Oplossing chemievragen post-test

Oplossingen chemievragen post-test introductieweek
Wim Schepers
9 september 2014
Vraag 7
Je moet een oplossing maken van calciumfosfaat (Ca3 (PO4 )2 ). De concentratie van de oplossing
moet 0,15 mol/L en het volume moet 100 mL zijn. Hoeveel gram Ca3 (PO4 )2 moet je afwegen?
(a) 465 g
(b) 207 g
(c) 46,5 g
(d) 4,65 g
Oplossing
We rekenen eerst uit hoeveel mol Ca3 (PO4 )2 in de oplossing aanwezig is:
c=
n
⇒n=c·V
V
invullen:
n = 0,15 mol/L · 100 mL = 0,015 mol
Vervolgens berekenen we hoeveel gram 0,015 mol Ca3 (PO4 )2 is. Daartoe berekenen we eerst
de molaire massa van Ca3 (PO4 )2 :
M (Ca3 (PO4 )2 ) = 3 · 40,08 g/mol + 2 · 30,97 g/mol + 8 · 16,00 g/mol = 310,18 g/mol
En dan zien we dat 0,015 mol Ca3 (PO4 )2 overeenkomt met 4,65 g:
n=
m
⇒m=n·M
M
m = 0,015 mol · 310,18 g/mol = 4,65 g
invullen:
Vraag 8
Van een bepaald element uit het periodiek systeem bestaan er drie isotopen. Het eerste isotoop
heeft een abundantie van 31,5% en een relatieve atoommassa van 54,00. Het tweede isotoop
heeft een abundantie van 56,5% en een relatieve atoommassa van 56,00. De overige 12% bestaat
uit een derde isotoop met relatieve atoommassa van 60,00. Om welk element gaat het?
(a) mangaan (Mn)
1
2
(b) ijzer (Fe)
(c) cobalt (Co)
(d) nikkel (Ni)
Oplossing
We passen gewoon de formule toe om de gemiddelde relatieve atoommassa van een element te
berekenen:
Ar (element) = mr (isotoop 1) · %(isotoop 1) + mr (isotoop 2) · %(isotoop 2) + mr (isotoop 3) · %(isotoop 3)
Ar (element) = 54, 00 · 0, 315 + 56, 00 · 0, 565 + 60, 00 · 0, 12 = 55, 85
Vervolgens zoeken we in het periodiek systeem van de elementen het element waarvan de
gemiddelde relatieve atoommassa 55,85 bedraagt. Het blijkt om ijzer (Fe) te gaan.
Vraag 9
Een verbrandingsreactie is een reactie van een stof met zuurstofgas (O2 ). Bij de verbranding van
glucose (C6 H12 O6 ) wordt er koolstofdioxide (CO2 ) en water (H2 O) gevormd. Hoeveel milliliter
water wordt er gevormd bij de volledige verbranding van 18 g glucose? De dichtheid van water
bedraagt 1,0 kg/L. Vergeet niet om eerst de correcte reactievergelijking uit te schrijven.
(a) 1,08 mL
(b) 1,80 mL
(c) 10,8mL
(d) 108 mL
Oplossing
We schrijven eerst de reactievergelijking uit en vullen daarbij de juiste stoichiometrische coëfficiënten aan:
C6 H12 O6 + 6 O2
6 CO2 + 6 H2 O
Vervolgens zetten we de gegeven hoeveelheid glucose (18 g) om naar mol:
n=
m
18 g
⇒n=
= 0,1 mol
M
6 · 12 g/mol + 12 · 1 g/mol + 6 · 16 g/mol
Aangezien alleen de hoeveelheid glucose is gegeven en er geen gegevens zijn over één van de
andere stoffen in de reactievergelijking is dit een vraagstuk zonder overmaat.
We interpreteren nu de reactievergelijking en leiden af hoeveel mol water er gevormd wordt:
3
C6 H12 O6
1 mol
+
6 O2
6 mol
6 CO2
6 mol
+
0,1 mol
6 H2 O
6 mol
0,6 mol
Bij de verbranding van 0,1 mol glucose wordt er 0,6 mol water gevormd.
Tot slot rekenen we aan de hand van de massadichtheid van water uit hoeveel mL 0,6 mol water
is. Daartoe zetten we eerst de 0,6 mol om in een hoeveelheid uitgedrukt in gram:
n=
m
⇒m=n·M
M
invullen:
m = 0,6 mol · (2 · 1 g/mol + 1 · 16 g/mol) = 10,8 g
En vervolgens passen we de formule van massadichtheid toe. Merk op dat een massadichtheid
van 1,0 kg/L overeenkomt met 1,0 g/mL:
ρ=
m
m
⇒V =
V
ρ
invullen:
V =
10,8 g
= 10,8 mL
1,0 g/mL
Bij de verdbranding van 18 g glucose wordt er 10,8 mL water gevormd.
Vraag 10
Magnesium (Mg) reageert met zoutzuur (HCl) en vormt daarbij magnesiumchloride (MgCl2 )
en waterstofgas (H2 ). We voegen 24,3 g magnesium toe aan een 0,5 L oplossing HCl met een
concentratie van 2 M. Welk reagens is in overmaat en hoeveel bedraagt die overmaat? Vergeet
niet om eerst de correcte reactievergelijking uit te schrijven.
(a) Mg is in overmaat en de overmaat bedraagt 1 mol
(b) HCl is in overmaat en de overmaat bedraagt 1 mol
(c) Mg is in overmaat en de overmaat bedraagt 12,15 g
(d) HCl is in overmaat en de overmaat bedraagt 18,23 g
Oplossing
We schrijven eerst de reactievergelijking uit en vullen daarbij de juiste stoichiometrische coëfficiënten aan:
Mg + 2 HCl
MgCl2 + H2
Vervolgens zetten we gegeven hoeveelheden magnesium (24,3 g) en HCl (0,5 L 2 mol/L) om
naar mol:
Magnesium:
HCl:
m
24,3 g
⇒n=
= 1 mol
M
24,3 g/mol
n
c=
⇒ n = c · V ⇒ n = 2 mol/L · 0,5 L = 1 mol
V
n=
4
Zowel de hoeveelheid magnesium (1 mol) als de hoeveelheid HCl (1 mol) is gegeven. We moeten
dus nagaan of één van beide reagentia in overmaat aanwezig is. Als we de reactievergelijking
bekijken zien we:
Mg
1 mol
+
2 HCl
2 mol
MgCl2
1 mol
+
H2
1 mol
We hebben berekend dat we beschikken over 1 mol magnesium. Hoeveel mol HCl zouden we
nodig hebben om die 1 mol magnesium te laten wegreageren?
Mg
1 mol
+
1 mol
2 HCl
2 mol
MgCl2
1 mol
+
H2
1 mol
2 mol
We hebben 2 mol HCl nodig om 1 mol te laten wegreageren. Echter, we beschikken slechts
over 1 mol HCl. We hebben dus te weinig HCl om al het magnesium te laten wegreageren.
Magnesium is dus in overmaat aanwezig en HCl is het limiterende reagens.
We interpreteren de reactievergelijking en leiden af hoeveel de overmaat magnesium bedraagt:
Mg
1 mol
0,5 mol
+
2 HCl
2 mol
MgCl2
1 mol
+
H2
1 mol
1 mol
Met de 1 mol HCl waarover we beschikken kunnen we 0,5 mol Mg laten reageren. Aangezien
we vertrekken van 1 mol Mg en er slechts 0,5 mol zal wegreageren blijft er na de reactie nog
0,5 mol Mg over.
Tot slot berekenen we hoeveel gram magnesium overeenkomt met 0,5 mol:
n=
m
⇒ m = n · M ⇒ m = 0,5 mol · 24,3 g/mol = 12,15 g
M
We besluiten dat magnesium in overmaat aanwezig is en dat de overmaat 12,15 g bedraagt.

Download Report