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
8 g Mg en 80 g O2 reageren volgens 2Mg + O2 → 2MgO. Hoeveel massa m MgO kan er ontstaan?
M(Mg) = 24,31M(O2) = 32M(MgO) = 40,3 g/mol
m = g
2.StoichiometrieMoeilijk
Bij de reactie 2Na + Cl2 → 2NaCl reageert 10 g Na volledig (de andere beginstoffen in overmaat) en wordt 23,13 g NaCl opgevangen. Bereken het rendement Y.
M(Na) = 22,99 g/molM(NaCl) = 58,44 g/molwerkelijk: 23,13 g
Y = %
3.Molariteit en verdunningGemiddeld
Je hebt 100 mL van een 0,5 mol/L oplossing nodig en hebt een stamoplossing van 2,5 mol/L. Welk volume V1 stamoplossing heb je nodig?
c1 = 2,5 mol/Lc2 = 0,5 mol/LV2 = 100 mL
V1 = mL
4.Molariteit en verdunningMoeilijk
300 mL van een 0,8 mol/L oplossing wordt gemengd met 500 mL van een 0,75 mol/L oplossing van dezelfde stof. Bereken de concentratie c van het mengsel (de volumes zijn additief).
Een blok ijzer van 200 g (c = 0,449 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 18 °C gelegd. Bereken de eindtemperatuur Tf.
Gebruik de standaardvormingsenthalpieën om de warmte q te berekenen die vrijkomt als 100 g C6H12O6 (M = 180,16 g/mol) volledig verbrandt: C6H12O6 + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O(l). Geef q als positief getal.
0,2 mol/L H₂ en 0,2 mol/L I₂ worden in een vat gebracht en reageren: H₂ + I₂ ⇌ 2HI, met Kc = 36. Bereken de evenwichtsconcentratie [HI].
[H₂]₀ = [I₂]₀ = 0,2 mol/LKc = 36
[HI] = mol/L
10.Chemisch evenwichtMoeilijk
PCl₅ ontleedt: PCl₅ ⇌ PCl₃ + Cl₂, met Kc = 0,08 bij de reactietemperatuur. Een vat bevat aan het begin alleen 0,5 mol/L PCl₅. Bereken de evenwichtsconcentratie [PCl5].
[PCl₅]₀ = 0,5 mol/LKc = 0,08
[PCl5] = mol/L
11.pH & buffersGemiddeld
Bereken de pH pH van een 0,5 mol/L-oplossing waterstoffluoride (Ka = 0,00068).
c = 0,5 mol/LKa = 0,00068
pH =
12.pH & buffersMoeilijk
Een buffer van 1,00 L bevat 0,3 mol hypochlorigzuur en 0,25 mol van de geconjugeerde base (Ka = 3 × 10⁻⁸). Er wordt 0,025 mol NaOH toegevoegd. Bereken de nieuwe pH pH.
In een eerste-orde reactie daalt de concentratie van A van 1 mol/L naar 0,35 mol/L in 5 min. Vind de snelheidsconstante k.
CA0 = 1 mol/LCA = 0,35 mol/Lt = 5 min
k = min⁻¹
14.ReactiekinetiekMoeilijk
Een reactie heeft een activeringsenergie van 40 kJ/mol. Bij 30 °C is ze te traag. Tot welke temperatuur T2 (in °C) moet ze worden verwarmd om 2 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(Mg) = 8/24,31 = 0,3291 mol
n(O2) = 80/32 = 2,5 mol
Beperkende reactant
0,3291/2 = 0,1645, 2,5/1 = 2,5 → Mg
Massa product
n(MgO) = 0,1645·2 = 0,3291 mol
m = 0,3291·40,3 = 13,26 g
Antwoord
m = 13,26 g
2.Stoichiometrie
Antwoord: Y = 90,99 %
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(Na) = 10/22,99 = 0,435 mol
m = 0,435·2/2·58,44 = 25,42 g
Rendement
Y = 23,13/25,42·100 = 90,99%
Antwoord
Y = 90,99%
3.Molariteit en verdunning
Antwoord: V1 = 20 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 = 0,5·100/2,5 = 20 mL
Antwoord
V1 = 20 mL
4.Molariteit en verdunning
Antwoord: c = 0,7688 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 = 0,8·300 + 0,75·500 = 615 mmol
Concentratie van het mengsel
c = 615/800 = 0,7688 mol/L
Antwoord
c = 0,7688 mol/L
5.Ideale gaswet
Antwoord: V = 22,45 L
Ideale gaswet: PV = nRT, met n = m/M.
Mol
n = 330/44,01 = 7,498 mol
T = 15 + 273,15 = 288,1 K
Volume
V = nRT/P = 7,498·8,314·288,1/800 = 22,45 L
Antwoord
V = 22,45 L
6.Ideale gaswet
Antwoord: V2 = 8,796 L
Algemene gaswet: voor een vaste hoeveelheid ideaal gas geldt P1V1/T1 = P2V2/T2.
Absolute temperaturen
T1 = 313,1 K, T2 = 413,1 K
Algemene gaswet
V2 = V1·(P1/P2)·(T2/T1) = 10·(100/150)·(413,1/313,1) = 8,796 L
Antwoord
V2 = 8,796 L
7.Calorimetrie en enthalpie
Antwoord: Tf = 37,04 °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
200·0,449·(170 − Tf) = 150·4,18·(Tf − 18)
Los de eindtemperatuur op
Tf = (89,8·170 + 627·18)/(89,8 + 627) = 37,04 °C
Antwoord
Tf = 37,04 °C
8.Calorimetrie en enthalpie
Antwoord: q = 1555 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
36 = (2x)²/(0,2 − x)²
Neem de wortel
6 = 2x/(0,2 − x) → x = 0,2·6/(2 + 6) = 0,15 mol/L
Evenwichtsconcentratie
[HI] = 2x = 0,3 mol/L
Antwoord
[HI] = 0,3 mol/L
10.Chemisch evenwicht
Antwoord: [PCl5] = 0,336 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
0,08 = x²/(0,5 − x) → x² + 0,08·x − 0,04 = 0
Los de vierkantsvergelijking op
x = (−0,08 + √(0,08² + 4·0,04))/2 = 0,164 mol/L
Evenwichtsconcentratie
[PCl₅] = 0,5 − 0,164 = 0,336 mol/L
Antwoord
[PCl5] = 0,336 mol/L
11.pH & buffers
Antwoord: pH = 1,742
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/(0,5 − x) → x = 0,0181 mol/L
pH
pH = −log(0,0181) = 1,742
Antwoord
pH = 1,742
12.pH & buffers
Antwoord: pH = 7,523
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) = 0,3 − 0,025 = 0,275 mol
n(A⁻) = 0,25 + 0,025 = 0,275 mol
Henderson–Hasselbalch
pH = 7,523 + log(0,275/0,275) = 7,523
Antwoord
pH = 7,523
13.Reactiekinetiek
Antwoord: k = 0,21 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(1/0,35)/5 = 1,05/5 = 0,21 min⁻¹
Antwoord
k = 0,21 min⁻¹
14.Reactiekinetiek
Antwoord: T2 = 43,84 °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).