23VT Les reactiemechanismes en rekeken met reacties

• Scheikunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 3

Deze les

-Bespreken huiswerk

- Korte terugblik molecuul massa's

- Rekenen aan reacties

Leerdoelen

Na deze les kunnen jullie:

-  De massaverhouding opstellen bij een chemische reactie

- Berekenen hoeveel product er ontstaat bij een bekende hoeveelheid beginstof

- Berekenen hoeveel je van een beginstof nodig hebt bij een bekende hoeveelheid product

Bespreken Huiswerk

 Antwoorden zullen online gedeeld worden.

Voordoen: opgave 23D en 31C

Uitwerking 26D

KMnO₄ -> K₂O + MnO₂ + O₂

_{We maken deze reactievergelijking kloppend. Om te beginnen: De juiste volgorde opstellen van de reactievergelijking.}

Uitwerking 26D

KMnO₄ -> K₂O + MnO₂ + O₂

K

Mn

O

K vinden we op 2 plekken, Mn vinden we op 2 plekken. O vinden we op 3 plekken, O is ook als elementaire stof aanwezig!

Uitwerking 26D

KMnO₄ -> K₂O + MnO₂ + O₂

1 K 2

Mn

O

We kijken naar de eerste stof: K. Die is links 1x, maar rechts 2x aanwezig.

Uitwerking 26D

2 KMnO₄ -> K₂O + MnO₂ + O₂

2 K 2

Mn

O

Door links van de pijl de beginstof 2x te nemen, zijn K links en rechts gelijk. Vervolgens kijken we naar Mn.

Uitwerking 26D

2 KMnO₄ -> K₂O + MnO₂ + O₂

2 K 2

2 Mn 1

O

Voor de pijl zijn er 2 Mn atomen aanwezig. Na de pijl hebben we 1 Mangaan. Dit moet aangepast worden:

Uitwerking 26D

2 KMnO₄ -> K₂O + 2 MnO₂ + O₂

2 K 2

2 Mn 2

O

Nu staat er voor en na de pijl evenveel Mn. We gaan door naar zuurstof:

Uitwerking 26D

2 KMnO₄ -> K₂O + 2 MnO₂ + O₂

2 K 2

2 Mn 2

8 O 7

Links voor de pijl hebben we 8 zuurstof, rechts van de pijl hebben we nu 7 zuurstof.

Uitwerking 26D

2 KMnO₄ -> K₂O + 2 MnO₂ + O₂

2 K 2

2 Mn 2

8 O 7

Links voor de pijl hebben we 8 zuurstof, rechts van de pijl hebben we nu 7 zuurstof.

Uitwerking 26D

2 KMnO₄ -> K₂O + 2 MnO₂ + O₂

2 K 2

2 Mn 2

8 O 7

We kunnen de reactievergelijking nu kloppend maken door een breuk toe te voegen:

Uitwerking 26D

2 KMnO₄ -> K₂O + 2 MnO₂ + 1.5 O₂

2 K 2

2 Mn 2

8 O 8

We kunnen zuurstof X 1.5 doen: dan hebben we beide kanten 8 zuurstof aanwezig. 

Uitwerking 26D

4 KMnO₄ -> 2 K₂O + 4 MnO₂ + 3 O₂

4 K 4

4 Mn 4

16 O 16

 Vervolgens doen we alles X 2.

Nu de uitwerking zonder breuk:

Uitwerking 26D

2 KMnO₄ -> K₂O + 2 MnO₂ + O₂

2 K 2

2 Mn 2

8 O 7

De enige manier om links en rechts op een even aantal zuurstof te komen, is door K₂O aan te passen: Vervolgens weer bij begin beginnen.

Uitwerking 26D

2 KMnO₄ -> 2 K₂O + 2 MnO₂ + O₂

2 K 4

2 Mn 2

8 O 8

De verhouding van K klopt nu niet meer: Dit passen we nu weer aan.

Uitwerking 26D

4 KMnO₄ -> 2 K₂O + 2 MnO₂ + O₂

4 K 4

4 Mn 2

16 O 8

K klopt nu, maar nu klopt de verhouding Mn en O niet meer. We passen de verhouding Mn weer aan:

Uitwerking 26D

4 KMnO₄ -> 2 K₂O + 4 MnO₂ + O₂

4 K 4

4 Mn 4

16 O 12

Nu kloppen de verhoudingen K en Mn weer. Nu blijft er alleen zuurstof over.

Uitwerking 26D

4 KMnO₄ -> 2 K₂O + 4 MnO₂ + 3 O₂

4 K 4

4 Mn 4

16 O 16

Nu kloppen alle reactieverhoudingen, en staan er geen breuken in de som.

Uitwerking 31C

De vaste stof witte fosfor P_4, reageert met zuurstofgas tot de vaste stof difosforpentaoxide, P₂O_5.

Uitwerking 31C

De vaste stof witte fosfor P_4, reageert met zuurstofgas tot de vaste stof difosforpentaoxide, P₂O_5.

P₄ + O₂ -> P₂O₅

_{Maar we moeten de fasetoestanden niet vergeten!}

Uitwerking 31C

De vaste stof witte fosfor P_4, reageert met zuurstofgas tot de vaste stof difosforpentaoxide, P₂O_5.

P_{4 (s)} + O_{2 (g)} -> P₂O_{5 (s)}

Uitwerking 31C

P_{4 (s)} + O_{2 (g)} -> P₂O_{5 (s)}

Om deze reactie kloppend te maken, kijken we eerst wat de beste volgorde is: Zowel P als O komen twee keer voor.

Maar O komt als elementaire stof voor: O dus als laatste.

Uitwerking 31C

P_{4 (s)} + O_{2 (g)} -> P₂O_{5 (s)}

4 P 2

O

We zien dat om aan een gelijke hoeveelheid P te komen, we het product x 2 moeten doen:

Uitwerking 31C

P_{4 (s)} + O_{2 (g)} -> 2 P₂O_{5 (s)}

4 P 4

O

Zo kloppen de verhoudingen van P zowel links als rechts. Vervolgens kijken we naar O:

Uitwerking 31C

P_{4 (s)} + O_{2 (g)} -> 2 P₂O_{5 (s)}

4 P 4

2 O 10

Links hebben we 2 zuurstof, rechts hebben we 10 zuurstof. We moeten dus de hoeveelheid zuurstof voor de pijl verhogen:

Uitwerking 31C

P_{4 (s)} + 5 O_{2 (g)} -> 2 P₂O_{5 (s)}

4 P 4

10 O 10

Nu hebben we zowel links als rechts de juiste hoeveelheden P en O, en zijn de fasetoestanden aanwezig.

Terugblik

In hoofdstuk 3 hebben we het gehad over de atoommassa en de molecuul massa.

De massa van atomen en moleculen worden gegeven in u.

De massa's van atomen en moleculen zijn gegeven in het periodiek systeem van de elementen.

Wat is de molecuul massa van KMnO4?
Massa K: 39.1 u
Massa Mn: 54.9 u
Massa O: 16.0 u

Terugblik

De massa van een molecuul bereken je door de som van alle atomen te nemen:

39,1 + 54,9 + (4x 16.0) = 158 u.

Massaverhoudingen

De massaverhouding van een chemische reactie zijn de verhoudingen waarin beginstoffen met elkaar reageren, uitgedrukt in massa

Dit bereken je door de reactieverhouding te vermenigvuldigen met de massa van de stof.

Massaverhoudingen

Dit is de reactievergelijking van formatie van calciumoxide (CaO)

 Ca + O₂ -> CaO

Wanneer je de reactie mechanisme kloppend maakt krijg je de volgende reactie:

2 Ca + O2 -> 2 CaO

Dit heeft de een reactie verhouding van 2:1.

Want je laat 2 calcium reageren met 1 x 0₂

Massaverhoudingen

Maar voor de massa verhouding kijk je niet naar de reactie verhouding, maar naar de Massa verhouding.

 Voor calcium wordt de massa: 2 x 40.1= 80.2. De eerste deel van de massa verhouding wordt dus 80.2  

Voor zuurstof wordt de massa 16.0 x 2. Maar je hebt hier geen coefficient? Maar wel een index! 

Waar de Reactieverhouding alleen de hoeveelheid moleculen telt, houdt de Massaverhouding rekening met de massa's van de moleculen.

Je moet dus rekening houden met coëfficienten

En met de index in een reactievergelijking.

Element	Massa
Ca	40.1
O	16.0u

Massaverhoudingen

Fe + S -> FeS

We zien hier dat 1 atoom ijzer reageert met 1 atoom zwavel, tot 1 molecuul Ijzersufide. Dit geeft de volgende reactieverhouding:

Fe + S -> FeS

1:      1:        1

De reactieverhouding is 1:1

Massaverhoudingen

Maar als we kijken naar de massa van ijzer en zwavel, zien we dat deze niet gelijk zijn aan elkaar. De massaverhouding is dus anders: 

Stof	Massa
Ijzer	55,9 u
Zwavel	32,1 u

Ijzer heeft een massa van 55,9. Zwavel heeft een massa van 32,1. Wat is dan de Massaverhouding van deze reactie?

Massaverhouding

Ijzer reageert 1:1 met zwavel. De massaverhouding wordt dan 55,9 : 32,1.

Dit betekend dus dat 55,9 (kilo)gram ijzer met 32,1 (kilo)gram zwavel reageert.

Stof	Massa
Ijzer	55,9 u
Zwavel	32,1 u

Als 55,9 gram ijzer reageert met 32,1 gram zwavel. Hoeveel product ontstaat er dan?

Rekenen aan reacties

Er ontstaat dus 55,9 g + 32,1 g = 88,0 g ijzersulfide 

Dit kan je halen uit de wet van behoud van massa.

Massa Verhouding

2 Ca + O2 -> 2 CaO. Met de verhouding 2:2.

De verhouding van 2:2 houdt in dat de massa verhoudingen als volgt zijn:

Ca: 40,1 u

O: 16.0 u

80,2 : 32.0

Je kan namelijk niet een enkele zuurstof laten reageren, want O bestaat niet los in de natuur

Je laat 15.0 gram ijzer met zwavel reageren. Hoeveel gram zwavel kan er reageren?
*Hint* Kruislings vermenigvuldigen

Stof	Massa
Ijzer	55,9 u
Zwavel	32,1 u

Rekenen aan reacties

We vullen de bekende gegevens als volgt in:

	Fe	S
Massaverhouding (u)	55,9	32,1
Massa (g)	15.0	X

Rekenen aan reacties

Vervolgens berekenen we het ontbrekende gegeven als volgt:

15,0 g X 32,1 u / 55,9 u = 8,61 g zwavel.

	Fe	S
Massaverhouding (u)	55,9	32,1
Massa (g)	15.0	X

Rekenen aan reacties

Behalve het berekenen van de hoeveelheid zwavel, kunnen we ook berekenen hoeveel product er maximaal ontstaat als we 15.0 gram ijzer laten reageren:

Bereken hoeveel ijzersulfide er maximaal ontstaat wanneer je 15.0 gram ijzer laat reageren:

Rekenen aan reacties

Vervolgens berekenen we het ontbrekende gegeven als volgt:

15,0 g X 88,0 / 55,9 u = 23,6 gram zwavel.

	Fe	FeS
Massaverhouding (u)	55,9	88,0
Massa (g)	15.0	X

Huiswerk

Lezen paragraaf 4.3

Maken: 35 t/m 44