Stoichiometrie: oefenopgaven met stapsgewijze oplossingen
Ook wel: rekenen aan reacties · molverhouding · overmaat en ondermaat
Gratis oefenopgaven over Stoichiometrie met schema’s, hints en volledig uitgewerkte oplossingen. Elke keer nieuwe waarden, op drie niveaus: massa naar massa, beperkende reactant, rendement.
Gratis oefenopgaveMakkelijk
Hoeveel massa m H2O ontstaat bij de reactie C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O uit 100 g C3H8? De andere beginstoffen zijn in overmaat.
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.
Veelgemaakte fouten
De massaverhouding gebruiken in plaats van de molverhouding.
Vergeten de vergelijking kloppend te maken.
Niet controleren welke reactant beperkend is.
Belangrijke formules
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%
Leer Stoichiometrie vanaf nul
1Wat stoichiometrie is
Een chemische vergelijking is een recept. 2H₂ + O₂ → 2H₂O zegt dat twee moleculen waterstof reageren met één molecuul zuurstof en twee moleculen water geven.
Stoichiometrie gebruikt dat recept om “hoeveel?”-vragen te beantwoorden: hoeveel product je krijgt uit een gegeven hoeveelheid uitgangsstof, of hoeveel je nodig hebt.
De getallen voor de formules zijn de coëfficiënten. Ze tellen deeltjes, geen grammen. De vergelijking moet kloppend zijn: elk atoom komt aan beide kanten even vaak voor.
Deeltjes zijn veel te klein om één voor één te tellen, dus scheikundigen tellen ze in mol. Eén mol is 6,022 × 10²³ deeltjes, zoals een dozijn 12 eieren is.
De coëfficiënten geven dus ook een molverhouding: 2 mol H₂ reageert met 1 mol O₂ en geeft 2 mol H₂O.
Zelftoets Hoeveel mol NH₃ ontstaat in N₂ + 3H₂ → 2NH₃ uit 2 mol N₂ (met genoeg H₂)?
1 mol
2 mol
4 mol
6 mol
Antwoord: 4 mol. 1 mol N₂ geeft 2 mol NH₃, dus 2 mol N₂ geeft 4 mol. 2 mol geven negeert de molverhouding, en 6 mol gebruikt in plaats daarvan de coëfficiënt van H₂.
2Mol en molaire massa
Een balans meet gram, maar de vergelijking werkt in mol. De molaire massa M verbindt de twee: het is de massa van één mol, in g/mol.
n = m / M m = n · M
Je vindt M door de atoommassa’s uit het periodiek systeem op te tellen. Met H = 1,0, C = 12,0 en O = 16,0:
M(H₂O) = 2 · 1,0 + 16,0 = 18,0 g/mol
M(CO₂) = 12,0 + 2 · 16,0 = 44,0 g/mol
M(CH₄) = 12,0 + 4 · 1,0 = 16,0 g/mol
Voorbeeld: 36 g water is 36 / 18,0 = 2,0 mol water.
Examenvragen geven meestal de molaire massa’s, met twee decimalen. Gebruik de gegeven waarden.
Zelftoets Hoeveel mol is er in 88 g CO₂ (M = 44 g/mol)?
0,5 mol
2 mol
3872 mol
88 mol
Antwoord: 2 mol. n = m/M = 88/44 = 2 mol. Andersom delen (44/88 = 0,5) of vermenigvuldigen (88 · 44) gebruikt de formule ondersteboven.
3De methode stap voor stap
Elke vraag van massa naar massa volgt dezelfde weg: van gram naar mol, over de vergelijking met de molverhouding, en terug naar gram.
Controleer of de vergelijking kloppend is.
Reken de gegeven massa van A om naar mol: nA = mA / MA.
Gebruik de coëfficiënten: nB = nA · b / a, waarbij a en b de coëfficiënten van A en B zijn.
Reken terug naar massa: mB = nB · MB.
Zijn er twee reactanten gegeven, zoek dan eerst de beperkende reactant en begin daarmee.
Voor het rendement in procenten vergelijk je de werkelijk opgevangen massa met de massa die je berekend hebt.
4Een uitgewerkt voorbeeld
Volg elke stap. Probeer de volgende stap te voorspellen voordat je hem opent.
Uitgewerkt voorbeeld
Welke massa m H₂O ontstaat in de reactie CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O uit 8,0 g CH₄? Neem aan dat de zuurstof in overmaat is. Gebruik M(CH₄) = 16,0 g/mol en M(H₂O) = 18,0 g/mol.
1
Controleer de vergelijking
Links: 1 C, 4 H, 4 O. Rechts: 1 C, 4 H en 2 + 2 = 4 O. De vergelijking is kloppend.
2
Massa naar mol
n(CH₄) = 8,0 / 16,0 = 0,50 mol
3
Gebruik de molverhouding
1 mol CH₄ geeft 2 mol H₂O, dus de factor is 2/1.
n(H₂O) = 0,50 · 2 / 1 = 1,0 mol
4
Mol naar massa
m(H₂O) = 1,0 · 18,0 = 18 g
5
Controleer het antwoord
8 g CH₄ heeft 1,0 mol O₂ nodig, dat is 32 g. Dan gaat er 8 + 32 = 40 g in. 0,50 mol CO₂ is 22 g, en 22 + 18 = 40 g komt eruit. De massa blijft behouden, dus het antwoord klopt.
Antwoord
m(H₂O) = 18 g
5Beperkende reactant en rendement in procenten
Als twee reactanten gegeven zijn, raakt er meestal een als eerste op. Dat is de beperkende reactant. Die bepaalt hoeveel product er ontstaat; de andere blijft over (in overmaat).
Om hem te vinden deel je de mol van elke reactant door zijn coëfficiënt. Het kleinste resultaat hoort bij de beperkende reactant.
Voorbeeld: 4,0 g H₂ (M = 2,0) en 16 g O₂ (M = 32) reageren in 2H₂ + O₂ → 2H₂O. Dat is 2,0 mol H₂ en 0,50 mol O₂.
Dus 0,50 mol O₂ geeft 0,50 · 2 = 1,0 mol water, dat is 18 g. Een deel van de waterstof blijft over.
In de praktijk vang je nooit al het product op. Het rendement in procenten vergelijkt wat je kreeg met wat je berekend hebt, de theoretische opbrengst:
Y = werkelijk / theoretisch × 100%
Zelftoets De theoretische opbrengst van een reactie is 18 g, en je vangt 15,3 g op. Wat is het rendement in procenten?
118%
15,3%
2,7%
85%
Antwoord: 85%. Y = 15,3/18 × 100% = 85%. Andersom delen geeft 118%, wat onmogelijk is: je kunt niet meer opvangen dan de theoretische hoeveelheid.
6Veelgemaakte fouten
De massaverhouding gebruiken in plaats van de molverhouding. De coëfficiënten tellen mol, nooit gram.
Werken met een vergelijking die niet kloppend is.
Beginnen bij de reactant in overmaat in plaats van de beperkende.
De beperkende reactant kiezen op de kleinste massa of het kleinste aantal mol, zonder door de coëfficiënten te delen.
De werkelijke opbrengst andersom door de theoretische delen. Een rendement is nooit boven 100%.
De mol te vroeg afronden. Houd drie of vier significante cijfers tot het eind.
Zelftoets 4,0 g H₂ (M = 2,0 g/mol) en 16 g O₂ (M = 32 g/mol) reageren: 2H₂ + O₂ → 2H₂O. Welke massa water (M = 18 g/mol) kan ontstaan?
18 g
20 g
36 g
9 g
Antwoord: 18 g. O₂ is beperkend: 0,50 mol O₂ geeft 1,0 mol water, 18 g. 36 g begint bij de waterstof, die in overmaat is. 20 g telt de massa’s op, maar een deel van de waterstof reageert niet.
7Hoe tentamenvragen eruitzien
Makkelijk: massa naar massa. Eén reactant is gegeven, de andere zijn in overmaat. Bepaal de massa van een product.
Gemiddeld: beperkende reactant. Twee massa’s reactant zijn gegeven. Bepaal de beperkende reactant en dan de massa product.
Moeilijk: rendement in procenten. Bereken de theoretische opbrengst en vergelijk die met de massa die is opgevangen.
De molaire massa’s staan in de vraag. Schrijf het stappenplan m → n → n → m naast elk antwoord.
Hoeveel massa m MgO ontstaat bij de reactie 2Mg + O2 → 2MgO uit 12 g Mg? De andere beginstoffen zijn in overmaat.
M(Mg) = 24,31 g/molM(MgO) = 40,3 g/mol
Gevraagd: m(g)
Hints tonen
Reken de gegeven massa om naar mol: n = m/M.
De coëfficiënten geven de molverhouding: 2 mol product per 2 mol beginstof.
n(Mg) = 12/24,31 = 0,4936 mol.
Toon het antwoord en de stapsgewijze oplossing
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 beginstof
n = 12/24,31 = 0,4936 mol
Molverhouding
n(MgO) = 0,4936·2/2 = 0,4936 mol
Massa product
m = 0,4936·40,3 = 19,89 g
Antwoord
m = 19,89 g
Voorbeeld 2Gemiddeld
6 g C3H8 en 20 g O2 reageren volgens C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O. Hoeveel massa m H2O kan er ontstaan?
M(C3H8) = 44,1M(O2) = 32M(H2O) = 18,02 g/mol
Gevraagd: m(g)
Hints tonen
Reken beide massa's om naar mol.
Deel elk door zijn coëfficiënt: de kleinste uitkomst hoort bij de beperkende reactant.
n(C3H8)/1 = 0,1361, n(O2)/5 = 0,125.
Toon het antwoord en de stapsgewijze oplossing
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(C3H8) = 6/44,1 = 0,1361 mol
n(O2) = 20/32 = 0,625 mol
Beperkende reactant
0,1361/1 = 0,1361, 0,625/5 = 0,125 → O2
Massa product
n(H2O) = 0,125·4 = 0,5 mol
m = 0,5·18,02 = 9,01 g
Antwoord
m = 9,01 g
Voorbeeld 3Moeilijk
Bij de reactie CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O reageert 10 g CH4 volledig (de andere beginstoffen in overmaat) en wordt 17,01 g CO2 opgevangen. Bereken het rendement Y.
M(CH4) = 16,04 g/molM(CO2) = 44,01 g/molwerkelijk: 17,01 g
Gevraagd: Y(%)
Hints tonen
Bereken eerst de theoretische opbrengst: de massa die zou ontstaan als alles reageert.
Rendement = werkelijk/theoretisch × 100.
theoretisch: 0,6234 mol·1/1·44,01.
Toon het antwoord en de stapsgewijze oplossing
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(CH4) = 10/16,04 = 0,6234 mol
m = 0,6234·1/1·44,01 = 27,44 g
Rendement
Y = 17,01/27,44·100 = 62%
Antwoord
Y = 62%
Vragen en antwoorden
Stoichiometrie: wat is het?
Een chemische vergelijking is een recept. 2H₂ + O₂ → 2H₂O zegt dat twee moleculen waterstof reageren met één molecuul zuurstof en twee moleculen water geven.
De getallen voor de formules zijn de coëfficiënten. Ze tellen deeltjes, geen grammen. De vergelijking moet kloppend zijn: elk atoom komt aan beide kanten even vaak voor.
Stoichiometrie: hoe los je de opgaven stap voor stap op?
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.
Stoichiometrie: wat zijn veelgemaakte fouten?
De massaverhouding gebruiken in plaats van de molverhouding.
Vergeten de vergelijking kloppend te maken.
Niet controleren welke reactant beperkend is.
Stoichiometrie: wat oefen je?
Makkelijk: massa naar massa
Gemiddeld: beperkende reactant
Moeilijk: rendement
Elke opgave heeft nieuwe waarden, zodat je de methode leert in plaats van een antwoord. Kom je vast te zitten? Open eerst een kleine hint en de volledige uitleg pas als je die nodig hebt.
Zo werkt het oefenen
Elke opgave heeft nieuwe waarden, zodat je de methode leert in plaats van een antwoord.
Kom je vast te zitten? Open eerst een kleine hint en de volledige uitleg pas als je die nodig hebt.
Je voortgang, fouten en bewaarde opgaven blijven bewaard, zodat je vóór het tentamen kunt herhalen.