Titrimetrische gehaltebepalingen op projectbasis in 4 HAVO Ontwikkel / Ontwerp \ Evaluatie Ing. Gavin Kronig supplement Examencommissie Dr. F.G.M. Coenders datum: 08-02-207 Drs. W.J. Gradussen
Inhoudsopgave Bijlage Planner bovenbouwprogramma (oud) 2 Bijlage 2 Planner bovenbouwprogramma (nieuw) 4 Bijlage 3 Overzicht van bij de leerlingen aanwezige voorkennis 6 Bijlage 4 Mental map 8 Bijlage 5 Leerdoelen 0 Bijlage 6 Leerlingenbundel 3 Bijlage 7 Simulatie van een zuur-base titratie 35 Bijlage 8 Beoordelingsmodel 39 Bijlage 9 Toetsing van gestelde leerdoelen aan de havo-syllabus 42 Bijlage 0 Eindtermen en specificaties uit de havo-syllabus 45
Bijlage Planner bovenbouwprogramma (oud) 2
Planner bovenbouwprogramma (oud) 3
Bijlage 2 Planner bovenbouwprogramma (nieuw) 4
Planner bovenbouwprogramma (nieuw) 5
Bijlage 3 Overzicht van bij de leerlingen aanwezige voorkennis 6
Overzicht van bij de leerlingen aanwezige voorkennis bij aanvang van projectweek 2 categorie stoffen en materialen chemische concepten en processen chemisch rekenen praktische vaardigheden Voorkennis de begrippen protonen, neutronen, elektronen, lading en atoomnummer hanteren bij het beschrijven van de bouw van atomen en ionen symbolen en namen van atoomsoorten en enkelvoudige ionsoorten gebruiken gebruiken van de begrippen coëfficiënt en index verhoudingsformule van een zout (alleen enkelvoudige ionen) geven aan de hand van de systematische naam en omgekeerd de covalenties voor niet-metalen aangeven middels het periodiek systeem met behulp van een gegeven molecuulformule en covalenties een structuurformule geven op microniveau het verschil tussen een moleculaire stof en een zout benoemen de begrippen atoombinding (gemeenschappelijk elektronenpaar), polaire atoombinding (O-H en N-H binding), ionbinding, vanderwaalsbinding en waterstofbruggen (N-H en O-H) gebruiken citroensap, azijn, wc-eend en zoutzuur als zure en ammonia, een oplossing van groene zeep en een oplossing van soda als basische oplossingen benoemen benoemen dat zure oplossingen een zure smaak hebben en basische oplossingen glibberig aanvoelen toelichten dat zuur-base-indicatoren stoffen zijn die afhankelijk van de zuurgraad van een oplossing een bepaalde kleur aannemen lakmoes en rodekoolsap benoemen als zuur-base-indicatoren kloppende reactievergelijking geven van processen waarbij beginstoffen en reactieproducten gegeven zijn de ph of zuurgraad toelichten als maat voor hoe zuur of hoe basisch een oplossing is benoemen dat de ph schaal loopt van 0 tot 4 benoemen dat de ph van: water gelijk is aan 7; een zure oplossing kleiner is dan 7; een basische oplossing groter is dan 7 toelichten dat met een zuur-base-indicator een indicatie kan worden verkregen of een oplossing zuur, neutraal of basisch is toelichten dat met universeel indicatorpapier een indicatie kan worden verkregen van de ph waarde van een oplossing rekenen met eenheden en voorvoegsels significante cijfers hanteren bij het rekenen met meetwaarden massa (m), volume (V), molecuulmassa (M), atoommassa (A), chemische hoeveelheid (n(x)), molaire massa (M(X)), dichtheid (ρ), massapercentage, massa-ppm, massa-ppb en volumepercentage gebruiken in berekeningen het principe van de stoichiometrische verhouding gebruiken Algemeen reageerbuis, weegschaal, bekerglas, erlenmeyer en maatcilinder gebruiken lakmoespapier en universeel indicatorpapier gebruiken Pipetteren en titreren buret spoelen met demiwater op concentratie brengen van de buret met natronloog vullen met natronloog van de buret met behulp van trechter tot onder nul-maatstreep spoelen van de volpipet met demiwater bevestigen van pipetteerballon op pipet op concentratie brengen van volpipet pipetteren buretstand aflezen in twee decimalen en noteren druppelsgewijs natronloog uit buret laten lopen omslagpunt visueel bepalen 7
Bijlage 4 Mental map 8
De benodigde vaardigheden en vakkennis voor de bepaling van het gehalte zwavelzuur volgens een mental map Legenda: activiteit - voorkennis - gedeeltelijke voorkennis - nieuwe vaardigheid of nieuw vakbegrip. 9
Bijlage 5 Leerdoelen 0
Leerdoelen (/2) Oriëntatie Zuren en zure oplossingen zuren herkennen als stoffen die een oplossing zuur maken 2 het H + ion herkennen als het deeltje dat een oplossing zuur maakt 3 zuren herkennen als stoffen die H + ionen afsplitsen 4 zwavelzuur (H 2 SO 4 ) herkennen als sterk zuur 5 vergelijking voor de ionisatie van zwavelzuur herkennen 6 de waardigheid van zwavelzuur herkennen als het aantal H + ionen dat per zwavelzuurmolecuul kan worden afgesplitst Basen en basische oplossingen 7 basen herkennen als stoffen die oplossingen basisch maken 8 het hydroxide-ion (OH - ) herkennen als het deeltje dat een oplossing basisch maakt 9 basen herkennen als stoffen die H + ionen opnemen 0 basen herkennen als stoffen die H + ionen onttrekken aan water waardoor uit watermoleculen OH - ionen ontstaan de waardigheid van een base herkennen als het aantal H + ionen dat per basedeeltje kan worden opgenomen 2 vergelijking voor de reactie tussen een basische stof en water herkennen 3 natriumhydroxide (NaOH) herkennen als goed oplosbaar zout 4 herkennen dat als natriumhydroxide oplost in water het uiteen valt in natriumionen en hydroxide-ionen 5 vergelijking voor het oplossen van natriumhydroxide herkennen 6 herkennen dat het oplossen van natriumhydroxide gerelateerd is aan het verkrijgen van een basische oplossing Zuurgraad en ph 7 herkennen dat een zure oplossing altijd een hogere concentratie opgeloste H + ionen bevat dan zuiver water 8 herkennen dat een hogere [H + ] gerelateerd is aan een sterker zure oplossing 9 herkennen dat een hogere concentratie zure stof gerelateerd is aan een hogere [H + ] en aan een sterker zure oplossing 20 herkennen dat een basische oplossing altijd een hogere concentratie opgeloste OH - ionen bevat dan zuiver water 2 herkennen dat een hogere [OH - ] gerelateerd is aan een sterker basische oplossing 22 herkennen dat een hogere concentratie basische stof gerelateerd is aan een hogere [OH - ] en aan een sterker basische oplossing 23 de ph schaal als maat voor de zuurgraad van waterige oplossingen herkennen 24 herkennen dat door een zure stof aan zuiver water toe te voegen de [H + ] toeneemt, de oplossing zuur wordt en de ph kleiner dan 7 25 herkennen dat door een basische stof aan zuiver water toe te voegen de [OH - ] toeneemt, de oplossing basisch wordt en de ph groter 7 Neutralisatie 26 neutralisatie herkennen als een proces waarbij aan een zure oplossing een zodanige hoeveelheid basische oplossing wordt toegevoegd dat de resulterende oplossing een ph van 7 verkrijgt 27 herkennen dat neutralisatie voortkomt uit de reactie van H + met OH - tot H 2 O 28 vergelijking voor de neutralisatie van een sterk zure oplossing herkennen 29 herkennen dat als alle H + ionen in de zure oplossing zijn omgezet in watermoleculen de oplossing neutraal is geworden en de ph gelijk aan 7 30 het omslagpunt herkennen als het punt waarop het einde van de neutralisatie is bereikt en de ph van de zure oplossing 7 is geworden 3 neutralisatie herkennen als een proces dat kan worden gebruikt om van een oplossing het gehalte opgelost zuur te bepalen Zuur-base titratie 32 zuur-basetitratie herkennen als een titratie waarmee het gehalte aan opgeloste zure stof in een zure oplossing kan worden bepaald 33 zuur-basetitratie herkennen als een proces dat bestaat uit het stapsgewijs toevoegen van kleine hoeveelheden basische oplossing met bekende [OH - ] aan de onderzochte zure oplossing 34 de reactie tijdens een zuur-basetitratie herkennen als neutralisatiereactie 35 herkennen dat de titratie wordt uitgevoerd om nauwkeurig te bepalen hoeveel basische oplossing nodig is om alle H + ionen te neutraliseren 36 herkennen dat om het omslagpunt vast te kunnen stellen het moment van volledige neutralisatie zichtbaar moet worden gemaakt 37 herkennen dat een indicator wordt gebruikt om het bereiken van het omslagpunt zichtbaar te maken 38 herkennen dat een indicator moet worden gebruikt die van kleur verandert als de ph van de onderzochte oplossing 7 is geworden
Praktische Opdracht : Leerdoelen (2/2) Molariteit Verwerken 39 molariteit ([X]) herkennen als de concentratie van een opgeloste stof X in mol per liter of mmol/ml 40 molair (M) gebruiken als de eenheid mol/l of mmol/ml 4 [X], V en n gebruiken in een berekening Natronloog 42 natronloog herkennen als triviale naam voor een oplossing van natriumhydroxide in water 43 natriumhydroxide herkennen als een goed oplosbaar zout dat hydroxide-ionen bevat 44 op basis van de oplosvergelijking en molariteit van een zout de concentraties van de opgeloste ionsoorten berekenen Gehalte 45 herkennen dat van de toegevoegde natronloog uit de buret de concentratie hydroxide-ionen bekend is 46 herkennen dat met de concentratie hydroxide-ionen en het benodigd aantal ml natronloog, het aantal mmol OH - ionen kan worden berekend dat nodig was voor de neutralisatie van alle H + ionen 47 herkennen dat het aantal mmol H + ionen dat aanwezig was in het onderzochte volume zure oplossing, kan worden berekend 48 op basis van de neutralisatievergelijking en het aantal mmol OH -, het aantal mmol H + berekenen 49 herkennen dat aan de hand van het aantal mmol H + ionen en het volume van de onderzochte zure oplossing [H + ] kan worden berekend 50 vergelijking voor de ionisatie van zwavelzuur herkennen 5 op basis van [H + ] en de ionisatievergelijking van zwavelzuur de molariteit van zwavelzuur berekenen 52 concentratie in mol/l omrekenen naar g/l 2
Bijlage 6 Leerlingenbundel 3
Praktische Opdracht het gehalte zwavelzuur in een zwavelzuuroplossing 4 HAVO leerlingenbundel: molariteit / inleiding zuur-base theorie / zuur-base titratie Naam : Naam partner : Ter beoordeling: ja / nee 4
Inhoudsopgave. Inleiding 6 2. Molariteit 8 Opdracht Een oplossing van AlCl 3 9 Opdracht 2 Natronloog 20 3. Herhaling van practicumvaardigheden 2 Opdracht 3 Werken met een pipet 2 Opdracht 4 Werken met een buret 23 4. Inleiding zuur-base theorie 25 Opdracht 5 Een oplossing van zwavelzuur 28 5. Gehaltebepaling aan de hand van een zuur-base titratie 29 6. Gehaltebepaling in de praktijk 3 Opdracht 6 Gehaltebepaling van zwavelzuur in een zwavelzuuroplossing 3 5
. Inleiding Praktische Opdracht Het is de bedoeling dat je samen met een partner het gehalte zwavelzuur in een oplossing van zwavelzuur gaat bepalen. Om dit uit te kunnen voeren zal je samen met je partner je eerst moeten verdiepen in de achtergrond van de gehaltebepaling en de praktische vaardigheden die hiervoor nodig zijn onder de knie moeten krijgen. De gehaltebepaling is gebaseerd op een zogenaamde zuur-base titratie. Om het principe hiervan te begrijpen is het nodig om kennis op te doen over zuur-base theorie. Wat zijn de karakteristieke eigenschappen van zure en basische stoffen en oplossingen? Wat voor reacties treden op als zure en basische oplossingen bij elkaar worden gevoegd? Hoe stel je de reactievergelijking van een neutralisatie op? Om uit de meetgegevens het gehalte te berekenen is het nodig om met het begrip molariteit om te kunnen gaan. De molariteit van een oplossing is in feite niets anders dan de concentratie in mol per liter in plaats van gram per liter Zure stoffen en zure oplossingen Een oplossing kan een stof bevatten die de oplossing zuur maakt. Voorbeelden hiervan zijn onder andere azijn en citroensap. De karakteristieke eigenschap van een zure oplossing is de scherpfrisse smaaksensatie die een zure oplossing geeft in de mond. Azijn is een oplossing van azijnzuur in water en citroensap een oplossing van citroenzuur in water. Azijnzuur en citroenzuur zijn in deze voorbeelden de stoffen die de oplossingen zuur maken. Stoffen die een oplossing zuur maken worden ook wel zuren genoemd. Zuivere zuren kunnen heel verschillende verschijningsvormen hebben. Zuiver azijnzuur is bij kamertemperatuur bijvoorbeeld een transparante en kleurloze vloeistof terwijl zuiver citroenzuur bij kamertemperatuur een vaste witte stof is. Beide zuren zijn moleculaire stoffen waarvan een structuurformule gegeven kan worden zoals te zien is in figuur. Figuur : Citroenzuur (links) en azijnzuur (rechts) zijn moleculaire stoffen die oplossingen zuur maken. Een ander voorbeeld van een zure stof is zwavelzuur. Zwavelzuur is één van de meest toegepaste grondstoffen in de chemische industrie. Een van de grootste afnemers van zwavelzuur is de kunstmeststoffenindustrie. Daarnaast wordt het toegepast als elektrolyt in loodaccu's, als (industrieel) schoonmaakmiddel, bij de synthese van sulfaatzouten, bij de raffinage van aardolie, als droogmiddel voor gassen en als reagens bij organische syntheses.* Zwavelzuur is net als azijnzuur en citroenzuur een moleculaire stof en heeft H 2 SO 4 als molecuulformule. De structuurformule van zwavelzuur is zoals afgebeeld in figuur 2. Bij kamertemperatuur komt zwavelzuur voor als een kleurloze, geurloze en dikkige vloeistof met een glasachtige glans. Zwavelzuur is volledig mengbaar met water en wordt vrijwel altijd in de vorm van een waterige (zure) oplossing verhandeld en gebruikt.* (*bron: Wikipedia) Figuur 2: Zwavelzuur (H 2 SO 4 ) is een kleurloze vloeistof. 6
Het gehalte zwavelzuur in een zwavelzuuroplossing Soms is het nodig om van een zwavelzuuroplossing het gehalte zwavelzuur nauwkeurig te bepalen. Bij deze bepaling wordt gebruik gemaakt van het feit dat zwavelzuur de karakteristieke eigenschappen van een zure stof bezit waardoor het onderscheiden kan worden van niet-zure stoffen. Met een basische oplossing kun je een zure oplossing neutraliseren. Met het neutraliseren van een zure oplossing wordt bedoeld dat de oplossing ontzuurd wordt en de ph van deze oplossing hetzelfde wordt als die van neutraal water. Hiervoor wordt natronloog gebruikt. Natronloog is een oplossing van natriumhydroxide in water. Zoals je kunt zien in figuur 3 is natriumhydroxide een witte vaste stof. Natriumhydroxide is een voorbeeld van een zout dat in water kan worden opgelost en er voor zorgt dat de resulterende oplossing basisch wordt. Andere voorbeelden van basische oplossingen zijn een oplossing van groene zeep of van ammoniak in water (ammonia). Basische oplossingen voelen altijd wat glibberig aan en hebben een zepige smaak. Ook met deze basische oplossingen zou je een zure oplossing kunnen neutraliseren. De bepaling van het gehalte zwavelzuur bestaat uit het druppelsgewijs toevoegen van natronloog aan een nauwkeurig afgemeten hoeveelheid van de zwavelzuuroplossing, precies totdat de zwavelzuuroplossing is geneutraliseerd. De resulterende oplossing heeft dan een ph van zeven bereikt. Het bereiken van het punt waarop de neutralisatie is voltooid, wordt zichtbaar gemaakt met een zuur-base indicator. Aan de afgepaste hoeveelheid zwavelzuuroplossing wordt van te voren een kleine hoeveelheid indicator toegevoegd. Deze indicator is zo gekozen dat als de neutralisatie van de zwavelzuuroplossing is voltooid, de indicator van kleur verandert. Figuur 3: Natriumhydroxide is een wit zout. Natronloog is een oplossing van natriumhydroxide in water. Figuur 4: Met een volumetrische pipet kun je heel nauwkeurig een hoeveelheid zwavelzuuroplossing afmeten. Het nauwkeurig afmeten van een hoeveelheid zwavelzuuroplossing wordt gedaan met behulp van een volumetrische pipet. In figuur 4 zijn een aantal van dit soort glazen pipetten te zien. Het druppelsgewijs toevoegen van de natronloog aan de zwavelzuur-oplossing wordt titreren genoemd en wordt gedaan met een zogenaamde buret. Een deel van een buret waarmee we gaan werken wordt weergegeven in figuur 5. Figuur 5: Met het kraantje van een buret kun je druppel voor druppel natronloog toevoegen aan de zwavelzuuroplossing. 7
2. Molariteit Concentratie van een opgeloste stof uitgedrukt in aantal mol stof per liter oplossing Het aantal mol opgeloste stof in een oplossing is evenredig met het aantal liter dat we van deze oplossing hebben. Binnen dit evenredige verband tussen het aantal mol opgeloste stof en het volume van de oplossing wordt de evenredigheidsconstante gegeven door het aantal mol opgeloste stof in één liter van deze oplossing. Deze evenredigheidsconstante wordt de molariteit van de oplossing genoemd. In figuur 6 wordt dit evenredige verband schematisch weergegeven. = mol stof 3 liter 4 liter liter 2 liter 3 mol liter = 3 mol/l 6 mol 9 mol 2 mol = 3 mol/l = 3 mol/l = 3 mol/l 2 liter 3 liter 4 liter Figuur 6: Molariteit van een oplossing is het aantal mol opgeloste stof per één liter oplossing. In formulevorm wordt dit evenredige verband als volgt omschreven: [ ] = n( ) V met: [ ] = concentratie van opgeloste stof in mol per liter (mol/l) V = n( ) [ ] n( ) = molariteit van de oplossing = hoeveelheid opgeloste stof in mol n( ) = [ ] V V = volume van de oplossing in liter (l) Opmerkingen Met wordt een willekeurige opgeloste stof bedoeld; de rechte haakjes [ ] om de opgeloste stof worden ook wel concentratiehaakjes genoemd; voor de eenheid mol/l wordt vaak de term molair gebruikt, afgekort met de hoofdletter M; in de praktijk wordt vaak gebruik gemaakt van de eenheid mmol/ml (= mol/l). Voorbeeld De molariteit van een oplossing van keukenzout in water is gegeven: [NaCl] = 0,50 M (= 0,50 molair = 0,50 mol/l = 0,50 mmol/ml) De oplossing bevat een hoeveelheid opgelost NaCl van 0,50 mol per één liter oplossing (of 0,50 millimol per één milliliter oplossing). 8
Verwerking Maak gebruik van Binas en de volgende formules: M = m / n n = aantal deeltjes in mol [ ] = n / V n = aantal deeltjes in mol m = massa in g V = volume van de oplossing in l M = molaire massa in g/mol [ ] = concentratie in mol/l Opdracht Een oplossing van AlCl 3 In het lab is een,7 M AlCl 3 oplossing in water nodig. a. Bereken hoeveel mol AlCl 3 moet worden opgelost als 2,5 liter oplossing wordt aangemaakt. uitwerking: (2 pt) b. Bereken hoeveel gram AlCl 3 moet worden afgewogen om bovenstaande hoeveelheid oplossing te kunnen maken. Maak hierbij gebruik van de molaire massa van AlCl 3. uitwerking: (2 pt) Als het zout AlCl 3 oplost in water valt het uiteen in de ionen waaruit het is opgebouwd. Dit kan worden weergegeven met een oplosvergelijking: Oplossen van AlCl 3 in water: AlCl 3 (s) Al 3+ (aq) + 3 Cl - (aq) c. Bereken de concentratie van de Al 3+ -ionen in de,7 M AlCl 3 oplossing in mol/l. Maak hiervoor gebruik van de molverhouding uit bovenstaande oplosvergelijking. uitwerking: (2 pt) d. Bereken de concentratie van de Cl - -ionen in de,7 M AlCl 3 oplossing in mol/l. Maak hiervoor gebruik van de molverhouding uit bovenstaande oplosvergelijking. uitwerking: (2 pt) 9
Opdracht 2 Natronloog Bij een experiment moet 630 mmol natriumhydroxide (NaOH) in opgeloste vorm worden toegevoegd aan een reactiemengsel. Men gebruikt hiervoor,50 M natronloog. Natronloog is een oplossing van natriumhydroxide in water. a. Bereken hoeveel ml van de NaOH oplossing moet worden toegevoegd aan het reactiemengsel. uitwerking: (2 pt) Ter voorbereiding op het experiment wordt 500 ml van de,50 M NaOH oplossing aangemaakt. b. Bereken hoeveel mg NaOH moet worden afgewogen. uitwerking: (3 pt) 20
3. Herhaling van practicumvaardigheden Opdracht 3: Werken met een pipet Met een pipet kun je zeer nauwkeurig een volume afmeten. Een pipet moet goed schoon zijn. Je moet daarom eerst spoelen met demiwater. Na het spoelen wordt de pipet op concentratie gebracht met de vloeistof die uiteindelijk gepipetteerd moet worden. Een pipet vul je door vloeistof op te zuigen, hiervoor moet je een pipetteerballon gebruiken. Benodigdheden pipet (0,00 ml); pipetteerballon; erlenmeyer (00 ml); 2 bekerglazen (00 ml en 250 ml); keukenpapier; demiwater; pipetteervloeistof Uitvoering: Spoelen met demiwater De pipetten worden hier op school bewaard in zeepsop. a. Verwijder de zeepoplossing door de pipet onder de kraan af te spoelen. b. Spuit de pipet door met demiwater. Uitvoering: Op concentratie brengen Om het restant aan demiwater te verwijderen na het spoelen wordt de pipet op concentratie gebracht met de te pipetteren vloeistof. Verdunning van de te pipetteren vloeistof wordt zo voorkomen. c. Vul een bekerglas van 00 ml met voldoende pipetteervloeistof om de pipet twee keer op concentratie te kunnen brengen. d. Vul de pipet met de te pipetteren vloeistof. e. Laat de pipet leeglopen in het bekerglas van 250 ml. f. Herhaal het op concentratie brengen van de pipet nog een keer. 2
Uitvoering: Pipetteren Op de pipet staat een maatstreep. De pipet moet precies tot de streep worden gevuld. De onderkant van het vloeistofoppervlak moet precies op het streepje staan. g. Vul het bekerglas opnieuw met voldoende pipetteervloeistof. h. Zuig pipetteervloeistof op tot boven de maatstreep. i. Veeg de pipet af met keukenpapier. j. Houd het bekerglas van 250 ml onder een hoek van 45 tegen de pipet. Houd de pipet hierbij verticaal. k. Laat nu de pipet voorzichtig leeglopen tot de onderkant van het vloeistofoppervlak op de maatstreep staat. Houd hierbij de maatstreep op ooghoogte. l. Houd de erlenmeyer onder een hoek van 45 tegen de pipet. Laat de pipet tegen het glas van de erlenmeyer leeglopen. Houd de pipet hierbij verticaal. Wacht ongeveer 5 seconden. m. Nu is precies 0,00 ml pipetteervloeistof uit de pipet gelopen. Neem de pipet weg zonder af te tikken of leeg te blazen. n. Spoel de wand van de erlenmeyer na met demiwater, zodat alle pipetteervloeistof onder in de erlenmeyer komt. o. Pipetteer voor oefening nog twee keer 0,00 ml in de erlenmeyer. Uitvoering: Opruimen p. Spoel de pipet door met demiwater en zet hem met de punt naar boven in de houder. 22
Opdracht 4: Werken met een buret Een buret is een lange glazen buis met een schaalverdeling in milliliter. Onderin zit een kraantje waarmee je de vloeistof uit de buret kunt laten wegstromen. De schaalverdeling loopt van boven naar beneden. Op een buret van 50 ml staat bovenaan 0 ml en onderaan 50 ml, want met een buret meet je het volume van de vloeistof die uit de buret is gelopen. Benodigdheden buret met rubberen stopje; trechter; bekerglas (00 ml en 250 ml); statiefmateriaal; keukenpapier; demiwater; natronloog 0, M Uitvoering: Op concentratie brengen De buretten worden hier op school weggehangen gevuld met demiwater. a. Klem de buret in het statief. b. Verwijder het stopje en laat de buret in het bekerglas van 250 ml leeglopen. Als het kraantje stroef draait vraag dan of het kraantje kan worden ingevet. c. Vul de buret voor een kwart met natronloog, zorg dat het kraantje dicht is, gebruik voor het vullen het bekerglas van 00 ml en een trechter. d. Doe het stopje op de buret, haal de buret uit het statief en draai de buret een paar keer langzaam(!) om. e. Klem de buret weer in het statief. f. Leeg de buret in het 250 ml bekerglas en herhaal het op concentratie brengen nog een keer. g. Maak de buitenkant van de buret schoon met keukenpapier. Uitvoering: Vullen en aflezen h. Vul de buret m.b.v. de trechter met natronloog. Verwijder daarna de trechter! Zorg voor een vloeistofniveau net onder 0 ml en dat ook het kraantje is gevuld. i. Controleer de hals net boven de kraan op eventuele luchtbellen. In geval van luchtbellen deze verwijderen door het kraantje vol open te zetten. Controleer dat ook het kraantje zelf volledig is gevuld. Vul eventueel aan met extra natronloog. De buret wordt op 2 decimalen nauwkeurig afgelezen. De eerste decimaal kun je aflezen, de tweede decimaal is een 0 indien de onderkant van het vloeistofoppervlak op de maatstreep ligt en anders een 5. Voorbeeld: bij deze buretstand lees je af: 4,5 ml 23
j. Lees nu je eigen buretstand af (twee cijfers achter de komma!). Afgelezen stand: ml k. Probeer een aantal keer druppelsgewijs natronloog uit de buret te laten lopen. l. Probeer een aantal keer één druppel natronloog uit de buret te laten lopen. m. Lees de buret opnieuw af en noteer de beginstand. Beginstand: ml (twee cijfers achter de komma!) n. Laat 20 druppels natronloog uit de buret lopen. o. Lees de buret af en noteer de eindstand (twee cijfers achter de komma!). Eindstand: ml (twee cijfers achter de komma!) p. Bereken hoeveel ml natronloog is uitgestroomd voor 20 druppels. uitgestroomd volume = eindstand - beginstand = ml - ml = ml (twee cijfers achter de komma!) q. Bereken het volume van één druppel natronloog. Gebruik eventueel een kruistabel. (3 pt) 24
4. Inleiding zuur-base theorie Zure oplossingen Karakteristiek deeltje dat een oplossing zuur maakt: H + (aq) Een waterige zure oplossing bevat altijd een hogere concentratie opgeloste H + -ionen dan zuiver water. Door de verhoogde concentratie H + (aq) is de oplossing niet meer neutraal (zoals zuiver water) maar is de oplossing zuur geworden. Hoe groter de concentratie H + (aq) in een waterige oplossing hoe zuurder de oplossing is. Zuren zijn stoffen die een oplossing zuur maken Zuren zijn stoffen die H + -ionen kunnen afsplitsen. Als een zure stof in water wordt geleid, splitst de zure stof H + -ionen af. De oplossing bevat hierdoor meer H + (aq) dan zuiver water waardoor de oplossing zuur is geworden. Meer zure stof aan een oplossing toevoegen geeft meer H + -ionen in oplossing en dus een zuurdere oplossing. Het H + -ion is een proton Uit figuur 7 blijkt dat als een waterstofatoom het enige elektron kwijtraakt dat het heeft, er een proton overblijft. Een H + -ion is dus niets anders dan een proton. Een zuur wordt daarom ook wel een protondonor genoemd. H (atoom) Voorbeeld Waterstofchloride (HCl) is een eenwaardig sterk zuur: HCl kan één H + -ion per HCl molecuul afsplitsen; alle moleculen van het sterke zuur HCl splitsen het H + -ion af. H + (ion) = proton Figuur 7: Het H + -ion is een proton. Ionisatie van HCl in water: HCl(g) H + (aq) + Cl - (aq) In figuur 8 wordt de ionisatie van een molecuul van het zuur waterstofchloride (HCl) schematisch weergegeven. Het elektron van het waterstofatoom dat zich in het gemeenschappelijk elektronenpaar bevindt, blijft na deprotonatie achter op het chlooratoom. Het chlooratoom gaat door het achtergebleven elektron van het waterstofatoom over in een Cl - -ion. Het waterstofatoom gaat door het achterlaten van zijn enige elektron over in een H + -ion, ofwel een proton. HCl H + + Cl - Figuur 8: De ionisatie van een waterstofchloridemolecuul in water. Voorbeeld 2 Zwavelzuur (H 2 SO 4 ) is een tweewaardig sterk zuur: H 2 SO 4 kan twee H + -ionen per H 2 SO 4 molecuul afsplitsen; alle moleculen van het sterke zuur H 2 SO 4 splitsen beide H + -ionen af. Ionisatie van H 2 SO 4 in water: H 2 SO 4 (l) 2 H + (aq) + SO 4 2- (aq) 25
Basische oplossingen Karakteristiek deeltje dat een oplossing basisch maakt: OH - (aq) ( OH - = hydroxide-ion) Een waterige basische oplossing bevat altijd een hogere concentratie opgeloste OH - -ionen dan zuiver water. Door de verhoogde concentratie OH - (aq) is de oplossing niet meer neutraal (zoals zuiver water) maar is de oplossing basisch geworden. Hoe groter de concentratie OH - (aq) in een waterige oplossing hoe sterker basisch de oplossing is. Basen zijn stoffen die een oplossing basisch maken Basen zijn stoffen die H + -ionen kunnen opnemen. Omdat een H + -ion niets anders is dan een proton wordt een base ook wel een protonacceptor genoemd. Als een basische stof in water wordt opgelost, neemt de basische stof H + -ionen op die aan water worden onttrokken. Elk watermolecuul waar een H + -ion aan wordt onttrokken wordt daarmee omgezet in een OH - -ion. De oplossing bevat hierdoor meer OH - (aq) dan zuiver water waardoor de oplossing basisch is geworden. Meer basische stof aan een oplossing toevoegen geeft meer OH - -ionen in oplossing en dus een sterker basische oplossing. Een waterige oplossing kan ook basisch worden gemaakt door direct OH - -ionen in oplossing te brengen. Dit wordt gedaan door zouten op te lossen die OH - -ionen als negatieve ionsoort bevatten. Voorbeeld 3 Het amide-ion (NH 2 - ) is een eenwaardig sterke base: NH 2 - kan één H + -ion per NH 2 - -ion opnemen; elk H + -ion is onttrokken aan één watermolecuul; alle ionen van de sterke base NH 2 - nemen één H + -ion op. Reactie van NH 2 - met water: NH 2 - (aq) + H 2 O(l) NH 3 (aq) + OH - (aq) De reactie van het amide-ion met een watermolecuul wordt in figuur 9 schematisch weergegeven. Het linker waterstofatoom aan het watermolecuul wordt in de vorm van een proton overgedragen aan het amide-ion. Het proton sluit aan bij een elektronenpaar van het amide-ion waardoor het elektronenpaar overgaat in een gemeenschappelijk elektronenpaar. Door het opnemen van een positieve lading in de vorm van een proton ontstaat een neutraal ammoniakmolecuul (NH 3 ). Door het achterblijven van het elektron van waterstof ontstaat uit een neutraal watermolecuul een negatief geladen hydroxide-ion. NH 2 - + H 2 O NH 3 + OH - Figuur 9: De reactie van de base NH 2 - met H 2 O waardoor een OH - -ion ontstaat. Voorbeeld 4 Natriumhydroxide (NaOH) is een goed oplosbaar zout dat hydroxide-ionen (OH - ) bevat: Als NaOH oplost in water valt het uiteen in Na + -ionen en OH - -ionen; per één deel toegevoegd NaOH(s) ontstaat één deel Na + (aq) en één deel OH - (aq). Oplossen van NaOH in water: NaOH(s) Na + (aq) + OH - (aq) 26
De ph schaal als maat voor de zuurgraad van waterige oplossingen Zuiver water bevat van nature een constante concentratie aan H + - en OH - -ionen door een proces dat autoprotolyse wordt genoemd. In zuiver water is altijd een aantal watermoleculen opgesplitst in H + - en OH - -ionen volgens onderstaande evenwichtsvergelijking: Autoprotolyse van water: H 2 O(l) H + (aq) + OH - (aq) De concentratie van H + en OH - in zuiver water is voor beide altijd gelijk aan 0-7 mol/l. Op basis van de exponent van de 0-macht voor de concentratie van H + -ionen krijgt de ph voor zuiver water een waarde van 7. Zoals te zien is in figuur 0 vormt deze exponent de basis van de ph schaal. De ph waarde van zuiver water, in het groen aangegeven, ligt in het midden van de ph schaal. Figuur 0: De ph schaal op basis van de exponent van de 0-macht voor de concentratie aan H + -ionen (let op: 0 0 = ; een ph van 0 geeft een concentratie aan H + -ionen van 0 0 mol/l = mol/l). Het evenwicht in zuiver water kan worden verstoord door het toevoegen van een zure of basische stof. Door een zure stof aan zuiver water toe te voegen neemt de concentratie H + -ionen toe en de concentratie OH - -ionen af. De oplossing wordt zuur en de ph is kleiner dan 7. Als een basische stof aan zuiver water wordt toegevoegd neemt de concentratie OH - -ionen neemt toe en de concentratie H + -ionen af. De oplossing wordt basisch en de ph is groter dan 7. Voorbeeld 5 Aan zuiver water wordt een hoeveelheid zure stof toegevoegd. Er ontstaat een oplossing met een concentratie H + -ionen van 0,00 mol/l. Wat is de ph van deze oplossing? [H + ] = 0,00 mol/l = 0-3 mol/l De ph schaal geeft voor [H + ] = 0-3 mol/l een waarde van 3. 27
Verwerking Maak gebruik van Binas, de ph schaal in figuur 0 en de volgende formules: M = m / n n = aantal deeltjes in mol [ ] = n / V n = aantal deeltjes in mol m = massa in g V = volume van de oplossing in l M = molaire massa in g/mol [ ] = concentratie in mol/l Opdracht 5 Een oplossing van zwavelzuur Een waterige oplossing van 3,5 liter bevat 0,075 mol zwavelzuur (H 2 SO 4 ). Zwavelzuur is een tweewaardig sterk zuur. De ionisatie van zwavelzuur wordt als volgt beschreven: Ionisatie van H 2 SO 4 in water: H 2 SO 4 (l) 2 H + (aq) + SO 4 2- (aq) a. Bereken de molariteit [H 2 SO 4 ] van de oplossing. uitwerking: (2 pt) b. Geef de molverhouding H 2 SO 4 : H + op basis van de ionisatievergelijking voor H 2 SO 4. ( pt) c. Bereken de concentratie van de H + -ionen in de oplossing. Maak hiervoor gebruik van de molverhouding H 2 SO 4 : H +. uitwerking: (2 pt) d. Leg uit wat de waarde van de ph van de oplossing is. Schrijf hiervoor de concentratie van de H + -ionen in de oplossing in wetenschappelijke notatie en raadpleeg de ph schaal in figuur 0. uitwerking: (2 pt) 28
5. Gehaltebepaling aan de hand van een zuur-base titratie Neutralisatie Een zure oplossing kan worden geneutraliseerd door het toevoegen van een juiste hoeveelheid OH - -ionen. Met geneutraliseerd wordt bedoeld dat de ph van de zure oplossing terug gebracht wordt tot een ph van 7, ofwel de ph van zuiver water. De neutralisatie komt voort uit de reactie van de toegevoegde OH - -ionen met de H + -ionen uit de zure oplossing. De OH - -ionen reageren met de H + -ionen tot water volgens: Neutralisatiereactie: H + (aq) + OH - (aq) H 2 O(l) Door de omzetting van H + -ionen in H 2 O moleculen neemt de concentratie H + -ionen in de oplossing af. Als alle H + -ionen in de zure oplossing, afkomstig van het opgeloste zuur, zijn omgezet in watermoleculen is de oplossing neutraal geworden. De concentratie aan H + -ionen is dan teruggebracht tot die van zuiver water en de ph is gelijk geworden aan zeven. Zuur-base titratie De neutralisatiereactie kan worden gebruikt om van een oplossing het gehalte opgelost zuur te bepalen. Het bepalen van het gehalte opgelost zuur bestaat uit het stapsgewijs toevoegen van kleine hoeveelheden basische oplossing met een bekende concentratie aan OH - -ionen totdat de zure oplossing volledig is geneutraliseerd. Dit noemt men een zuur-base titratie waarvan het principe in figuur schematisch wordt weergegeven. Buret gevuld met natronloog die opgeloste Na + - en OH - -ionen bevat. Vanuit de buret worden langzaam OH - -ionen toegevoegd aan de zure oplossing in de erlenmeyer. Aan de hand van het verbruikte volume natronloog kan het aantal toegevoegde OH - -ionen worden berekend met: Verbruikt volume natronloog n(oh - ) = [OH - ] V verbruikt Erlenmeyer met 0,00 ml zure oplossing met Door toevoegen van OH - -ionen vanuit de Als de ph van de oplossing in de erlenmeyer 7 een onbekend aantal zuurmoleculen die H + - buret aan de zure oplossing in de is geworden, zijn alle H + -ionen geneutraliseerd. ionen afsplitsen. Een eenwaardig zuur splitst erlenmeyer worden de H + -ionen Het aantal toegevoegde OH - -ionen komt één H + -ion per zuurmolecuul af een geneutraliseerd tot water. De ph neemt overeen met het aantal geneutraliseerde H + - tweewaardig zuur splitst twee H + -ionen af etc. hierbij langzaam toe richting de waarde 7. ionen per 0,00 ml zure oplossing. Figuur : Schematische weergave van een zuur-base titratie. 29
Door de neutralisatiereactie worden de H + -ionen in de zure oplossing in watermoleculen omgezet. Het doel van de titratie is om het equivalentie- of omslagpunt te bepalen. Dit is het punt waarop alle H + -ionen afkomstig van de zure stof zijn omgezet in water. Dit punt wordt bereikt wanneer de ph van de onderzochte oplossing gelijk is geworden aan zeven. Van de basische oplossing die langzaam wordt toegevoegd is de concentratie aan OH - -ionen bekend omdat deze door ons zelf is aangemaakt. Er wordt nauwkeurig gemeten hoeveel ml van deze basische oplossing moet worden toegevoegd om alle H + -ionen te neutraliseren. Aan de hand van de concentratie en het benodigd aantal ml van deze basische oplossing kan het aantal OH - - ionen worden berekend dat nodig was voor de neutralisatie van de H + -ionen. Hieruit kan dan het aantal H + -ionen worden berekend dat aanwezig was in het onderzochte volume aan zure oplossing. Indicator Om het omslagpunt vast te kunnen stellen moet het moment zichtbaar worden gemaakt waarop de onderzochte oplossing volledig geneutraliseerd is. Hiervoor wordt aan de onderzochte oplossing een indicator toegevoegd die van kleur verandert als de ph van deze oplossing een waarde van zeven heeft bereikt. Een voorbeeld van een veel gebruikte indicator voor het bepalen van het omslagpunt van een oplossing die een sterk zuur bevat is broomthymolblauw. Deze indicator wordt in opgeloste toestand aan de onderzochte oplossing toegevoegd. Zoals figuur 2 laat zien is de kleur van broomthymolblauw afhankelijk van de ph van de oplossing waarin broomthymolblauw zelf ook is opgelost. In zuur milieu heeft broomthymolblauw een gele kleur, in het neutrale gebied verandert de kleur van broomthymolblauw naar groen. Voorbij het neutrale gebied, in basisch milieu, verandert de kleur van broomthymolblauw naar blauw. ph < 5,8 geel ph = 7,0 groen ph > 7,6 blauw Figuur 2: Broomthymolblauw is een oplosbare moleculaire stof die afhankelijk van de ph van de oplossing een bepaalde kleur aanneemt. 30
6. Gehaltebepaling in de praktijk Opdracht 6 Gehaltebepaling van zwavelzuur in een zwavelzuuroplossing Met natronloog, een oplossing van natriumhydroxide (NaOH) in water, van bekende concentratie kan via een titratie het gehalte zwavelzuur (H 2 SO 4 ) in een zwavelzuuroplossing worden bepaald. Onderzoeksvraag Wat is het H 2 SO 4 -gehalte van een bepaalde zwavelzuuroplossing in gram per liter (g/l)? Benodigdheden zwavelzuuroplossing; 0, M natronloog (de exacte molariteit staat op de fles); broomthymolblauw; buret; pipet 25,00 ml; pipetteerballon; bekerglas 250 ml voor afval; bekerglas 00 ml voor natronloog; bekerglas 00 ml voor zwavelzuuroplossing; erlenmeyer 250 ml voor titratie; demiwater; trechter Uitvoering: Titreren a. De buret is al gevuld met de juiste vloeistof (0, M natronloog). Zorg ervoor dat het beginniveau zich tussen 0 en 5 ml bevindt. Vul deze indien nodig aan. b. Noteer de exacte molariteit van de natronloog. molariteit natronloog: c. Maak de 25,00 ml pipet schoon en breng deze op concentratie met de zwavelzuuroplossing d. Pipetteer 25,00 ml zwavelzuuroplossing in de erlenmeyer en voeg 5 druppels broomthymolblauw toe. De erlenmeyer moet schoon zijn maar mag nog wel vochtig zijn van demiwater. e. Spoel de wand van de erlenmeyer na met demiwater, zodat alle zwavelzuuroplossing onder in de erlenmeyer komt. De zwavelzuuroplossing wordt nu verdund maar het aantal H + -ionen blijft hetzelfde. Het benodigd aantal OH - -ionen voor neutralisatie verandert dus ook niet. f. Lees de beginstand van de buret in twee decimalen af en noteer deze in onderstaande tabel. g. Druppel onder voortdurend zwenken van de erlenmeyer natronloog toe uit de buret. Stop de toevoeging op het moment dat de kleur van de vloeistof omslaat van geel naar groen. De kleur van de indicator minimaal 30 seconden groen blijven. Noteer de eindstand van de buret in twee decimalen in onderstaande tabel. h. Herhaal deze titratie. Je voert dan een duplo-bepaling uit. Je hoeft de pipet en de buret nu niet meer op concentratie te brengen. Misschien moet je wel de buret bijvullen. Noteer begin- en eindstand in onderstaande tabel. i. De twee getitreerde hoeveelheden natronloog mogen niet meer dan 0,5 ml van elkaar verschillen. Is dit wel het geval dan is een 3 e titratie nodig. 3
Resultaten (20 pt; - pt per verschil van 0,8% met de uitkomst van de duplo-bepaling door de TOA) e titratie Begin: Eind: Verschil: ml ml ml 2 e titratie Begin: Eind: Verschil: ml ml ml Uitvoering: Opruimen j. Schenk al het glaswerk leeg, spoel het met demiwater en zet het terug in het bakje. Spoel de pipet door met demiwater en zet hem met de punt naar boven in de houder. k. Laat de buret leeglopen, spoel hem door met demiwater en hang hem gevuld met demiwater terug in de klem aan de muur. Verwerking Maak gebruik van Binas, figuur op bladzijde 28 en de volgende formules: M = m / n n = aantal deeltjes in mol [ ] = n / V n = aantal deeltjes in mol m = massa in g V = volume van de oplossing in l M = molaire massa in g/mol [ ] = concentratie in mol/l De molariteit van de gebruikte natronloog heb je genoteerd in 4 decimalen. a. Wat is de concentratie van NaOH in mmol/ml van de gebruikte natronloog? ( pt) Natronloog is een oplossing van natriumhydroxide in water. Natriumhydroxide (NaOH) is een goed oplosbaar zout dat in water uiteen valt in Na + -ionen en OH - -ionen volgens: Oplossen van NaOH in water: NaOH(s) Na + (aq) + OH - (aq) b. Wat is de concentratie van OH - -ionen in mmol/ml van de gebruikte natronloog? Maak gebruik van de molverhouding uit bovenstaande oplosvergelijking. uitwerking: (2 pt) 32
c. Hoeveel ml natronloog heb je gemiddeld nodig gehad om 25,00 ml zwavelzuuroplossing te neutraliseren? uitwerking: ( pt) d. Bereken het aantal OH - -ionen in mmol dat aanwezig was in het gemiddeld aantal ml natronloog dat nodig was om 25,00 ml zwavelzuuroplossing te neutraliseren. uitwerking: (2 pt) Tijdens de titratie vond er een neutralisatiereactie plaats in de erlenmeyer. De H + -ionen uit de zure oplossing reageerde met de toegevoegde OH - -ionen uit de buret tot water volgens: Neutralisatiereactie in erlenmeyer: H + (aq) + OH - (aq) H 2 O(l) e. Bereken het aantal H + -ionen in mmol dat tijdens de neutralisatie heeft gereageerd met OH - - ionen. Gebruik hiervoor de molverhouding uit bovenstaande neutralisatiereactie. uitwerking: (2 pt) Het aantal geneutraliseerde H + -ionen tijdens de titratie was opgelost in 25,00 ml van de onderzochte oplossing van zwavelzuur. f. Bereken de concentratie H + -ionen in mmol/ml van de onderzochte zwavelzuuroplossing. uitwerking: (2 pt) 33
Zwavelzuur (H 2 SO 4 ) is een tweewaardig sterk zuur. De ionisatie van zwavelzuur wordt als volgt beschreven: Ionisatie van H 2 SO 4 in water: H 2 SO 4 (l) 2 H + (aq) + SO 4 2- (aq) g. Bereken de molariteit [H 2 SO 4 ] van de onderzochte zwavelzuuroplossing in mmol/ml. Maak hiervoor gebruik van de door jou berekende concentratie H + -ionen en de molverhouding uit bovenstaande ionisatievergelijking. uitwerking: (2 pt) h. Geef antwoord op de onderzoeksvraag door het gehalte H 2 SO 4 van de onderzochte zwavelzuuroplossing te berekenen in g/l. Maak hierbij gebruik van de berekende molariteit [H 2 SO 4 ] en de molaire massa van H 2 SO 4. uitwerking: (3 pt) 34
Bijlage 7 Simulatie van een zuur-base titratie 35
Simulatie van een zuur-base titratie (/3) 36
Simulatie van een zuur-base titratie (2/3) 37
Simulatie van een zuur-base titratie (3/3) 38
Bijlage 8 Beoordelingsmodel 39
Beoordelingsmodel Opdracht Een oplossing van AlCl 3 a. [AlCl 3 ] =,7 mol/l V = 2,5 l n(alcl 3 ) =,7 mol/l 2,5 l = 4,25 mol (2 pt) b. n(alcl 3 ) = 4,25 mol M(AlCl 3 ) = 33,33 g/mol m(alcl 3 ) = 33,33 g/mol 4,25 mol =566,65 g (2 pt) c. [AlCl 3 ] =,7 mol/l AlCl 3 : Al 3+ = : [Al 3+ ] = [AlCl 3 ] =,7 mol/l (2 pt) d. [AlCl 3 ] =,7 mol/l AlCl 3 : Cl - = : 3 [Cl - ] = 3 [AlCl 3 ] = 3,7 mol/l = 5, mol/l (2 pt) Opdracht 2 Natronloog a. n(naoh) = 630 mmol [NaOH] =,50 mmol/ml V = 630 mmol /,50 mmol/ml = 420 ml (2 pt) b. [NaOH] =,50 mmol/ml V = 500 ml M(NaOH) = 39,997 mg/mmol n(naoh) =,50 mmol/ml 500 ml = 750 mmol m() = 39,997 mg/mmol 750 mmol = 29 997,75 mg Opdracht 4: Volume van één druppel V(uitgestroomd) =,00 ml V(druppel) =,00 ml / 20 = 0,0500 ml (2 pt) (3 pt) (3 pt) Opdracht 5 Een oplossing van zwavelzuur a. V = 3,5 l n(h 2 SO 4 ) = 0,075 mol [H 2 SO 4 ] = 0,075 mol / 3,5 l = 0,0050 mol/l (2 pt) b. H 2 SO 4 : H + = : 2 ( pt) c. [H 2 SO 4 ] = 0,0050 mol/l H 2 SO 4 : H + = : 2 [H + ] = 2 [H 2 SO 4 ] = 2 0,0050 mol/l = 0,00 mol/l (2 pt) d. [H + ] = 0,00 mol/l ph schaal [H + ] = 0,00 mol/l =,0 0-2 mol/l Volgens de ph schaal heeft een oplossing met [H + ] =,0 0-2 mol/l een ph van 2. (2 pt) 40
Beoordelingsmodel Opdracht 6 Resultaat (20 pt): Op basis van het gemiddelde van een duplo-bepaling; bij groot verschil tussen uitkomsten van de duplo-bepaling wordt het slechtste resultaat beoordeeld; - pt per verschil van 0,8% met de uitkomst van de duplo-bepaling door de TOA; minimum van (4 pt). a. [NaOH] = mmol/ml ( pt) b. [NaOH] = mmol/ml NaOH : OH - = : [OH - ] = [NaOH] = mmol/ml (2 pt) c. V(loog) = ( ml + ml) / 2 = ml ( pt) d. V(loog) = ml [OH - ] = mmol/ml n(oh - ) = [OH - ] V(loog) = mol (2 pt) e. n(oh - ) = mol H + : OH - = : n(h + ) = n(oh - ) = mol (2 pt) f. n(h + ) = mol V(H + ) = 25,00 ml [H + ] = n(h + ) / V(H + ) = mmol/ml (2 pt) g. [H + ] = mmol/ml [H 2 SO 4 ] : [H + ] = : 2 [H 2 SO 4 ] = 2 [H + ] = mmol/ml (2 pt) h. [H 2 SO 4 ] = mmol/ml = mol/l M(H 2 SO 4 ) = 98,079 g/mol mol H 2 SO 4 in één liter..?.. gram H 2 SO 4 in één liter m(h 2 SO 4 ) = M(H 2 SO 4 ) n(h 2 SO 4 ) = g gehalte(h 2 SO 4 ) = g/l (3 pt) Cijfer = (score/60) 9 + 4
Bijlage 9 Toetsing van gestelde leerdoelen aan de havo-syllabus 42
Toetsing van gestelde leerdoelen aan de havo-syllabus (/2)* Oriëntatie Zuren en zure oplossingen zuren herkennen als stoffen die een oplossing zuur maken 2 het H + ion herkennen als het deeltje dat een oplossing zuur maakt 3 zuren herkennen als stoffen die H + ionen afsplitsen 4 zwavelzuur (H 2 SO 4 ) herkennen als sterk zuur 5 vergelijking voor de ionisatie van zwavelzuur herkennen 6 de waardigheid van zwavelzuur herkennen als het aantal H + ionen dat per zwavelzuurmolecuul kan worden afgesplitst Basen en basische oplossingen 7 basen herkennen als stoffen die oplossingen basisch maken 8 het hydroxide-ion (OH - ) herkennen als het deeltje dat een oplossing basisch maakt 9 basen herkennen als stoffen die H + ionen opnemen 0 basen herkennen als stoffen die H + ionen onttrekken aan water waardoor uit watermoleculen OH - ionen ontstaan de waardigheid van een base herkennen als het aantal H + ionen dat per basedeeltje kan worden opgenomen 2 vergelijking voor de reactie tussen een basische stof en water herkennen 3 natriumhydroxide (NaOH) herkennen als goed oplosbaar zout 4 herkennen dat als natriumhydroxide oplost in water het uiteen valt in natriumionen en hydroxide-ionen 5 vergelijking voor het oplossen van natriumhydroxide herkennen 6 herkennen dat het oplossen van natriumhydroxide gerelateerd is aan het verkrijgen van een basische oplossing specificatie C 2 C 2 C 2 B 6 C 4 - C 2 C 2 C 2 C 2 - C 4 A 0, B 3 6, C 4 A 0, C 4 A 0, C 4 C 2 Zuurgraad en ph 7 herkennen dat een zure oplossing altijd een hogere concentratie opgeloste H + ionen bevat dan zuiver water 8 herkennen dat een hogere [H + ] gerelateerd is aan een sterker zure oplossing 9 herkennen dat een hogere concentratie zure stof gerelateerd is aan een hogere [H + ] en aan een sterker zure oplossing 20 herkennen dat een basische oplossing altijd een hogere concentratie opgeloste OH - ionen bevat dan zuiver water 2 herkennen dat een hogere [OH - ] gerelateerd is aan een sterker basische oplossing 22 herkennen dat een hogere concentratie basische stof gerelateerd is aan een hogere [OH - ] en aan een sterker basische oplossing 23 de ph schaal als maat voor de zuurgraad van waterige oplossingen herkennen 24 herkennen dat door een zure stof aan zuiver water toe te voegen de [H + ] toeneemt, de oplossing zuur wordt en de ph kleiner dan 7 25 herkennen dat door een basische stof aan zuiver water toe te voegen de [OH - ] toeneemt, de oplossing basisch wordt en de ph groter 7 Neutralisatie 26 neutralisatie herkennen als een proces waarbij aan een zure oplossing een zodanige hoeveelheid basische oplossing wordt toegevoegd dat de resulterende oplossing een ph van 7 verkrijgt 27 herkennen dat neutralisatie voortkomt uit de reactie van H + met OH - tot H 2 O 28 vergelijking voor de neutralisatie van een sterk zure oplossing herkennen 29 herkennen dat als alle H + ionen in de zure oplossing zijn omgezet in watermoleculen de oplossing neutraal is geworden en de ph gelijk aan 7 30 het omslagpunt herkennen als het punt waarop het einde van de neutralisatie is bereikt en de ph van de zure oplossing 7 is geworden 3 neutralisatie herkennen als een proces dat kan worden gebruikt om van een oplossing het gehalte opgelost zuur te bepalen Zuur-base titratie 32 zuur-basetitratie herkennen als een titratie waarmee het gehalte aan opgeloste zure stof in een zure oplossing kan worden bepaald 33 zuur-basetitratie herkennen als een proces dat bestaat uit het stapsgewijs toevoegen van kleine hoeveelheden basische oplossing met bekende [OH - ] aan de onderzochte zure oplossing 34 de reactie tijdens een zuur-basetitratie herkennen als neutralisatiereactie 35 herkennen dat de titratie wordt uitgevoerd om nauwkeurig te bepalen hoeveel basische oplossing nodig is om alle H + ionen te neutraliseren 36 herkennen dat om het omslagpunt vast te kunnen stellen het moment van volledige neutralisatie zichtbaar moet worden gemaakt 37 herkennen dat een indicator wordt gebruikt om het bereiken van het omslagpunt zichtbaar te maken 38 herkennen dat een indicator moet worden gebruikt die van kleur verandert als de ph van de onderzochte oplossing 7 is geworden C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 - - - - - - - A 0 - - - A 0 A 0 *Legenda (aan de hand van een voorbeeld): A 0 verwijst naar subdomein A0 specificatie 43
Toetsing van gestelde leerdoelen aan de havo-syllabus (2/2)* Molariteit Verwerken 39 molariteit ([X]) herkennen als de concentratie van een opgeloste stof X in mol per liter of mmol/ml 40 molair (M) gebruiken als de eenheid mol/l of mmol/ml 4 [X], V en n gebruiken in een berekening Natronloog 42 natronloog herkennen als triviale naam voor een oplossing van natriumhydroxide in water 43 natriumhydroxide herkennen als een goed oplosbaar zout dat hydroxide-ionen bevat 44 op basis van de oplosvergelijking en molariteit van een zout de concentraties van de opgeloste ionsoorten berekenen specificatie A 0 A 8 6, A 0 C 2 A 0, B 3 6 A 0, B 3 6 A 7, A 8 3, A 8 6, C 2 2 Gehalte 45 herkennen dat van de toegevoegde natronloog uit de buret de concentratie hydroxide-ionen bekend is 46 herkennen dat met de concentratie hydroxide-ionen en het benodigd aantal ml natronloog, het aantal mmol OH - ionen kan worden berekend dat nodig was voor de neutralisatie van alle H + ionen 47 herkennen dat het aantal mmol H + ionen dat aanwezig was in het onderzochte volume zure oplossing, kan worden berekend 48 op basis van de neutralisatievergelijking en het aantal mmol OH -, het aantal mmol H + berekenen 49 herkennen dat aan de hand van het aantal mmol H + ionen en het volume van de onderzochte zure oplossing [H + ] kan worden berekend 50 vergelijking voor de ionisatie van zwavelzuur herkennen 5 op basis van [H + ] en de ionisatievergelijking van zwavelzuur de molariteit van zwavelzuur berekenen 52 concentratie in mol/l omrekenen naar g/l A 7 A 7 A 7 A 7, A 8 3, A 8 6, C 2 2 A 7 C 4 A 7, A 8 3, A 8 6, C 2 2 C 2 *Legenda (aan de hand van een voorbeeld): A 0 verwijst naar subdomein A0 specificatie 44
Bijlage 0 Eindtermen en specificaties uit de havo-syllabus 45
Domein A Vaardigheden Subdomein Eindterm Specificaties A7 Modelvorming A8 Natuurwetenschappelijk instrumentarium A0 Gebruiken van chemische concepten De kandidaat kan in contexten een probleem analyseren, een adequaat model selecteren, en modeluitkomsten genereren en interpreteren. De kandidaat maakt daarbij gebruik van consistente redeneringen en relevante rekenkundige en wiskundige vaardigheden. De kandidaat kan in contexten een voor de natuurwetenschappen relevant instrumentarium hanteren, waar nodig met aandacht voor risico s en veiligheid; daarbij gaat het om instrumenten voor dataverzameling en - bewerking, vaktaal, vakconventies, symbolen, formuletaal en rekenkundige bewerkingen. De kandidaat kan chemische concepten en in de chemie gebruikte fysische en biologische concepten herkennen en met elkaar in verband brengen. De kandidaat kan:. relevante grootheden en relaties in een probleemsituatie identificeren en selecteren; De kandidaat kan:. informatie verwerven en selecteren uit schriftelijke, mondelinge en audiovisuele bronnen mede met behulp van ICT: gegevens halen uit grafieken, tabellen, tekeningen, simulaties, schema s en diagrammen; grootheden, eenheden, symbolen, formules en gegevens opzoeken in geschikte tabellen; 2. informatie, gegevens en meetresultaten analyseren, weergeven en structureren in grafieken, tekeningen, schema s, diagrammen en tabellen mede met behulp van ICT; 3. uitleggen wat bedoeld wordt met de significantie van meetwaardes en uitkomsten van berekeningen weergeven in het juiste aantal significante cijfers: Bij het optellen en aftrekken van meetwaarden wordt de uitkomst gegeven met evenveel decimalen als de gegeven meetwaarde met het kleinste aantal decimalen; Bij het delen en vermenigvuldigen wordt de uitkomst gegeven in evenveel significante cijfers als de gegeven meetwaarde met het kleinste aantal significante cijfers; Gehele getallen die verkregen zijn door discrete objecten te tellen, vallen niet onder de regels van significante cijfers. Dit geldt ook voor mathematische constanten en geldbedragen; Bij het nemen van de logaritme van een meetwaarde, krijgt het antwoord evenveel decimalen als de meetwaarde significante cijfers heeft; 4. aangeven met welke technieken en apparaten de belangrijkste grootheden uit de natuurwetenschappen worden gemeten; 5. omgaan met materialen en instrumenten, zonder daarbij schade te berokkenen aan mensen, dieren en milieu. 6. een aantal voor het vak relevante reken-/wiskundige vaardigheden toepassen om natuurwetenschappelijke problemen op te lossen: basisrekenvaardigheden uitvoeren: - een (grafische) rekenmachine gebruiken; - rekenen met verhoudingen, procenten, machten; - gewogen gemiddelde berekenen. berekeningen uitvoeren met bekende grootheden en relaties en daarbij de juiste formules en eenheden hanteren. wiskundige technieken toepassen: - omwerken van eenvoudige wiskundige betrekkingen; - oplossen van lineaire vergelijkingen; - rekenen met evenredigheden (recht en omgekeerd); - berekeningen maken met logaritmen met grondtal 0 in relatie tot ph en poh. afgeleide eenheden herleiden tot eenheden van het SI met behulp van omzettingstabellen. uitkomsten schatten en beoordelen.. De kandidaat kan de volgende chemische vakbegrippen herkennen en gebruiken: ammonia; carbonzuren; indicator; molariteit / molair (M); natronloog; titratie; triviale naam; zoutzuur. 46