pH-berekeningen (Scheikunde vwo), les 3: Terugblik quiz

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

Introductie

Terugblik met elf vragen over pH, pOH, Kw, Kz en Kb: berekeningen, een invulzin, een volgorde en conceptvragen over de benadering en verdunnen.

pH-papier met kleurenschaal: de kleur geeft de pH (foto: Sahaya Rajan S, CC0)

EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · REKENEN · PH EN KZ

Quiz

Terugblik: pH-berekeningen

Les 3 van 3. Leerlingen beantwoorden individueel; bespreek na elke paar vragen kort de antwoorden. Image credit: Sahaya Rajan S / Wikimedia Commons, CC0

Neutraal water van 298 K: hoe groot is [OH⁻]?

A

1,0·10⁻¹⁴ mol L⁻¹

B

1,0·10⁻⁷ mol L⁻¹

C

1,0·10⁻⁶ mol L⁻¹

D

7,0 mol L⁻¹

[H₃O⁺] = [OH⁻] = √Kw = 1,0·10⁻⁷ mol L⁻¹. Verwachte fouten: Kw zelf (1,0·10⁻¹⁴) en de pH als concentratie (7,0). Syllabus R&A1.6.

[OH⁻] = 4,0·10⁻⁶ mol L⁻¹. Wat is de pH (298 K)?

A

5,40

B

19,40

C

4,0

D

8,60

pOH = −log(4,0·10⁻⁶) = 5,40; pH = 14,00 − 5,40 = 8,60 (twee keer nagerekend). Verwachte fouten: de pOH noteren (5,40), optellen (19,40) en geen logaritme nemen. Syllabus R&A1.4.

Vul in

Bij een zwak zuur is [H₃O⁺] kleiner dan c, omdat het zuur gedeeltelijk ioniseert; bij een sterk zuur is [H₃O⁺] gelijk aan c.

kleiner

gedeeltelijk

gelijk aan

groter

volledig

Zwak zuur: HZ + H₂O ⇌ H₃O⁺ + Z⁻ stelt zich in als evenwicht, dus x = [H₃O⁺] is kleiner dan c. Sterk zuur: volledige ionisatie, [H₃O⁺] = c. Verwachte fout: een zwak zuur rekenen als een sterk zuur (x = c). Syllabus R&A1.5.

0,0020 mol L⁻¹ HNO₃ (sterk zuur). Wat is de pH?

A

2,70

B

2,7

C

11,30

D

3,70

[H₃O⁺] = 0,0020 mol L⁻¹; pH = −log 0,0020 = 2,699 → 2,70 (twee significante cijfers, twee decimalen; twee keer nagerekend). Verwachte fouten: het aantal decimalen negeren (2,7), de pOH uitrekenen (11,30) en 1 te veel optellen (3,70). Syllabus R&A1.5.

0,10 M NH₄Cl, Kz(NH₄⁺) = 5,6·10⁻¹⁰. Bereken de pH.

NH₄Cl valt in water volledig uiteen in NH₄⁺ en Cl⁻; alleen NH₄⁺ (zwak zuur) bepaalt de pH: NH₄⁺ + H₂O ⇌ NH₃ + H₃O⁺ (atomen en lading kloppen: 1+ = 1+). x = [H₃O⁺] = √(5,6·10⁻¹⁰ × 0,10) = 7,5·10⁻⁶ mol L⁻¹; pH = 5,13 (twee keer nagerekend: 5,126; x / c is verwaarloosbaar). Verwachte fouten: pH 7,00 (zout is neutraal), Kb gebruiken in plaats van Kz (pOH 5,13 en pH 8,87) en de wortel vergeten. Syllabus R&A1.5 en R&A1.6.

Laagste naar hoogste pH (alle 0,10 mol L⁻¹)

1

Ammonia

2

Zoutzuur

3

Natronloog

4

Azijnzuur

Zoutzuur (sterk zuur) pH 1,00; azijnzuur (zwak zuur) ongeveer pH 2,9; ammonia (zwakke base) ongeveer pH 11,1; natronloog (sterke base) pH 13,00. Twee keer nagerekend met Kz = 1,8·10⁻⁵ en Kb = 1,8·10⁻⁵. Verwachte fout: ammonia en natronloog omwisselen of azijnzuur onder zoutzuur zetten. Syllabus R&A1.5.

Een zwak zuur wordt 100 keer verdund (benadering). De pH stijgt met ongeveer

A

2,0

B

0,50

C

1,0

D

0,30

Met de benadering is [H₃O⁺] evenredig met √c: 100 keer verdunnen geeft een factor 10 in [H₃O⁺], dus de pH stijgt 1,0. Een sterk zuur stijgt 2,0. Verwachte fout: 2,0 (de regel van het sterke zuur). Syllabus R&A1.5.

Azijnzuur 0,050 M, Kz = 1,8·10⁻⁵. Hoeveel % is gesplitst?

x = √(1,8·10⁻⁵ × 0,050) = 9,5·10⁻⁴ mol L⁻¹ (exact 9,4·10⁻⁴); x / c × 100 % = 1,9 % (twee keer nagerekend: 1,90 % en exact 1,88 %). Dat is minder dan 5 %, dus de benadering mag. Verwachte fouten: de wortel vergeten (x / c = 0,0018 %) en x / c niet met 100 % vermenigvuldigen (0,019). Syllabus R&A1.5 en R&A1.6.

Zwak zuur met pH 2,85: [H₃O⁺] in mol L⁻¹?

[H₃O⁺] = 10^(−2,85) = 1,41·10⁻³ → 1,4·10⁻³ mol L⁻¹ (twee decimalen in de pH, dus twee significante cijfers; twee keer nagerekend). Dit is niet de beginconcentratie van het zuur. Verwachte fouten: 2,9·10⁻³ of de uitkomst als beginconcentratie gebruiken. Syllabus R&A1.4.

Kz(HA) is 10 keer zo groot als Kz(HB). Hoe verhoudt Kb(A⁻) zich tot Kb(B⁻)?

A

10 keer zo groot

B

even groot

C

10 keer zo klein

D

100 keer zo klein

Kb = Kw / Kz en Kw is constant (1,0·10⁻¹⁴ bij 298 K): is Kz 10 keer zo groot, dan is Kb 10 keer zo klein. Verwachte fouten: denken dat een sterk zuur een sterke base heeft (10 keer zo groot) of dat Kb niet van Kz afhangt. Syllabus R&A1.6.

Bij welk zwak zuur mag je [HZ] = c niet benaderen?

A

1,0·10⁻³ M met Kz = 1,8·10⁻⁵

B

0,20 M met Kz = 1,8·10⁻⁵

C

1,0 M met Kz = 1,8·10⁻⁴

D

0,10 M met Kz = 6,2·10⁻¹⁰

Bij 1,0·10⁻³ M en Kz = 1,8·10⁻⁵ is x / c = 13 % (te groot). De andere zijn 0,95 %, 1,3 % en 0,008 %, twee keer nagerekend met x = √(Kz × c). Verwachte fout: alleen naar Kz kijken in plaats van naar de verhouding met c. Syllabus R&A1.5.

Hoe zeker voel je je over dit onderwerp?

1

Heel zeker

2

Redelijk zeker

3

Niet zo zeker

4

Helemaal niet zeker

Gebruik de uitslag om te bepalen of je een onderdeel herhaalt.

EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · REKENEN · PH EN KZ

Goed gedaan!

Je kunt nu de pH berekenen van sterke en zwakke zuren en basen, met en zonder benadering, en uit de pH terugrekenen naar de concentratie. Controleer altijd x / c.