Chemie 7e ed/FLEX - Hoofdstuk 6 - Zuren en basen oefentoetsen & antwoorden

$pH = - \log{[H_3 O^+]}$[H3O+] is de concentratie H3O+ uitgedrukt in mol per liter oplossing. Deze formule staat ook in binas tabel 38A.$[H_3 O^+] = 10^{-pH}$[H3O+] is de concentratie H3O+ uitgedrukt in mol per liter oplossing. Vergeet dat er een minus (-) voor de pH staat. Deze formule staat ook in binas tabel 38A.pH+pOH=14 (alleen bij 298 K). (Deze formule staat niet in binas.)$M = \frac{mol}{liter \, oplossing}$M staat voor mol per liter oplossing. (Er is geen afkorting voor mol; gebruik geen m want dat staat voor meter of massa.) Deze formule staat ook in binas tabel 38A. a) De formule van waterstofbromide is HBr.HBr staat boven H3O+  in binas 49, het is een sterk zuur. HBr splitst volledig in ionen, in de oplosvergelijking staat dan een enkele pijl.HBr kan één H+ afstaan dat met water één H3O+ vormt.De oplosvergelijking wordt dan:HBr (l) + H2O (l) → H3O+ (aq) + Br- (aq)b) De formule van waterstoffluoride is HF.HF staat onder H3O+ in binas 49, het is een zwak zuur.HF splitst niet volledig in ionen, maar vormt een evenwicht. In de oplosvergelijking staat een dubbele pijl.HF kan één H+ afstaan dat met water één H3O+ vormt.De oplosvergelijking wordt dan:HF (g) + H2O (l) ⇄ H3O+ (aq) + F- (aq)Let op de notatie van een oplossing van HF in water is HF (aq), omdat het een zwak zuur is. c) Koolstofdioxide vormt met water het koolzuurevenwicht.Het koolzuurevenwicht staat onder H3O+ in binas 49, het is een zwak zuur.Koolstofdioxide en water vormen een evenwicht. In de oplosvergelijking staat een dubbele pijl.De oplosvergelijking schrijf je grotendeels over uit binas 49. Vergeet de H3O+ niet.CO2 (aq) +H2O (l) ⇄ H3O+ (aq) + HCO3- (aq)d) De formule van natriumhydroxide is NaOHNaOH een goed oplosbaar zout (binas 45). Het zout splitst in ionen.NaOH (s) →  Na+ (aq) + OH- (aq) a) Gegeven is dat met kresolrood is de oplossing oranje kleurt.De pH zit dan tussen de 7,0 en 8,8 zie binas tabel 52.Gegeven is verder dat met thymolblauw de oplossing groen kleurt.De pH zit dan tussen de 8,0 en 9,6 zie binas tabel 52.De pH van de oplossing zit dan tussen 8,0 en 8,8 dit is de overlap tussen beide indicatoren.b) In binas tabel 52 staat één indicator die een omslagtraject heeft tussen de 8,0 en 8,8, dat zijn fenolftaleïnen.Fenolftaleïnen heeft een omslagtraject tussen 8,2 en 10. Onder een pH van 8,2 is fenolftaleïnen kleurloos daarboven paars/roze  zie binas tabel 52.Als de oplossing na toevoeging van fenolftaleïnen kleurloos is dan zit de pH tussen de 8,0 en 8,2.Als de oplossing wel van kleur verandert dan is de pH niet nauwkeuriger te bepalen a) Stel eerst de oplosvergelijking op (§2):De salpeterzuur is een oplossing van HNO3 (§3).HNO3 staat boven H3O+  in binas 49, het is een sterk zuur. HNO3 splitst volledig in ionen, in de oplosvergelijking staat dan een enkele pijl.HNO3 kan één H+ afstaan dat met water één H3O+ vormt.De oplosvergelijking wordt dan:HNO3 (l) + H2O → H3O+ (aq) + NO3- (aq)Bereken de pH (§5):De formule voor de pH is:  pH=-log[H+] De salpeterzuur concentratie is 1,5 M.Uit de oplosvergelijking blijkt dat de verhouding 1:1:1 is.[H+]=1,5 MInvullen in de formule geeftpH=-log[1,5]Conclusie: pH=-0,18b) Bereken eerst de molariteit HCl (H3)Een liter van de oplossing heeft een massa van 1200 gram.Het massapercentage HCl is 32%. De concentratie HCl is dan 1200/100*32= 384 g/LDe molaire massa van HCl is 36,46 g/mol binas tabel 98.De concentratie HCl is uitgedrukt in g/L, de molariteit is dan te berekenen met massa/molaire massa. 384/36,46=10,5 M.Stel de oplosvergelijking op (§2). HCl staat boven H3O+  in binas 49, het is een sterk zuur. HCl splitst volledig in ionen, in de oplosvergelijking staat dan een enkele pijl.HCl kan één H+ afstaan dat met water één H3O+ vormt.De oplosvergelijking wordt dan:HCl (g) + H2O (l) → H3O+ (aq) + Cl- (aq)Bereken de pH (§4).De fomule voor de pH is:  pH=-log[H+] De HCl concentratie is 10,5 M.Uit de oplosvergelijking blijkt dat de verhouding 1:1:1 is.[H+]=10,5 MInvullen in de formule geeftpH=-log[10,5]Cconclusie: pH=-1,2. (Een negatieve pH komt vaker voor.)c) K2O is een goed oplosbaar basisch zout (binas 45). De pH kan niet rechtstreeks berekend worden, eerst moet de pOH berekend worden.Stel de oplosvergelijking op (§3):K2O (s) + H2O (l)🡪→ 2 K+ (aq) + 2 OH- (aq)Bereken de molariteit K2O en OH- §5):De molaire massa van K2O is 94,2 g/mol binas tabel 98De concentratie K2O is 3,6 g/LDe concentratie K2O is uitgedrukt in g/L, de molariteit is dan te berekenen met massa/molaire massa. 3,6/94,2=3,8 ∙10-2 mol/L K2OUit de oplosvergelijking blijkt dat er per mol K2O er 2 mol OH- ontstaat.[OH-]=2*3,8 ∙10-2=7,6 ∙10-2Bereken de pOH (§5):De formule voor de pOH is pOH=-log[OH-]De OH- concentratie is 7,6 ∙10-2  M[OH-] = 7,6 ∙10-2Invullen in de formule geeftpOH=-log[7,6 ∙10-2]pOH=1,12Bereken de pH (§5):De formule is pH+pOH=14 bij 298 KInvullen geeft pH+1,12=14Conclusie: pH=12,88. a) De pH van de oplossing is 12,5. Omdat calciumhydroxide een base is berekenen we eerst de pOH, dan de molariteit OH- om vervolgens de oplosbaarheid in g/L te berekenen.We berekenen eerst de pOH (§5)  De formule is: pH+pOH=14 bij 298 KInvullen de van de formule geeft 12,5+ pOH=14pOH=1,5Bereken de molariteit OH- (§5)  De formule is [OH-]=10-pOH Invullen van de formule geeft [OH-]=10-1,5[OH-]=3,2∙10-2Stel de oplosvergelijking op en bereken de oplosbaarheid Ca(OH)2 in mol/L (§3, §5)  Ca(OH)2 (s)🡪→ Ca2+ (aq) + 2 OH- (aq)Per mol Ca(OH)2 ontstaat 2 mol OH- [Ca(OH)2]=2*[OH-][Ca(OH)2]=1,6 ∙10-2 De oplosbaarheid van calciumhydroxide is 1,6∙10-2  mol/L.Reken de oplosbaarheid in mol/L om naar g/L.De molaire massa van calciumhydroxide is 74,093 g/mol binas tabel 98Omdat de concentratie in mol/L is kan de oplosbaarheid in g/L berekend worden door molariteit te vermenigvuldigen met de molmassa.1,6∙10-2  mol * 74,093 g/mol =1,2 g/LConclusie: de oplosbaarheid is 1,2 g/L b) In de grafiek is te zien dat naarmate de temperatuur stijgt de pOH toeneemt.Dat betekent dat de concentratie hydroxide-ionen afneemt, een hogere pOH betekent een lagere pH en dus een minder basische oplossing (§5) .Als de concentratie OH- afneemt neemt ook de oplosbaarheid van Ca(OH)2 af.Conclusie: naarmate de temperatuur stijgt neemt de oplosbaarheid af. c) Voor de meeste vaste stoffen geldt dat de oplosbaarheid toeneemt naarmate de temperatuur stijgt. Calciumhydroxide gaat tegen deze trend in (zie de uitleg in H4).  a) Dit is een titratieberekening en wordt veelvuldig gevraagd.Stel eerst de reactievergelijking op.Het is een reactie tussen een sterk zuur en een sterke base. De reactie is dan aflopend.H+ (aq) + OH- (aq) → H2O (l)Molverhouding 1:1:1Bereken het aantal mol H+ en OH- dat heeft gereageerdEr is gemiddeld 17,36 mL zoutzuur gebruikt.Molariteit wordt uitgedrukt in mol/L de eenheden moeten overeenkomen.17,36 mL komt overeen met 17,36⋅10-3 LOm het aantal mol te berekenen wordt het volume met de concentratie vermenigvuldigt.17,36⋅10-3 L ⋅ 0,1679 M = 2,9147⋅10-3 mol H+ Er heeft dan ook 2,9147⋅10-3 mol OH- gereageerd.Stel de oplosvergelijking van NaOH op.NaOH is een goed oplosbaarzout, zie binas tabel 45A.NaOH →  Na+ (aq) + OH- (aq)Bereken het aantal mol NaOH in de onverdunde gootsteenontstopperEr zat 2,9147⋅10-3 mol NaOH in 10,00 mL verdunde oplossingIn 10,00 mL gootsteenontstopper zat dan 2,9147⋅10-2 mol NaOH, want de oplossing is 10 keer verdund.Bereken de concentratie in g/L De molmassa van NaOH is 39,997 g/mol binas tabel 98.In 10,00 mL gootsteenontstopper zat dan 2,9147⋅10-2 mol NaOH,Het aantal mol vermenigvuldigt met de molmassa is het aantal gram.2,9147⋅10-2 mol⋅ 39,997 g/mol = 1,165 gram NaOH in 10,00 mL gootsteenontstopper In een liter gootsteenontstopper zit dan 100 keer zoveel1,165/10,00⋅103= 116,58 gramConclusie: 116,6 g/Lb) De verdunde gootsteenontstopper bevat 2,9147⋅10-3 mol NaOH in 10,00 mL, zie uitwerking vraag a.Bereken de molariteit NaOH De formule is M=mol/LInvullen geeftM=2,9147⋅10-3 / 10,00⋅10-3 =0,29147Stel de oplosvergelijking op en bepaal de molariteit OH-NaOH is een goed oplosbaar zout, binas tabel 45ANaOH(s) 🡪 Na+ (aq) + OH- (aq)De verhouding is 1:1:1[OH-]=[NaOH]= 0,29147 mol/lBereken de pOHDe formule is pOH=-log[OH-][OH-] = 0,29147Invullen geeftpOH=-log[0,29147]pOH=0,53541Bereken de pHDe formule is pH+pOH=14 bij 298 KInvullen geeftpH+0,53541=14conclusie: pH=13,46463. Let op de significante cijfers van pH beginnen na de komma.c) Gebruik binas tabel 52. Fenolftaleïne verandert rond pH 8,2 van kleur. Indicatoren met een vergelijkbaar omslagtraject zijn: thymolblauw en Thymolftaleïne . a) Een zuur-base reactie is te herkennen aan de overdracht van een H+ .In reactie 1 is wel een base aanwezig (OH-) maar is geen zuur (een H+ donor) aan te wijzen.OH- zou dan een H+ van OH- moeten hebben opgenomen, dat is bijzonder vreemd. Het lijkt dan ook geen zuur-base reactie te zijn, in het vervolg van de vraag kom je erachter dat het toch een zuur-base reactie is.b)  In vergelijking 1 ontbreken de toestandsaanduidingen (g), (aq) en (l). SO2 is als gas aanwezig. Natronloog is een oplossing: omdat er water is lost het natriumsulfiet op en water ontstaat als vloeistof.De notatie van natronloog klopt niet want natronloog is een oplossing van NaOH  in water. De notatie is dan:  Na+ (aq) + OH- (aq) Natriumsulfiet is een goed oplosbaar zout, de notatie is dan 2 Na+ (aq) + SO32- (aq) De tribune-ionen zijn niet weggestreept.c) Zie ook de uitleg bij vraag b) SO2 (g) + 2 OH-  (aq)  →🡪 SO32- (aq)  + H2O (l)d) Uit de tekst: uit water en zwaveldioxide ontstaat zwaveligzuur.De formule van water is H2O; als het regent is water een vloeistof (l)De formule van zwaveldioxide is SO2, het is een gas (g)De formule van zwaveligzuur is gegeven.De vergelijking is dan:SO2 (g) + H2O (l) →  H2SO3 (aq)e) Een zuur-base reactie is te herkennen aan de overdracht van een H+Natronloog is een waterige oplossing. Tijdens de rookgasreiniging reageert het SO2 eerst met het water tot zwaveligzuur H2SO3 (aq). Het zwaveligzuur reageert vervolgens met de base OH-. H2SO3 (aq) + 2 OH- (aq) → SO32- (aq) + 2 H2O (l)H+ wordt door H2SO3 afgestaan en door OH- opgenomen. Het verwijderen van zwaveldioxide is dus wel een zuur-base reactie, omdat een H+  wordt afgestaan en opgenomen.