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
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
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
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
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).
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.
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.
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 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
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
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
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
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?
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.
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).