volledige verbranding

4.4.Doorstroom
Scheikunde
H1
Planning
• Vandaag:
– Molecuulformules en structuurformules
– Verhoudingsformules
– Volledige en onvolledige verbranding
– Reactievergelijkingen
Hoofdstuk 1
Molecuulformules
en
structuurformules
1.1 Molecuulformule
Coëfficiënt:
Geeft het aantal
moleculen aan
2 C2H6O
2 moleculen ethanol
Index:
Geeft het aantal atomen dat in
het molecuul voorkomt aan
Elementen
• Fientje Cliedert Bruine Inkt Op Haar Neus
– Fluor (F),
– Chloor (Cl),
– Broom (Br),
– Jood (I),
– Zuurstof (O),
– Waterstof (H),
– Stikstof (N)
• Twee atomige elementen
Structuurformule
• Een structuurformule is een tekening van
een molecuul.
- Ruimtelijke structuur: hierbij kun je de hoeken
en verbindingen goed zien.
- Eenvoudiger is de structuurformule: deze zijn
gemakkelijker te tekenen.
Ethanol
H-atomen worden voor het
gemak vaak weggelaten.
1.2 Verhoudingsformule
• Wordt gebruikt bij zouten
• Ionrooster
– Positieve en negatieve ionen wisselen elkaar
af.
– Welke horen bij elkaar?
- Geen moleculen!!!
- Ionen komen voor in een
bepaalde verhouding
Verhoudingsformule!!!!
Keukenzout
• Bestaat uit Na+ en Cl- ionen in een
verhouding van 1:1
• Verhoudingsformule is dus NaCl
• Hoe zit het met Mg en S ionen?
• En met Mg en Cl ionen?
Schema
Valenties van metalen
Metaal
valentie
Na, K, Ag
(1) +
Mg, Ba, Ca, Zn, Ni
2+
Al, Cr, Au
3+
Fe
2+ en 3+
Cu, Hg
1+ en 2+
Pb, Sn
2+ en 4+
Uitzondering:
Waterstof (enige niet metaal) positieve valentie: H+
Valenties niet metalen
Niet-metaal
Valentie
F, Cl, Br, I
(1) -
O, S
2-
N, P
3-
Kruisregel
• Valentie van het ene ion wordt index van
het andere ion en omgekeerd!
• VB:
– A3+: valentie ion A = 3+, dus index B = 3
– B2-: valentie ion B = 2+, dus index A= 2
– Formule is dan: A2B3
• Wanneer je formule kan vereenvoudigen
moet je dat doen!!
– A2B2  AB
Verbrandingsreacties
• Verbranding is een reactie met zuurstof
– Als er voldoende zuurstof aanwezig is
spreken we van volledige verbranding
– Is er te weinig zuurstof, dan spreken we van
onvolledige verbranding
Volledige verbranding
• Bij volledige verbranding van verbindingen
met koolstof (C) komt koolstofdioxide
(CO2) vrij.
• Bij volledige verbranding van verbindingen
met waterstof (H) komt water (H2O) vrij.
• Bij volledige verbranding van verbindingen
met zwavel (S) komt zwaveldioxide
(SO2) vrij.
Voorbeelden
• 2C2H6 + 7O2  4CO2 + 6H2O
• CS2 + 3O2  CO2 + 2SO2
• 2H2S + 3O2  2SO2 + 2H2O
Onvolledige verbranding
• Bij onvolledige verbranding van
koolwaterstoffen komt vrij:
– koolstof (C of roet)
– Koolstofmono-oxide
– allerlei andere verbindingen zoals CxHy.
Reactievergelijkingen
Chemische Reactie
• Beginstof
• Reactieproduct
Reactievergelijking
• Beginstof  reactieproduct
• Beginstof + beginstof  reactieproduct
• Beginstofreactieproduct + reactieproduct
In woorden
• Bij de verbranding van suiker in zuivere
zuurstof komen alleen water en
koolstofoxide gas vrij.
• Hoe zou je dit opschrijven?
Nog een paar...
• Bij de ontleding van koperjodide poeder
komt jood en koper vrij.
• Voor de vorming van vast ijzersulfide moet
je zwavel en ijzer in een mortier goed
mengen.
Fasen
• Stoffen kunnen uit verschillende fasen
bestaan:
– Vast (s)
– Vloeibaar (l)
– Gas (g)
– Opgelost in water (aq)
Nu met molecuulformules
• Bij de vorming van ijzersulfide heb je
telkens 1 atoom ijzer (Fe) en 1 atoom
zwavel (S) nodig
• Fe (s) + S (s)  FeS (s)
Regels!
• Voor de pijl moeten even veel atomen per
stof aanwezig zijn als na de pijl!!!
• Tijdens een chemische reactie verdwijnen
of ontstaan geen atomen.
• De atomen worden alleen anders
gerangschikt
Reactievergelijkingen
Beginstoffen
reactie
reactieproducten
• CH4 + 2 O2  CO2 + 2 H2O
Voorbeeld
• Bij de reactie van natrium met zwavel
ontstaat natriumsulfide (Na2S)
• Na (s) + S (s)  Na2S (s)
• Niet kloppend!!!
Kloppend maken
Na (s) + S (s)  Na2S (s)
voor de pijl
Na = 1
S=1
na de pijl
Na = 2
S=1
2 Na (s) + S (s)  Na2S (s)
Het getal 2 wordt coëfficient genoemd
Nu zelf
• Water ontleedt in waterstof (gas) en
zuurstof (gas)
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
De verbranding van suiker.
De ontleding van koperjodide.
Het vormen van vast ijzersulfide.
Verbranding van methaan.
Bij de reactie van natrium met zwavel ontstaat
natriumsulfide.
De ontleding van water.
De verbranding van Magnesiumsulfide.
De vorming van koper(II)chloride.
De ontleding van aluminiumsulfide.
De vorming van Ijzer(III)oxide.
Huiswerk
• Hoofdstuk 1
– Meerkeuze vragen 1 t/m 16
– open vragen (1 t/m 11)
Doorstroom
Scheikunde
4.4
Kelly van Helden
Planning
• Vragen nakijken
• Chemisch rekenen H2
Meerkeuze vragen hoofdstuk 1
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
D
D
A
D
B
C
D
D
9. B
10. B
11. B
12. B
13. A
14. C
15. B
16. D
Open vragen hoofdstuk 1
1.
a)
b)
c)
d)
2:3
3+ en 2Al 3+ en Al
Een aluminiumion heeft de lading 3+. Een
aluminiumatoom is neutraal. Er moeten dus
3 E opgenomen worden.
Vraag 2
a)
b)
c)
d)
1:1
1+
In beide gevallen door 8 ionen
Cesiumchloride is een zout. Het is
opgebouwd uit positieve en negatieve ionen.
Tussen deze ionen bestaan sterke
ionbindingen
Vraag 3
a)
b)
c)
d)
e)
K+ FNa+ Br Cu2+ (Cl-)2
Mg2+ S2Al3+ (F-)3
Kaliumfluoride
Natriumbromide
Koper(II)chloride
Magnesiumsulfide
aluminiumtrifluoride
Vraag 4
a. Ag+ en ClNa+ en Br Ca2+ en S2b. 1:1 en 1:2
c. Ionbindingen
d. ionenrooster
Vraag 5
Vraag 6
Vraag 7
Vraag 8 t/m 11
8.a. HCl
b. NH3
9. Cu2O
10. (ClO-)
11. Zwaveltrioxide
Stoffen die je moet kennen!!!
•
•
•
•
•
•
Koolstofdioxide CO2
Koolstofmonoxide CO
Water H2O
Ammoniak NH3
Suiker C6H12O6
Methaan CH4
Atoommodel van Rutherford
• Atoommodel
Atoomkern opgebouwd uit protonen en neutronen,
met daar omheen een elektronenwolk
Atoomnummer en massagetal
• Atoomnummer geeft aan hoeveel
protonen en elektronen in een atoom
zitten
• Massagetal geeft de som van protonen en
neutronen aan
– Vb: K atoommassa: 19
– K massagetal: 39
– Aantal protonen en elektronen= 19
– Aantal neutronen= 39-19= 20
Massa van een atoom
• De massa van een proton is ontzettend
klein
• Grootheid: atoommassa
• Eenheid: u (atomaire massa eenheid)
deeltjessoort
Massa (u)
Proton
1,0
Neutron
1,0
Elektron
0,00055
Atoom
• Een atoom bestaat uit:
– Protonen
– Neutronen
– Elektronen
• Deze bepalen de massa van een atoom
deeltjessoort
Massa (u)
Proton
1,0
Neutron
1,0
Elektron
0,00055
Vuistregel
• Bij optellen en aftrekken met decimalen
kijk je naar het aantal decimalen van je
som
• In de uitkomst staan net zo veel decimalen
als in je beginwaarde met het kleinst
aantal decimalen
• 1,0 + 1,0 + 0,00055 = 2,0
voorbeeld
deeltjessoort
Massa (u)
Proton
1,0
Neutron
1,0
Elektron
0,00055
Atoom
Aantal
protonen
Aantal
neutronen
Aantal
elektronen
Massa atoom
H
1
0
1
1,0u + 0,00055u = 1,0 u
O
8
8
8
8,0u + 8,0u + 0,0044u =
16,0 u
C
6
8
6
6,0u + 8,0u + 0,0033u=
14,0 u
• De massa van een proton is gelijk aan de
massa van een neutron 1,0u
• De massa van een elektron is hiermee
vergeleken heel erg klein
• Hierdoor is de massa van een elektron
verwaarloosbaar
Massa van een atoom
• De massa van een atoom is dus de som
van je protonen en neutronen.
Isotopen
• Isotopen zijn elementen met hetzelfde
atoomnummer maar met een verschillend
massagetal
• Aantal neutronen bij een atoom verschillen
• Bijv waterstof:
– “Gewoon” waterstof 1 proton geen neutronen
– “Zwaar” waterstof 1 proton 1 neutron
– Tritium 1 proton 2 neutronen
Chloor
Lichtere soort komt 3x zovaak voor
Het gemiddelde massagetal wordt dan:
Massagetal: (3*35+1*37)/4 = 35,5
Dit is de atoommassa!!!
Relatieve atoommassa
• Gemiddelde massa van de isotopen
• Isotopen zijn atomen met hetzelfde aantal
protonen maar met een verschillend aantal
neutronen
• Grootheid relatieve atoommassa: Ar
2.3 Molecuulmassa
• Massa van alle atomen uit een molecuul
samen
• Mr
• Voorbeeld:
H2O
H= 1,008
O= 16,00
2* 1,008 + 16,00= 18,02
2.4 Massa van ionen
• Een ion ontstaat doordat een atoom
elektronen kwijt raakt of opneemt
• Massa van elektronen mag je
verwaarlozen
• Dus de massa van een ion is gelijk aan de
massa van een atoom
Huiswerk
• Hoofdstuk 2
– meerkeuze vragen: 1 t/m 13
– Open vragen: 1 t/m 7
Week 3
Doorstroom scheikunde
Kelly van Helden
Planning
• Huiswerk nakijken
• Theorie
• Huiswerk maken
Huiswerk nakijken
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
B
D
D
D
B
A
B
C
9. B
10. B
11. C
12. C
13. D
Open vragen
1.
2.
3. Atoomnummer is 35, massagetal is 80u
4.
5.
6.
7.
2.7 De hoeveelheid van een stof
De massa van een hoeveelheid stof reken je
om in volume met behulp van de dichtheid
van de stof.
Daarvoor gebruik je een verhoudingstabel
en kruisproducten.
significantie
• Bij delen en vermenigvuldigen rond je af
op het laagst aantal significante cijfers van
de getallen in de som:
• 1,234 * 0,0045 * 123
• Aantal significante cijfers:
• 4
2
3
• Dus afronden op 2 significante cijfers!
Hoeveelheid stof in mol
• Hoeveelheid stof (n) in mol
• Mol is een maat voor een bepaalde
hoeveelheid moleculen namelijk:
– 6,02 * 1023
• In 1 mol suiker zitten dus net zo veel
moleculen als in 1 mol water
• Alleen het gewicht is verschillend!!!
Samenvatting
• De molaire massa (M) van een stof is in
getalwaarde gelijk aan de molecuulmassa
of atoommassa van de stof
• De molaire massa is in gram (g)
• De molecuulmassa of atoommassa is in u
Hoe bereken je dat?
• Water: H2O
• H weegt 1,008u
• O weegt 16,00u
• Dus 1 molecuul water weegt:
• 2*1,008 + 16,00 = 18,02 u
• Dus is 1 mol H2O = 18,02 g
Omrekenen van gram naar mol
• 1 mol water is 18,02 g
• Hoeveel mol is dan 25,9 gram water
mol H2O 1,000
gram H2O 18,02
1,000 * 25,9
18,02
x
25,9
= 1,44 mol
Omrekenen van mol naar gram
• Hoeveel gram water komt overeen met
2,6 mol water?
mol H2O 1,000
gram H2O 18,02
18,02 * 2,6
1,000
2,6
y
= 47 gram
2.5 De samenstelling van een
verbinding in massaprocenten
• Een percentage is een getal dat het aantal
delen per 100 aangeeft
• We gaan nu berekenen hoeveel een deel
van een stof in % is.
Berekenen
• H2O = 2*1,008 + 16,00 = 18,02 u
• De massa van de atoomsoort H in een
H2O molecuul is dan:
• 2 * 1,008 = 2,016u
• De massa van de atoonsoort O in een
H2O molecuul is dan:
• 1* 16,00 = 16,00u
• In 18,02 u zit dus 2,016 u H en 16,00 u O
• In 18,02 u zit dus 2,016 u H en 16,00 u O
• We willen weten hoeveel u H in 100,0 u
H2O zit
Massa H2O (u) 18,02
100
Massa H (u)
x
2,016
• X= 2,016* 100 = 11,19u
18,02
• Dus 11,19 % H in 100u H2O
Huiswerk
• Maak opdracht 14 t/m 20 van de
meerkeuze vragen
• En opdracht 8 t/m 14 van de open vragen
Week 4
Doorstroom scheikunde
Kelly van Helden
Planning
• Huiswerk nakijken
• Theorie
• Huiswerk maken
Huiswerk nakijken
14. D
15. C
16. A
17. C
18. C
19. B
20. C
8.
9.
a. C4H10 is in totaal
(4*12,01+10*1,008) 58
het gedeelte koolstof is 48 dus
48/58*100 = 82,8%
b. 27,3%
c. 40%
d. 52,2%
a. 39,3%
b. 59%
c. 43,4 %
d. 57,5%
10.
11.
12.
13.
14. In 1 liter zit 10 gram zout. In 0,05 liter zit
dus 0,5 gram zout
2.6 massaberekeningen bij
reacties
• Reactievergelijking
• Er zijn 2 chemische wetten waarmee
rekening gehouden moet worden
– Er gaat geen massa verloren. De
samenstelling zal wel veranderen. Het totale
aantal atomen en dus ook de totale massa
blijven gelijk
– Als stoffen in een bepaalde verhouding met
elkaar reageren is dit altijd zo
Stappen
• Stap 1
– De reactievergelijking opstellen
• Stap 2
– De massa’s berekenen ( in gram of u)
• Stap 3
– De verhouding bepalen
Stappen voorbeeld
• Stap 1
– De reactievergelijking opstellen
– C + O2  CO2
• Stap 2
– De massa’s berekenen ( in gram of u)
– 12,01 + 32,00  44,01
• Stap 3
– De verhouding bepalen
– C:O = 12 : 32 = 3 : 8
Berekenen hoeveel nodig
• Men verbrand 4 gram methaan hoeveel
koolstofdioxide ontstaat er dan?
• Stap 1:
– CH4 + 2 O2  CO2 + 2 H2O
• Stap 2:
– 16,04 + 64,00  44,01 + 36,04
• Stap 3:
– 16,04 + 64,00  44,01 + 36,04
– 4 + x
 y + z
• Stap 3:
– 16,04 + 64,00  44,01 + 36,04
– 4 + x
 y + z
X = 4*64,00/16,04 = 15,96 gram O2
Y = 4*44,01/16,04 = 10,98 gram CO2
Z = 4*36,04/16,04 = 8,99 gram H2O
Overmaat
• Men laat 6 gram C reageren met 21 gram
O2
• Stap 1:
– C + O2  CO2
• Stap 2:
– 12,01 + 32,00  44,01
Je hebt 6 gram dus:
–6+xy
– x = 6 * 32,00/12,01 = 15,99 gram O2
– Je hebt 21 g. O2
– dus 21-15,99= 5,01g overmaat O2
2.8 molvolume
• Bij gassen hebben we het over molvolume
• Hierbij moet de temperatuur en druk
steeds bekend zijn
• Bijvoorbeeld:
– 1 liter N2 heeft een massa van 1,25 g
– 1,25g N2 = 1,25g /28u = 0,04464 mol N2
– 1 liter = 0,04464 mol
– 1 mol is dan 1/0,04464 = 22,4 L
Huiswerk
• Meerkeuze vragen: 21 t/m 30
• Open vragen: 15 t/m 22 en opdracht 25