hoofdstuk14 - ScheikundeAmadeusLyceum

Pulsar – Chemie vwo bovenbouw deel 2 Uitwerkingen Hoofdstuk 14
■■
14 Chemische technieken
■■
14.1 Een productieproces
1
Ga na in welke fase de stoffen zich bevinden en in
welke eigenschappen de stoffen verschillen.
a Het zijn twee vaste stoffen. Zout is goed oplosbaar
in water, zand niet. De scheiding kan dus door
middel van extractie met water plaatsvinden.
b Dit zijn twee vloeistoffen. Er is een redelijk verschil
in kookpunt. De scheiding is mogelijk door middel
van destillatie.
c Krijtwater is suspensie. De vaste stof is niet
opgelost. De scheiding kan door middel van
filtreren plaats vinden. Centrifugeren en bezinken
zijn ook geschikte methodes.
2
Een ester ontstaat door een reactie van een ... met
een ...
Als je een carbonzuur en een alkanol met elkaar
laat reageren, ontstaat een ester. Door de
carboyxlgroep en de hydroxylgroep tegenover
elkaar te zetten, krijg je de karakteristieke groep
van een ester:
2 Antwoord: 0,18 g.
Salicylzuur is in ondermaat aanwezig. Dat kan dus
volledig reageren. Salicylzuur bepaalt het aantal
mol aspirine dat ontstaat. Er kan dus maximaal
1,01 x 10–3 mol mol aspirine ontstaan. De molaire
massa van aspirine, C9H8O4, is 180,2 g mol–1.
Er ontstaat dus maximaal 1,01 x 10–3 x 180,2 =
0,18 g aspirine.
5 a Reken de gegeven hoeveelheden van de
beginstoffen om in een aantal mol. Houd rekening
met de verhouding in mol waarin ze reageren om
te bepalen welke stof(fen) in overmaat aanwezig is
(zijn).
Antwoord: 1 : 2,25 : 4,25
De molaire massa van nitrobenzeen is 123,1 g
mol–1.
aantal gram nitrobenzeen
aantal mol nitrobenzeen
123,1
1,00
2,0 x 106
...
Dat betekent 2,0 x 106 : 123,1 = 1,6 x 104 mol.
De molaire massa van ijzer is 55,85 g mol–1.
Er is dus 2,0 x 106 : 55,85 = 3,6 x 104 mol ijzer.
De molaire massa van water is 18,02 g mol–1.
Er is dus 1,2 x 106 : 18,02 = 6,7 x 104 mol water.
De molverhouding nitrobenzeen : ijzer : water =
1,6 x 104 : 3,6 x 104 : 6,7 x 104 = 1,6 : 3,6 : 6,7 =
1 : 2,25 : 4,25. Water is dus in overmaat aanwezig.
3
4
Bij de meeste reacties ontstaan meerdere
reactieproducten. Hierdoor ontstaan bij een
productieproces meestal mengsels. Vaak treden
er ook andere reacties op. Soms wordt de reactie
voortijdig afgebroken, waardoor de reactie
onvolledig verloopt. Ten slotte kan het optreden
van een evenwichtsreactie een oorzaak zijn,
waardoor de opbrengst niet maximaal is.
Vragen bij de proef
1 Leid uit de reactievergelijking af in welke
verhouding in mol salicylzuur en ethaanzuuranhydride met elkaar reageren. Bereken hoeveel
mol je van beide stoffen hebt gebruikt.
Stel dat je 140 mg salicylzuur hebt afgewogen.
Met een verhoudingsschema kun je dit omrekenen
in een aantal mol. De molaire massa van
salicylzuur, C7H6O3, is 138,1 g mol–1.
aantal gram
aantal mol
138,1
1,00
140 x 10–3
....
Hieruit bereken je 1,01 x 10–3 mol salicylzuur.
72
Je hebt 0,3 mL ethaanzuuranhydride, C4H6O3,
gebruikt. Dat komt overeen met 0,3 x 1,08 =
0,324 g ethaanzuuranhydride . De molaire massa
hiervan is 102,1 g mol–1.
Er is dus 0,324 : 102,1 mol = 3,17 x 10–3 mol
ethaanzuuranhydride gebruikt.
De verhouding in mol is 1 : 1. Er is dus een
overmaat aan ethaanzuuranhydride.
© Noordhoff Uitgevers bv
b De stof die in overmaat bij de reactie aanwezig is,
is samen met de reactieproducten na de reactie
zeker aanwezig.
Aanwezig zijn dus H2O(l), C6H5NH2(l) en Fe3O4(s).
c Je hebt een mengsel van een vaste stof en twee
vloeistoffen.
De vaste stof kun je verwijderen door te filtreren.
IJzer (III)oxide kun je bijvoorbeeld van water en
aniline scheiden door destillatie.
d Bereken de maximale hoeveelheid aniline die kan
ontstaan.
Antwoord: 79%
Er reageert 1,6 x 104 mol nitrobenzen. Theoretisch
kan dus 1,6 x 104 mol aniline ontstaan.
In praktijk ontstaat 1,2 ton aniline. Dit kun je omrekenen in een aantal mol.
De molaire massa van aniline is 93,1 g mol–1.
Er ontstaat dus 1,2 x 106 : 93,1 = 1,3 x 104 mol
aniline.
Het rendement van dit proces is dus
1,3 x 104
x 100% = 79%.
1,6 x 104
6 a Bij additie springt de dubbele binding open.
Onderchlorigzuur splitst tussen de HO en Cl.
Pulsar – Chemie vwo bovenbouw deel 2 Uitwerkingen Hoofdstuk 14
9
Kolomchromatografie: de mobiele fase beweegt
van boven naar beneden.
De stationaire fase bestaat uit een korrelachtig
materiaal, waarmee de kolom is gevuld.
De stoffen verlaten op een verschillend moment
de kolom.
Papierchromatografie: de mobiele fase beweegt
van onderen naar boven.
De stationaire fase is een speciaal soort papier.
De stoffen blijven op verschillende plaatsen op het
papier achter.
10
Je moet de vlekken van de onbekende oplossing
vergelijken met de vlekken van de referentiestoffen.
11
Vragen bij de proef
1 Bereken de Rf waarden door de afstand die de
vlek heeft afgelegd te delen door de afstand die de
loopvloeistof heeft afgelegd.
Hieruit blijkt dat 2-chloor-1-propanol en 1-chloor-2propanol kunnen ontstaan.
b Welke stoffen komen volgens de beschrijving in de
reactor bij elkaar?
In de reactor komen de volgende stoffen bij elkaar:
chloor, water en propeen.
Door additie van chloor aan propeen, ontstaat
1,2-dichloorpropaan.
c Kijk goed wat er gebeurt bij deze reactie.
2 Vergelijk de vlekken van jouw eigen product met
die van zuiver salicylzuur en van acetylsalicylzuur.
Door de OH– verdwijnt van de organische stof de
H van de OH groep en het Cl atoom. Op die plaats
ontstaat de epoxygroep. Bij de twee
chloorpropanolen met de OH en de Cl naast
elkaar, ontstaat dezelfde epoxygroep.
d Uit de gegeven massaverhouding kun je de
verhouding in mol tussen 1,2-epoxypropaan en
1,2-dichloorpropaan berekenen. In de fabriek
wordt al het propeen omgezet: het meeste in
1,2-epoxypropeen en een gedeelte in
1,2-dichloorpropaan.
3 Vergelijk de vlekken van het tabletje met die van
zuiver salicylzuur en van acetylsalicylzuur. Is er
ook een vlek van cafeïne te zien?
12 a Meet de afstand die (het midden van) de stip heeft
afgelegd en de afstand die de loopvloeistof heeft
afgelegd.
Dat zul je zelf moeten doen.
b Bedenk waarvan de afstand die de stof aflegt
afhankelijk is.
Antwoord: 95,0%
Laten we aannemen dat de gegeven
massaverhouding in gram is. Dan moet je 100
gram 1,2-epoxypropaan omrekenen in mol. De
molaire massa van C3H6O is 58,08 g mol–1.
Er is 100 : 58,08 = 1,72 mol 1,2-epoxypropaan.
Door een andere samenstelling van de
loopvloeistof kan de oplosbaarheid veranderd zijn.
Dat
betekent dat de stof op een andere plaats op het
papier terechtkomt. De verhouding tussen de
afstanden die de stof en die de loopvloeistof
hebben afgelegd, is dan veranderd. De Rf waarde
is dus veranderd.
Daarna reken je 10,0 g C3H6Cl2 om in mol.
De molaire massa van C3H6Cl2 is 113,0 g mol–1.
Er is 10,0 : 113,0 = 8,85 x 10–2 mol 1,2-dichloorpropaan.
Aanvankelijk moet dus 1,72 + 8,85 x 10–2 = 1,81
mol propeen zijn ingevoerd.
Het rendement van het proces is dan:
1,72
x 100% = 95,0%.
1,81
■■
14.2 Chromatografie
7
Kijk nog eens in het schema in bron 1.
c Wat is de Rf waarde?
Als een nikkelzout beter in de loopvloeistof oplost,
zullen de Ni2+ ionen hoger op het chromatogram
terechtkomen. De Rf waarde is het quotiënt van de
afstand die Ni2+ heeft afgelegd en de afstand die
de loopvloeistof heeft afgelegd. De afstand die
Ni2+ heeft afgelegd is nu groter, dus is Rf groter.
13
Chromatografie berust op verschil in
oplosbaarheid in de loopvloeistof en verschil in
absorptievermogen aan het papier.
8
Referentiestoffen zijn stoffen waarvan men precies
weet waar ze terechtkomen op het chromatogram.
De onbekende stoffen kun je dan vergelijken met
de referentiestoffen.
© Noordhoff Uitgevers bv
De uiterste afstanden die een stof kan afleggen
zijn helemaal meelopen met de loopvloeistof of
helemaal niet meelopen.
De Rf waarden variëren dus van 0 (niet van z'n
plaats gekomen) tot 1 (zelfde afstand afgelegd als
de loopvloeistof).
14
Welk verband is er tussen Kv en [A]s?
Als Kv groot is, is [A]s groot. De stof bevindt zich
dan voornamelijk in de stationaire fase. De stof
73
Pulsar – Chemie vwo bovenbouw deel 2 Uitwerkingen Hoofdstuk 14
wordt dus bijna niet meegenomen door de mobiele
fase. De afstand die de stof kan afleggen is dus
klein.
19
De reactiesnelheid is afhankelijk van de
verdelingsgraad, de concentratie, de temperatuur
en het gebruik van een katalysator.
15a Wat gebeurt er met de absolute afstand die de
stoffen afleggen?
Stel dat de loopvloeistof een afstand heeft
afgelegd van 5 cm en de stoffen A en B van
respectievelijk 2 en 3 cm. Dan is de onderlinge
afstand tussen beide stoffen 1 cm.
Als je de proef tweemaal zo lang laat duren, heeft
de loopvloeistof een afstand van 10 cm afgelegd
en A en B respectievelijk 4 en 6 cm. De onderlinge
afstand tussen A en B is dan toegenomen. De
scheiding is dan verbeterd.
b De Rf waarde geeft de verhouding weer van de
afstanden, die de stof en de loopvloeistof hebben
afgelegd. Deze is dus onafhankelijk van de tijd en
dus ook onafhankelijk van de afstanden die beide
hebben afgelegd.
16a Dat is verhouding van de afstand die de stof heeft
afgelegd en de afstand die de loopvloeistof heeft
afgelegd.
20
De invloed van de verdelingsgraad, de
concentratie en de temperatuur zijn te verklaren
met het botsende-deeltjesmodel.
21
Een hogere temperatuur werkt op twee manieren:
- de deeltjes bewegen sneller, waardoor de kans
op botsingen toeneemt.
- de botsingen komen harder aan, waardoor de
kans op een effectieve botsing (chemische reactie)
toeneemt.
22
Het resultaat zal afhangen van de omstandigheden van de proef: concentratie en temperatuur.
Bij de meeste experimenten gaat de reactie in het
begin snel, waardoor de concentratie snel
afneemt. Tegen het eind van de proef is de daling
van de concentratie kleiner.
23
De reactiesnelheid is de verandering van de
concentratie per seconde.
b Hoe groter de waarde van Rf, hoe hoger de stof
op het chromatogram komt. Hydroxyascorbinezuur
zal dus hoger eindigen.
In het diagram staat de concentratie op de
verticale as en de tijd op de horizontale as. Hoe
steiler de lijn loopt, hoe sneller de reactie verloopt.
Je moet dus de richtingscoëfficiënt bepalen op een
bepaald moment. Dat kan door de raaklijn te
trekken en de helling van die raaklijn uit te
rekenen.
c De verdelingsconstante is het quotiënt van de
concentratie van een stof in de stationaire fase en
van de concentratie in de mobiele fase.
[A]s
= Kv
[A]m
Kijk dit eventueel na in hoofdstuk 8. Daar is het
botsende-deeltjesmodel behandeld.
24 a Gebruik tabel 48 om de vergelijking op te
stellen. Gebruik voor zoutzuur de notatie H+(aq) +
Cl–(aq).
d Welke informatie geeft de Rf waarde van vitamine
(0,35) en de Rf waarde van hydroxiascorbinezuur
(0,62)?
2 H+ + 2e–
Mg(s)
 H2(g)
 Mg2+ + 2e–
+
Mg(s) + 2 H+(aq)  Mg2+(aq) + H2(g)
Hoe groter de Rf waarde van een stof is, des te
gemakkelijker loopt de stof mee met de mobiele
fase. Dat betekent dat de concentratie in de
mobiele fase bij zo'n stof groter zal zijn dan bij een
stof met een kleinere Rf waarde.
Als de concentratie in de mobiele fase groot is, is
de verdelingsconstante klein. Dus is de verdelingsconstante van hydroxyascorbinezuur kleiner dan
die van vitamine C.
b Bereken eerst uit de hoeveelheid H2(g) die is
ontstaan hoeveel mol H+(aq) is verdwenen. Je
weet dan hoeveel mol H+(aq) nog over is. Omdat
je het volume (10,0 mL), ook weet, kun je de [H+]
berekenen.
Antwoord: 0,70
Bij '10s' is 12 cm3 gas ontstaan. Dat is 12 : 24,0 =
0,50 mmol H2(g). Daarvoor is tweemaal zoveel
H+(aq) nodig. Er is dus 1,00 mmol H+(aq) bij de
reactie verdwenen.
Er was oorspronkelijk 10,0 x 0,800 = 8,00 mmol
H+(aq). Over is dan 8,00 – 1,00 = 7,00 mmol
H+(aq). Het volume van de oplossing blijft 10,0 mL
dus is [H+] = 0,70 mol L–1.
e Door middel van papierchromatografie kun je dit
onderzoeken. Onder de gegeven omstandigheden
heeft vitamine C een Rf waarde = 0,35. Je kunt
voor alle zekerheid een oplossing van vitamine C
gebruiken als referentie.
17
–
■■
14.3 Reactiesnelheid
18
–
74
c
© Noordhoff Uitgevers bv
Gebruik in Excel twee kolommen, één voor de
gasvolumes en één voor de uitkomsten.
De formule die je in Excel moet gebruiken is
=(8,0-2*(V/24,0))/10
Voor V vul je het celnummer in, bijvoorbeeld A1.
Pulsar – Chemie vwo bovenbouw deel 2 Uitwerkingen Hoofdstuk 14
Je hoeft dit maar één keer te doen. Daarna kun je
de formule kopiëren naar de andere cellen.
Zet de tijd op de x-as en de [H+] op de y-as.
tijd
[H+]
125
0,13
10
0,70
150
0,08
20
0,62
200
0,04
30
0,52
250
0,02
40
0,44
300
0,01
50
0,38
350
0,00
75
0,28
400
0,00
100
0,19
450
0,00
g Welke vorm heeft de grafiek? Met Excel is snel uit
te rekenen hoe groot s: [H+] is.
Afgezien van enkele meetfouten is de curve een
rechte lijn, die door de oorsprong gaat. De
snelheid is dus recht evenredig met de
concentratie.
Je kunt dit voorstellen door de volgende vergelijking:
s = 1,5 x 10–2 [H+]
d Zie ook opdracht 22.
De snelheid, s, is de verandering van de
concentratie, c, tegen de tijd, t. Anders gezegd: s
= dc/dt, wat volgens wiskundigen de
richtingscoëfficiënt van de raaklijn aan de curve
f(s,t) is.
25 a
e Je vindt uit de curve de snelheid door de
richtingscoëfficiënt van de raaklijn aan de curve
te bepalen. Als je met Excel werkt, kun je de
richtingscoëfficiënt aardig benaderen door de
helling van de lijn tussen twee meetpunten te
berekenen. Je trekt een rechte lijn tussen twee
dicht bij elkaar gelegen punten van de grafiek en
berekent hiervan de richtingscoëfficiënt.
b Zie de aanwijzingen bij de opdrachten 22 en 23
over de betekenis van de raaklijn aan de grafiek.
Je moet bij t=10 en bij t=200 de raaklijn trekken.
f Dit kan ook met Excel. Gebruik de wizard voor
grafieken. Kies voor de grafieksoort ‘spreiding’.
De helling van de raaklijn bij 10 minuten is gelijk
aan 21 : 100 = 0,21 mmol per minuut.
De helling van de raaklijn bij 200 minuten is gelijk
aan 6 : 200 = 0,030 mmol per minuut.
c Denk aan het botsende-deeltjesmodel: als de
concentratie daalt, ................
© Noordhoff Uitgevers bv
75
Pulsar – Chemie vwo bovenbouw deel 2 Uitwerkingen Hoofdstuk 14
Op t = 200 is er nog maar weinig H2O2 over. Bij
een lagere concentratie hoort een lagere
reactiesnelheid.
■■
14.4 Reactiesnelheidsvergelijking
26
Een reactiesnelheidsvergelijking is het wiskundige
verband tussen concentraties en reactiesnelheid.
27
Bij een eerste orde reactie hangt de
reactiesnelheid samen met de concentratie van
slechts één deeltje: s = k[A].
28
Je moet dan de concentraties variëren van alle
stoffen die reageren en steeds de reactiesnelheid
meten. Zo kun je uitzoeken of de reactiesnelheid
samenhangt met één of met twee deeltjes.
29a Tijdens de reactie verdwijnt I2. Welk reagens ken
je voor I2?
Met behulp van een oplossing van zetmeel
(stijfsel) krijgt I2(aq) een blauwzwarte kleur. Deze
kleur verdwijnt abrupt als het I2 op is. Je moet de
proef in een erlenmeyer uitvoeren en goed roeren.
b Aceton is goed mengbaar met water. Door
verschillende hoeveelheden water en aceton te
mengen, kun je de invloed van de concentratie
van aceton bepalen.
c Je kunt aceton mengen met verschillende
concentraties zoutzuur. Zo kun je de invloed van
[H+]
bepalen.
d Als [H+] van invloed is op de reactiesnelheid dan
zul je dat ook al in de metingen van b merken.
Tijdens de proeven neemt [H+] namelijk toe.
30 a Zoek de halfreacties op in Binas.
I2 + 2 e –  2 I –
2 S2O32–  S4O62– + 2 e–
I2(aq) + 2 S2O32–(aq)  S4O62–(aq) + 2 I–(aq)
b Omdat de reacties van jodide met persulfaat en
jood met thiosulfaat achter elkaar verlopen, kun je
deze twee reactievergelijkingen bij elkaar optellen.
S2O82–(aq) + 2 I–(aq)  2 SO42–(aq) + I2(aq)
I2(aq) + 2 S2O32–(aq)  S4O62–(aq) + 2 I–(aq)
S2O82–(aq) + 2 S2O32–(aq)  S4O62– + 2 SO42–(aq)
Je ziet dat in deze reactievergelijking I–(aq) niet meer
voorkomt. De concentratie I–(aq) verandert dus niet.
c Wat is de vorm van de lijn?
76
Volgens ons experiment is de lijn die je krijgt een
rechte door de oorsprong. Dus de reactiesnelheid
is recht evenredig met de jodideconcentratie.
Hiervoor geldt: s = constante x [I–].
© Noordhoff Uitgevers bv
Vragen bij de proef
1 Er is 5,0 mL 0,100 M thio, dus 0,500 mmol thio. Dit
kan reageren met 0,250 mmol jood.
2 In de tijd (stel: x seconden) die nodig is tot de
blauwkleuring wordt dus 0,250 mmol jood
gemaakt.
De reactiesnelheid is dan dus 0,250 mmol jood per
85,0 mL per x seconden.
3 De uitkomsten zullen afhangen van de door jou
gekozen hoeveelheden jodide en persulfaat.
4 Zie de grafiek bij opdracht 29c.
31 a Welke vorm heeft de lijn?
Uit de grafiek blijkt dat de reactiesnelheid recht
evenredig is met de persulfaatconcentratie.
Hier geldt dus: s = constante x [S2O82–]
Pulsar – Chemie vwo bovenbouw deel 2 Uitwerkingen Hoofdstuk 14
b Wat is de [S2O82–] in de proef van opdracht 30 en
wat is de [I–] in proef 29? Ga daarmee na of in
beide gevallen de reactiesnelheidvergelijking
voldoet aan:
s = k x [S2O82–] x [I–].
De resultaten zullen samenhangen met de wijze
waarop je de proef hebt uitgevoerd.
77
© Noordhoff Uitgevers bv
Pulsar – Chemie vwo bovenbouw deel 2 Uitwerkingen Hoofdstuk 14
32 a Bij opdracht 23 hebben we gezien: [H+]o = 0,80 M.
Verder is daar ook het verband tussen de tijd en
de [H+] gegeven. We krijgen dan de volgende
tabel.
tijd
(s)
[H+]
(mol
L–1)
[H+]o
ln––
[H+]
20
50
75
100
125 150
200
0,62 0,38 0,28 0,19 0,12 0,08 0,04
0,25 0,74 1,04 1,44 1,90 2,30 3,00
b
De rechte lijn gaat door de oorsprong. Dat is bij
een dergelijke grafiek het kenmerk van een eerste
orde reactie.
In stap 2 kan zowel 2-hydroxy-1-buteen als
2-hydroxy-2-buteen ontstaan. In stap 3 kan door
substitutie aan weerszijden van de dubbele
binding een H atoom vervangen worden door een
I atoom. Hierbij kunnen dan 1-jood-2-butanon en
3-jood-2-butanon ontstaan.
39a Schrijf de gegevens in structuurformules.
33
–
■■
14.5 Reactiemechanisme
34
Een reactiemechanisme beschrijft volgens welke
opeenvolgende stappen een reactie verloopt.
35
Vergelijk het met de montage van een auto. Als
het monteren van één bepaald onderdeel veel tijd
kost, zullen alle andere stappen in het
productieproces daarop moeten wachten.
De langzaamste stap bepaalt het tempo. Alle
andere stappen kunnen zeer snel zijn, maar de
snelheid waarmee de uiteindelijke producten
ontstaan, hangt dus af van de langzaamste stap.
78
36
Bij ingewikkelde reacties kunnen via diverse
stappen allerlei tussenproducten ontstaan, die de
reactiesnelheid bepalen.
37
–
38
Schrijf met structuurformules het
reactiemechanisme uit. Zie dat bij stap 2 op twee
verschillende plaatsen een dubbele binding kan
ontstaan.
b Bekijk of [OH–] alleen afhangt van reactie 1.
OH–(aq) is bij beide reacties betrokken. Je kunt de
afname van OH–(aq) dus niet alleen toeschrijven
aan reactie 1. De reactiesnelheid kan dus niet
gedefinieerd worden als de afname van [OH–(aq)].
c Welke reactie zal in het algemeen sneller gaan:
een reactie waarbij de binding in een molecuul
moet worden verbroken of een reactie tussen
ionen?
Reacties tussen (tegengesteld geladen) ionen zijn
meestal zeer snelle reacties. Er hoeven geen
bindingen verbroken te worden. De
activeringsenergie is laag. Het verbreken van
bindingen kost meer energie (hogere
activeringsenergie), waardoor de reactiesnelheid
laag is. Deze stap bepaalt dus de reactiesnelheid.
d Wat is het kenmerk van een reactie van de eerste
orde en van de tweede orde?
Bij een reactie van de tweede orde is de
reactiesnelheid afhankelijk van twee deeltjes.
Mechanisme 1 verloopt in één stap. Bij deze stap
zijn twee deeltjes betrokken. Kennelijk is de
© Noordhoff Uitgevers bv
Pulsar – Chemie vwo bovenbouw deel 2 Uitwerkingen Hoofdstuk 14
reactiesnelheid afhankelijk van de concentratie
van beide deeltjes.
Bij een reactie van de eerste orde is de
reactiesnelheid afhankelijk van de concentratie
van één deeltje. Mechanisme 1 verloopt in twee
stappen. Bij de eerste stap is maar één deeltje
betrokken. Kennelijk is dat de snelheidsbepalende
stap.
e In de reactiesnelheidsvergelijking staan de
concentraties van de deeltjes waarvan de snelheid
afhankelijk is.
Mechanisme 1: s = k x [broomalkaan] x [OH–]
Mechanisme 2: s = k x [broomalkaan]
f Vul de waarden in de reactiesnelheidsvergelijking
van e in.
Als het tweede mechanisme geldt, is de
reactiesnelheid alleen afhankelijk van [2broompropaan]. Uit de tabel blijkt dat bij het
halveren van
[2-broompropaan] de reactiesnelheid meer dan
tweemaal zo klein wordt.
Als het eerste mechanisme geldt, dan moet bij het
halveren van [2-broompropaan] en [OH–] de
reactiesnelheid vier maal zo klein moeten zijn. Uit
de tabel blijkt dat de reactiesnelheid echter minder
kleiner geworden is. Kennelijk speelt ook
mechanisme 1 een rol.
■■
Op weg naar het proefwerk
1 a Welke energieomzetting is bij een auto het meest
gewenst?
De omzetting van chemische energie (van de
brandstof) in bewegingsenergie van de auto.
Slechts 34% van de chemische energie van de
brandstof wordt in bewegingsenergie van de auto
omgezet.
De stof die hier wordt ontleed moet
aluminiumhydroxide zijn.
2 Al(OH)3(s)  Al2O3(s) + 3 H2O(g)
b Bekijk het schema van bron 1 nog eens.
Om een vaste stof te scheiden van een vloeistof
kun je bijvoorbeeld filtreren, centrifugeren of laten
bezinken.
c Welke factoren beïnvloeden de reactiesnelheid?
Je kunt de stof fijn malen (groter oppervlak), de
concentratie natronloog verhogen of de reactie bij
een hogere temperatuur uitvoeren.
d Bedenk welke reactie in het voordeel is, als
bijvoorbeeld de temperatuur wordt verlaagd.
Om zoveel mogelijk de exotherme reactie naar
rechts te bevoordelen, moet de temperatuur
worden verlaagd. De vloeistof moet dus gekoeld
worden. Als de vloeistof te warm wordt, zal de
endotherme reactie (de reactie naar rechts) meer
gaan verlopen en dat is niet gewenst.
e Bereken hoeveel kg aluminiumhydroxide
maximaal uit de gegeven hoeveelheid bauxiet kan
worden bereid.
Antwoord: 90,8
De reactievergelijking kun je niet geven, maar je
weet wel dat het gaat om de volgende overgang:
Al(s) + .....  Al(OH)3.
De verhouding waarin Al en Al(OH)3 bij de reactie
betrokken zijn, is dus 1 : 1.
Je kunt berekenen met hoeveel aluminium je
begint.
aantal gram bauxiet
aantal gram
aluminium
1,00 x 103
580 x 103
195
…..
Hieruit bereken je 1,13 x 105 g aluminium.
b Waardoor wordt het broeikaseffect onder andere
veroorzaakt?
Het broeikaseffect wordt onder andere veroorzaakt
door de verhoging van de hoeveelheid CO2(g) in
de lucht. Door het verbranden van benzine, een
koolwaterstof, ontstaat CO2(g). Als het rendement
van de motor van een auto wordt verhoogd, is er
voor het verkrijgen van dezelfde bewegingsenergie minder brandstof nodig. Dus minder
uitstoot van het broeikasgas CO2(g).
2
–
3
–
Het omrekenen van aantal gram naar aantal mol
kan met de volgende verhoudingstabel.
aantal gram
aluminium
aantal mol
aluminium
26,98
1,13 x 105
1,00
….
Hieruit bereken je 4,19 x 103 mol aluminium.
Er kan dus maximaal 4,19 x 103 mol Al(OH)3(s)
ontstaan.
Omgerekend naar een aantal kg:
aantal mol Al(OH)3(s)
aantal gram Al(OH)3(s)
1,00
78,00
4,19 x 103
……
79
Voorbeeld proefwerkopgaven
4 a Welke stof levert bij ontleding water en
aluminiumoxide op?
© Noordhoff Uitgevers bv
Dit is 3,27 x 105 g en dit komt overeen met 327 kg.
297
Het rendement is dus:
x 100% = 90,8 %.
327
Pulsar – Chemie vwo bovenbouw deel 2 Uitwerkingen Hoofdstuk 14
5 a Je moet eerst de reactievergelijking opstellen voor
de reactie tussen jodaat en jodide en daarna die
tussen jood en waterstofsulfiet. Het zijn beide
redoxreacties.
De halfreactie van jodaat is bij de opdracht
gegeven.
IO3– + 6 H+ + 6 e–  I– + 3 H2O(l) x 1
2 I–
 I2 + 2 e –
x3
IO3– + 6 H+ + 6 e–
6 I–
 I– + 3 H2O(l)
 3 I2 + 6 e–
IO3–(aq) + 6 I–(aq) + 6 H+(aq) 
I–(aq) + 3 I2(aq) + 3 H2O(l)
Je moet deze vergelijking nog corrigeren, omdat
aan beide kanten van de pijl I– voorkomt. De
reactievergelijking wordt dan:
IO3–(aq) + 5 I–(aq) + 6 H+(aq)  3 I2(aq) + 3 H2O(l)
De vergelijking van jood met sulfiet is:
I2 + 2 e –
 2 I–
SO32– + H2O  SO42– + 2 H+ + 2 e–
I2(aq) + SO32–(aq) + H2O(l) 
SO42–(aq) + 2 H+(aq) + 2 I–(aq)
b Inventariseer hoeveel van welke deeltjes in het
begin aanwezig is, hoeveel van welke wordt
toegevoegd en welk deeltje reductor en welk
oxidator is.
Na 15 seconden verschijnt een oranje neerslag.
Dat moet HgI2(s) zijn.
Kwik(II)jodide moet door het toevoegen van
jodaat, IO3– (aq) zijn ontstaan. Volgens a is jodaat
een oxidator en sulfiet een reductor.
IO3– + 6 H+ + 6 e–
SO32– + H2O
 I– + 3 H2O(l)
x1
 SO42– + 2 H+ + 2 e– x 3
IO3– + 6 H+ + 6 e–
3 SO32– + 3 H2O
 I– + 3 H2O(l)
 3 SO42– + 6 H+ + 6 e–
IO3–(aq) + 6 H+(aq) + 3 SO32–(aq) + 3 H2O(l) 
3 SO42–(aq) + I–(aq) + 6 H+(aq) + 3 H2O(l)
Deze vergelijking moet je nog corrigeren, omdat
aan beide kanten van de pijl zowel H2O(l) als
H+(aq) voorkomt. De gecorrigeerde vergelijking is:
IO3–(aq) + 3 SO32–(aq)  3 SO42–(aq) + I–(aq)
(reactie 1)
De ontstane I–(aq) kan nu reageren met Hg2+(aq),
waarbij het oranje neerslag ontstaat.
Hg2+(aq) + 2 I–(aq)  HgI2(s) (reactie 2)
c Stel eerst het oplosbaarheidsproduct op voor een
verzadigde kwik(II)jodide-oplossing. Bereken
hoeveel I– in 15 seconden moet ontstaan om een
neerslag te krijgen.
80
HgI2(s)
Hg2+(aq) + 2 I–(aq)
[Hg2+(aq)][I–(aq)]2
= 2,0 x 10–11
Gegeven is dat er 1,00 liter oplossing is (840 mL +
160 mL). Hierin is 2,0 mmol Hg2+(aq) aanwezig.
Dus [Hg2+] = 2,0 x 10–3 mol L–1.
© Noordhoff Uitgevers bv
Met het oplosbaarheidsproduct kun je [I–]
berekenen, die net geen neerslag geeft.
2,0 x 10–3 x [I–]2 = 2,0 x 10–11
[I–] = 1,00 x 10–4 mol L–1
Deze hoeveelheid jodide is per liter ontstaan in
15 seconden. s = 6,67 x 10–6 mol L–1 s–1.
d Wat is nodig om de oplossing een blauwe kleur te
laten krijgen? Merk op dat de hoeveelheid Hg2+ in
ondermaat aanwezig is.
Voor de blauwe kleur is het nodig dat in de
oplossing I2(aq) aanwezig is. Dat kan ontstaan uit
de reactie van jodaat met jodide. Zoals je bij
opdracht b hebt gezien, reageert het jodide direct
met de aanwezige Hg2+. Hierbij ontstaat het oranje
neerslag. Als de Hg2+ ionen op zijn, kan het jodide
dat nu ontstaat, reageren met jodaat. Hierbij
ontstaat het gevraagde jood.
6 a De orde van de reactie hangt af van het aantal
deeltjes (niet het aantal soorten deeltjes) dat bij de
reactie is betrokken.
Bij deze reactie zijn drie deeltjes betrokken: het is
een derde orde reactie.
b Vul een verdubbeling van de concentratie van B in
de reactiesnelheidsvergelijking in.
Als [B] tweemaal zo groot wordt, wordt de
reactiesnelheid 22 = 4 maal zo groot.
c Kijk wat er met de reactiesnelheid gebeurt, als de
concentraties worden verhoogd. Neem als
referentie de concentraties en de reactiesnelheid
in
regel 1.
Als de [ClO2] driemaal zo groot wordt, wordt de
reactiesnelheid ook driemaal zo groot.
Als de [F2] tweemaal zo groot wordt, wordt de
reactiesnelheid ook tweemaal zo groot.
De reactiesnelheidsvergelijking is dus:
s = k x [F2] x [ClO2]
d Vul één van de waarden in een regel in de
reactiesnelheidsvergelijking in.
1,2 x 10–2 = k x 0,10 x 0,010
k = 1,2 x 10–2 : 1,0 x 10–3 = 12
e Hoeveel deeltjes zijn volgens de
reactievergelijking betrokken bij deze reactie?
Volgens de reactievergelijking hangt de
reactiesnelheid van de concentraties van drie
deeltjes af. Als de reactie in één stap verloopt,
moet het een derde orde reactie zijn. Dat is
volgens de snelheidsvergelijking niet zo. In de
praktijk blijkt het een tweede orde reactie te zijn.
Dat betekent dat de reactie dus niet in één stap
verloopt.
Pulsar – Chemie vwo bovenbouw deel 2 Uitwerkingen Hoofdstuk 14
f Bedenk van welke deeltjes de reactiesnelheid
afhangt.
De reactiesnelheid is afhankelijk van [F2] en
[ClO2]. Dat betekent dat deze deeltjes met een
coëfficiënt 1 in de snelheidsbepalende stap moet
voorkomen.
Je kunt dan verschillende dingen bedenken:
F2 + ClO2  ClO2F + F
De losse F atomen reageren met een nieuw
molecuul ClO2
F + ClO2  ClO2F
Een andere mogelijkheid is:
F2 + ClO2  ClO2F2
De ontstane moleculen ClO2F2 reageren met een
nieuw molecuul ClO2
ClO2F2 + ClO2  2 ClO2F
g De snelheidsbepalende stap moet uit de
reactiesnelheidvergelijking zijn af te leiden.
In beide mechanismen die bij f beschreven zijn,
moet de eerste stap dus de snelheidsbepalende
stap zijn.
81
© Noordhoff Uitgevers bv