Chemisch evenwicht (Scheikunde vwo), les 2: Examentraining
Oplossingen van kobaltverbindingen: roze, blauw en groen (publiek domein)
EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · REACTIES · EVENWICHT
Examentraining
Chemisch evenwicht: zo pak je examenvragen aan
Lesduur is: 45 minIntroductie
Onderdelen in deze les
Oplossingen van kobaltverbindingen: roze, blauw en groen (publiek domein)
EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · REACTIES · EVENWICHT
Examentraining
Chemisch evenwicht: zo pak je examenvragen aan
Les 2 van 3. Laat leerlingen in tweetallen overleggen bij de open vragen. Image credit: Chemicalinterest / Wikimedia Commons, publiek domein
EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · REACTIES · EVENWICHT
Wat ga je kunnen?
Ik kan een evenwichtsvoorwaarde opstellen, Q en K vergelijken, een verschuiving verklaren en de rol van temperatuur en katalysator toelichten.
Deze slide heeft geen instructies
EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · REACTIES · EVENWICHT
Zo pak je een examenvraag aan
1. Lees: welk evenwicht, welke toestanden, welke gegevens (K, concentraties, verandering)?
2. Schrijf Q: producten boven, beginstoffen onder, coëfficiënten als machten, geen vaste stoffen of water als oplosmiddel.
3. Vergelijk: Q met K: bij Q < K verloopt de heenreactie, bij Q > K de terugreactie.
4. Verklaar: noem wat er verandert (concentratie, volume, temperatuur of katalysator) en wat dat met Q of K doet.
Deze slide heeft geen instructies
EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · REACTIES · EVENWICHT
Vraagtype 1: evenwichtsvoorwaarde
Q = producten boven, beginstoffen onder; elke concentratie tot de macht van de coëfficiënt.
Laat zuivere vaste stoffen (s) en water als oplosmiddel weg, ook als ze rechts staan.
Gassen (g) en opgeloste stoffen (aq) komen wel in Q.
De evenwichtsvoorwaarde is Q = K: schrijf Q uit en zet K ervoor.
Deze slide heeft geen instructies
Welke Q hoort bij CH₄(g) + H₂O(g) ⇌ CO(g) + 3 H₂(g)?
[CO][H₂]³ / ([CH₄][H₂O])
[CO][H₂] / ([CH₄][H₂O])
[CH₄][H₂O] / ([CO][H₂]³)
[CO][H₂]³ / [CH₄]
Syllabus R&A1.6. Nagerekend: C 1 = 1, O 1 = 1, H 4 + 2 = 6 = 6, klopt. Alle stoffen zijn gassen en staan in Q; H₂ heeft coëfficiënt 3. Verwachte fouten: de 3 vergeten, de breuk omdraaien, water weglaten omdat het water is (hier is het een gas).
Geef Q: Fe₃O₄(s) + 4 H₂(g) ⇌ 3 Fe(s) + 4 H₂O(g)
Goed antwoord: Q = [H₂O]⁴ / [H₂]⁴. Nagerekend: Fe 3 = 3, O 4 = 4, H 8 = 8, klopt. De vaste stoffen Fe₃O₄ en Fe staan niet in Q; H₂O is hier een gas en staat er wel in. Verwachte fout: de vaste stoffen toch in de breuk zetten. Syllabus R&A1.6.
EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · REACTIES · EVENWICHT
Vraagtype 2: Q berekenen en vergelijken met K
Reken Q uit met de gegeven concentraties in mol L⁻¹; kwadrateer of tot de macht waar de coëfficiënt dat vraagt.
Vergelijk Q met K: Q < K, de heenreactie verloopt; Q > K, de terugreactie verloopt.
Noem welke stof toeneemt en welke afneemt.
Rond af op evenveel significante cijfers als het gegeven met de minste.
Deze slide heeft geen instructies
N₂O₄ ⇌ 2 NO₂, K = 4,0·10⁻³. [N₂O₄] = 0,050 en [NO₂] = 0,020 mol/L. Verloop?
Naar rechts: Q = 8,0·10⁻³ is groter dan K
Naar links: Q = 8,0·10⁻³ is groter dan K
Naar links: Q = 8,0·10⁻³ is kleiner dan K
Naar rechts: Q = 2,0·10⁻³ is kleiner dan K
Syllabus R&A1.6, R4.2. Nagerekend: Q = [NO₂]² / [N₂O₄] = (0,020)² / 0,050 = 4,0·10⁻⁴ / 0,050 = 8,0·10⁻³; dat is groter dan K = 4,0·10⁻³, dus de terugreactie verloopt (naar links, meer N₂O₄). Q zonder kwadraat: 0,020 / 0,050 = 0,40. Verwachte fouten: de richting verkeerd om, of de macht 2 vergeten. K is een gegeven in de opgave.
2 SO₂ + O₂ ⇌ 2 SO₃. [SO₂] 0,20; [O₂] 0,10; [SO₃] 0,40 mol/L. Wat is Q?
8,0
2,0·10¹
2,5·10⁻²
4,0·10¹
Syllabus R&A1.6. Nagerekend: S 2 = 2, O 4 + 2 = 6 = 6, klopt. Q = [SO₃]² / ([SO₂]²[O₂]) = (0,40)² / ((0,20)² × 0,10) = 0,16 / 0,0040 = 40, in twee significante cijfers 4,0·10¹. Afleiders: de macht 2 van [SO₂] vergeten geeft 0,16 / (0,20 × 0,10) = 8,0; alle machten vergeten geeft 0,40 / (0,20 × 0,10) = 20 (2,0·10¹); de breuk omgedraaid geeft 0,0040 / 0,16 = 0,025 (2,5·10⁻²). Waarschuw voor het verwisselen van teller en noemer en het vergeten van de coëfficiënt als macht.
EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · REACTIES · EVENWICHT
Vraagtype 3: een verschuiving verklaren
Welke grootheid verandert: een concentratie, het volume of de temperatuur?
Concentratie of volume: Q verandert, K niet. Temperatuur: K verandert.
Kijk of Q kleiner of groter wordt dan K en welke reactie dan verloopt.
Noem de richting en wat toeneemt of afneemt, bijvoorbeeld meer NH₃ of meer CaCO₃.
Deze slide heeft geen instructies
Bij N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ wordt NH₃ uit het mengsel gehaald. Wat gebeurt er?
Q wordt kleiner dan K, dus meer NH₃
Q wordt groter dan K, dus meer NH₃
Q wordt groter dan K, dus minder NH₃
K wordt kleiner, dus meer NH₃
Syllabus R4.2. NH₃ staat in de teller van Q = [NH₃]² / ([N₂][H₂]³): minder NH₃ geeft een kleinere Q, dus Q < K en de heenreactie verloopt (meer NH₃). K verandert niet, want de temperatuur verandert niet. Verwachte fouten: Q groter laten worden, of K laten veranderen.
CO₂ ontsnapt uit druipwater: Q > K of Q < K?
Evenwicht: CaCO₃(s) + CO₂(g) + H₂O(l) ⇌ Ca²⁺(aq) + 2 HCO₃⁻(aq), Q = [Ca²⁺][HCO₃⁻]² / [CO₂]. Goed antwoord: [CO₂] daalt, dus de noemer wordt kleiner en Q wordt groter dan K; de terugreactie verloopt, er ontstaat CaCO₃(s) (druipsteen). Verwachte fout: 'kleiner' kiezen doordat CO₂ links staat. Syllabus R4.2, R&A1.6.
EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · REACTIES · EVENWICHT
Vraagtype 4: temperatuur en katalysator
Temperatuur verandert K; welke kant K op gaat, staat in de gegevens.
Vergelijk Q (nog de oude K) met de nieuwe K en bepaal de richting.
Een katalysator versnelt heen en terug even sterk: alleen de insteltijd en de reactiesnelheid veranderen.
K, Q en de ligging blijven bij een katalysator gelijk.
Deze slide heeft geen instructies
Een evenwicht bij 300 K wordt verwarmd tot 350 K; K wordt groter. Wat volgt?
Q > nieuwe K: de terugreactie verloopt
K blijft gelijk, dus er verandert niets
Q < nieuwe K: de heenreactie verloopt
Q < nieuwe K: de terugreactie verloopt
Syllabus R4.2 (verandering in K). Bij 300 K was Q = K(300 K). Na verwarmen is K groter, Q is direct nog gelijk aan de oude K en dus kleiner dan de nieuwe K: de heenreactie verloopt tot Q = nieuwe K. Verwachte fouten: denken dat K constant is, of de richting verkeerd om koppelen aan Q < K.
Waarom een katalysator in een NH₃-fabriek?
Goed antwoord: het evenwicht N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ stelt zich sneller in (kortere insteltijd, grotere reactiesnelheid), zodat de fabriek per uur meer NH₃ maakt. In evenwicht komt er niet meer NH₃: K en de ligging blijven gelijk. Verwachte fout: zeggen dat de katalysator het evenwicht naar rechts verschuift of het rendement in evenwicht verhoogt. Syllabus R4.3.
Welk vraagtype vind jij het lastigst?
Evenwichtsvoorwaarde opstellen
Q berekenen en vergelijken met K
Een verschuiving verklaren
Temperatuur en katalysator
Deze slide heeft geen instructies
EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · REACTIES · EVENWICHT
Tips voor op het examen
Zet eerst Q op papier, met de coëfficiënten als machten, voordat je rekent of redeneert.
Laat vaste stoffen en water als oplosmiddel weg, ook als ze in de vergelijking rechts staan.
Verklaar een verschuiving altijd met Q en K: wat verandert er, is Q kleiner of groter dan K, welke reactie verloopt?
Een katalysator verandert K en de ligging nooit, alleen de insteltijd.
Deze slide heeft geen instructies
