pH-berekeningen (Scheikunde vwo), les 2: Examentraining
pH-papier met kleurenschaal: de kleur geeft de pH (foto: Sahaya Rajan S, CC0)
EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · REKENEN · PH EN KZ
Examentraining
pH-berekeningen: zo pak je examenvragen aan
Lesduur is: 45 minIntroductie
Onderdelen in deze les
pH-papier met kleurenschaal: de kleur geeft de pH (foto: Sahaya Rajan S, CC0)
EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · REKENEN · PH EN KZ
Examentraining
pH-berekeningen: 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 EN KZ
Wat ga je kunnen?
Ik kan examenvragen over de pH van sterke en zwakke zuren en basen oplossen, met en zonder benadering, en terugrekenen naar de concentratie.
Deze slide heeft geen instructies
EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · REKENEN · PH EN KZ
Zo pak je een examenvraag aan
1. Lees: zuur of base, sterk of zwak, en welke gegevens (c, Kz, Kb, pH) staan er?
2. Kies: sterk: [H₃O⁺] of [OH⁻] = c × index. Zwak: evenwichtsvoorwaarde, tabel en x.
3. Controleer: is x / c kleiner dan ongeveer 5 %? Zo niet: los de tweedegraadsvergelijking op.
4. Rond af: decimalen in de pH = significante cijfers in c; bij een base pH = 14,00 − pOH.
Deze slide heeft geen instructies
Bodem-pH bepalen met een kleurenkaart (foto: CSIRO, CC BY 3.0)
EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · REKENEN · PH EN KZ
Vraagtype 1: sterk zuur of sterke base
Een sterk zuur of sterke base ioniseert volledig: [H₃O⁺] of [OH⁻] volgt uit c en de index.
Heb je massa en volume? Eerst n = m / M, dan c = n / V (zoek M op in Binas).
Bij een base: eerst de pOH, dan pH = 14,00 − pOH.
Context: de pH van een bodemextract of een schoonmaakoplossing berekenen.
Image credit: CSIRO Forestry and Forest Products / Wikimedia Commons, CC BY 3.0
0,0050 mol Ba(OH)₂ opgelost tot 1,00 L oplossing. Wat is de pH?
11,70
2,00
12,00
2,30
c(Ba(OH)₂) = 0,0050 mol L⁻¹, [OH⁻] = 2 × 0,0050 = 0,010 mol L⁻¹, pOH = 2,00, pH = 12,00 (twee keer nagerekend). Verwachte fouten: de index vergeten (pOH 2,30 geeft pH 11,70), de pOH als pH noteren (2,00) en de pOH van c zonder index noteren (2,30). Syllabus R&A1.5.
0,365 g HCl (M = 36,46 g mol⁻¹) tot 250,0 mL. Wat is de pH?
4,397
2,000
1,397
−0,164
n = 0,365 / 36,46 = 1,001·10⁻² mol; c = 1,001·10⁻² / 0,2500 = 4,004·10⁻² mol L⁻¹; pH = −log(4,004·10⁻²) = 1,397 (drie significante cijfers, dus drie decimalen; twee keer nagerekend). Verwachte fouten: mL niet omrekenen naar L (4,397), n / 1,00 L nemen (2,000) en de massa als c gebruiken (c = 1,46, pH −0,164). Syllabus R&A1.2, R&A1.4 en R&A1.5.
pH-meter met elektrode in een bekerglas in een schoollaboratorium (foto: Vis M, CC BY-SA 4.0)
EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · REKENEN · PH EN KZ
Vraagtype 2: zwak zuur of zwakke base
Stel de evenwichtsvoorwaarde op en gebruik [H₃O⁺] = [Z⁻] = x of [OH⁻] = [BH⁺] = x.
Met de benadering: x = √(Kz × c) of x = √(Kb × c). Kz of Kb wordt gegeven of staat in Binas.
Controleer x / c voordat je de benadering gebruikt.
Context: de pH van een oplossing van een zwak zuur of een zwakke base voorspellen.
Image credit: Vis M / Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0
Azijnzuur 0,25 mol L⁻¹ (Kz = 1,8·10⁻⁵). Bereken de pH met de benadering.
2,67
0,60
5,35
4,74
x = √(1,8·10⁻⁵ × 0,25) = 2,1·10⁻³ mol L⁻¹; pH = 2,67 (twee keer nagerekend: 2,6734; x / c = 0,85 %). Verwachte fouten: het zuur als sterk behandelen (pH = −log 0,25 = 0,60), de wortel vergeten (pH 5,35) en −log Kz nemen (4,74). Syllabus R&A1.5.
0,50 M NH₃, Kb = 1,8·10⁻⁵. Wat is de pH?
x = [OH⁻] = √(1,8·10⁻⁵ × 0,50) = 3,0·10⁻³ mol L⁻¹; pOH = 2,52; pH = 14,00 − 2,52 = 11,48 (twee keer nagerekend: 11,477; x / c = 0,6 %, dus de benadering geeft dezelfde pH als de exacte oplossing). Verwachte fouten: pOH als pH noteren (2,52), de wortel vergeten of Kb × c nemen. Syllabus R&A1.5.
EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · REKENEN · PH EN KZ
Vraagtype 3: de benadering mag niet
Is x / c groter dan ongeveer 5 %, dan geeft de benadering een merkbaar verkeerde pH.
Gebruik dan x² + K·x − K·c = 0 met K = Kz of Kb, en kies de positieve oplossing.
Met de abc-formule: x = (−K + √(K² + 4·K·c)) / 2.
Context: een verdunde oplossing van een zuur of base met een vrij grote Kz of Kb.
Deze slide heeft geen instructies
Methylamine 5,0·10⁻³ M, Kb = 4,4·10⁻⁴. Wat is de pH (zonder benadering)?
11,17
11,70
2,89
11,11
x² + 4,4·10⁻⁴·x − 4,4·10⁻⁴ × 5,0·10⁻³ = 0 geeft x = [OH⁻] = 1,28·10⁻³ mol L⁻¹; pOH = 2,89; pH = 11,11 (twee keer nagerekend: 11,107). De benadering geeft x / c = 30 % en pH 11,17. Verwachte fouten: benadering gebruiken (11,17), de base als sterk behandelen (pOH 2,30, pH 11,70) en de pOH als pH noteren (2,89). Syllabus R&A1.5 en A8.6.
HCOOH 2,0·10⁻³ M, Kz = 1,8·10⁻⁴. pH zonder benadering?
x² + 1,8·10⁻⁴·x − 1,8·10⁻⁴ × 2,0·10⁻³ = 0 geeft x = 5,17·10⁻⁴ mol L⁻¹; pH = 3,29 (twee keer nagerekend: 3,2868). De benadering geeft 3,22 (x / c = 30 %). Verwachte fouten: benadering (3,22), het sterk-zuurantwoord (2,70) en een tekenfout in de abc-formule. Syllabus R&A1.5 en A8.6.
EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · REKENEN · PH EN KZ
Vraagtype 4: terugrekenen en zouten
Uit de pH volgt x. Voor een zwakke base: x = [OH⁻] = 10 tot de macht −pOH.
Dan c = x² / K + x, met K = Kz of Kb. Een tabel is niet nodig.
Een zout van een zwak zuur bevat een zwakke base: Kb = Kw / Kz.
Context: de concentratie van een ammoniaoplossing bepalen uit een pH-meting.
Deze slide heeft geen instructies
Ammonia, pH 10,80, Kb = 1,8·10⁻⁵. Bereken c in mol L⁻¹.
pOH = 14,00 − 10,80 = 3,20; x = [OH⁻] = 10^(−3,20) = 6,31·10⁻⁴ mol L⁻¹; c = x² / Kb + x = 3,98·10⁻⁷ / 1,8·10⁻⁵ + 6,31·10⁻⁴ = 2,21·10⁻² + 6,3·10⁻⁴ = 2,3·10⁻² mol L⁻¹ (twee significante cijfers; twee keer nagerekend: 2,27·10⁻²). Verwachte fouten: x = c nemen (6,3·10⁻⁴), de pOH niet gebruiken ([H₃O⁺] = 10^(−10,80)) en de x niet optellen (2,2·10⁻²). Syllabus R&A1.5.
0,10 M NaCH₃COO, Kz(CH₃COOH) = 1,8·10⁻⁵. Wat is de pH?
5,13
8,87
7,00
2,87
Acetaat is een zwakke base: Kb = 1,0·10⁻¹⁴ / 1,8·10⁻⁵ = 5,6·10⁻¹⁰; [OH⁻] = √(5,56·10⁻¹⁰ × 0,10) = 7,5·10⁻⁶ mol L⁻¹; pOH = 5,13; pH = 8,87 (twee keer nagerekend: 8,872). Verwachte fouten: de pOH als pH noteren (5,13), denken dat een zout neutraal is (7,00) en het zout als zwak zuur rekenen (2,87). Syllabus R&A1.5 en R&A1.6.
Welk vraagtype vind jij het lastigst?
Sterk zuur of sterke base
Zwak zuur met benadering
Zonder benadering rekenen
Terugrekenen en zouten
Deze slide heeft geen instructies
EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · REKENEN · PH EN KZ
Tips voor op het examen
Schrijf bij een zwak zuur of een zwakke base altijd eerst de evenwichtsvoorwaarde op.
Bereken x / c voordat je de benadering gebruikt: groter dan ongeveer 5 % betekent abc-formule.
Bij een base is de uitkomst van x een [OH⁻]: ga via pOH naar de pH.
Rond pas aan het eind af: decimalen in de pH = significante cijfers in c.
Deze slide heeft geen instructies
