Microcursus chemisch rekenen

Jan van de Velde

In deze topic zijn we een hele serie voorbeeldopgaven stoichiometrie aan het opbouwen.

Zie je fouten, heb je ideeën, commentaar of wat ook daaromtrent, plaats dat dan hier aub.

JWvdVeer

Vraag 1 (oplossing bereiden):

Benodigde hoeveelheid mol:

\(0.250L \cdot 0.005mol/L = 1.25 \cdot 10^{-3}mol\)

Benodigde hoeveelheid gram:

\(10^{-3}mol \cdot 158.1g/mol = 0.1976g\)

Vergelijking: significant verwaarloosbaar verschil, doordat ik de molmassa uit tabel 99 Binas heb geplukt en jij zelf handmatig hebt berekend. Vind de uitwerking persoonlijk beetje overdreven lang, maar is wellicht kwestie van smaak. Daarnaast is je antwoord te significant: 0.005 mol/L heeft een significantie van één cijfer. Dus het antwoord zou dus theoretisch 0.2g moeten zijn.

Mijn stappenplan zou zijn:

- Hoeveel mol zit er in de oplossing?

- Wat is het overeenkomstige gewicht?

Met hint:

- M is hetzelfde als mol/L

JWvdVeer

Vraag 2 (Mengsel van gassen):

Ammoniak is NH₃. Dit reageert kennelijk weg tot NO, NO₂ en H₂O.

De reactievergelijking is deze:

2 NH₃ (g) + (10 - 6.75) O₂ (g) Afbeelding

(2 - x) NO (g) + x NO₂ (g) + 3 H₂O (g)

2 NH₃ + 3.25 O₂ Afbeelding

(2-x) NO + xNO₂ + 3H₂O

Immers, er reageert slechts 3.25 mol zuurstof weg, omdat na afloop van de 10 mol nog 6.75 over is. Gezien de ammoniak geheel wegreageert, reageren alle waterstofatomen weg naar waterdamp.

Correctie van zuurstof voor reactie naar waterdamp:

\(3.25 - \frac{3 \cdot 1}{2} = 3.25 - 1.5 = 1.75mol\ O_2\)

.

Daarna kunnen we onze onbekende x uitrekenen:

\((2 - x) + 2x = 1.75 \cdot 2 \longrightarrow 2 + x = 3.5 \longrightarrow x = 1.5\)

.

We hebben dus 2 mol NO₂ en dus

\(2 - x = 2 - 1.5 = 0.5\)

mol NO.

Controle van het antwoord (op aantal molen O₂ na de pijl):

\(\frac{(0.5 \cdot 1) + (1.5 \cdot 2) + (3 \cdot 1)}{2} = \frac{6.5}{2} = 3.25\)

. Dat klopt dus.

Controle met jouw antwoord levert op dat wij hetzelfde hebben gedaan. Alleen vind ik jouw manier met twee onbekende enigszins onprettig werken. Mijn hints en stappenplan zouden deze zijn:

Hint:

- Bedenk dat er slechts 3.25 mol O₂ reageert.

Stappenplan:

- Schrijf de reactie die plaatsvindt op in mollen. Druk hierbij NO en NO₂ uit in x.

- Corrigeer gebruikte hoeveelheid zuurstof voor verbruikte reactie tot waterdamp.

- Bereken onbekende x.

De vergelijking van het antwoord levert hetzelfde probleem weer op: Je geeft het aantal molen in één getal nauwkeurig. Significantie zegt mij dus dat wij moeten antwoorden met 1 mol NO en 2 mol NO₂. Je mag dan één afwijken, maar dat hoef je niet te doen. En daarmee help je dan wel heel het doel van de opdracht om zeep.

Marko

JWvdVeer schreef:Met hint:

- M is hetzelfde als mol/L

Dat laatste is niet waar. M (molair) is de eenheid van molariteit. mol/l is de eenheid van concentratie.

JWvdVeer

Opdracht 3 (Knalgas):

1. Gassen hebben zelfde aantal mol per hoeveelheid gas. Dus de verhouding in mol is gelijk aan de verhouding aan gas wat reageert.

De reactievergelijking is: 2H₂ + O₂ = 2H₂O, de verhouding is dus 2:1.

Het waterstofgas reageert volledig weg (1.5 keer 2 liter). Van het zuurstofgas reageert slechts 1.5 liter weg. Dus blijft er 2.5 liter zuurstof over.

2. Bij 278K en standaarddruk heb je dat geldt

\(22.4 dm^3/mol\)

voor ideale gassen. Het verschil zal significant verwaarloosbaar zijn, dus gaan we hier maar vanuit.

We gaan maar even uit van de hoeveelheid mol H₂ die is weggereageerd, omdat dit gelijk is aan het mol H₂O wat is ontstaan:

3L H₂ is gelijk aan

\(\frac{3L}{22.4L/mol} = 0.134 mol\)

.

Molmassa van water is 18.02g/mol:

\(m = 0.134 mol \cdot 18.02 g/mol = 1207g\)

De soortelijke dichtheid van water is gegeven als 1000g/L. Dus:

\(\ro = \frac{m}{V} \longrightarrow V = \frac{m}{\ro} = \frac{1207g}{1000g/L} = 2.41 \cdot 10^{-3}L = 2.41mL\)

.

Vergelijking met jouw antwoord levert op dat onze antwoorden verschillen van elkaar. Dit klopt, gezien jij uitgaat van 4L H₂ (g). Maar in de opgave staat 3L H₂ (g).

\(\frac{4}{3} \cdot 2.41 = 3.2\)

, dus klopt het antwoord alsnog gecorrigeerd voor dit verschil.

JWvdVeer

Dat laatste is niet waar. M (molair) is de eenheid van molariteit. mol/l is de eenheid van concentratie.

Tja, kunnen we kort of lang over praten. Molair is exact hetzelfde als mol/l, mmol/ml of elke willekeurige overeenkomende eenheid.

Wikipedia (http://nl.wikipedia.org/wiki/Molaire_concentratie) schreef:Molaire concentratie

De hoeveelheid stof concentratie (of kortweg: concentratie) is een maat voor de sterkte van een oplossing van een stof. Ze wordt gedefinieerd als het aantal mol opgeloste stof per liter oplossing. De eenheid van concentratie is mol per liter (mol/L). Hoewel het geen SI-eenheid is, wordt in de praktijk vaak nog de term molariteit gebruikt, met eenheid molair (M). De "molariteit" heeft binnen het SI-eenhedenstelsel geen symbool en de eenheid "molair" kan verwarrend zijn omdat ze "per mol" betekent en niet "mol per liter".

Kortom, met molair wordt uiteindelijk gewoon exact hetzelfde bedoeld als met mol/l. Zeker als je ook nog ziet hoe het berekend wordt (http://nl.wikibooks.org/wiki/Chemisch_rekenen/Molariteit).

JWvdVeer

Opdracht 4 (Gaswassen):

Een wasfles bevat, bij 20°C en 1020 hPa, 300g van een 50 m% NaOH-oplossing. Door deze fles brengt men 10 L van een gasmengsel dat voor 55 V% uit CO2 bestaat. Wat is het massapercentage NaOH na de reactie?

NaOH is een goed oplosbaar zout en zal wegreageren naar een basische oplossing met Na⁺- en OH^--ionen. Wanneer men CO₂ door deze oplossing heen zal leiden, krijg je de reactie CO₂ + H₂O Afbeelding

H₂CO₃. De gevormde diewaterstofcarbonaat reageert echter onder deze sterk basische omstandigheden direct weg, met de reactievergelijking H₂CO₃ + 2OH^- Afbeelding

HCO^3- + H₂O + OH^- Afbeelding

CO₃^2- + 2H₂O.

Het resultaat is dus dat een deel van de OH^--ionen vervangen wordt door carbonaationen. De reactie hiervoor is: 2OH^- + CO₂ Afbeelding

CO₃^2- + H₂O.

50 m% NaOH komt overeen met 150g NaOH. Dit komt overeen met

\(\frac{150g}{40g/mol} = 3.75mol\)

.

We weten dat

\(V_m = 2.24141 \cdot 10^{-2}m^3/mol = 22.4141 dm^3/mol\)

, bij 273.15K en 1013 hPa, ofwel

\(p_0\)

(binas tabel 7).

Het gaat hier echter om een temperatuur van 293.15K en een druk van 1020 hPa.

\(\frac{pV}{T} = nR = c \longrightarrow \frac{p_0V_0}{T_0} = \frac{p_1V_1}{T_1} \longrightarrow \frac{p_0V_0T_1}{T_0p_1} = V_1 = \frac{1013hPa \cdot 22.4141dm^3/mol \cdot 293.15K}{273.15K \cdot 1020hPa} = 23.89 dm^3/mol\)

.

55% van 10L is 5.5L CO₂. Dit komt overeen met

\(\frac{5.5L}{23.89L/mol} = 0.23mol\)

.

Gezien OH^- en CO₃^2- wegreageren en ontstaan in een verhouding van 2:1 (reactievergelijking: 2OH^- + CO₂ Afbeelding

CO₃^2- + H₂O), wordt 0.46mol NaOH vervangen door Na₂CO₃. Er blijft dus 3.29 mol NaOH over.

Het gewicht van de oplossing is toegenomen door de toegevoegde CO₂:

\(300 + (0.23 \cdot 44.01) = 310g\)

.

Het gewicht van de overgebleven NaOH is

\(3.29mol \cdot 40.00g/mol = 131.6g\)

.

Het gevraagde massapercentage is dus:

\(\frac{131.6g}{310g} = 0.42 = 42\%\)

.

Dit komt overeen met het antwoord van Jan.

Jan van de Velde

JWvdVeer schreef:Vraag 1 (oplossing bereiden):

..//..

Vergelijking: significant verwaarloosbaar verschil, doordat ik de molmassa uit tabel 99 Binas heb geplukt en jij zelf handmatig hebt berekend. Vind de uitwerking persoonlijk beetje overdreven lang, maar is wellicht kwestie van smaak. Daarnaast is je antwoord te significant: 0.005 mol/L heeft een significantie van één cijfer. Dus het antwoord zou dus theoretisch 0.2g moeten zijn.

Ze zijn bedoeld voor mensen die hiermee moeite hebben. Spiegel dat vooral niet aan je eigen kunnen op dit gebied, want dan schieten we het doel voorbij: de leek. Vandaar de stap-voor-stap uitwerkingen, zo min mogelijk stappen tegelijk, zodat men op den duur die stapjes gaat herkennen en zelf op andere punten in een berekening kan toepassen.

Voor het overzicht wil ik ook met ronde molmassa's werken, en wetenschappelijke notaties vermijden.

wat betreft de significantie hier, je hebt gelijk, dat moet ik aanpassen.

Voor het overige, ga aub geen uitgebreide moeite doen reeds uitgewerkte voorbeelden nogmaals uit te werken. Zonde van je tijd. Mocht je die tijd willen gebruiken om op basis van het hierboven toegepaste stramien een paar nieuwe uit te werken (maar dan wel in veel stapjes), graag. Bedoeling is wel dat het allemaal op elkaar blijft lijken, want het is juist het herhalen dat wat oplevert.

Marko

Tja, kunnen we kort of lang over praten.

Ik ga ervan uit dat je er niet over door blijft zagen. Het is belangrijk onderscheid te maken tussen hoeveelheid opgeloste stof per volume-eenheid en hoeveelheid aanwezige deeltjes, ook weer per volume-eenheid. En dat onderscheid kun je maken door in het ene geval te spreken over molariteit en in het andere geval over concentratie, elk met zijn eigen eenheid, en dat gebeurt dan ook. Het SI vindt dat ouderwets, maar daar trekken chemici, om redenen die ik hierboven aangaf, zich niks van aan.

Molair is exact hetzelfde als mol/l, mmol/ml of elke willekeurige overeenkomende eenheid.

Dat is niet waar. Beide hebben dezelfde dimensie, maar het zijn verschillende eenheden.

Kortom, met molair wordt uiteindelijk gewoon exact hetzelfde bedoeld als met mol/l. Zeker als je ook nog ziet hoe het berekend wordt (http://nl.wikibooks.org/wiki/Chemisch_rekenen/Molariteit).

Gezien dit:

Hieraan wordt 10 ml 0,3 mol ammoniak toegevoegd.

en de verdere berekening mag je je afvragen hoeveel de opsteller van die pagina er zelf van heeft begrepen. De pagina is op zijn zachtst gezegd erg slordig.

JWvdVeer

Vraag 5 (Productie dizwaveldichloride):

De molmassa's van beide stoffen zijn:

6.00g SCl₂:

\(\frac{6.00}{(32.06 + 2 \cdot 35.45)g/mol} = 5.83 \cdot 10^{-2}mol\)

3.50g NaF:

\(\frac{3.50}{41.99} = 8.34 \cdot 10^{-2}mol\)

.

De reactievergelijking is kennelijk:

3SCl₂ (g) + 4NaF (l) Afbeelding

SF₄ (g) + S₂Cl₂ (l) + 4NaCl (s).

In dit geval is de zwaveldichloride limiterend. Er zal namelijk

\( \left(8.34 - \frac{5.83 \cdot 4}{3}\right) \cdot 10^{-2}mol = 0.567 \cdot 10^{-2} mol\)

NaF over blijven.

Dus we gaan uit van zwaveldichloride in onze berekeningen.

De reactieverhouding zwaveldichloride : zwaveltetrafluoride is 3 : 1. Hetzelfde geldt voor de reactieverhouding zwaveldichloride : dizwaveldichloride. Het eerste stuk zal dus hetzelfde zijn.

We stoppen

\(5.83 \cdot 10^{-2}mol\)

zwaveldichloride in de reactie. Er ontstaat dus

\(\frac{5.83 \cdot 10^{-2}mol}{3} = 1.94 \cdot 10^{-2}mol\)

dizwaveldichloride en zwaveltetrafluoride.

De molmassa's van zwaveldichloride en zwaveltetrafluoride zijn:

S₂Cl₂:

\(2 \cdot 32.06 + 2 \cdot 35.45 = 135.02g/mol\)

SF₄:

\(32.06 + 4 \cdot 19.00 = 147.24g/mol\)

.

De gevraagde ontstane hoeveelheden zijn dus:

S₂Cl₂:

\(1.94 \cdot 10^{-2}mol \cdot 135.02g/mol = 2.62g\)

.

SF₄:

\(1.94 \cdot 10^{-2}mol \cdot 147.24g/mol = 2.86g\)

.

JWvdVeer

Marko schreef:Het is belangrijk onderscheid te maken tussen hoeveelheid opgeloste stof per volume-eenheid en hoeveelheid aanwezige deeltjes, ook weer per volume-eenheid.

-//-

Dat is niet waar. Beide hebben dezelfde dimensie, maar het zijn verschillende eenheden.

Wellicht ben jij een betere scheikundige dan ik. Maar ik zie het verschil gewoon even niet helemaal tussen hoeveelheid opgeloste stof in mol wat aanwezig is in een bepaald volume of de hoeveelheid aanwezige deeltjes in een bepaald volume. Hoeveelheid opgeloste deeltjes in een bepaald volume, zijn ook aanwezig in die volume. Het omgekeerde van die stelling is niet waar, dus het enige wat ik me voor zou kunnen stellen is dat molariteit een breder begrip is waar ook concentratie onder valt.

In elk geval is hetgeen wat ik uit jouw verhaal in elk geval wijs wordt wel dat je molariteit (M) wel uit mag drukken in mol/L of in elk geval de dimensie

\(n \cdot l^{-3}\)

. En dat je in het geval van een oplossing dus mag stellen

\(mol/dm^3 = mol/L = M\)

.

Marko

Wellicht ben jij een betere scheikundige dan ik. Maar ik zie het verschil gewoon even niet helemaal tussen hoeveelheid opgeloste stof in mol wat aanwezig is in een bepaald volume of de hoeveelheid aanwezige deeltjes in een bepaald volume. Hoeveelheid opgeloste deeltjes in een bepaald volume, zijn ook aanwezig in die volume. Het omgekeerde van die stelling is niet waar, dus het enige wat ik me voor zou kunnen stellen is dat molariteit een breder begrip is waar ook concentratie onder valt.

Het zijn 2 verschillende begrippen. In veel gevallen is het zo dat een stof in oplossing in een andere vorm aanwezig is dan in zuivere toestand of dan de molecuulformule aangeeft. Denk maar aan zouten en zuren. Daarom heb je het over een 1M NaCl-oplossing; in die oplossing is de concentratie Na⁺ 1 mol/l. Bij NaCl zijn de getallen gelijk, maar in veel gevallen is dat natuurlijk niet zo; denk maar aan Na₂CO₃ en H₂SO₄.

In elk geval is hetgeen wat ik uit jouw verhaal in elk geval wijs wordt wel dat je molariteit (M) wel uit mag drukken in mol/L of in elk geval de dimensie
\(n \cdot l^{-3}\)
. En dat je in het geval van een oplossing dus mag stellen
\(mol/dm^3 = mol/L = M\)
.

Nee, dat is dus niet wat ik stel. De grootheden, en de eenheden dus ook, hebben dezelfde dimensie, maar het zijn verschillende eenheden. M hoort bij molariteit en mol/l hoort bij concentratie. Vergelijk het maar met arbeid en moment; beide hebben dezelfde dimensie, maar we drukken arbeid uit in J en moment in Nm.

Jan van de Velde

Als je commentaar, ideeën e.d. hebt omtrent de voorbeeldopgaven die we aan het maken zijn in ......

plaats dat dan hier.

Jan van de Velde

buffervraagje van JWvdVeer verplaatst naar inhoudstopic.

Jan van de Velde

Ik heb het buffervraagje van JWvdVeer (dank) geredigeerd.

http://www.wetenschapsforum.nl/index.php?s...st&p=617760

Wil iemand de correctheid aub eens nalopen?

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

Microcursus chemisch rekenen

Microcursus chemisch rekenen

Re: Microcursus chemisch rekenen

Re: Microcursus chemisch rekenen

Re: Microcursus chemisch rekenen

Re: Microcursus chemisch rekenen

Re: Microcursus chemisch rekenen

Re: Microcursus chemisch rekenen

Re: Microcursus chemisch rekenen

Re: Microcursus chemisch rekenen

Re: Microcursus chemisch rekenen

Re: Microcursus chemisch rekenen

Re: Microcursus chemisch rekenen

Re: Microcursus chemisch rekenen

Re: Microcursus chemisch rekenen

Re: Microcursus chemisch rekenen