Chemie 2de Graad /1ste Leerjaar 2h/w Hoofdstuk 4: Chemische reacties (PDF)

Chemie 2de graad /1ste leerjaar 2h/w Hoofdstuk 4 Chemische reacties 1. Kenmerken van een chemische reactie 1.1. Chemische reacties: processen waarbij nieuwe stoffen met nieuwe eigenschappen wo...

Chemie 2de graad /1ste leerjaar 2h/w Hoofdstuk 4 Chemische reacties 1. Kenmerken van een chemische reactie 1.1. Chemische reacties: processen waarbij nieuwe stoffen met nieuwe eigenschappen worden gevormd a) Analyse-reacties (zie Hoofdstuk 3 punt 2) Analyse (ontleding): Een chemische reactie waarbij uit één stof twee of meerdere nieuwe stoffen ontstaan. b) Synthese-reacties (zie Hoofdstuk 3 punt 1) Synthese: Een chemische reactie waarbij uit twee of meerdere stoffen één nieuwe stof ontstaat. 1.2. Chemische reacties: soorten reactieverschijnselen Tijdens chemische processen kunnen we meestal 'macroscopisch' iets zien veranderen! Deze reactieverschijnselen zijn dan ook typisch voor die processen. Proef PROEFVERLOOP OBSERVATIES In een eerste reageerbuisje lossen we een mespunt Er ontstaat een blauwe neerslag……: kopersulfaat op in 2 ml water. In een tweede reageerbuisje brengen we een verdunde …blauwe vlokken…………… oplossing van natriumhydroxide. We voegen beide buisjes samen. VRAAG 1: Hebben we hier te maken met fysisch/chemisch verschijnsel? Verklaar. Er wordt een ……nieuwe stof……………. gevormd met ……nieuwe eigenschappen…………. (……onoplosbare stof………) VRAAG 2: Geef de woordvergelijking van deze chemische reactie. Noteer tevens onder de reactie de reactieverschijnselen. Kopersulfaat + natriumhydroxide  natriumsulfaat + koperhydroxide Slaat neer! Reactieverschijnselen: …neerslagvorming…………… (………blauwe vlokken……………) Hoofdstuk 4: Chemische reacties 1 Chemie 2de graad /1ste leerjaar 2h/w Oefening OPDRACHT: Ga terug naar de enkele chemische reacties die je dit jaar al hebt gezien. Geef de woordvergelijkingen van deze reacties. Noteer onder elke reactie de verschijnselen die met deze reacties gepaard gingen.  Analyse van suiker (ontleding van glucose): suiker  water + kool wit zwart reactieverschijnselen: kleurverandering: wit  geel  zwart geurontwikkeling (verbrand) , gasvorming (waterdamp!)  verbranding van magnesiummetaal: magnesiummetaal + zuurstofgas  magnesiumoxide grijs wit poeder reactieverschijnselen: kleurverandering: grijs  wit  Reactie van natriummetaal met water: natriummetaal + water  natriumhydroxide + waterstofgas reactieverschijnselen: gasvorming (H2)  synthese van ijzersulfide: ijzermetaal + zwavelbloem  ijzersulfide geel grijs reactieverschijnselen: kleurverandering: geel  grijs BESLUIT: Chemische reacties gaan gepaard met reactieverschijnselen zoals  kleurverandering  geurontwikkeling  gasvorming  neerslagvorming (een neerslagreactie vindt plaats als twee oplossingen van goed oplosbare stoffen samen een slecht oplosbare stof vormen, die zal bezinken) Hoofdstuk 4: Chemische reacties 2 Chemie 2de graad /1ste leerjaar 2h/w 1.3. Chemische reacties: reacties waarbij energie uitgewisseld wordt a) Exo-energetische reacties.('exo' is Grieks voor 'uit') Proef PROEFVERLOOP OBSERVATIES  Magnesiumlint drijft…… In een reageerbuisje gieten we ongeveer 4 ml verdund (5% opl, 2.5 mol/l) zwavelzuur. Voel aan het buisje.  Het bruist…….: We laten er nadien een stukje magnesiumlint van 2 cm invallen. Voel terug aan het buisje. Er komt een gas vrij…………  …de reageerbuis wordt warmer……… VRAAG 1: Hebben we hier te maken met een fysisch/chemisch verschijnsel? Verklaar. Er wordt een …nieuwe stof……. gevormd met ……nieuwe eigenschappen……. (…gasvorming: H2…………………) VRAAG 2: Komt er energie vrij bij deze reactie? Onder welke vorm? Ja / nee : …warmte-energie……………… VRAAG3: Hoe heet de warmte die tijdens een reactie aan de omgeving wordt afgegeven? ……reactiewarmte……………….. VRAAG 4: Van waar komt die energie? De energie zat opgeslagen in de ………reagentia…….….. in de vorm van ………chemische energie……………………………. VRAAG 5: Geef de woordvergelijking van deze chemische reactie. Noteer tevens onder de reactie de reactieverschijnselen. diwaterstofsulfaat + magnesiummetaal  diwaterstof + magnesiumsulfaat E-rijk: veel chemische energie E-arm: minder chemische energie in de reagentia in de reactieproducten Reactieverschijnselen: ……gasvorming: H2………….. Andere voorbeelden van exo-energetische reacties: vrijstelling van We verbranden aardgas (methaangas) voor...warmte..... Warmte-energie Bij de verbranding van magnesiummetaal zien we...licht..... Licht-energie Een gewone batterij bestaat uit grafiet (koolstof), zink en Elektrische energie ammoniumchloride. De batterij levert..elektrische stroom Hoofdstuk 4: Chemische reacties 3 Chemie 2de graad /1ste leerjaar 2h/w De energieverandering tijdens een chemische reactie kan je voorstellen in een energiediagram. Dit geeft de hoeveelheid chemische energie in de stoffen weer, ten opzichte van de tijd. energiediagram exo-energetische reactie reagentia Energie wordt energie-inhoud afgegeven aan de omgeving reactieproducten tijd Besluit:  Een chemische reactie waarbij ENERGIE VRIJKOMT en afgegeven wordt aan de omgeving noemen we een EXO-ENERGETISCHE REACTIE.  Deze energie is afkomstig uit de reagerende stoffen. Het zat in de verbindingen onder de vorm van 'chemische energie'.  Deze energie kan vrijkomen onder de vorm van warmte, licht of elektriciteit. !! LET OP !! Er zijn exo-energetische reacties die bij normale temperatuur niet gebeuren, maar waaraan men een zekere ‘activeringsenergie’ moet toevoegen opdat de reactie zou starten. Deze activeringsenergie is enkel nodig bij het begin van de reactie: het brengt de reactie op gang. Eenmaal de stoffen reageren kan men stoppen met toevoegen van energie, dan komt er energie vrij tijdens de reactie. Vb: verbranden van papier energiediagram exo-energetische reactie met activeringsenergie activerings- energie energie-inhoud Energie wordt reagentia afgegeven aan de omgeving reactieproducten tijd Hoofdstuk 4: Chemische reacties 4 Chemie 2de graad /1ste leerjaar 2h/w b) Endo-energetische reacties.('endo' is Grieks voor 'binnen') Proef 1 PROEFVERLOOP OBSERVATIES We wegen 2,0 g gehydrateerd dinatriumthiosulfaat kristallen Het wordt vloeibaar af, doen ze in een reageerbuisje en warmen dit op. VRAAG 1: Hebben we hier te maken met een fysisch/chemisch verschijnsel? Verklaar. Tijdens het …smelt…. –proces worden ………geen nieuwe stoffen…………. gevormd. Alleen de …aggregatietoestand………… verandert: vast  ……vloeibaar…….. VRAAG 2: Komt er energie vrij bij dit proces? Onder welke vorm? Ja / nee : we moeten net ……energie toevoegen………. (…warmte…. –energie) om het …smelt………… -proces te laten doorgaan. VRAAG 3: Waar is deze warmte-energie naartoe? Deze energie zit opgeslagen in de …vloeibare……….. dinatriumthiosulfaat als ……kinetische…… energie (= …bewegings……. –energie van de deeltjes). Proef 2 PROEFVERLOOP OBSERVATIES In een beker gieten we 20 ml water en meten we de …snel na het samengieten…………. temperatuur. Nadien wegen we 2,0 g gehydrateerd dinatriumthiosulfaat …daalt de temperatuur enkele graden….. kristallen af en voegen ze voorzichtig toe aan het water. We roeren voorzichtig met de thermometer en volgen het ………………………………………………………… temperatuursverloop. VRAAG 1: Hebben we hier te maken met een fysisch/chemisch verschijnsel? Verklaar. Tijdens het …oplos…… –proces worden ……geen nieuwe stoffen……… gevormd. VRAAG 2: Komt er energie vrij bij dit proces? Onder welke vorm? Ja / nee : …er wordt energie aan de omgeving (het water) onttrokken…... ………………………………………………………………………………………………… : …warmte…. -energie VRAAG 3: Waar is die energie naartoe die werd onttrokken aan het water? Deze energie is nodig om het …oplos…… –proces te laten doorgaan. De energie zit nu als …kinetische…… energie in het mengsel: de opgeloste deeltjes …bewegen……… tussen de watermoleculen. Hoofdstuk 4: Chemische reacties 5 Chemie 2de graad /1ste leerjaar 2h/w Proef 3 (kan niet uitgevoerd worden: filmpje) PROEFVERLOOP OBSERVATIES In een reageerbuis brengen we een beetje kwikoxide (oranje poeder). We verhitten het kwikoxide enkele minuten de rb. Na enkele minuten brengen we een gloeiende - Houtspaander ontvlamt: …zuurstofgas... houtspaander in de rb. We kijken naar de nieuw gevormde stof op de rand van - Grijze druppels: …kwikdruppels.. de rb. Eenmaal we stoppen met verwarmen stopt de reactie. VRAAG 1: Hebben we hier te maken met een fysisch/chemisch verschijnsel? Verklaar. Er worden …nieuwe stoffen…………. gevormd met ……nieuwe eigenschappen…..………. : O2… (gas) en …kwikmetaal…… (…vloeibaar……, …grijs……..) VRAAG 2: Is deze chemische reactie een endo/exo–energetische reactie? Verklaar. Tijdens de ……volledige duur……………… van de reactie wordt …energie……………. ……toegevoegd……….. (……waarmte…….. –energie). VRAAG 3: Waar is die energie naartoe die werd onttrokken aan de omgeving (warmte energie van de verbranding van aardgas in bunsenbrander)? De energie is nu aanwezig als ………chemische energie…………………………………………. in de ……reactieproducten…………………….. VRAAG 4: Geef de woordvergelijking van deze chemische reactie. T kwikoxide  kwikmetaal + zuurstofgas reagens reactieproducten: E-rijk E-armer (veel chemische energie) Reactieverschijnselen: kleurverandering: oranje  grijs gasvorming (O2) Hoofdstuk 4: Chemische reacties 6 Chemie 2de graad /1ste leerjaar 2h/w Andere voorbeelden van endo-energetische reacties: opname van Bij de fotosynthese van glucose door de groene planten wordt er Licht-energie door de plant energie opgenomen onder de vorm van.licht.... Bij de elektrolyse van water wordt er tijdens de reactie energie op Elektrische energie genomen onder de vorm van...elektrische stroom..... Ook een endo-energetische reactie kan je uitzetten in een energiediagram. Tijdens deze reactie stijgt de totale hoeveelheid chemische energie omdat er energie opgenomen wordt. energiediagram endo-energetische reactie reactieproducten Energie wordt energie-inhoud opgenomen uit de omgeving reagentia tijd Besluit: - Een chemische reactie waarbij ENERGIE moet worden TOEGEVOEGD of waarbij energie wordt onttrokken aan de omgeving (tijdens de volledige duur van de chemische reactie!!) noemen we een ENDO-ENERGETISCHE REACTIE. - Deze energie wordt opgeslagen in de nieuw gevormde stoffen, onder de vorm van 'chemische energie'. - Deze energie kan toegevoegd worden onder de vorm van warmte, licht of elektriciteit. c) Analyse- en synthesereactie en energie - Een chemische reactie waarbij een stof ontbonden wordt noemen we een analyse. - Een chemische reactie waarbij een stof ontbonden wordt door warmte-energie noemen we een thermolyse. - Een chemische reactie waarbij een stof ontbonden wordt door elektrische-energie noemen we een elektrolyse. - Een chemische reactie waarbij een stof ontbonden wordt door licht-energie noemen we een fotolyse. - Een chemische reactie waarbij een nieuwe stof gevormd wordt noemen we een synthese. - Een chemische reactie waarbij een nieuwe stof gevormd wordt door toevoeging van licht- energie noemen we een fotosynthese. Hoofdstuk 4: Chemische reacties 7 Chemie 2de graad /1ste leerjaar 2h/w Oefening OPDRACHT: Ga terug naar enkele chemische reacties die je dit jaar hebt gezien. Geef de woordvergelijkingen van deze reacties. Schrijf boven elke pijl de energievorm die door de reactie wordt opgenomen. Vermeld per reactie of ze endo/exo-energetisch is. - Fotosynthese van glucose: licht-E Koolstofdioxide + water  glucose + zuurstofgas Soort reactie: endo- of exo-energetisch: omzetting van …licht… energie in …chemische…. energie - Elektrolyse van water: elektrische energie Water  waterstofgas + zuurstofgas Soort reactie: endo- of exo-energetisch: omzetting van elektrische energie in chemische energie Reactieverschijnselen: gasvorming (O2 en H2) - De verbranding van houtskool (vb. bij barbecue): Kool reageert met zuurstofgas tot CO2: Kool + zuurstofgas  koolstofdioxide Soort reactie: endo- of exo-energetisch: omzetting van chemische energie in warmte- energie Reactieverschijnselen: gasvorming: CO2 Hoofdstuk 4: Chemische reacties 8 Chemie 2de graad /1ste leerjaar 2h/w 2. Wetten van de chemische reactie 2.1. Wet van behoud van atomen Tijdens chemische reacties herschikken atomen zich, in nieuwe combinaties (nieuwe stoffen). Bijvoorbeeld bij de verbranding van kool: …kool…. + …zuurstofgas  koolstofdioxide Hieruit volgt de wet van behoud van atomen: In elke reactievergelijking zijn links en rechts van de reactiepijl evenveel atomen van elke soort aanwezig. Er worden geen atomen gevormd en er gaan ook geen atomen verloren Een chemische reactie kunnen we vanaf nu voorstellen met een ‘reactievergelijking’ (en niet meer met een ‘woordvergelijking’). Om deze reactievergelijking correct te noteren, volgen we telkens dezelfde stappen: STAP 1: In een reactievergelijking vermelden we de stoffen via hun gepaste molecuulformule. Links (=linkerlid) schrijven we de ‘uitgangsstoffen’ of 'reagentia', rechts (=rechterlid) de ‘reactieproducten’. Tussen beide een pijl die betekent: reageert tot. Boven(of onder) de pijl kunnen we de ‘reactieomstandigheden’ vermelden. reactieomstandigheden Uitgangsstoffen  Reactieproducten (Reagentia) STAP 2: Onderaan rechts van de molecuulformules zullen we tussen haakjes (zeker nog in het begin) de aggregatietoestand van de stoffen vermelden: - vast: v - vloeibaar: vl - gasvormig: g - stof opgelost in water: aq Hoofdstuk 4: Chemische reacties 9 Chemie 2de graad /1ste leerjaar 2h/w STAP 3: Verder moet men ervoor zorgen dat voldaan is aan de wet van behoud van atomen het totaal aantal atomen VOOR de reactie = het totaal aantal atomen NA de reactie Omdat we aan de formules van de stoffen niets mogen veranderen, mogen we de indices NOOIT aanpassen. Als we dat wel zouden doen, zouden we ander stoffen noteren dan bedoeld. Daarom moeten we coëfficiënten of vóórgetallen invoeren (zoals we ook in hoofdstuk 3 zagen). Vb. coëfficiënt: aantal moleculen of formule-eenheden 3 CO2 index: het aantal atomen van deze soort per molecule of formule-eenheid Voor elk element vergelijkt men het aantal atomen voor de reactie (linkerlid) met het aantal atomen na de reactie (rechterlid). Wanneer het aantal niet gelijk is dan vult men vóórgetallen in zodat het aantal atomen wel gelijk wordt. Men controleert het aantal atomen telkens opnieuw tot alles uitkomt. Vóórgetallen zijn steeds gehele getallen. Het vóórgetal 1 schrijft men niet. STAP 4: Men zorgt ervoor dat de coëfficiënten zo klein mogelijk zijn, m.a.w. ze mogen geen gemene deler hebben! Vb 1: analyse van water Water  waterstofgas + zuurstofgas H O H H H O O H H H O H elektrische stroom 2 H2O (vl)  2 H2 (g) + O2 (g) H 2 4 H 2 4 O 1 2 O 2 Hoofdstuk 4: Chemische reacties 10 Chemie 2de graad /1ste leerjaar 2h/w Vb 2: synthese (uit meerdere stoffen ontstaat één stof) van water Waterstofgas + zuurstofgas  water (activeringsenergie) T 2 H2 (g) + O2 (g)  2 H2O (vl) Vb 3: analyse van suiker Suiker  kool + water T C6H12O6 (v)  6 C (v) + 6 H2O (g) Vb 4: synthese van ammoniakgas Waterstofgas + stikstofgas  ammoniakgas 3 H2 (g) + N2 (g)  2 NH3 (g) Vb 5: synthese van keukenzout Natriummetaal + chloorgas  natriumchloride 2 Na (v) + Cl2 (g)  2 NaCl (v) Hoofdstuk 4: Chemische reacties 11 Chemie 2de graad /1ste leerjaar 2h/w Oefening OPDRACHT: Vervolledig onderstaande reactievergelijkingen. 2 Na + Br2  2 NaBr 4K + O2  2 K2 O 2 N2 + 3 O2  2 N2O3 2 SO2 + O2  2 SO3 2 Al + 3 Br2  2 AlBr3 2 Fe + 3 Cl2   2 FeCl3 Fe2O3 + 3 CO   3 CO2  + 2 Fe Ca(HCO3)2   CaCO3  + CO2 + H2O Al2O3 + 3 H2O   2 Al(OH)3  2 Na + 2 H2O  2 NaOH + H2 OPDRACHT: Stel van volgende reacties de reactievergelijkingen op. koolstofdisulfide + zuurstofgas  koolstofdioxide + zwaveldioxide CS2 + 3 O2 (g)  CO2 (g) + 2 SO2 magnesium metaal + stikstofgas  trimagnesiumdinitride 3 Mg (v) + N2 (g)  Mg3N2 thermolyse van kwikoxide T 2 HgO (v)  2 Hg (vl) + O2 (g) Hoofdstuk 4: Chemische reacties 12 Chemie 2de graad /1ste leerjaar 2h/w 2.2. Wet van behoud van massa (wet van Lavoisier) Proef 1 PROEFVERLOOP OBSERVATIES We plaatsen op de schaal van een balans twee bariumdihydroxide: kleurloze oplossing bekers. De ene bevat een oplossing van bariumdihydroxide in water, de andere een kopersulfaat: lichtblauwe oplossing. oplossing van kopersulfaat in water. We bepalen de totale massa. Totale massa: ……………… g We voegen de beide oplossingen samen en Er wordt een …… neerslag ……… gevormd. plaatsen alles terug op de balans. Massa: …………………. g VRAAG 1: We hebben te maken met een chemische reactie. Verklaar. Er wordt een …nieuwe stof…. gevormd met ……nieuwe eigenschappen…….: …neerslag……. (………onoplosbaar………………) VRAAG 2: Geef de woordvergelijking en de reactievergelijking van deze chemische reactie. bariumdihydroxide + kopersulfaat  bariumsulfaat + koperdihydroxide Ba(OH)2 (aq) + CuSO4 (aq)  BaSO4 (v) + Cu(OH)2 (v) BESLUIT: Tijdens een chemische reactie blijft de massa constant. Proef 2 PROEFVERLOOP OBSERVATIES We plaatsen op de schaal van een balans twee …vaste stof… + …vloeistof… bekers. De ene bevat stukjes krijt, de andere een oplossing van waterstofchloride in water. We Totale massa: ……………… g bepalen de totale massa. We voegen de beide bekers samen en plaatsen Het …bruist.: er wordt een …gas.. gevormd. alles terug op de balans. Totale massa: ……………… g Hoofdstuk 4: Chemische reacties 13 Chemie 2de graad /1ste leerjaar 2h/w VRAAG 1: We hebben te maken met een chemische reactie. Verklaar. Er wordt een …nieuwe stof…………. gevormd met ………nieuwe eigenschappen…………. (……gas…………) VRAAG 2: Geef de woordvergelijking en de reactievergelijking van deze chemische reactie. calciumcarbonaat + waterstofchloride  calciumdichloride + koolstofdioxide + water (krijt) (zoutzuur) GAS CaCO3 (v) + 2 HCl (aq)  CaCl2 (aq) + CO2 (g) + H2O (vl) BESLUIT: Precies door het feit dat er een gas ontsnapt blijft hier de massa NIET constant. Proef 3 PROEFVERLOOP OBSERVATIES In een flesje bevinden zich kleine stukjes krijt en een reageerbuisje met een Massa = ……….g oplossing van waterstofchloride. We bepalen de totale massa. We kantelen de fles waardoor beide producten Er gebeurt een reactie, waarbij een gas samengevoegd worden. ontstaat. De massa blijft constant. We openen de bokaal. Er ontsnapt een gas. De massa vermindert. Wet van Lavoisier: Wet van behoud van massa In een afgesloten ruimte is de totale massa van de reagentia gelijk aan de totale massa van de reactieproducten. De wet van behoud van atomen geeft een verklaring voor de Wet van Lavoisier (1790): aangezien atomen chemisch onveranderbaar zijn, kunnen tijdens een chemische reactie geen atomen verdwijnen of bijgemaakt worden. Alle atomen die er vóór de reactie aanwezig zijn, moeten er ook nog zijn na de reactie! Er kan dus geen massa bijgemaakt worden of verdwijnen. Hoofdstuk 4: Chemische reacties 14 Chemie 2de graad /1ste leerjaar 2h/w 2.3. Wet van de eenvoudige getallenverhouding (wet van Dalton) Tijdens een chemische reactie vallen moleculen uit elkaar in atomen en de atomen hergroeperen zich tot nieuwe moleculen. De elementen (en dus ook de atomen) waaruit die oude en nieuwe moleculen bestaan veranderen NIET tijdens een chemische reactie! De atomen zijn onvernietigbaar, ze gaan nooit verloren: wet van behoud van atomen. Bij de vorming van nieuwe moleculen tijdens een chemische reactie, kan één bepaald atoom A zich gaan binden met een ander atoom B tot een nieuwe molecule AB. Maar atoom A zou zich ook kunnen gaan binden met 2 andere atomen B tot de nieuwe molecule AB2, enz… Er kan echter NOOIT een STUK VAN EEN ATOOM zich gaan binden aan een ander atoom! De molecule AB1/2 zal dus nooit gevormd worden en zal nooit bestaan! Voorbeelden: kool(stof) kan op 2 manieren een chemische reactie aangaan met zuurstofgas: 1) Koolstof + zuurstofgas  koolstofdioxide (…CO2..) getallenverhouding : …1/2.. 2) Koolstof + zuurstofgas  koolstofmonoxide (…CO…) getallenverhouding : …1/1.. kopermetaal kan ook op 2 manieren een chemische reactie aangaan met zuurstofgas: 1) Kopermetaal + zuurstofgas  koperoxide (…CuO..) getallenverhouding : …1/1.. 2) Kopermetaal + zuurstofgas  dikoperoxide (Cu2O…) getallenverhouding : …2/1.. Wet van Dalton: wet van de eenvoudige getallenverhouding Wanneer atomen tijdens een chemische reactie nieuwe moleculen gaan vormen, dan zullen die atomen steeds in een constante verhouding aanwezig zijn in de nieuwe moleculen. Die verhouding bestaat steeds uit kleine natuurlijke getallen (de getallen die we als indices gaan gebruiken in de molecuulformules). Hoofdstuk 4: Chemische reacties 15 Chemie 2de graad /1ste leerjaar 2h/w 2.4. Wet van de constante massaverhouding (wet van Proust) Proef 1 (zie ook hoofdstuk 3) PROEFVERLOOP OBSERVATIES We nemen ijzermetaal en zwavelbloem en - ijzervijlsel wordt aangetrokken door observeren bij elk van deze stoffen een typisch magneet, zwavelbloem niet fysisch kenmerk. - zwavelbloem lost op in tolueen, ijzervijlsel niet We maken nu een mengsel van 7 g ijzermetaal en -mengsel gloeit hevig, na afkoeling heb je 4 g zwavelbloem en verhitten het mengsel in een een donkere, grijze, harde klomp. reageerbuis (eventueel afsluiten met glaswol) We onderzoeken de nieuw gevormde stof - geen aantrekking, lost niet op in tolueen 'ijzersulfide' met een magneet en tolueen. VRAAG 1: We hebben hier te maken met een chemische reactie: er wordt een nieuwe stof gevormd (ijzersulfide) met nieuwe eigenschappen. VRAAG 2: Geef de woordvergelijking en de reactievergelijking van deze chemische reactie. Ijzermetaal + zwavelbloem  ijzersulfide 7g 4g 11g 8 Fe (v) + S8 (v)  8 FeS (v) VRAAG 3: Zijn de 2 oorspronkelijke stoffen volledig weggereageerd? Ja: er blijft geen ijzer of zwavel over na de reactie. Proef 2 PROEFVERLOOP OBSERVATIES We herhalen proef 1, maar we voegen wat extra Zelfde reactie, maar nu blijft er …wel… ijzer aan het mengsel toe. …ijzervijlsel…………. over na de proef. VRAAG 1: Reageert in deze proef al het ijzermetaal met de 4 g zwavel? …nee…. Na de reactie blijft er …wel nog ijzervijlsel ……... aan de magneet hangen. We hadden te veel ijzer toegevoegd: een ……overmaat…….. Dit …reageert niet…….. meer met het aanwezige zwavelbloem. Hoofdstuk 4: Chemische reacties 16 Chemie 2de graad /1ste leerjaar 2h/w VRAAG 2: Wat is zowel in proef 1 als in proef 2 de verhouding tussen de massa's van de met elkaar reagerende stoffen? 𝒎𝒂𝒔𝒔𝒂 𝒈𝒆𝒓𝒆𝒂𝒈𝒆𝒆𝒓𝒅 𝒊𝒋𝒛𝒆𝒓𝒎𝒆𝒕𝒂𝒂𝒍 𝟕𝒈 𝟕 Massaverhouding = = 𝟒𝒈 = 𝟒 = 𝟏, 𝟕𝟓 = 𝒎𝒂𝒔𝒔𝒂 𝒈𝒆𝒓𝒆𝒂𝒈𝒆𝒆𝒓𝒅 𝒛𝒘𝒂𝒗𝒆𝒍 VRAAG 3: Hoeveel g ijzermetaal zou reageren met 8 g zwavel? Bereken de massaverhouding. Met 4g zwavel reageert 7g ijzermetaal Dus met 8g zwavel zal 14g ijzermetaal reageren. VRAAG 4: Hoeveel g ijzermetaal zou reageren met 19 g zwavel? Bereken de massaverhouding. 𝒎 𝒈𝒆𝒓𝒆𝒂𝒈𝒆𝒆𝒓𝒅 𝑭𝒆 𝟕 massaverhouding = =𝟒 𝒎 𝒈𝒆𝒓𝒆𝒂𝒈𝒆𝒆𝒓𝒅 𝑺𝟖 𝟕 𝟕 ⟹ 𝒎𝒈𝒆𝒓𝒆𝒂𝒈𝒆𝒆𝒓𝒅 𝑭𝒆 = 𝒎𝑺𝟖 = 𝟏𝟗𝒈 = 𝟑𝟑, 𝟐𝟓𝒈 𝟒 𝟒 BESLUIT 1: De verhouding tussen de massa's van met elkaar reagerende stoffen is steeds constant. BESLUIT 2: Tijdens de reactie tussen twee stoffen, reageren die stoffen slechts in een bepaalde verhouding met elkaar. Is er van één product teveel aanwezig, dan blijft dit na de reactie over: overmaat. Wet van Proust: Wet van de constante massaverhouding: Wanneer twee of meer stoffen met elkaar reageren gebeurt dit steeds in een constante massaverhouding. (Er bestaat een constante verhouding tussen de massa's van de elementen die zich met elkaar verbinden tot een samengestelde stof: een zuivere stof heeft een constante samenstelling.) De Wet van Dalton geeft een verklaring voor de Wet van Proust (1805): aangezien atomen bij de vorming van een molecule van een nieuwe stof steeds in een constante verhouding reageren en aangezien atomen een constante massa hebben, zal die nieuwe stof steeds een constante samenstelling hebben en steeds een constante 'massaverhouding' vertonen. Ter info: Vele wetenschappers hebben zich in de 19de eeuw toegelegd op de studie van de massaverhouding waarin elementen zich verenigen om een verbinding te vormen. Een van de eerste nauwkeurige bepalingen werd in 1843 uitgevoerd door Dumas en Stas. Zij bepaalden de massaverhouding waarin waterstof zich met zuurstof verenigt tot water. Deze massaverhouding bleek gelijk te zijn aan 8/1 (massa zuurstof/massa waterstof) Hoofdstuk 4: Chemische reacties 17 Chemie 2de graad /1ste leerjaar 2h/w Oefening Begin bij elke opgave steeds met het opschrijven van de woordvergelijking en de reactievergelijking van de reactie. Schrijf op of onder de reactievergelijking zoveel mogelijk gegevens uit de opgave. OPDRACHT 1: Calciumoxide bevat een massaverhouding tussen calcium en zuurstofgas van 5/2. Hoeveel gram zuurstofgas is er nodig om 25 g calcium(metaal) te binden tot calciumoxide? Gegeven: 25g Woordvergelijking: calciummetaal + zuurstofgas  calciumoxide 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎𝑣𝑒𝑟ℎ𝑜𝑢𝑑𝑖𝑛𝑔 = = Reactievergelijking: 2 Ca (v) + O2 (g)  2 CaO Gevraagd: 𝑚 Oplossing: Formule: 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎𝑣𝑒𝑟ℎ𝑜𝑢𝑑𝑖𝑛𝑔 = 𝑚 = = = 10𝑔 Antw: Er is 10g O2 nodig OPDRACHT 2: Magnesium(metaal) reageert met 2,54 g dijood tot 2,78 g magnesiumdijodide. Bereken de massaverhouding. Gegeven: Woordvergelijking: magnesiummetaal + dijood  magnesiumdijodide 2,54g 2,78g Reactievergelijking: Mg (v) + I2 (v)  MgI2 Gevraagd: 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎𝑣𝑒𝑟ℎ𝑜𝑢𝑑𝑖𝑛𝑔 = ? Oplossing: Formules: * massaverhouding = *𝑚 = 𝑚 + 𝑚  𝑚 =𝑚 −𝑚 = 2,78𝑔 − 2,54𝑔 = 0,24𝑔 ,  massaverhouding = = = 0,094 , Antw: De massaverhouding tussen magnesiummetaal en dijood is 0,094. Hoofdstuk 4: Chemische reacties 18 Chemie 2de graad /1ste leerjaar 2h/w OPDRACHT 3: Hoeveel g ijzer(metaal) reageert met 1 g zwavel (massaverhouding tussen ijzer(metaal) en zwavel 7/4)? Hoeveel ijzersulfide wordt gevormd? Gegeven: 1g Woordvergelijking: : ijzermetaal + zwavel  ijzersulfide massaverhouding= = Reactievergelijking: 8 Fe (v) + S8 (v)  8 FeS (v) Gevraagd: 𝑚 𝑒𝑛 𝑚 Oplossing: Formules: *𝑚 =𝑚 + 𝑚 * 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎𝑣𝑒𝑟ℎ𝑜𝑢𝑑𝑖𝑛𝑔 = =  𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎𝑣𝑒𝑟ℎ𝑜𝑢𝑑𝑖𝑛𝑔 = ⟹ 𝑚 = 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎𝑣𝑒𝑟ℎ𝑜𝑢𝑑𝑖𝑛𝑔. 𝑚 = 1𝑔 = 1,75𝑔  𝑚 =𝑚 + 𝑚 = 1𝑔 + 1,75𝑔 = 2,75𝑔 Antw: Er reageert 1,75g ijzermetaal en er wordt 2,75g ijzersulfide gevormd. OPDRACHT 4: 40g calcium(metaal) bindt zich met 32g zwavel tot calciumsulfide. Welke stof wordt in overmaat toegevoegd als men 1g calcium(metaal) laat reageren met 0,7 g zwavel? Hoeveel bedraagt de overmaat (=gedeelte van de stof die niet reageerde)? Gegeven: Woordvergelijking: calciummetaal + zwavel  calciumsulfide o 40g Ca (𝑚 ) reageert volledig met 32g zwavel (𝑚 ) o 2de reactie: 1g Ca (𝑚 ) reageert met 0,7g zwavel (𝑚 ) met overmaat Reactievergelijking: 8 Ca (v) + S8 (v)  8 CaS Gevraagd: Welke stof is in overmaat: Ca of S? Hoeveel overmaat? Oplossing: Formule: 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎𝑣𝑒𝑟ℎ𝑜𝑢𝑑𝑖𝑛𝑔 =  𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎𝑣𝑒𝑟ℎ𝑜𝑢𝑑𝑖𝑛𝑔 = = = = 1,25  Als we 0,7g zwavel laten reageren, hebben we 𝑚 nodig De hoeveelheid gereageerd Ca is dan: 𝑚 = 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎𝑣𝑒𝑟ℎ𝑜𝑢𝑑𝑖𝑛𝑔. 𝑚 = 0,7𝑔 = 0,875𝑔  Overmaat calcium = 𝑚 −𝑚 = 1𝑔 − 0,875𝑔 = 0,125𝑔 Antw: Er was 0,125g Ca in overmaat. Hoofdstuk 4: Chemische reacties 19 Chemie 2de graad /1ste leerjaar 2h/w OPDRACHT 5: 45g natriummetaal wordt gemengd met 75g dichloor. Bij deze reactie ontstaat natriumchloride. Er is geen overmaat. a) Hoeveel gram natriumchloride wordt er tijdens de reactie gevormd? b) Wat is de massaverhouding tussen natriummetaal en dichloor? In een tweede reactie laten we 18g natriummetaal reageren met 40g dichloor. c) Bereken de overmaat aan dichloor in deze reactie. Hoeveel natriumchloride wordt er bij deze tweede reactie gevormd? Gegeven: Woordvergelijking: natriummetaal + chloorgas  keukenzout 45g 75g geen overmaat Reactievergelijking: 2 Na (v) + Cl2 (g)  2 NaCl (v) 2de reactie: mNa = 18g en mCl2 = 40g met overmaat dichloor Gevraagd: a) mNaCl bij eerste reactie b) c) overmaat Cl2? En mNaCl bij 2de reactie? Oplossing: a) Aangezien er geen overmaat is: mNaCl = mNa + mCl2 = 45g + 75g = 120g b) massaverhouding = = = c) mgereageerd Cl2 = = = 18𝑔. = 30𝑔 Overmaat Cl2 = 40g – 30g = 10g mNaCl = mNa + mCl2 = 18g + 30g = 48g Antw: a) Bij de eerste reactie wordt 120g NaCl gevormd b) De massaverhouding tussen Na en Cl2 is 3/5 c) In de tweede reactie is er 10g Cl2 in overmaat en wordt er 48g NaCl gevormd. Hoofdstuk 4: Chemische reacties 20 Chemie 2de graad /1ste leerjaar 2h/w 3. De verbranding: de belangrijkste exo-energetische reactie 3.1. Wat heb je nodig om een verbranding uit te kunnen voeren? a) Brandbare stoffen (vaste, vloeibare of gasvormige stoffen) Proef 1 PROEFVERLOOP OBSERVATIES We houden een ijzeren staaf in de vlam van een De ijzeren staaf brandt niet. bunsenbrander. We strooien wat ijzerpoeder in de vlam van een Ijzerpoeder geeft gensters: brandt wel. bunsenbrander. VRAAG 1: Wat zie je hier niet wat je bij een 'verbranding' wel verwacht? Er zijn geen ………vlammen……… te zien. VRAAG 2: Geef nog een ander voorbeeld van een brandbaar metaal (een vaste stof) dat niet brandt met vlammen. Magnesiummetaal brandt met een …fel licht…, niet met vlammen. BESLUIT: De verbranding verloopt heviger naarmate de stof fijner verdeeld is. Bij de verbranding van vaste stoffen zijn niet altijd vlammen zichtbaar. Proef 2 PROEFVERLOOP: We nemen 3 verschillende vloeistoffen, brengen telkens een kleine hoeveelheid ervan in een schaaltje en houden er telkens een brandende lucifer bij. OBSERVATIES: Ether alcohol water vlam vlam geen vlam VRAAG: Geef nog enkele voorbeelden van brandbare vloeistofdampen en/of gassen. Aardgas (methaan, CH4), waterstofgas, haarlak, deodorant,… BESLUIT: Niet vloeistoffen zelf verbranden maar wel de dampen die vrijkomen. Bij de verbranding van brandbare gassen (dampen) zijn vlammen te zien, anders niet. Hoofdstuk 4: Chemische reacties 21 Chemie 2de graad /1ste leerjaar 2h/w b) Voldoende hoge temperatuur Proef 3 PROEFVERLOOP: We nemen benzine en petroleum, brengen telkens een kleine hoeveelheid ervan in een schaaltje en houden er telkens een brandende lucifer bij. OBSERVATIES: Benzine Petroleum vlam geen vlam PROEFVERLOOP: We verwarmen langzaam de petroleum en houden de vlam boven het vloeistofoppervlak. OBSERVATIES: Petroleum Petroleum (verwarmd) geen vlam vlam VRAAG 1: Waarom ontvlamt benzine reeds bij kamertemperatuur? Omdat er bij kamertemperatuur reeds voldoende …brandbare gassen…… vrijkomen. VRAAG 2: Waarom is het nodig om petroleum eerst te verwarmen vooraleer het ontbrandt? Pas bij hogere temperaturen komen …brandbare gassen…. vrij. Het zijn deze gassen die ontbranden als je ze nadert met een brandende lucifer. BESLUIT: Het vlampunt van een stof is de laagste temperatuur waarbij de stof genoeg damp afgeeft en tot ontbranding komt wanneer ze in contact komt met een ontstekingsbron. De verbranding van stoffen kan traag of snel verlopen. Vanaf het vlampunt verloopt de verbrandingsreactie plots zo snel dat de stof meestal “met vlammen” in brand schiet. Het vlampunt moet niet worden verward met de zelfontbrandingstemperatuur. Dat is de temperatuur waarbij een damp/lucht-mengsel spontaan tot ontbranding komt. Hoofdstuk 4: Chemische reacties 22