Werkelijke molhoeveelHeden

3. Stoichiometrie
Hoeveelheden berekenen van stoffen bij een chemische reactie
Natuurwetenschappen
Gezondheid en voeding
Tom Mortier
Ursulinen Mechelen
3.1
3.1.1
Chemische reacties en molverhoudingen
Constante verhoudingen bij een chemische reactie
De molverhouding volgt uit de coëfficiënten weergegeven in de reactievergelijking.
Voorbeeld 1. Vorming van koolstofdioxide (CO2)
Natuurwetenschappen
Gezondheid en voeding
Tom Mortier
Ursulinen Mechelen
Voorbeeld 2. Volledige verbranding van glucose (C6H12O6)
1 C6H12O6
+
6 O2
→
6 CO2 +
6 H2O
1∙ 6∙1023 C6H12O6 + 6∙6∙1023 O2  6∙6∙1023 CO2 + 6∙6∙1023 H2O
1∙1 mol C6H12O6
+ 6∙1 mol O2  6∙1 mol CO2
+ 6∙1 mol H2O
180 gram C6H12O6 + 192 gram O2  264 gram CO2 + 108 gram H2O
Natuurwetenschappen
Gezondheid en voeding
Tom Mortier
Ursulinen Mechelen
3.1.2
Algemene werkwijze bij het rekenen aan een chemische reactie
1 Gegevens herleiden naar molhoeveelheden
2 De chemische reactievergelijking aanvullen en interpreteren in mol = theoretische hoeveelheden
3 Uit de reactievergelijking de werkelijke molhoeveelheden van de gevraagde stoffen berekenen
4 De berekende stofhoeveelheden herleiden naar de gevraagde grootheid
Natuurwetenschappen
Gezondheid en voeding
Tom Mortier
Ursulinen Mechelen
3.2
Concrete stoichiometrische berekeningen
3.2.1
Uitgewerkt voorbeeld
Opgave
Bereken hoeveel gram CO2 je produceert afkomstig van de vertering van een wafel met een massa = 50 gram
die 24% glucose bevat. De chemische reactie die in je lichaam plaatsvindt is
C6H12O6 + O2 → CO2 + H2O
Gegeven: 50 gram wafel met 24% glucose
Gevraagd: Hoeveel gram CO2 wordt geproduceerd bij de vertering van de glucose in die wafel?
Oplossing:
1 Gegevens herleiden naar molhoeveelheden
24
 massa wafel = 12 gram glucose
100
m
12 g
aantal mol glucose =
=
= 0,067 mol glucose
M 180 g/mol
massa glucose =
2 De chemische reactievergelijking aanvullen en interpreteren in mol = Theoretische Hoeveelheden
1 C6H12O6
TH
+
6 O2
1*1 mol C6H12O6 + 6*1 mol O2
Natuurwetenschappen
!
6 CO2 +
 6*1 mol CO2
Gezondheid en voeding
6 H2O
+ 6*1 mol H2O
Tom Mortier
Ursulinen Mechelen
3 Uit de reactievergelijking de Werkelijke molhoeveelHeden van de gevraagde stoffen berekenen
WH
0,067 mol C6H12O6
 6 * 0,067 mol CO2
4 De berekende stofhoeveelheden herleiden naar de gevraagde grootheid
Massa koolstofdioxide:
mCO  nCO  M CO  0,40 mol  44
2
2
2
g
 17,6 g  18 g
mol
Antwoord: Bij de vertering van 12 gram glucose ontstaat 18 gram koolstofdioxide
Natuurwetenschappen
Gezondheid en voeding
Tom Mortier
Ursulinen Mechelen
3.2.1 Berekeningen bij chemische processen
Practicum: Bepaling van het gehalte calciumcarbonaat in maagtabletten
Natuurwetenschappen
Gezondheid en voeding
Tom Mortier
Ursulinen Mechelen
3.2.3
Opgaven
Opgave 1
De verbranding van drankalcohol gebeurt volgens de reactie:
CH3CH2OH + O2  CO2 + H2O
Bereken hoeveel gram O2 nodig is voor de verbranding van 23 gram ethanol.
Gegeven: 23 gram ethanol
Gevraagd: Hoeveel gram O2 is nodig voor de verbranding van 23 gram ethanol
Oplossing:
1 Gegevens herleiden naar molhoeveelheden
aantal mol ethanol =
m
23 g
=
= 0,50 mol ethanol
M 46 g/mol
2 De chemische reactievergelijking aanvullen en interpreteren in mol = Theoretische Hoeveelheden
1 CH3CH2OH
TH
+
3 O2
1*1 mol CH3CH2OH + 3*1 mol O2
!
2 CO2
+
3 H2O
 2*1 mol CO2 + 3*1 mol H2O
3 Uit de reactievergelijking de Werkelijke molhoeveelHeden van de gevraagde stoffen berekenen
WH
Natuurwetenschappen
0,50 mol C6H12O6
 3 * 0,50 mol CO2
Gezondheid en voeding
Tom Mortier
Ursulinen Mechelen
Opgave 1 – vervolg
4 De berekende stofhoeveelheden herleiden naar de gevraagde grootheid
Massa dizuurstof:
g
mO  nO  M O  1,50 mol  32
 48 g
mol
2
2
2
Antwoord: Voor de verbranding van 23 gram ethanol is 48 gram dizuurstof nodig
Natuurwetenschappen
Gezondheid en voeding
Tom Mortier
Ursulinen Mechelen
Opgave 2
Alkenen kunnen worden geïdentificeerd door een additiereactie met dibroom volgens de reactie:
CH2=CH2 + Br2  BrCH2–CH2Br
bruin
ontkleurd
Indien 7 gram dibroom wordt ontkleurd, bereken dan hoeveel gram etheen aanwezig was.
Gegeven: 7 gram dibroom
Gevraagd: Hoeveel gram etheen was initieel aanwezig indien 7 gram dibroom wordt ontkleurd.
Oplossing:
1 Gegevens herleiden naar molhoeveelheden
aantal mol dibroom =
m
7g
=
= 0,0388 mol dibroom = 0,04 mol dibroom
M 180 g/mol
2 De chemische reactievergelijking aanvullen en interpreteren in mol = Theoretische Hoeveelheden
1 CH2=CH2
TH
+
1 Br2
1*1 mol CH2=CH2 + 1*1 mol Br2
!
1 CH2=CH2
 1*1 mol CH2=CH2
3 Uit de reactievergelijking de Werkelijke molhoeveelHeden van de gevraagde stoffen berekenen
WH
Natuurwetenschappen
0,04 mol Br2
 1 * 0,04 mol CH2=CH2
Gezondheid en voeding
Tom Mortier
Ursulinen Mechelen
Opgave 2 – vervolg
4 De berekende stofhoeveelheden herleiden naar de gevraagde grootheid
Massa dizuurstof:
mCH =CH  nCH =CH  M CH =CH  0,04 mol  28
2
2
2
2
2
2
g
 1,12 g ~ 1g
mol
Antwoord: 7 gram dibroom wordt ontkleurd door ongeveer 1 gram etheen
Natuurwetenschappen
Gezondheid en voeding
Tom Mortier
Ursulinen Mechelen
Opgave 3
Wijn bevat meestal 12 V% alcohol. Dit betekent dat in 100 ml wijn gemiddeld 9,6 g ethanol CH3CH2OH
aanwezig is. Bereken hoeveel gram glucose nodig was voor de alcoholproductie van 1 fles wijn met volume 70 cl.
Reactie: … C6H12O6  CH3CH2OH + CO2
Gegeven: 9,6 gram ethanol in 100 ml wijn.
Gevraagd: Hoeveel gram glucose voor de alcoholproductie van 1 fles wijn met volume 70 cl.
Oplossing:
1 Gegevens herleiden naar molhoeveelheden
m
9,6 g
aantal mol ethanol =
=
= 0,208 mol ethanol = 0,21 mol ethanol
M 46 g/mol
2 De chemische reactievergelijking aanvullen en interpreteren in mol = Theoretische Hoeveelheden
1 C6H12O6
TH
1 * 1 mol C6H12O6

2 CH3CH2OH
+
2 CO2

2 * 1 mol CH3CH2OH
+
2 * 1 mol CO2
3 Uit de reactievergelijking de Werkelijke molhoeveelHeden van de gevraagde stoffen berekenen
WH
1 * 0,21 mol C6H12O6
 2 * 0,21 mol CH3CH2OH
1 * 0,21 mol CH3CH2OH  ½ * 0,21 mol C6H12O6
Natuurwetenschappen
Gezondheid en voeding
Tom Mortier
Ursulinen Mechelen
Opgave 3 – vervolg
4 De berekende stofhoeveelheden herleiden naar de gevraagde grootheid
Massa glucose nodig voor 100 ml wijn:
mC H
6
12O6
 nC H
6
12O6
 MC H
12O6
6
 0,105 mol180
g
 18,9g  19g
mol
Massa glucose nodig voor 700 ml (70 cl) wijn:
mC H
6
12O6
 19g  7  133 g
Antwoord: Er is 133 gram glucose nodig voor de alcoholproductie van 1 fles wijn met volume 70 cl en 12 V% alcohol
Natuurwetenschappen
Gezondheid en voeding
Tom Mortier
Ursulinen Mechelen
Opgave 4
Op onderstaande afbeelding duidt het getal 100 op het feit dat elk tablet 100 mg aspirine bevat. Vereenvoudigd gebeurt de
bereiding van aspirine of acetylsalicylzuur C6H4(OCOCH3)COOH volgens de reactie
C6H4(OH)COOH + CH3COOH ! C6H4(OCOCH3)COOH + H2O
Bereken hoeveel gram hydroxybenzoëzuur C6H4(OH)COOH men nodig heeft om de inhoud van onderstaande verpakking
te bereiden
Gegeven: 100 mg aspirine in één tablet ! 6 * 100 mg = 6,00 g aspirine voor 60 tabletten .
Gevraagd: Hoeveel gram hydroxybenzoëzuur nodig voor 60 tabletten aspirine
Oplossing:
1 Gegevens herleiden naar molhoeveelheden
aantal mol aspirine =
Natuurwetenschappen
m
6,00 g
=
= 0,0333 mol aspirine
M 180 g/mol
Gezondheid en voeding
Tom Mortier
Ursulinen Mechelen
Opgave 4 – vervolg
2 De chemische reactievergelijking aanvullen en interpreteren in mol = Theoretische Hoeveelheden
1 C6H4(OH)COOH
TH
1 CH3COOH !
+
1 C6H4(OCOCH3)COOH +
1 H2O
1 *1 mol C6H4(OH)COOH + 1 *1 mol CH3COOH ! 1 *1 mol C6H4(OCOCH3)COOH + 1 *1 mol H2O
3 Uit de reactievergelijking de Werkelijke molhoeveelHeden van de gevraagde stoffen berekenen
0,0333 mol C6H4(OCOCH3)COOH  1 * 0,0333 mol C6H4(OH)COOH
WH
4 De berekende stofhoeveelheden herleiden naar de gevraagde grootheid
Massa hydroxybenzoëzuur
mC H (OH)COOH  nC H (OH)COOH  M C H (OH)COOH  0,0333mol138
6
4
6
4
6
4
g
 4,59g  4,6g
mol
Antwoord: Men heeft 4,6 gram hydroxybenzoëzuur nodig om 60 tabletten met 100 mg aspirine te bereiden
Natuurwetenschappen
Gezondheid en voeding
Tom Mortier
Ursulinen Mechelen