hst 4 rekenen aan reacties 3 havo

• Scheikunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 3

hst 4  rekenen aan reacties

• uitleg energieomzettingen 
• chemische energie
• rendement
• activeringsenergie
• endo- en exotherme processen en reacties
• Afmaken practicumdossier  15 min.

Energie bestaat in verschillende vormen!  

• soorten Energie (E): b.v. licht, warmte, geluid, elektriciteit, beweging en chemische energie.
  
• Chemische E = Energie die opgeslagen is in moleculen van stoffen. 
  
• Bijvoorbeeld in de bindingen tussen de atoomkernen en
   elektronen van de atomen in een molecuul. 
  
• Om die bindingen te verbreken is E nodig, maar nieuw gevormde
  bindingen bevatten ook Energie want: 
  energie gaat nooit verloren =WET VAN BEHOUD VAN ENERGIE
• Energie kan worden omgezet in een andere vorm zoals hier:
   chemische energie-> licht + warmte + geluid

e

rendement=​Etotaal​​Enuttig​​⋅100

%

Energieschema's + rendement (percentage nuttig Energie)

• bij energie omzettingen is het rendement nooit 100%
•  De lamp heeft elektriciteit nodig dat is de energie die je erin stopt = E totaal. De lamp moet licht geven, dat is de nuttige Energie. 
• Er komt echter ook veel warmte vrij, dat is het energieverlies.
• rendement bereken je zo: 

Activeringsenergie =  energie nodig om reactie te starten en ....... door te laten gaan

•  verbranding: brandstof + zuurstof --> eindproduct(en) (oxides)
   
• MAAR...........alleen beginstoffen is niet genoeg om een verbrandingsreactie te starten.   De ontbrandingstemperatuur levert de activeringsenergie
   

• Pas als die bereikt wordt kan het lont gaan branden!
• Niet alleen warmte maar ook zonlicht kan soms genoeg  activeringsenergie leveren om een reactie te laten starten(Koel en donker bewaren staat er dan op)
• Bij sommige explosieve stoffen levert een klein stootje  al genoeg activeringsenergie (nitroglycerine in dynamiet)

Endotherme reacties:
Er is continu energie nodig (om de reactie op gang te brengen) en
reactie door te laten gaan.

Energieniveau eindproducten = hoger dan van beginstoffen

Dit geldt voor de meeste ontledingsreacties.

Exotherme reactie:

Als de reactie door de activerings E eenmaal op gang is gekomen gaat hij door,  tot één van de beginstoffen op is

én er hier komt altijd E bij vrij in vorm van: licht, warmte, geluid -> Energieniveau eindproducten = lager dan van beginstoffen

Bijv. verbrandingsreacties.

Je kunt chemische reacties verdelen in
 Endotherme                 en      Exotherme reacties

Faseovergangen zijn endo- of exotherme processen

Endotherme reactie:  er is continu Energie nodig
 totale E van eindproducten= groter dan totale E van beginstoffen 

• Verschil in E niveau noem je delta       E
  

  (     E = E producten -E reagerende stoffen,

•  bij endotherme reacties geldt:      E> 0 J)
  
• dus E eindproducten > E reagentia 
  
• de meeste ontledingsreacties zijn endotherm (er moet continu energie ingestopt worden anders stopt de reactie).  
  
• Uitzondering is b.v. de spontane ontleding
  van waterstofperoxide (zie volgende slide)
  

Δ

Δ

Δ

Exotherme reactie (b.v. alle verbrandingsreacties), er komt energie bij vrij ->Totale E eindproducten kleiner dan totale E beginstoffen.

• reagentia (=beginstoffen) reageren met elkaar b.v. als de ontbrandingstemperatuur bereikt wordt = activerings E
  
• daarna gaat de reactie vanzelf door en er komt E vrij (warmte, licht etc) 
• dus de totale E van eindproducten is lager dan die van de reagentia      E < 0J
  
• ontledingsreactie van waterstofperoxide is wel exotherm want verloopt "spontaan" (=reactie temp ligt onder omgevingstemp) 
  

Δ

Zelfstandig aan de slag:

• maken van 4.1 : 1 t/m 8, 10 t/m 11 b 

programma

• vragen hw?
• kort herhalen uitleg 4.2 met name katalysator via demo en hw bespreking
• uitleg par 4.3 ?
• werken aan  4.3 hw 1 t/m 4 en opg 6

par 4.2: reactiesnelheid

• factoren die reactiesnelheid beinvloeden  
• botsende deeltjes model
• effectieve botsingen (oude bindingen verbroken, nieuwe bindingen gemaakt)

Botsende deeltjesmodel

links een effectieve botsing, er ontstaan nieuwe stoffen.

rechts: een niet effectieve botsing, de deeltjes raken elkaar verkeerd -> er ontstaan geen nieuwe stoffen .

• Alle moleculen bewegen altijd.
• Om een chemische reactie te starten moeten moleculen van de beginstof(fen) hard genoeg (=juiste snelheid) en
  effectief (= vanuit de juiste richting) met elkaar botsen
• Alleen dan kunnen er nieuwe moleculen worden gevormd

Manieren om reactiesnelheid (= aantal effectieve botsingen) te vergroten

1. hogere temp: zorgt voor grotere snelheid deeltjes dus meer botsingen, dus ook meer effectieve botsingen
2. sterkere concentratie (meer g/l) meer deeltjes in een mengsel dus meer kans kans op (effectieve) botsingen
3. grotere verdelingsgraad (= hoe veel contactoppervlakte er is) een fijngestampte tablet kan op meer plekken in contact komen dan de hele tablet
   
   

reactiesnelheid (= aantal effectieve botsingen) vergroten

door een katalysator toe te voegen

Je kunt ook een katalysator toevoegen om de reactie te versnellen. Dit is een hulpstof die eerst hecht aan stof A waardoor stof A makkelijk aan stof B kan hechten, zo gauw dat gebeurt laat de katalysator los en kan andere moleculen van stof A met stof B op de juiste manier verbinden. 

De katalysator wordt niet verbruikt en zet je dus niet in het reactieschema
Alle enzymen zijn katalysatoren

Het effect van een katalysator

• Een katalysator verlaagt de activeringsenergie
• Daardoor komt de reactie sneller op gang
• Hiernaast zie je de verbranding van glucose zonder katalysator in het rood en met katalysator in het blauw

1

• hw: leren 4.1 + 4.2 en maken 4.2 opg 1 t/m 9a

Waterstofperoxide ontleden

1. in woorden: waterstofperoxide(aq) --> water(l) + zuurstof (g)
2. in symbolen:             H₂O_2(aq)  --->    H₂O_(l) +     O_2(g)
   
3. kloppend maken:  2  H₂O_2(aq) --->  2 H₂O_(l) +  O_2(g)
4. dit is een ontledingsreactie die bij kamertemperatuur plaatsvindt onder invloed van warmte en licht (thermo- maar vooral fotolyse) maar bijzonder traag, 
5. de katalysator zorgt dat de reactie versnelt en bij kamertemperatuur plaats kan vinden--> exotherme reactie er komt dus energie vrij 

Reactie 1, de ontleding van kaliumchloraat, 
zorgt voor een nieuwe reactie met de
winegum (=reactie 2)

Vragen bij de proef:

1. welke reactieverschijnselen neem je waar bij reactie 2?
   
2. is de ontleding van kaliumchloraat endo- of exotherm? Leg uit.
3. is de reactie met de winegum endo- of exotherm? Leg uit.

Don't try this at home: kaliumchloraat met winegums

Deze demoproef zouden we in de les doen . 

Proef: kaliumchloraat met gummibeer

1. Reactie 1: Bij de ontleding van kaliumchloraat KClO_3(s) ontstaat
    zuurstof en kaliumchloride KCl(l).
2. Dit is een endotherme reactie want je moet continu warmte
    toevoeren.
   
   
3. Reactie 2: Vanwege de enorme hoeveelheid zuurstof die vrijkomt kan de glucose C₆H₁₂O_6(s)(uit de gummibeer) volledig verbranden.
4. Dit is een exotherme reactie want je er komt Energie vrij in de vorm van warmte, licht en geluid.
5. Geef van beide reacties  reactieschema, kloppende reactievergelijkingen en het energiediagram

Reactie kaliumchloraat met gummibeer

1.  kaliumchloraat -> kaliumchloride + zuurstof
2.       KClO_3(s)--> KCl_(l) + O_2(g)
3.    2 KClO_3(s)-->2 KCl_{(l) +} 3 O_2(g)
   
   
4.  glucose + zuurstof -> koolstofdioxide + water
5.   C₆H₁₂O_6(s)+ O_2(g)-> CO_2(g)+ H₂O_(l)
6.   C₆H₁₂O_6(s)+ 6 O_2(g)-> 6 CO_2(g)+ 6 H₂O_(l)

programma: 15 maart

• bespreken energiediagrammen kaliumchloraat met winegum
• vragen hw? 
• aandachtspunten voor practicum activiteitenweek
• leren voor toets hst 3 a.s. donderdag

In de video op de volgende slide wordt uitgelegd hoe je de energiediagrammen van deze reacties moet tekenen

screencast-o-matic.com

practicum (activiteitenweek endo- en exotherm reacties en processen)

• Veilig werken(+ doorwerken moet in 2 lesuren af)
• Herhaling stappen natuurwetenschappelijk onderzoek 
• Tips naar aanleiding van practicumdossier periode 1

Stappenplan wetenschappelijk onderzoek:

1. Onderzoeksvraag: wat wil je onderzoeken
   
2. Hypothese: wat denk je dat de uitkomst is
3. Uitvoering: is gegevens verzamelen
4. Conclusie: klopt je hypothese of niet
5. Discussie: had iets beter gekund?
   
6. Vervolgonderzoek: Zijn er nieuwe vragen? Ja--> begin opnieuw bij stap 1

• gebruik je zintuigen en/of meetinstrumenten
• zo zorgvuldig mogelijk: de 3 W's:
     - wat gebeurt er?
     - waar/wanneer gebeurt het?
     - met welke stof? 

Het ziet er vies uit =2x          noteer objectief over welke stof het  gaat

Waarnemen: 

Tips: Aandachtspunten waarnemen
 (n.a.v practicumdossier periode 1)

• noteer de waarneembare  stofeigenschappen van de beginstoffen
• noteer fase, kleur, geur en eventuele andere bijzonderheden
• b.v. water = kleurloze+ geurloze vloeistof, keukenzout = witte vaste stof die uit geurloze kleine kristallen bestaat
• noteer je waarnemingen tijdens de proef (met in je achterhoofd de inleiding en het doel van de proef)
• noteer na afloop van de proef de stofeigenschappen van de eindproducten

Tips Conclusie:(zie digibord conclusies periode 1)

• noteer kort (1 max 2 zinnen) wat je hebt onderzocht, hoe en waarom
• lees inleiding (geeft belangrijke info) en doel/onderzoeksvraag opnieuw
• verbindt jouw waarnemingen (=data) én  theorie met elkaar (wat weet je al? welke aanwijzingen geven deze waarnemingen je? )= analyseren
• gebruik jouw waarnemingen als
  bewijs
• Leg uit met woorden als:
  ....dus.....;.......want...;....omdat.....

(past bij onderzoeksvraag/doel, theorie én jouw waarnemingen)

par 3 massa 

• wet van behoud van massa,(massa gaat nooit verloren!)
• ondermaat,
• overmaat, 

•  stel een kloppende reactievergelijking op
• stoffen reageren altijd met elkaar in een zelfde verhouding
• vul alle gegevens in een verhoudingstabel in en bereken je onbekende
• of werk met kruislingsvermenigvuldigen z.o.z.

Rekenen aan reacties met de Wet van behoud van massa

(Massa gaat nooit verloren!)

Hoeveel magnesium is er dan nodig om 10 g magnesiumoxide te maken?

8 g zuurstof

met 9 g magnesium

17 g 
magnesium
- oxide 

1. Reactievergelijking:     RV:2 Mg_(s) + O_2(g)--> 2 MgO_(s)
2. Massaverhouding:        MV:  9 g     +    8 g   ---> 17 g
3. Gegeven gevraagd:       GG:      ?       +   O_2(g) --> 10 g
4. Oplossing:                         opl:       Mg x 17 g = 9 g x 10 g
                                                    dus     Mg = 90 g     = 5,29411 g         5 g
                                                                               17
   
5. Controle:      5,29 x 17 = 9x 10   = 90 klopt!                      

Hoeveel magnesium nodig om 10 g magnesiumoxide te maken?
gegeven: 9 g Magnesium reageert met 8 g zuurstof tot 17 g magnesiumoxide 

≈

Als bekend is dat 3 g koolstof reageert met 8 g zuurstof, hoeveel g zuurstof heb je dan nodig om 6,4 g koolstof te verbranden?
Wat gebeurt er met deze reactie als er minder zuurstof aanwezig is dan je zojuist berekend hebt? En wat als er meer zuurstof aanwezig is?

overmaat en ondermaat bij verbrandingsreacties

• overmaat, van deze stof is er teveel bij verbranden meestal is dit zuurstof dat is immers in de hele ruimte aanwezig.
• ondermaat: stof waarvan te weinig is (meestal brandstof, als die op is stopt de verbranding dus
• de stof in ondermaat
   bepaalt de hoeveelheid
   eindproduct  

Welke stof is in overmaat in gram en in mol?

Als je 150 g zink laat reageren met 30 g zuurstof.

Algemene stappenplan:

1. noteer kloppende reactievergelijking (RV) en bepaal molverhoudingen    
2. bereken de molaire massa's en de molaire massaverhoudingen
3. noteer gegeven massa's en bereken de verhouding van deze massa's
4. vergelijk dit met de molverhoudingen dit moet dezelfde verhouding zijn
   als dit niet zo is dan reken je verder met de stof die in ondermaat is
5. bereken het aantal mol dat reageert van de stof die opgaat = ondermaat
   met behulp van n=  m    --> het aantal mol van stof in ondermaat
                                   M 
6. met behulp van de molverhoudingen uit  RV bereken je het aantal mol van stof  in overmaat
7. -> aantal mol dat opgaat van de stof in overmaat, bereken daarmee massa van overmaat

Reactievergelijking	2 Zn	O 2	->	2 ZnO
Molverhouding	2	1		2
Molairemassa (M in g/mol)	65,38	32,00		81,38
Molairemassa verhouding	2,04	1,0
Gegeven massa's	150 g ? ( = 123 g zie onder)	30 g?		153 g
verhouding massa's	5 te veel-> zuurstof ondermaat	1
n= aantal mol (bij deze hoeveelheden) berekenen met n=m/M	n=2,29 mol maar teveel -> bereken eerst n O 2 dus 2 x0,94 =1,88 molZn	n=30 /32 = 0,94 mol		2x0.94 1,88 mol

O₂  in ondermaat -> O₂ bepaalt de reactie.  n O2 =m/M-> n=30 g: 32 g/mol= 0,94 mol O₂ 
Mol verhouding Zn: O2 = 2:1->  n Zn= 2x 0,94 = 1,88 mol zink (en er ontstaat 1,88 mol  ZnO)  Dus 2,29 -1,88 = 0,41 mol Zn in overmaat  dus 0,41 x 65,38 = 26,8 g-> 27g Zn teveel 
(2 cijfers significant ivm 30 g) dus 150-27 =123 g verbruikt (ontstaat zinkoxide= 123+ 30= 153 g)

RV	2 Mg	O 2	->	2 MgO
Molverh	2	1		2
M (in g/mol)	24,31	32,00		40,31
Gegeven Gevraagd	3 g	B		A
n= aantal mol	n= 3/24,31= 0,1234 mol	n=1/2 x 0,12343 =0,0617 mol		n= 0,1234mol

 

dus 

Hoeveel gram magnesiumoxide ontstaat ? Als 3 g Mg verbrandt met overmaat zuurstof

Mg:MgO =2: 2 => als er n =m/M  =3/24,31= 0,1234 mol Mg verbrandt dan ontstaat er ook 0,1234mol MgO. Massa MgO is m= n.M = 0,1234 mol x 40,31 = 4,974 g
  (1 cijfers significant ivm 3 g) --> er ontstaat 5 g MgO.

controle: het aantal mol zuurstof verbruikt is de helft van Mg dus 0,0617 mol dat zou betekenen m= n.M =0,0617 . 32,00= 1,9744 g oftewel 2 g. Dus 3g + 2g--> 5 g het klopt!!

Heb je nog moeite met het rekenen met massaverhoudingen en overmaat? 

Bekijk de volgende video's thuis!

programma: les 17 april

• hw: was leren 4.3 en maken 1 t/m 4 en opg 6 en vorige les test je zelf van 4.2 (bijwerken!)
  
• welke opdrachten par 4.2/4.3 bespreken? 
  

demoproef suiker voor cijfer

• tijdens: noteer per stap jouw waarnemingen en conclusies (telt mee in jouw cijfer)
• na afloop in groepjes (3 of 4) bespreken (telt mee voor jouw cijfer) 
• op het inleverblad noteert elk groepje in het net de gezamelijke waarnemingen en conclusies (gezamelijk cijfer)
• in de conclusie wil ik per stap zien: wel/niet reactie want......, soort reactie want.......geen reactie? wat dan wel......want.....
• je eindigt met reactievergelijking(en) in woorden 
  

par 4: belangrijke productieprocessen

• vragen hw? productieprocessen worden vaak weergegeven in blokschema's,
• die lees je van links naar rechts,
• bekijk goed of pijlen in of uit een blok gaan,
• staan er na een blok nieuwe stoffen en zijn oude stoffen verdwenen?
  dan was er sprake van een chemische reactie, 
• was er geen reactie dan werden er mengsels gevormd of gescheiden

koper uit chalcopyriet = kopererts (CuFeS₂) halen is een duur proces

• chalcopyriet CuFeS2

Einde les 1

Bereiding aluminium uit aluminiumerts(=bauxiet)

• aluminium heeft een kleine dichtheid en toch redelijk sterk --> veel toegepast
  
• het erts bauxiet  bevat +_ 50 % aluminiumoxide (rest= ander gesteente)
• dat laat je smelten zodat je het via elektrolyse kunt ontleden in vloeibaar aluminum (wordt afgetapt bij de - kant) en zuurstof (dat ontstaat aan de + kant en dat reageert met de C van de + pool tot CO₂)

blokschema: van bauxiet tot aluminiumoxide (moet je kunnen lezen en begrijpen)

Lees van links naar rechts, kijk goed wat er in gaat en wat er uit komt.

Rekenen met molariteit [A]

• In fabrieken en laboratoria wordt vaak gewerkt met oplossingen. 
• Je weet al dat de concentratie de reactiesnelheid kan beïnvloeden 
• De concentratie kun je nu op twee manieren berekenen
  1: 
  
  2:
  
  

concentratie = m opgeloste stof       in g/L

                          V oplossing 

 [A] = n                  [A] is molariteit van deeltje A in mol/L
          V                 n = de hoeveelheid opgeloste stof in mol
                             V = volume van oplossing in L 

programma:

• vragen hw?
•  12 mei toets hst 4 
• filmpjes van reacties maak daarbij reactievergelijking en noteer endo- of exotherm reactie/proces
• hw lezen blz 58 + 59 maken bijbehorende opdrachten 1 t/m 3 b (blz 60)
• afronden met quiz? of volgende les

https:

proef 2 zure "hosties" met water

• deze snoepjes bestaan uit twee gekleurde “hosties” met daartussen een mengsel van citroenzuurpoeder (C₆H₈O₇) en natriumbicarbonaatpoeder (NaHCO₃)
• als dit in contact komt met het speeksel in de mond reageren beide  stoffen met elkaar, dit zorgt voor een sprankelend, verfrissend en zuur effect. 
• tijdens de reactie wordt behalve water en koolstofdioxide ook mononatriumcitraat (C₆H₇NaO₇) gevormd

https:

welke factoren beïnvloeden de reactiesnelheid

1. de concentratie van de reactant
2. aanwezigheid van katalysator
3. verlaging van de temperatuur
4. de verdelingsgraad

Je hebt gisteren van de sleutel een soort "foto" gemaakt
Welk type reactie was dit?

1. Thermolyse
2. Verbranding
3. Elektrolyse
4. Fotolyse

Wat is een ontledingsreactie?

1. Een reactie met zuurstof
2. Reactie met één beginstof en meerdere reactieproducten
3. Een reactie waarbij een explosie ontstaat
4. Reactie met meerdere beginstoffen en één reactieproduct

Welke van de volgende reacties is een ontledingsreactie?

1. Water --> Waterstof + Zuurstof
2. koolstof + zuurstof --> koolstofdioxide
3. Koper+ Zuurstof --> Koperoxide
4. Zwaveldioxide + water --> Zwavelzuur

Wat verandert er bij reacties?

1. Kleur
2. Vlammen
3. Fase (vast, vloeistof of gas)
4. Stofeigenschappen

Wat is het verschil tussen een endotherme en exotherme reactie?

1. Bij endotherme reacties gaat er warmte in en bij exotherme warmte uit
2. Bij endotherme reacties gaat er warmte uit en bij exotherme warmte in
3. Bij endotherme reacties gaat er energie in en bij exotherme energie uit
4. Bij endotherme reacties gaat er energie uit en bij exotherme energie in

Is de faseovergang van gas naar vloeistof een exotherm of endotherm proces?

1. exotherm
2. endotherm

Als het energieverschil tussen beginstof(fen) en reactant(en)positief is, dan is de reactie....

1. exotherm
2. endotherm

Welke soort chemische reactie is het ontleden van suiker?

1. Endotherm
2. Exotherm

Welke soort chemische reactie is het verbranden van suiker?

1. Endotherm
2. Exotherm

Welke soort chemische reactie is het ontleden van water?

1. Endotherm
2. Exotherm

Welke soort chemische reactie is het verbranden van hout

1. Endotherm
2. Exotherm

Wat kun je zeggen over het smelten van boter?

1. het is een exotherm proces
2. het is een endotherm proces
3. het is een exotherme reactie
4. de reactie-energie verandert niet

Op t = 0 wordt stof A met stof B gemengd. Er treedt een chemische reactie op.

Tijdens en na het mengen wordt de temperatuur gemeten.

De reactie van A met B is ...

1. endotherm
2. exotherm

Op t = 0 wordt citroenzuur met soda gemengd.
Er treedt een chemische reactie op.

Tijdens en na het mengen wordt de temperatuur gemeten.

De reactie is ...

1. endotherm
2. exotherm

Van welk type is de reactie
A + B -> C

1. vormingsreactie
2. ontledingsreactie
3. verbranding

Als je de deeltjes van een stof fijner maakt wordt de reactiesnelheid...?

1. groter
2. kleiner
3. blijft gelijk

Als je de concentratie verhoogt wordt de reactiesnelheid...?

1. groter
2. kleiner
3. blijft gelijk

Als je de temperatuur verlaagt wordt de reactiesnelheid...?

1. groter
2. kleiner
3. blijft gelijk

Welk van de volgende stoffen kun je gebruiken om water aan te tonen?

1. Kalkwater
2. Blauw kopersulfaat
3. Wit kopersulfaat
4. Gloeiende houtspaander

2 C6H14 + 13 O2--> 12 CO + 14 H2O
Wat voor soort reactie is dit?

1. Verbranding
2. Ontleding
3. Vormingsreactie
4. Onvolledige verbranding

2 H2O --> 2 H2 + O2
Wat voor soort reactie is dit?

1. Verbranding
2. Ontleding
3. Vormingsreactie

Maud leidt lucht door kalkwater tot het troebel wordt.
Welke stof uit de lucht heeft het kalkwater troebel gemaakt?

1. zuurstof
2. stikstof
3. waterdamp
4. koolstofdioxide

Vul de juiste coefficient in:
2 Ca + 1 O2 --> ... CaO

1. 1
2. 2
3. 4
4. 0

Wat verandert er bij reacties?

1. Kleur
2. Vlammen
3. Fase (vast, vloeistof of gas)
4. Stofeigenschappen