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)

8 g Na en 48 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(N2​)n(N2​)n(NH3​)m(NH3​)÷ M(N2​)× 2/1× M(NH3​)

Bij de reactie N2 + 3H2 → 2NH3 reageert 16 g N2 volledig (de andere beginstoffen in overmaat) en wordt 14,59 g NH3 opgevangen. Bereken het rendement Y.

M(N2) = 28,02 g/molM(NH3) = 17,03 g/molwerkelijk: 14,59 g
Y = %
3.Molariteit en verdunningGemiddeld
1,5 mol/LV1​0,05 mol/L500 mL

Je hebt 500 mL van een 0,05 mol/L oplossing nodig en hebt een stamoplossing van 1,5 mol/L. Hoeveel water Vwater voeg je toe aan de stamoplossing?

c1 = 1,5 mol/Lc2 = 0,05 mol/LV2 = 500 mL
Vwater = mL
4.Molariteit en verdunningMoeilijk
0,2 mol/L250 mL0,1 mol/L100 mLc = ?350 mL

250 mL van een 0,2 mol/L oplossing wordt gemengd met 100 mL van een 0,1 mol/L oplossing van dezelfde stof. Bereken de concentratie c van het mengsel (de volumes zijn additief).

c1 = 0,2 mol/LV1 = 250 mLc2 = 0,1 mol/LV2 = 100 mL
c = mol/L
5.Ideale gaswetGemiddeld
10 g HeP = 150 kPaT = 80 °CV = ?

Welk volume V neemt 10 g He in bij 150 kPa en 80 °C? Behandel het als een ideaal gas.

m = 10 gM = 4,003 g/molP = 150 kPaT = 80 °CR = 8,314 J/(mol·K)
V = L
6.Ideale gaswetMoeilijk
Ar, M = 39,95 g/molP = 250 kPaT = 0 °Cρ = ?

Vind de dichtheid ρ van Ar bij 250 kPa en 0 °C, als ideaal gas.

M = 39,95 g/molP = 250 kPaT = 0 °CR = 8,314 J/(mol·K)
ρ = kg/m³
7.Calorimetrie en enthalpieGemiddeld
Tf​ = ?Loodm = 200 gT = 90 °Cc = 0,129 J/(g·°C)Waterm = 250 gT = 20 °Cc = 4,18 J/(g·°C)

Een blok lood van 200 g (c = 0,129 J/(g·°C)) met een temperatuur van 90 °C wordt in een geïsoleerde beker met 250 g water (c = 4,18 J/(g·°C)) van 20 °C gelegd. Bereken de eindtemperatuur Tf.

mmetal = 200 gcmetal = 0,129 J/(g·°C)Tmetal = 90 °Cmwater = 250 gTwater = 20 °Ccwater = 4,18 J/(g·°C)
Tf = °C
8.Calorimetrie en enthalpieMoeilijk
HCH4​ + 2O₂beginstoffenCO₂ + 2H₂O(l)productenΔH° = ?

Gebruik de standaardvormingsenthalpieën om ΔH° te berekenen voor de reactie CH4 + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O(l).

ΔH°f(CH4) = −74,8 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​HII0,50,50C−x−x+2xE0,5 − x0,5 − x2x

0,5 mol/L H₂ en 0,5 mol/L I₂ worden in een vat gebracht en reageren: H₂ + I₂ ⇌ 2HI, met Kc = 49. Bereken de evenwichtsconcentratie [HI].

[H₂]₀ = [I₂]₀ = 0,5 mol/LKc = 49
[HI] = mol/L
10.Chemisch evenwichtMoeilijk
PCl5​PCl3​Cl2​I0,400C−x+x+xE0,4 − xxx

PCl₅ ontleedt: PCl₅ ⇌ PCl₃ + Cl₂, met Kc = 0,01 bij de reactietemperatuur. Een vat bevat aan het begin alleen 0,4 mol/L PCl₅. Bereken de evenwichtsconcentratie [Cl2].

[PCl₅]₀ = 0,4 mol/LKc = 0,01
[Cl2] = mol/L
11.pH & buffersGemiddeld
02468101214zuurneutraalbasischpH = ?

Bereken de pH pH van een 0,2 mol/L-oplossing waterstoffluoride (Ka = 0,00068).

c = 0,2 mol/LKa = 0,00068
pH =
12.pH & buffersMoeilijk
02468101214zuurneutraalbasischpH = ?

Een buffer bevat 0,2 mol/L melkzuur en 0,8 mol/L van het natriumzout. Ka = 0,00014. Bereken de pH pH van de buffer.

[HA] = 0,2[A⁻] = 0,8Ka = 0,00014
pH =
13.ReactiekinetiekGemiddeld
t (min)C (mol/L)2 minC = ?

Een reactie met snelheidsvergelijking −rA = k·CA² heeft k = 0,8 L/(mol·min) en begint bij 1,5 mol/L. Vind de concentratie CA na 2 min.

k = 0,8 L/(mol·min)CA0 = 1,5 mol/Lt = 2 min
CA = mol/L
14.ReactiekinetiekMoeilijk
Tk35 °C0,00265 °C0,0451

De snelheidsconstante van een reactie is 0,002 min⁻¹ bij 35 °C en 0,0451 min⁻¹ bij 65 °C. Vind de activeringsenergie Ea.

k1 = 0,002 min⁻¹T1 = 35 °Ck2 = 0,0451 min⁻¹T2 = 65 °CR = 8,314 J/(mol·K)
Ea = kJ/mol

3Oplossingen

1.Stoichiometrie

Antwoord: m = 20,34 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) = 8/22,99 = 0,348 mol
n(Cl2) = 48/70,9 = 0,677 mol

Beperkende reactant

0,348/2 = 0,174, 0,677/1 = 0,677 → Na

Massa product

n(NaCl) = 0,174·2 = 0,348 mol
m = 0,348·58,44 = 20,34 g

Antwoord

m = 20,34 g
2.Stoichiometrie

Antwoord: Y = 75,02 %

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(N2) = 16/28,02 = 0,571 mol
m = 0,571·2/1·17,03 = 19,45 g

Rendement

Y = 14,59/19,45·100 = 75,02%

Antwoord

Y = 75,02%
3.Molariteit en verdunning

Antwoord: Vwater = 483,3 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 = 0,05·500/1,5 = 16,67 mL

Toe te voegen water

Vwater = 500 − 16,67 = 483,3 mL

Antwoord

Vwater = 483,3 mL
4.Molariteit en verdunning

Antwoord: c = 0,1714 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 = 0,2·250 + 0,1·100 = 60 mmol

Concentratie van het mengsel

c = 60/350 = 0,1714 mol/L

Antwoord

c = 0,1714 mol/L
5.Ideale gaswet

Antwoord: V = 48,9 L

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

Mol

n = 10/4,003 = 2,498 mol
T = 80 + 273,15 = 353,1 K

Volume

V = nRT/P = 2,498·8,314·353,1/150 = 48,9 L

Antwoord

V = 48,9 L
6.Ideale gaswet

Antwoord: ρ = 4,398 kg/m³

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

Herschrijf de gaswet

PV = (m/M)RT → ρ = m/V = PM/(RT)
T = 0 + 273,15 = 273,1 K

Dichtheid

ρ = 250·39,95/(8,314·273,1) = 4,398 kg/m³

Antwoord

ρ = 4,398 kg/m³
7.Calorimetrie en enthalpie

Antwoord: Tf = 21,69 °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·(90 − Tf) = 250·4,18·(Tf − 20)

Los de eindtemperatuur op

Tf = (25,8·90 + 1045·20)/(25,8 + 1045) = 21,69 °C

Antwoord

Tf = 21,69 °C
8.Calorimetrie en enthalpie

Antwoord: ΔH° = −890,3 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° = [1·(−393,5) + 2·(−285,8)] − [1·(−74,8) + 2·0] = −890,3 kJ

Antwoord

ΔH° = −890,3 kJ

Negatief: de reactie staat warmte af (exotherm).

9.Chemisch evenwicht

Antwoord: [HI] = 0,7778 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

49 = (2x)²/(0,5 − x)²

Neem de wortel

7 = 2x/(0,5 − x) → x = 0,5·7/(2 + 7) = 0,3889 mol/L

Evenwichtsconcentratie

[HI] = 2x = 0,7778 mol/L

Antwoord

[HI] = 0,7778 mol/L
10.Chemisch evenwicht

Antwoord: [Cl2] = 0,05844 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

0,01 = x²/(0,4 − x) → x² + 0,01·x − 0,004 = 0

Los de vierkantsvergelijking op

x = (−0,01 + √(0,01² + 4·0,004))/2 = 0,05844 mol/L

Evenwichtsconcentratie

[Cl₂] = x = 0,05844 mol/L

Antwoord

[Cl2] = 0,05844 mol/L
11.pH & buffers

Antwoord: pH = 1,946

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/(0,2 − x) → x = 0,01133 mol/L

pH

pH = −log(0,01133) = 1,946

Antwoord

pH = 1,946
12.pH & buffers

Antwoord: pH = 4,456

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]).

pKa

pKa = 3,854

Henderson–Hasselbalch

pH = 3,854 + log(0,8/0,2) = 4,456

Antwoord

pH = 4,456
13.Reactiekinetiek

Antwoord: CA = 0,4412 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 + 0,8·2 = 2,267 L/mol
CA = 1/2,267 = 0,4412 mol/L

Antwoord

CA = 0,4412 mol/L
14.Reactiekinetiek

Antwoord: Ea = 89,97 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 = 308,1 K, T2 = 338,1 K

Los Arrhenius op naar Ea

Ea = −R·ln(k2/k1)/(1/T2 − 1/T1) = −8,314·3,116/(-2,879e-4) = 89975 J/mol
Ea = 89,97 kJ/mol

Antwoord

Ea = 89,97 kJ/mol

ExamProblems · examproblems.com/courses/general-chemistry