Titrimetrische gehaltebepalingen op projectbasis in 4 HAVO

Titrimetrische gehaltebepalingen
op projectbasis in 4 HAVO
Ontwikkel / Ontwerp \ Evaluatie
Ing. Gavin Kronig
supplement
Examencommissie
Dr. F.G.M. Coenders
Drs. W.J. Gradussen
datum: 08-02-2017
Inhoudsopgave
Bijlage 1
Planner bovenbouwprogramma (oud)
2
Bijlage 2
Planner bovenbouwprogramma (nieuw)
4
Bijlage 3
Overzicht van bij de leerlingen aanwezige voorkennis
6
Bijlage 4
Mental map
8
Bijlage 5
Leerdoelen
10
Bijlage 6
Leerlingenbundel
13
Bijlage 7
Simulatie van een zuur-base titratie
35
Bijlage 8
Beoordelingsmodel
39
Bijlage 9
Toetsing van gestelde leerdoelen aan de havo-syllabus
42
Bijlage 10
Eindtermen en specificaties uit de havo-syllabus
45
1
Bijlage 1
Planner bovenbouwprogramma (oud)
2
Planner bovenbouwprogramma (oud)
3
Bijlage 2
Planner bovenbouwprogramma (nieuw)
4
Planner bovenbouwprogramma (nieuw)
5
Bijlage 3
Overzicht van bij de leerlingen aanwezige voorkennis
6
Overzicht van bij de leerlingen aanwezige voorkennis bij aanvang van projectweek 2
categorie
Voorkennis





stoffen
en
materialen









chemische
concepten en
processen






chemisch
rekenen






praktische
vaardigheden








de begrippen protonen, neutronen, elektronen, lading en atoomnummer hanteren bij het
beschrijven van de bouw van atomen en ionen
symbolen en namen van atoomsoorten en enkelvoudige ionsoorten gebruiken
gebruiken van de begrippen coëfficiënt en index
verhoudingsformule van een zout (alleen enkelvoudige ionen) geven aan de hand van de
systematische naam en omgekeerd
de covalenties voor niet-metalen aangeven middels het periodiek systeem
met behulp van een gegeven molecuulformule en covalenties een structuurformule geven
op microniveau het verschil tussen een moleculaire stof en een zout benoemen
de begrippen atoombinding (gemeenschappelijk elektronenpaar), polaire atoombinding (O-H en
N-H binding), ionbinding, vanderwaalsbinding en waterstofbruggen (N-H en O-H) gebruiken
citroensap, azijn, wc-eend en zoutzuur als zure en ammonia, een oplossing van groene zeep en
een oplossing van soda als basische oplossingen benoemen
benoemen dat zure oplossingen een zure smaak hebben en basische oplossingen glibberig
aanvoelen
toelichten dat zuur-base-indicatoren stoffen zijn die afhankelijk van de zuurgraad van een
oplossing een bepaalde kleur aannemen
lakmoes en rodekoolsap benoemen als zuur-base-indicatoren
kloppende reactievergelijking geven van processen waarbij beginstoffen en reactieproducten
gegeven zijn
de pH of zuurgraad toelichten als maat voor hoe zuur of hoe basisch een oplossing is
benoemen dat de pH schaal loopt van 0 tot 14
benoemen dat de pH van: water gelijk is aan 7; een zure oplossing kleiner is dan 7; een basische
oplossing groter is dan 7
toelichten dat met een zuur-base-indicator een indicatie kan worden verkregen of een oplossing
zuur, neutraal of basisch is
toelichten dat met universeel indicatorpapier een indicatie kan worden verkregen van de pH
waarde van een oplossing
rekenen met eenheden en voorvoegsels
significante cijfers hanteren bij het rekenen met meetwaarden
massa (m), volume (V), molecuulmassa (M), atoommassa (A), chemische hoeveelheid (n(X)),
molaire massa (M(X)), dichtheid (ρ), massapercentage, massa-ppm, massa-ppb en
volumepercentage gebruiken in berekeningen
het principe van de stoichiometrische verhouding gebruiken
Algemeen
reageerbuis, weegschaal, bekerglas, erlenmeyer en maatcilinder gebruiken
lakmoespapier en universeel indicatorpapier gebruiken
Pipetteren en titreren
buret spoelen met demiwater
op concentratie brengen van de buret met natronloog
vullen met natronloog van de buret met behulp van trechter tot onder nul-maatstreep
spoelen van de volpipet met demiwater
bevestigen van pipetteerballon op pipet
op concentratie brengen van volpipet
pipetteren
buretstand aflezen in twee decimalen en noteren
druppelsgewijs natronloog uit buret laten lopen
omslagpunt visueel bepalen
7
Bijlage 4
Mental map
8
De benodigde vaardigheden en vakkennis voor de bepaling van het gehalte zwavelzuur volgens een mental map
Legenda: activiteit - voorkennis - gedeeltelijke voorkennis - nieuwe vaardigheid of nieuw vakbegrip.
9
Bijlage 5
Leerdoelen
10
Leerdoelen (1/2)
Oriëntatie
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
Zuren en zure oplossingen
zuren herkennen als stoffen die een oplossing zuur maken
+
het H ion herkennen als het deeltje dat een oplossing zuur maakt
+
zuren herkennen als stoffen die H ionen afsplitsen
zwavelzuur (H2SO4) herkennen als sterk zuur
vergelijking voor de ionisatie van zwavelzuur herkennen
+
de waardigheid van zwavelzuur herkennen als het aantal H ionen dat per zwavelzuurmolecuul kan worden afgesplitst
Basen en basische oplossingen
basen herkennen als stoffen die oplossingen basisch maken
het hydroxide-ion (OH ) herkennen als het deeltje dat een oplossing basisch maakt
+
basen herkennen als stoffen die H ionen opnemen
+
basen herkennen als stoffen die H ionen onttrekken aan water waardoor uit watermoleculen OH ionen ontstaan
+
de waardigheid van een base herkennen als het aantal H ionen dat per basedeeltje kan worden opgenomen
vergelijking voor de reactie tussen een basische stof en water herkennen
natriumhydroxide (NaOH) herkennen als goed oplosbaar zout
herkennen dat als natriumhydroxide oplost in water het uiteen valt in natriumionen en hydroxide-ionen
vergelijking voor het oplossen van natriumhydroxide herkennen
herkennen dat het oplossen van natriumhydroxide gerelateerd is aan het verkrijgen van een basische oplossing
Zuurgraad en pH
+
herkennen dat een zure oplossing altijd een hogere concentratie opgeloste H ionen bevat dan zuiver water
+
herkennen dat een hogere [H ] gerelateerd is aan een sterker zure oplossing
+
herkennen dat een hogere concentratie zure stof gerelateerd is aan een hogere [H ] en aan een sterker zure oplossing
herkennen dat een basische oplossing altijd een hogere concentratie opgeloste OH ionen bevat dan zuiver water
herkennen dat een hogere [OH ] gerelateerd is aan een sterker basische oplossing
herkennen dat een hogere concentratie basische stof gerelateerd is aan een hogere [OH ] en aan een sterker basische
oplossing
de pH schaal als maat voor de zuurgraad van waterige oplossingen herkennen
+
herkennen dat door een zure stof aan zuiver water toe te voegen de [H ] toeneemt, de oplossing zuur wordt en de pH
kleiner dan 7
herkennen dat door een basische stof aan zuiver water toe te voegen de [OH ] toeneemt, de oplossing basisch wordt en
de pH groter 7
Neutralisatie
neutralisatie herkennen als een proces waarbij aan een zure oplossing een zodanige hoeveelheid basische oplossing
wordt toegevoegd dat de resulterende oplossing een pH van 7 verkrijgt
+
herkennen dat neutralisatie voortkomt uit de reactie van H met OH tot H2O
vergelijking voor de neutralisatie van een sterk zure oplossing herkennen
+
herkennen dat als alle H ionen in de zure oplossing zijn omgezet in watermoleculen de oplossing neutraal is geworden
en de pH gelijk aan 7
het omslagpunt herkennen als het punt waarop het einde van de neutralisatie is bereikt en de pH van de zure oplossing
7 is geworden
neutralisatie herkennen als een proces dat kan worden gebruikt om van een oplossing het gehalte opgelost zuur te
bepalen
Zuur-base titratie
zuur-basetitratie herkennen als een titratie waarmee het gehalte aan opgeloste zure stof in een zure oplossing kan
worden bepaald
zuur-basetitratie herkennen als een proces dat bestaat uit het stapsgewijs toevoegen van kleine hoeveelheden basische
oplossing met bekende [OH ] aan de onderzochte zure oplossing
de reactie tijdens een zuur-basetitratie herkennen als neutralisatiereactie
+
herkennen dat de titratie wordt uitgevoerd om nauwkeurig te bepalen hoeveel basische oplossing nodig is om alle H
ionen te neutraliseren
herkennen dat om het omslagpunt vast te kunnen stellen het moment van volledige neutralisatie zichtbaar moet
worden gemaakt
herkennen dat een indicator wordt gebruikt om het bereiken van het omslagpunt zichtbaar te maken
herkennen dat een indicator moet worden gebruikt die van kleur verandert als de pH van de onderzochte oplossing 7 is
geworden
11
Praktische Opdracht 1: Leerdoelen (2/2)
Verwerken
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
Molariteit
molariteit ([X]) herkennen als de concentratie van een opgeloste stof X in mol per liter of mmol/ml
molair (M) gebruiken als de eenheid mol/l of mmol/ml
[X], V en n gebruiken in een berekening
Natronloog
natronloog herkennen als triviale naam voor een oplossing van natriumhydroxide in water
natriumhydroxide herkennen als een goed oplosbaar zout dat hydroxide-ionen bevat
op basis van de oplosvergelijking en molariteit van een zout de concentraties van de opgeloste ionsoorten berekenen
Gehalte
herkennen dat van de toegevoegde natronloog uit de buret de concentratie hydroxide-ionen bekend is
herkennen dat met de concentratie hydroxide-ionen en het benodigd aantal ml natronloog, het aantal mmol OH ionen
+
kan worden berekend dat nodig was voor de neutralisatie van alle H ionen
+
herkennen dat het aantal mmol H ionen dat aanwezig was in het onderzochte volume zure oplossing, kan worden
berekend
+
op basis van de neutralisatievergelijking en het aantal mmol OH , het aantal mmol H berekenen
+
+
herkennen dat aan de hand van het aantal mmol H ionen en het volume van de onderzochte zure oplossing [H ] kan
worden berekend
vergelijking voor de ionisatie van zwavelzuur herkennen
+
op basis van [H ] en de ionisatievergelijking van zwavelzuur de molariteit van zwavelzuur berekenen
concentratie in mol/l omrekenen naar g/l
12
Bijlage 6
Leerlingenbundel
13
Praktische Opdracht
het gehalte zwavelzuur in een
zwavelzuuroplossing
4 HAVO
leerlingenbundel: molariteit / inleiding zuur-base theorie / zuur-base titratie
Naam
: ………………………………………………
Naam partner : ………………………………………………
Ter beoordeling:
ja / nee
14
Inhoudsopgave
1. Inleiding
16
2. Molariteit
18
Opdracht 1 Een oplossing van AlCl3
Opdracht 2 Natronloog
19
20
3. Herhaling van practicumvaardigheden
21
Opdracht 3 Werken met een pipet
Opdracht 4 Werken met een buret
21
23
4. Inleiding zuur-base theorie
Opdracht 5 Een oplossing van zwavelzuur
25
28
5. Gehaltebepaling aan de hand van een zuur-base titratie
29
6. Gehaltebepaling in de praktijk
31
Opdracht 6 Gehaltebepaling van zwavelzuur in een zwavelzuuroplossing
31
15
1. Inleiding
Praktische Opdracht
Het is de bedoeling dat je samen met een partner het gehalte zwavelzuur in een oplossing van
zwavelzuur gaat bepalen. Om dit uit te kunnen voeren zal je samen met je partner je eerst moeten
verdiepen in de achtergrond van de gehaltebepaling en de praktische vaardigheden die hiervoor
nodig zijn onder de knie moeten krijgen.
De gehaltebepaling is gebaseerd op een zogenaamde zuur-base titratie. Om het principe hiervan
te begrijpen is het nodig om kennis op te doen over zuur-base theorie. Wat zijn de karakteristieke
eigenschappen van zure en basische stoffen en oplossingen? Wat voor reacties treden op als zure
en basische oplossingen bij elkaar worden gevoegd? Hoe stel je de reactievergelijking van een
neutralisatie op? Om uit de meetgegevens het gehalte te berekenen is het nodig om met het
begrip molariteit om te kunnen gaan. De molariteit van een oplossing is in feite niets anders dan
de concentratie in mol per liter in plaats van gram per liter…
Zure stoffen en zure oplossingen
Een oplossing kan een stof bevatten die de oplossing
zuur maakt. Voorbeelden hiervan zijn onder andere
azijn en citroensap. De karakteristieke eigenschap
van een zure oplossing is de scherpfrisse
smaaksensatie die een zure oplossing geeft in de
mond. Azijn is een oplossing van azijnzuur in water
en citroensap een oplossing van citroenzuur in
water. Azijnzuur en citroenzuur zijn in deze
voorbeelden de stoffen die de oplossingen zuur
maken. Stoffen die een oplossing zuur maken
worden ook wel zuren genoemd. Zuivere zuren
kunnen heel verschillende verschijningsvormen
hebben. Zuiver azijnzuur is bij kamertemperatuur
bijvoorbeeld een transparante en kleurloze vloeistof
terwijl zuiver citroenzuur bij kamertemperatuur een
vaste witte stof is. Beide zuren zijn moleculaire
stoffen waarvan een structuurformule gegeven kan
worden zoals te zien is in figuur 1.
Figuur 1: Citroenzuur (links) en azijnzuur (rechts) zijn
moleculaire stoffen die oplossingen zuur maken.
Een ander voorbeeld van een zure stof is zwavelzuur. Zwavelzuur is
één van de meest toegepaste grondstoffen in de chemische
industrie. Een van de grootste afnemers van zwavelzuur is de
kunstmeststoffenindustrie. Daarnaast wordt het toegepast als
elektrolyt in loodaccu's, als (industrieel) schoonmaakmiddel, bij de
synthese van sulfaatzouten, bij de raffinage van aardolie, als
droogmiddel voor gassen en als reagens bij organische syntheses.*
Zwavelzuur is net als azijnzuur en citroenzuur een moleculaire stof
en heeft H2SO4 als molecuulformule. De structuurformule van
zwavelzuur is zoals afgebeeld in figuur 2. Bij kamertemperatuur komt
zwavelzuur voor als een kleurloze, geurloze en dikkige vloeistof met
een glasachtige glans. Zwavelzuur is volledig mengbaar met water en
wordt vrijwel altijd in de vorm van een waterige (zure) oplossing
verhandeld en gebruikt.* (*bron: Wikipedia)
Figuur 2: Zwavelzuur (H2SO4) is
een kleurloze vloeistof.
16
Het gehalte zwavelzuur in een zwavelzuuroplossing
Soms is het nodig om van een zwavelzuuroplossing het
gehalte zwavelzuur nauwkeurig te bepalen. Bij deze
bepaling wordt gebruik gemaakt van het feit dat zwavelzuur
de karakteristieke eigenschappen van een zure stof bezit
waardoor het onderscheiden kan worden van niet-zure
stoffen.
Met een basische oplossing kun je een zure oplossing
neutraliseren. Met het neutraliseren van een zure oplossing
wordt bedoeld dat de oplossing ‘ontzuurd’ wordt en de pH
van deze oplossing hetzelfde wordt als die van neutraal
water. Hiervoor wordt natronloog gebruikt. Natronloog is
een oplossing van natriumhydroxide in water. Zoals je kunt
zien in figuur 3 is natriumhydroxide een witte vaste stof.
Natriumhydroxide is een voorbeeld van een zout dat in
water kan worden opgelost en er voor zorgt dat de
resulterende oplossing basisch wordt. Andere voorbeelden
van basische oplossingen zijn een oplossing van groene
zeep of van ammoniak in water (ammonia). Basische
oplossingen voelen altijd wat glibberig aan en hebben een
zepige smaak. Ook met deze basische oplossingen zou je
een zure oplossing kunnen neutraliseren.
De bepaling van het gehalte zwavelzuur bestaat uit het
druppelsgewijs toevoegen van natronloog aan een
nauwkeurig afgemeten hoeveelheid van de zwavelzuuroplossing, precies totdat de zwavelzuuroplossing is
geneutraliseerd. De resulterende oplossing heeft dan een
pH van zeven bereikt. Het bereiken van het punt waarop de
neutralisatie is voltooid, wordt zichtbaar gemaakt met een
zuur-base indicator. Aan de afgepaste hoeveelheid zwavelzuuroplossing wordt van te voren een kleine hoeveelheid
indicator toegevoegd. Deze indicator is zo gekozen dat als
de neutralisatie van de zwavelzuuroplossing is voltooid, de
indicator van kleur verandert.
Figuur 3: Natriumhydroxide is een wit
zout. Natronloog is een oplossing van
natriumhydroxide in water.
Figuur 4: Met een volumetrische pipet kun je
heel nauwkeurig een hoeveelheid zwavelzuuroplossing afmeten.
Het nauwkeurig afmeten van een hoeveelheid zwavelzuuroplossing wordt gedaan met behulp van een volumetrische
pipet. In figuur 4 zijn een aantal van dit soort glazen
pipetten te zien. Het druppelsgewijs toevoegen van de
natronloog aan de zwavelzuur-oplossing wordt titreren
genoemd en wordt gedaan met een zogenaamde buret. Een
deel van een buret waarmee we gaan werken wordt
weergegeven in figuur 5.
Figuur 5: Met het kraantje van een buret kun
je druppel voor druppel natronloog toevoegen
aan de zwavelzuuroplossing.
17
2. Molariteit
Concentratie van een opgeloste stof uitgedrukt in aantal mol stof per liter oplossing
Het aantal mol opgeloste stof in een oplossing is evenredig met het aantal liter dat we van deze
oplossing hebben. Binnen dit evenredige verband tussen het aantal mol opgeloste stof en het
volume van de oplossing wordt de evenredigheidsconstante gegeven door het aantal mol
opgeloste stof in één liter van deze oplossing. Deze evenredigheidsconstante wordt de molariteit
van de oplossing genoemd. In figuur 6 wordt dit evenredige verband schematisch weergegeven.
= 1 mol stof
4 liter
3 liter
2 liter
1 liter
3 mol
= 3 mol/l
1 liter
6 mol
= 3 mol/l
2 liter
9 mol
= 3 mol/l
3 liter
12 mol
= 3 mol/l
4 liter
Figuur 6: Molariteit van een oplossing is het aantal mol opgeloste stof per één liter oplossing.
In formulevorm wordt dit evenredige verband als volgt omschreven:
[…] =
V
=
n(…)
V
met:
[…]
= molariteit van de oplossing
n(…)
[…]
n(…) = […] × V
= concentratie van opgeloste stof … in mol per liter (mol/l)
n(…)
= hoeveelheid opgeloste stof … in mol
V
= volume van de oplossing in liter (l)
Opmerkingen

Met … wordt een willekeurige opgeloste stof bedoeld;

de rechte haakjes […] om de opgeloste stof worden ook wel concentratiehaakjes genoemd;

voor de eenheid mol/l wordt vaak de term ‘molair’ gebruikt, afgekort met de hoofdletter M;

in de praktijk wordt vaak gebruik gemaakt van de eenheid mmol/ml (= mol/l).
Voorbeeld
De molariteit van een oplossing van keukenzout in water is gegeven:
[NaCl] = 0,50 M
(= 0,50 molair = 0,50 mol/l = 0,50 mmol/ml)
→ De oplossing bevat een hoeveelheid opgelost NaCl van 0,50 mol per één liter oplossing (of 0,50
millimol per één milliliter oplossing).
18
Verwerking
Maak gebruik van Binas en de volgende formules:
M=m/n
n = aantal deeltjes in mol
m = massa in g
M = molaire massa in g/mol
[…] = n / V
n = aantal deeltjes in mol
V = volume van de oplossing in l
[…] = concentratie in mol/l
Opdracht 1 Een oplossing van AlCl3
In het lab is een 1,7 M AlCl3 oplossing in water nodig.
a. Bereken hoeveel mol AlCl3 moet worden opgelost als 2,5 liter oplossing wordt aangemaakt.
uitwerking:
(2 pt)
b. Bereken hoeveel gram AlCl3 moet worden afgewogen om bovenstaande hoeveelheid oplossing
te kunnen maken. Maak hierbij gebruik van de molaire massa van AlCl3.
uitwerking:
(2 pt)
Als het zout AlCl3 oplost in water valt het uiteen in de ionen waaruit het is opgebouwd. Dit kan
worden weergegeven met een oplosvergelijking:
Oplossen van AlCl3 in water:
AlCl3(s) → Al3+(aq) + 3 Cl-(aq)
c. Bereken de concentratie van de Al3+-ionen in de 1,7 M AlCl3 oplossing in mol/l. Maak hiervoor
gebruik van de molverhouding uit bovenstaande oplosvergelijking.
uitwerking:
(2 pt)
d. Bereken de concentratie van de Cl--ionen in de 1,7 M AlCl3 oplossing in mol/l. Maak hiervoor
gebruik van de molverhouding uit bovenstaande oplosvergelijking.
uitwerking:
(2 pt)
19
Opdracht 2 Natronloog
Bij een experiment moet 630 mmol natriumhydroxide (NaOH) in opgeloste vorm worden
toegevoegd aan een reactiemengsel. Men gebruikt hiervoor 1,50 M natronloog. Natronloog is een
oplossing van natriumhydroxide in water.
a. Bereken hoeveel ml van de NaOH oplossing moet worden toegevoegd aan het reactiemengsel.
uitwerking:
(2 pt)
Ter voorbereiding op het experiment wordt 500 ml van de 1,50 M NaOH oplossing aangemaakt.
b. Bereken hoeveel mg NaOH moet worden afgewogen.
uitwerking:
(3 pt)
20
3. Herhaling van practicumvaardigheden
Opdracht 3: Werken met een pipet
Met een pipet kun je zeer nauwkeurig een volume afmeten. Een pipet moet goed schoon zijn. Je
moet daarom eerst spoelen met demiwater. Na het spoelen wordt de pipet op concentratie
gebracht met de vloeistof die uiteindelijk gepipetteerd moet worden. Een pipet vul je door
vloeistof op te zuigen, hiervoor moet je een pipetteerballon gebruiken.
Benodigdheden
pipet (10,00 ml); pipetteerballon; erlenmeyer (100 ml); 2 bekerglazen (100 ml en 250 ml);
keukenpapier; demiwater; pipetteervloeistof
Uitvoering: Spoelen met demiwater
De pipetten worden hier op school bewaard in zeepsop.
a. Verwijder de zeepoplossing door de pipet onder de kraan af te
spoelen.
b. Spuit de pipet door met demiwater.
Uitvoering: Op concentratie brengen
Om het restant aan demiwater te verwijderen na het spoelen wordt de pipet op concentratie
gebracht met de te pipetteren vloeistof. Verdunning van de te pipetteren vloeistof wordt zo
voorkomen.
c. Vul een bekerglas van 100 ml met voldoende pipetteervloeistof
om de pipet twee keer op concentratie te kunnen brengen.
d. Vul de pipet met de te pipetteren vloeistof.
e. Laat de pipet leeglopen in het bekerglas van 250 ml.
f. Herhaal het op concentratie brengen van de pipet nog een keer.
21
Uitvoering: Pipetteren
Op de pipet staat een maatstreep. De pipet moet precies tot de
streep worden gevuld. De onderkant van het vloeistofoppervlak
moet precies op het streepje staan.
g. Vul het bekerglas opnieuw met voldoende pipetteervloeistof.
h. Zuig pipetteervloeistof op tot boven de maatstreep.
i.
Veeg de pipet af met keukenpapier.
j.
Houd het bekerglas van 250 ml onder een hoek van 45° tegen de
pipet. Houd de pipet hierbij verticaal.
k. Laat nu de pipet voorzichtig leeglopen tot de onderkant van het
vloeistofoppervlak op de maatstreep staat. Houd hierbij de
maatstreep op ooghoogte.
l.
Houd de erlenmeyer onder een hoek van 45° tegen de pipet. Laat
de pipet tegen het glas van de erlenmeyer leeglopen. Houd de
pipet hierbij verticaal. Wacht ongeveer 5 seconden.
m. Nu is precies 10,00 ml pipetteervloeistof uit de pipet gelopen.
Neem de pipet weg zonder af te tikken of leeg te blazen.
n. Spoel de wand van de erlenmeyer na met demiwater, zodat alle
pipetteervloeistof onder in de erlenmeyer komt.
o. Pipetteer voor oefening nog twee keer 10,00 ml in de
erlenmeyer.
Uitvoering: Opruimen
p. Spoel de pipet door met demiwater en zet hem met de punt naar
boven in de houder.
22
Opdracht 4: Werken met een buret
Een buret is een lange glazen buis met een schaalverdeling in milliliter. Onderin zit een kraantje
waarmee je de vloeistof uit de buret kunt laten wegstromen. De schaalverdeling loopt van boven
naar beneden. Op een buret van 50 ml staat bovenaan 0 ml en onderaan 50 ml, want met een
buret meet je het volume van de vloeistof die uit de buret is gelopen.
Benodigdheden
buret met rubberen stopje; trechter; bekerglas (100 ml en 250 ml); statiefmateriaal; keukenpapier; demiwater; natronloog 0,1 M
Uitvoering: Op concentratie brengen
De buretten worden hier op school weggehangen gevuld met demiwater.
a. Klem de buret in het statief.
b. Verwijder het stopje en laat de buret in het bekerglas van 250 ml leeglopen. Als het kraantje
stroef draait vraag dan of het kraantje kan worden ingevet.
c. Vul de buret voor een kwart met natronloog, zorg dat het kraantje dicht is, gebruik voor het
vullen het bekerglas van 100 ml en een trechter.
d. Doe het stopje op de buret, haal de buret uit het statief en draai de buret een paar keer
langzaam(!) om.
e. Klem de buret weer in het statief.
f. Leeg de buret in het 250 ml bekerglas en herhaal het op concentratie brengen nog een keer.
g. Maak de buitenkant van de buret schoon met keukenpapier.
Uitvoering: Vullen en aflezen
h. Vul de buret m.b.v. de trechter met natronloog. Verwijder daarna de trechter! Zorg voor een
vloeistofniveau net onder 0 ml en dat ook het kraantje is gevuld.
i.
Controleer de hals net boven de kraan op eventuele luchtbellen. In geval van luchtbellen deze
verwijderen door het kraantje vol open te zetten. Controleer dat ook het kraantje zelf volledig
is gevuld. Vul eventueel aan met extra natronloog.
De buret wordt op 2 decimalen nauwkeurig afgelezen. De eerste
decimaal kun je aflezen, de tweede decimaal is een “0” indien de
onderkant van het vloeistofoppervlak op de maatstreep ligt en
anders een “5”.
Voorbeeld: bij deze buretstand lees je af:
41,15 ml
23
j.
Lees nu je eigen buretstand af (twee cijfers achter de komma!).
Afgelezen stand:
ml
k. Probeer een aantal keer druppelsgewijs natronloog uit de buret te laten lopen.
l.
Probeer een aantal keer één druppel natronloog uit de buret te laten lopen.
m. Lees de buret opnieuw af en noteer de beginstand.
Beginstand:
ml (twee cijfers achter de komma!)
n. Laat 20 druppels natronloog uit de buret lopen.
o. Lees de buret af en noteer de eindstand (twee cijfers achter de komma!).
Eindstand:
ml (twee cijfers achter de komma!)
p. Bereken hoeveel ml natronloog is uitgestroomd voor 20 druppels.
uitgestroomd volume
= eindstand - beginstand
=
ml -
ml
=
ml (twee cijfers achter de komma!)
q. Bereken het volume van één druppel natronloog. Gebruik eventueel een kruistabel. (3 pt)
24
4. Inleiding zuur-base theorie
Zure oplossingen
Karakteristiek deeltje dat een oplossing zuur maakt:
H+(aq)
Een waterige zure oplossing bevat altijd een hogere concentratie opgeloste H +-ionen dan zuiver
water. Door de verhoogde concentratie H+(aq) is de oplossing niet meer neutraal (zoals zuiver
water) maar is de oplossing zuur geworden. Hoe groter de concentratie H+(aq) in een waterige
oplossing hoe zuurder de oplossing is.
Zuren zijn stoffen die een oplossing zuur maken
Zuren zijn stoffen die H+-ionen kunnen afsplitsen. Als een zure stof in water wordt geleid, splitst de
zure stof H+-ionen af. De oplossing bevat hierdoor meer H+(aq) dan zuiver water waardoor de
oplossing zuur is geworden. Meer zure stof aan een oplossing toevoegen geeft meer H +-ionen in
oplossing en dus een zuurdere oplossing.
Het H+-ion is een proton
Uit figuur 7 blijkt dat als een waterstofatoom het
enige elektron kwijtraakt dat het heeft, er een
proton overblijft. Een H+-ion is dus niets anders
dan een proton. Een zuur wordt daarom ook wel
een protondonor genoemd.
H+ = proton
H
(atoom)
(ion)
+
Figuur 7: Het H -ion is een proton.
Voorbeeld 1
Waterstofchloride (HCl) is een eenwaardig sterk zuur:

HCl kan één H+-ion per HCl molecuul afsplitsen;

alle moleculen van het sterke zuur HCl splitsen het H+-ion af.
Ionisatie van HCl in water:
HCl(g) → H+(aq) + Cl-(aq)
In figuur 8 wordt de ionisatie van een molecuul van het zuur waterstofchloride (HCl) schematisch
weergegeven. Het elektron van het waterstofatoom dat zich in het gemeenschappelijk
elektronenpaar bevindt, blijft na deprotonatie achter op het chlooratoom. Het chlooratoom gaat
door het achtergebleven elektron van het waterstofatoom over in een Cl--ion. Het waterstofatoom
gaat door het achterlaten van zijn enige elektron over in een H+-ion, ofwel een proton.
HCl
→
H+
+
Cl
-
Figuur 8: De ionisatie van een waterstofchloridemolecuul in water.
Voorbeeld 2
Zwavelzuur (H2SO4) is een tweewaardig sterk zuur:

H2SO4 kan twee H+-ionen per H2SO4 molecuul afsplitsen;

alle moleculen van het sterke zuur H2SO4 splitsen beide H+-ionen af.
Ionisatie van H2SO4 in water:
H2SO4(l) → 2 H+(aq) + SO42-(aq)
25
Basische oplossingen
Karakteristiek deeltje dat een oplossing basisch maakt:
OH-(aq)
( OH- = hydroxide-ion)
Een waterige basische oplossing bevat altijd een hogere concentratie opgeloste OH --ionen dan
zuiver water. Door de verhoogde concentratie OH-(aq) is de oplossing niet meer neutraal (zoals
zuiver water) maar is de oplossing basisch geworden. Hoe groter de concentratie OH-(aq) in een
waterige oplossing hoe sterker basisch de oplossing is.
Basen zijn stoffen die een oplossing basisch maken
Basen zijn stoffen die H+-ionen kunnen opnemen. Omdat een H+-ion niets anders is dan een
proton wordt een base ook wel een protonacceptor genoemd. Als een basische stof in water
wordt opgelost, neemt de basische stof H+-ionen op die aan water worden onttrokken. Elk
watermolecuul waar een H+-ion aan wordt onttrokken wordt daarmee omgezet in een OH--ion. De
oplossing bevat hierdoor meer OH-(aq) dan zuiver water waardoor de oplossing basisch is
geworden. Meer basische stof aan een oplossing toevoegen geeft meer OH--ionen in oplossing en
dus een sterker basische oplossing.
Een waterige oplossing kan ook basisch worden gemaakt door direct OH --ionen in oplossing te
brengen. Dit wordt gedaan door zouten op te lossen die OH--ionen als negatieve ionsoort
bevatten.
Voorbeeld 3
Het amide-ion (NH2-) is een eenwaardig sterke base:

NH2- kan één H+-ion per NH2--ion opnemen;

elk H+-ion is onttrokken aan één watermolecuul;

alle ionen van de sterke base NH2- nemen één H+-ion op.
Reactie van NH2- met water:
NH2-(aq) + H2O(l) → NH3(aq) + OH-(aq)
De reactie van het amide-ion met een watermolecuul wordt in figuur 9 schematisch weergegeven.
Het linker waterstofatoom aan het watermolecuul wordt in de vorm van een proton overgedragen
aan het amide-ion. Het proton sluit aan bij een elektronenpaar van het amide-ion waardoor het
elektronenpaar overgaat in een gemeenschappelijk elektronenpaar. Door het opnemen van een
positieve lading in de vorm van een proton ontstaat een neutraal ammoniakmolecuul (NH 3). Door
het achterblijven van het elektron van waterstof ontstaat uit een neutraal watermolecuul een
negatief geladen hydroxide-ion.
NH2
-
+
→
H 2O
-
NH3
+
-
OH
-
Figuur 9: De reactie van de base NH2 met H2O waardoor een OH -ion ontstaat.
Voorbeeld 4
Natriumhydroxide (NaOH) is een goed oplosbaar zout dat hydroxide-ionen (OH-) bevat:

Als NaOH oplost in water valt het uiteen in Na+-ionen en OH--ionen;

per één deel toegevoegd NaOH(s) ontstaat één deel Na+(aq) en één deel OH-(aq).
Oplossen van NaOH in water: NaOH(s) → Na+(aq) + OH-(aq)
26
De pH schaal als maat voor de zuurgraad van waterige oplossingen
Zuiver water bevat van nature een constante concentratie aan H+- en OH--ionen door een proces
dat autoprotolyse wordt genoemd. In zuiver water is altijd een aantal watermoleculen opgesplitst
in H+- en OH--ionen volgens onderstaande evenwichtsvergelijking:
Autoprotolyse van water:
H2O(l) ⇌ H+(aq) + OH-(aq)
De concentratie van H+ en OH- in zuiver water is voor beide altijd gelijk aan 1·10-7 mol/l. Op basis
van de exponent van de 10-macht voor de concentratie van H+-ionen krijgt de pH voor zuiver
water een waarde van 7. Zoals te zien is in figuur 10 vormt deze exponent de basis van de pH
schaal. De pH waarde van zuiver water, in het groen aangegeven, ligt in het midden van de pH
schaal.
+
0
Figuur 10: De pH schaal op basis van de exponent van de 10-macht voor de concentratie aan H -ionen (let op: 10 = 1; een pH van 0
+
0
geeft een concentratie aan H -ionen van 10 mol/l = 1 mol/l).
Het evenwicht in zuiver water kan worden verstoord door het toevoegen van een zure of basische
stof. Door een zure stof aan zuiver water toe te voegen neemt de concentratie H +-ionen toe en de
concentratie OH--ionen af. De oplossing wordt zuur en de pH is kleiner dan 7. Als een basische stof
aan zuiver water wordt toegevoegd neemt de concentratie OH--ionen neemt toe en de
concentratie H+-ionen af. De oplossing wordt basisch en de pH is groter dan 7.
Voorbeeld 5
Aan zuiver water wordt een hoeveelheid zure stof toegevoegd. Er ontstaat een oplossing met een
concentratie H+-ionen van 0,001 mol/l. Wat is de pH van deze oplossing?


[H+] = 0,001 mol/l = 1·10-3 mol/l
De pH schaal geeft voor [H+] = 1·10-3 mol/l een waarde van 3.
27
Verwerking
Maak gebruik van Binas, de pH schaal in figuur 10 en de volgende formules:
M=m/n
n = aantal deeltjes in mol
m = massa in g
M = molaire massa in g/mol
[…] = n / V
n = aantal deeltjes in mol
V = volume van de oplossing in l
[…] = concentratie in mol/l
Opdracht 5 Een oplossing van zwavelzuur
Een waterige oplossing van 3,5 liter bevat 0,0175 mol zwavelzuur (H2SO4). Zwavelzuur is een
tweewaardig sterk zuur. De ionisatie van zwavelzuur wordt als volgt beschreven:
Ionisatie van H2SO4 in water:
H2SO4(l) → 2 H+(aq) + SO42-(aq)
a. Bereken de molariteit [H2SO4] van de oplossing.
uitwerking:
(2 pt)
b. Geef de molverhouding H2SO4 : H+ op basis van de ionisatievergelijking voor H2SO4. (1 pt)
c. Bereken de concentratie van de H+-ionen in de oplossing. Maak hiervoor gebruik van de
molverhouding H2SO4 : H+.
uitwerking:
(2 pt)
d. Leg uit wat de waarde van de pH van de oplossing is. Schrijf hiervoor de concentratie van de
H+-ionen in de oplossing in wetenschappelijke notatie en raadpleeg de pH schaal in figuur 10.
uitwerking:
(2 pt)
28
5. Gehaltebepaling aan de hand van een zuur-base titratie
Neutralisatie
Een zure oplossing kan worden geneutraliseerd door het toevoegen van een juiste hoeveelheid
OH--ionen. Met geneutraliseerd wordt bedoeld dat de pH van de zure oplossing terug gebracht
wordt tot een pH van 7, ofwel de pH van zuiver water.
De neutralisatie komt voort uit de reactie van de toegevoegde OH --ionen met de H+-ionen uit de
zure oplossing. De OH--ionen reageren met de H+-ionen tot water volgens:
H+(aq) + OH-(aq) → H2O(l)
Neutralisatiereactie:
Door de omzetting van H+-ionen in H2O moleculen neemt de concentratie H+-ionen in de oplossing
af. Als alle H+-ionen in de zure oplossing, afkomstig van het opgeloste zuur, zijn omgezet in
watermoleculen is de oplossing neutraal geworden. De concentratie aan H +-ionen is dan
teruggebracht tot die van zuiver water en de pH is gelijk geworden aan zeven.
Zuur-base titratie
De neutralisatiereactie kan worden gebruikt om van een oplossing het gehalte opgelost zuur te
bepalen. Het bepalen van het gehalte opgelost zuur bestaat uit het stapsgewijs toevoegen van
kleine hoeveelheden basische oplossing met een bekende concentratie aan OH--ionen totdat de
zure oplossing volledig is geneutraliseerd. Dit noemt men een zuur-base titratie waarvan het
principe in figuur 11 schematisch wordt weergegeven.
Buret gevuld met
natronloog die
opgeloste Na+- en
OH--ionen bevat.
Vanuit de buret worden
langzaam OH--ionen
toegevoegd aan de zure
oplossing in de
erlenmeyer.
Aan de hand van het
verbruikte volume
natronloog kan het aantal
toegevoegde OH--ionen
worden berekend met:
Verbruikt volume
natronloog
n(OH-) = [OH-] × Vverbruikt
Erlenmeyer met 10,00 ml zure oplossing met
een onbekend aantal zuurmoleculen die H+ionen afsplitsen. Een eenwaardig zuur splitst
één H+-ion per zuurmolecuul af een
tweewaardig zuur splitst twee H+-ionen af etc.
Door toevoegen van OH--ionen vanuit de
buret aan de zure oplossing in de
erlenmeyer worden de H+-ionen
geneutraliseerd tot water. De pH neemt
hierbij langzaam toe richting de waarde 7.
Als de pH van de oplossing in de erlenmeyer 7
is geworden, zijn alle H+-ionen geneutraliseerd.
Het aantal toegevoegde OH--ionen komt
overeen met het aantal geneutraliseerde H+ionen per 10,00 ml zure oplossing.
Figuur 11: Schematische weergave van een zuur-base titratie.
29
Door de neutralisatiereactie worden de H+-ionen in de zure oplossing in watermoleculen omgezet.
Het doel van de titratie is om het equivalentie- of omslagpunt te bepalen. Dit is het punt waarop
alle H+-ionen afkomstig van de zure stof zijn omgezet in water. Dit punt wordt bereikt wanneer de
pH van de onderzochte oplossing gelijk is geworden aan zeven.
Van de basische oplossing die langzaam wordt toegevoegd is de concentratie aan OH --ionen
bekend omdat deze door ons zelf is aangemaakt. Er wordt nauwkeurig gemeten hoeveel ml van
deze basische oplossing moet worden toegevoegd om alle H+-ionen te neutraliseren. Aan de hand
van de concentratie en het benodigd aantal ml van deze basische oplossing kan het aantal OH -ionen worden berekend dat nodig was voor de neutralisatie van de H +-ionen. Hieruit kan dan het
aantal H+-ionen worden berekend dat aanwezig was in het onderzochte volume aan zure
oplossing.
Indicator
Om het omslagpunt vast te kunnen stellen moet het moment zichtbaar worden gemaakt waarop
de onderzochte oplossing volledig geneutraliseerd is. Hiervoor wordt aan de onderzochte
oplossing een indicator toegevoegd die van kleur verandert als de pH van deze oplossing een
waarde van zeven heeft bereikt.
Een voorbeeld van een veel gebruikte indicator voor het
bepalen van het omslagpunt van een oplossing die een
sterk zuur bevat is broomthymolblauw. Deze indicator
wordt in opgeloste toestand aan de onderzochte oplossing
toegevoegd. Zoals figuur 12 laat zien is de kleur van
broomthymolblauw afhankelijk van de pH van de oplossing
waarin broomthymolblauw zelf ook is opgelost. In zuur
milieu heeft broomthymolblauw een gele kleur, in het
neutrale gebied verandert de kleur van broomthymolblauw
naar groen. Voorbij het neutrale gebied, in basisch milieu,
verandert de kleur van broomthymolblauw naar blauw.
pH < 5,8
geel
pH = 7,0
groen
pH > 7,6
blauw
Figuur 12: Broomthymolblauw is een oplosbare
moleculaire stof die afhankelijk van de pH van
de oplossing een bepaalde kleur aanneemt.
30
6. Gehaltebepaling in de praktijk
Opdracht 6 Gehaltebepaling van zwavelzuur in een zwavelzuuroplossing
Met natronloog, een oplossing van natriumhydroxide (NaOH) in water, van bekende concentratie
kan via een titratie het gehalte zwavelzuur (H2SO4) in een zwavelzuuroplossing worden bepaald.
Onderzoeksvraag
Wat is het H2SO4-gehalte van een bepaalde zwavelzuuroplossing in gram per liter (g/l)?
Benodigdheden
zwavelzuuroplossing; 0,1 M natronloog (de exacte molariteit staat op de fles); broomthymolblauw; buret; pipet 25,00 ml; pipetteerballon; bekerglas 250 ml voor afval; bekerglas 100 ml voor
natronloog; bekerglas 100 ml voor zwavelzuuroplossing; erlenmeyer 250 ml voor titratie;
demiwater; trechter
Uitvoering: Titreren
a. De buret is al gevuld met de juiste vloeistof (0,1 M natronloog). Zorg ervoor dat het
beginniveau zich tussen 0 en 5 ml bevindt. Vul deze indien nodig aan.
b. Noteer de exacte molariteit van de natronloog.
molariteit natronloog:
c. Maak de 25,00 ml pipet schoon en breng deze op concentratie met de zwavelzuuroplossing
d. Pipetteer 25,00 ml zwavelzuuroplossing in de erlenmeyer en voeg 5 druppels
broomthymolblauw toe. De erlenmeyer moet schoon zijn maar mag nog wel vochtig zijn van
demiwater.
e. Spoel de wand van de erlenmeyer na met demiwater, zodat alle zwavelzuuroplossing onder in
de erlenmeyer komt. De zwavelzuuroplossing wordt nu verdund maar het aantal H +-ionen blijft
hetzelfde. Het benodigd aantal OH--ionen voor neutralisatie verandert dus ook niet.
f. Lees de beginstand van de buret in twee decimalen af en noteer deze in onderstaande tabel.
g. Druppel onder voortdurend zwenken van de erlenmeyer natronloog toe uit de buret. Stop de
toevoeging op het moment dat de kleur van de vloeistof omslaat van geel naar groen. De kleur
van de indicator minimaal 30 seconden groen blijven. Noteer de eindstand van de buret in
twee decimalen in onderstaande tabel.
h. Herhaal deze titratie. Je voert dan een duplo-bepaling uit. Je hoeft de pipet en de buret nu niet
meer op concentratie te brengen. Misschien moet je wel de buret bijvullen. Noteer begin- en
eindstand in onderstaande tabel.
i.
De twee getitreerde hoeveelheden natronloog mogen niet meer dan 0,5 ml van elkaar
verschillen. Is dit wel het geval dan is een 3e titratie nodig.
31
Resultaten (20 pt; -1 pt per verschil van 0,8% met de uitkomst van de duplo-bepaling door de TOA)
1e titratie
2e titratie
Begin:
ml
Eind:
ml
Verschil:
ml
Begin:
ml
Eind:
ml
Verschil:
ml
Uitvoering: Opruimen
j. Schenk al het glaswerk leeg, spoel het met demiwater en zet het terug in het bakje. Spoel de
pipet door met demiwater en zet hem met de punt naar boven in de houder.
k. Laat de buret leeglopen, spoel hem door met demiwater en hang hem gevuld met demiwater
terug in de klem aan de muur.
Verwerking
Maak gebruik van Binas, figuur 11 op bladzijde 28 en de volgende formules:
M=m/n
n = aantal deeltjes in mol
m = massa in g
M = molaire massa in g/mol
[…] = n / V
n = aantal deeltjes in mol
V = volume van de oplossing in l
[…] = concentratie in mol/l
De molariteit van de gebruikte natronloog heb je genoteerd in 4 decimalen.
a. Wat is de concentratie van NaOH in mmol/ml van de gebruikte natronloog?
(1 pt)
Natronloog is een oplossing van natriumhydroxide in water. Natriumhydroxide (NaOH) is een goed
oplosbaar zout dat in water uiteen valt in Na+-ionen en OH--ionen volgens:
Oplossen van NaOH in water:
NaOH(s) → Na+(aq) + OH-(aq)
b. Wat is de concentratie van OH--ionen in mmol/ml van de gebruikte natronloog? Maak gebruik
van de molverhouding uit bovenstaande oplosvergelijking.
uitwerking:
(2 pt)
32
c. Hoeveel ml natronloog heb je gemiddeld nodig gehad om 25,00 ml zwavelzuuroplossing te
neutraliseren?
uitwerking:
(1 pt)
d. Bereken het aantal OH--ionen in mmol dat aanwezig was in het gemiddeld aantal ml
natronloog dat nodig was om 25,00 ml zwavelzuuroplossing te neutraliseren.
uitwerking:
(2 pt)
Tijdens de titratie vond er een neutralisatiereactie plaats in de erlenmeyer. De H+-ionen uit de zure
oplossing reageerde met de toegevoegde OH--ionen uit de buret tot water volgens:
Neutralisatiereactie in erlenmeyer:
H+(aq) + OH-(aq) → H2O(l)
e. Bereken het aantal H+-ionen in mmol dat tijdens de neutralisatie heeft gereageerd met OH-ionen. Gebruik hiervoor de molverhouding uit bovenstaande neutralisatiereactie.
uitwerking:
(2 pt)
Het aantal geneutraliseerde H+-ionen tijdens de titratie was opgelost in 25,00 ml van de
onderzochte oplossing van zwavelzuur.
f. Bereken de concentratie H+-ionen in mmol/ml van de onderzochte zwavelzuuroplossing.
uitwerking:
(2 pt)
33
Zwavelzuur (H2SO4) is een tweewaardig sterk zuur. De ionisatie van zwavelzuur wordt als volgt
beschreven:
Ionisatie van H2SO4 in water:
H2SO4(l) → 2 H+(aq) + SO42-(aq)
g. Bereken de molariteit [H2SO4] van de onderzochte zwavelzuuroplossing in mmol/ml. Maak
hiervoor gebruik van de door jou berekende concentratie H+-ionen en de molverhouding uit
bovenstaande ionisatievergelijking.
uitwerking:
(2 pt)
h. Geef antwoord op de onderzoeksvraag door het gehalte H2SO4 van de onderzochte
zwavelzuuroplossing te berekenen in g/l. Maak hierbij gebruik van de berekende molariteit
[H2SO4] en de molaire massa van H2SO4.
uitwerking:
(3 pt)
34
Bijlage 7
Simulatie van een zuur-base titratie
35
Simulatie van een zuur-base titratie (1/3)
36
Simulatie van een zuur-base titratie (2/3)
37
Simulatie van een zuur-base titratie (3/3)
38
Bijlage 8
Beoordelingsmodel
39
Beoordelingsmodel
Opdracht 1 Een oplossing van AlCl3
a. [AlCl3] = 1,7 mol/l
V = 2,5 l
n(AlCl3) = 1,7 mol/l × 2,5 l = 4,25 mol
b. n(AlCl3) = 4,25 mol
(2 pt)
M(AlCl3) = 133,33 g/mol
m(AlCl3) = 133,33 g/mol × 4,25 mol =566,65 g
c. [AlCl3] = 1,7 mol/l
(2 pt)
AlCl3 : Al3+ = 1 : 1
[Al3+] = [AlCl3] = 1,7 mol/l
d. [AlCl3] = 1,7 mol/l
(2 pt)
AlCl3 : Cl- = 1 : 3
[Cl-] = 3 × [AlCl3] = 3 × 1,7 mol/l = 5,1 mol/l
Opdracht 2 Natronloog
a. n(NaOH) = 630 mmol
(2 pt)
[NaOH] = 1,50 mmol/ml
V = 630 mmol / 1,50 mmol/ml = 420 ml
b. [NaOH] = 1,50 mmol/ml
V = 500 ml
(2 pt)
M(NaOH) = 39,997 mg/mmol
n(NaOH) = 1,50 mmol/ml × 500 ml = 750 mmol
m() = 39,997 mg/mmol × 750 mmol = 29 997,75 mg
(2 pt)
Opdracht 4: Volume van één druppel
V(uitgestroomd) = 1,00 ml
(3 pt)
V(druppel) = 1,00 ml / 20 = 0,0500 ml
(3 pt)
Opdracht 5 Een oplossing van zwavelzuur
a. V = 3,5 l
n(H2SO4) = 0,0175 mol
[H2SO4] = 0,0175 mol / 3,5 l = 0,0050 mol/l
b. H2SO4 : H+ = 1 : 2
c. [H2SO4] = 0,0050 mol/l
(1 pt)
H2SO4 : H+ = 1 : 2
[H+] = 2 × [H2SO4] = 2 × 0,0050 mol/l = 0,010 mol/l
d. [H+] = 0,010 mol/l
(2 pt)
(2 pt)
pH schaal
[H+] = 0,010 mol/l = 1,0 · 10-2 mol/l
Volgens de pH schaal heeft een oplossing met [H+] = 1,0 · 10-2 mol/l een pH van 2.
(2 pt)
40
Beoordelingsmodel
Opdracht 6
Resultaat (20 pt):
•
Op basis van het gemiddelde van een duplo-bepaling;
•
bij groot verschil tussen uitkomsten van de duplo-bepaling wordt het slechtste resultaat beoordeeld;
•
-1 pt per verschil van 0,8% met de uitkomst van de duplo-bepaling door de TOA;
•
minimum van (4 pt).
a. [NaOH] = ………… mmol/ml
b. [NaOH] = ………… mmol/ml
(1 pt)
NaOH : OH- = 1 : 1
[OH-] = [NaOH] = ………… mmol/ml
(2 pt)
c. V(loog) = (…… ml + …… ml) / 2 = …… ml
(1 pt)
d. V(loog) = …… ml
[OH-] = ………… mmol/ml
n(OH-) = [OH-] × V(loog) = …… mol
e. n(OH-) = …… mol
(2 pt)
H+ : OH- = 1 : 1
n(H+) = n(OH-) = …… mol
f.
n(H+) = …… mol
(2 pt)
V(H+) = 25,00 ml
[H+] = n(H+) / V(H+) = …… mmol/ml
g. [H+] = …… mmol/ml
(2 pt)
[H2SO4] : [H+] = 1 : 2
[H2SO4] = 2 × [H+] = …… mmol/ml
h. [H2SO4] = …… mmol/ml = …… mol/l
(2 pt)
M(H2SO4) = 98,079 g/mol
…… mol H2SO4 in één liter
..?.. gram H2SO4 in één liter
m(H2SO4) = M(H2SO4) × n(H2SO4) = …… g
→
gehalte(H2SO4) = …… g/l
(3 pt)
Cijfer = (score/60) × 9 + 1
41
Bijlage 9
Toetsing van gestelde leerdoelen aan de havo-syllabus
42
Toetsing van gestelde leerdoelen aan de havo-syllabus (1/2)*
Oriëntatie
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
specificatie
Zuren en zure oplossingen
zuren herkennen als stoffen die een oplossing zuur maken
+
het H ion herkennen als het deeltje dat een oplossing zuur maakt
+
zuren herkennen als stoffen die H ionen afsplitsen
zwavelzuur (H2SO4) herkennen als sterk zuur
vergelijking voor de ionisatie van zwavelzuur herkennen
+
de waardigheid van zwavelzuur herkennen als het aantal H ionen dat per zwavelzuurmolecuul kan worden afgesplitst
C2
1
C2
1
C2
6
B1
4
C1
-
Basen en basische oplossingen
basen herkennen als stoffen die oplossingen basisch maken
het hydroxide-ion (OH ) herkennen als het deeltje dat een oplossing basisch maakt
+
basen herkennen als stoffen die H ionen opnemen
+
basen herkennen als stoffen die H ionen onttrekken aan water waardoor uit watermoleculen OH ionen ontstaan
+
de waardigheid van een base herkennen als het aantal H ionen dat per basedeeltje kan worden opgenomen
vergelijking voor de reactie tussen een basische stof en water herkennen
natriumhydroxide (NaOH) herkennen als goed oplosbaar zout
herkennen dat als natriumhydroxide oplost in water het uiteen valt in natriumionen en hydroxide-ionen
vergelijking voor het oplossen van natriumhydroxide herkennen
herkennen dat het oplossen van natriumhydroxide gerelateerd is aan het verkrijgen van een basische oplossing
C2
1
C2
1
C2
1
C2
4
C1
1
6
4
A10 , B3 , C1
1
4
A10 , C1
1
4
A10 , C1
1
C2
Zuurgraad en pH
+
herkennen dat een zure oplossing altijd een hogere concentratie opgeloste H ionen bevat dan zuiver water
+
herkennen dat een hogere [H ] gerelateerd is aan een sterker zure oplossing
+
herkennen dat een hogere concentratie zure stof gerelateerd is aan een hogere [H ] en aan een sterker zure oplossing
herkennen dat een basische oplossing altijd een hogere concentratie opgeloste OH ionen bevat dan zuiver water
herkennen dat een hogere [OH ] gerelateerd is aan een sterker basische oplossing
herkennen dat een hogere concentratie basische stof gerelateerd is aan een hogere [OH ] en aan een sterker basische
oplossing
de pH schaal als maat voor de zuurgraad van waterige oplossingen herkennen
+
herkennen dat door een zure stof aan zuiver water toe te voegen de [H ] toeneemt, de oplossing zuur wordt en de pH
kleiner dan 7
herkennen dat door een basische stof aan zuiver water toe te voegen de [OH ] toeneemt, de oplossing basisch wordt en
de pH groter 7
Neutralisatie
neutralisatie herkennen als een proces waarbij aan een zure oplossing een zodanige hoeveelheid basische oplossing
wordt toegevoegd dat de resulterende oplossing een pH van 7 verkrijgt
+
herkennen dat neutralisatie voortkomt uit de reactie van H met OH tot H2O
vergelijking voor de neutralisatie van een sterk zure oplossing herkennen
+
herkennen dat als alle H ionen in de zure oplossing zijn omgezet in watermoleculen de oplossing neutraal is geworden
en de pH gelijk aan 7
het omslagpunt herkennen als het punt waarop het einde van de neutralisatie is bereikt en de pH van de zure oplossing
7 is geworden
neutralisatie herkennen als een proces dat kan worden gebruikt om van een oplossing het gehalte opgelost zuur te
bepalen
Zuur-base titratie
zuur-basetitratie herkennen als een titratie waarmee het gehalte aan opgeloste zure stof in een zure oplossing kan
worden bepaald
zuur-basetitratie herkennen als een proces dat bestaat uit het stapsgewijs toevoegen van kleine hoeveelheden basische
oplossing met bekende [OH ] aan de onderzochte zure oplossing
de reactie tijdens een zuur-basetitratie herkennen als neutralisatiereactie
+
herkennen dat de titratie wordt uitgevoerd om nauwkeurig te bepalen hoeveel basische oplossing nodig is om alle H
ionen te neutraliseren
herkennen dat om het omslagpunt vast te kunnen stellen het moment van volledige neutralisatie zichtbaar moet
worden gemaakt
herkennen dat een indicator wordt gebruikt om het bereiken van het omslagpunt zichtbaar te maken
herkennen dat een indicator moet worden gebruikt die van kleur verandert als de pH van de onderzochte oplossing 7 is
geworden
1
1
1
C2
1
C2
1
C2
1
C2
1
C2
1
C2
1
C2
1
C2
1
C2
-
1
A10
-
1
A10
1
A10
1
*Legenda (aan de hand van een voorbeeld): A10 verwijst naar subdomein A10 specificatie 1
43
Toetsing van gestelde leerdoelen aan de havo-syllabus (2/2)*
Verwerken
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
specificatie
Molariteit
molariteit ([X]) herkennen als de concentratie van een opgeloste stof X in mol per liter of mmol/ml
molair (M) gebruiken als de eenheid mol/l of mmol/ml
[X], V en n gebruiken in een berekening
A10
6
1
A8 , A10
1
C2
Natronloog
natronloog herkennen als triviale naam voor een oplossing van natriumhydroxide in water
natriumhydroxide herkennen als een goed oplosbaar zout dat hydroxide-ionen bevat
op basis van de oplosvergelijking en molariteit van een zout de concentraties van de opgeloste ionsoorten berekenen
A10 , B3
1
6
A10 , B3
1
3
6
2
A7 , A8 , A8 , C2
Gehalte
herkennen dat van de toegevoegde natronloog uit de buret de concentratie hydroxide-ionen bekend is
herkennen dat met de concentratie hydroxide-ionen en het benodigd aantal ml natronloog, het aantal mmol OH ionen
+
kan worden berekend dat nodig was voor de neutralisatie van alle H ionen
+
herkennen dat het aantal mmol H ionen dat aanwezig was in het onderzochte volume zure oplossing, kan worden
berekend
+
op basis van de neutralisatievergelijking en het aantal mmol OH , het aantal mmol H berekenen
+
+
herkennen dat aan de hand van het aantal mmol H ionen en het volume van de onderzochte zure oplossing [H ] kan
worden berekend
vergelijking voor de ionisatie van zwavelzuur herkennen
+
op basis van [H ] en de ionisatievergelijking van zwavelzuur de molariteit van zwavelzuur berekenen
concentratie in mol/l omrekenen naar g/l
1
1
6
1
A7
1
A7
1
A7
1
3
6
2
A7 , A8 , A8 , C2
1
A7
4
C1
1
3
6
2
A7 , A8 , A8 , C2
1
C2
1
*Legenda (aan de hand van een voorbeeld): A10 verwijst naar subdomein A10 specificatie 1
44
Bijlage 10
Eindtermen en specificaties uit de havo-syllabus
45
Domein A Vaardigheden
Subdomein
A7
Modelvorming
Eindterm
De kandidaat kan in contexten een probleem analyseren, een
De kandidaat kan:
adequaat model selecteren, en modeluitkomsten genereren en 1. relevante grootheden en relaties in een probleemsituatie identificeren en selecteren;
interpreteren. De kandidaat maakt daarbij gebruik van
consistente redeneringen en relevante rekenkundige en
wiskundige vaardigheden.
De kandidaat kan in contexten een voor de
natuurwetenschappen relevant instrumentarium hanteren,
waar nodig met aandacht voor risico’s en veiligheid; daarbij
gaat het om instrumenten voor dataverzameling en bewerking, vaktaal, vakconventies, symbolen, formuletaal en
rekenkundige bewerkingen.
A8
Natuurwetenschappelijk
instrumentarium
A10
Gebruiken van chemische
concepten
Specificaties
De kandidaat kan:
1. informatie verwerven en selecteren uit schriftelijke, mondelinge en audiovisuele bronnen mede met behulp van ICT:
• gegevens halen uit grafieken, tabellen, tekeningen, simulaties, schema’s en diagrammen;
• grootheden, eenheden, symbolen, formules en gegevens opzoeken in geschikte tabellen;
2. informatie, gegevens en meetresultaten analyseren, weergeven en structureren in grafieken, tekeningen, schema’s,
diagrammen en tabellen mede met behulp van ICT;
3. uitleggen wat bedoeld wordt met de significantie van meetwaardes en uitkomsten van berekeningen weergeven in het juiste
aantal significante cijfers:
• Bij het optellen en aftrekken van meetwaarden wordt de uitkomst gegeven met evenveel decimalen als de gegeven
meetwaarde met het kleinste aantal decimalen;
• Bij het delen en vermenigvuldigen wordt de uitkomst gegeven in evenveel significante cijfers als de gegeven meetwaarde
met het kleinste aantal significante cijfers;
• Gehele getallen die verkregen zijn door discrete objecten te tellen, vallen niet onder de regels van significante cijfers. Dit
geldt ook voor mathematische constanten en geldbedragen;
• Bij het nemen van de logaritme van een meetwaarde, krijgt het antwoord evenveel decimalen als de meetwaarde
significante cijfers heeft;
4. aangeven met welke technieken en apparaten de belangrijkste grootheden uit de natuurwetenschappen worden gemeten;
5. omgaan met materialen en instrumenten, zonder daarbij schade te berokkenen aan mensen, dieren en milieu.
6. een aantal voor het vak relevante reken-/wiskundige vaardigheden toepassen om natuurwetenschappelijke problemen op te
lossen:
• basisrekenvaardigheden uitvoeren:
- een (grafische) rekenmachine gebruiken;
- rekenen met verhoudingen, procenten, machten;
- gewogen gemiddelde berekenen.
• berekeningen uitvoeren met bekende grootheden en relaties en daarbij de juiste formules en eenheden hanteren.
• wiskundige technieken toepassen:
- omwerken van eenvoudige wiskundige betrekkingen;
- oplossen van lineaire vergelijkingen;
- rekenen met evenredigheden (recht en omgekeerd);
- berekeningen maken met logaritmen met grondtal 10 in relatie tot pH en pOH.
• afgeleide eenheden herleiden tot eenheden van het SI met behulp van omzettingstabellen.
• uitkomsten schatten en beoordelen.
De kandidaat kan chemische concepten en in de chemie
1. De kandidaat kan de volgende chemische vakbegrippen herkennen en gebruiken:
gebruikte fysische en biologische concepten herkennen en met
• ammonia; carbonzuren; indicator; molariteit / molair (M); natronloog; titratie; triviale naam; zoutzuur.
elkaar in verband brengen.
46
Domein B Kennis van stoffen en materialen
Subdomein
Eindterm
De kandidaat kan deeltjesmodellen beschrijven en gebruiken.
6. De kandidaat kan de (molecuul)formules gebruiken van de volgende stoffen als de naam is gegeven en omgekeerd: ammoniak,
azijnzuur, fosforzuur, salpeterzuur, water, waterstofchloride, zwavelzuur.
8. De kandidaat kan de volgende zuren herkennen: HCl, H2SO4, HNO3, H2O + CO2 / 'H2CO3', H3PO4, CH3COOH.
9. De kandidaat kan de volgende basen herkennen: NH3, OH-, CO32-, O2-, HCO3-.
De kandidaat kan macroscopische eigenschappen van een stof
of materiaal in relatie brengen met deeltjesmodellen.
1. De kandidaat kan aangeven wat bedoeld wordt met stoffen en materialen in de chemie, daarmee redeneren, en daarbij het
volgende begrip gebruiken:
• stofeigenschappen (op macroniveau).
De kandidaat kan met behulp van kennis van bindingen
eigenschappen van stoffen en materialen toelichten en
beschrijven.
6. De kandidaat kan de praktische toepassing van een zout relateren aan de oplosbaarheid van dat zout.
B1
Deeltjesmodellen
B2
Eigenschappen en modellen
B3
Bindingen en eigenschappen
Specificatie:
Domein C Kennis van chemische processen en kringlopen
Subdomein
Eindterm
De kandidaat kan chemische reacties en fysische processen
beschrijven in termen van vormen en verbreken van
(chemische) bindingen.
1. De kandidaat kan beschrijven welke typen bindingen verbroken worden en gevormd worden bij het oplossen in water van:
• zouten:
- hydratatie.
2. De kandidaat kan beschrijven welke typen bindingen verbroken worden en gevormd worden bij het oplossen en/of ioniseren
in water van:
• zuren;
• basen.
4. De kandidaat kan van de bovenstaande processen (C1.1 t/m C1.2) een (reactie)vergelijking geven.
5. De kandidaat kan van processen waarbij beginstoffen en reactieproducten gegeven zijn een reactievergelijking geven.
6. De kandidaat kan een zuur-basereactie herkennen als een reactie waarbij H+ ionen worden overgedragen van een donor/zuur
naar een acceptor / base.
De kandidaat kan met behulp van kennis van chemische
reacties en behoudswetten berekeningen maken over een
proces.
1. De kandidaat kan de volgende begrippen gebruiken in berekeningen:
• massa (symbool m; eenheid kg); volume (symbool V; eenheid m3); chemische hoeveelheid (symbool n(X); eenheid mol);
molaire massa (symbool M(X); eenheid g mol-1); dichtheid (symbool ρ; eenheid kg m-3); concentratie (symbool c(X), [X];
eenheid mol l-1); massapercentage (eenheid %); massa-ppm (eenheid ppm, mg kg-1); massa-ppb (eenheid ppb, µg kg-1);
volumepercentage (eenheid %); zuurgraad (symbool pH; pH = - log [H+]; pOH = - log [OH-]; pH + pOH = 14,00 (bij 298K); [H+] =
10-pH; [OH-] = 10-pOH).
2. De kandidaat kan de volgende principes gebruiken bij het rekenen aan chemische processen:
• stoichiometrische verhouding.
C1
Chemische processen
C2
Chemisch rekenen
Specificatie:
47