module 9 chemisch rekenen definitief

Module 9 Chemisch Rekenen aan reacties

PC Versie

9-11-2011

Module 9 Chemisch RekenenVoorkennis: reactieschemas en reactievergelijkingen Klik op de onderstaande link om deze voorkennis nog eens te herhalen

Korte samenvatting Bij wiskunde heb je al vaak met allerlei berekeningen te maken gehad. We gaan nu de wiskunde toepassen in de scheikunde!Rekenen met eenheden Rekenen met wetenschappelijke notatie Volume procent Massa procent Toepassen van verhoudingstabellen Toepassen van rekenen met dichtheid Toepassen van rekenen met concentraties Toepassen van chemisch aan reacties

Theoretische Leerweg Nask-2 TL4

1

Module 9 Chemisch Rekenen aan reacties8 Inleiding

PC Versie

9-11-2011

In dit hoofdstuk gaan we oefenen met chemisch rekenen, een belangrijk onderdeel in de scheikunde. Voordat we aan de moeilijke opgaven kunnen beginnen herhalen we eerst het rekenen met eenheden, zoals je dat kent van de wiskunde. Omdat er veel eenheden worden gebruikt gaan we leren hoe we die eenheden kunnen omrekenen. We beperken ons wel tot die eenheden die die jaar belangrijk voor ons zijn en die bij scheikunde het meest gebruikt worden. Verschillende eenheden Er zijn veel verschillende manieren om de hoeveelheid van een bepaald product aan te geven. In de supermarkt kom je vanalles tegen: een zak meel, een tros bananen, een krat limonade, of een liter cola. Bij vloeistoffen wordt met de hoeveelheid meestal het volume bedoeld, in liters bijvoorbeeld. Opdracht 1 Schrijf zoveel mogelijk verschillende eenheden voor het volume op (van een vloeistof of gas !)

Opdracht 2 A) In welke maatcilinder is de inhoud van de vloeistof 0,2 Liter? B) Als de rode bolletjes een andere stof moeten voorstellen in welke maatcilinder is dan de concentratie van de rode bolletjes in de vloeistof het grootste?A

B

Opdracht 3 Noteer zoveel mogelijk verschillende eenheden voor de massa van een voorwerp of stof.


2

Module 9 Chemisch Rekenen aan reactiesVolume of Inhoud

PC Versie

9-11-2011

De woorden volume en inhoud worden vaak door elkaar gebruikt. Voorbeeld: Een fles heeft een bepaalde inhoud Voorbeeld: De melk in de fles heeft een bepaald volume Volume Het volume wordt meestal aangegeven in Liter (L) of milliliter (mL). We gaan de komende les oefenen met het omrekenen! Inhoud De inhoud wordt bij scheikunde meestal aangegeven in cm3 of dm3 of m3. De inhoud van een kubus wordt berekend met de volgende formule: Inhoud= Lengte x breedte x hoogte Tip: in je binas staan formules om de inhoud van verschillende objecten te berekenen zoals een bol, pyramide etc. Bijvoorbeeld inhoud van een bol: Inhoud = 4r3/3 met r = straal


3

Module 9 Chemisch Rekenen aan reacties8.0 Rekenen met eenheden

PC Versie

9-11-2011

Een grootheid is een gegeven of een verschijnsel in de natuur dat meetbaar is. Als zon verschijnsel met een getalwaarde wordt aangegeven, moet achter het getal de eenheid staan waarin het getal is uitgedrukt. Veel gebruikte grootheden in de scheikunde zijn: massa, volume en dichtheid. Er is een internationaal stelsel van eenheden, afgekort SI. Alle eenheden uit dit stelsel worden over de gehele wereld gebruikt. Hieronder staan een paar eenheden genoemd

Grootheid Volume Massa Tijd Temperatuur Dichtheid

Eenheid Kubieke meter kilogram seconde Graden Celsius Kilogram per kubieke meter

Symbool voor eenheid m3 kg s C kg / m3

Het is toegestaan eenheden van een voorvoegsel te voorzien die een eenheid vergroten of verkleinen. Voorvoegsels worden gebruikt om beter hanteerbare getallen te krijgen. Hieronder in de tabel staan de meest gebruikte voorvoegsels.

Voorvoegsels Mega kilo deci centi milli micro nano

Symbool M k d c m n

Factor 106 103 10-1 10-2 10-3 10-6 10-9

Voorbeeld 1 M ton = 106 ton = 109 kg 1 km = 103 m 1 dm = 10-1 m 1 cm = 10-2 m = 1000 m = = 0,1 m 0,01 m = 0,001 l (liter)

1 ml = 10-3 l (liter) 1 g = 10-6 g =

0,000001 g

1 ng = 10-9 g = 0.000000001 g


4

Module 9 Chemisch Rekenen aan reacties6.8 Rekenen met eenheden Grootheid Volume Eenheden: 1 liter = 1000 mL 1 dm3 = 1 liter 1 cm3 = 1 ml 1 m3 = 1000 liter: 1000

PC Versie

9-11-2011

: 1000

mL cm3

L dm3

m3

X 1000

X 1000

Voorbeeld opgaven 2500 ml = 2500 : 1000 = 2,5 L :1000 = 0,0025 m3 6 L = 6 dm3 = 6 x 1000 = 6000 ml Grootheid Massa: 1000 : 1000 : 1000

mg

g

kg

ton

X 1000

X 1000

X 1000

Voorbeeld Opgaven 2500 mg = 2500 : 1000 = 2,5 g 2500 mg = 2500 : 1000 = 2,5 g :1000 = 0,0025 kg 6 kg = 6 x 1000 = 6000 mg 2,4 ton = 2,4 x 1000 = 2400 kg (2,4 x 103) x 1000 = 2400000 gram (2,4 x 106)


5


PC Versie

9-11-2011

Opgaven Omrekenen (maak de voorbeeld sommen en controleer daarna jezelf) 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. Hoeveel milligram is 3,7 ton? Hoeveel mL is 20 cm3 ? Bereken hoeveel ton 120000 gram is! Bereken hoeveel mL 2,5 dm3 is! Bereken hoeveel kilogram 24000 milligram is! Bereken hoeveel kilogram 2 ton is! 12 mL = . L 4000 m = km 2,4 km = . cm 2400 mL = L 2 cm = .. mm

Uitwerkingen 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 3,7 ton x 1000 = 3700 kg x 1000 = 3700000 g x 1000 = 3700000000 mg = 3,7 x 10 9 mg 1 mL = 1 cm3 ; 20 mL = 20 cm3 120000 g : 1000 = 120 kilogram : 1000 = 0,12 ton 2,5 dm3 = 2,5 L x 1000 = 2500 mL = 2,5 x 103 mL 24000 mg : 1000 = 24 gram : 1000 = 0,024 kg = 2,4 x 10-2 kg 2 ton = 2 x 1000 = 2000 kg = 2 x 103 kg 12 mL = 12:1000 L = 0,012 L = 1,2 x 10-2 L 4000 m = 4000 : 1000 km = 4 km 2,4 km = 2,4 x1000 m = 2400 m x 100 cm = 240000 cm = 2,4 x 10 5 cm 2400 mL = 2400 : 1000 = 2,4 L 2 cm = 20 mm (want 1 cm = 10 mm)


6

Module 9 Chemisch Rekenen aan reactiesRekenen met eenheden Maak de volgende opgaven: 1.

PC Versie

9-11-2011

Hoeveel mL water zit er in 1,3 Liter water?

2.

Hoeveel mL alcohol zit er in 80,4 liter alcohol?

3.

Hoeveel Liter alcohol zit er in 8700 ml alcohol?

4.

Hoeveel mL water zit er in 860 liter water?

5.

Hoeveel liter water zit er in 1 m3 water?

6.

Hoeveel liter water zit er in 12,3 m3 water?

7.

Hoeveel m3 water zit er in 430000 liter water?

8.

Hoeveel mL water zit er in 10,3 m3 water?


7

Module 9 Chemisch Rekenen aan reactiesRekenen met eenheden Maak de volgende opgaven

PC Versie

9-11-2011

9.

Hoeveel mL alcohol zit er in 0,4 liter alcohol?

10.

Hoeveel m3 alcohol zit er in 8700 ml alcohol?

11.

Hoeveel m3 water zit er in 860 liter water?

12.

Hoeveel mL water zit er in 67 m3 water?

13.

Hoeveel liter water zit er in 12,3 dm3 water?

14.

Hoeveel cm3 water zit er in 43 liter water?

15.

Hoeveel cm3 water zit er in 10 ml water?

16.

Hoeveel cm3 zit er dan in 2,4 liter water?


8

Module 9 Chemisch Rekenen aan reactiesRekenen met massa eenheden Maak de volgende opgaven

PC Versie

9-11-2011

9.

Hoeveel gram aardappelen zit er in een zak van van 2,2 kg!

10.

Hoeveel kg mayonnaise zit er in een pot van 250 gram mayo?

11.

Hoeveel gram water zit er in 860 kilogram water?

12.

Hoeveel mL water zit er in 67 m3 water?

13.

Hoeveel liter water zit er in 12,3 dm3 water?

14.

Hoeveel cm3 water zit er in 43 liter water?

15.

Hoeveel cm3 water zit er in 10 ml water?

16.

Hoeveel cm3 zit er dan in 2,4 liter water?


9


PC Versie

9-11-2011

Rekenen met machten; wetenschappelijke notatie: Omdat in de scheikunde gewerkt wordt met hele grote en hele kleine getallen is het belangrijk dat je de rekenvaardigheden met machten nog eens herhaalt of aanscherpt. Werken met 10-machten: Kijk nog eens kritisch je wiskunde na; je gaat die kennis en vaardigheid in de scheikunde nog hard nodig hebben. Belangrijk is ook dat je kunt rekenen met machten. Dit maakt het maken van berekeningen veel makkelijker dan wanneer je steeds allemaal nullen achter de komma of voor de komma moet gaan intikken op je rekenmachine. Verder maak je veel minder fouten als je de 10-machten goed gebruikt.

Enkele voorbeelden 1500000 byte = 1,5 x 10 2,3 x 10 8 x 106

Byte of 1,5 Mega Byte (MB) km

23000000000 km = 0,000000008 mm = 0,0023 g =

10

-9

mm-3

2,3 x 10

g

Let op; je telt in feite gewoon het aantal plaatsen welke je de komma laat opschuiven.


10

Module 9 Chemisch Rekenen aan reactiesExponenten en exponentile notatie

PC Versie

9-11-2011

Algemeen: Dit mechanisme wordt nu gebruikt om zeer grote of zeer kleine getallen makkelijk weer te geven. Men gebruikt hiervoor de machten of exponenten van 10 (exponent wil ongeveer zeggen: hou het grondtal gelijk, en varier de machten). We weten immers: 10 10 10 10 10 100

=1 = 10 = 10 x 10 = 100 = 10 x 10 x 10 = 1000 = 10 x 10 x 10 x 10 = 10000 = 10 x 10 x 10 x 10 x 10 = 100000

1

2

3

4

5

Als we nu bijvoorbeeld de lichtsnelheid nemen: 300 000 000 m/s, kunnen we dit schrijven als 3 x 100 000 000 m/s = 3 x 108 m/s. Dit is veel eenvoudiger dan telkens alle nullen op te schrijven. De macht van 10, in dit geval 8, geeft tevens aan hoeveel nullen er in het oorspronkelijke getal stonden. Het kan ook met negatieve machten: 10 10 10 10-1 -2 -3 -4

= 1/10 = 0,1 = 1/10 x 1/10 = 0,01 = 1/10 x 1/10 x 1/10 = 0,001 = 1/10 x 1/10 x 1/10 x 1/10 = 0,0001

Zeer kleine getallen kunnen dan bijvoorbeeld als volgt weergegeven worden: 0,000 000 032 = 3,2 x 0,000 000 01 = 3,2 x 10-8, wat weer eenvoudiger is als het hele getal. De macht , hier -8, geeft nu aan hoeveel nullen er voor het eerste getal stonden. Notaties: Op rekenmachines en computers ziet men ook vaak: 4,33E6 of iets dergelijks. Dit wil gewoon zeggen: 4,33 x 106.

Bewerkingen: Dit zijn gewoon machten met grondtal tien. We krijgen dus bijvoorbeeld: (5 x 10 (5 x 10-1 -1

) x (4 x 10 3) = 20 x 10 )/(4 x 10 3) = 5/4 x 10

2

= 2,0 x 10

3

-4


11


PC Versie

9-11-2011

Rekenen met machten Het lijkt heel moeilijk maar meestal is het niets anders dan de exponenten optellen en aftrekken wanneer je deelt of vermenigvuldigt. Vermenigvuldigen 1000 x 100 = 100 000 of 103

x 10

2

= 10

3+2

= 10

5

1000 000 x of 106

1000 000 000 = 1000 000 000 000 000 = 106+9

x 10

9

= 10

15

2300 x 47000 = 108100000 of 2,3 x 103

x 4,7 x 10

4

= 2,3 x 4,7 x 10

3+4

= 10,81 x 10 7 = 1,081 x 10

8

tip: reken de gewone getallen apart uit en de 10-machten ook.

47000 x 0,006 = 282 of of 4,7 x 104

x 6 x 102

-3

= 4,7 x 6 x 10

4-3

= 28,2 x 10 1(=10)

2,82 x 10

Delen 1000 : 100 = 10 of 103

: 10

2

= 10

3-2

= 10 1 (=10)

1000 000 : of 106

1000 000 000 = 0,001 = 106-9

: 10

9

= 10

-3

0,00006 x 0,0013 = 0,046153846 = 0,046 of (6 x 10-5

) : (1,3 x 10

-3

) = 4,62 x 10

-5--3

= 4,62 x 10-2


12


PC Versie

9-11-2011

Theorie Kruisproduct of Kruiselings Vermenigvuldigen Breuken bestaan uit een teller en noemer: de teller staan bovenaan en de noemer eronder. Teller Breuk = Noemer of: Breuk = Teller / Noemer

We gaan er dit dictaat van uit dat je al kunt rekenen met breuken Omgekeerd lineair verband Hieronder zie je een stukje theorie waarin je de onbekende x moet uitrekenen. Er staan twee breuken die een omgekeerd lineair verband hebben. Dat klinkt heel erg moeilijk natuurlijk maar is het eigenlijk niet! Voorbeeld 1 Met twee eenvoudige breuken 2 4 = Y 8 Y= natuurlijk 4

Stap 1

Tabel maken2

X2

Y 8

2 4

Y 8

4

Stap 2 Berekening Y=2x2=4 Andere mogelijkheid: Kruiselings Vermenigvuldigen (kruisregel)

Berekening: Y= 2x8 4 = 16 = 4 4

2 4

Y 8

Truc: De onbekende Y moet uitgerekend worden. Het getal (4) dat tegenover de onbekende (Y) staat komt onder de deelstreep. Boven de deelstreep komen de twee getallen te staan die tegenover elkaar (2 en 8) staan. Deze twee getallen worden met elkaar vermenigvuldigd.


13


PC Versie

9-11-2011

Volume percentages (1 % = 1 per honderd = 1 gedeeld door honderd) Volumepercentages worden vaak gebruikt bij het maken van oplossingen. Volume percentages worden vooral gebruikt als je twee of meer verschillende vloeistoffen gaat mengen. Maar ook als er twee of meerdere gassen gemengd worden. Volumepercentages worden gebruikt indien er gebruik wordt gemaakt van de volume eenheden, ml, L, m3 Voorbeeld 1: Als je 10 ml alcohol doet in 90 ml water dan is de totale hoeveelheid oplossing 100 ml. 1 % alcohol is dan 1 ml van de oplossing 10 % alcohol is dan 10 ml van de oplossing Bron: wikibooks Het berekenen van het volume percentage is een simpele berekening. Er moet enkel op gelet worden dat de gegevens in de formule ingevuld worden met dezelfde eenheid. Het berekenen van het volumepercentage gaat als volgt:

Voorbeeld 2: Formule Een laboratorium assistent doet 100 ml water en 50 ml ethanol in een bekerglas. Bereken het volumepercentage van ethanol in het bekerglas (in de oplossing). Gegevens: Volumedeel ethanol = 50 ml ; Volumegeheel = 150 ml Berekening: Volumepercentage = 50 * 100 % = 33,33 % 150De oplossing is het totaal en is een mengsel van water en ethanol!

Voorbeeld 3: Kruiselings Vermenigvuldigen Een laboratorium assistent doet 100 ml water en 50 ml ethanol in een bekerglas. Bereken het volumepercentage van ethanol in het bekerglas (in de oplossing). Stap 1 Stap 2 Bereken de hoeveelheid oplossing: 50 + 100 = 150 mL Maak een verhoudingstabel Oplossing (=totaal) 150 ml 100 %Vermenigvuldigen met het volgende: X 50/150 Daar waar je heen gaat: 50 Gedeeld door: Waar je vandaan komt: 150 14 X 50/150

Ethanol 50 ?

Stap 3

Berekening met kruiselings vermenigvuldigen ? = 100 x 50 = 33,33 % 100


Module 9 Chemisch Rekenen aan reactiesVervolg Volume percentages

PC Versie

9-11-2011

Voorbeeld 3: Terugrekenen naar 1 procent Een laboratorium assistent doet 100 mL water en 50 mL ammoniak in een bekerglas. Bereken het volumepercentage van ammoniak in het bekerglas (in de oplossing). Stap 1 Stap 2 Bereken de hoeveelheid oplossing: 50 + 100 = 150 mL Maak een verhoudingstabel

: 100 Oplossing (=totaal) 150 mL 100 % 1% ? 1 procent 1,5 mL

x 50/1,5 = x 33,33 Ammoniak 50

: 100

x 50/1,5 = x 33,33

Stap 3

Berekening: 1 x 33,33 = 33,33 % (vergeet de eenheid niet!)

Voorbeeld 4: Inzicht De totale oplossing is 150 mL. Procent wil zeggen delen door 100. 1% van 150 mL = 150 ml : 100 = 1,5 mL

150 mL is dus 100 % 1,5 mL is 1 % 50 mL is 33,33 %


15

Module 9 Chemisch Rekenen aan reactiesVoorbeeld Opgave Jenever

PC Versie

9-11-2011

Het volume percentage alcohol in jenever is 32 procent. In een jenever glas gaat 40 ml. A. Hoeveel ml alcohol zit in 100 mL jenever? Jenever mL % 100 100 Alcohol ? 32 32% alcohol in jenever

Het mengsel wordt op 100 % gesteld. Berekening: Kruiselings vermenigvuldigen Via inzicht uitrekenen: Het mengsel is 100 mL. 1 % van 100 mL is 1 mL 32 % is dan 32 mL B. Hoeveel ml alcohol zit in een glas jenever? Nu gebruik je het gegeven dat in een jeneverglas 40 ml gaat! Het alcohol percentage in jenever blijft uiteraard hetzelfde! ? = 32 x 100 = 32 ml 100

X 32/100 Jenever(glas) ml % 40 100 Alcohol ? 32 X 32/100

Berekening:

? = 40 x 32 = 100

12,8 ml

Via inzicht uitrekenen: Het mengsel is 40 mL. 1 % van 40 mL is 40:100 = 0,4 mL 32 % is dan 32 x 0,4 = 12,8 mLGraan jenever: Auteur Marcin Zieliski Bron: Wikimedia Commons


16

Module 9 Chemisch Rekenen aan reactiesUitwerking Opgave Mayonaise

PC Versie

9-11-2011

Je hebt bij de Albert Hein een pot mayonaise gekocht met een inhoud van 250 ml. Je hebt 30 ml mayonaise genomen en na experimenten blijkt dat daar 24 ml slaolie inzit. A. Bereken het volumepercentage slaolie dat op het etiket van de mayonaise moet staan.x 24/30

Mayonaise ml % 30 100

Slaolie 24 ?x 24/30

Berekening:

? = 100 x 24 30

= 80 %

B.

Bereken de totale hoeveelheid slaolie in de pot mayonaise. In de pot mayonaise zit 250 ml, het percentage olie in de mayonaise heb je uitgerekend in de vorige opgave en is 80%!X 80/100

Mayonaise ml % 250 100

Slaolie ? 80X 80/100

Het mengsel wordt op 100 procent gesteld!

Berekening:

? = 80 x 250 = 200 ml 100


17


PC Versie

9-11-2011

Massa percentages Betekenis: De massa van een chemisch product gedeeld door de massa ven het mengsel keer honderd. Je maakt gebruik van massapercentages als je met de eenheden milligram,gram, kg, ton werkt. Massa percentages worden toegepast bij mengsels van stoffen! Voorbeeld 1 1 massa % van stof X wil zeggen dat er 1 gram X zit per honderd gram mengsel. Je koopt stroop waarin 20 massa % suiker zit per 100 gram stroop. Dat wil zeggen dat er 20 gram suiker in zit per 100 gram stroop. Het berekenen van het massapercentage gaat precies hetzelfde als het berekenen van het volumepercentage. Het verschil is alleen dat de invoer dit keer een massa is en geen volume, ook bij deze berekening moet dus opgelet worden dat de eenheden gelijk zijn bij het invoeren van de formule. De formule gaat als volgt:

Voorbeeld 2: Je mengt 15 gram suiker met 40 gram keukenzout. Er ontstaat een mengsel van vaste stoffen. Bereken het massapercentage suiker in dit mengsel. Massadeel suiker = 15 gram Massa mengsel = 55 gram Massapercentage = 15 x 100 % = 27,3 % 55

Voorbeeld 3: Dezelfde opgave als hierboven maar nu met een verhoudingstabel

mengsel gram % 55 100

suiker 15 ?

Berekening:

? = 100 x 15 55

= 27,3 %


18

Module 9 Chemisch Rekenen aan reactiesMassa percentages Voorbeeld 4: Terugrekenen naar 1 procent: 100

PC Versie

9-11-2011

X 15/0,55

mengsel gram % 55 100

1 procent 0,55 1

suiker 15 ?

: 100

X 15/0,55

Voorbeeld 5: Inzicht 1 % van het mengsel is 55/100 = 0,55 gram 0,55 gram is 1 % 15 gram is 15:0,55 = 27,3 %


19


PC Versie

9-11-2011

Opgave Pindakaas In bovenstaande figuur is een etiket van pindakaas afgebeeld. Bekijk het etiket goed. Geef dan antwoord op de volgende vragen: Zet elke berekening in een verhoudingstabel. A Hoe groot is het massapercentage vet in pindakaas. B. Hoeveel gram eiwitten zit in een pot pindakaas. C. Hoeveel gram pindakaas moet je eten om 0,01 gram vitamine B3 binnen te krijgen? Een pindakaasfabriek wil weten hoeveel kilogram pindas nodig zijn om 10.000 potten pindakaas te maken. D. Hoeveel kilogram pindakaas zit in 10.000 potten? E. Hoe groot is het massapercentage pindas in pindakaas? A. Verhoudingstabel

Pindakaas (100 gram) Gram % 100 100

Vet 58 ?

1 procent 1 1

Berekening: kruistabel ? = 100 x 58 = 58 % 100


20


PC Versie

9-11-2011

B. Hoeveel gram eiwitten zitten er in een pot pindakaas. In een pot zit 350 gram pindakaas. In 100 gram pindakaas zit volgens het etiket 22 gram eiwitten. Verhoudingstabel Pindakaas Gram Gram 100 350 Eiwitten 22 ?

Berekening Kruisregel:

? = 350 x 22 = 77 gram ! 100

C. Hoeveel gram pindakaas moet je eten om 0,01 gram vitamine B3 binnen te krijgen? Etiket: In 100 gram pindakaas zit 14 mg vitamine B3 Stap 1 In het etiket staat mg vitamine C je moet omrekenen van mg naar g! (delen door 1000) 14 : 1000 = 0,014 g Stap 2 Tabel maken Pindakaas Gram Gram 100 ? Vitamine B3 0,014 0,01

Stap 3 Berekening: ? = 100 x 0,01 = 71 gram! 0,014

Dus je moet 71 gram pindakaas eten om 14 mg vitamine B3 binnen te krijgen


21


PC Versie

9-11-2011

Een pindakaasfabriek wil weten hoeveel kg pindas nodig zijn om 10.000 potten pindakaas te maken. D. Hoeveel kg pindakaas zit in 10.000 potten? In 1 pot zit 350 gram pindakaas. In 10.000 potten zit 10.000 x 350 gram= 3500000 gram. Omrekenen naar kilogram: 3500000 gram : 1000 = 3500 kg = 3.5 x 103 kg pindakaas.

E. Hoe groot is het massapercentage pindas in pindakaas? Op het etiket staat alles in grammen vermeld. Dat wil zeggen dat als er percentages genoemd worden, het massa percentages zijn! Op het etiket staat genoemd dat er 93 massa procent pindas in de pindakaas zitten!

F. Hoeveel kg pindas zijn nodig om 10.000 potten pindakaas te maken? In 10.000 potten pindakaas zit 3500 kg pindakaas. Het massapercentage pindakaas is 93%.

Tabel Pindakaas kg % 3500 100 Pindas ? 93

Berekening: Inzicht:

? = 93 x 3500 100

= 3255 kg

1 % = 3,5 kg 93% = 93 x 3,5 = 3255 kg


22

Module 9 Chemisch Rekenen aan reactiesMolecuul Massa

PC Versie

9-11-2011

De molecuul massa is de som van de gemiddelde atoommassa van de afzonderlijke atomen waaruit het molecuul is opgebouwd. De gemiddelde atoommassa van een element (atoomsoort) vind je terug in het periodiek systeem der elementen. Periodiek systeem der Elementen

De gemiddelde atoom massa van nikkel is 58,7 units

Voorbeeld: De molecuul massa van een water molecuul. De formule van water is H2O, dat betekent dat water bestaat uit twee waterstof atomen en een zuurstof atoom.

Als je de molecuul massa van water wil weten, moet je eerst weten wat de gemiddelde atoommassa van een waterstof en zuurstof atoom is. De gemiddelde atoommassa van zuurstof is 16,0 units!


23

Module 9 Chemisch Rekenen aan reactiesVervolg Molecuul Massa watermolecuul Formule: H2O Aantal H atomen: 2 Aantal O atomen: 1 Tabel

PC Versie

9-11-2011

Massa H atoom: 1,0 unit Massa O atoom: 16,0 units

Soort atoom Waterstof Zuurstof Totaal H2O

Massa atoom 1,0 16,0

Aantal atomen Totaal 2 1 2x1= 2 units

1 x 16 = 16 units 2 + 16 = 18 units

Dus de massa van een watermolecuul is 18 units Bereken de massa van een ethanol molecuul Stap 1 Schrijf de molecuulformule van ethanol op: C2H6O of C2H5OH Stap 2 Maak een tabel

Soort atoom Koolstof Waterstof Zuurstof Totaal C2H6O

Aantal Atomen 2 6 1

Massa atoom 12,0 units 1,0 unit 16,0 units

Totaal 2 x12 =24 units 6 x 1 = 6 units 1 x 16= 16 units 24+6+16 = 46 units


24


PC Versie

9-11-2011

Massapercentage van een atoomsoort uitrekenen in een molecuul Inleiding Een laboratorium wil graag weten hoeveel koolstof er in sacharose (kristal suiker) zit! Daarom doen ze in een reageerbuisje wat kristalsuiker en gaan dat in een brander verhitten. Suiker gaat dan ontleden en uiteindelijk blijft er een zwarte stof (koolstof) in het reageerbuisje zitten!

Voorbeeld opgave Stel dat de man in de film 5,0 gram suiker ontleedt en dat er 2,1 gram koolstof overblijft. Bereken dan het massa percentage koolstof in suiker!

Massapercentage koolstof = 2,1 x 100% = 42 % 5,0 Verhoudingstabel: Suiker Gram (g) Procent (%) 5,0 100 Koolstof 2,1 ?

Berekening (kruisregel): ? = 2,1 x 100 = 42 % (massa % koolstof in suiker) 5,0 In bovenstaand voorbeeld is het massapercentage koolstof in suiker bepaald en uitgerekend via een scheikundig experiment. Makkelijker is het om het koolstofpercentage theoretisch te berekenen! Theoretisch De formule van sacharose (suiker) is C12H22O11. Met behulp van de molecuul massa kan berekend worden hoeveel procent koolstof C er in sacharose zit! Voordat je het percentage van een atoomsoort kunt uitrekenen moet eerst de molecuul massa bekend zijn. Vervolgens maak je een verhoudingstabel en daarna een bereking met uitkomst en eenheid. Zie de volgende bladzijde voor een uitgewerkt voorbeeld!


25


PC Versie

9-11-2011

De formule van sacharose (suiker) is C12H22O11. Met behulp van de molecuul massa kan berekend worden hoeveel procent koolstof C er in sacharose zit! Bereken het massapercentage koolstof in suiker! Oplossing C-atoom = 12 units (via Binas) H-atoom = 1 unit (via Binas) O-atoom = 16 units (via Binas)

Overzichtstabel Atoomsoorten C H O Atoommassa 12 units 1 unit 16 units Aantal atomen 12 22 11 Massa Totaal 12 x 12 = 144 units 22 x 1 = 22 units 11 x 16 = 176 units Totaal = 342 Verhoudingstabel sacharose Units % 342 100 Koolstof 144 ?

Berekening: Massapercentage koolstof ? = 144 x 100 = 42,1 % 342


26

Module 9 Chemisch Rekenen aan reactiesOpgave

PC Versie

9-11-2011

Bereken hoeveel gram koolstof er zit in 200 gram sacharose! Tabel Sacharose gram % Berekening ? = 200 x 42,1 100 = 84,2 gram 200 100 Koolstof ? 42,1

Zie vorig voorbeeld , daar is het percentage uitgerekend


27


PC Versie

9-11-2011

Rekenen met Dichtheid Onder de dichtheid van een stof verstaan we de massa van een bepaald volume van die stof. De eenheid waarin we dichtheid uitdrukken is g/mL (voor gassen en vloeistoffen) of g/cm3 of kg/m3 (voor gassen en vaste stoffen) Voorbeeld De dichtheid van alcohol bedraagt 0,80 g/mL of 0,8 gram per 1 mL! Dat betekent dat 1 mL alcohol een massa heeft van 0,80 gram Verhoudingstabel dichtheid alcohol Massa Volume 0,80 g 1 1,60 g 16 mL 20 g 160 g

mL 2

mL 200 mL

De dichtheid geeft aan hoeveel massa van een stof aanwezig is een bepaald volume. De dichtheid wordt algemeen aangeduid met een letter van het Griekse alphabet de Rho () Onderstaande formule wordt gebruikt om de dichtheid van stoffen uit te rekenen.

Wij gaan deze formule niet gebruiken, we gaan verhoudingstabellen gebruiken om de dichtheid van stoffen uit te rekenen! Voorbeeld 1 De dichtheid van alcohol is hierboven in de tekst vermeld. Bereken de massa van een fles alcohol van een liter met daarin 100% alcohol. Uitwerking 1 Liter = 1000 mL Dichtheid gram cm3 0,80 1 ? = 0,80 x 1000 = 800 gram 1 ? 1000


28

Module 9 Chemisch Rekenen aan reactiesVervolg dichtheid

PC Versie

9-11-2011

De dichtheid van een stof kun je ook uitrekenen met behulp van verhoudingstabellen. Voorbeeld 2 Dichtheid uitrekenen Je hebt een vloeistof met een massa van 4 kg. De vloeistof heeft een volume van 8 Liter. Bereken de dichtheid in kg/dm3 ! Bereken de dichtheid in kg per (1) dm3 ! Tabel De 1 moet je er zelf bijdenken

Dichtheid Kg dm3 ? 1

Gegevens 4 8

Berekening

? = 1 x 4 = 4 = 0,5 kg per dm3 0,5 kg/dm3 8 8 Volume uitrekenen

Voorbeeld 3

Je hebt een vaste stof met een dichtheid van 0,25 gram/cm3. A. B. Zoek in tabel 15 (binas) op welke stof het is! Bereken hoeveel cm3 vaste stof je hebt als je 40 kg van deze stof hebt.

Antwoord: A. B. Kurk Omrekenen: 40 kg = 40,000 gram Dichtheid gram cm3 0,25 1 40000 ?

? = 1 x 40000 = 160000 cm3 0,25


29


PC Versie

9-11-2011

Voorbeeld 4 Massa uitrekenen met dichtheid Een maatcilinder is gevuld met 60 ml stroop. De dichtheid van stroop is 1200 kg/m3 . Wat is de massa (in gram) van 60 ml stroop? Tip: 1200 kg/m3 betekent: 1200 kg per 1 m3 (1200 kg : 1 m3 )

Verhoudingstabel

Dichtheid Kg m3 1200 1 ? 6 x 10-5

Omrekenen 60 ml : 1000 = 0,06 L 0,06 L : 1000 = 0,00006 m3 0,00006 m3 = 6 x 10-5 m3 60 ml kan hier niet geplaatst worden omdat de dichtheid in m3 gegeven is.

Berekening ? = 6 x 10-5 x 1200 = 0,072 kg 1 Omrekenen Aantal gram stroop = 0,072 kg x 1000 = 72 gram!


30

Module 9 Chemisch Rekenen aan reactiesConcentratie

PC Versie

9-11-2011

Vorig jaar hebben we het over mengsels gehad, een van de soorten mengsels is een oplossing. Als je zout in water doet zal het zout oplossen in water, hetzelfde geldt voor suiker. Sommige stoffen lossen op in water en andere niet. De vaste stof die je in water doet noemen we de opgeloste stof (Solute in het engels) Water noemen we het oplosmiddel, de stof waarin je water oplost. (Solvent in het engels) Op de foto hieronder zie je glazen waarin een rode kleurstof met water gemengd is). Het valt op dat er verschil in kleur is!. Het meest linkse glas is lichter gekleurd dan het meest rechtse glas. Oorzaak: Aan het linkse glas is minder kleurstof toegevoegd (aan dezelfde hoeveelheid water) dan aan het rechter glas

Verdunde oplossing van kleurstof met water

Geconcentreerde oplossing van kleurstof met water

Er is dus sprake van een verschil tussen de oplossingen. De hoeveelheid rode kleurstof die in een glas water is opgelost, is niet voor elk glas hetzelfde. Om dit verschil te kunnen weergeven heeft men het begrip concentratie uitgevonden. Er zijn veel manieren om het begrip concentratie weer te geven, voorlopig gaan we uit van n methode. Namelijk het oplossen van een vaste stof in een vloeistof. Concentratie oplossing (g/L) = C1 = Aantal gram opgeloste stof (vaste stof) liter oplosmiddel (vloeistof)

Concentratie oplossing (g/ml) = C2 = Aantal gram opgeloste stof (vaste stof) mL oplosmiddel (vloeistof) Voorbeeld Je doet 4 gram suiker in 150 ml water. Bereken de concentratie in gram/ 1 mL Uitwerking: 4 gram : 150 ml = 0,027 g/ml = 2,7 x 10-2 g/mLGegevens Gram mL 4 150 Concentratie ? 1 X 4 /150 Vermenigvuldigen: Daar waar je heen gaat gedeeld door daar waar je vandaan komt 31


Module 9 Chemisch Rekenen aan reactiesVoorbeeld

PC Versie

9-11-2011

Als je een kopje koffie maakt en je doet er suiker in dan roer je de koffie meestal. Anders smaakt de koffie in het begin niet zoet. Het laatste restant koffie is dan smerig zoet! Je kunt de concentratie van een oplossing pas uitrekenen als je eerst geroerd hebt. De opgeloste stof moet homogeen verdeeld zijn in de oplossing. Bekijk onderstaand filpje nog eens over oplossen van vaste stoffenhttp://www.youtube.com/watch?v=ek6CVVJk4OQ&feature=related

Voorbeeld Je hebt een oplossing met een concentratie van 40 gram suiker in 2,3 liter water. Bereken de concentratie van die oplossing in gram per (1) mL (g/mL). Uitwerking De uitkomst wordt gevraagd in gram per ml (g/mL). Dat betekent dat 2,3 Liter moet worden omgerekend naar mL. 2,3 L x 1000 = 2300 mL C = 40 gram suiker = 0,017 g/mL 2300 mL Verhoudingstabel Gegevens Gram mL 40 2300 Concentratie ? 1

? = 0,017 g/mL = 1,7 x 10-2 g/mL


32


PC Versie

9-11-2011

Opgave 1 Paraffine (examen 2003) Kaarsvet bestaat uit paraffine met molecuulformule C25H52. A B C D Maak een kloppende reactievergelijking voor de volledige verbranding van paraffine. Bereken het massapercentage van waterstof in een paraffine molecuul Een cilindervormige kaars heeft een diameter van 6 cm en een hoogte van 20 cm. Bereken de inhoud van de kaars in mL! (gebruik daarbij je Binas tabel 5!) Een kaars bestaat uit paraffine en bijenwas. Het volume percentage bijenwas bedraagt 20 %. Bereken (via opgave C) hoeveel liter paraffine je moet kopen om 20 kaarsen te maken.

Opgave 2 Tin (examen 2003)

A

Van welke scheidingsmethode wordt gebruik gemaakt in de grote bak (3)? Uit tinerts (SnO2) wordt in de reactor (5) tin gemaakt. Het tinerts reageert daarbij met cokes (koolstof)

B C

Geef de vergelijking van de reactie die in de reactor plaatsvindt. Uit 6 ton tinhoudend gesteente haalt men 1,0 kg SnO2 dat vervolgens in de reactor wordt omgezet in tin. In een fabriek wordt per uur 500 ton tinhoudend gesteente verwerkt. Bereken het aantal kg tin dat maximaal per uur in deze tinfabriek kan worden geproduceerd! Tin wordt onder andere toegepast in legeringen. Welk legering(en) bevat(ten)tin? (zie tabel 34 Binas!)

D


33

Module 9 Chemisch Rekenen aan reacties1 Uitwerking Paraffine A.

PC Versie

9-11-2011

Volledige verbranding wil zeggen dat er veel zuurstoftoevoer is en dat er CO2 ontstaat. De reactievergelijking is met formules en wordt dan:

C25H52

(s)

+ 38 O2

(g)

>

25 CO2

(g)

+ 26 H2O

(l)

Kaarsvet is vast bij kamertemperatuur

B.

Atoomsoorten C H

Atoommassa 12 units 1 unit

Aantal atomen 25 52 Totaal

Massa Totaal 25 x 12 = 300 units 52 x 1 = 52 units 300 + 52 = 352 units is dus 352 units

De molecuul massa van

C25H52

Sacharose Units % 352 100

Waterstof 52 ?

? = 100 x 52 = 14,8 % 352

C.

Inhoud cilinder = 0,25 x x d2 x h = 3,142 d = diameter = 6 cm h = hoogte (cm) = 20 cm Inhoud = 0,25 x 3,142 x 62 x 20 = 0,25 x 3,142 x 36 x 20 = 565,6 cm3`

D.

20 kaarsen hebben een volume van 20 x 565,6 cm3. Omdat in de opgave wordt gevraagd om het aantal Liter paraffine uit te rekenen we het aantal cm3 om in Liters. Dus 20 x 565,6 = 11312 cm3. Liters 11312:1000 = 11,3 L mengsel (kaarsvet)

VerhoudingstabelKaarsvet (mengsel) Liters % 11,3 100 Paraffine ?=x 8020% bijenwas Dus 80% paraffine

? = 11,3 x 80 = 9 Liter 100


34

Module 9 Chemisch Rekenen aan reactiesOpgave 2 Tin A.

PC Versie

9-11-2011

De lichtere delen stijgen op en de zwaardere deeltjes zakken naar de bodem, we noemen dat proces bezinken.

B.C.

SnO2

(s)

+ 2C

(s)

> Sn

(l)

+ 2 CO

(g)

Aantal kg SnO2 per uur berekenen Ton gesteente Kg SnO2 6 1 500 ?

? = 1 x 500 = 83,3 kg SnO2 per uur 6 Vervolgens moet je het massa percentage van tin (Sn) in tinoxide (SnO2) gaan Berekenen. Daarvoor moet je de molecuulmassa van SnO2 uitrekenen. Molecuulmassa SnO2 Atoomsoorten Sn O SnO2 Massapercentage Tin Tinoxide (SnO2) Units % 150,7 100 Tin (Sn) 118,7 ? Atoommassa 118,7 units 16 units Aantal atomen 1 2 Massa Totaal 118,7 units 32,0 units 118,7+32 = 150,7 units

Massa percentage tin = 78,7 % Hoeveelheid kg tin in Tinoxide Tinoxide (SnO2) Kg % 83,3 100 Tin (Sn) ? = 65,6 kg 78,7

78,7 % van het molecuul SnO2 bestaat uit tin. Per uur wordt 83,3 kg SnO2 geproduceerd. 78,7% van 83,3 kg is = 65,6 kg tin D. Brons is volgens tabel 34 een mengsel van koper en tin (legering)35


Module 9 Chemisch Rekenen aan reactiesInleiding

PC Versie

9-11-2011

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. Afbeelding: Fabriek van Volkswagen Bron:VW-Werk www.wikipedia.nl

Wet van behoud van massa Deze fabrieken hebben allemaal geluk dat de wet van behoud van massa geldt voor chemische reacties. Anders zouden chemische fabrieken nooit op tijd hun voorraad grondstoffen op peil kunnen houden als ze een product moeten maken. 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. 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 deze reden is deze regel ook bekend als de Wet van Lavoisier. Lavoisier wordt om deze reden vaak gezien als de grondlegger van de moderne scheikunde. Stja wat moeten wij met dit allemaal hoor je de leerlingen nu denken, we gaan jullie dat proberen uit te leggen met een aantal voorbeelden!


36

Module 9 Chemisch Rekenen aan reactiesBewijs wet van behoud van massa

PC Versie

9-11-2011

In de les hebben jullie op enkele filmpjes gezien die de wet van behoud van massa bewijzen voor chemische reacties. Hieronder zie je aan afbeelding waarbij CaCl2 (calciumchloride) en Na2SO4 met elkaar gaan reageren. Hierbij treedt een kleurverandering op en er ontstaat een nieuwe witte stof tijdens de reactie. De massa van de beginstoffen voor de reactie is: 300,23 gram De massa van de reactieproducten na de reactie is: 300,23 gram Beginstoffen Mengen en in contact brengen van de beginEindstoffen ofwel reactieproducten

Conclusie: Voor bovenstaande chemische reactie geldt massa voor = massa na Wet van behoud van massa op moleculair niveau Indien waterstof reageert met zuurstof reageert ontstaat water. Stel dat 16 waterstofatomen reageren met 8 zuurstofatomen dan ontstaan er 8 water moleculen. Voor de reactie: 16 waterstof atomen en 8 zuurstofatomen Na de reactie : 16 waterstof atomen en 8 zuurstofatomen Massa van de atomen voor de reactie is gelijk aan de massa van de atomen na de reactie


37


PC Versie

9-11-2011

Je zet een kaars op een massabalans (weeschaal) en weegt de massa voordat je de kaars aansteekt. De massa blijkt dan 30 gram te zijn. Nadat de kaars een tijdje gebrand heeft wordt deze uitgeblazen. De verbrandingsreactie stopt dan! De kaars wordt opnieuw gewogen en blijkt dan 20 gram te wegen. MMMM Klopt die theorie wel van Massa Voor = Massa Na? Er is 10 gram kaarsvet verdwenen , wat is er nu allemaal gebeurd??Massabalans

Gelukkig heb je ondertussen al wat verstand van scheikunde en besef je dat er een chemische reactie heeft plaatsgevonden. Namelijk de verbranding van kaarsvet.

Reactieschema: kaarsvet(s)

+ zuurstof(g)

koolstofdioxide

(g)

+ water

(g)

Je ziet nu ook wat er gebeurd is namelijk de vaste stof kaarsvet is verbrand en er zijn twee gassen ontstaan namelijk koolstofdioxide gas en waterdamp. Dat verklaart de afname van de massa van de kaars tijdens de verbranding, een deel van het kaarsvet wordt simpelweg omgezet in andere gasvormige stoffen.

Voorbeeld 1 4 gram ijzer wordt volledig verbrand. Na de reactie is 5.7 gram ijzeroxide ontstaan. Met hoeveel gram zuurstof heeft ijzer dan gereageerd? Reactieschema:

ijzer

(s) +

zuurstofx gram

(g)

ijzeroxide5,7 gram

(s)

4 gram

Massa Voor = Massa Na toepassen: 4 + x = 5,7 x= 5,74 = 1,7 gram


38


PC Versie

9-11-2011

Voorbeeld 2 : Chemische reactie de productie van dieetzout kaliumchloride Dieetzout kan worden geproduceerd door het metaal kalium te laten reageren met het giftige gas chloor. Daardoor ontstaat het zout kaliumchloride en er komt energie vrij in de vorm van licht en warmte!

Bron Onderstaande afbeeldingen: www.youtube.com

Afbeelding . Beginstof Het metaal kalium

Afbeelding . Het gas chloor

Afbeelding . Reactie kalium en Chloor

Afbeelding . reactieproduct kaliumchloride

Chemische Reactie Indien verwarmd kalium wordt toegevoegd aan chloorgas gaan beide stoffen heftig met elkaar reageren. Er komt energie vrij tijdens de reactie in de vorm van licht en warmte. Kalium is een vaste stof , chloor een gas en kaliumchloride een vaste stof. Samenvattend: kalium(vast)

+ chloor

(gas)

kaliumchloride

(vast)

Bovenstaande samenvatting wordt een reactieschema genoemd.


39

Module 9 Chemisch Rekenen aan reactiesVervolg voorbeeld 2

PC Versie

9-11-2011

kalium

(vast)

+ chloor

(gas)

kaliumchloride

(vast)

Het blijkt dat kalium en chloor volgens vaste massaverhoudingen met elkaar reageren:Vaste massaverhoudingen: Kalium en chloor reageren volgens vaste verhoudingen met elkaar

Voor fabrieken is het gunstig dat stoffen reageren volgens vaste massaverhoudingen, zo kan een fabriek precies uitrekenen hoeveel grondstoffen ze moet inkopen om een bepaald eindproduct te maken. 1,1 gram kalium + 1 gram chloor 2,1 gram kaliumchloride 21 gram kaliumchloride 210 gram kaliumchloride

11 gram kalium + 10 gram chloor 110 gram kalium + 100 gram chloor

Hoe kan het nu dat stoffen volgens bepaalde massaverhoudingen reageren? Bij een chemische reactie reageren moleculen met elkaar en er ontstaan dan nieuwe stoffen. Hieronder staat getekend hoe dit op moleculair niveau uitziet.

+

Twee kalium atomen.

Kalium is een metaal en hiervoor geld het metaalmodel Bovenstaande tekening is vereenvoudigd.

Chloor, zit in het rijtje van Fientje dus komt met twee atomen Kaliumchloride. kaliumchloride is een zout , de tekening die je hierboven ziet is een vereenvoudigde weergave. Later zul je leren hoe de structuur van een zout is!


40


PC Versie

9-11-2011

39 39 39

35,5

+

35,5

35,5

39

35,5

2

K

(s)

1 Cl2 (g)

2 KCl

(s)

Zoals jullie al weten heeft iedere atoomsoort een eigen unieke atoommassa. Hierboven staat met tekeningen een kloppend gemaakte reactievergelijking. In de tekening staan de atoommassas vermeld. (in units)We gaan bovenstaande reactie omzetten in formulevorm:

2

K

(s)

+

1

Cl2 (g)

2

KCl

(s)

2 x 39 2 x 39 78

: : :

1 x (2x35,5) 1 x 71 71 : :

:

2 2

x (39+35,5) x 149 74,5

Massaverhoudingen:kalium (K) gram gram 78 1,1 chloor (Cl2) 71 1,0 kaliumchloride (KCl) 149 2,1 : 71

Voorbeeld Opgave Bereken met behulp van bovenstaand schema hoeveel gram kaliumchloride ontstaat als 55 gram kalium reageert met 50 gram chloor! kalium (K) gram gram gram 78 1,1 55 chloor (Cl2) 71 1,0 50 kaliumchloride (KCl) 149 2,1 ? X 50

? = 2,1 x 50 = 105 gram kaliumchloride ontstaat tijdens deze reactie


41


PC Versie

9-11-2011

Voorbeeld 3 De ontleding van water Met het toestel van Hoffman en elektrische stroom wordt water ontleed tot waterstof en zuurstof. Zie hiervoor Module 2 stoffen.

Water molecuul

Zuurstof molecuul

Waterstof molecuul Reactieschema: Water(l)

-> waterstof

(g)

+

zuurstof

(g)

Reactievergelijking met tekeningen

+

+

Reactievergelijking met molecuulformules:

2 H2O

(l)

1 O2

(g)

+

2 H2

(g)

Bij alle chemische reacties gaat dit zo. Er is altijd sprake van een vaste reactieverhouding, waarin de beginstoffen met elkaar reageren. De reactieproducten ontstaan ook altijd in een vaste verhouding. Dit komt doordat alle atomen van de beginstoffen na de reactie terug te vinden zijn in de moleculen van de reactieproducten.


42


PC Versie

9-11-2011

Voorbeeldopgave 3 Bereken hoeveel gram waterstof en zuurstof ontstaan indien je 30 gram water ontleed! Aanpak: Stap 1 Maak een kloppende reactievergelijking Stap 2 Bereken de molecuul massas van de deelnemende stoffen Stap 3 Bereken met bovenstaande stappen de massaverhoudingen Stap 4 Maak een verhoudingstabel en zet hierin al je gegevens!Stap1 Kloppende reactievergelijking(l)

2 H2OStap 2

1 O2

(g)

+

2 H2

(g)

Bereken de molecuul massas van de deelnemende stoffenMassa watermolecuul berekenen: 2 x H + 1 x O Massa H atoom = 1 unit Massa O atoom = 16 units Massa water molecuul: 2 x H + 1 x O = 2 x 1 + 1 x 16 = 18 units

Massa zuurstofmolecuul berekenen: 2 x O Massa H atoom = 1 unit Massa O atoom = 16 units Massa zuurstof molecuul: 2 x O = 2 x 16 = 32 units

Massa waterstofmolecuul berekenen: 2 x H Massa H atoom = 1 unit Massa waterstof molecuul: 2 x H = 2 x 1 = 2 units

Stap 3 Bereken met bovenstaande stappen de massaverhoudingen

2 H2O2 x 18 36 Stap 4

(l)

1 O2

(g)

+

2 H22x2

(g)

X Daar waar je heen gaat: 30 gedeeld door Daar waar je vandaan komt: 36

1 x 32 : 32 :

4

Water (H2O) Zuurstof (O2) Gram Gram 36 30 32 xX = 30 x 32 = 26,7 g 36

Waterstof (H2) 4 yY = 30 x 4 = 3,3 g 36

X 30/36

Je gaat 30 gram water ontleden


43

Module 9 Chemisch Rekenen aan reactiesRekenen met overmaat

PC Versie

9-11-2011

Reacties verlopen in vaste verhoudingen, maar als wij in een practicum een proef uitvoeren is het natuurlijk moeilijk om de exacte verhoudingen bij elkaar te doen. Als een bakker een brood bakt moet hij natuurlijk de ingredinten in de juiste verhoudingen bij elkaar doen anders krijgt het brood iedere keer een andere smaak en krijg je ontevreden klanten. Ook fabrieken moet stoffen laten reageren in de juiste verhoudingen om producten te maken. Wat gebeurt er als je producten NIET in de juiste verhoudingen met elkaar laat reageren? Overmaat Op de volgende pagina zie je de reactie van aluminium met broom uitgebeeld met fotos. Je kan ook het filmpje op Youtube bekijken. Hieronder staat de link naar Youtube.

Op dit filmpje zie je de reactie van broom met aluminium, er word heel erg veel broom in een bekerglas gedaan en daarna een klein beetje aluminium. Daardoor blijft na de reactie uiteraard ook een deel van het broom over. In dit geval is broom de overmaat! Tegenwoordig eten kleine kinderen erg veel das ook overmaat..zelfs aan een trompet wordt gesmikkeld...


44

Module 9 Chemisch Rekenen aan reactiesReacties met overmaat:

PC Versie

9-11-2011

Hieronder zie je een aantal afbeeldingen van het verloop van de reactie van broom met aluminium. Broom is een bruine vloeistof die bij kamertemperatuur verdampt en er ontstaat dan een bruin gas. Aluminium reageert zeer heftig (afbeelding 7)met broom en er ontstaat dan AlBr3 (Aluminiumbromide)5

Aluminiumpoeder wordt in het bekerglas met broom gedaan Er ontstaat een heftige reactie tussen broom en aluminium.

7

Aluminium is een onedel metaal, onedele metalen reageren heel erg heftig met de halogenen zoals broom, jood, chloor en fluor.8

Het reactieproduct is aluminiumbromide

Na de reactie blijft er een overmaat broom over omdat er teveel broom was toegevoegd.

aluminium

(s)

+

broom

(g)

aluminiumbromide

(s)

1

2

3

4

5

6

Na de reactie blijft er dus broom over dat is dan de overmaat!

7

8 Aluminiumbromide is een vaste stof


45


PC Versie

9-11-2011

Voorbeeld 4 Met overmaat:(zie de afbeeldingen van de vorige pagina) 200 gram broom reageert met 3 gram aluminium. Bereken hoeveel gram aluminiumbromide (AlBr3) ontstaat en hoeveel gram overmaat broom er zal zijn. Gegeven: Al atoom= 27 u; Br atoom = 80 uOplossingstrategie Stap 1 Maak de kloppende reactievergelijking Stap 2 Bereken de massaverhouding waarmee de stoffen reageren Stap 3 Maak de verhoudingstabel en bepaal welke stof de overmaat Stap 4 Maak de verhoudingstabel en bereken de hoeveelhedenMassa AlBr3 = 27 +80+80+80 = 267 gram

Massa Br2 = 2*80 = 160 gram

Reactievergelijking:

2 Al

(s)

+

3 Br2

(g)

2

AlBr3 (s)

2 x 27

:

3 x 160

:

2 x 267

Verhouding

54

:

480

:

534

Er wordt 200 gram broom bij 3 gram aluminium gedaan. Een deel van het broom zal gaan reageren met het aluminium. Je voelt waarschijnlijk al aan dat er veel te veel broom wordt toegevoegd en een deel van het broom zal niet gaan meedoen aan de reactie! Dat betekent dat alle aluminium zal gaan reageren. De hoeveelheid aluminium zal gaan bepalen hoeveel gram aluminiumbromide er ontstaat. Onbekend is dus hoeveel broom gaat reageren. Broom krijgt dan dus een vraagteken! X (onbekende) De hoeveelheid aluminium die gaat reageren is bekend en is 3 gram!

Verhoudingstabel Aluminium Gram (verhouding) Gram 54 3 Broom 480 ?=x Aluminiumbromide 534 ?=y X 3/54

X = 480 x 3/54 = 26,7 gram broom reageert met aluminium Y = 534 x 3/54 = 29,7 gram aluminiumbromide ontstaat tijdens de reactie Overmaat broom: 200 gram (begin) - 26,7 (reageert) = 173,3 gram


46


PC Versie

9-11-2011

Deze voorbeelden zijn bedoeld voor degenen die bij wiskunde gewend zijn om alles terug te rekenen naar 1. Je kunt dus kiezen welke methode jij het makkelijkst vind!Meer dan genoeg zwavel om met ijzer te reageren

Voorbeeld 5: ijzer reageert met zwavel tot ijzersulfide. Er is 50 gram ijzer aanwezig en een overmaat zwavel. Hoeveel gram zwavel reageert met deze 50 gram ijzer? Hoeveel gram ijzersulfide ontstaat er dan? Stap 1: Noteer de reactievergelijking. Fe + S > FeS Stap 2: Bepaal de massaverhouding waarin ijzer en zwavel reageren. Fe + S > FeS Zoek in Binas (Periodiek systeem) op wat de 55,8 : 32,1 : 87,9atoommassas zijn van Fe en S

Stap 3: Stel de verhoudingstabel op met de verhouding Fe en S.

IJzer (Fe) Gram Gram 55,8 50

Zwavel (S) 32,1 ?=x

IJzersulfide (FeS) 87,9 ?=y X 50/55,8

X = 32,1 x 50/55,8 = 28,8 gram of Y = 87,9 x 50/55,8 = 78,8 gram of

kruisregel: x = 50 x 32,1 = 28,8 gram 55,8 kruisregel: Y = 87,9 x 50 = 78,8 gram 55,8


47

Module 9 Chemisch Rekenen aan reactiesVoorbeeld 6: (overmaat)

PC Versie

9-11-2011

Natrium reageert met chloor tot natriumchloride. 94 gram natrium reageert met 143 gram chloor. Bereken de hoeveelheid natriumchloride die ontstaat tijdens deze reactie! En bereken de overmaat! Stap 1: Reactievergelijking

2 Na

(s)

+ Cl2

(g)

> 2 NaCl

(s)

Stap 2: Massaverhouding

2 Na

(s)

+

1 Cl2

(g)

> ::

2 NaCl

(s)

2 * 23,0 :46 :

1 * 7171

2 * (23+35,5)117

Stap 3: Verhoudingstabel Stel de verhoudingstabel op met de verhouding Na en Cl2. Maak vervolgens een tabel. Ga vervolgens uitrekenen hoeveel gram chloor reageert met 94 gram natrium!

Na Gram Gram 46 94

Cl2 71 ?

NaCl 117X 94/46

Stap 4: Berekening ? = 94 x 71 = 145,1 gram chloor reageert met 94 gram natrium 46Er is maar 143 gram chloor beschikbaar dat betekent dus dat er te weinig chloor is. Dat betekent automatisch dat er teveel natrium is. Dus natrium is in overmaat.

Stap 5: De stof waar je te weinig hebt (chloor) bepaald het verloop van de reactie en dus ook hoeveel natriumchloride er ontstaat. Dus rekenen met de hoeveelheid chloor

Na Gram GramStap 6:

Cl2 71 143

NaCl 117 ?=yY = 143 x 117 = 235,6 gram 71 X 143/71

46 ?=x

X = 143 x 46 = 92,6 gram 71

Je had 94 gram natrium aan het begin van de reactie, er reageert 92,6 gram natrium. Overmaat natrium = 9492,6 = 1,4 gram natrium


48

Module 9 Chemisch Rekenen aan reactiesDe reactielijn:

PC Versie

9-11-2011

Je kunt de massaverhouding van de reagerende stoffen ook weergeven in een grafiek. Deze grafiek heet dan de REACTIELIJN Voordelen van het tekenen van de reactielijn: De reactielijn maakt het mogelijk om heel snel af te lezen of een bepaalde stof bij een bepaalde reactie in overmaat is of juist niet. De reactielijn maakt het mogelijk om snel uit te lezen welke hoeveelheid van een stof nodig is om een bepaalde reactie optimaal te laten plaatsvinden, zonder eerst alle berekeningen uit te hoeven voeren. De reactielijn geeft overzicht; je maakt voor jezelf zichtbaar hoeveel van de verschillende stoffen er tijdens een reactie worden gebruikt. Het tekenen van de reactielijn is heel simpel. (1) (2) (3) (4) Bepaal de massaverhouding. Noteer de massaverhouding op de beide assen van het assenstelsel Teken de cordinaat in die bij de beide massas hoort. Teken de grafiek vanuit de oorsprong (0 , 0) naar de cordinaat van de massaver houding (55,8 , 32,1)

Bepaal de massaverhouding waarin ijzer en zwavel reageren. Fe + S FeS 55,8 : 32,1

Oorsprong


49

Module 9 Chemisch Rekenen aan reactiesReactielijn (grafiek)

PC Versie

9-11-2011

Stel dat je een grafiek (reactielijn) wil maken van de reactie tussen aluminium en broom. Dan zul je dus de massaverhoudingen moeten uitrekenen. Een grafiek maken met de getallen 54:480:534 is natuurlijk lastig. Het is handiger om een van die getallen om te rekenen naar 1. Een verhoudingstabel is ook handig om de cordinaten van de grafiek te berekenen. 1.Reactievergelijking:

2 Al

(s)

+

3 Br2

(g)

21 8,88 9,91

AlBr3 (s)2 17,76 19,82

Aluminium Broom Aluminiumbromide

54 480 535

Verhoudingstabel Aluminium Gram Gram Gram 54 1 2 Broom 480 8.9 17.8 Aluminiumbromide 535 9.9 19.8X 2/1 x 1/54

Zet in een grafiek het verband uit tussen de hoeveelheid aluminium en de hoeveelheid aluminiumbromide die hieruit kan ontstaan. Haal de cordinaten van de grafiek uit de verhoudingstabel:

25 20 15 10 5 0 0 0,5 1 1,5 2 2,5 Reeks1


Gram Aluminiumbromide

Gram Aluminium

50


PC Versie

9-11-2011

Opgave voor verplegend personeel Lees de opgave goed en maak ze zelf op klad en reken ze uit. Daarna bekijk je de uitwerking en controleer je jezelf.Opgave 1 Lyorthol is een reinigingsmiddel dat in ziekenhuizen gebruikt werd om vloeren en dergelijke te desinfecteren. Het zit in een klein vat met een inhoud van 5000 mL. Je moet een kamer gaan desinfecteren met een lyorthol oplossing Je hebt 15 ml lyorthol. Je moet een oplossing van 5 volume% lyorthol in water (V/V) maken. Hoeveel water voeg je toe?

Uitwerking opgave 1 Je hebt 15 ml lyorthol. Je moet een oplossing hebben waarin 5 volume % lyorthol zit. Dat betekent dat 5 %, 15 ml van de vloeistof lyorthol is. Dus moet je uitvinden hoeveel water je erbij moet doen om 100 % te krijgen. Dat is dus 95 % Handig om eerst 1 % uit te rekenen 15: 5 = 3 1% = 3 95% water moet erbij de oplossing dus 3 keer 95 = 285 ml water. Via een verhoudingstabel Mengsel (oplossing) mL % ? 100 Lyorthol 15 5 Water ?water

95

Berekening: ?water=

15 x 95 = 285 mL water 5


51


PC Versie

9-11-2011


52

module 9 chemisch rekenen definitief

Documents