Oplossingen oefeningenreeks 1

Transcriptie

1 Oplossingen oefeningenreeks 1 4. Door diffractie van X-stralen in natriumchloride-kristallen stelt men vast dat de eenheidscel van dit zout een kubus is waarvan de ribbe een lengte heeft van m. De dichtheid van natriumchloride bedraagt 2.17 g/cm³. Hoeveel formuleeenheden natriumchloride komen voor in één eenheidscel? a) inhoud van de eenheidscel (5, )³=1, m³ 1, cm³ b) massa van de eenheidscel 1,79 * 2.17 * g = 3, g c) molaire massa van NaCl = 58,5g/mol massa van 1 NaCl eenheid = 58,5 g/ mol / 6,02 * = 9,72 x g d) b / c = 4 7. Welk volume neemt 50.0g ammoniakgas in bij 25,0 C en 1000mbar? (72.9l) aantal mol NH3 50g/(17g/mol)=2,94 mol volume:pv=nrt (makkelijkst, maar R moet gekend/gegeven zijn) volume bij normale omstandigheden (1000mbar, 0 C) : 2,94mol x 22,7L/mol = 66,738L volume bij gevraagde omstandigheden p1v1/t1=p2v2/t2 1000mbar x 66,738 L / 273 K = 1000mbar xv2 / 298 K V2=72,85 L 14. Bereken de procentuele samenstelling van ammoniumwaterstoffosfaat. Formule: (NH4 + )2HPO4 2- N=14g/mol.2 = 28 g/mol H=1g/mol. 9 = 9g /mol P=31g/mol = 31g /mol O=16g/mol. 4 = 64 g/mol molaire massa ammoniumwaterstoffosfaat=132 g/mol procentuele samenstelling procentuele samenstelling N: 28g * 100 / 132 g 21,2% 15. Een zout heeft volgende procentuele samenstelling K: 26.6 %; Cr: 35.4%; O: 38.0% Bereken de verhoudingsformule van dit zout. Aantal g/100g stof Aantal mol Kleinste gemene deler Kleinste gehele getallen K 26,6 0, Cr 35,4 0, O 38 2,375 3,5 7 K2Cr2O7 1

2 Oplossingen oefeningenreeks 2 1. Hoeveel ml water moet men aan elektrolyse onderwerpen om 200ml waterstofgas te bekomen bij 20.0 C en 1013mbar? (0.149ml) 2H2O 2 H2 + O2 aantal mol H2 p1v1/t1 = p2v2/t2 200mL*1013mbar/293=V2*1000mbar/273 V2=186mL H2 gas aantal mol H2 = 0,186L/22,7L/mol=0,0082mol H2 aantal mol H2O = aantal mol H2 aantal gram water = 0,0082 mol * 18g/mol=0,150g=0,150mL 2. Hoeveel l waterstofgas bij 25 C en 1010mbar bekomt men door reactie van 20.0 ml 90.0 massaprocent zwaverzuuroplossing (ρ=1.81kg/l) met een overmaat zink? (8.15l) oplossing molaire massa zwavelzuur = 98g/mol A) concentratie zwavelzuur 1810g. 0,9 1L bevat 1629g zwavelzuur 16,62 mol zwavelzuur per liter 20mL bevat dus 0,332 mol zwavelzuur H2SO4 + Zn ZnSO4 + H2 0,332 mol zwavelzuur 0,332 mol H2 op x. 22,7 L = 7,54 L in normale omstandigheden p1v1/t1=p2v2/t2 7,54Lx1000mbar / 273 K = 1010mbar x V2 / 298 K V2= 7,54*1000*298/273/1010 = 8,14L 3. Door volledige ontbinding van 200ml zuurstofwater (oplossing van waterstofperoxide; H2O2) bekomt men 1.00l zuurstofgas bij 20.0 C en 1020mbar. Hoeveel bedraagt de molariteit van het zuurstofwater? (0.419F) 2 H2O2 O2 + 2 H2O 200mL 1L bij 293K en 1020mbar a) volume zuurstofgas bij normale omstandigheden p1v1/t1=p2v2/t2 1020mbar*1L/293K=1000mbar*V/273K V=273*1020*1/(1000*293) L V=0,95L b) aantal mol O2: 0,95 L /22,7 (L/mol)=0,0418 mol c) aantal mol H2O2: 2*0,0418=0,0836mol d) concentratie: 0,0836mol/0,2L=0,418mol/L 4. a) bereken de molariteit van de waterstofchloride-oplossing bekomen door het oplossen in 2.00l water van het waterstofchloridegas verkregen door reactie van 20.0l chloorgas (gemeten bij 20 C en Pa) met voldoende waterstofgas. (veronderstel dat het volume van de waterstofchloride-oplossing eveneens 2.00l bedraagt). (0.835F) Cl2 + H2 2 HCl wordt opgelost in 2L water 2

3 20 L chloorgas P1V1/T1=P2V2/T Pa 20 L / 293 K = Pa. V2 / 273 K V2=18,91 L Cl2 aantal mol Cl2 : 18,91 L / (22,7 L/mol)= 0,83 mol aantal mol HCl : 1,66 mol HCl wordt opgelost in 2L water concentratie is dus 1,66 mol / 2L = 0,83 mol/l b) Hoeveel ml van een 2.00M natriumhydroxide-oplossing heeft men nodig om 20.0ml van deze waterstofchlorideoplossing te neutraliseren (8.35ml) NaOH + HCl NaCl + H2O aantal mol HCl in 20ml oplossing 0,83 mol / L. 20/1000 = 0,0166 mol / 20 ml aantal mol NaOH nodig: 0,0166 mol in welk volume 2M NaOH zit er 0,0166 mol 0,0166 mol / (2 mol/l) = 0,0083 L = 8,3 ml 7. Hoeveel ml 2.00M waterstofchloride-oplossing is er nodig om 25.0g aluminium volledig te laten wegreageren? Hoeveel ml 28 massa% natriumhydroxide (ρ =1.31) is er nodig om al de gevormde aluminiumionen neer te slaan? (1390 ml; 303ml) 6 HCl + 2 Al 2 AlCl3 + 3 H2 a) aantal mol Al : 25g/(26,98g/mol)=0,927 mol b) aantal mol HCl = 3 * 0,927mol=2,78 mol HCl noodzakelijk c) aantal ml HCl nodig: 2,78 mol / (2mol/L) = 1,39 L = 1390 ml 3 NaOH + Al 3+ Al(OH)3 + 3 Na + a) aantal gram NaOH in de oplossing: 1310g/L * 0,28 = 366,8 g/l NaOH b) concentratie NaOH : (366,8 g/l)/(40g/mol)=9,17 mol/l c) aantal mol Al: 0,927 d) aantal mol NaOH: 2,78 mol (=3*0,927mol) e) volume NaOH: 2,78 M / 9,17 M = 0,3L=300mL Oplossingen oefeningenreeks 4 1. Een 96 massaprocent zwavelzuuroplossing heeft een molariteit = Bereken de relatieve dichtheid van deze oplossing t.o.v. water. (1.84) De molariteit bedraagt 18 mol/l. De massa van zwavelzuur in 1 L is dus 98g/mol * 18 mol/l = 1764g/L. Deze massa is 96% van de totale massa. De totale massa van de zwavelzuuroplossing is dus 1764g/L / 0.96 = 1837,5g. 3

4 De relatieve dichtheid ten opzichte van water is dus 1.87 (gezien 1 L water 1000g weegt). 2. Je hebt 500g keukenzoutoplossing nodig, die 20.0 massaprocent natriumchloride moet bevatten. Hoeveel g vast natriumchloride en hoeveel gram water ga je samenvoegen? (100g NaCl en 400g H 2O) 20 massaprocent van 500g = 0.20 * 500g = 100g. Er is dus 100 g NaCl nodig en derhalve 400g H 2O 3. Hoeveel g kaliumnitraat moet afgewogen worden om 50.0 ml oplossing te bereiden die 60.0 mg kaliumionen per ml bevat? (7.75g KNO 3) In 50mL zijn dus 50*60mg=3000mg=3g K + ionen noodzakelijk. Het aantal mol K + ionen bedraagt 3g/(39g/mol)=0.077mol Het aantal mol KNO 3 is eveneens mol, vermits alle kaliumionen afkomstig zijn van KNO 3. Het aantal g KNO 3 is dus 0.077mol * 101g/mol = 7,7g 4. In een maatkolf van 250ml wordt 73.5g gehydrateerd aluminumsulfaat (Al 2(SO4) 3.18H 2O) gebracht. Voldoende water wordt toegevoegd om het zout op te lossen. Nadien wordt de oplossing aangelengd met water tot aan de maatstreep. Hoeveel mg aluminiumionen bevat deze oplossing per cm³? (23.8 mg Al 3+ ) Molaire massa gehydrateerd aluminiumsulfaat: 666g Molaire massa aluminiumsulfaat: 342g Aantal mol gehydrateerd aluminiumsulfaat in 73,5g = 0.11 mol Aantal mol aluminiumsulfaat = 0.11 mol Dit is in 250mL Aantal mol aluminiumsulfaat per ml = 0.11 mol / 250mL = mol Aantal mol aluminiumionen per ml = mol Aantal g per ml = mol * 27g/mol = 23,76mg 5. Hoe zou je 250g bariumchloride-oplossing bereiden, die 6.00 massaprocent bariumchloride bevat, vertrekkend van gehydrateerd bariumchloride (BaCl 2.2H 2O) en zuiver water? (17.6g BaCl 2.2H 2O in 232 g H 2O) Aantal g BaCl 2 in 250g oplossing = 250g * 0.06 = 15g Molaire massa BaCl 2=208g/mol Aantal mol BaCl 2=15g/(208g/mol)=0.072mol Aantal mol gehydrateerd BaCl 2=0.072mol Massa gehydrateerd BaCl 2=0.072mol*(244g/mol)=17,6g. 250g oplossing kan dus bereid worden door 17,6g gehydrateerd BaCl 2 op te lossen in 232,4g H 2O 6. Bereken het aantal g zuiver waterstofchloride aanwezig in 15.0 ml geconcentreerd zoutzuur (ρ=1.19g/cm³; 37.2 massaprocent waterstofchloride). (6.64g HCl) 15mL * 1.19 g / ml = 17,85g Aantal g HCl = 17,85g * 0.372=6,64g HCl 7. Welk volume geconcentreerd zwavelzuur (ρ=1.84g/cm³, 98 massaprocent zwavelzuur) bevat 60.0g zuiver zwavelzuur? (33.3 ml geconcentreerd H 2SO 4). 60g zwavelzuur zit in 60g/98*100=61,22g zwavelzuuroplossing 4

5 Een oplossing van 61,22g zwavelzuuroplossing is 33,3 ml (gezien 1mL 1,84g weegt) 8. Hoeveel g bariumchloride is nodig om 250ml oplossing te maken met dezelfde concentratie aan chloride ionen als in een keukenzoutoplossing waarvan 100ml 3.78g natriumchloride bevat? (16.8g BaCl 2) Molaire massa NaCl = 58,5g/mol; molaire massa BaCl 2 = 208g/mol Concentratie NaCl = 37,8g/L = 0.646mol/L Concentratie chlorideionen=0.646mol/l Concentratie BaCl 2 = mol/l (1 mol BaCl 2 levert opgelost 2 mol Cl ionen) Aantal mol BaCl 2 in 250mL = ¼ van Aantal gram = ¼ * * 208g = 16,8g 9. Bereken de molariteit in volgende oplossingen a) 7.88g salpeterzuur in 1l oplossing (0.125M) 7,88g/(163g/mol) = 0.125mol/L b) 42.3g bariumhydroxide per 0.5l oplossing (0.495M) 84.6g/L =84,6g/(191g/mol)/L=0.495mol/L c) 171g aluminiumsulfaat per 2l oplossing (0.250M) =85.5g/L=85,5g/(342g/mol)/L=0.25M d) 2.90g aceton in 1.5l oplossing (CH 3COCH 3) (0.0333M) =1.93g/L=1.93g/(58g/mol)/L=0.033M Oplossingen oefeningenreeks 5 9. Men voegt een overmaat aan Na2SO4-oplossing toe aan een BaCl2-oplossing. Schrijf de neerslagvergelijking. Bereken hoeveel ml van 0.3M Na2SO4 er nodig is om te reageren met 20ml van een 0.4M BaCl2-oplossing. Hoeveel gram BaSO4 is er neergeslagen? Na2SO4 + BaCl2 BaSO4 + 2 NaCl 0,3M 20mL 0,4M a) aantal mol BaCl2 : 0,02 L * 0,4 mol/l = 0,008 mol b) aantal mol Na2SO4=aantal mol BaCl2= 0,008mol c) aantal ml Na2SO4 vereist: 0,008mol / 0,3 (mol/l) = 0,02667 L = 26,66 ml d) aantal mol BaSO4 = aantal mol BaCl2 = 0,008 mol e) aantal g BaSO4 = 0,008 mol * 233,5g/mol = 1,868g 5

6 Antwoorden diagnostische toets 1 Goed 2 Fout: de verhouding in mol is 1 : 1; je moet dus 0,50 mol NaCl oplossen 3 Goed 4 Goed 5 Fout: de oplossing in B is geconcentreerder dan in A. Door deze samen te voegen, wordt de oplossing van A geconcentreerder. 6 Fout: door meer te nemen wordt wel de hoeveelheid groter, maar niet de concentratie. 7 Goed 8 a Goed b Fout: om het aantal mol om te rekenen naar een aantal gram heb je de molaire massa nodig en dus de formule van de stof. 9 a Goed b Fout: de reactievergelijking geeft de verhouding in mol weer. Je krijgt de verhouding in gram als je vermenigvuldigt met de molaire massa van elke stof. 10 Fout: 2 mol AgNO3 reageert met 1 mol BaCl2 ; de verhouding in mol is dus 2 : Goed 12 Goed 13 Fout: je voegt 110 mmol natriumfosfaat en 160 mmol magnesiumchloride bij elkaar. Uit de reactievergelijking volgt de verhouding in mol: 2 PO4 3 (aq) + 3 Mg 2+ (aq) Mg3(PO4)2(s) 6 Na + (aq) 6 Cl (aq) 6 Na + (aq) 6 Cl (aq) De verhouding in (m)mol is 2 : mmol natriumfosfaat reageert dus met 3/2 zoveel = 165 mmol magnesiumchloride. Er is dus te veel natriumfosfaat gebruikt. 14 Goed: De verhouding in mol is 1 : 1. In 9,74 ml natronloog moet evenveel NaOH zijn opgelost, als HCl in 8,76 ml. In een kleinere hoeveelheid zoutzuur bevindt zich dus eenzelfde aantal mol. 6