H7: Evenwichten

H7: Duurzaamheid

→ 7.4 Evenwichten ←

7.5 Evenwichten beinvloeden

1 / 42

Slide 1: Tekstslide

ScheikundeMiddelbare schoolvwoLeerjaar 4

In deze les zitten 42 slides, met interactieve quizzen, tekstslides en 2 videos.

Lesduur is: 45 min

Onderdelen in deze les

H7: Duurzaamheid

→ 7.4 Evenwichten ←

7.5 Evenwichten beinvloeden

Slide 1 - Tekstslide

7.4 Evenwichten

Evenwichtsreacties

Concentratiebreuk

Evenwichtsvoorwaarde

Soorten chemische evenwichten

Rekenen aan evenwichten!

Slide 2 - Tekstslide

Leerdoelen

Je gaat het komende uur kennismaken met de volgende begrippen:

Chemisch evenwicht
Concentratiebreuk
Evenwichtsvoorwaarde
Homogene vs. heterogene evenwichten

Je gaat leren werken met:

de "BOE-tabel"

Slide 3 - Tekstslide

Deze les

Uitleg evenwichtsvoorwaarde
Uitleg BOE-tabel

Slide 4 - Tekstslide

Herhaling: reactiesnelheid

Tot nu toe ken je misschien alleen aflopende reacties

Bijvoorbeeld de verbranding van aardgas:

De reactiesnelheid wordt beinvloed door 5 factoren:
1. temperatuur, 2. concentraties, 3. soort stof,
4. verdelingsgraad, 5. aan- of afwezigheid katalysator.

C H^{​ 4 ​ ​} + 2 O^{​ 2 ​ ​} \to C O^{​ 2 ​ ​} + 2 H^{​ 2 ​ ​} O

Slide 5 - Tekstslide

Herhaling: reactiesnelheid

Deze 5 factoren gaan we nu wat nader bekijken.

1. Alle reacties gaan sneller als de temperatuur stijgt
Hoe? dat leer je eigenlijk pas op HBO/WO
(als je Scheikunde gaat studeren)

De reactiesnelheid wordt beinvloed door 5 factoren:
1. temperatuur, 2. concentraties, 3. soort stof,
4. verdelingsgraad, 5. aan- of afwezigheid katalysator.

Slide 6 - Tekstslide

Herhaling: reactiesnelheid

Deze 5 factoren gaan we nu wat nader bekijken.

2. Dit heeft te maken met het "botsende deeltjes"-model, dit gaan we zometeen uitwerken.

De reactiesnelheid wordt beinvloed door 5 factoren:
1. temperatuur, 2. concentraties, 3. soort stof,
4. verdelingsgraad, 5. aan- of afwezigheid katalysator.

Slide 7 - Tekstslide

Herhaling: reactiesnelheid

Deze 5 factoren gaan we nu wat nader bekijken.

3. Dit geeft een reactiesnelheidsconstante (k), die uniek is voor iedere reactievergelijking en combinatie van stoffen.

Dit ga je zometeen terugzien!

De reactiesnelheid wordt beïnvloed door 5 factoren:
1. temperatuur, 2. concentraties, 3. soort stof,
4. verdelingsgraad, 5. aan- of afwezigheid katalysator.

Slide 8 - Tekstslide

Herhaling: reactiesnelheid

Deze 5 factoren gaan we nu wat nader bekijken.

4. Vaste stoffen komen niet voor in beschouwingen van evenwichten. Gassen, vloeistoffen en opgeloste stoffen wel.

De reactiesnelheid wordt beïnvloed door 5 factoren:
1. temperatuur, 2. concentraties, 3. soort stof,
4. verdelingsgraad, 5. aan- of afwezigheid katalysator.

Slide 9 - Tekstslide

Herhaling: reactiesnelheid

Deze 5 factoren gaan we nu wat nader bekijken.

5. Deze factor versnelt de reactie direct
(zowel de heen- als teruggaande reactie)

De reactiesnelheid wordt beïnvloed door 5 factoren:
1. temperatuur, 2. concentraties, 3. soort stof,
4. verdelingsgraad, 5. aan- of afwezigheid katalysator.

Slide 10 - Tekstslide

Herhaling: reactiesnelheid

Tot nu toe ken je misschien alleen aflopende reacties

Bijvoorbeeld de verbranding van aardgas:

Anders geschreven wordt dit

Waarom deze manier van schrijven? Om duidelijk te maken dat de reactiesnelheid anders afhangt van de concentratie zuurstof dan van die van methaan! (Volgende slide = quizvraagje)

C H^{​ 4 ​ ​} + 2 O^{​ 2 ​ ​} \to C O^{​ 2 ​ ​} + 2 H^{​ 2 ​ ​} O

C H^{​ 4 ​ ​} + O^{​ 2 ​ ​} + O^{​ 2 ​ ​} \to C O^{​ 2 ​ ​} + H^{​ 2 ​ ​} O + H^{​ 2 ​ ​} O

Slide 11 - Tekstslide

Stel dat iedere CH4 per seconde 1/100 kans heeft om een O2 tegen te komen, hoeveel kans heeft hij dan om er 2 in 1 seconde tegen te komen?
(Want hij moet er 2 tegenkomen voor een reactie!)

1/100

1/10

1/1000

1/10000

Slide 12 - Quizvraag

Herhaling: reactiesnelheid

1/10000, want je moet de kansen van onafhankelijke gebeurtenissen altijd vermenigvuldigen.
1/100 * 1/100 = 1/10000
(zoek in je wiskundeboek naar de "productregel")

C H^{​ 4 ​ ​} + O^{​ 2 ​ ​} + O^{​ 2 ​ ​} \to C O^{​ 2 ​ ​} + H^{​ 2 ​ ​} O + H^{​ 2 ​ ​} O

Slide 13 - Tekstslide

Herhaling: reactiesnelheid

Als je de concentratie van CH₄ 10x doet, krijg je 10x de reactiesnelheid (botsingskans gaat van 0,01 naar 0,1 per seconde)

Als je de concentratie van O₂ 10x doet....

gaat de botsingskans van 0,01*0,01 = 0,0001 naar 0,1*0,1 = 0,01

dus krijg je 100x de reactiesnelheid, omdat O2 2x in de reactievergelijking voorkomt.

C H^{​ 4 ​ ​} + O^{​ 2 ​ ​} + O^{​ 2 ​ ​} \to C O^{​ 2 ​ ​} + H^{​ 2 ​ ​} O + H^{​ 2 ​ ​} O

Slide 14 - Tekstslide

Herhaling: reactiesnelheid

In formules:

In woorden:

"de reactiesnelheid (het aantal reacties per seconde) is gelijk aan de reactiesnelheids-constante (het aantal reacties per molecuul per seconde) maal de molariteit van methaan maal de molariteit van zuurstof in het kwadraat"

C H^{​ 4 ​ ​} + O^{​ 2 ​ ​} + O^{​ 2 ​ ​} \to C O^{​ 2 ​ ​} + H^{​ 2 ​ ​} O + H^{​ 2 ​ ​} O

s^{​ \to ​ ​} = k^{​ \to ​ ​} \cdot [C H^{​ 4 ​ ​}] \cdot [O^{​ 2 ​ ​}]^{​ 2 ​ ​}

Slide 15 - Tekstslide

Het chemisch evenwicht

Slide 16 - Tekstslide

Het Chemisch Evenwicht

Bijvoorbeeld: de evenwichtsreactie tussen NO2 en N2O4

Slide 17 - Tekstslide

Rekenen met aan een evenwicht:

de concentratiebreuk (Q) & evenwichtsconstante (K)

Als het evenwicht is ingesteld verandert de evenwichtsconstante K niet meer

Slide 18 - Tekstslide

Evenwichtsvoorwaarde

Alleen gassen, vloeistoffen en oplossingen kunnen een "molariteit" hebben, dus alleen deze komen in de concentratiebreuk voor.
Vaste stoffen moet je weglaten!

Slide 19 - Tekstslide

Binas 37B

Slide 20 - Tekstslide

Evenwichtsconstante (K)

Afhankelijk van temperatuur.
Binas 51 geeft een aantal evenwichtsconstanten bij verschillende temperaturen.
Een grote K betekent dat het evenwicht sterk rechts ligt: concentraties van producten zijn hoger dan van de beginstoffen.

Slide 21 - Tekstslide

Binas 37B + 51

Slide 22 - Tekstslide

In het volgende filmpje wordt het opstellen van de evenwichtsvoorwaarde nog eens uitgelegd.

Slide 23 - Tekstslide

Slide 24 - Video

Even oefenen

Maak opgaven 9 en 10 in je boek.

Slide 25 - Tekstslide

Rekenen

aan

evenwichten

Slide 26 - Tekstslide

Slide 27 - Tekstslide

"Echte" evenwichten

N O^{​ 2 ​ ​} (g) ⇆ N^{​ 2 ​ ​} O^{​ 4 ​ ​} (g)

C u C l^{​ 2 ​ ​} (a q) ⇆ C u C l^{​ + ​ ​} (a q) ⇆ C u^{​ 2 + ​ ​} (a q)

Slide 28 - Tekstslide

B5: Chemisch evenwicht

Evenwicht reactie:

Evenwichtsvoorwaarde - Combinatie van evenwichtsconstante en concentratiebeuk; als de concentratiebreuk gelijk is aan de evenwichtsconstante is er sprake van evenwicht.

Evenwichtsconstante - Waarde (K) van de evenwichtsvoorwaarde.

Slide 29 - Tekstslide

Rekenen aan chemische evenwichten met K

Evenwichtsvoorwaarde voor de reactievergelijking.
Je kan nu de waarden bij t_ev invullen in de breuk

[H₂O]

[CO]

[H₂]

[CO₂]

t₀

0,50

omg.

-x

t_ev

0,50-x

Slide 30 - Tekstslide

Rekenen aan evenwichten

Als je stikstofdioxide in een reactievat injecteert, vindt er een evenwichtsreactie plaats met als product distikstoftetraoxide. Als ik 1 mol stikstofdioxide in een vat van 1 liter injecteer, welk evenwicht stelt zich dan in?

Begin met de kloppende (!) reactievergelijking:

2 N O^{​ 2 ​ ​} ⇌ N^{​ 2 ​ ​} O^{​ 4 ​ ​}

Slide 31 - Tekstslide

Rekenen aan evenwichten

Als ik NO2 in een leeg reactievat injecteer, zodat de concentratie 1,00 M is, welk evenwicht stelt zich dan in als de evenwichtsconstant K=0,060?

Vul daarna de getallen in die je direct uit de vraag kunt halen:

[NO2]

[N2O4]

Begin

1,00

Omgezet

Evenwicht

2 N O^{​ 2 ​ ​} ⇌ N^{​ 2 ​ ​} O^{​ 4 ​ ​}

Slide 32 - Tekstslide

Rekenen aan evenwichten

Als ik NO2 in een leeg reactievat injecteer, zodat de concentratie 1,00 M is, welk evenwicht stelt zich dan in als de evenwichtsconstant K=0,060?

Voeg daarna de reactieverhoudingen (molverhoudingen) toe (coëfficiënten van de reactievergelijking)

[NO2]

[N2O4]

Begin

1,00

Omgezet

-2x

Evenwicht

2 N O^{​ 2 ​ ​} ⇌ N^{​ 2 ​ ​} O^{​ 4 ​ ​}

Slide 33 - Tekstslide

Rekenen aan evenwichten

Als ik NO2 in een leeg reactievat injecteer, zodat de concentratie 1,00 M is, welk evenwicht stelt zich dan in als de evenwichtsconstant K=0,060?

Dan kun je daarna de evenwichtstoestand definiëren in termen van 1 onbekende (de "x")

[NO2]

[N2O4]

Begin

1,00

Omgezet

-2x

Evenwicht

1,00-2x

2 N O^{​ 2 ​ ​} ⇌ N^{​ 2 ​ ​} O^{​ 4 ​ ​}

Slide 34 - Tekstslide

Rekenen aan evenwichten

Als ik NO2 in een leeg reactievat injecteer, zodat de concentratie 1,00 M is, welk evenwicht stelt zich dan in als de evenwichtsconstant K=0,060?

Stel vervolgens de evenwichtsvoorwaarde op ("rechts gedeeld door links"):

[NO2]

[N2O4]

Begin

1,00

Omgezet

-2x

Evenwicht

1,00-2x

2 N O^{​ 2 ​ ​} ⇌ N^{​ 2 ​ ​} O^{​ 4 ​ ​}

K = \frac{​ [ N ^{​ 2 ​ ​} O ^{​ 4 ​ ​} ] ​ ​}{​ [ N O ^{​ 2 ​ ​} ] ^{​ 2 ​ ​} ​}

Slide 35 - Tekstslide

Rekenen aan evenwichten

Als ik NO2 in een leeg reactievat injecteer, zodat de concentratie 1,00 M is, welk evenwicht stelt zich dan in als de evenwichtsconstant K=0,060?

Invullen en uitrekenen!

[NO2]

[N2O4]

Begin

1,00

Omgezet

-2x

Evenwicht

1,00-2x

2 N O^{​ 2 ​ ​} ⇌ N^{​ 2 ​ ​} O^{​ 4 ​ ​}

K = \frac{​ [ N ^{​ 2 ​ ​} O ^{​ 4 ​ ​} ] ​ ​}{​ [ N O ^{​ 2 ​ ​} ] ^{​ 2 ​ ​} ​}

0, 060 = \frac{​ x ​ ​}{​ ( 1 , 0 0 - 2 x ) ^{​ 2 ​ ​} ​}

Slide 36 - Tekstslide

Intermezzo:
Oplossen van een kwadratische vergelijking

0, 060 = \frac{​ x ​ ​}{​ ( 1 , 0 0 - 2 x ) ^{​ 2 ​ ​} ​}

0, 060 \cdot (1, 00 - 2 x)^{​ 2 ​ ​} = x

0, 120 \cdot x^{​ 2 ​ ​} + x - 0, 060 = 0

x^{​ 1, 2 ​ ​} = \frac{​ - b \pm \sqrt ​ b ^{​ 2 ​ ​} - 4 a c ​ ​ ​ ​ ​}{​ 2 a ​}

De abc-formule:

x^{​ 1, 2 ​ ​} = \frac{​ - 1 \pm \sqrt ​ 1 ^{​ 2 ​ ​} - 4 \cdot 0 , 1 2 0 \cdot - 0 , 0 6 0 ​ ​ ​ ​ ​}{​ 2 \cdot 0 , 1 2 0 ​} = 0, 0596

Slide 37 - Tekstslide

Rekenen aan evenwichten

Als ik NO2 in een leeg reactievat injecteer, zodat de concentratie 1,00 M is, welk evenwicht stelt zich dan in als de evenwichtsconstant K=0,060?

x Invullen!

[NO2]

[N2O4]

Begin

1,00

Omgezet

-2x

Evenwicht

0,881

0,0596

2 N O^{​ 2 ​ ​} ⇌ N^{​ 2 ​ ​} O^{​ 4 ​ ​}

K = \frac{​ [ N ^{​ 2 ​ ​} O ^{​ 4 ​ ​} ] ​ ​}{​ [ N O ^{​ 2 ​ ​} ] ^{​ 2 ​ ​} ​}

0, 060 = \frac{​ x ​ ​}{​ ( 1 , 0 0 - 2 x ) ^{​ 2 ​ ​} ​}

x = 0, 0596

Slide 38 - Tekstslide

Je spuit 1,00 mol ammoniak in een reactievat van 1 L onder vacuüm bij T=500K. De ammoniak gaat ontleden in waterstof en stikstof; dit is een evenwichtsreactie. Na een tijdje (ca. 50 minuten) heeft zich een evenwicht ingesteld.
Geef de concentraties van alle aanwezige stoffen in het reactievat in het evenwicht en maak een schets van het verloop van de reactie in de tijd. Geef duidelijk de insteltijd aan!

Slide 39 - Open vraag

In het volgende filmpje wordt het rekenen met de BOE tabel nog eens uitgelegd.

Slide 40 - Tekstslide

Slide 41 - Video

Even oefenen

Maak opgaven 11, 13, 14 in je boek.

Slide 42 - Tekstslide

H7: Evenwichten

Onderdelen in deze les

Slide 1 - Tekstslide

Slide 2 - Tekstslide

Slide 3 - Tekstslide

Slide 4 - Tekstslide

Slide 5 - Tekstslide

Slide 6 - Tekstslide

Slide 7 - Tekstslide

Slide 8 - Tekstslide

Slide 9 - Tekstslide

Slide 10 - Tekstslide

Slide 11 - Tekstslide

Slide 12 - Quizvraag

Slide 13 - Tekstslide

Slide 14 - Tekstslide

Slide 15 - Tekstslide

Slide 16 - Tekstslide

Slide 17 - Tekstslide

Slide 18 - Tekstslide

Slide 19 - Tekstslide

Slide 20 - Tekstslide

Slide 21 - Tekstslide

Slide 22 - Tekstslide

Slide 23 - Tekstslide

Slide 24 - Video

Slide 25 - Tekstslide

Slide 26 - Tekstslide

Slide 27 - Tekstslide

Slide 28 - Tekstslide

Slide 29 - Tekstslide

Slide 30 - Tekstslide

Slide 31 - Tekstslide

Slide 32 - Tekstslide

Slide 33 - Tekstslide

Slide 34 - Tekstslide

Slide 35 - Tekstslide

Slide 36 - Tekstslide

Slide 37 - Tekstslide

Slide 38 - Tekstslide

Slide 39 - Open vraag

Slide 40 - Tekstslide

Slide 41 - Video

Slide 42 - Tekstslide

Meer lessen zoals deze

Chemisch evenwicht - Les 4

§6.4 Evenwichtsvoorwaarde

H7.4 Evenwichten

4 havo par 6.5 quiz evenwichten

Chemisch evenwicht - Les 3

§6.3 en §6.4

§6.3 en §6.4 Omkeerbare reacties en evenwicht

V4 7.4 Evenwichten 1