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(AlCl3​)m(AlCl3​)÷ M(X)× 2/ν× M(AlCl3​)

16 g Al en 20 g Cl2 reageren volgens 2Al + 3Cl2 → 2AlCl3. Hoeveel massa m AlCl3 kan er ontstaan?

M(Al) = 26,98M(Cl2) = 70,9M(AlCl3) = 133,33 g/mol
m = g
2.StoichiometrieMoeilijk
m(C3​H8​)n(C3​H8​)n(CO2​)m(CO2​)÷ M(C3​H8​)× 3/1× M(CO2​)

Bij de reactie C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O reageert 6 g C3H8 volledig (de andere beginstoffen in overmaat) en wordt 12,57 g CO2 opgevangen. Bereken het rendement Y.

M(C3H8) = 44,1 g/molM(CO2) = 44,01 g/molwerkelijk: 12,57 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. Welk volume V1 stamoplossing heb je nodig?

c1 = 1,5 mol/Lc2 = 0,05 mol/LV2 = 500 mL
V1 = mL
4.Molariteit en verdunningMoeilijk
0,4 mol/L300 mL1,2 mol/L250 mLc = ?550 mL

300 mL van een 0,4 mol/L oplossing wordt gemengd met 250 mL van een 1,2 mol/L oplossing van dezelfde stof. Bereken de concentratie c van het mengsel (de volumes zijn additief).

c1 = 0,4 mol/LV1 = 300 mLc2 = 1,2 mol/LV2 = 250 mL
c = mol/L
5.Ideale gaswetGemiddeld
270 g HeV = 30 LT = 65 °CP = ?

Een tank van 30 L bevat 270 g He bij 65 °C. Behandel het als een ideaal gas en vind de druk P.

m = 270 gM = 4,003 g/molV = 30 LT = 65 °CR = 8,314 J/(mol·K)
P = kPa
6.Ideale gaswetMoeilijk
Ar, M = 39,95 g/molP = 300 kPaT = 110 °Cρ = ?

Vind de dichtheid ρ van Ar bij 300 kPa en 110 °C, als ideaal gas.

M = 39,95 g/molP = 300 kPaT = 110 °CR = 8,314 J/(mol·K)
ρ = kg/m³
7.Calorimetrie en enthalpieGemiddeld
Tf​ = ?Loodm = 100 gT = 130 °Cc = 0,129 J/(g·°C)Waterm = 100 gT = 25 °Cc = 4,18 J/(g·°C)

Een blok lood van 100 g (c = 0,129 J/(g·°C)) met een temperatuur van 130 °C wordt in een geïsoleerde beker met 100 g water (c = 4,18 J/(g·°C)) van 25 °C gelegd. Bereken de eindtemperatuur Tf.

mmetal = 100 gcmetal = 0,129 J/(g·°C)Tmetal = 130 °Cmwater = 100 gTwater = 25 °Ccwater = 4,18 J/(g·°C)
Tf = °C
8.Calorimetrie en enthalpieMoeilijk
H10 g C2​H5​OHC2​H5​OH + 3O₂beginstoffen2CO₂ + 3H₂O(l)productenq = ?

Gebruik de standaardvormingsenthalpieën om de warmte q te berekenen die vrijkomt als 10 g C2H5OH (M = 46,07 g/mol) volledig verbrandt: C2H5OH + 3O₂ → 2CO₂ + 3H₂O(l). Geef q als positief getal.

ΔH°f(C2H5OH) = −277,7 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​HII0,80,80C−x−x+2xE0,8 − x0,8 − x2x

0,8 mol/L H₂ en 0,8 mol/L I₂ worden in een vat gebracht en reageren: H₂ + I₂ ⇌ 2HI, met Kc = 64. Bereken de evenwichtsconcentratie [H2].

[H₂]₀ = [I₂]₀ = 0,8 mol/LKc = 64
[H2] = mol/L
10.Chemisch evenwichtMoeilijk
PCl5​PCl3​Cl2​I0,2500C−x+x+xE0,25 − xxx

PCl₅ ontleedt: PCl₅ ⇌ PCl₃ + Cl₂, met Kc = 0,01 bij de reactietemperatuur. Een vat bevat aan het begin alleen 0,25 mol/L PCl₅. Bereken de evenwichtsconcentratie [PCl5].

[PCl₅]₀ = 0,25 mol/LKc = 0,01
[PCl5] = mol/L
11.pH & buffersGemiddeld
02468101214zuurneutraalbasischpH = ?

Bereken de pH pH van een 0,1 mol/L-oplossing hypochlorigzuur (Ka = 3 × 10⁻⁸).

c = 0,1 mol/LKa = 3 × 10⁻⁸
pH =
12.pH & buffersMoeilijk
02468101214zuurneutraalbasischpH = ?

Een buffer bevat 0,5 mol/L waterstoffluoride en 0,15 mol/L van het natriumzout. Ka = 0,00068. Bereken de pH pH van de buffer.

[HA] = 0,5[A⁻] = 0,15Ka = 0,00068
pH =
13.ReactiekinetiekGemiddeld
t (min)C (mol/L)15 minC = ?

Een reactie met snelheidsvergelijking −rA = k·CA² heeft k = 0,1 L/(mol·min) en begint bij 1 mol/L. Vind de concentratie CA na 15 min.

k = 0,1 L/(mol·min)CA0 = 1 mol/Lt = 15 min
CA = mol/L
14.ReactiekinetiekMoeilijk
Tk30 °Ck1​?3·k1​

Een reactie heeft een activeringsenergie van 50 kJ/mol. Bij 30 °C is ze te traag. Tot welke temperatuur T2 (in °C) moet ze worden verwarmd om 3 keer zo snel te verlopen?

Ea = 50 kJ/molT1 = 30 °Ck2/k1 = 3R = 8,314 J/(mol·K)
T2 = °C

3Oplossingen

1.Stoichiometrie

Antwoord: m = 25,07 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(Al) = 16/26,98 = 0,593 mol
n(Cl2) = 20/70,9 = 0,2821 mol

Beperkende reactant

0,593/2 = 0,2965, 0,2821/3 = 0,09403 → Cl2

Massa product

n(AlCl3) = 0,09403·2 = 0,1881 mol
m = 0,1881·133,33 = 25,07 g

Antwoord

m = 25,07 g
2.Stoichiometrie

Antwoord: Y = 69,98 %

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(C3H8) = 6/44,1 = 0,1361 mol
m = 0,1361·3/1·44,01 = 17,96 g

Rendement

Y = 12,57/17,96·100 = 69,98%

Antwoord

Y = 69,98%
3.Molariteit en verdunning

Antwoord: V1 = 16,67 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

Antwoord

V1 = 16,67 mL
4.Molariteit en verdunning

Antwoord: c = 0,7636 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 = 0,4·300 + 1,2·250 = 420 mmol

Concentratie van het mengsel

c = 420/550 = 0,7636 mol/L

Antwoord

c = 0,7636 mol/L
5.Ideale gaswet

Antwoord: P = 6321 kPa

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

Mol

n = m/M = 270/4,003 = 67,45 mol
T = 65 + 273,15 = 338,1 K

Druk

P = nRT/V = 67,45·8,314·338,1/0,03 = 6321 kPa

Antwoord

P = 6321 kPa
6.Ideale gaswet

Antwoord: ρ = 3,762 kg/m³

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

Herschrijf de gaswet

PV = (m/M)RT → ρ = m/V = PM/(RT)
T = 110 + 273,15 = 383,1 K

Dichtheid

ρ = 300·39,95/(8,314·383,1) = 3,762 kg/m³

Antwoord

ρ = 3,762 kg/m³
7.Calorimetrie en enthalpie

Antwoord: Tf = 28,14 °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

100·0,129·(130 − Tf) = 100·4,18·(Tf − 25)

Los de eindtemperatuur op

Tf = (12,9·130 + 418·25)/(12,9 + 418) = 28,14 °C

Antwoord

Tf = 28,14 °C
8.Calorimetrie en enthalpie

Antwoord: q = 296,7 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° = [2·(−393,5) + 3·(−285,8)] − [1·(−277,7) + 3·0] = −1367 kJ

Warmte voor de gegeven massa

n = 10/46,07 = 0,2171 mol
q = n·|ΔH°/1| = 0,2171·1367 = 296,7 kJ

Antwoord

q = 296,7 kJ
9.Chemisch evenwicht

Antwoord: [H2] = 0,16 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

64 = (2x)²/(0,8 − x)²

Neem de wortel

8 = 2x/(0,8 − x) → x = 0,8·8/(2 + 8) = 0,64 mol/L

Evenwichtsconcentratie

[H₂] = 0,8 − x = 0,16 mol/L

Antwoord

[H2] = 0,16 mol/L
10.Chemisch evenwicht

Antwoord: [PCl5] = 0,2048 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/(0,25 − x) → x² + 0,01·x − 0,0025 = 0

Los de vierkantsvergelijking op

x = (−0,01 + √(0,01² + 4·0,0025))/2 = 0,04525 mol/L

Evenwichtsconcentratie

[PCl₅] = 0,25 − 0,04525 = 0,2048 mol/L

Antwoord

[PCl5] = 0,2048 mol/L
11.pH & buffers

Antwoord: pH = 4,262

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 = 5,476 × 10⁻⁵ mol/L

pH

pH = −log(5,476 × 10⁻⁵) = 4,262

Antwoord

pH = 4,262
12.pH & buffers

Antwoord: pH = 2,645

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 = 3,167

Henderson–Hasselbalch

pH = 3,167 + log(0,15/0,5) = 2,645

Antwoord

pH = 2,645
13.Reactiekinetiek

Antwoord: CA = 0,4 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 + 0,1·15 = 2,5 L/mol
CA = 1/2,5 = 0,4 mol/L

Antwoord

CA = 0,4 mol/L
14.Reactiekinetiek

Antwoord: T2 = 47,77 °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(3)/50000 = 3,299 × 10⁻³ − 1,827 × 10⁻⁴ = 3,116 × 10⁻³ K⁻¹
T2 = 320,9 K = 47,77 °C

Antwoord

T2 = 47,77 °C

ExamProblems · examproblems.com/courses/general-chemistry