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(NaCl)m(NaCl)÷ M(X)× 2/ν× M(NaCl)

30 g Na en 20 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
m(CaCO3​)n(CaCO3​)n(CaO)m(CaO)÷ M(CaCO3​)× 1/1× M(CaO)

Bij de reactie CaCO3 → CaO + CO2 reageert 20 g CaCO3 volledig (de andere beginstoffen in overmaat) en wordt 8,4 g CaO opgevangen. Bereken het rendement Y.

M(CaCO3) = 100,09 g/molM(CaO) = 56,08 g/molwerkelijk: 8,4 g
Y = %
3.Molariteit en verdunningGemiddeld
5 mol/LV1​0,2 mol/L100 mL

Je hebt 100 mL van een 0,2 mol/L oplossing nodig en hebt een stamoplossing van 5 mol/L. Hoeveel water Vwater voeg je toe aan de stamoplossing?

c1 = 5 mol/Lc2 = 0,2 mol/LV2 = 100 mL
Vwater = mL
4.Molariteit en verdunningMoeilijk
1,5 mol/L50 mL1,2 mol/L200 mLc = ?250 mL

50 mL van een 1,5 mol/L oplossing wordt gemengd met 200 mL van een 1,2 mol/L oplossing van dezelfde stof. Bereken de concentratie c van het mengsel (de volumes zijn additief).

c1 = 1,5 mol/LV1 = 50 mLc2 = 1,2 mol/LV2 = 200 mL
c = mol/L
5.Ideale gaswetGemiddeld
260 g CO₂V = 50 LT = 30 °CP = ?

Een tank van 50 L bevat 260 g CO₂ bij 30 °C. Behandel het als een ideaal gas en vind de druk P.

m = 260 gM = 44,01 g/molV = 50 LT = 30 °CR = 8,314 J/(mol·K)
P = kPa
6.Ideale gaswetMoeilijk
Toestand 1Toestand 2

Een vaste hoeveelheid CO₂ gaat van 100 kPa, 5 L, 35 °C naar 200 kPa en 200 °C. Vind het nieuwe volume V2.

P1 = 100 kPaV1 = 5 LT1 = 35 °CP2 = 200 kPaT2 = 200 °C
V2 = L
7.Calorimetrie en enthalpieGemiddeld
Tf​ = ?Aluminiumm = 75 gT = 130 °Cc = 0,897 J/(g·°C)Waterm = 250 gT = 23 °Cc = 4,18 J/(g·°C)

Een blok aluminium van 75 g (c = 0,897 J/(g·°C)) met een temperatuur van 130 °C wordt in een geïsoleerde beker met 250 g water (c = 4,18 J/(g·°C)) van 23 °C gelegd. Bereken de eindtemperatuur Tf.

mmetal = 75 gcmetal = 0,897 J/(g·°C)Tmetal = 130 °Cmwater = 250 gTwater = 23 °Ccwater = 4,18 J/(g·°C)
Tf = °C
8.Calorimetrie en enthalpieMoeilijk
HC6​H12​O6​ + 6O₂beginstoffen6CO₂ + 6H₂O(l)productenΔH° = ?

Gebruik de standaardvormingsenthalpieën om ΔH° te berekenen voor de reactie C6H12O6 + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O(l).

ΔH°f(C6H12O6) = −1274 kJ/molΔH°f(CO₂) = −393,5 kJ/molΔH°f(H₂O, l) = −285,8 kJ/molΔH°f(O₂) = 0
ΔH° = kJ
9.Chemisch evenwichtGemiddeld
H2​I2​HII0,20,20C−x−x+2xE0,2 − x0,2 − x2x

0,2 mol/L H₂ en 0,2 mol/L I₂ worden in een vat gebracht en reageren: H₂ + I₂ ⇌ 2HI, met Kc = 54. Bereken de evenwichtsconcentratie [HI].

[H₂]₀ = [I₂]₀ = 0,2 mol/LKc = 54
[HI] = mol/L
10.Chemisch evenwichtMoeilijk
PCl5​PCl3​Cl2​I0,800C−x+x+xE0,8 − xxx

PCl₅ ontleedt: PCl₅ ⇌ PCl₃ + Cl₂, met Kc = 0,2 bij de reactietemperatuur. Een vat bevat aan het begin alleen 0,8 mol/L PCl₅. Bereken de evenwichtsconcentratie [Cl2].

[PCl₅]₀ = 0,8 mol/LKc = 0,2
[Cl2] = mol/L
11.pH & buffersGemiddeld
02468101214zuurneutraalbasischpH = ?

Bereken de pH pH van een 0,1 mol/L-oplossing azijnzuur (Ka = 1,8 × 10⁻⁵).

c = 0,1 mol/LKa = 1,8 × 10⁻⁵
pH =
12.pH & buffersMoeilijk
02468101214zuurneutraalbasischpH = ?

Een buffer van 1,00 L bevat 0,2 mol waterstoffluoride en 0,2 mol van de geconjugeerde base (Ka = 0,00068). Er wordt 0,01 mol NaOH toegevoegd. Bereken de nieuwe pH pH.

n(HA) = 0,2 moln(A⁻) = 0,2 moln(OH⁻) = 0,01 molKa = 0,00068
pH =
13.ReactiekinetiekGemiddeld
t (min)C (mol/L)5 minC = ?

Een reactie met snelheidsvergelijking −rA = k·CA² heeft k = 0,2 L/(mol·min) en begint bij 1,5 mol/L. Vind de concentratie CA na 5 min.

k = 0,2 L/(mol·min)CA0 = 1,5 mol/Lt = 5 min
CA = mol/L
14.ReactiekinetiekMoeilijk
Tk40 °C0,00580 °C0,0285

De snelheidsconstante van een reactie is 0,005 min⁻¹ bij 40 °C en 0,0285 min⁻¹ bij 80 °C. Vind de activeringsenergie Ea.

k1 = 0,005 min⁻¹T1 = 40 °Ck2 = 0,0285 min⁻¹T2 = 80 °CR = 8,314 J/(mol·K)
Ea = kJ/mol

3Oplossingen

1.Stoichiometrie

Antwoord: m = 32,97 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(Na) = 30/22,99 = 1,305 mol
n(Cl2) = 20/70,9 = 0,2821 mol

Beperkende reactant

1,305/2 = 0,6525, 0,2821/1 = 0,2821 → Cl2

Massa product

n(NaCl) = 0,2821·2 = 0,5642 mol
m = 0,5642·58,44 = 32,97 g

Antwoord

m = 32,97 g
2.Stoichiometrie

Antwoord: Y = 74,96 %

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(CaCO3) = 20/100,09 = 0,1998 mol
m = 0,1998·1/1·56,08 = 11,21 g

Rendement

Y = 8,4/11,21·100 = 74,96%

Antwoord

Y = 74,96%
3.Molariteit en verdunning

Antwoord: Vwater = 96 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 = 0,2·100/5 = 4 mL

Toe te voegen water

Vwater = 100 − 4 = 96 mL

Antwoord

Vwater = 96 mL
4.Molariteit en verdunning

Antwoord: c = 1,26 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 = 1,5·50 + 1,2·200 = 315 mmol

Concentratie van het mengsel

c = 315/250 = 1,26 mol/L

Antwoord

c = 1,26 mol/L
5.Ideale gaswet

Antwoord: P = 297,8 kPa

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

Mol

n = m/M = 260/44,01 = 5,908 mol
T = 30 + 273,15 = 303,1 K

Druk

P = nRT/V = 5,908·8,314·303,1/0,05 = 297,8 kPa

Antwoord

P = 297,8 kPa
6.Ideale gaswet

Antwoord: V2 = 3,839 L

Algemene gaswet: voor een vaste hoeveelheid ideaal gas geldt P1V1/T1 = P2V2/T2.

Absolute temperaturen

T1 = 308,1 K, T2 = 473,1 K

Algemene gaswet

V2 = V1·(P1/P2)·(T2/T1) = 5·(100/200)·(473,1/308,1) = 3,839 L

Antwoord

V2 = 3,839 L
7.Calorimetrie en enthalpie

Antwoord: Tf = 29,47 °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

75·0,897·(130 − Tf) = 250·4,18·(Tf − 23)

Los de eindtemperatuur op

Tf = (67,28·130 + 1045·23)/(67,28 + 1045) = 29,47 °C

Antwoord

Tf = 29,47 °C
8.Calorimetrie en enthalpie

Antwoord: ΔH° = −2802 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° = [6·(−393,5) + 6·(−285,8)] − [1·(−1274) + 6·0] = −2802 kJ

Antwoord

ΔH° = −2802 kJ

Negatief: de reactie staat warmte af (exotherm).

9.Chemisch evenwicht

Antwoord: [HI] = 0,3144 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

54 = (2x)²/(0,2 − x)²

Neem de wortel

7,348 = 2x/(0,2 − x) → x = 0,2·7,348/(2 + 7,348) = 0,1572 mol/L

Evenwichtsconcentratie

[HI] = 2x = 0,3144 mol/L

Antwoord

[HI] = 0,3144 mol/L
10.Chemisch evenwicht

Antwoord: [Cl2] = 0,3123 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/(0,8 − x) → x² + 0,2·x − 0,16 = 0

Los de vierkantsvergelijking op

x = (−0,2 + √(0,2² + 4·0,16))/2 = 0,3123 mol/L

Evenwichtsconcentratie

[Cl₂] = x = 0,3123 mol/L

Antwoord

[Cl2] = 0,3123 mol/L
11.pH & buffers

Antwoord: pH = 2,875

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/(0,1 − x) → x = 0,001333 mol/L

pH

pH = −log(0,001333) = 2,875

Antwoord

pH = 2,875
12.pH & buffers

Antwoord: pH = 3,211

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 − 0,01 = 0,19 mol
n(A⁻) = 0,2 + 0,01 = 0,21 mol

Henderson–Hasselbalch

pH = 3,167 + log(0,21/0,19) = 3,211

Antwoord

pH = 3,211
13.Reactiekinetiek

Antwoord: CA = 0,6 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 = 0,6667 + 0,2·5 = 1,667 L/mol
CA = 1/1,667 = 0,6 mol/L

Antwoord

CA = 0,6 mol/L
14.Reactiekinetiek

Antwoord: Ea = 40,01 kJ/mol

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

Los Arrhenius op naar Ea

Ea = −R·ln(k2/k1)/(1/T2 − 1/T1) = −8,314·1,74/(-3,617e-4) = 40006 J/mol
Ea = 40,01 kJ/mol

Antwoord

Ea = 40,01 kJ/mol

ExamProblems · examproblems.com/courses/general-chemistry