Chemie Overal 5e ed/FLEX - Hoofdstuk 1 - Scheiden en reageren oefentoetsen & antwoorden

Een oplossing is een helder mengsel waarbij de deeltjes tot op moleculair niveau met een vloeistof zijn gemengd. Een suspensie is een troebel mengsel, waarin kleine vaste deeltjes rondzweven in een vloeistof doordat de vaste stof niet (volledig) is opgelost. Een hydrofobe stof is een stof die waterafstotend is en dus niet of zeer slecht met water te mengen is.Chromatografie scheidt stoffen op basis van hun oplosbaarheid in een vloeistof (bewegende fase) en hun adsorptievermogen, de mate van moleculaire aanhechting, aan een vaste (stilstaande) fase. Hoe beter een stof een stof hecht aan de stilstaande fase, hoe minder deze met de vloeistof zal meegaan en vice versa.De totale massa verandert niet voor en na de reactie. Er zijn in totaal evenveel atomen in alle reactieproducten aanwezig als in de beginstoffen. Noem twee van de volgende factoren die invloed hebben op de reactiesnelheid:De temperatuur, bij een hogere temperatuur zullen de deeltjes meer energie bevatten en dus sneller en harder botsen. De concentratie van de reagerende stoffen, hoe hoger de concentratie hoe sneller de reactie.De aanwezigheid van een katalysator verhoogt de reactiesnelheid. Een katalysator is een hulpstof die de activeringsenergie van een reactie verlaagt, zonder daarbij zelf  te worden verbruikt.De verdelingsgraad, hoe beter (fijner) de deeltjes verdeeld zijn hoe sneller de reactie verloopt. Zink is een zuivere stof. Messing is een legering (Binas 9), een mengsel van koper en zink. Messing zal een smelttraject hebben, waarbij de temperatuur geleidelijk blijft stijgen tijdens het smelten, omdat de componenten bij verschillende temperaturen smelten. Als tijdens het smelten de temperatuur constant blijft dan is het zink.Aan het smelt- en kookpunt kun je zien dat DMF een vloeistof is bij kamertemperatuur (293 K). Mengsels van vloeistoffen kun je door middel van destillatie scheiden als de kookpunten relatief veel van elkaar verschillen en dat is hier het geval (kookpunt water 373 K; DMF 426 K).Dit is een endotherme reactie, want deze onttrekt energie (warmte) aan de omgeving, in dit geval je mond, waardoor deze frisser aanvoelt.Het linkerdiagram is van de snelle reactie. De activeringsenergie in dit diagram is veel lager dan in het rechterdiagram (zie figuur onder). Hoe lager de activeringsenergie, hoe sneller een reactie zal verlopen. Een mengsel van twee vloeistoffen die eigenlijk niet goed mengbaar zijn is een emulsie. Om deze vloeistoffen te kunnen mengen is een emulgator nodig. Een emulgator is een stof met zowel hydrofobe als hydrofiele eigenschappen die ervoor zorgt dat de olie- en watermoleculen gemengd blijven.Vitamine B en C zijn hydrofiel en zullen dus goed oplossen in methanol. Deze zullen op een grote afstand terechtkomen ten opzichte van het punt waar het mengsel is opgebracht.Vitamine B en C zullen dus een relatief hoge Rf-waarde hebben. Vitamines A, D, E en K zijn hydrofoob en zullen een hoog adsorptievermogen hebben aan het hydrofobe papier en slecht oplossen in de loopvloeistof. Ze zullen dus nauwelijks verplaatsen ten opzichte van het beginpunt. Vitamines A, D, E en K zullen een lage Rf-waarde hebben.Het hydrofobe vitamine D zal nu juist goed oplossen in de hydrofobe loopvloeistof en slecht adsorberen aan het hydrofiele cellulosepapier. Het vitamine D zal veel met de vloeistof mee omhoog verplaatsen t.o.v. het punt waar het mengsel is opgebracht en de Rf-waarde zal dus veel hoger zijn dan in het eerdere experiment.Een fijngemalen vitaminepilletje is een mengsel van vaste stoffen. De hydrofiele vitamines B en C zou je kunnen scheiden van de andere vitamines door middel van extractie. Door bijvoorbeeld het poeder te mengen met water zullen vitamine B en C oplossen en de andere vitamines niet. Er ontstaat dan een suspensie, deze kan je bijvoorbeeld filtreren om de vaste stof van de oplossing te scheiden. Dichloormethaan mengt niet met water, er ontstaat dus een troebel mengsel van vloeistoffen. Dit is een emulsie.De reactie vindt plaats bij een temperatuur boven het kookpunt van beide stoffen. Deze zullen dus in de gasfase zijn. Een gasmengsel kun je scheiden door het af te koelen. De stof met het hoogste kookpunt zal als eerste condenseren tot een vloeistof.Een vloeistof is makkelijk van een gas te scheiden door bijvoorbeeld de vloeistof af te tappen of het gas te laten ontsnappen.De temperatuur moet lager zijn dan 350 K om tetrachloormethaan te condenseren. De temperatuur moet hoger zijn dan 313 K, anders wordt dichloormethaan ook vloeibaar. Conclusie: Het mengsel kan afgekoeld worden tot elke temperatuur tussen 313 K en 350 K.In een oplossing zijn de deeltjes tot op moleculair niveau gemengd. De verdelingsgraad is dus zeer hoog. Dit verhoogt de kans op botsingen en resulteert dus in een hogere reactiesnelheid. Een stof die is opgebouwd uit verschillende atoomsoorten noem je een verbinding.Zet de juiste stoffen voor en na de reactiepijl. De molecuulformule van koolstofmonooxide is CO, die van koolstofdioxide is CO2. ..Fe2O3 + .. CO → .. Fe + .. CO2Maak de reactievergelijking kloppend zodat voor en na de pijl evenveel atomen staan. Begin door een 2 voor Fe te zetten. Het aantal O-atomen links en rechts van de pijl is niet gelijk. De verhouding CO : CO2 moet hetzelfde zijn om het aantal C-atomen links en rechts van de pijl gelijk te houden. Het aantal O-atomen in Fe2O3 is drie, dus je moet rechts van de pijl drie O-atomen meer in CO2 deeltjes hebben t.o.v. CO. Voor beide stoffen komt dus een 3.Fe2O3 + 3 CO → 2 Fe + 3 CO2De reactie vindt plaats bij een constante reactietemperatuur. De reactor moet tussentijds gekoeld worden, dus er komt energie (warmte) vrij tijdens de reactie.De reactie is dus exotherm.Het energieniveau van de beginstoffen op een bepaalde hoogte en het energieniveau van de reactieproducten lager, aangezien het een exotherme reactie is. Het verschil tussen beide energieniveaus is de reactie-energie die vrijkomt.De activeringsenergie is hoger ten opzichte van het energieniveau van de beginstoffen en de reactieproducten. Een voorbeeld van een juist antwoord:De activeringsenergie met katalysator moet lager zijn dan die van zonder katalysator. De rest van het diagram is hetzelfde.IJzer en koolstofdioxide ontstaan in de massaverhouding 111,7 : 132,0.Als er 2 ton ijzer ontstaat, ontstaat er dus:(2 (ton Fe) / 111,7) * 132,0 = 2,4 ton CO2In totaal ontstaat er 2 (ton Fe) + 2,4 (ton CO2) = 4,4 ton reactieproducten. Volgens de wet van massabehoud was er dus ook 4,4 ton aan beginstoffen. De massaverhouding van de beginstoffen is 159,7 : 84,0.Dus het massapercentage ijzer(III)oxide is 159,7/(159,7 + 84,0) * 100% = 65,5 %. 65,5% van 4,2 ton= 2,9 ton ijzer(III)oxide. Zet de juiste stoffen voor en na de reactiepijl: .. Mg + .. O2 → .. MgOMaak de vergelijking kloppend door het aantal atomen links en rechts van de pijl gelijk te maken. Een 2 voor MgO om het aantal O-atomen gelijk te maken en dan een 2 voor Mg:2 Mg + O2 → 2 MgOMagnesium en zuurstof bestaan uit één atoomsoort en zijn dus elementen. Magnesiumoxide is een verbinding.Het felle licht ontstaat door de hitte die vrijkomt bij de reactie. Deze reactie (en elke andere verbrandingsreactie) is dus exotherm.De massa van twee Mg atomen is 2 x 24,3 u = 48,6 u en de massa van een O2 molecuul is 2 x 16,0 u = 32,0 u (Binas 99). Magnesium en zuurstof reageren in deze reactie dus in de massaverhouding 48,6 : 32,0.Om 5 g Mg te verbranden is dus nodig: (5 (g) / 48,6) * 32,0 = 3,3 g O2. Alle massa van de beginstoffen komt volgens de wet van massabehoud in de reactieproducten. De totale massa beginstoffen is 5 (g) + 3,3 (g) = 8,3 g. MgO is in deze reactie het enige reactieproduct dus er ontstaat 8,3 g MgO.Voorbeelden van een goed antwoord zijn:De verdelingsgraad verhogen door in plaats van een blokje fijngemalen magnesiumpoeder te gebruiken. Een katalysator aan de reactie toevoegen.De eerste reactie (onderste curve) bereikt de maximale hoeveelheid MgO na 4 minuten. De tweede reactie bereikt de maximale hoeveelheid MgO na 2 minuten. Aan het begin van de reactie is er meer beginstof om te reageren waardoor de reactiesnelheid hoger is dan tegen het eind van de reactie. De hoeveelheid MgO neemt in het begin dus snel toe en neemt geleidelijk af.Zet de stoffen met faseaanduiding op de juiste plaats voor en na de pijl...MgO (s) + ..H2SO4 (l) → ..MgSO4 (aq) + ..H2O (l)Tel het aantal van elke atoomsoort links en rechts van de pijl. Deze is voor alle atomen gelijk, dus de reactievergelijking is al kloppend:MgO (s) + H2SO4 (l) → MgSO4 (aq) + H2O (l)Het magnesiumoxide wat niet gereageerd heeft blijft een vaste stof. Het gevormde magnesiumsulfaat is opgelost in water. Dit is een suspensie.Het magnesiumoxide kan door middel van filtreren gescheiden worden. Andere goede antwoorden zijn bezinken (en afgieten) of centrifugeren (en afgieten).Het opgeloste magnesiumsulfaat kan in de vaste vorm verkregen worden door indampen. Het oplosmiddel (water) heeft een lager kookpunt dan de opgeloste stof en kan worden verwijderd door het te verdampen.