Chemische berekeningen.pptx

• New lesson editor
• Scheikunde
• Praktijkonderwijs
• Leerjaar 3

Chemische berekeningen

Chemische berekeningen

Chemische berekeningen

Wat is de molecuulmassa van:

1. CS2

2. H3PO4

3. Ba(NO3)2

4. CuSO4.5H2O

76 u

98 u

261,5 u

249,5 u

Chemische berekeningen

Wat is een mol?

We werken met grote hoeveelheden grondstoffen die uit heel veel deeltjes of moleculen bestaan.
Als we dit in aantallen willen weergeven krijgen we zeer grote getallen.

Er is een vaste eenheid afgesproken: mol

Chemische berekeningen

6,02 ∙ 1023 is het getal van Avagadro.

Chemische berekeningen

Chemische berekeningen

Chemische berekeningen

Je hebt 25,0 mol waterstofgas. Hoeveel moleculen waterstofgas heb je?

Je hebt 270,9·10 23  moleculen zwaveldioxide. Hoeveel mol is dit?

Chemische berekeningen

Omrekenen van mol naar gram:

Waarom is getal van Avagadro 6,02 ∙ 1023 ?

Atomaire massaeenheid (u) = 1,66 ∙ 10-27 kg

6,02 ∙ 1023 * 1,66 ∙ 10-27 = 1,00 ∙ 10-3 kg = 1,00 gram.

Chemische berekeningen

Wat is de massa van 1 mol CO2?

De massa van 1 molecuul CO2 = 44 u

De massa van 1 mol CO2 in u is gelijk aan de massa van

1 mol CO2 in gram

Chemische berekeningen

De massa van 1 mol stof noemen we de molmassa.

Het symbool voor de molmassa is M, en de eenheid is g/mol.

Chemische berekeningen

Chemische berekeningen

Chemische berekeningen

Wat is de massa van:

1. 1 mol NH3

2. 25 mol Ethanol (C2H6O)

Hoeveel mol is 8 gram water

Hoeveel moleculen bevat 28 gram water

Chemische berekeningen

Wat is de massa van:

1. 1 mol NH3

2. 25 mol Ethanol (C2H6O)

Chemische berekeningen

Hoeveel mol is 8 gram water

Chemische berekeningen

Hoeveel moleculen bevat 28 gram water

Chemische berekeningen

Omdat we in de procesindustrie vaak met grote hoeveelheden werken is de eenheid gram niet altijd handig.

We gebruiken dan beter:

kilogram (= 103 g)

Kilomol (= 103 mol)

Bij kleine hoeveelheiden gebruiken we juist:

milligram (= 10-3 g)

millimol (= 10-3 mol)

Chemische berekeningen

De molmassa kunnen we uitdrukken in g/mol,

Maar ook in kg/kmol of mg/mmol.

De waarde van de molmassa verandert dan niet.

Chemische berekeningen

Hoeveel kg is de massa van 12,0 kmol koolstof (C)?

Hoeveel mmol is 500 mg Cl 2  (chloorgas)?

Chemische berekeningen

Hoeveel kg is de massa van 12,0 kmol koolstof (C)?

Chemische berekeningen

Hoeveel mmol is 500 mg Cl 2  (chloorgas)?

Chemische berekeningen

Afronden meetwaardes:

De volgende regels passen we toe:

1. Als we meetwaarden optellen of aftrekken, geven we het antwoord in het minste aantal decimale cijfers (cijfers achter de komma).

2. Als we andere bewerkingen uitvoeren (vermenigvuldigen, delen, worteltrekken of machtsverheffen), geven we het antwoord in het minste aantal significante cijfers.

3. Als we moeten afronden, ronden we een cijfer kleiner dan 5 af naar beneden en een 5 of hoger naar boven.

4. Bij berekeningen moet je de tussenresultaten niet afronden. Je moet het eindantwoord pas afronden.

Chemische berekeningen

Chemische berekeningen

Chemische berekeningen

Molair volume van een gas.

Wat is de dichtheid van zuurstof?

Wat is de dichtheid van stikstof?

 Zoek op in je tabellenboek (onder Natuurkunde).

1.43 g/l

1,25 g/l

Chemische berekeningen

Formule : V = m / ρ (Volume = massa / dichtheid)

Molmassa O2 = 32,0 g/mol  1 mol O2 = 32 gram

Molmassa N2 = 28,0 g/mol  1 mol N2 = 28 gram

Dichtheid O2 = 1,43 g/l

Dichtheid N2 = 1,25 g/l

V O2 = 32 / 1,43 = 22,4 l

V N2 = 28 / 1,25 = 22,4 l

Chemische berekeningen

alle gassen bij een temperatuur van 273 K en een druk van 101,3 kPa: het volume van 1 mol gas is 22,4 l

Dit noemen we het molair volume Vm (volume van 1 mol gas).

De eenheid van Vm is l/mol of m3/kmol

Chemische berekeningen

Wet van Avagadro:

Chemische berekeningen

Je kunt ook de druk van 1 mol gas berekenen bij een andere druk of temperatuur.

Algemene gaswet:

p = druk in kPa
V = Volume in liter

T = temperatuur in K

Chemische berekeningen

Wat is het volume van 1 mol O2 bij 300 K en 100 kPa

Chemische berekeningen

ρ1 = 101,3 kPa

V1 = 22,4 l

T1 = 273 K

ρ2 = 100 kPa

T2 = 300K

Gevraagd : V2 (l)

Dit geldt voor alle gassen bij 100 kPa en 300 K!

Chemische berekeningen

Gegeven : 56 m3 Chloor bij 273 K en 101.3 kPa

Gevraagd : De massa m in kg

Vm = 22,4 l/mol of 22,4 m3/kmol

• 1 m3 = 1/22,4 kmol

• 56 m3 = 56/22,4 kmol = 2,5 kmol Cl2 (g)

Chemische berekeningen

Om het aantal kmol Cl2 te vinden:

De massa = aantal mol * molmassa

Molecuulmassa Cl2 = 2 * 35,5 u = 71 u.

Molmassa is dan 71 kg/kmol (of 71 g/mol).

2.5 kmol Cl2 heeft een massa van 2,5 kmol * 71 g/kmol = 1,8∙102 kg

Chemische berekeningen

Chemische berekeningen

Wat is de massa van 0,700 m3 F2 bij 273 K en 101,3 kPa?

Wat is de massa van 100 liter O2 bij 27°C en 150 kPa?

De dichtheid van N2 bij bepaalde omstandigheden is 1,23 kg/m3.

Wat is het volume van 1,00 kmol?

Chemische berekeningen

Chemische berekeningen

Chemische berekeningen

Chemische berekeningen

• Rekenen aan reacties

- Hoeveel gram van een stof wordt gebruikt bij een reactie?

• Wat betekenen overmaat en begrenzende stof?

• Rekenen met volumes van gassen bij reacties

Chemische berekeningen

Rekenen aan reacties:

2 SO2 (g) + 1 O2 (g)  2 SO3 (g)

2 moleculen SO2 (g) + 1 molecuul O2 (g)  2 moleculen SO3 (g)

2 * 6,02 ∙ 1023 moleculen SO2 (g) + 1 * 6,02 ∙ 1023 moleculen O2 (g)

 2 * 6,02 ∙ 1023 moleculen SO3 (g)

2 mol SO2 (g) + 1 mol O2 (g)  2 mol SO3 (g)

Chemische berekeningen

2 mol SO2 (g) + 1 mol O2 (g)  2 mol SO3 (g)

Halve moleculen bestaan niet, maar halve molen wel:

1 mol SO2 (g) + 1/2 mol O2 (g)  1 mol SO3 (g)

Chemische berekeningen

Nu kunnen we massa’s uitrekenen van stoffen die aan een reactie meedoen:

We hebben 2,0 gram SO2. reactie is als volgt:

2 mol SO2 (g) + 1 mol O2 (g)  2 mol SO3 (g)

Hoeveel gram SO3 ontstaat er?

Chemische berekeningen

We gebruiken de volgende 4 stappen:

1: reken de gegeven massa om in aantal mol met de molmassa.

2: stel de reactievergelijking op en bepaal de molverhouding.

3: reken met de molverhouding uit hoeveel mol je van de andere stoffen hebt.

4: reken het aantal mol om naar de gevraagde massa.

Chemische berekeningen

We hebben 2,0 gram SO2. reactie is als volgt:

2 mol SO2 (g) + 1 mol O2 (g)  2 mol SO3 (g)

Hoeveel gram SO3 ontstaat er?

1. 2 gram SO2omrekenen naar mol SO2

n = m / M = 2,0 g / 64 g/mol = 0,0313 mol

Chemische berekeningen

2. Uit reaktievergelijking volgt 1 mol SO2  1 mol SO3

3. 0,0313 mol SO2  0.0313 mol SO3

4. Mol SO3 omrekenen naar gram SO3

M = n * M = 0,0313 mol * 80 g/mol = 2,5 g.

Chemische berekeningen

Opgaven:

1. Bij de reactie 2 SO2 (g) + O2 (g)  2 SO3 (g) ontstaat 30 kg SO3. Hoeveel kg SO2 heeft er gereageerd?

2. CaCO3 ontleedt na verhitting in CaO en CO2. Hoeveel kg CaO ontstaat er bij verbranding van 250 kg CaCO3?

Chemische berekeningen

Chemische berekeningen

Chemische berekeningen

Chemische berekeningen

Chemische berekeningen

Chemische berekeningen

Chemische berekeningen

Wat is een overmaat en wat is een begrenzende stof?

We hebben deze reactie:

2 mol SO2 (g) + 1 mol O2 (g)  2 mol SO3 (g)

Voor 2 mol SO2 is 1 mol O2 nodig om te reageren.

2 mol SO2 = 64 g

1 mol O2 = 36 g

Chemische berekeningen

64 g SO2 (g) reageert met 36 g O2 (g).

Beide worden volledig opgebruikt.

 dit heet een stoichiometrische verhouding

Stel we hebben 70 g SO2 ipv 64 g SO2:

 we hebben SO2 in overmaat (teveel)

 De 36 g O2 is dan de begrenzende stof
(er is niet genoeg zuurstof om de reactie volledig te
laten verlopen)

Chemische berekeningen

• De begrenzende stof bepaalt hoeveel product er maximaal kan ontstaan.

• Als je van een stof meer toevoegt dan de stoichiometrische hoeveelheid, heb je een overmaat.

Chemische berekeningen

We brengen 20 g aluminium in contact met 50 g chloorgas bij een hoge temperatuur.

• Wat is de begrenzende stof?

• Welke grondstof is in overmaat aanwezig?

• Hoeveel gram aluminiumchloride ontstaat er als de begrenzende stof volledig weg reageert?

• Hoeveel gram blijft er over van de stof die in overmaat aanwezig is?

Chemische berekeningen

1. Grammen naar mol omrekenen

2. Reactievergelijking opstellen + molverhouding bepalen

3. Uit de molverhouding bekijken welke stof je te weinig hebt

4. Bereken uit het aantal mol van de begrenzende stof hoeveel mol van de andere stof nodig is, en hoeveel mol AlCl3 er ontstaat.

5. Bereken vanuit het aantal mol AlCl3 het aantal gram AlCl3

6. Bereken vanuit het aantal mol van de niet begrenzende stof het aantal gram van deze stof uit, en bereken dan hoeveel gram nog over is van deze stof, na de reactie.

Chemische berekeningen

Chemische berekeningen

Chemische berekeningen

Chemische berekeningen

Chemische berekeningen

Vraag:

Om 2,00 kg zink op te lossen voegen we zoutzuur toe. Dit bevat in totaal 4,00 kg waterstofchloride.
Bij de reactie ontstaat zinkchloride en watertofgas

1. Welke stof is in overmaat aanwezig

2. Hoeveel kg is er van elke stof na de reactie aanwezig als de begrenzende stof volledig reageert?

Chemische berekeningen

Chemische berekeningen

Chemische berekeningen

Chemische berekeningen

Chemische berekeningen

Rekenen met volumes van een gas in reacties

- Gegeven massa of volume omrekenen naar mol

• Reactievergelijking opstellen en molverhouding bepalen

• Met molverhouding van alle stoffen aantal mol berekenen

• Bereken met het aantal mol om naar gevraagde massa of volume

Chemische berekeningen

Hoeveel liter chloorgas (273 K en 101.3 kPa) ontstaat er bij volledige ontleding van 100 g vast natriumchloride in vast natrium en chloorgas?

Je ontleedt koper(II)chloride tot vast koper en gasvormig chloor. Er ontstaat 1,5 kmol vast koper. Hoeveel m3 gasvormig chloor (273 K en 101.3 kPa) ontstaat er?

Chemische berekeningen

Chemische berekeningen

Chemische berekeningen

Chemische berekeningen

Chemische berekeningen

Chemische berekeningen

Chemische berekeningen

In een vat zit een mengsel van 10,0 l H2 en 10,0 liter O2 (273K en 101,3 kPa).

Als je dit mengsel ontsteekt ontstaat er waterdamp.

• Geef de reactievergelijking

• Hoeveel liter waterdamp (273K en 101.3 kPa) ontstaat er en hoeveel liter O2 blijft er over?

Chemische berekeningen

Chemische berekeningen

Chemische berekeningen

Gehalte van een stof in een mengsel.

Meestal gebruiken we hiervoor concentratie

De eenheid is meestal mol per liter [mol/l]

De concentratie uitgedrukt in mol/l noemen we de molariteit van de oplossing.

Chemische berekeningen

Voorbeeld:

Je maakt een suikeroplossing van 50 gram suiker in een volume van 400 ml.
De molecuulformule van suiker is C12H22O11

Wat is de molariteit van deze oplossing?

Chemische berekeningen

Chemische berekeningen

De molariteit van suiker (C12H22O11 ) is 0,37 mol/l

Kortere notatie:

1. [C12H22O11] = 0,37 mol/l (formule van opgeloste stoffen in water geven we weer tussen rechte haken)

2. 0,37 M C12H22O11

Chemische berekeningen

M = molmassa = massa (g) = hoeveelheid van een zuivere stof

M = molariteit = mol/l = in oplossing/opgelost

Chemische berekeningen

Wat is de molariteit van een oplossing van 0,600 mol suiker in 3,00 liter oplossing?

Chemische berekeningen

Molariteit en concentratie worden vaak door elkaar gebruikt.

Als we een zout oplossen in water, splitst het zout zich in ionen.

We lossen 1 mol NaCl op in 1 liter water:

de molariteit 1 mol/l, 1 M NaCl

Chemische berekeningen

We hebben geen NaCl in oplossing, maar Na+ en Cl-

De NaCl concentratie is niet 1 mol/l

(we hebben geen NaCl in de oplossing).
De oplossing bevat wel 1 mol/l Na+ en 1 mol/l Cl- ionen.

De concentraties zijn dus [Na+] is 1 mol/l en [Cl-] is 1 mol/l

Chemische berekeningen

Wat is de concentratie Ca2+ -ionen en wat is de concentratie Cl– -ionen in een oplossing van 0,150 M calciumchloride (CaCl2 )?

Wat is de concentratie OH- -ionen als je 4,00 g NaOH (s) in water oplost tot 250 ml oplossing?

De OH- -concentratie in een oplossing is 5 mmol/ml. Wat is de OH- -concentratie in mol/l?

Chemische berekeningen

Massapercentage

Chemische berekeningen

• Wat is het massapercentage aluminium (Al) in aluminiumoxide (Al2O3)?

• Wat is het massapercentage van 3,56 g suiker in 250 gram oplossing?

Chemische berekeningen

Omrekenen massapercentage naar molariteit

Chemische berekeningen

Chemische berekeningen

Wat is de molariteit van 12,0 m% ammoniak (NH 3 )?
De dichtheid van de oplossing is 950 g/l.

Chemische berekeningen

Chemische berekeningen

Volumepercentages berekenen

In 175 liter lucht zit ongeveer 36,5 liter zuurstofgas. Wat is het volumepercentage zuurstofgas in lucht?

Chemische berekeningen

Wat is %, ppm en ppb

% = procent = 1 per honderd

‰ = promille = 1 per duizend

ppm = parts per million

ppb = parts per billion

Chemische berekeningen

Chemische berekeningen

Stap 1:

• van percentage naar fractie: delen door 100;

• van promillage naar fractie: delen door 1000;

• van ppm naar fractie: delen door 1.000.000;

• van ppb naar fractie: delen door 1.000.000.000.

Stap 2:

• van fractie naar percentage: vermenigvuldigen met 100;

• van fractie naar promillage: vermenigvuldigen met 1000;

• van fractie naar ppm: vermenigvuldigen met 1.000.000;

• van fractie naar ppb: vermenigvuldigen met 1.000.000.000.

Chemische berekeningen

Bij percentages hebben we massa% of volume%

Ditzelfde zou je moeten doen bij promilage, ppm, ppb en fractie.
In de praktijk gebeurt dit niet, dit kan tot verwarring leiden.
Gehaltes in promille, ppm of ppb kunnen beter vermeden worden.

Chemische berekeningen

Bij vaste stoffen betekent %, ‰, ppm of ppb bijna altijd massa%

Bij vloeistoffen kan het slaan op massa’s of volumes.

Chemische berekeningen

In 100 g tonijn zit 2,0 μg vitamine B12.

1. Wat is het vitaminegehalte in ppm?

2. Wait is het gehalte in µg/g?

Chemische berekeningen

Chemische berekeningen

MAC-waarde = maximale aanvaarde concentratie.

Chemische berekeningen

Chemische berekeningen

Je werkt in een ruimte met een volume van 400 m3 . Je laat een fles tolueen op de grond vallen. In de fles zat 250 g tolueen (C7 H8 ). Het tolueen verdampt. Je leest op het etiket van een oude fles dat de MAC-waarde van tolueen 40 ppm is. De temperatuur is 300 K en de druk is 100 kPa. Kun je in de ruimte blijven of moet je de ruimte verlaten?

Chemische berekeningen

Chemische berekeningen

Chemische berekeningen