Les 6.2 Evenwichtsverschuivingen

• Scheikunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 4

Les 6.2 Evenwichtsverschuivingen

Planning

• Nakijken opgaven 6 t/m 10 (blz 136)
• Les 6.2 Evenwichtsverschuivingen
• Maken opgaven

Nakijken: 6 t/m 10 (blz 136)

9d niet

6

• a) 2 H₂O(l) → 2 H₂(g) + O₂(g)
  
• b) 2 H₂(g) + O₂(g) → 2 H₂O(l)
• c) De elektrolyse van water kost (elektrische) energie en is dus endotherm. Verbranden van waterstof levert energie op en is dus exotherm.
• d) +2,86∙10⁵ J mol⁻¹, want bij een omkeerbare reactie is het energie-effect even groot, maar tegengesteld aan elkaar.

7

• a) Een reactie is aflopend als een van de beginstoffen reageert. Dat is hier niet het geval, omdat er een mengsel van drie stoffen is ontstaan. Er heeft zich dus een chemisch evenwicht ingesteld

7b

8

• a) Tetramoleculen hebben geen –OH-groepen en ook geen –NH-groepen. Ze kunnen dus geen waterstofbruggen vormen met watermoleculen.
• b) In tetra bevinden zich geen zuurstofmoleculen. De oplossing is dus paarsviolet
• c) 

8c

9a

9

• b) atoombinding
• c) De waterstofbrug. In de afbeelding zijn –OH-groepen weergegeven.
• d) -
• e) CoCl₂∙6H₂O(s) → CoCl₂(s) + 6 H₂O(g)

10

• a) 6 CO₂(g) + 6 H₂O(l) → C₆H₁₂O₆(s) + 6 O₂(g)
  
• b) zuurstof
• c) CO₂(aq) ⇄ CO₂(g)
  
• d) Het is een verdelingsevenwicht, omdat koolstofdioxide zich over twee verschillende fasen heeft verdeeld. In dit geval is opgelost koolstofdioxide in evenwicht met gasvormig koolstofdioxide.

Leerdoelen 6.2 Evenwichtsverschuivingen

• Je kunt beredeneren of er sprake is van evenwicht en hoe de ligging van het evenwicht kan worden beïnvloed.
• Je kunt de invloed van een katalysator op de insteltijd en de ligging van een evenwicht toelichten.

Ligging van het evenwicht

• Evenwicht kan ''links'' of ''rechts'' liggen

• Voorbeeld: N₂(g) + 3 H₂(g) ⇄ 2 NH₃(g)
• Onder bepaalde omstandigheden 15% van de beginstoffen omgezet in ammoniak. Dat betekent dat 85% van de oorspronkelijke hoeveelheden van de beginstoffen stikstof en waterstof nog in het evenwichtsmengsel aanwezig is. Het evenwicht ligt hier dus links.

Beïnvloeden van evenwicht

• Wanneer tijdens het opnieuw instellen van het evenwicht de reactie naar rechts tijdelijk sneller verloopt dan de reactie naar links, zeg je: “Het evenwicht verschuift naar rechts.” 
• Door het verschuiven van evenwichten kun je invloed uitoefenen op de samenstelling van het evenwichtsmengsel om bijvoorbeeld de opbrengst van het gewenste reactieproduct te verhogen.

Principe van Le Chatelier

Bij een evenwichtsverstoring zal het evenwicht zodanig verschuiven dat de verstoring tegengegaan wordt. 

1. Concentratieverandering

Principe van Le Chatelier: Bij een evenwichtsverstoring zal het evenwicht zodanig verschuiven dat de verstoring tegengegaan wordt. 

N₂(g) + 3 H₂(g) ⇄ 2 NH₃(g)

• Wat als je ammoniakproducent bent? 

2. Volumeverandering

Principe van Le Chatelier: Bij een evenwichtsverstoring zal het evenwicht zodanig verschuiven dat de verstoring tegengegaan wordt. 

N₂(g) + 3 H₂(g) ⇄ 2 NH₃(g)

• Als het volume wordt verkleind, verschuift het evenwicht naar de kant van het kleinste aantal deeltjes.

2. Volumeverandering

Principe van Le Chatelier: Bij een evenwichtsverstoring zal het evenwicht zodanig verschuiven dat de verstoring tegengegaan wordt.

Als het volume wordt verkleind, verschuift het evenwicht naar de kant van het kleinste aantal deeltjes.

2. Volumeverandering

Principe van Le Chatelier: Bij een evenwichtsverstoring zal het evenwicht zodanig verschuiven dat de verstoring tegengegaan wordt.

Als het volume wordt verkleind, verschuift het evenwicht naar de kant van het kleinste aantal deeltjes.

3. Temperatuurverandering

Principe van Le Chatelier: Bij een evenwichtsverstoring zal het evenwicht zodanig verschuiven dat de verstoring tegengegaan wordt. 

• Bij temperatuursverhoging: verschuiving in de endotherme richting

Voorbeeldopdracht 2

Distikstoftetraoxide, N₂O₄(g), is een kleurloos gas. Stikstofdioxide, NO₂(g), is een gas met een bruine kleur. Wanneer beide gassen aanwezig zijn in een mengsel en de temperatuur blijft constant, verandert de kleur van het gasmengsel niet.

Het volgende evenwicht heeft zich dan ingesteld: N₂O₄(g) ⇄ 2 NO₂(g)

Bij verwarming van het gasmengsel wordt het mengsel donkerder bruin van kleur (figuur 1).

Leg uit welke reactie endotherm is: de reactie naar links of de reactie naar rechts.

Insteltijd verkorten

• Soms is de insteltijd zo lang, dat er helemaal geen evenwicht wordt bereikt.
• Om insteltijd te verkorten, moet de reactiesnelheid omhoog: katalysator toevoegen (geen invloed op de ligging van het evenwicht)
• Alle factoren die de reactiesnelheid vergroten, verkorten de insteltijd (een hogere verdelingsgraad van een vaste stof, een hogere temperatuur en hogere concentraties)
• Let op: Een hogere temperatuur of verhoging van de concentraties kan hierbij ook leiden tot een verschuiving van het evenwicht!

Maken: 1 t/m 7 (blz 145)

Klaar? verder met 8 t/m 11

1

• Waar
• Niet waar
• Niet waar
• Waar 

2

• a) De concentraties van de stoffen rechts van het evenwichtsteken (de reactieproducten) zijn bij evenwicht hoger dan de concentraties van de stoffen links van het evenwichtsteken (de beginstoffen).
• b) De concentraties van de stoffen aan beide kanten van het evenwichtsteken zijn bij evenwicht ongeveer gelijk aan elkaar.

3

Je kunt:

• de temperatuur veranderen;
  
• de concentratie van een van de deelnemende stoffen veranderen;
  
• de concentratie van alle deelnemende stoffen veranderen door samenpersen of verdunnen.

4

• Door een van de reactieproducten uit het evenwichtsmengsel weg te nemen.

5

• a) PCl₃(g) + Cl₂(g) ⇄ PCl₅(g) Wanneer het volume wordt verkleind, verschuift het evenwicht naar de kant van het kleinste aantal deeltjes. Dat is in dit geval de rechterkant. Het evenwicht verschuift dus naar rechts.
• b) H2(g) + I2(g) ⇄ 2 HI(g) Wanneer het volume wordt verkleind, verschuift het evenwicht naar de kant van het kleinste aantal deeltjes. Omdat in deze evenwichtsreactie links en rechts evenveel deeltjes staan, treedt geen verschuiving van het evenwicht op.

5

• c) CaCO3(s) ⇄ CaO(s) + CO2(g) Wanneer het volume wordt verkleind, verschuift het evenwicht naar de kant van het kleinste aantal deeltjes. Dat is in dit geval de linkerkant, want alleen CO2(g) heeft een concentratie. Het evenwicht verschuift naar links.

6

• a) 2 HCl(g) ⇄ H2(g) + Cl2(g)
• b) 

6

• a) 2 HCl(g) ⇄ H2(g) + Cl2(g)
• b) 

6

• c) Vanaf tijdstip ti heeft het evenwicht zich ingesteld, maar vinden er nog steeds heen- en teruggaande reacties plaats die een gelijke reactiesnelheid hebben.
• d) Door de aanwezigheid van de katalysator is de reactiesnelheid hoger. De reactie start met een hogere snelheid en het evenwicht is eerder ingesteld. Tijdens het evenwicht ligt de reactiesnelheid ook hoger

6

• e) De katalysator versnelt beide reacties, zowel die naar rechts als die naar links. Het gevolg is dat het evenwicht eerder wordt bereikt (de insteltijd is korter). Maar er ontstaat niet meer waterstof en chloor; beide stoffen worden alleen sneller gevormd.
• f) Alle stoffen bevinden zich in de gasfase. Daardoor kun je niet gemakkelijk een van de stoffen verwijderen.

7

• a) Platina is een katalysator. De ligging van het evenwicht verandert niet (maar het stelt zich wel sneller in).
• b) Wanneer de temperatuur wordt verhoogd, verschuift het evenwicht naar de endotherme kant. Dat is in dit geval de linkerkant.
• c) Wanneer het reactiemengsel wordt samengeperst, verschuift het evenwicht naar de kant van het kleinste aantal deeltjes. Dat is in dit geval de rechterkant.
• d) Wanneer er extra koolstofdioxide wordt toegevoegd, zal de reactie naar links tijdelijk sneller verlopen. Het evenwicht verschuift naar links.

Maken 8 t/m 11 (blz 146)

8

• a) Bij het opendraaien van de fles valt de druk in de fles weg. Het gas is niet langer samengeperst, waardoor de [CO2(g)] lager wordt. Hierdoor verschuift het evenwicht naar rechts en neemt de [CO2(aq)] ook af. Daardoor ontsnapt er gas uit de oplossing en zie je belletjes ontstaan.
• b) Als je de dop wel op de fles terugdraait, ontsnapt er net zolang CO2 uit de frisdrank tot voldoende druk is opgebouwd om een nieuw evenwicht in te stellen. Wanneer je de dop niet op de fles draait, kan alle CO2 uit de fles ontsnappen en loopt het evenwicht af naar rechts. De concentratie CO2 in de lucht is namelijk erg laag.

9

10

• A

11a

11a

11a

• b) O2(aq) ⇄ O2(g)
   
• c) Als de oplosbaarheid van zuurstof in water afneemt, verschuift het evenwicht naar rechts. Bij een temperatuurstijging verschuift het evenwicht naar de endotherme kant. Rechts is dus de endotherme kant van het proces. Dat betekent dat het proces naar links, het oplossen, exotherm is. Het oplossen van zuurstof is dus een exotherm proces.