Verwerkingsvragen week 1.4 Reactiesnelheid en evenwichten, kwalitatieve en kwantitatieve analyse

• newEditor
• Biologie
• HBO
• Studiejaar 1

Verwerkingsvragen week 1.4 

Reactiesnelheid en evenwichten, kwalitatieve en kwantitatieve analyse

Welkom bij deze verwerkingsvragen

• Deze les werk je zelfstandig aan het onderwerp reactiesnelheid en evenwichten, kwalitatieve en kwantitatieve analyse. 

• Deze lessonup zal je stapsgewijs meenemen door de theorie aan de hand van theorie en opdrachten.

• Houd je boek (Basischemie) bij de hand tijdens het maken van de les (hoofdstuk 6, 9.1 en 9.2).

• Soms zie je dit:
  Klik eens op het pictogram.

Veel succes en plezier!

Achtergrond

Door op deze objecten te klikken, vind je theorie over een onderwerp. We raden je aan om deze stukjes door te lezen, zodat het makkelijker wordt om de les te blijven volgen. 

Veel van deze info staat ook in het boek, dus je kunt het daar ook nog nalezen. 

De buttons bevatten wisselende pictogrammen en titels. 

Aan het einde van deze les kun je:

• aan de hand van een reactie beredeneren hoe de reactiesnelheid wordt beïnvloed;

• van een evenwichtsreactie aangeven van welke soort evenwichtsreactie er sprake is;

• in deze reactievergelijking uitleggen hoe het evenwicht kan verschuiven onder invloed van bepaalde factoren;

• een aantal voorbeelden van kwalitatieve analyse benoemen;

• uitleggen dat een titratie een kwantitatieve analyse is. 

In de leeruitkomst

Je analyseert verschillende typen reactievergelijkingen, waarbij je onderscheid kunt maken tussen de verschillende typen vergelijkingen.

Het bostsende deeltjesmodel

Bekijk deze video 

Reactiesnelheid

Wanneer moleculen effectief met elkaar botsen, zal er een reactie plaatsvinden. De snelheid van deze reactie is afhankelijk van een aantal factoren.  

Verdelingsgraad

Sleep hier de blokken heen die invloed hebben op de reactiesnelheid.

Deze blokken hebben geen invloed op de reactiesnelheid.

Temperatuur

Kleur 

Vorm

Concentratie

Katalysator

Dichtheid

Factoren die reactiesnelheid beïnvloeden

Bekijk deze video's om te zien welke factoren de reactiesnelheid beïnvloeden en hoe ze dat doen. 

Vind je dit onderwerp lastig, kijk dan zeker alle video's. 

Als je het onderwerp al goed beheerst, mag je ze ook overslaan.

Factoren die reactiesnelheid beïnvloeden

Bekijk deze video's om te zien welke factoren de reactiesnelheid beïnvloeden en hoe ze dat doen. 

Vind je dit onderwerp lastig, kijk dan zeker alle video's. 

Als je het onderwerp al goed beheerst, mag je ze ook overslaan.

Enzymen zijn ook katalysatoren!

Aard van de stof

Sommige stoffen reageren makkelijker dan andere stoffen. 

• Edele metalen reageren nauwelijks met andere stoffen

• IJzer gaat bijvoorbeeld roesten in vochtige lucht.

Vul onderstaande zinnen aan:

1. Een chemische reactie verloopt sneller als de temperatuur stijgt, omdat de deeltjes dan sneller bewegen en er dus meer effectieve botsingen per seconde plaatsvinden.

2. Bij een hogere concentratie van de beginstoffen zijn er meer deeltjes aanwezig in dezelfde ruimte, waardoor de kans op een effectieve botsing toeneemt.

3. Een katalysator verlaagt de activeringsenergie van een reactie, waardoor de reactie sneller verloopt zonder dat de stof zelf verbruikt wordt.

4. Het botsende deeltjes model verklaart reactiesnelheid aan de hand van het aantal effectieve botsingen tussen moleculen.

5. De grootte van het stukje stof dat reageert noemen we de verdelingsgraad. Hoe fijner de stof verdeeld is, hoe groter het contactoppervlak en hoe sneller de reactie.

sneller

concentratie

katalysator

botsende deeltjes

verdelingsgraad

De ontleding van waterstofperoxide (zie afbeelding) verloopt sneller als je bruinsteen toevoegt.
Welke functie heeft het bruinsteen hier?

A

Verhinderen van de reactie

B

Verhogen van de temperatuur

C

Verhoogt de reactiesnelheid

D

Als katalysator werken

Leg uit of het voor de reactiesnelheid uitmaakt of het bruinsteen wel of niet fijn verdeeld toevoegt. Maak bij je uitleg gebruik van het botsende deeltjesmodel.

Evenwichtsreacties

Er zijn verschillende soorten reacties. Sommige reacties zijn aflopend: je start met beginstoffen en eindigt met producten, sommige van deze reacties zijn ook omkeerbaar: producten worden dan beginstoffen. 

Maar er zijn ook reacties waarbij er onder dezelfde omstandigheden 2 reacties te gelijk verlopen: evenwichtsreacties. 

Bekijk hierover de video.

Soorten evenwichten

Homogeen evenwicht

Stoffen zijn volledig gemend op molecuulniveau. Dit komt voor bij:

• gasmengsels

• opgeloste stoffen

Heterogeen evenwicht

Stoffen zijn niet volledig gemengd op molecuulniveau.

Dit komt voor bij:

• een emulsie (vaste stof in vloeistof)

• vaste stof met gas

Verdelingsevenwicht

Een opgeloste stof verdeelt zich over 2 verschillende vloeistoffen die niet met elkaar mengen.

Bekijk ook deze video (link in de titel)

In een afgesloten reactorvat vindt bij (T = 450°C) de evenwichtsreactie plaats tussen gasvormig jood en gasvormig waterstof:
H₂(g) + I₂(g) <--> 2HI(g)

Van welk type evenwicht is hier sprake?

A

Homogeen evenwicht

B

Heterogeen evenwicht

C

Verdelingsevenwicht

D

Er is geen sprake van een evenwicht.

Dynamisch evenwicht

Bij een evenwichtsreactie is altijd sprake van een dynamisch evenwicht. 

In dit diagram zie je een weergave van een dynamisch evenwicht. Tijdens de evenwichtstoestand is de reactiesnelheid van beide reacties gelijk.

Bekijk ook deze video

Dynamisch evenwicht

Bij een evenwichtsreactie is altijd sprake van een dynamisch evenwicht. Dit betekent dat er tijdens het evenwicht toch nog reacties plaatsvinden. Er vinden dan evenveel reacties naar links als naar rechts plaats.  

Diagram

In het diagram staat op de Y-as de reactiesnelheid van een evenwichtsreactie, op de x-as staat het verloop in tijd aangegeven. Hierbij is er een evenwicht waarbij stoffen A en B (reactanten) worden omgezet in stoffen C en D (producten). 

De blauwe lijn laat de reactiesnelheid zien van de omzetting van stoffen A en B in stoffen C en D, op tijdstip 0 is er alleen nog stof A en B, maar C en D nog niet (die ontstaan als de reactie is gestart).

De rode lijn laat de reactiesnelheid van stoffen C en D zien, die wordt omgezet in stoffen A en B. De reactiesnelheid start bij 0, omdat de stoffen C en D eerst nog moeten ontstaan.

De reactiesnelheden van beide reacties blijven op een bepaald moment gelijk, er is dan een dynamisch evenwicht bereikt: de reactie van stoffen A en B (in C en D) verloopt dan even snel als de reactie van stoffen C en D (in A en B). 

Evenwichtsconstante

De evenwichtsconstante is een getal dat aangeeft waar het evenwicht ligt bij een bepaalde reactie. De constante is afhankelijk van de temperatuur en de reagerende stoffen. 

De evenwichtsconstante (K) is een verhouding: 

Alleen de concentraties van stoffen in de fases 'g' en 'aq' kunnen meedoen in de berekening (de concentraties van vloeistoffen (l) en vaste stoffen (s) zijn gelijk aan 1, zij reageren niet in evenwichtsreacties).

$$K=\frac{[producten]}{[reagentia]}$$

Evenwichtsconstante uitgewerkt

N₂ (g) + 3H₂ (g)                       2NH₃ (g)

$$K=\frac{{[N{H}_{3_{}}{]}^2}^{}}{[N_2]\cdot {{[H}_2]}^3}$$

Met deze verhoudingsformule kun je simpel uitleggen waar het evenwicht ligt (aan de kant van de producten of reagentia), of kun je uitleggen wat er gebeurt als er een stof wordt toegevoegd/weggehaald. Uiteraard kun je ook de concentratie van een stof berekenen!

Het getal K wordt namelijk niet anders.

Machten in formule

Doordat in een reactie stoffen niet altijd in dezelfde verhouding met elkaar reageren, moet je hier in de evenwichtsconstante ook rekening mee houden. Als er 2 moleculen NH3 ontstaan, zie je dat in de evenwichtsconstante terug als [NH3] tot de macht 2.

Als de evenwichtsconstante groter is dan 1, dan...

A

ligt het evenwicht aan de kant van de producten (de concentratie producten is in verhouding groot)

B

ligt het evenwicht aan de kant van de reagentia (de concentratie beginstoffen is in verhouding groot)

In een reactie wordt stof A omgezet in stof B. K=300; [stof B] = 3 molair. Wat is [stof A]?

A

900 molair

B

0,01 molair

C

100 molair

In een reactie wordt stof A omgezet in stof B. [stof A]= 0,05 mol/L, [stof B]= 0,06 mol/L. Wat is de waarde van K?

A

1,2

B

0,003

C

0,83

In een reactie wordt stof A omgezet in stof B. K= 0,004; [stof A]= 5 molair. Wat is de concentratie van stof B?

A

1250 mol/L

B

0,0008 mol/L

C

0,02 mol/L

Evenwichtsverschuivingen

Bekijk deze video's als je moeite hebt met het onderwerp evenwichtsverschuivingen.

Deze eerst!

In een afgesloten vat vindt de volgende reactie plaats: 

N₂ (g) + 3H₂ (g)                    2NH₃ (g)

Hierbij is de reactie naar rechts exotherm.

Toevoegen NH₃ (g)

Evenwicht verschuift naar links.

Evenwicht verschuift naar rechts.

Hogere temperatuur

Lagere temperatuur

Volumevergroting

Volumeverkleining

Kwalitatieve analyse

Bij een kwalitatieve analyse onderzoek je welke stof(fen) aanwezig is/zijn in een mengsel.

Met een herkenningsreactie kun je voor bepaalde stoffen makkelijk aantonen of ze in een mengel zitten.

In aanwezigheid van water wordt wit kopersulfaat blauw.

Kwantitatieve analyse

Bij een kwantitatieve analyse bepaal je niet welke stof aanwezig is, maar hoeveel er van een bepaalde stof is. Wanneer je kijkt naar een stof die in water is opgelost, noem je dit een titratie.

Bij een titratie bepaal je de concentratie van een stof (in de erlenmeyer) met een stof waar je de concentratie nauwkeurig van weet (in de buret). In de erlenmeyer zit ook een indicator, zodat je weet wanneer het eindpunt is bereikt.

Indicator

Een indicator is een stof die je bij een titratie gebruikt. Deze indicatoren hebben een bepaalde kleur bij specifieke pH's. Hierdoor kun je dus zien aan een kleuromslag of het neutralisatiepunt is bereikt. 

In Binas tabel 52 staat een overzicht van indicatoren.

Zuur-base titratie

• Bij een zuur-base titratie bepaal je de concentratie van een zwak zuur, door een sterke base met bekende concentratie toe te voegen. Doordat de H⁺ ionen van het zuur reageren met de OH^- ionen van de base, ontstaat er water. De zure oplossing wordt dus geneutraliseerd. 

• Als alle H⁺ ionen weggereageerd zijn, is het eindpunt van de titratie bereikt.

• Je kunt nu berekenen wat de concentratie is van het zwakke zuur in de oplossing.

Uiteraard kun je ook titreren als de onbekende stof een zwakke base is, of er sprake is van een redoxreactie.

H⁺ + OH^- --> H₂O

Voorbeeld berekening

Je hebt 10mL HCl met een onbekende molariteit. Je titreert met een NaOH-oplossing van 1,06M. De volgende reactie zal plaatsvinden: H⁺(aq) + OH^-(aq)           H2O(l)

Je hebt voor de neutralisatie 7,85mL NaOH nodig van 1,06M

Berekening

• Bepaal het aantal mol toegevoegde stof met bekende molariteit:
  aantal mol= molariteit * aantal toegevoegde L

• Bepaal de hoeveelheid mol stof van de stof met onbekende concentratie:
  aantal mol onbekende oplossing = aantal mol toegevoegd bekende stof
  (mits molverhouding in de reactievergelijking 1:1 is).

• [onbekend] = aantal mol onbekende oplossing/aantal L onbekende oplossing

Bereken zelf de concentratie van HCl in dit voorbeeld.

De concentratie HCl (vorige pagina) is:

A

0,00832 mol/L

B

0,0832 mol/L

C

0,832 mol/L

D

8,32 mol/L

Wat heb je deze les geleerd? Formuleer in 3 of 4 zinnen wat voor jou de belangrijkste opbrengst van de les is.

Goed gewerkt!

Je bent aan het einde van deze verwerkingsvragen gekomen. Als je nog meer wil oefenen, dan zijn de volgende opgaven iets voor jou:

https://www.kemia.nl/images/KEMIA/PDFs/Oefenen-HAVO/Evenwichten1.pdf

https://www.kemia.nl/images/KEMIA/PDFs/Oefenen-HAVO/Evenwichten2.pdf (opdracht 1 t/m 3, 6, 7)

Goed gewerkt!

We willen graag van je weten hoe je deze les hebt ervaren. 

Wil je de volgende 2 vragen nog invullen?

Klik!

Geef een top voor deze les. Wat moet er de volgende keer zeker in blijven?

Geef een tip voor deze les. Wat zou er een volgende keer anders moeten?