Kies in het printvenster “Opslaan als pdf” om een kopie op je apparaat te bewaren.
1Formules en methoden
Stoichiometrie
Mol
n = m/M
Concentratie
c = n/V
Molverhouding
gebruik de coëfficiënten van de kloppende reactievergelijking
Beperkende reactant
degene die het eerst op is
Rendement
werkelijk / theoretisch × 100%
Methode
Schrijf de reactievergelijking op en maak hem kloppend.
Reken de gegeven massa om naar mol: n = m/M.
Gebruik de coëfficiënten als molverhouding om de mol van de gezochte stof te vinden.
Reken terug naar massa met m = n·M. Bepaal bij twee reactanten eerst de beperkende reactant.
Molariteit en verdunning
Molariteit
c = n/V (mol/L)
Mol
n = m/M
Verdunning
c1V1 = c2V2
Mengen
c = (c1V1 + c2V2)/(V1 + V2)
Methode
Reken massa om naar mol met n = m/M.
Reken het volume om naar liter.
Molariteit c = n/V in mol/L.
Bij een verdunning blijft het aantal mol gelijk: c₁V₁ = c₂V₂.
Ideale gaswet
Ideale gaswet
pV = nRT
Gasconstante
R = 8,314 J/(mol·K)
Algemene gaswet
p1V1/T1 = p2V2/T2
Mol
n = m/M
Temperatuur
T[K] = T[°C] + 273,15
Calorimetrie en enthalpie
Warmte
q = m·c·ΔT
Water
c = 4,18 J/(g·°C)
Calorimeter
afgestane warmte = opgenomen warmte
Reactie-enthalpie
ΔH° = ΣΔH°f(products) − ΣΔH°f(reactants)
Chemisch evenwicht
Evenwichtsconstante
Kc = [C]c[D]d/([A]a[B]b)
ICE-tabel
Begin, Verandering (×coëfficiënt), Evenwicht
Vierkantsvergelijking
x = (−b + √(b² − 4ac))/(2a)
Methode
Schrijf Kc als producten gedeeld door reactanten, elk tot de macht van zijn coëfficiënt.
Maak een BOE-tabel (ICE): Begin, Omzetting (in stappen van x maal de coëfficiënten), Evenwicht.
Vul de evenwichtsuitdrukkingen in Kc in en los op naar x.
Controleer of x klein genoeg is voor een benadering; los anders de vierkantsvergelijking op.
pH & buffers
pH
pH = −log[H⁺]
pOH
pOH = −log[OH⁻], pH + pOH = 14
Zwak zuur
[H⁺] ≈ √(Ka·c)
Buffer
pH = pKa + log([A⁻]/[HA])
Verdunning
c1V1 = c2V2
Methode
Bepaal of het zuur of de base sterk (volledig gedissocieerd) of zwak is.
Sterk zuur: [H⁺] is gelijk aan de concentratie ervan. Sterke base: bereken eerst [OH⁻].
Zwak zuur: los Ka = x²/(c − x) op naar x = [H⁺].
pH = −log[H⁺], en pH + pOH = 14 bij 25 °C.
Reactiekinetiek
Eerste orde
ln(CA/CA0) = −kt
Halveringstijd (eerste orde)
t½ = ln 2/k
Tweede orde
1/CA = 1/CA0 + kt
Arrhenius
k = A·e−Ea/(RT)
Twee temperaturen
ln(k2/k1) = (Ea/R)(1/T1 − 1/T2)
2Oefenopgaven
1.StoichiometrieGemiddeld
6 g Na en 80 g Cl2 reageren volgens 2Na + Cl2 → 2NaCl. Hoeveel massa m NaCl kan er ontstaan?
M(Na) = 22,99M(Cl2) = 70,9M(NaCl) = 58,44 g/mol
m = g
2.StoichiometrieMoeilijk
Bij de reactie 2Al + 3Cl2 → 2AlCl3 reageert 20 g Al volledig (de andere beginstoffen in overmaat) en wordt 61,28 g AlCl3 opgevangen. Bereken het rendement Y.
M(Al) = 26,98 g/molM(AlCl3) = 133,33 g/molwerkelijk: 61,28 g
Y = %
3.Molariteit en verdunningGemiddeld
Je hebt 1000 mL van een 0,4 mol/L oplossing nodig en hebt een stamoplossing van 4 mol/L. Hoeveel water Vwater voeg je toe aan de stamoplossing?
c1 = 4 mol/Lc2 = 0,4 mol/LV2 = 1000 mL
Vwater = mL
4.Molariteit en verdunningMoeilijk
250 mL van een 2 mol/L oplossing wordt gemengd met 500 mL van een 0,3 mol/L oplossing van dezelfde stof. Bereken de concentratie c van het mengsel (de volumes zijn additief).
c1 = 2 mol/LV1 = 250 mLc2 = 0,3 mol/LV2 = 500 mL
c = mol/L
5.Ideale gaswetGemiddeld
Een tank van 50 L bevat 430 g Ar bij 90 °C. Behandel het als een ideaal gas en vind de druk P.
Een blok lood van 200 g (c = 0,129 J/(g·°C)) met een temperatuur van 170 °C wordt in een geïsoleerde beker met 150 g water (c = 4,18 J/(g·°C)) van 23 °C gelegd. Bereken de eindtemperatuur Tf.
0,2 mol/L H₂ en 0,2 mol/L I₂ worden in een vat gebracht en reageren: H₂ + I₂ ⇌ 2HI, met Kc = 9. Bereken de evenwichtsconcentratie [HI].
[H₂]₀ = [I₂]₀ = 0,2 mol/LKc = 9
[HI] = mol/L
10.Chemisch evenwichtMoeilijk
PCl₅ ontleedt: PCl₅ ⇌ PCl₃ + Cl₂, met Kc = 0,05 bij de reactietemperatuur. Een vat bevat aan het begin alleen 0,1 mol/L PCl₅. Bereken de evenwichtsconcentratie [PCl5].
[PCl₅]₀ = 0,1 mol/LKc = 0,05
[PCl5] = mol/L
11.pH & buffersGemiddeld
Bereken de pH pH van een 0,01 mol/L-oplossing benzoëzuur (Ka = 6,3 × 10⁻⁵).
c = 0,01 mol/LKa = 6,3 × 10⁻⁵
pH =
12.pH & buffersMoeilijk
Een buffer van 1,00 L bevat 0,25 mol melkzuur en 0,2 mol van de geconjugeerde base (Ka = 0,00014). Er wordt 0,05 mol NaOH toegevoegd. Bereken de nieuwe pH pH.
In een eerste-orde reactie daalt de concentratie van A van 0,8 mol/L naar 0,64 mol/L in 15 min. Vind de snelheidsconstante k.
CA0 = 0,8 mol/LCA = 0,64 mol/Lt = 15 min
k = min⁻¹
14.ReactiekinetiekMoeilijk
Een reactie heeft een activeringsenergie van 80 kJ/mol. Bij 20 °C is ze te traag. Tot welke temperatuur T2 (in °C) moet ze worden verwarmd om 3 keer zo snel te verlopen?
Stoichiometrie: een kloppende reactievergelijking telt deeltjes, geen grammen. Reken massa om naar mol met n = m/M, gebruik de coëfficiënten als molverhouding en reken terug met m = n·M. Bij twee beginstoffen is de beperkende reactant de stof die het eerst op is en bepaalt hoeveel product ontstaat.
Mol van elke beginstof
n(Na) = 6/22,99 = 0,261 mol
n(Cl2) = 80/70,9 = 1,128 mol
Beperkende reactant
0,261/2 = 0,1305, 1,128/1 = 1,128 → Na
Massa product
n(NaCl) = 0,1305·2 = 0,261 mol
m = 0,261·58,44 = 15,25 g
Antwoord
m = 15,25 g
2.Stoichiometrie
Antwoord: Y = 62 %
Stoichiometrie: een kloppende reactievergelijking telt deeltjes, geen grammen. Reken massa om naar mol met n = m/M, gebruik de coëfficiënten als molverhouding en reken terug met m = n·M. Bij twee beginstoffen is de beperkende reactant de stof die het eerst op is en bepaalt hoeveel product ontstaat.
Theoretische opbrengst
n(Al) = 20/26,98 = 0,7413 mol
m = 0,7413·2/2·133,33 = 98,84 g
Rendement
Y = 61,28/98,84·100 = 62%
Antwoord
Y = 62%
3.Molariteit en verdunning
Antwoord: Vwater = 900 mL
Molariteit: concentratie c = n/V in mol/L, met n = m/M. Bij verdunnen voeg je oplosmiddel toe maar geen opgeloste stof, dus het aantal mol blijft gelijk: c₁·V₁ = c₂·V₂. Als je twee oplossingen van dezelfde stof mengt, tel je de mollen op en ook de volumes.
Volume stamoplossing
V1 = c2·V2/c1 = 0,4·1000/4 = 100 mL
Toe te voegen water
Vwater = 1000 − 100 = 900 mL
Antwoord
Vwater = 900 mL
4.Molariteit en verdunning
Antwoord: c = 0,8667 mol/L
Molariteit: concentratie c = n/V in mol/L, met n = m/M. Bij verdunnen voeg je oplosmiddel toe maar geen opgeloste stof, dus het aantal mol blijft gelijk: c₁·V₁ = c₂·V₂. Als je twee oplossingen van dezelfde stof mengt, tel je de mollen op en ook de volumes.
Totale hoeveelheid
n = 2·250 + 0,3·500 = 650 mmol
Concentratie van het mengsel
c = 650/750 = 0,8667 mol/L
Antwoord
c = 0,8667 mol/L
5.Ideale gaswet
Antwoord: P = 649,9 kPa
Ideale gaswet: PV = nRT, met n = m/M.
Mol
n = m/M = 430/39,95 = 10,76 mol
T = 90 + 273,15 = 363,1 K
Druk
P = nRT/V = 10,76·8,314·363,1/0,05 = 649,9 kPa
Antwoord
P = 649,9 kPa
6.Ideale gaswet
Antwoord: V2 = 2,689 L
Algemene gaswet: voor een vaste hoeveelheid ideaal gas geldt P1V1/T1 = P2V2/T2.
Absolute temperaturen
T1 = 298,1 K, T2 = 513,1 K
Algemene gaswet
V2 = V1·(P1/P2)·(T2/T1) = 5·(250/800)·(513,1/298,1) = 2,689 L
Antwoord
V2 = 2,689 L
7.Calorimetrie en enthalpie
Antwoord: Tf = 28,81 °C
Warmte en enthalpie: om een stof te verwarmen is q = m·c·ΔT nodig. In een calorimeter is de warmte die het warme voorwerp afstaat gelijk aan de warmte die het koude opneemt. De enthalpieverandering van een reactie volgt uit de vormingsenthalpieën: ΔH° = ΣΔH°f(producten) − ΣΔH°f(beginstoffen), elk vermenigvuldigd met de coëfficiënt.
Warmtebalans
200·0,129·(170 − Tf) = 150·4,18·(Tf − 23)
Los de eindtemperatuur op
Tf = (25,8·170 + 627·23)/(25,8 + 627) = 28,81 °C
Antwoord
Tf = 28,81 °C
8.Calorimetrie en enthalpie
Antwoord: ΔH° = −2220 kJ
Warmte en enthalpie: om een stof te verwarmen is q = m·c·ΔT nodig. In een calorimeter is de warmte die het warme voorwerp afstaat gelijk aan de warmte die het koude opneemt. De enthalpieverandering van een reactie volgt uit de vormingsenthalpieën: ΔH° = ΣΔH°f(producten) − ΣΔH°f(beginstoffen), elk vermenigvuldigd met de coëfficiënt.
Chemisch evenwicht: voor aA + bB ⇌ cC + dD is de evenwichtsconstante Kc = [C]c[D]d/([A]a[B]b), met de concentraties bij evenwicht. Een ICE-tabel (Begin, Verandering, Evenwicht) koppelt de beginhoeveelheden aan de evenwichtshoeveelheden via één onbekende x, vermenigvuldigd met de coëfficiënten.
Evenwichtsvoorwaarde
9 = (2x)²/(0,2 − x)²
Neem de wortel
3 = 2x/(0,2 − x) → x = 0,2·3/(2 + 3) = 0,12 mol/L
Evenwichtsconcentratie
[HI] = 2x = 0,24 mol/L
Antwoord
[HI] = 0,24 mol/L
10.Chemisch evenwicht
Antwoord: [PCl5] = 0,05 mol/L
Chemisch evenwicht: voor aA + bB ⇌ cC + dD is de evenwichtsconstante Kc = [C]c[D]d/([A]a[B]b), met de concentraties bij evenwicht. Een ICE-tabel (Begin, Verandering, Evenwicht) koppelt de beginhoeveelheden aan de evenwichtshoeveelheden via één onbekende x, vermenigvuldigd met de coëfficiënten.
Evenwichtsvoorwaarde
0,05 = x²/(0,1 − x) → x² + 0,05·x − 0,005 = 0
Los de vierkantsvergelijking op
x = (−0,05 + √(0,05² + 4·0,005))/2 = 0,05 mol/L
Evenwichtsconcentratie
[PCl₅] = 0,1 − 0,05 = 0,05 mol/L
Antwoord
[PCl5] = 0,05 mol/L
11.pH & buffers
Antwoord: pH = 3,118
pH: pH = −log₁₀[H₃O⁺] en pOH = −log₁₀[OH⁻], met pH + pOH = 14 bij 25 °C. Sterke zuren en basen ioniseren volledig. Een zwak zuur maar gedeeltelijk: Ka = x²/(c − x), met x = [H₃O⁺]. Een buffer van een zwak zuur en zijn geconjugeerde base volgt Henderson–Hasselbalch: pH = pKa + log([A⁻]/[HA]).
Evenwicht
HA ⇌ H⁺ + A⁻: x mol/L zuur ioniseert.
Ka = x²/(0,01 − x) → x = 0,0007629 mol/L
pH
pH = −log(0,0007629) = 3,118
Antwoord
pH = 3,118
12.pH & buffers
Antwoord: pH = 3,951
pH: pH = −log₁₀[H₃O⁺] en pOH = −log₁₀[OH⁻], met pH + pOH = 14 bij 25 °C. Sterke zuren en basen ioniseren volledig. Een zwak zuur maar gedeeltelijk: Ka = x²/(c − x), met x = [H₃O⁺]. Een buffer van een zwak zuur en zijn geconjugeerde base volgt Henderson–Hasselbalch: pH = pKa + log([A⁻]/[HA]).
Neutralisatie
n(HA) = 0,25 − 0,05 = 0,2 mol
n(A⁻) = 0,2 + 0,05 = 0,25 mol
Henderson–Hasselbalch
pH = 3,854 + log(0,25/0,2) = 3,951
Antwoord
pH = 3,951
13.Reactiekinetiek
Antwoord: k = 0,01488 min⁻¹
Integrated rate laws: zero order: C = C₀ − kt (straight line, t½ = C₀/(2k)); first order: ln(C₀/C) = kt (t½ = ln 2/k); second order: 1/C − 1/C₀ = kt (t½ = 1/(kC₀)). Conversion X means C = C₀(1 − X).
Geïntegreerde eerste-orde wet
k = ln(CA0/CA)/t = ln(0,8/0,64)/15 = 0,2231/15 = 0,01488 min⁻¹
Antwoord
k = 0,01488 min⁻¹
14.Reactiekinetiek
Antwoord: T2 = 30,15 °C
Reaction rates: for a first-order reaction −dC/dt = kC, so C = C₀·e−kt and the half-life ln 2/k does not depend on concentration. For a second-order reaction 1/C = 1/C₀ + kt. The rate constant rises with temperature following Arrhenius: k = A·e−Ea/(RT).