000 L = 427,2 g/l Moet worden: 1,00 g/l dus de verdunningsfactor: 427,2 x Te verdunnen volume V ml tot ml: / 427,2 = 23,4 ml e Het zwavelzuur willen we verdunnen tot 5,00 L oplossing (opl 2) die 50 mg zwavelzuur per liter bevat. We nemen daartoe een volume van de handelsoplossing dat we verdunnen tot 1000 ml (opl 1), van deze verdunning wordt 50,0 ml tot 5,00 L verdund. (maak tekening) Hoeveel ml handelsoplossing moet je dan nemen? 5,00 L x 50 mg/l = 250 mg in de eindverdunning. Ook de 50,0 ml opl 1 bevat 250 mg H 2SO 4, de 1000 ml opl 1 bevat dan 1000/50 x zoveel: 20 x 250 mg = 5000 mg = 5,00 g H 2SO 4 5,00 g x 100/94,7 = 5,28 g handelsoplossing 5,28 g / 1,83 g/ml = 2,89 ml handelsoplossing Of: Je hebt nodig 5,00 g H 2SO 4 Je neemt V ml handelsoplossing V ml x 1,83 gram oplossing V ml x 1,83 x 0,947 g H 2SO 4 is 5,00 g V x 1,83 x 0,947 = 5,00 bereken V

9 Hoofdstuk 4 Massaconcentratie bladzijde 9 Of: massaconc in de voorraadfles: 1000 ml x 1,83 g/ml x 0,947 = 1733 g H 2SO 4/L De 2 e verdunning gaat van 50 ml naar 5000 ml verdunningsfactor: 100 x Massaconc in opl 1 dus: 100 x 50 mg/l = 5000 mg/l = 5,00 g /L De 1 e verdunning van 1733 mg/l naar 5,00 g/l verdunningsfactor: 1733 / 5 = 346,6 x Bij de 1 e verdunning wordt het volume dus 346,6 x zo groot, V was dus: 1000 ml / 346,6 = 2,89 ml f Men wil een salpeterzuuroplossing maken van 25,00 L die 1,00 %(m/m) salpeterzuur bevat. De verdunning heeft een dichtheid van 1,00 g/ml. Hoeveel ml handelsoplossing moet je dan verdunnen? ml verdunning weegt ml x 1,00 g/ml = g Hiervan 1,00 % HNO 3: 0,01 x = 250 g HNO 3 Neem V ml handelsoplossing: V ml x 1,40 g/ml x 0,670 = 250 g V = 267 ml