Algemene chemie: samenvattingspakket

Formuleoverzichten, de belangrijkste methodestappen voor elk onderwerp en 14 oefenopgaven, met volledige oplossingen achterin.

Nieuwe opgavenTerug naar het vak

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

  1. Schrijf de reactievergelijking op en maak hem kloppend.
  2. Reken de gegeven massa om naar mol: n = m/M.
  3. Gebruik de coëfficiënten als molverhouding om de mol van de gezochte stof te vinden.
  4. 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

  1. Reken massa om naar mol met n = m/M.
  2. Reken het volume om naar liter.
  3. Molariteit c = n/V in mol/L.
  4. 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

  1. Schrijf Kc als producten gedeeld door reactanten, elk tot de macht van zijn coëfficiënt.
  2. Maak een BOE-tabel (ICE): Begin, Omzetting (in stappen van x maal de coëfficiënten), Evenwicht.
  3. Vul de evenwichtsuitdrukkingen in Kc in en los op naar x.
  4. 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

  1. Bepaal of het zuur of de base sterk (volledig gedissocieerd) of zwak is.
  2. Sterk zuur: [H⁺] is gelijk aan de concentratie ervan. Sterke base: bereken eerst [OH⁻].
  3. Zwak zuur: los Ka = x²/(c − x) op naar x = [H⁺].
  4. 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
m(X)n(X)n(CO2​)m(CO2​)÷ M(X)× 3/ν× M(CO2​)

16 g Fe2O3 en 64 g CO reageren volgens Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2. Hoeveel massa m CO2 kan er ontstaan?

M(Fe2O3) = 159,69M(CO) = 28,01M(CO2) = 44,01 g/mol
m = g
2.StoichiometrieMoeilijk
m(C6​H12​O6​)n(C6​H12​O6​)n(C2​H5​OH)m(C2​H5​OH)÷ M(C6​H12​O6​)× 2/1× M(C2​H5​OH)

Bij de reactie C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 reageert 16 g C6H12O6 volledig (de andere beginstoffen in overmaat) en wordt 6,96 g C2H5OH opgevangen. Bereken het rendement Y.

M(C6H12O6) = 180,16 g/molM(C2H5OH) = 46,07 g/molwerkelijk: 6,96 g
Y = %
3.Molariteit en verdunningGemiddeld
0,5 mol/LV1​0,3 mol/L1000 mL

Je hebt 1000 mL van een 0,3 mol/L oplossing nodig en hebt een stamoplossing van 0,5 mol/L. Hoeveel water Vwater voeg je toe aan de stamoplossing?

c1 = 0,5 mol/Lc2 = 0,3 mol/LV2 = 1000 mL
Vwater = mL
4.Molariteit en verdunningMoeilijk
2 mol/L250 mL0,75 mol/L400 mLc = ?650 mL

250 mL van een 2 mol/L oplossing wordt gemengd met 400 mL van een 0,75 mol/L oplossing van dezelfde stof. Bereken de concentratie c van het mengsel (de volumes zijn additief).

c1 = 2 mol/LV1 = 250 mLc2 = 0,75 mol/LV2 = 400 mL
c = mol/L
5.Ideale gaswetGemiddeld
490 g CH₄V = 5 LT = 5 °CP = ?

Een tank van 5 L bevat 490 g CH₄ bij 5 °C. Behandel het als een ideaal gas en vind de druk P.

m = 490 gM = 16,04 g/molV = 5 LT = 5 °CR = 8,314 J/(mol·K)
P = kPa
6.Ideale gaswetMoeilijk
O₂, M = 32 g/molP = 150 kPaT = 180 °Cρ = ?

Vind de dichtheid ρ van O₂ bij 150 kPa en 180 °C, als ideaal gas.

M = 32 g/molP = 150 kPaT = 180 °CR = 8,314 J/(mol·K)
ρ = kg/m³
7.Calorimetrie en enthalpieGemiddeld
Tf​ = ?Zinkm = 100 gT = 120 °Cc = 0,388 J/(g·°C)Waterm = 300 gT = 15 °Cc = 4,18 J/(g·°C)

Een blok zink van 100 g (c = 0,388 J/(g·°C)) met een temperatuur van 120 °C wordt in een geïsoleerde beker met 300 g water (c = 4,18 J/(g·°C)) van 15 °C gelegd. Bereken de eindtemperatuur Tf.

mmetal = 100 gcmetal = 0,388 J/(g·°C)Tmetal = 120 °Cmwater = 300 gTwater = 15 °Ccwater = 4,18 J/(g·°C)
Tf = °C
8.Calorimetrie en enthalpieMoeilijk
H50 g C4​H10​2C4​H10​ + 13O₂beginstoffen8CO₂ + 10H₂O(l)productenq = ?

Gebruik de standaardvormingsenthalpieën om de warmte q te berekenen die vrijkomt als 50 g C4H10 (M = 58,12 g/mol) volledig verbrandt: 2C4H10 + 13O₂ → 8CO₂ + 10H₂O(l). Geef q als positief getal.

ΔH°f(C4H10) = −125,6 kJ/molΔH°f(CO₂) = −393,5 kJ/molΔH°f(H₂O, l) = −285,8 kJ/molΔH°f(O₂) = 0
q = kJ
9.Chemisch evenwichtGemiddeld
H2​I2​HII0,250,250C−x−x+2xE0,25 − x0,25 − x2x

0,25 mol/L H₂ en 0,25 mol/L I₂ worden in een vat gebracht en reageren: H₂ + I₂ ⇌ 2HI, met Kc = 36. Bereken de evenwichtsconcentratie [HI].

[H₂]₀ = [I₂]₀ = 0,25 mol/LKc = 36
[HI] = mol/L
10.Chemisch evenwichtMoeilijk
PCl5​PCl3​Cl2​I0,200C−x+x+xE0,2 − xxx

PCl₅ ontleedt: PCl₅ ⇌ PCl₃ + Cl₂, met Kc = 0,2 bij de reactietemperatuur. Een vat bevat aan het begin alleen 0,2 mol/L PCl₅. Bereken de evenwichtsconcentratie [Cl2].

[PCl₅]₀ = 0,2 mol/LKc = 0,2
[Cl2] = mol/L
11.pH & buffersGemiddeld
02468101214zuurneutraalbasischpH = ?

Bereken de pH pH van een 0,05 mol/L-oplossing benzoëzuur (Ka = 6,3 × 10⁻⁵).

c = 0,05 mol/LKa = 6,3 × 10⁻⁵
pH =
12.pH & buffersMoeilijk
02468101214zuurneutraalbasischpH = ?

Een buffer van 1,00 L bevat 0,2 mol waterstoffluoride en 0,25 mol van de geconjugeerde base (Ka = 0,00068). Er wordt 0,025 mol NaOH toegevoegd. Bereken de nieuwe pH pH.

n(HA) = 0,2 moln(A⁻) = 0,25 moln(OH⁻) = 0,025 molKa = 0,00068
pH =
13.ReactiekinetiekGemiddeld
t (min)C (mol/L)30 minC = ?

Een reactie met snelheidsvergelijking −rA = k·CA² heeft k = 0,8 L/(mol·min) en begint bij 1 mol/L. Vind de concentratie CA na 30 min.

k = 0,8 L/(mol·min)CA0 = 1 mol/Lt = 30 min
CA = mol/L
14.ReactiekinetiekMoeilijk
Tk40 °C0,0180 °C?

Een reactie heeft een snelheidsconstante van 0,01 min⁻¹ bij 40 °C en een activeringsenergie van 100 kJ/mol. Vind de snelheidsconstante k2 bij 80 °C.

k1 = 0,01 min⁻¹T1 = 40 °CT2 = 80 °CEa = 100 kJ/molR = 8,314 J/(mol·K)
k2 = min⁻¹

3Oplossingen

1.Stoichiometrie

Antwoord: m = 13,23 g

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(Fe2O3) = 16/159,69 = 0,1002 mol
n(CO) = 64/28,01 = 2,285 mol

Beperkende reactant

0,1002/1 = 0,1002, 2,285/3 = 0,7616 → Fe2O3

Massa product

n(CO2) = 0,1002·3 = 0,3006 mol
m = 0,3006·44,01 = 13,23 g

Antwoord

m = 13,23 g
2.Stoichiometrie

Antwoord: Y = 85,05 %

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(C6H12O6) = 16/180,16 = 0,08881 mol
m = 0,08881·2/1·46,07 = 8,183 g

Rendement

Y = 6,96/8,183·100 = 85,05%

Antwoord

Y = 85,05%
3.Molariteit en verdunning

Antwoord: Vwater = 400 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 = 0,3·1000/0,5 = 600 mL

Toe te voegen water

Vwater = 1000 − 600 = 400 mL

Antwoord

Vwater = 400 mL
4.Molariteit en verdunning

Antwoord: c = 1,231 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 + 0,75·400 = 800 mmol

Concentratie van het mengsel

c = 800/650 = 1,231 mol/L

Antwoord

c = 1,231 mol/L
5.Ideale gaswet

Antwoord: P = 14129 kPa

Ideale gaswet: PV = nRT, met n = m/M.

Mol

n = m/M = 490/16,04 = 30,55 mol
T = 5 + 273,15 = 278,1 K

Druk

P = nRT/V = 30,55·8,314·278,1/0,005 = 14129 kPa

Antwoord

P = 14129 kPa
6.Ideale gaswet

Antwoord: ρ = 1,274 kg/m³

Dichtheid van een ideaal gas: ρ = PM/(RT).

Herschrijf de gaswet

PV = (m/M)RT → ρ = m/V = PM/(RT)
T = 180 + 273,15 = 453,1 K

Dichtheid

ρ = 150·32/(8,314·453,1) = 1,274 kg/m³

Antwoord

ρ = 1,274 kg/m³
7.Calorimetrie en enthalpie

Antwoord: Tf = 18,15 °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

100·0,388·(120 − Tf) = 300·4,18·(Tf − 15)

Los de eindtemperatuur op

Tf = (38,8·120 + 1254·15)/(38,8 + 1254) = 18,15 °C

Antwoord

Tf = 18,15 °C
8.Calorimetrie en enthalpie

Antwoord: q = 2475 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.

Reactie-enthalpie

ΔH° = [8·(−393,5) + 10·(−285,8)] − [2·(−125,6) + 13·0] = −5755 kJ

Warmte voor de gegeven massa

n = 50/58,12 = 0,8603 mol
q = n·|ΔH°/2| = 0,8603·2877 = 2475 kJ

Antwoord

q = 2475 kJ
9.Chemisch evenwicht

Antwoord: [HI] = 0,375 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

36 = (2x)²/(0,25 − x)²

Neem de wortel

6 = 2x/(0,25 − x) → x = 0,25·6/(2 + 6) = 0,1875 mol/L

Evenwichtsconcentratie

[HI] = 2x = 0,375 mol/L

Antwoord

[HI] = 0,375 mol/L
10.Chemisch evenwicht

Antwoord: [Cl2] = 0,1236 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

0,2 = x²/(0,2 − x) → x² + 0,2·x − 0,04 = 0

Los de vierkantsvergelijking op

x = (−0,2 + √(0,2² + 4·0,04))/2 = 0,1236 mol/L

Evenwichtsconcentratie

[Cl₂] = x = 0,1236 mol/L

Antwoord

[Cl2] = 0,1236 mol/L
11.pH & buffers

Antwoord: pH = 2,759

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/(0,05 − x) → x = 0,001744 mol/L

pH

pH = −log(0,001744) = 2,759

Antwoord

pH = 2,759
12.pH & buffers

Antwoord: pH = 3,364

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) = 0,2 − 0,025 = 0,175 mol
n(A⁻) = 0,25 + 0,025 = 0,275 mol

Henderson–Hasselbalch

pH = 3,167 + log(0,275/0,175) = 3,364

Antwoord

pH = 3,364
13.Reactiekinetiek

Antwoord: CA = 0,04 mol/L

Reactiesnelheden: voor een eerste-orde reactie geldt −dC/dt = kC, dus C = C₀·e−kt en de halveringstijd ln 2/k hangt niet af van de concentratie. Voor een tweede-orde reactie geldt 1/C = 1/C₀ + kt. De snelheidsconstante stijgt met de temperatuur volgens Arrhenius: k = A·e−Ea/(RT).

Geïntegreerde tweede-orde vergelijking

1/CA = 1/CA0 + kt = 1 + 0,8·30 = 25 L/mol
CA = 1/25 = 0,04 mol/L

Antwoord

CA = 0,04 mol/L
14.Reactiekinetiek

Antwoord: k2 = 0,7752 min⁻¹

Reactiesnelheden: voor een eerste-orde reactie geldt −dC/dt = kC, dus C = C₀·e−kt en de halveringstijd ln 2/k hangt niet af van de concentratie. Voor een tweede-orde reactie geldt 1/C = 1/C₀ + kt. De snelheidsconstante stijgt met de temperatuur volgens Arrhenius: k = A·e−Ea/(RT).

Absolute temperaturen

T1 = 313,1 K, T2 = 353,1 K

Arrhenius-verhouding

ln(k2/k1) = −(100000/8,314)·(1/353,1 − 1/313,1) = 4,35
k2 = 0,01·e4,35 = 0,7752 min⁻¹

Antwoord

k2 = 0,7752 min⁻¹

ExamProblems · examproblems.com/courses/general-chemistry