HOOFDSTUK 11. Kwantitatieve aspecten van reacties

HOOFDSTUK 11. Kwantitatieve aspecten van reacties Nadat je dit hoofdstuk verwerkt heb, kun je de volgende vragen beantwoorden: - Wat is de massa van een molecule H 2 SO 4? Van een Fe 2+ -ion? - Hoeveel mol is 9 gram water? - Hoeveel deeltjes zijn er in 88,5 gram keukenzout? - Bereken de massa (in gram) van 0,5 mol zoutzuur. - Hoeveel gram Cu(OH) 2 ontstaat er bij het samenvoegen van 5,00 ml NaOH (concentratie 0,850 mol/l) en 10,0 ml CuSO4 (0,520 mol/l)? - Hoeveel gram KBr is aanwezig in een oplossing van 600 ml met concentratie 0,400 mol/l? Hoeveel mol is KBr is dat? - Hoeveel gram Fe moeten we laten reageren met zuurstof om 10 gram ijzer(iii)oxide te verkrijgen? (Reactievergelijking: 4Fe + 3O 2 2 Fe 2 O 3 ) Je merkt het: de scheikunde wordt in dit hoofdstuk een stuk wiskundiger. Laat je daardoor niet afschrikken, de rekenregels zijn al bij al tamelijk eenvoudig. Door voldoende te oefenen (en geregeld te herhalen), krijg je dit hoofdstuk moeiteloos onder de knie! Freinetschool Villa da Vinci 114

26. Atoommassa molecuulmassa de unit u 1. Herhaling : atoombouw; de informatie in het P.S.E. Vorig jaar leerde je het periodiek systeem kennen. Fris je geheugen op met drie invuloefeningen: a) Vul aan zonder hulpmiddelen (dus ook zonder PSE). Kies uit : massagetal, elementsymbool, elektronenconfiguratie, protonengetal, atoomnummer Z. (= ) 54 2 8 18 Xe 18 8 131,3 - Hoeveel valentie-elektronen heeft xenon? - Tot welke groep behoort het element xenon (naam van de groep)? - Hoeveel elektronenschillen heeft xenon? - Tot welke periode behoort xenon? b) Vul aan (probeer het eerst zonder hulpmiddelen). Kies uit: atoom, unit, neutraal, protonen (3x), massa, nucleonen, massa; Z (2x); A-Z; 2000; nucleon Z = het getal of nummer = het aantal in de kern A = het getal of getal = de totale massa van het atoom uitgedrukt in u. Het aantal protonen in (de kern van) een atoom is gelijk aan. Het aantal elektronen in (de schillen van) een atoom is gelijk aan. Het aantal neutronen in (de kern van) een atoom is gelijk aan. De massa van één proton of één neutron (dus van één ) is gelijk aan 1 of 1 u. Dat stemt overeen met 1,66. 10-27 kg. De massa van een elektron stellen we gelijk aan 0 u, omdat een elektron bijna maal minder massa heeft dan een proton of een neutron. Een atoom heeft evenveel als elektronen en is dus steeds elektrisch. Freinetschool Villa da Vinci 115

c) Toepassing Het broom-atoom (Z = 35, A = 80). Vul zelf de juiste getallen in (zonder hulp). Vergelijk vervolgens met de oplossing op C:\elementaire chemie\341_atoommodel Rutherford- Bohr.htm. Br-atoom : Z = 35, A = 80 Br 80 35 Aantal protonen in de kern (Z) Aantal neutronen in de kern (A Z) Aantal elektronen rond de kern (Z) Massa van de protonen Massa van de neutronen Massa van de elektronen Massa van het Br-atoom Lading van de protonen in de kern Lading van de neutronen in de kern Lading van de volledige kern Lading van de elektronen rond de kern Lading van het volledige Br-atoom u = (symbool) u u u = (symbool) Einde van de herhaling. Freinetschool Villa da Vinci 116

2. Atoommassa en absolute molecuulmassa (+ absolute ionmassa) Bronnen: Explosief 2.2. p. 147-153 Elementaire chemie : C:\elementaire chemie\346_molecuulmassa.htm (of: klik op start H11 11.1 Molecuulmassa) C:\elementaire chemie\346b_ionmassa.htm C:\elementaire chemie\346c_formulemassa.htm Tip: lees aandachtig Explosief 2.2. p. 147-149. Maak een mindmap of een schema. Daarna kun je deze fiche grotendeels invullen. - Atomen zijn opgebouwd uit drie verschillende deeltjes: Naam deeltje p n e Massa in u - 1 unit, of 1 u, stemt overeen met 1,66. 10-27 kg = 1,66. 10-24 g of 0,00000000000000000000000166 gram. Dat is de massa van één proton, één neutron. 1 u is ook gelijk aan 1/12 van de massa een C-atoom (waarom is dat zo?). Zo is de unit overigens gedefinieerd (zie Explosief 2.2. p. 147) : 1 unit = - Nogmaals: bij het berekenen van de atoommassa (A), de massa in units (u) of de molecuulmassa houden we alleen rekening met de massa van de deeltjes in de kern (= protonen en neutronen) en NIET met de massa van de elektronen. Waarom? Freinetschool Villa da Vinci 117

- Verklaar nu zelf: Waarom is de atoommassa, uitgedrukt in units u, van een neutraal atoom (of een neutrale molecule) gelijk aan de atoommassa (in u) van het geïoniseerde atoom (resp. molecule)? Bv. zowel voor Fe als Fe - en Fe 2- en Fe 3- geldt dat u = 55,8. Waarom? - Bij de meeste elementen is de atoommassa in units (u) geen rond getal. De atoommassa van chloor, bijvoorbeeld, is 35,5 u. Hoe is dat te verklaren? Antwoord met de juiste terminologie (dit is leerstof uit het 3 e jaar; je vindt het antwoord op p. 147 in Explosief 2.2.) Absolute en relatieve atoom-, ion- of molecuulmassa In de volgende oefeningen is telkens sprake van de absolute (atoom-, molecuul-, ion-)massa en de relatieve (atoom-, molecuul-, ion)massa. Vraag : Wat is het verschil tussen absolute en relatieve massa? Antwoord: De absolute massa (symbool m) is de massa, uitgedrukt in u. Voorbeeld: De relatieve atoommassa (symbool A r ) of de relatieve molecuulmassa M r drukt uit, hoeveel maal de massa groter is dan 1 u. Bij relatieve massa s gebruiken we dus geen eenheid. De absolute atoommassa van kalium is m = 39,1 u. De relatieve atoommassa van kalium is A r = 39,1. Freinetschool Villa da Vinci 118

Vul aan (zie Elementaire Chemie): atoom Absolute massa m Relatieve atoommassa A r (u) (kg) (g) (onbenoemd) H 1,66.10-27 1,66.10-24 O 2,66.10-26 2,66.10-23 S 5,33.10-26 5,33.10-23 De absolute massa van een O 2 -molecule is m O2 =. De relatieve massa van een O 2 -molecule is M r,o2 =. (mét eenheid) (zonder eenheid) De absolute/relatieve molecuulmassa van een molecule berekenen we door. Voorbeeld: a) Leg uit hoe je berekent dat de absolute massa van H 2 O 18,0 u bedraagt. b) Wat is de relatieve molecuulmassa van H 2 O?. Freinetschool Villa da Vinci 119

Oefeningen 1) Molecuulmassa Bereken de absolute molecuulmassa m (in u) en de relatieve molecuulmassa M r van volgende moleculen (het gaat telkens om de massa van één enkele molecule). A Molecule HCl m (u) M r B HNO 3 C S 8 D H 3 PO 4 E SO 2 Oplossing : C:\elementaire chemie\oplossingen\oefening 2.11.htm (of : Start 11.1. Molecuulmassa, onderaan op de pagina). 2) Ionmassa Bereken de absolute ionmassa m (in u) en de relatieve ionmassa A r of M r van volgende ionen. Ion A Fe 2+ m (u) A r of M r B NO 3 - C NH 4 + D PO 4 3- E S 2- Oplossing: C:\elementaire chemie\oplossingen\oefening 2.27.htm of: Start 11.1. Ionmassa, onderaan op de pagina). Freinetschool Villa da Vinci 120

3) Formulemassa Vorig jaar leerde je dat bij ionbindingen (dus ook bij zouten) geen moleculen gevormd worden, maar wel een ionrooster. We kunnen dus geen (absolute of relatieve) molecuulmassa berekenen. Toch is het mogelijk om de massa per stofeenheid (bv. 1 eenheid NaCl) te berekenen. Die massa noemen we de (absolute of relatieve) formulemassa. Voor het overige is er geen verschil met het berekenen van de molecuulmassa. Oefening Bereken de absolute formulemassa m (in u) en de relatieve formulemassa M r van volgende zouten. A B C D E Zout BaBr 2 ZnSO 4 NaCl Al 2 O 3 Ca 3 (PO 4 ) 2 m (u) M r Oplossing: C:\elementaire chemie\oplossingen\oefening 2.28.htm of: Start 11.1. Formulemassa, onderaan op de pagina). Tot slot volgt nog één uitgewerkte berekening. Als je de leerstof onder de knie hebt, moet je meteen de ontbrekende getallen kunnen invullen: Formule-eenheid of Roostereenheid : Al 2 (SO 4 ) 3 Absolute formulemassa m : Relatieve formulemassa : 2 x u+ 3 x u = 342,3 u M r = Freinetschool Villa da Vinci 121

27. Stofhoeveelheid, molaire massa, mol, constante van Avogadro Bronnen: C:\elementaire chemie\347_molaire massa.htm (of : 11.2. Stofhoeveelheid) Explosief 2.2. p. 147-153 (vooral 148-149) 1. Enkele begrippen Hoeveel jaar zou het (bij benadering) duren om alle watermoleculen in één druppel water te tellen, als je tien moleculen per seconde kunt tellen en als 6 miljard mensen je helpen tellen? (Dit moet je niet per se weten, maar het geeft wel een goed beeld van het enorme aantal moleculen op aarde ) De mol (meervoud: molen) De mol is de favoriete maateenheid van de chemicus. Hoe is een mol gedefinieerd? Definitie: de mol 1 mol stof = deeltjes. N A = N A noemen we de van. Drie opmerkingen over N A : (1) Let op de eenheid van N A : [N A ] = mol -1 = per mol. (2) Een exactere waarde voor N A is N A = 6,02214129. 10 23 mol -1. Voluit geschreven betekent dat : 602 214 129 000 000 000 000 000 deeltjes per mol materie. Of zo n zeshonderdduizend miljard miljard deeltjes per mol materie (of: per gram waterstof, of per 1/12 gram koolstof). (3) N A is maar bij benadering gekend (tot op ongeveer 8 cijfers nauwkeurig). De afwijking van de reële waarde is dus zo n 10 15 (een miljoen miljard). Freinetschool Villa da Vinci 122

Toepassing. Vul aan: 1 mol stemt overeen met het aantal atomen in 1/12 van 12 gram koolstof 12 C. H m = u 1 mol H = 6,0.10 23 H-atomen = g H H 2 m = 1 mol H 2 = H 2 -moleculen = g H 2 H 2 O m = 1 mol H 2 O = H 2 O-moleculen = g H 2 O Cu m = 1 mol Cu = Cu-atomen = g Cu Zorg dat je de getallen in deze tabel begrijpt! Molaire massa M Definitie: molaire massa De molaire massa M van een stof is. De eenheid van M is. - De getalwaarde van M is eenvoudigweg gelijk aan. - Het is dan ook heel eenvoudig om deze tabel aan te vullen (maar let op de eenheden!): H M H 2 H 2 O Cu H 2 SO 4 Freinetschool Villa da Vinci 123

Stofhoeveelheid Geef drie mogelijkheden om een hoeveelheid stof uit te drukken (zie Elementaire Chemie). Geef telkens het symbool en noem de eenheid. Uitdrukkingswijze van stofhoeveelheid Symbool Eenheid 1) 2) 3) Symbolen. De volgende symbolen moet je goed kennen! m (x) = de absolute massa van stof x n (x) = het aantal mol van stof x M (x) = de molaire massa van stof x N(x) = het aantal deeltjes van stof x = de stofhoeveelheid N A = de constante van Avogadro = mol -1 Uitgewerkt voorbeeld 1. De molaire massa van water is 18 g/mol. Hoeveel mol is 9 gram water? n H2 O = m H 2 O M H2 O = 9 g = 0,5 mol 18 g/mol Om het aantal mol van een stof te vinden, deel je de massa door de massa (kloppen de eenheden?) Freinetschool Villa da Vinci 124

Uitgewerkt voorbeeld 2. Gegeven is dat voor een bepaalde stof N = 10 25 deeltjes. Hoeveel mol is dat? n = N N A = 10 25 6,022 10 23 = 16,606 mol mol 1 Om het aantal mol van een stof te vinden, deel je de door de (kloppen de eenheden?) 2. Samenvattend schema: Het correct omrekenen van gram naar mol en naar het aantal deeltjes is uiteraard zeer belangrijk. Het volgende schema zet alles op een rijtje: M (X) ( g mol ) x N ( - ) A mol m (g) n (mol) N ( - ) (X) (X) (X) x M (X) ( g mol ) N ( - ) A mol Voorbeeld 1: Wat is de formule voor n(x) als je m(x) en M(X) kent? Antwoord: n(x) = m(x) : M(X) Controleer of de eenheden kloppen : Voorbeeld 2 : Hoe bereken je de absolute massa m(x) als je het aantal deeltjes N(X) en de molaire massa M(X) kent? Antwoord: Dit doe je in twee stappen : m (X) = N (X)M (X) N A Controleer of de eenheden kloppen : Freinetschool Villa da Vinci 125

5 Tips : 1. Leer het schema best niet domweg uit het hoofd. Probeer het in de eerste plaats te begrijpen (je zult wel eerst aan de verschillende symbolen moeten wennen). 2. Schrijf het schema over met de namen van de grootheden erbij. 3. Gebruik de eenheden om de rekenstappen af te leiden. De eenheden moeten immers altijd kloppen! 4. Je zou (als hulp voor jezelf) in staat moeten zijn dit schema zelf op te stellen. Dat lukt wel nadat je een paar oefeningen hebt gemaakt. 5. Maak oefeningen tot je alle omzettingen beheerst. 3. En nu ga je zelf aan de slag! 1) Hoeveel is de massa (in g) van? A 1 mol HCl B 0,5 mol H 2 SO 4 C ¼ mol H 3 PO 4 D 1,12 mol P 2 O 5 E 0,79 mol H 2 O 2) Hoeveel mol is? Enkele antwoorden: A : 36,5 g ; B : 49,05 g ; C : 24,5 g Oplossing: Elementaire chemie: Start 11.1. Molaire massa mol constante van Avogadro, onderaan op de pagina) A 5,0 g H 2 O B 10,0 g HNO 3 C 40,5 g H 2 SO 4 D 138,25 g P 2 O 5 E 122,44 g HCl Enkele antwoorden: A: 0,28 mol ; B : 0,159 mol Oplossing: Elementaire chemie: Start 11.1. Molaire massa mol constante van Avogadro, onderaan op de pagina) Freinetschool Villa da Vinci 126

3) Hoeveel moleculen zijn er aanwezig in volgende hoeveelheden? A 1,58 kg P 2 O 5 B 12,15 g H 2 SO 4 C 1,00 L H 2 O D 2,45 mol HNO 3 E 88,16 g HCl Enkele antwoorden: A: 6,7.10 24 ; B : 7,4. 10 22 Oplossing: Elementaire chemie: Start 11.1. Molaire massa mol constante van Avogadro, onderaan op de pagina) Test jezelf! Heb je alles begrepen over de omrekeningen tussen molaire massa, stofhoeveelheid en aantal deeltjes? Maak de drie slotoefeningen hieronder. De oplossing vind je op C:\elementaire chemie\347_molaire massa.htm (of: start 11.1 Molaire massa, helemaal onderaan op de pagina). Oefening 1 : mol naar (kilo)gram. Trek pijlen van links naar rechts. Freinetschool Villa da Vinci 127

Oefening 2 : (kilo)gram naar mol. Trek pijlen van links naar rechts. Oefening 3 : mol of (kilo)gram naar aantal moleculen. Trek pijlen van links naar rechts. Freinetschool Villa da Vinci 128

28. De concentratie van een oplossing Bronnen: - C:\elementaire chemie\424_concentratie.htm (jaar 4 11.3 Concentratie van oplossingen) - C:\elementaire chemie\423_procentuele samenstelling.htm (jaar 4 11.4 Procentuele samenstelling van oplossingen) 1. Wat is een oplossing? (definitie) 2. Welke twee vragen zijn bij elke oplossing van belang? a) b) 3. Lees aandachtig het voorbeeld van de oplossing van suikerklontjes in water, op Elementaire Chemie. Het zal je helpen om te snappen wat volgt. 4. Hoe drukken we de concentratie van een oplossing uit? Hiervoor bestaan twee grootheden, namelijk: m : symbool : formule: ρ* = = eenheid : m : symbool : formule: c = = eenheid : Freinetschool Villa da Vinci 129

5. Wat is het verschil tussen de symbolen ρ en ρ*? Antwoord: ρ is het symbool van, terwijl ρ* het symbool is van. 6. Eenvoudige toepassing. Je doet 8,00 gram NaOH in een maatkolf. Dan voeg je water bij tot aan de ijkstreep van 100 ml. Bereken de massaconcentratie van deze oplossing (let op: dit is niet dezelfde oplossing als op Elementaire Chemie!): ρ* = 7. A) Met welke formule reken je massaconcentratie ρ* om in molconcentratie c? B) Met welke formule reken je bijgevolg c om in ρ*? A) = B) = Deze formules moet je kennen! 8. Bereken de molconcentratie van de NaOH-oplossing in vraag 6 : c = 9. Oefeningen 9.1. Bereken de massaconcentraties van volgende oplossingen. Geef ook telkens de naam van de opgeloste stof (herhalingsoefening). a CuSO 4 0,100 mol/l kopersulfaat g / L b c d Na 2 CO 3 0,500 mol/l H 2 SO 4 3,00 mol/l KMnO 4 0,360 mol/l Freinetschool Villa da Vinci 130

E NaNO 3 1,14 mol/l Antwoorden: A : 15,96 g/l ; B : 52,0 g/l ; C : 294,3 g/l ; d: 56,88 g/l ; e: 96,9 g/l Oplossing: C:\elementaire chemie\424_concentratie.htm 9.2. Bereken de molconcentraties van volgende oplossingen. Geef ook de naam. a 16,60 g KI / 100 ml kaliumjodide mol/l b c d e 17,00 g NaNO 3 / 250 ml 1,76 kg H 2 SO 4 / L 12,45 g CuSO 4 / 500 ml 0,832 g Na 2 CO 3 / 100 ml Antwoorden: a : 1,000 mol/l ; b : 0,800 mol/l ; c: 17,9 mol/l ; d: 0,1560 mol/l ; e: 0,080 mol/l Oplossing: C:\elementaire chemie\424_concentratie.htm 9.3. Hoeveel opgeloste stof is er aanwezig in volgende oplossingen. Druk de hoeveelheid uit in gram en in mol. Mol Gram a 3,00 L NaCl 2,00 mol/l b 600 ml KBr 0,400 mol/l c 288 ml CaCl 2 0,024 g/l d 1,16 L Ca(NO 3 ) 2 0,114 mol/l e 1,00 ml NaCl 24,6 g/l Antwoorden: a: 6,00 mol, 351 g ; b: 0,240 mol, 28,6 g ; c: 6,3. 10-5 mol, 0,0069 g ; d: 0,132 mol, 21,7 g ; e: 4,21.10-4 mol, 0,0246 g Oplossing: C:\elementaire chemie\424_concentratie.htm Freinetschool Villa da Vinci 131

10. Procentuele samenstelling van oplossingen a) Hoeveel suiker bevat een 10 % oplossing van suiker in water? Antwoord: suiker per suikerwater. b) Zware trappistenbieren bevatten tot 11 % alcohol. Hoeveel alcohol is dat (in ml) per liter bier? Antwoord: alcohol per trappistenbier. Freinetschool Villa da Vinci 132

29. Stoichiometrische vraagstukken Bronnen: - C:\elementaire chemie\347b_stoichiometrie.htm - http://nl.wikipedia.org/wiki/stoichiometrie 1. Wat is stoichiometrie 19? Lees het korte Wikipedia-artikel over stoichiometrie. Beantwoord de vragen: a) Verklaar de etymologie van het woord stoichiometrie. b) Wat is stoichiometrie? c) Met welke andere chemische wet (principe) houdt de stoichiometrie verband? d) Wie ontdekte de stoichiometrie? Waar en wanneer leefde hij? 19 Ook stoechiometrie genoemd Freinetschool Villa da Vinci 133

2. Lees aandachtig het voorbeeld over de synthese van water, op Elementaire Chemie (bekijk ook de afbeeldingen). We bekijken een (onrealistisch) voorbeeld met uiterst weinig deeltjes: Voor de reactie H 2 O 2 Na samenvoegen (mengsel van H 2 en O 2 ) Evolutie tijdens de reactie Na de reactie (verbinding van H en O) Aantal moleculen waterstofgas vóór de reactie (tel ze!) : Aantal moleculen zuurstofgas vóór de reactie : Aantal moleculen water na de reactie : Totaal aantal (gebonden) atomen vóór de reactie: Totaal aantal (gebonden) atomen na de reactie: Totale absolute massa vóór de reactie: Totale absolute massa na de reactie: Formuleer zelf een besluit uit deze berekeningen: Freinetschool Villa da Vinci 134

3. Samenvatting: De voorgetallen of in een reactievergelijking geven niet enkel aan hoeveel er reageren en ontstaan, maar ook hoeveel er reageert en ontstaat. En daaruit kunnen we berekenen hoeveel er reageert en ontstaat. 2 H 2 + O 2 2 H 2 O moleculen + molecule moleculen mol + mol mol gram + gram gram 4. Oefening. Vul bij de onderstaande reactievergelijkingen, waar één hoeveelheid gegeven is, de ontbrekende gegevens in: C + O 2 CO 2 1 mol +... mol... mol... mol +... mol 3 mol H 2 + Cl 2 2 HCl... mol +... mol 2 mol 3 mol +... mol... mol... mol +... mol 3 mol Freinetschool Villa da Vinci 135

P 4 + 5 O 2 P 4 O 10 2 mol +... mol... mol 0,2 mol +... mol... mol 2 NH 3 N 2 + 3 H 2 2 mol... mol +... mol... mol 4 mol +... mol Oplossing: C:\elementaire chemie\347b_stoichiometrie.htm 5. (!) Oefening. Beschouw de volgende reactie: 4 Fe + 3 O 2 2 Fe 2 O 3 Voeg een apart blad toe met je berekeningen. a) Hoeveel g Fe 2 O 3 ontstaat er als er 5,00 g Fe reageert? Antwoord: b) Hoeveel g O 2 reageert er met 20,0 g Fe? Antwoord: c) Hoeveel g Fe moeten we laten reageren om 8,12 g Fe 2 O 3 te bekomen? Antwoord: d) Hoeveel g O 2 is er nodig om 20,0 g Fe 2 O 3 te verkrijgen? Antwoord: Antwoorden: a) 7,15 g Fe2O3; b) 8,61 g O2; c) 5,69 g Fe; d) 6,02 g O2 De oplossing (met de berekening) vind je op C:\elementaire chemie\347b_stoichiometrie.htm. Freinetschool Villa da Vinci 136

6. Oefening. We beschouwen de reactie: CaCO 3 + 2 HCl -> CaCl 2 + H 2 O + CO 2 Verbind links met rechts: Oplossing: C:\elementaire chemie\347b_stoichiometrie.htm (onderaan op de pagina : Stoichiometrie 1 en 2). 7. Oefening. Beschouw de reactie: 2 Al + 3 H 2 SO 4 -> Al 2 (SO 4 ) 3 + 3 H 2 a) Hoeveel Al 2 (SO 4 ) 3 ontstaat er als er 0,60 mol Al reageert? A B C D 0,30 mol 0,60 mol 0,90 mol 1,20 mol b) Hoeveel Al 2 (SO 4 ) 3 ontstaat er als er 1,20 mol H 2 SO 4 reageert? A B C D E 0,40 mol 0,60 mol 1,20 mol 2,40 mol 3,60 mol Freinetschool Villa da Vinci 137

c) 3 mol Al reageert met A 1,5 mol H 2 SO 4 B 2 mol H 2 SO 4 C 3 mol H 2 SO 4 D 4,5 mol H 2 SO 4 E 9 mol H 2 SO 4 d) Als er 5,40 g Al reageert ontstaat er A 0,200 g H 2 B 0,267 g H 2 C 0,400 g H 2 D 0,600 g H 2 E 1,200 g H 2 e) Hoeveel Al moeten we laten reageren om 102,69 g Al 2 (SO 4 ) 3 te verkrijgen? A B C D E 4,05 g 5,40 g 8,10 g 12,15 g 16,20 g De oplossing vind je onderaan op C:\elementaire chemie\347b_stoichiometrie.htm. Freinetschool Villa da Vinci 138

30. Werken met concentraties (stoichiometrie, deel 2) Bronnen: - C:\elementaire chemie\425_werken met concentraties.htm In deze fiche leer je hoe je een bepaalde concentratie (in oplossing) kunt bereiden. 1. Over welk materiaal moet je beschikken om concentraties te bereiden? en. 2. Welke vier elementen moet je kennen om een concentratie te kunnen bereiden? 3. (!) Je wil 250 ml waterige oplossing van NaCl bereiden, met een concentratie van 0,162 mol/l. 3.1. Geef in drie stappen aan hoe je het aantal gram NaCl berekent, dat je nodig hebt. Geef bij elke stap de nodige uitleg (zodat je dit later bij het studeren nog steeds begrijpt). Stap 1 : Stap 2 : Stap 3 : Freinetschool Villa da Vinci 139

3.2. Lees op Elementaire Chemie aandachtig hoe je de oplossing bereidt (dit moet je in het labo zelf kunnen). Neem eventueel enkele notities: 4. Oefening. Hoeveel gram van de op te lossen stof moet je afwegen om volgende oplossingen te bereiden? (Gebruik het periodiek systeem voor de atoommassa s). Maak de berekening eerst op een apart blad. Schrijf ze daarna in de rechterkolom (gebruik oefening a als voorbeeld). De antwoorden vind je onder de tabel. a 100 ml KOH 1,00 mol/l 100 ml KOH 1,00 mol/l bevat n = c. V = mol/l. L = mol KOH. Dit is m = n. M = mol. g/mol = g KOH. b 250 ml NaCl 0,500 mol/l Freinetschool Villa da Vinci 140

c 500 ml KMnO 4 0,020 mol/l d 1 L H 2 SO 4 0,12 mol/l e 250 ml NaNO 3 1,16 mol/l Antwoorden : a) 5,61 g KOH; b) 7,31 g NaCl; c) 1,58 g KMnO 4 ; d) 11,7 g H 2 SO 4 ; e) 29,3 g NaNO 3 Uitgewerkte oplossing: C:\elementaire chemie\425_werken met concentraties.htm Freinetschool Villa da Vinci 141

5. Pipet pipetteren Lees aandachtig de uitleg over de pipet en pipetteren op Elementaire Chemie. Je zult de pipet in het labo gebruiken. 6. Oefening Voorbeeldoefening : Hoeveel NaOH is er aanwezig in 25 ml NaOH-oplossing 0,632 mol/l? Lees de oplossing op Elementaire Chemie. Zorg dat je alle stappen begrijpt en zelf ook kunt uitvoeren. Neem de oplossing hier over: Oefen nu zelf. Hoeveel gram van de opgeloste stof is er aanwezig in volgende hoeveelheden? a) 25 ml KOH 1,00 mol/l b) 100 ml NaCl 0,500 mol/l c) 422 ml KMnO 4 0,020 mol/l d) 66 ml H 2 SO 4 0,12 mol/l e) 138 ml NaNO 3 1,16 mol/l Maak de berekeningen op een apart blad. Antwoorden: a) 1,403 g KOH; b) 2,925 g NaCl; c) 1,334 g KMnO 4 ; d) 0,777 g H 2 SO 4 ; e) 16,168 g NaNO 3 Oplossing op C:\elementaire chemie\425_werken met concentraties.htm 7. Maatcilinder Lees aandachtig de uitleg over de maatcilinder op Elementaire Chemie. Je zult de maatcilinder in het labo gebruiken. Freinetschool Villa da Vinci 142

8. Oefening Voorbeeldoefening : Hoeveel ml NaOH-oplossing 0,567 mol/l moeten we afmeten als we 2,388 g NaOH willen nemen? Lees de oplossing op Elementaire Chemie. Zorg dat je alle stappen begrijpt en zelf ook kunt uitvoeren. Neem de oplossing hier over: Oefen nu zelf. a b c d Hoeveel ml KOH 1,00 mol/l moeten we afmeten als we 12,00 g KOH willen? Hoeveel ml NaCl 0,500 mol/l moeten we afmeten als we 0,856 mol NaCl willen? Hoeveel ml KMnO 4 12,56 g/l moeten we afmeten als we 5,22 g KMnO 4 willen? Hoeveel ml H 2 SO 4 60,00 g/l moeten we afmeten als we 2,05 mol H 2 SO 4 willen? Maak de berekeningen op een apart blad. Antwoorden: a) 214 ml; b) 1712 ml; c) 416 ml; d) 3352 ml Freinetschool Villa da Vinci 143

31. Stoichiometrische berekeningen met concentraties 1. Herhaling: neerslagreacties. We voegen een oplossing van natriumhydroxide (chemische formule: ) en kopersulfaat ( ) bij elkaar. a) Schrijf de reactievergelijking (zoek eerst op of een neerslag ontstaat; pas de coëfficiënten aan). b) Bekijk deze reactie op Elementaire Chemie (video op C:\elementaire chemie\425_werken met concentraties.htm, scroll naar stoichiometrische berekeningen met concentraties, bijna onderaan). o Waarom gebruiken we oplossingen (en niet de vaste stoffen)? c) Bij het samenvoegen van beide oplossingen gebeurt volgende reactie (controleer je antwoord bij a 20 ): 2 NaOH + CuSO 4 Na 2 SO 4 + Cu(OH) 2 (vast) Uitgewerkt voorbeeld: Hoeveel gram Cu(OH) 2 ontstaat er bij samenvoegen van 5,00 ml NaOH 0,850 mol/l en 10,0 ml CuSO4 0,520 mol/l? We werken deze opgave uit met de tabel op de volgende bladzijde. 20 Had je moeite met opgave a? Herhaal dan het hoofdstuk neerslagreacties. Herhaal eventueel ook de theorie over de bindingen. Zulke oefeningen moet je zelfstandig kunnen oplossen! Freinetschool Villa da Vinci 144

Vul de tabel aan. Probeer vooral alles te begrijpen! Reactieverhouding : NaOH CuSO 4 Na 2 SO 4 Cu(OH) 2 Voor de reactie 0 Verdwijnt bij de reactie Ontstaat bij de reactie 0 Na de reactie 0 Bij het samenvoegen van bovenstaande oplossingen ontstaat er dus. 2. Oefeningen. Werk deze oefeningen uit op een apart blad. De oplossingen vind je onderaan op C:\elementaire chemie\425_werken met concentraties.htm. a) Hoeveel Al 2 S 3 ontstaat er als er voldoende AlCl 3 reageert met 20,0 ml Na 2 S 0,50 mol/l? (Antwoord: 0,501 g AL 2 S 3 ) 3 Na 2 S + 2 AlCl 3 Al 2 S 3 (vast) + 6 NaCl b) Koolstofdioxide wordt kan als volgt bereid worden: CaCO 3 + 2 HCl CaCl 2 + H 2 O + CO 2 (gas) Hoeveel gram CaCO 3 en hoeveel ml HCl 6,00 mol/l moeten we samenvoegen als we 2,00 g CO 2 (gas) willen verkrijgen? (Antwoord: 4,600 g CaCO 3 en 15 ml HCl) Freinetschool Villa da Vinci 145

32. Overmaat Bij de reactie H 2 + Cl 2 2 HCl reageert 1 mol waterstofgas met 1 mol chloorgas en wordt er 2 mol zoutzuur gevormd. Maar wat als je niet één mol, maar 2 mol chloorgas met 1 mol waterstofgas zou laten reageren? Dan blijft mol chloorgas achter na de reactie (er is onvoldoende waterstofgas aanwezig om de reactie te laten voortduren). Men zegt dan dat er een overmaat van 1 mol chloorgas is (hoeveel gram is dat? ). Definitie: Overmaat bij een chemische reactie is het teveel van een uitgangsstof dat niet wegreageert. Toepassing: Men laat 4,6 gram koper reageren met een 20 gram zuurstofgas. Er ontstaat 23 gram koperoxide CuO, een zwarte vaste stof. a) Schrijf de reactievergelijking : b) Bereken de overmaat aan zuurstofgas (antwoord: 1,6 gram). Freinetschool Villa da Vinci 146