Energie bij reacties (Scheikunde vwo), les 3: Terugblik quiz

• newEditor
• Scheikunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 4-6

Introduction

Terugblikquiz van elf vragen over het hele onderwerp: exo- en endotherm, het energiediagram, ΔE met vormingswarmtes, energiebehoud en kwaliteit van energie. Geschikt als afsluiting of herhaling; de antwoorden staan in de notities.

Thermietlassen van een spoorstaaf (foto: PetrS, CC BY-SA 3.0)

EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · REACTIES · ENERGIE

Quiz

Terugblik: Energie bij reacties

Les 3 van 3. Leerlingen beantwoorden individueel; bespreek na elke paar vragen kort de antwoorden. Image credit: PetrS / Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0

Fotosynthese neemt zonne-energie op. Wat geldt voor de verbranding van glucose?

A

Endotherm, dezelfde ΔE met tegengesteld teken

B

Exotherm, dezelfde ΔE met hetzelfde teken

C

Endotherm, dezelfde ΔE met hetzelfde teken

D

Exotherm, dezelfde ΔE met tegengesteld teken

De omgekeerde reactie heeft dezelfde ΔE met het tegengestelde teken: fotosynthese is endotherm (ΔE > 0), de verbranding exotherm (ΔE < 0). Verwachte fout: het teken niet laten omdraaien. Syllabus R5.1.

Endotherm: zet op volgorde, van laag naar hoog

1

Top met katalysator

2

Producten

3

Top zonder katalysator

4

Beginstoffen

Endotherm: de producten liggen hoger dan de beginstoffen. Elke overgangstoestand ligt boven beide; de katalysator verlaagt de top. Verwachte fout: de top met katalysator onder de producten zetten. Syllabus R5.1 en R5.2.

CO(g) + H₂O(g) → CO₂(g) + H₂(g); Δf: CO −1,11; H₂O(g) −2,42; CO₂ −3,94. ΔE?

A

+0,41·10⁵ J

B

−0,41·10⁵ J

C

−7,47·10⁵ J

D

−1,52·10⁵ J

Producten: −3,94 + 0 = −3,94 (H₂ is een element). Beginstoffen: −1,11 + (−2,42) = −3,53. ΔE = −3,94 − (−3,53) = −0,41·10⁵ J (Δf in 10⁵ J mol⁻¹). Verwachte fouten: het teken omdraaien (+0,41), alles optellen (−7,47) en CO vergeten (−3,94 − (−2,42) = −1,52). Vergelijking klopt: links 1 C, 2 O en 2 H; rechts 1 C, 2 O en 2 H. Syllabus R5.3.

NO₂(g) heeft Δf = +0,33·10⁵ J mol⁻¹. ΔE voor N₂ + 2 O₂ → 2 NO₂?

A

+0,33·10⁵ J

B

−0,66·10⁵ J

C

+0,66·10⁵ J

D

+1,32·10⁵ J

Producten: 2 × (+0,33) = +0,66; beginstoffen zijn elementen: 0. ΔE = +0,66·10⁵ J, endotherm. Verwachte fouten: de coëfficiënt 2 vergeten (+0,33), het teken omdraaien en de coëfficiënt verkeerd toepassen (4 × 0,33). Syllabus R5.3.

2 Al + Fe₂O₃ → Al₂O₃ + 2 Fe: ΔE = −8,52; Δf Fe₂O₃ = −8,24. Δf Al₂O₃? (10⁵ J mol⁻¹)

A

−16,76

B

−0,28

C

+16,76

D

−8,52

ΔE = Δf(Al₂O₃) − Δf(Fe₂O₃): −8,52 = x − (−8,24), dus x = −8,52 − 8,24 = −16,76·10⁵ J mol⁻¹. Controle: −16,76 − (−8,24) = −8,52. Al en Fe zijn elementen: 0. Verwachte fouten: het teken van Δf Fe₂O₃ verkeerd gebruiken (x = −0,28), het teken van het antwoord omdraaien (+16,76) en ΔE overnemen (−8,52). Vergelijking klopt: links 2 Al, 2 Fe, 3 O; rechts 2 Al, 3 O, 2 Fe. Syllabus R5.4.

Accu: 200 kJ elektrisch erin, 150 kJ chemisch opgeslagen. Waar blijft de rest?

A

50 kJ verdwijnt; het totaal neemt af

B

50 kJ wordt warmte; het totaal blijft gelijk

C

50 kJ wordt extra chemische energie

D

50 kJ wordt extra elektrische energie

Energiebehoud: 200 kJ = 150 kJ + 50 kJ warmte. De warmte is van lage kwaliteit. Verwachte fout: de rest als verloren energie zien. Syllabus R5.5 en C9.

Vul in

ΔE is de som van de vormingswarmtes van de producten min die van de beginstoffen, elk maal de coëfficiënt uit de vergelijking.

producten

beginstoffen

coëfficiënt

elementen

index

Formule van de dia ΔE uit vormingswarmtes. Syllabus R5.3.

Een exotherme verbranding start pas na verhitten tot 250 °C. Wat betekent dat?

A

ΔE is positief tot de reactie gestart is

B

De reactie is eigenlijk endotherm

C

Er is al een katalysator aanwezig

D

De ontbrandingstemperatuur ligt bij 250 °C

Starten hangt af van Ea, niet van het teken van ΔE. Bij 250 °C halen genoeg deeltjes Ea. Verwachte fout: denken dat verhitting betekent dat de reactie endotherm is. Syllabus R5.1.

2 H₂O(l) → 2 H₂(g) + O₂(g); Δf H₂O(l) = −2,86·10⁵ J mol⁻¹. ΔE?

A

+5,72·10⁵ J

B

+2,86·10⁵ J

C

−5,72·10⁵ J

D

+8,58·10⁵ J

Producten zijn elementen: 0. Beginstoffen: 2 × (−2,86) = −5,72. ΔE = 0 − (−5,72) = +5,72·10⁵ J, endotherm; er is elektrische energie nodig (elektrolyse). Verwachte fouten: de coëfficiënt vergeten (+2,86), het teken omdraaien en 3 × 2,86 (+8,58). Syllabus R5.3.

Exotherm: is Ea terug groter of kleiner? Verklaar.

Groter: de producten liggen lager dan de beginstoffen, dus de top ligt verder boven de producten. Ea terug = Ea heen − ΔE en ΔE is negatief, dus Ea terug = Ea heen + |ΔE|. Verwachte fout: zeggen dat ze gelijk zijn, of alleen het antwoord zonder verklaring. Syllabus R5.1 en R5.2.

0,200 kg water koelt 3,5 K af (c = 4,18·10³). Warmte opgenomen door de reactie?

A

2,9·10⁶ J

B

1,5·10⁴ J

C

2,9·10³ J

D

0,70 J

Q = m · c · ΔT = 0,200 × 4,18·10³ × 3,5 = 2,9·10³ J (twee significante cijfers: 2926 J); de reactie is endotherm. Verwachte fouten: de massa in g invullen (2,9·10⁶), de massa vergeten (1,5·10⁴) en c vergeten (0,70). Syllabus R5.5.

Hoe zeker voel je je over dit onderwerp?

1

Heel zeker

2

Redelijk zeker

3

Niet zo zeker

4

Helemaal niet zeker

Gebruik de uitslag om te bepalen of je een onderdeel herhaalt.

EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · REACTIES · ENERGIE

Goed gedaan!

Je kunt nu energie bij reacties tekenen, berekenen en beoordelen: van energiediagram tot energiebalans.