pH berekenen (Scheikunde havo), les 2: Examentraining

• New lesson editor
• Scheikunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 4,5

Introduction

Examentraining met vier vraagtypen: pH en [H⁺] omrekenen, sterke zuren en basen, verdunnen en de pH, en reactie en afronding. Acht vragen en een poll.

pH-papier met kleurenschaal: de kleur geeft de pH (foto: Sahaya Rajan S, CC0)

EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · REKENEN · PH

Examentraining

pH berekenen: zo pak je examenvragen aan

Les 2 van 3. Laat leerlingen in tweetallen overleggen bij de open vragen. Image credit: Sahaya Rajan S / Wikimedia Commons, CC0

EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · REKENEN · PH

Wat ga je kunnen?

Ik kan examenvragen over pH en pOH, sterke zuren en basen, verdunnen en mengen stap voor stap uitrekenen.

EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · REKENEN · PH

Zo pak je een examenvraag aan

• 1. Lees: wat is gegeven (c, V, pH, pOH) en wat moet je berekenen?

• 2. Bepaal: [H⁺] bij een zuur, [OH⁻] bij een base (let op de index).

• 3. Reken: pH = −log [H⁺] of pOH = −log [OH⁻] en pH + pOH = 14,00.

• 4. Rond af: evenveel decimalen als de concentratie significante cijfers heeft.

Hortensia met roze en blauwe bloemen naast elkaar (foto: Gustamons, CC0)

EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · REKENEN · PH

Vraagtype 1: pH en [H⁺] omrekenen

• Van [H⁺] naar pH: pH = −log [H⁺]. Van pH naar [H⁺]: 10 tot de macht −pH.

• Hortensia-bloemen kleuren blauw of roze, afhankelijk van de pH van de bodem.

• Het aantal decimalen van de pH is gelijk aan het aantal significante cijfers van [H⁺].

• Controle: een grote [H⁺] hoort bij een lage pH.

Image credit: Gustamons / Wikimedia Commons, CC0

Bereken de pH bij [H⁺] = 6,3·10⁻⁹ mol L⁻¹.

pH = −log(6,3·10⁻⁹) = 8,2007, afgerond op twee decimalen 8,20 (basisch). Verwachte fouten: 9,20 (mantisse als 10-macht behandeld) en −8,20 (minteken). Syllabus R&A1.4.

Een bodemmonster heeft pH 5,60. Wat is [H⁺] in mol L⁻¹?

A

2,5·10⁻⁶

B

5,6·10⁻⁶

C

4,0·10⁵

D

2,5·10⁻⁵

[H⁺] = 10^(−5,60) = 2,512·10⁻⁶, afgerond op twee significante cijfers 2,5·10⁻⁶. Verwachte fouten: de pH-cijfers overnemen (5,6·10⁻⁶), het minteken vergeten (4,0·10⁵) en de exponent verkeerd afronden (2,5·10⁻⁵). Syllabus R&A1.4.

EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · REKENEN · PH

Vraagtype 2: sterke zuren en basen

• Sterk zuur: [H⁺] = c van het zuur, dus pH = −log c.

• Sterke base: [OH⁻] = c × het aantal OH⁻ in de formule, dan pOH en pH = 14,00 − pOH.

• Controleer met de reactievergelijking hoeveel mol H⁺ of OH⁻ één mol stof levert.

• In een examenvraag staat dat het zuur of de base volledig ioniseert.

Een oplossing van 0,040 mol L⁻¹ NaOH (volledig geïoniseerd). Wat is de pH?

A

1,40

B

15,40

C

2,5·10⁻¹³

D

12,60

[OH⁻] = 0,040 mol L⁻¹; pOH = −log 0,040 = 1,398 → 1,40; pH = 14,00 − 1,40 = 12,60. Verwachte fouten: de pOH als pH noteren (1,40), optellen bij 14,00 (15,40) en [H⁺] opgeven in plaats van pH (10^(−12,60) = 2,5·10⁻¹³). Syllabus R&A1.4.

pH van 0,0030 M Ca(OH)₂ (sterke base)?

Ca(OH)₂(s) → Ca²⁺(aq) + 2 OH⁻(aq): [OH⁻] = 2 × 0,0030 = 0,0060 mol L⁻¹; pOH = 2,22; pH = 14,00 − 2,22 = 11,78. Verwachte fouten: de index 2 vergeten (pOH 2,52 en pH 11,48) en pOH als pH noteren (2,22). Syllabus R&A1.4.

Bosschade door zure regen in het Jizergebergte, Tsjechië (foto: Lovecz, publiek domein)

EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · REKENEN · PH

Vraagtype 3: verdunnen en de pH

• Zuur: tien keer verdunnen geeft pH + 1; honderd keer verdunnen pH + 2.

• Base: tien keer verdunnen geeft pOH + 1 en dus pH − 1.

• Zet eerst de verdunningsfactor op een rij: V₂ / V₁, en gebruik c₁ × V₁ = c₂ × V₂.

• Een lozing in een grote plas water wordt zo verdund: de pH komt dichter bij 7.

Image credit: Lovecz / Wikimedia Commons, publiek domein

pH 3,00: 50,0 mL aanvullen tot 500,0 mL. pH?

Verdunningsfactor 500,0 / 50,0 = 10, dus [H⁺] wordt 1,0·10⁻³ / 10 = 1,0·10⁻⁴ en pH = 4,00. Verwachte fouten: de pH laten dalen (2,00) en 500,0 − 50,0 = 450,0 mL als V₂ nemen (pH 3,95). Syllabus R&A1.4.

Een sterke base met pH 12,00 wordt 1000 keer verdund. Wat wordt de pH?

A

15,00

B

9,00

C

11,00

D

5,00

pH 12,00 geeft pOH 2,00; 1000 keer verdunnen geeft [OH⁻] = 10⁻⁵, pOH 5,00 en pH = 14,00 − 5,00 = 9,00. Verwachte fouten: de pH laten stijgen (15,00), één factor tien (11,00) en de pOH als pH noteren (5,00). Syllabus R&A1.4.

EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · REKENEN · PH

Vraagtype 4: reactie en afronding

• Bij mengen van zuur en base: H⁺ + OH⁻ → H₂O. Reken met mol en trek af.

• Deel de overgebleven hoeveelheid door het totale volume in liter.

• Daarna pH = −log [H⁺]; bij overmaat base eerst pOH en dan pH = 14,00 − pOH.

• Rond af op het aantal decimalen dat past bij de significante cijfers van de gegevens.

150,0 mL 0,200 M HCl wordt gemengd met 50,0 mL 0,200 M NaOH. Wat is de pH?

A

1,000

B

0,875

C

0,824

D

7,000

n(H⁺) = 0,1500 × 0,200 = 0,0300 mol; n(OH⁻) = 0,0500 × 0,200 = 0,0100 mol; over: 0,0200 mol H⁺ in 0,2000 L: [H⁺] = 0,100 mol L⁻¹; pH = −log 0,100 = 1,000 (drie significante cijfers, drie decimalen). Verwachte fouten: alleen V van het zuur gebruiken (0,0200 / 0,1500 = 0,133, pH 0,875), de reactie vergeten (0,0300 / 0,2000 = 0,150, pH 0,824) en aannemen dat het neutraal is (7,000). Syllabus R&A1.4.

Bij pH 8,45: bereken [OH⁻] in mol L⁻¹.

pOH = 14,00 − 8,45 = 5,55; [OH⁻] = 10^(−5,55) = 2,82·10⁻⁶, afgerond op twee significante cijfers (pH heeft twee decimalen) 2,8·10⁻⁶ mol L⁻¹. Verwachte fouten: [H⁺] uitrekenen (3,5·10⁻⁹) en drie cijfers noteren. Syllabus R&A1.4.

Welk vraagtype vind jij het lastigst?

1

pH en [H⁺] omrekenen

2

Sterke zuren en basen

3

Verdunnen en de pH

4

Reactie en afronding

EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · REKENEN · PH

Tips voor op het examen

• Controleer altijd: zuur geeft pH kleiner dan 7, een base geeft pH groter dan 7.

• Bij een base ga je via de pOH, en vergeet de index bij een formule als Ca(OH)₂ niet.

• Bij verdunnen reken je met de factor V₂ / V₁: elke factor 10 is één pH-stap.

• Het aantal decimalen van de pH is gelijk aan het aantal significante cijfers van c.