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(MgO)m(MgO)÷ M(X)× 2/ν× M(MgO)

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
m(Na)n(Na)n(NaCl)m(NaCl)÷ M(Na)× 2/2× M(NaCl)

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
2,5 mol/LV1​ = ?0,5 mol/L100 mL

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
0,8 mol/L300 mL0,75 mol/L500 mLc = ?800 mL

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).

c1 = 0,8 mol/LV1 = 300 mLc2 = 0,75 mol/LV2 = 500 mL
c = mol/L
5.Ideale gaswetGemiddeld
330 g CO₂P = 800 kPaT = 15 °CV = ?

Welk volume V neemt 330 g CO₂ in bij 800 kPa en 15 °C? Behandel het als een ideaal gas.

m = 330 gM = 44,01 g/molP = 800 kPaT = 15 °CR = 8,314 J/(mol·K)
V = L
6.Ideale gaswetMoeilijk
Toestand 1Toestand 2

Een vaste hoeveelheid He gaat van 100 kPa, 10 L, 40 °C naar 150 kPa en 140 °C. Vind het nieuwe volume V2.

P1 = 100 kPaV1 = 10 LT1 = 40 °CP2 = 150 kPaT2 = 140 °C
V2 = L
7.Calorimetrie en enthalpieGemiddeld
Tf​ = ?Ijzerm = 200 gT = 170 °Cc = 0,449 J/(g·°C)Waterm = 150 gT = 18 °Cc = 4,18 J/(g·°C)

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.

mmetal = 200 gcmetal = 0,449 J/(g·°C)Tmetal = 170 °Cmwater = 150 gTwater = 18 °Ccwater = 4,18 J/(g·°C)
Tf = °C
8.Calorimetrie en enthalpieMoeilijk
H100 g C6​H12​O6​C6​H12​O6​ + 6O₂beginstoffen6CO₂ + 6H₂O(l)productenq = ?

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.

ΔH°f(C6H12O6) = −1274 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​HII0,20,20C−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 = 36. Bereken de evenwichtsconcentratie [HI].

[H₂]₀ = [I₂]₀ = 0,2 mol/LKc = 36
[HI] = mol/L
10.Chemisch evenwichtMoeilijk
PCl5​PCl3​Cl2​I0,500C−x+x+xE0,5 − xxx

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
02468101214zuurneutraalbasischpH = ?

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
02468101214zuurneutraalbasischpH = ?

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.

n(HA) = 0,3 moln(A⁻) = 0,25 moln(OH⁻) = 0,025 molKa = 3 × 10⁻⁸
pH =
13.ReactiekinetiekGemiddeld
t (min)C (mol/L)5 min0,35

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
Tk30 °Ck1​?2·k1​

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?

Ea = 40 kJ/molT1 = 30 °Ck2/k1 = 2R = 8,314 J/(mol·K)
T2 = °C

3Oplossingen

1.Stoichiometrie

Antwoord: m = 13,26 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(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.

Reactie-enthalpie

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

Warmte voor de gegeven massa

n = 100/180,16 = 0,5551 mol
q = n·|ΔH°/1| = 0,5551·2802 = 1555 kJ

Antwoord

q = 1555 kJ
9.Chemisch evenwicht

Antwoord: [HI] = 0,3 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/(0,2 − 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).

Absolute temperatuur

T1 = 303,1 K

Los Arrhenius op naar T₂

1/T2 = 1/303,1 − 8,314·ln(2)/40000 = 3,299 × 10⁻³ − 1,441 × 10⁻⁴ = 3,155 × 10⁻³ K⁻¹
T2 = 317 K = 43,84 °C

Antwoord

T2 = 43,84 °C

ExamProblems · examproblems.com/courses/general-chemistry