Zuren en basen (Scheikunde vwo), les 2: Examentraining

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

Introductie

Examentraining met vier vraagtypen en acht vragen in examenstijl: zuur-basekoppels, reactievergelijkingen opstellen, sterkte en verloop met Kz, en een buffer uitleggen.

Universele indicator in reageerbuizen (foto: Knowledge genome, CC BY-SA 4.0)

EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · ZUREN · STERKTE EN BUFFERS

Examentraining

Zuren en basen: zo pak je examenvragen aan

Les 2 van 3. Laat leerlingen in tweetallen overleggen bij de open vragen. Image credit: Knowledge genome / Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0

EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · ZUREN · STERKTE EN BUFFERS

Wat ga je kunnen?

Ik kan koppels herkennen, zuur-basereacties opstellen, sterkte en verloop beoordelen met Kz en een buffer uitleggen.

EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · ZUREN · STERKTE EN BUFFERS

Zo pak je een examenvraag aan

• 1. Lees: welke deeltjes staan H⁺ af of op en welke Kz-waarden zijn gegeven?

• 2. Wijs aan: zet bij elk deeltje zuur of base en zoek de koppels.

• 3. Redeneer: vergelijk Kz, of bepaal welk koppel de H⁺ opvangt.

• 4. Controleer: kloppen atomen en lading, en past de toestand erbij?

EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · ZUREN · STERKTE EN BUFFERS

Vraagtype 1: zuur-basekoppels

• Zoek in de reactie welk deeltje H⁺ afstaat en welk H⁺ opneemt.

• Een zuur-basekoppel verschilt precies één H⁺: HCO₃⁻/CO₃²⁻, H₂PO₄⁻/HPO₄²⁻.

• Een deeltje dat in twee koppels voorkomt, kan zuur én base zijn.

• Wat het is, hangt van de reactiepartner af.

H₂PO₄⁻ + OH⁻ → HPO₄²⁻ + H₂O. Wat is H₂PO₄⁻ in deze reactie?

A

Een base: het neemt een H⁺ op

B

Een zuur: het neemt OH⁻ op

C

Een base: het staat OH⁻ af

D

Een zuur: het staat een H⁺ af

H₂PO₄⁻ staat een H⁺ af aan OH⁻ en wordt HPO₄²⁻. Controle: 3 H, 1 P, 5 O links en rechts; lading 2− aan beide kanten. Verwachte fout: base kiezen omdat het een negatief ion is. Syllabus R1.7.

Welke twee deeltjes vormen samen een zuur-basekoppel?

A

H₃PO₄ en HPO₄²⁻

B

H₂PO₄⁻ en PO₄³⁻

C

H₃PO₄ en PO₄³⁻

D

H₂PO₄⁻ en HPO₄²⁻

In een koppel verschillen zuur en base één H⁺: H₂PO₄⁻ staat één H⁺ af en wordt HPO₄²⁻. De andere paren verschillen twee of drie H⁺. Verwachte fout: H₃PO₄ en PO₄³⁻ kiezen omdat het eerste en laatste deeltje zijn. Syllabus R1.3.

EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · ZUREN · STERKTE EN BUFFERS

Vraagtype 2: reactievergelijking opstellen

• Haal één H⁺ per reactiestap van het zuur af en zet hem bij de base.

• Een sterk zuur of sterke base reageert aflopend (→), een zwak met een zwak geeft ⇌.

• Tel atomen en lading links en rechts, en zet de toestanden erbij.

• Bij een koolstofdioxide-product: H₂CO₃ valt uiteen in CO₂ en H₂O.

Geef de reactie van HCO₃⁻(aq) met OH⁻(aq).

Goed antwoord: HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq) → CO₃²⁻(aq) + H₂O(l). Controle: 2 H, 1 C, 4 O links en rechts; lading 2− aan beide kanten. HCO₃⁻ is hier het zuur. Verwachte fouten: CO₂ als product schrijven of de lading van CO₃²⁻ vergeten. Syllabus R1.7.

Soda (CO₃²⁻) reageert met azijnzuur. Welke vergelijking klopt?

A

CO₃²⁻ + CH₃COOH → CO₂ + H₂O + CH₃COO⁻

B

CO₃²⁻ + 2 CH₃COOH → CO₂ + H₂O + 2 CH₃COO⁻

C

CO₃²⁻ + 2 CH₃COOH → CO₂ + H₂O + 2 CH₃COO

D

CO₃²⁻ + 2 CH₃COOH → CO₂ + 2 H₂O + 2 CH₃COO⁻

Controle goede antwoord: links 1 + 4 = 5 C, 8 H, 3 + 4 = 7 O, lading 2−; rechts 1 + 4 = 5 C, 2 + 6 = 8 H, 2 + 1 + 4 = 7 O, lading 2 × 1− = 2−. Afleiders: te weinig azijnzuur (H en lading kloppen niet), lading van het acetaat vergeten, en te veel H₂O (H en O kloppen niet). Syllabus R1.1 en R1.7.

EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · ZUREN · STERKTE EN BUFFERS

Vraagtype 3: sterkte en verloop met Kz

• Gegeven Kz: CH₃COOH 1,8·10⁻⁵, H₂CO₃ 4,5·10⁻⁷, NH₄⁺ 5,6·10⁻¹⁰, HCO₃⁻ 4,7·10⁻¹¹.

• Groter Kz is een sterker zuur, en dus een zwakkere base in het koppel.

• Evenwicht: vergelijk Kz van het zuur links met dat van het zuur rechts.

• Het evenwicht ligt aan de kant van het zwakkere zuur.

Kz(HCO₃⁻) = 4,7·10⁻¹¹ en Kz(NH₄⁺) = 5,6·10⁻¹⁰. Welke base is sterker?

A

CO₃²⁻, want HCO₃⁻ heeft de grotere Kz

B

NH₃, want NH₄⁺ is het zwakkere zuur

C

CO₃²⁻, want HCO₃⁻ is het zwakkere zuur

D

NH₃, want NH₄⁺ heeft de kleinere Kz

Kz(HCO₃⁻) is kleiner dan Kz(NH₄⁺), dus HCO₃⁻ is het zwakkere zuur en de base van zijn koppel, CO₃²⁻, de sterkere base. Verwachte fout: de redenering omdraaien en een groter Kz bij de sterkere base zoeken. Syllabus R1.8.

Kz: NH₄⁺ 5,6·10⁻¹⁰, HCO₃⁻ 4,7·10⁻¹¹. Waar ligt NH₃ + HCO₃⁻ ⇌ NH₄⁺ + CO₃²⁻?

A

Links, want NH₄⁺ is het sterkere zuur

B

Rechts, want NH₄⁺ is het sterkere zuur

C

Links, want HCO₃⁻ is het sterkere zuur

D

Rechts, want HCO₃⁻ is het sterkere zuur

Zuur links: HCO₃⁻ met Kz 4,7·10⁻¹¹. Zuur rechts: NH₄⁺ met Kz 5,6·10⁻¹⁰, dat is groter. Het evenwicht ligt dus links, bij het zwakkere zuur. Controle vergelijking: links 1 N, 3 + 1 = 4 H, 1 C, 3 O en lading 1−; rechts 1 N, 4 H, 1 C, 3 O en lading 1+ + 2− = 1−. Verwachte fout: de richting verkeerd om bepalen. Syllabus R1.7 en R1.8.

EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · ZUREN · STERKTE EN BUFFERS

Vraagtype 4: een buffer uitleggen

• Een buffer heeft een zwak zuur en de base van hetzelfde koppel nodig.

• Extra H₃O⁺ wordt opgenomen door de base, extra OH⁻ door het zuur.

• Het zuur en de base reageren weg: de buffer raakt uitgeput.

• Noem altijd beide deeltjes en de reactie.

Waarom werkt een mengsel van HCO₃⁻ en CO₃²⁻ als buffer?

A

Beide deeltjes zijn een sterke base

B

Zwak zuur en de base van dat koppel zijn er

C

Het zijn twee verschillende zwakke zuren

D

HCO₃⁻ is een sterk zuur, CO₃²⁻ zijn base

HCO₃⁻ is een zwak zuur en CO₃²⁻ de base van hetzelfde koppel: dat is een buffer. Het bevat HCO₃⁻ + OH⁻ → CO₃²⁻ + H₂O (extra base) en CO₃²⁻ + H₃O⁺ → HCO₃⁻ + H₂O (extra zuur). Verwachte fout: denken dat twee zwakke zuren al een buffer vormen. Syllabus R1.9.

Een buffer krijgt heel veel H₃O⁺. Wat gebeurt er uiteindelijk?

A

Het zwakke zuur raakt op en de pH daalt sterk

B

De buffer blijft onbeperkt de pH constant houden

C

De base verandert in een sterk zuur

D

De base raakt op en de pH daalt sterk

De base van het koppel neemt de H⁺ op; is die opgebruikt, dan blijft H₃O⁺ over en daalt de pH sterk. Verwachte fout: denken dat een buffer onbeperkt werkt. Syllabus R1.9.

Welk vraagtype vind jij het lastigst?

1

Koppels, zuur én base

2

Reactievergelijking opstellen

3

Sterkte en verloop met Kz

4

Een buffer uitleggen

Kies bij de uitkomst één vraagtype voor extra oefening.

EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · ZUREN · STERKTE EN BUFFERS

Tips voor op het examen

• Het zuur en de base van een koppel verschillen precies één H⁺: let op de lading.

• Bij een evenwicht: het zwakkere zuur staat aan de kant waar het evenwicht ligt.

• Een buffer is nooit een sterk zuur met zijn base, altijd een zwak zuur met zijn base.

• Gegeven Kz in de vraag? Gebruik die, niet de waarde uit je geheugen.