Chemisch rekenen
Hoofdstuk 1:Massa, volume en dichtheid
- Massa, volume en dichtheid
Als je wilt aangeven hoeveel je van iets hebt, dan kan dat op verschillende manieren. Je kunt letten op : hoe zwaar (de massa), hoe groot (volume, inhoud), of hoeveel (aantal). Bijvoorbeeld : 5 kg aardappelen, 1 liter cola of 20 sinaasappelen.
- Massa
Het gewicht wordt bepaald door de aantrekking van de aarde (de zwaartekracht). Op de evenaar weeg je iets minder dan op de Noordpool en in de ruimte ben je zelfs gewichtloos! Maar de hoeveelheid materie (de massa) blijft in al die gevallen steeds hetzelfde. Je bepaalt de massa van een hoeveelheid stof of een voorwerp met een balans.
De officieel SI-eenheid voor massa is kg. In de scheikunde werk je ook vaak met gram (g), milligram (mg). Als je met enorme hoeveelheden werkt, bijvoorbeeld in de chemische industrie, gebruik je de ton.
De omrekeningsfactoren zijn:
1ton = 1000 kg
1 kg = 1000 g
1 g = 1000 mg
- Volume
Van iedere hoeveelheid stof kun je naast de massa ook het volume bepalen. Het volume is de ruimte die de stof inneemt. Het volume kun je in verschillende eenheden uitdrukken. In het dagelijks leven werk je vrijwel altijd met liter (L), of als je weinig hebt met mL. De standaardeenheid voor het volume is de kubieke meter : m3 .
De omrekeningsfactoren zijn :
1 m3 = 1000 dm3
1 dm3 = 1000 cm3
1 dm3 = 1 L
1 cm3 = 1 ml
- Dichtheid
Massa en volume zijn geen stofeigenschappen. Maar het quotiënt van massa en volume, de dichtheid, is wel een stofeigenschap :
Dichtheid = massa / volume
Voor de dichtheid gebruik je ρ , de Griekse letter rho. In de bijlage 2 vind je de dichtheid van een aantal stoffen. De dichtheid is gegeven in de standaardeenheid : kg/m3.
Voorbeeld 1
Bereken de massa (in mg) van 12 ml ijzer.
Stap I : ρ ijzer = 7,87 x 103 kg/m3
Stap II: 12 ml ijzer = 12 x 10-6 m3 ijzer
Stap III :
| |
ρ = m/V, dus m = ρ x V invullen geeft
m = 7,87 x 103 x 12 x 10-6 = 94 x 10-3 kg
Stap IV : 94 x 10-3 kg = 94 x 103 mg
Voorbeeld 2
|
|
|
Bereken het volume (in cm3) van 50,2 g lood.
|
Stap I : ρ lood = 11,3 x 103 kg/m3
Stap II: 50,2 g lood = 50,2 x 10-3 kg lood
Stap III :
| |
ρ = m/V, invullen geeft
V = m/ρ dus V = 50,2 x 10-3 / 11,3 x 103 = 4,44 x 10-6 m3
Stap IV : 4,44 x 10-6 m3 = 4,44 ml
Voorbeeld 3
Reken de dichtheid van suiker om naar g/L.
Als je de dichtheid wilt uitrekenen in g/L, wil je de massa (in g) weten van 1 L suiker.
Stap I : ρ suiker = 1,58 x 10 3 kg/m3
Stap II: 1 L suiker = 1 x 10-3 m3 suiker
Stap III
ρ = m/V, invullen geeft : 1,58 x 103 = m/ 1 x 10-3
m = 1,58 x 103 x 1 .10-3 = 41,58 kg
Stap IV : 1,58 kg = 1,58 x 103 g ; ρ suiker = 1,58 x 103 g/L
:
|
Opgaven massa, volume en dichtheid
- Reken om :
- 18,2 ml = ………….L
- 22 mg = ……….kg
- 2,3 dm3 = ………..L
- 4,5 x 10-4 L = ……….ml
- 8 mg = ………g
- 12,44 L = ……….cm3
- 2,99 x 104 g = ………….mg
- 1,2 x 105 kg = …….ton
- Reken de dichtheid van aluminium om naar g/ml. Tip : bereken de massa (in g) van 1 ml aluminium.
- Bereken de massa (in g) van een druppel kwik met een volume van 0,030 cm3.
- Bereken de massa van een vurenhouten kubus – dobbelsteen met de volgende afmetingen : 0,85 cm x 0,85 cm x 0,85 cm.
- Bereken de massa van de lucht in een koelcel van 00 C met een volume van 56 m3.
- Op een ijsbaan ligt een ijslaag met een dikte van 75 mm. Het oppervlakte van de baan is 150 m2.
- Bereken de massa (in kg) van de ijslaag. Als het lente wordt, laat men ijs weer smelten.
- Bereken het volume (in L) van het dooiwater.
antwoorden opgaven massa, volume en dichtheid
1a. 18,2 ml = 0,0182 l
1b. 22 mg = 22 x 10 -6 kg
1c. 2,3 dm3 = 2,3 l
1d. 4,5 x 10-4 l = 0,45 ml
1e. 8 mg = 0,008 g
1f .12,44 l = 12,44 dm3 = 12440 cm3
1g. 2,99 x 104 g = 2,99 x 107 mg
1h. 1,2 x 105 = 120 ton
2. ƥ van aluminium = 2,7 kg/dm3 = 2,7 g/cm3 = 2,7 g/ml
3. ƥ = m/v dus m = ƥ x v = 13,5 x 0,03 = 0,405 g
4. m = ƥ x v
v = l x b x h = 0,85 x 0,85 x 0,85 = 0,61 cm3
ƥ = 0,58 g/cm3
m = 0,58 x 0,61 = 0,35 g
5. m = ƥ x v
v = 56 m3
ƥ = 1,293 kg/m3
m = 56 x 1,293 = 72,4 kg
6a. v = oppervlakte x h = 15000 dm2 x 0,75 dm = 11250 dm3 =11,25 m3
m = ƥ x v = 11,25 x 917 = 10316,25 kg
6b. v = m/ ƥ = 10316,25 l
Hoofdstuk 2:Atoom- en molecuulmassa
2.1 Atoommassa
Als eenheid van massa ken je de kilogram; de gram en de milligram zijn daarvan afgeleid. Voor atoom- en de molecuulmassa’s gebruik je en andere eenheid, namelijk de atomaire massaeenheid, aangegeven door u. Deze is zeer klein :
1,00 u = 1,66 x 10-24 g.
Omdat de massa van een atoom erg klein is, is het handiger om de massa van atomen en moleculen uit te drukken in u in plaats van in gram.
In bijlage 1 vind je van een aantal elementen (op alfabet) de nauwkeurige atoommassa’s.
Het symbool voor de atoommassa is A. zo kun je de atoommassa van aluminium weergeven met : AAl = 26,98 u.
2.2 Molecuulmassa
De molecuul massa is de massa van een molecuul, uitgedrukt in u. de massa van een molecuul kun je uitrekenen door de massa’s van de atomen in het molecuul op te tellen.
Bij het berekenen van molecuulmassa’s gebruik je de atoommassa’s uit bijlage 1.
De molecuulmassa is de som van de atoommassa’s van alle atomen van het molecuul.
Het symbool van de molecuulmassa is M. De molecuulmassa bereken jein 2 cijfers achter de komma.
Voorbeeld 1 : Bereken de molecuulmassa van zuurstof.
Mo2 =m16,00 x 2 = 32,00 u
Voorbeeld 2 : Bereken de molecuulmassa van butaan.
M C4H10 = 12,01 x 4 + 1,008 x 10 = 58,12 u
2.3. Massapercentages bij verbindingen
Met behulp van atoommassa’s kun je de massapercentages van elementen in een verbinding berekenen. Het massapercentage bereken je in 2 cijfers achter de komma.
Voorbeeld 1 : Hoeveel massaprocent koolstof bevat koolstofdioxide?
M CO2 = 12,01 + 16,00 x 2 = 44,01 u
Massapercentage = 12,01 / 44,01 x 100 % = 27,29 %
Het massapercentage koolstof in koolstofdioxide is 27,29 %.
Voorbeeld 2 : Hoeveel massaprocent kalium bevat kaliumsulfide (K2S)?
M K2S = 39,10 x 2 + 32,06 = 110,26 u
Massapercentage = 39,1 / 110,26 x 100 % = 70,92 %
Het massapercentage kalium in kaliumsufideis 70,92 %.
Opgaven atoom- en molecuulmassa
7.Bereken de molecuulmassa van:
- Water
- Stikstof
- Fosforzuur (H3PO4)
- Ammoniak
- dizwaveldichloride
8.Bereken Mpropaan
9. Een waterdruppel van 0,03 g bevat 1x 1021 zuurstofatomen. Water bevat 89 massaprocent
zuurstof. Bereken de massa (in g) van 1 zuurstofatoom.
10. Welk alkaan heeft het grootste massapercentage koolstof : methaan of ethaan? Laat duidelijk
zien hoe je aan je antwoord komt.
11. Bereken het massapercentage van :
- Koolstof in glucose, C6H12O6.
- Stikstof in nitrotolueen, C7H7NO2.
- Koper in chalcopriet, CuFeS2.
12. Bereken het massapercentage (gebonden) zuurstof in water.
Waarom is het niet mogelijk om op deze manier het percentage vrije zuurstof (O2), in bijvoorbeeld slootwater te berekenen?
13.De molecuulmassa van antimoonoxide, Sb2O3, is 291,60 u. Bereken de atoommassa van de atoomsoort antimoon.
14. De molecuulmassa van het molecuul H3XO3 81,99 u. X is een onbekende atoomsoort.
- Bereken de atoommassa van de atoomsoort X.
- Wat is de naam van de atoomsoort X?
15. Uit de stoffen met de volgende formules kan het metaal zink worden gewonnen : ZnS, ZnCO3, Zn2SiO4. Laat door een berekening zien van welke zinkverbinding het massapercentage zink het hoogste is
16. De stof equiline, een hormon dat voorkomt in urine van drachtige merries, heeft een molecuulmassa van 268,3 u. Equiline bevat 80,6 massaprocent koolstof. Hoeveel koolstofatomen komen voor in één molecuul equiline.
17.Zuiver vitamine E is een stof met 29 C-atomen per molecuul. Het massapercentage koolstof in vitamine E is 80,87. Bereken de molecuulmassa van vitamine E.
18. Botten bestaan voor 30 massaprocent uit Ca3(PO4)2 en voor 60 massaprocent uit CaCO3 . je mag ervan uit gaan, dat de overige 10 procent geen calcium bevat. Bereken het massapercentage Ca in bot.
19.Een hoeveelheid methaan bevat 3,63 x 1023 waterstofatomen.
a.Hoeveel koolstofatomen zijn in die hoeveelheid methaan aanwezig?
b.Bereken de massa van die hoeveelheid koolstof in u
c. Bereken massa in gram.
Antwoorden Atoom- en molecuulmassa
Antwoorden van H2: Atoom- en molecuulmassa
7a. water H2O = 2 x 1 + 16 = 18u
7b. stikstof N2 = 2 x 14 = 28u
7c. fosforzuur H3PO4 = 3 x 1 + 31 + 4 x 16 = 98u
7d. Ammoniak NH3 = 14 + 3 x 1 = 17u
7e. dizwaveldichoride S2Cl2 = 2 x 32 + 2 x 35,5 = 135u
8 Mpropaan = M C3H8 = 3 x 12 + 8 x 1 = 44u
9. m = 0,03 g Er zijn 1 x 1021 O atomen
89% van 0,03 g = 0,0267 g
0,0267/ 1021 = 2,7 x 10 -23 g
10. Methaan CH4 massa = 12 + 4 x 1 = 16 massa% C = 12/16 x 100 = 75%
Ethaan C2H6 massa = 2 x 12 + 6 x 1 = 30 massa% C = 24/30 x 100 = 80%
Ethaan heeft dus het hoogste massapercentage
11a. massa% C in C6H12O6 m C6H12O6 = 6 x 12 + 12 X 1 + 6 x 16 = 180u
mC = 6 x 12 = 72 massa% = 72/180 x 100 = 40%
11b. massa% N in C7H7NO2 m C7H7NO2 = 7 x 12 + 7 x 1 + 1 x 14 + 2 x 16 = 137
mN = 14 massa% = 14/137 x 100 = 10,2%
11c. massa% Cu in CuFeS2 m CuFeS2 = 1 x 63,5 + 1 x 55,8 + 2 x 32 = 183,5
mCu = 63,5 massa% = 63,5/183,5 x 100 = 34%
12. massa H2O = 2 x 1 + 16 = 18u massa% O in H2O: 16/18 x 100 = 88,9%
Vrije zuurstof zit niet in het molecuul water en kan dus niet berekend worden.
13. m Sb2O3 = 291,6 m O = 16u, dus van 3O = 3 x 16 = 48u
m 2Sb = 291,6 – 48 = 243,6u dus van 1 atoom Sb is de massa 243,6/2 = 121,8u
14a. massa van H3XO3 = 81,99
massa van X = 81,99 – (3 x 1) – (3 x 16) = 30,99u
14b. X moet dus het atoom fosfor (P) zijn.
15. massa ZnS = 65,4 + 32,06 = 97,5u massa% Zn: 65,4/97,5 x 100 = 67,1%
massa ZnCO3 = 65,4 + 12 + 3 x 16 = 125,4u
massa% Zn: 65,4/125,4 x 100 = 52,2%
massa Zn2SiO4 = 2 x 65,4 + 28,1 + 4 x 16 = 220,9u
massa% Zn = 2 x 65,4/220,9 x 100 = 58,3%
Het massa% Zn in ZnS is dus het hoogste.
16. massa equiline = 268,3u 80,6% van 268,3 = 216,2u aan C
216,2/12 = 18 atomen C
17. vitamine E heeft 29 C atomen = 29 x 12 = 348u
348u = 80,87% van de molecuulmassa
348 x 100/ 80,87 = 430,7u
18. massa Ca3(PO4) = 3 x 40 + 2 x 31 + 8 x 16 = 309u
massa% Ca = 120/309 x 100 = 38,8%
massa CaCO3 = 1 x 40 + 1 x 12 + 3 x 16 = 100u
massa% Ca = 40/100 x 100 = 40%
30% x 38,8 + 60% x 40 = 35,6% Ca in botten
19a. methaan = CH4 Als er 3,63 x 1023 atomen H zijn, zijn er
3,63 x 1023 /4 = 0,91 x 1023 atomen C
19b. 0,91 x 1023 x 12 = 10,9 x 1023 u
19c. 10,9 x 1023 x 1,66 x 10-24 = 1,8 g
Wat moet je nu kunnen?
- Atoommassa’s opzoeken in tabel
- De molecuulmassa van een stof berekenen uit de atoommassa’s als de molecuulformule bekend is.
- Het massapercentage van een element in een verbinding uitrekenen.
Hoofdstuk 3:De molaire massa
Een scheikundige werkt op moleculair niveau. Hij houdt zich bezig met reacties tussen minuscuul kleine deeltjes (moleculen) die je zelfs met een gewone microscoop onmogelijk kunt waarnemen. In het laboratorium ziet hij echter maar al te goed waar hij mee bezig is. Hij gooit (milli) grammen en (milli) liters van bepaalde stoffen bij elkaar in zijn bekerglazen, maatkolven en ander glaswerk.
Maar hoe weet hij nou hoeveel van die stoffen hij bij elkaar moet gooien? Hoeveel gram of lieter van een stof komt overeen met hoeveel moleculen? Daarvoor beschikt hij over een heel handig hulpmiddel : de mol. Geen chemicus kan zonder.
Het molecuul op de weegschaal
In het vorige hoofdstuk heb je geleerd dat het gewicht van atomen wordt uitgedrukt in “atomaire massa – eenheden”, waarvoor de afkorting “u”wordt gebruikt. 1 waterstofatoom weegt bijvoorveel ongeveer 1 u, terwijl 1 zuurstofatoom zo’n 16 u op de weegschaal legt.
Logischerwijs weegt een watermolecuul (H2O) dus circa 18 u.
Simpel gezegd slaat de mol een brug tussen de atomaire massa-eenheid en de gram. 1 mol water weegt dus ongeveer 18 gram. Op die manier kun je atoom-en molecuulmassa’s “Vertalen” in hoeveelheden die zichtbaar een weegbaar zijn.
Het getal van Avogadro
Een mol is officieel gedefinieerd als het aantal deeltjes dat je van een bepaalde isotoop van koolstof (C – 12) nodig hebt om een massa te krijgen van precies 12 gram.
Dat aantal blijkt 6,02214 x 10 23 te zijn, oftewel : een ruime zes met 23 nullen er achter. Het is een getal dat zo groot is, dat je er eigenlijk nauwelijks iets bij voor kunt stellen.
Dit enorme getal staat bekend als het getal van Avogadro. Dat is een verwijzing naar de 19de -eeuwse Italiaanse wetenschapper Amedeo-Avogadro, wiens theorieën de grondslag legden voor de mol.
- De mol
Als je op het postkantoor muntgeld aanbiedt , dan telt de lokettist dat niet. Het geld wordt gewogen. Wanneer je weet 1 munt bijv.6,0 gram weegt en het plastic zakje met munten weegt 600 gram, dan kun je uitrekenen dat er 100 munten in het zakje zitten. Maar de ene muntsoort is de andere niet.
Van een hoeveelheid munten die per stuk 7,5 gram wegen, komt 600 gram natuurlijk niet overeen met 100 munten, maar met 600 : 7,5 = 80 munten. Als je 100 munten van 7,5 gram aanbiedt, dan moet het gewicht 70 gram bedragen.
In de scheikunde ga je op overeenkomstige manier te werk. Een bepaald, heel groot aantal moleculen noem je de chemische hoeveelheid stof. De eenheid ervan heet de mol.
De mol van een stof houdt een bepaald aantal (6,02214 x 10 23) aantal deeltjes in. Een mol is net zoiets als een dozijn of een gros, maar dan veel groter. Het aantal deeltjes in 1 mol is zo gekozen, dat het volgende geldt:
één mol van de stof is de hoeveelheid waarvan de massa in gram gelijk is aan de massa van een deeltje in u. anders gezegd : wanneer je in de molecuulmassa van een stof de u vervangt door gram, heb je de massa van één mol stof. De massa één mol stof noem je de molaire massa. De eenheid van de molaire massa is g/mol.
Het symbool van het aantal mol is n. afgeleide eenheden zijn millimol, mmol en kilomol, kmol.
Het symbool voor de molaire massa M.
filmpje met uitleg over mol
Opgaven de molaire massa
20.Bereken de molaire massa van (denk aan het gebruik van de juiste eenheid)
- Fosforzuur (H3PO4)
- Glucose (C6H12O6)
- Penicilline (C16H18N2O4S)
- Difosforpentaoxide
- Keukenzout (NaCl)
- Ethaan (C2H6)
21. Bereken de molecuulmassa van (denk aan het gebruik van de juiste eenheid) :
- Waterstofperoxide (H2O2)
- Zilver
Antwoorden molaire massa
Antwoorden bij H3: De molaire massa
20a. M H3PO4 = 3 x 1 + 1 x 31 + 4 x 16 = 98 g
20b. M C6H12O6 = 6 x 12 + 12 x 1 + g x 16 = 180 g
20c. M C16H18N2O4S = 16 x 12 + 18 x 1 + 2 x 14 + 4 x 16 + 1 x 32 = 334 g
20d. M P2O5 = 2 x 31 + 5 x 16 = 142 g
20e. M NaCl = 1 x 23 + 1 x 35,5 = 58,5 g
20f. M C2H6 = 2 x 12 + 6 x 1 = 30 g
21a. M H2O2 = 2 x 1 + 2 x 16 = 34 u
21b. M Ag = 108 u
Hoofdstuk 4: Rekenen met de mol
- Van gram naar mol
Bij berekeningen aan reacties moet je vaak uitrekenen hoeveel mol stof er in een gegeven aantal gram stof gaat en omgekeerd. Dit doe je met behulp van een eenvoudige deling :
aantal mol = massa/molaire massa in symbolen : n = m/M
Voorbeeld 1 :
Bereken hoeveel mol NaCl (molaire massa = 58,44 g/mol) aanwezig is in 120 g van deze stof.
aantal mol=massa/molaire massa = 120 /58,44 = 2,05 mol NaCl
Voorbeeld 2 :
Bereken hoeveel kilomol kmol Al2O3 aanwezig is in 32 kg van deze stof.
De molaire massa van Al2O3 = 102,0 g/mol. Dat betekent dat 1 kmol Al2O3 102,0 x 103 g = 102,0 kg weegt. De molaire massa van Al2O3 = 102,0 kg/kmol. Dat is bij deze opgave een handiger eenheid te gebruiken.
aantal mol = massa/molaire massa= 32/102 = 0,31 kmol Al2O3
Let op : omdat je nu als eenheid voor de molaire massa kg/kmol hebt gebruikt, is de eenheid voor de berekende hoeveelheid kmol!
Voorbeeld 3 :
Berekenen hoeveel mmol CaF2 (molaire massa = 78,08 g/mol) aanwezig is in 53 mg van deze stof.
De molaire massa van CaF2 = 78,08 g/mol. Dat betekent dat 1 mmol van deze stof 78,08 x 10 -3 g = 78,08 mg weegt. De molaire massa van CaF2 = 78,08 mg/mmol. Dat is bij deze opgave een handiger eenheid om te gebruiken.
aantal mol = massa/molaire massa = 53/ 78,08 = 0,68 mmol CaF2.
Let op : omdat je nu als eenheid voor de molaire massa mg/mmol hebt gebruikt, is de eenheid voor de berekende hoeveelheid mmol!
- Van mol naar gram
Voorbeeld 1 :
Bereken de massa van 8,300 mol Na3PO4 (molairemassa = 163,9 g/mol).
aantal mol = massa / molaire massa.
je vult in de formule de bekende gegevens in :
Omschrijven van de formule geeft : massa = 8,300 x 163,9 = 1360 g Na3PO4
Voorbeeld 2 :
Bereken de massa van 0,045 kmol KOH (molaire massa = 56,11 g/mol).
De molaire massa van KOH = 56,11 g/mol. Dat betekent dat 1 kmol KOH 56,11 x 103 g = 56,11 kg weegt. De molaire massa van KOH = 56,11 kg/kmol. Dat is bij deze opgave een handiger eenheid te gebruiken.
je vult in de formule aantal kmol = massa in kg/ molaire massa in kg/kmol de bekende gegevens in :
8,300 mol = massa/ 163,9
Omschrijven van de formule in massa = aantal mol/ molaire massa geeft : massa = 0,045 x 56,11 = 2,5 kg KOH
Let op : omdat je nu als eenheid voor de molaire massa kg/kmol hebt gebruikt, is de eenheid voor de berekende massa kg !
Voorbeeld 3 :
Bereken de massa van 0,75 mmol MgO (molaire massa = 40,31 g/mol).
De molaire massa van MgO = 40,31 g/mol. Dat betekent dat 1 mmol MgO 40,31 x 103 g = 40,31 mg weegt. De molaire massa van MgO = 40,31 g/mol. Dat is bij deze opgave een handiger eenheid te gebruiken.
aantal mmol = massa in mg/ molaire massa in mg/mmol . je vult in de formule de bekende gegevens in :
0,75 mmol = massa in mg/ 40,31 mg/mmol
Omschrijven van de formule geeft : massa = 0,75 x 40,31 = 30 mg MgO
Let op : omdat je nu als eenheid voor de molaire massa mg/mmol hebt gebruikt, is de eenheid voor de berekende massa mg !
Opgaven rekenen met de mol
22.Bereken het aantal mol in :
- 2,324 g Ag2S
- 0,46 g difosforpentaoxide
- 1,69 kg PbO2
- 0,15 mg calcium
23.Bereken de massa van de volgende hoeveelheden stof :
- 2,5 mol koolstof
- 0,755 mol koolstofdioxide
- 2,3 mol koolstofdioxide
- 2,3 mol Na2SO4
- 5,4 x 10-2 kmol kalium
- 4,66 x 10-3 mol KI
- 9,23 mmol druivensuiker (C6H12O6)
24. Een massa van 18,9 g melkzuur komt overeen met 0,21 mol. Bereken de molaire massa van melkzuur.
25. Een hoeveelheid van 0,150 mol van het rattengif zinkfosfide heeft een massa van 38,7 g. Bereken de molaire massa van zinkfosfide.
Antwoorden rekenen met mol
Antwoorden bij H4: Rekenen met de mol
22a 2,324 g/ M Ag2S = 2,324/ 248 = 0,009 mol = 9 mmol
22b. 0,46 g/ M P2O5 = 0,46/142 = 0,0032 mol = 3,2 mmol
22c. 1,69 kg/M PbO2 = 1690/ 239 = 7,1 mol
22d. 0,15 mg/ M Ca = 0,00015/ 40 = 0,00000375 mol = 0,00375 mmol = 3,75 µmol
23a. 2,5 mol C = 2,5 x 12 = 30 g
23b. 0, 755 mol CO2 = 0,755 x 44 = 33,2 g
23c. 2,3 mol CO2 = 2,3 x 44 = 101,2 g
23d. 2,3 mol Na2SO4 = 2,3 x ( 2 x 23 + 1 x 32 + 4 x 16) = 326,6 g
23e. 5,4 x 10-2 kmol K = 54 mol K = 2111,4 g = 2,1 kg
23f. 4,66 x 10-3 mol KI = 0,00466 x ( 39 + 127) = 0,773 g
23g. 9,23 mmol C6H12O6 =0,00923 mol C6H12O6 = 0,00923 x 180 = 1,66 g
24. 0,21 mol = 18,9 g M = massa/aantal mol dus 18,9/0,21 = 90g
25. 0,150 mol = 38,7 g M = massa/ aantal mol dus 38,7/0,15 = 258g
Hoofdstuk 5: rekenen aan reacties ( zoals in wiki Chemische reacties)
In deze module ga je leren hoe je allerlei rekenwerk kunt uitvoeren aan chemische reacties. Dat is van belang omdat in veel bedrijven wordt gerekend aan reacties onder andere om te bepalen hoeveel grondstoffen ze moeten kopen om hun producten te maken.
Bedrijven als DSM, Sabic doen veel met chemisch rekenwerk.
- Wet van behoud van massa
De wet van behoud van massa zegt dat de massa van een chemische reactie constant zal blijven, ongeacht de processen die binnen het systeem plaatsvinden. Dat betekent dus dat de massa van alle beginstoffen samen, gelijk is aan de massa van alle eindproducten.
Dit impliceert, dat voor ieder chemisch proces in een gesloten systeem, de totale massa van de beginstoffen gelijk moet zijn aan de totale massa van de reactieproducten (eindstoffen).
In chemische reacties kunnen atomen niet gemaakt worden en ook niet worden vernietigd
De wet van behoud van massa werd in 1789 geformuleerd door Antoine Lavoisier. Om de-ze reden is deze regel ook bekend als de Wet van Lavoisier. Lavoisier wordt om deze re-den vaak gezien als de grondlegger van de moderne scheikunde.
Bij het behandelen van de wiki 'Chemische Reacties' hebben we de Wet van Behoud van massa laten zien met een aantal demo proefjes en hebben jullie er ook aan gerekend.
Onderzoek heeft aangetoond dat stoffen steeds in een zelfde verhouding met elkaar reageren. Als je salmiak wil maken, moet je 15 g zoutzuur laten reageren met 7 g ammoniak. Er ontstaat dan dus 22 g salmiak.
In de tabel hieronder staan de massaverhoudingen van een aantal reacties ( Niet uit je hoofd leren!)
Massaverhoudingen bij reacties
|
Reactie tussen
|
massaverhouding
|
|
Waterstofchloride (zoutzuur) en ammoniak
|
15 : 7,0
|
|
IJzer en zuurstof
|
3,5 : 1,0
|
|
Koolstof en zuurstof
|
1,0 : 5,3
|
|
Waterstof en zuurstof
|
1,0 : 8,0
|
|
Natrium en chloor
|
2,0 : 3,1
|
|
IJzer en zwavel
|
7,0 : 4,0
|
|
Calcium en zwavel
|
1,0 : 1,3
|
Met behulp van deze massaverhoudingen kun je gaan rekenen aan reacties.
Hoe ga je dit systematisch aanpakken?
1. Schrijf het reactieschema op
2. Schrijf op welke stof gegeven is en welke wordt gevraagd.
3. Schrijf de massaverhouding eronder.
4. Schrijf de gegeven massa op onder de stof waarover het gaat.
5. Reken met behulp van de verhoudingen de gevraagde massa uit. Gebruik hiervoor de tabel.
Voorbeeld :
Je laat 9,0 gram waterstofchloride reageren met ammoniak. Er ontstaat salmiak.
- Bereken hoeveel gram ammoniak je nodig hebt om alle waterstofchloride te laten reageren.
- Bereken hoeveel gram salmiak je hebt gemaakt.
Antwoorden :
a. Hoeveel gram ammoniak??
Waterstofchloride (g) + ammoniak (g) -> Salmiak (s)- Gegeven Gevraagd Gevraagd
- 15 gram 7,0 gram 22 gram
- 9,0 gram ……. gram ……. gram
5. Verhoudingen :
Waterstofchloride 15 gram 9,0 gram
ammoniak 7,0 gram ………….
Ammoniak = 9 x 7,0 : 15 = 4,2 gram
b. Gram salmiak = 9,0 gram + 4,2 gram = 13,2 gram
Opgaven rekenen aan reacties
Maak voor de volgende opdracht gebruik van de volgende massaverhoudingen.
|
Reactie tussen
|
massaverhouding
|
|
zoutzuuroplossing met kalk
|
50,0 : 6,0
|
|
benzine met zuurstof
|
11,4 : 41,0
|
|
water en koolstofdioxide
|
1,8 : 4,4
|
|
waterstofchloride en ammoniak
|
15 : 7,0
|
27. Kalkaanslag kan met een zoutzuuroplossing verwijdert worden. Hoeveel van de oplossing is nodig om 10,0 g kalk te verwijderen? Gebruik de stappenplan.
28.In een automotor reageert benzine met zuurstof.
Hoeveel kilogram zuurstof is nodig als er 1,0 kg benzine moet reageren?
antwoorden opgaven rekenen aan reacties
Antwoorden bij H5: Rekenen aan reacties
27.
kalkaanslag + zoutzuur -> opgeloste kalk
Gegeven: 10,0 g kalk Gevraagd: hoeveel zoutzuur?
Massaverhouding: kalk : zoutzuur =
6,0 : 50,0
10,0 : ?
?= 10 x 50 / 6 = 83,3 gram. Er is dus 83,3 g zoutzuur nodig om 10 g kalk te verwijderen.
28.
benzine + zuurstof -> water + koolstofdioxide
Gegeven: 1,0 kg benzine Gevraagd: hoeveel kg zuurstof?
Benzine: zuurstof
11,4 : 41,0
1,0 : ?
? = 1 x 41,0 / 11,4 = 3,6 kg.
1,0 kg benzine reageert dus met 41 kg zuurstof
Hoofdstuk 6: Rekenen aan reacties m.b.v. mol
rekenen met de mol
We hebben in H3 en H4 van deze wiki gezien wat een mol is in de scheikunde.
Je kunt de mol ook gebruiken als je gaat rekenen aan reacties.
Laten we uitgaan van de verbranding van aardgas:
Het reactieschema: Aardgas + zuurstof -> water + koolstofdioxide
De (kloppende) reactievergelijking: 1CH4 + 2 O2 -> 2H2O + 1CO2
Hier staat dus dat 1 molecuul aardgas reageert met 2 moleculen zuurstof en er onstaan 2 moleculen water en 1 molecuul koolstofdioxide.
Een reactievergelijking is dus eigenlijk een verhoudingsformule.
Als ik de getallen voor de moleculen ( de coefficienten) allemaal vermenigvuldig met hetzelfde getal blijft de verhouding hetzelfde.
Als ik alle coefficienten vermenigvuldig met het getal van Avogadro mag ik dus schrijven
1mol CH4 + 2 mol O2 -> 2 mol H2O + 1 mol CO2
1 mol CH4 weegt 12 + (4 x 1) = 16 g
2mol O2 wegen 2 x ( 2 x 16) = 64 g
2 mol H2O wegen 2 x 18 = 36 g
1 mol CO2 weegt 12 + (2 x 16) = 44 g
De Wet van Behoud van Massa kun je hier ook weer zien: voor de pijl 16 + 64 = 80 g, na de pijl 44 + 36 = 80 g.
Als je 16 g CH4 wil verbranden moet je dus 64 g O2 aan de reactie toevoegen.
Voor chemische bedrijven, die nieuwe stoffen maken, is dit belangrijke informatie. Ze kunnen uitrekenen hoeveel van de beginstoffen ze bij elkaar moeten doen en ook in welke verhouding dit moet gebeuren. Zo kunnen ze ervoor zorgen dat er alleen het gewenste product ontstaat en dat er geen beginstoffen overblijven.
Opgaven rekenen aan reacties met mol
29. Je kunt salmiak ( NH4Cl) maken door zoutzuur (HCl) en ammoniak ( NH3) bij elkaar te voegen.
a. Geef de reactievergelijking.
b. In de salmiakfabriek beginnen ze met 1000 kg HCl. Hoeveel NH3 moet er toegevoegd worden om alle HCl te laten reageren? Tip: Hoeveel mol HCl is 1000 kg HCl?
c. Hoeveel kg salmiak heb je dan gemaakt?
30. Bij de elektrolyse van water onstaat waterstof(gas) en zuurstof (gas)
a. Geef de kloppende reactievergelijking.
b. We elektrolyseren 100 kg water. Hoeveel kg waterstof krijg je? Hoeveel kg zuurstof krijg je?
Antwoorden opgaven rekenen aan reacties met mol
Antwoorden bij H6: rekenen aan reacties met mol
29.
a. reactievergelijking: NH3 + HCl -> NH4Cl
b. M van HCl = 1 + 35,5 = 36,5 g
1000kg = 1000/36,5 = 27,4 kmol
Er is dus ook 27,4 kmol NH3 nodig.
M van NH3 = 14 + (3 x 1) = 17 g
27,4 kmol = 27,4 x 17 = 465,8 kg NH3
c. Er ontstaat dus 1000 + 465,8 = 1465,8 kg salmiak
30.
a. 2H2O -> 2H2 + O2
b. M H2O = 2 x 1 + 16 = 18 g
100 kg = 100/18 = 5,56 kmol water.
Er ontstaat dus 5,56 kmol waterstof en 5,56/2 = 2,78 kmol zuurstof
5,56 kmol H2 = 5,56 x ( 2 x 1) = 11,1 kg waterstof
2,78 kmol O2 = 2,78 x ( 2 x 16) = 88,9 kg zuurstof.
Bijlage 1: tabel met atoommassa's
|
NAAM
|
SYMBOOL
|
Relatieve Atoommassa (u)
|
|
Aluminium
|
Al
|
26,98
|
|
Broom
|
Br
|
79,90
|
|
Calcium
|
Ca
|
40,08
|
|
Chloor
|
Cl
|
35,45
|
|
Chroom
|
Cr
|
52,00
|
|
Fluor
|
F
|
19,00
|
|
Fosfor
|
P
|
30,97
|
|
Goud
|
Au
|
197,0
|
|
Helium
|
He
|
4,003
|
|
IJzer
|
Fe
|
55,85
|
|
Jood
|
I
|
126,9
|
|
Kalium
|
K
|
39,10
|
|
Kobalt
|
Co
|
58,93
|
|
Koolstof
|
C
|
12,01
|
|
Koper
|
Cu
|
63,55
|
|
Kwik
|
Hg
|
200,6
|
|
Lood
|
Pb
|
207,2
|
|
Magnesium
|
Mg
|
24,31
|
|
Mangaan
|
Mn
|
54,94
|
|
Natrium
|
Na
|
22,99
|
|
Seleen
|
Se
|
78,96
|
|
Silicium
|
Si
|
28,09
|
|
Stikstof
|
N
|
14,01
|
|
Tin
|
Sn
|
118,7
|
|
Titaan
|
Ti
|
47,90
|
|
Uraan
|
U
|
238,0
|
|
Waterstof
|
H
|
1,008
|
|
Zilver
|
Ag
|
107,9
|
|
Zink
|
Zn
|
65,38
|
|
Zuurstof
|
O
|
16,00
|
|
Zwavel
|
S
|
32,06
|
Bijlage 2: tabel met dichtheden
Vaste stoffen en vloeistoffen
|
STOF
|
DICHTHEID (in kg/m3) (T=293 K)
|
|
Alcohol
|
0,79 x 103
|
|
Aluminium
|
2,70 x 103
|
|
Benzine
|
0,72 x 103
|
|
Diamant
|
3,53 x 103
|
|
Gips
|
2,32 x 103
|
|
Goud
|
19,3 x 103
|
|
IJs (T=269 K)
|
917
|
|
IJzer
|
7,87 x 103
|
|
Keukenzout
|
2,17 x 103
|
|
Kwik
|
13,5 x 103
|
|
Lood
|
11,3 x 103
|
|
Suiker
|
1,58 x 103
|
|
[i]Vurenhout
|
0,58 x 103
|
|
Water
|
998,2
|
|
Zilver
|
10,50 x 103
|
Gassen
|
STOF
|
DICHTHEID (in kg/m3) (T=273 K)
|
|
Aardgas
|
0,833
|
|
Ammoniak
|
0,77
|
|
Argon
|
1,78
|
|
Chloor
|
3,21
|
|
Ethaan
|
1,36
|
|
Ethyn
|
1,08
|
|
Fluor
|
1,70
|
|
Helium
|
0,178
|
|
Koolstofdioxide
|
1,986
|
|
Lucht
|
1,293
|
|
Stikstof
|
1,25
|
|
Waterdamp (T=373 K)
|
0,598
|
|
Waterstof
|
0,090
|
