Chemie Overal 5e ed/FLEX - Hoofdstuk 4 - Zouten en zoutoplossingen oefentoetsen & antwoorden

Kaliumfosfaat bestaat uit Kaliumionen (K⁺) en fosfaationen (PO₄³⁻) (Binas 66B).Per fosfaat-ion (-3) heb je drie kaliumionen  (+1) nodig om de stof elektrisch neutraal te maken.De verhoudingsformule van kaliumfosfaat is K₃PO₄.Toelichting:Het zout bestaat dus uit K⁺/K⁺/K⁺/PO₄³⁻. Het fosfaat-ion hoeft niet tussen haakjes (er is 1xP en 4xO).Aluminiumcarbonaat bestaat uit aluminiumionen (Al³⁺) en carbonaationen (CO₃²⁻).Om de stof elektrisch neutraal te maken heb je 2x Al³⁺ (6+) en 3x CO₃²⁻ (6-) nodig.De verhoudingsformule van aluminiumcarbonaat is Al₂(CO₃)₃.Toelichting:Het carbonaation staat tussen haakjes omdat de index 3 van toepassing is op het gehele samengestelde ion (CO₃)²⁻.Dus totaal 3x C en 9x O, (met een totale lading van -6).Al staat niet tussen haakjes omdat  Al één symbool is (en niet A en l₂). Formule + naam van de ionen: K⁺ = kaliumion en HCO₃⁻ = waterstofcarbonaat-ion.Naam zout: kaliumwaterstofcarbonaat.Formule + naam van de ionen : CH₃COO⁻ = acetaat-ion/ethanoaat-ion en Na⁺ = natriumion.Naam zout: Natriumacetaat.Ook goed: Natriumethanoaat.Toelichting:Het acetaat-ion wordt ook vaak ethanoaat-ion genoemd.De naam van het positieve ion staat steeds voorop, gevolgd door de naam van het negatieve ion. Bij de (verhoudings)formule van een zout is dat meestal ook zo. De acetaten/ethanoaten zijn een uitzondering, hier zie je ook vaak het positieve ion achter het negatieve ion staan. Een oplosvergelijking geeft het oplossen van een zout in water weer. Een indampvergelijking geeft weer wat er gebeurt als je een zoutoplossing indampt. Dus het tegenovergestelde (omgekeerde) van een oplosvergelijking.Toelichting:Het zout(s) staat voor de pijl. De ionen schrijf je na de pijl los van elkaar, gevolgd door de notatie (aq).Bij het oplossen worden de ionen gehydrateerd en geef je (na de pijl) elk ion afzonderlijk weer. Bij de indampvergelijking staan de ionen (met lading!)  vóór de pijl en het zout achter de pijl.De gehydrateerde ionen in de oplossing vormen een vast zout nadat het water is verdampt. Een zouthydraat is een vaste stof die bestaat uit een zout waarbij enkele watermoleculen (kristalwater) in het ionrooster zijn opgenomen. Toelichting:Een zouthydraat heeft andere stofeigenschappen dan het zout zonder kristalwater en moet als een aparte stof worden beschouwd.bv wit kopersulfaat, CuSO₄(s) en blauw kopersulfaat, CuSO₄.5H₂O(s) Formule + naam van de  ionen: Fe²⁺ = ijzer(II)ion en Cl⁻ = chloride-ion.Naam zout: ijzer(II)chloride.Toelichting: Sommige metalen hebben meer dan één lading (elektrovalentie). Het ijzer-ion kan 2+ of 3+ zijn. Aan het Cl⁻ en de index 2 is af te leiden dat het hier om Fe²⁺ gaat. Het zout moet immers elektrisch neutraal zijn. Met een Romeins cijfer geef je aan om welke ionlading het gaat, dus hier ijzer(II).Let op: de naam ‘ijzerdichloride’ is fout, want het numerieke voorvoegsel moet alléén bij moleculaire stoffen. Ook is de naam ijzerchloride fout, want je moet aangeven wat de ionlading van ijzer is. Formule + naam van de  ionen: Fe³⁺ = ijzer(III)ion en O²⁻ = oxide-ion.Naam zout: ijzer(III)oxide.Toelichting:Aan het O2- en de index 3 is af te leiden dat het hier om Fe3⁺ gaat. Het ijzer-ion heeft index 2, de totale positieve lading moet +6 zijn, het zout moet immers elektrisch neutraal zijn. Per ijzer-ion is dat +3, met een Romeins cijfer geef je aan om welke ionlading het gaat, dus hier ijzer(III).Let op: de naam ijzeroxide is fout, want je moet aangeven wat de ionlading van ijzer is. Ook de naam di-ijzer-tri-oxide is fout,want het numerieke voorvoegsel moet alléén bij moleculaire stoffen. Ammoniumsulfaat bestaat uit ammoniumionen (NH₄⁺) en sulfaationen (SO₄²⁻).Per sulfaat ion (-2) heb je twee ammoniumionen nodig om de stof elektrisch neutraal te maken.De verhoudingsformule van ammoniumsulfaat is (NH₄)₂SO₄.Het NH₄⁺ moet tussen haakjes.  Bij oplossen:Vóór de pijl : de juiste verhoudingsformule.Na de pijl : ionen los van elkaar (met lading!).Vergelijking kloppend maken.Conclusie: (NH₄)₂SO₄(s) → 2 NH₄⁺(aq) + SO₄²⁻(aq)Toelichting:Water komt niet voor in de vergelijking omdat het zout niet reageert met water. (Achter de pijl zou ook het water staan, en dit kan dan worden weggestreept).In de oplossing krijg je per SO₄²⁻ion twee NH₄⁺-ionen.In de vergelijking komt daarom de coëfficiënt 2 vóór NH₄⁺(aq) te staan.Soda is de triviale naam voor natriumcarbonaatdecahydraat (BINAS 66A).Natriumcarbonaat bestaat uit natrium ionen (Na⁺) en carbonaationen (CO₃²⁻).Decahydraat betekent: 10 watermoleculen kristalwater (zie Binas 66C).De verhoudingsformule van natriumcarbonaat is: Na₂CO₃. Formule Soda: Na₂CO₃.10H₂O.Bij Oplossen:Vóór de pijl: de juiste verhoudingsformule.Na de pijl: ionen los van elkaar (met lading!).Vergelijking kloppend maken.Conclusie: Na₂CO₃.10H₂O(s) → 2 Na⁺(aq) + CO₃²⁻(aq) + 10 H₂O(l)Toelichting:In de formule wordt de hoeveelheid kristalwater achter de formule van het zout gezet, gescheiden door een punt.Na₂CO₃.10H₂O is een vaste stof (!) De 10 moleculen H₂O zitten in het ionrooster  ingebouwd.Bij het oplossen van zouthydraten moet het kristalwater (10 H₂O) na de pijl genoteerd worden, anders is de reactievergelijking niet kloppend. Bepaal eerst de verhoudingsformule van tin(IV)nitraat.Tin(IV)nitraat bestaat uit Tin(IV)ionen (Sn⁴⁺) en nitraationen (NO3⁻).Per Sn-ion (4+) heb je vier NO₃-ionen (4x-1) nodig om de stof elektrisch neutraal te maken.De verhoudingsformule van tin(IV)nitraat is Sn(NO₃)₄.De vier nitraationen moeten tussen haakjes.Een indampvergelijking is het omgekeerde van een oplosvergelijking.Bij indampen:Vóór de pijl :  ionen los van elkaar (met lading!).Na de pijl : de juiste verhoudingsformule.Vergelijking kloppend.Conclusie: Sn⁴⁺(aq) + 4 NO₃⁻(aq) → Sn(NO₃)₄(s)Toelichting:Bij indampen verdampt het water, de positieve en de negatieve ionen van het zout vormen dan weer een ionrooster. Er gebeurt het tegenovergestelde van wat er gebeurt bij het oplossen van een zout.Het zout wat ontstaat dus rechts van de pijl (= het product), links staan de afzonderlijke ionen (zijn de ‘beginstoffen’). In het mineraal moeten de ionen in een verhouding voorkomen zodat het zout elektrisch neutraal is (evenveel +lading als -lading). Het mineraal bevat de volgende positieve (metaal) ionen:  1x Pb-ion, 3x Ca-ion, 4x Zn-ion.Het Pb-ion kan +2 of +4 zijn, het Ca-ion is +2, het Zn-ion is +2. De totale positieve lading heeft dan twee mogelijkheden:  (3x2 + 4x2) +2  = 16+  of   (3x2 + 4x2) +4  = 18+De totale negatieve lading is 4x (SiO₄).Dit moet gelijk zijn aan de +lading (elektrisch neutraal).4.x = 16 of 4.x =18 en x moet een geheel getal zijn.De lading van Pb is dus +2.Conclusie: De lading van SiO₄ is  -4. Calciumhydroxide bestaat uit calcium ionen (Ca²⁺) en hydroxide ionen (OH⁻).De verhoudingsformule van calciumhydroxide is Ca(OH)₂.Het hydroxide ion moet tussen haakjes; OH₂ is niet goed (want dat is 1xO en 2xH, ipv 2xOH).Bij Oplossen:Vóór de pijl : de juiste verhoudingsformule.Na de pijl : ionen los van elkaar (met lading!).Vergelijking kloppend.Eerste vergelijking : Ca(OH)₂ → Ca²⁺ + 2 OH⁻Toelichting : De oplossing van calciumhydroxide heet kalkwater (triviale naam)Calciumoxide bestaat uit calcium ionen (Ca²⁺) en oxide ionen (O²⁻)De verhoudingsformule van calciumoxide is CaOHet metaaloxide reageert met water (zie Binas 45A)H₂O moet als beginstof in de reactievergelijking worden opgenomen.Tweede vergelijking: CaO + H₂O → Ca²⁺ + 2 OH⁻Toelichting:In Binas tabel 45A vind je bij Ca²⁺O²⁻ de letter ‘r’.Het O²⁻ ion reageert met H₂O en wordt hierbij omgezet in 2 OH-ionen.Het oxide-ion krijgt een H-tje, het water raakt een H-tje kwijt.O²⁻ + H₂O → OH⁻ + OH⁻, Er ontstaan 2 OH⁻ ionen.Er ontstaat een oplossing van calciumhydroxide (=kalkwater).  Derde vergelijking:In woorden: calcium met water geeft kalkwater en waterstofgasIn formules: Ca(s) + H₂O(l) → Ca²⁺(aq) + 2 OH⁻(aq) + H₂(g)Kloppend: Ca(s) + 2 H₂O → Ca²⁺(aq) + 2 OH⁻(aq) + H₂(g)Toelichting:Je zou deze reactie kunnen opdelen in twee reacties:Reactie van calcium met water : Ca + H₂O → CaO + H₂Reactie van calciumoxide met water : CaO + H₂O → Ca²⁺ + 2 OH⁻Optellen geeft: Ca + H₂O + CaO + H₂O → CaO + H₂ + Ca²⁺ + 2 OH⁻Vereenvoudigen: CaO valt links/rechts weg, De twee watermoleculen optellenGeeft dus : Ca + 2 H₂O → Ca²⁺ + 2 OH⁻ + H₂  Conclusie:Ca(OH)₂ → Ca²⁺ + 2 OH⁻CaO + H₂O → Ca²⁺ + 2 OH⁻Ca + 2 H₂O → Ca²⁺ + 2 OH⁻ + H₂0,020 M kalkwater betekent 0,020 mol/liter Ca(OH)₂-oplossing.In een oplossing van Ca(OH)₂ is de concentratie van de hydroxide-ionen 2x zo groot als de concentratie van de calciumionen.1 Ca(OH)₂  →  1 Ca²⁺  +  2 OH⁻De concentratie van de hydroxide ionen is 2x 0,020 mol/l.[OH⁻] = 0,040 M.[Ca²⁺] = 0,020 M.Je gebruikt bij deze berekening twee stappen:Stap 1: Bereken hoeveel mmol calciumhydroxide opgelost moet worden.Stap 2: Bereken hoeveel mg calciumhydroxide dit is.Stap 1: Gebruik een verhoudingstabel.De molariteit geeft het aantal mol stof aan in 1,0 L water.M = 0,020 mol/liter.hoeveelheid Ca(OH)₂ (mol)0,020xvolume (liter)1,000,250x = 0,020 mol x 0,250 L / 1,00 L  =  0,00500 mol  = 5 mmol.1 mol = 1000 mmol.Er moet dus 5,00 mmol calciumhydroxide opgelost worden.Stap 2:Mol naar gram (=mmol naar mg) omrekenen.Gebruik de molaire massa van calciumhydroxide Ca(OH)₂.hoeveelheid (mmol)1,005,00massa (mg)74,093xx = 5 mmol x 74,093 mg / 1,00 mmol  =  370 mg. Conclusie: Om 250 ml 0,020 M kalkwater te maken moet 370 mg  Ca(OH)₂ opgelost worden.Je gebruikt bij deze berekening weer twee stappen (zie c):Stap 1: Bereken hoeveel mmol calciumoxide opgelost moet worden.Stap 2: Bereken hoeveel mg calciumoxide dit is.Stap 1: Vergelijk reactie 1 en 2:1 CaO + H₂O → Ca²⁺ + 2 OH⁻1 Ca(OH)₂ → Ca²⁺ + 2 OH⁻Hieruit volgt molverhouding CaO : “kalkwater/(CaOH)₂” = 1 : 1 Bij opg c is de hoeveelheid (mmol) al uitgerekend in stap 1.Ca(OH)₂ ⟺ CaO = 5,00 mmol.Dus 5,00 mmol calciumoxide.Stap 2:Gebruik nu de molaire massa van calciumoxide (CaO).(In plaats van de molaire massa van calciumhydroxide).hoeveelheid (mmol)1,005,00massa (mg)56,077xx = 5 mmol x 56,077 mg / 1,00 mmol  =  280 mg. Conclusie: Om 250 ml 0,020 M kalkwater te maken moet 280 mg  CaO opgelost worden. In tabel 45B kun je de oplosbaarheid van zouten vinden. De oplosbaarheid geeft de maximale hoeveelheid stof aan die oplost bij 298K.Voor FeCl₂.4H₂O is dit 7,44.10² gram per kg water.Dus 744 gram FeCl₂.4H₂O + ‘1000’ gram water.Opmerking onder de tabel : Bij een hydraat moet de som van het kristalwater en het toegevoegde oplos-water worden genomen:Er kan 3,76 mol FeCl₂.4H₂O per kg water oplossen.= 3,76 mol x 4 H₂O =  15,04 mol kristalwater.hoeveelheid (mol)1,00 mol H₂O15,04 molmassa (gram)18,016 gramxx = 15,04 mol x 18,016 gram = 271 gram kristalwater. Geeft 1000-271 = 729 gram oplos-water.Gebruik een  verhoudingstabel om de hoeveelheid water te berekenen bij 165 gram FeCl₂.4H₂O.massa FeCl₂.4H₂O744 gram165 grammassa water729 gramxx = 165 x 729 / 744 = 161,7  gram water.165 gram FeCl₂.4H₂O was opgelost in 0,150 kg (= 150 gram) water.Om de oplossing net verzadigd (helder) te maken moet dus 161,7 - 150 = 11,7 gram water worden toegevoegd.Antwoord in 3 significante cijfers.Toelichting: Indien je geen rekening hebt gehouden met het kristalwater wordt je antwoord:165 x 1000 / 744 = 222 gram water voor 165 gram FeCl₂.4H₂O en222 -150 = 71,8 gram water toevoegen.Om de molariteit van de ijzerchloride oplossing te berekenen zijn 3 stappen nodig.Stap 1: Bereken het totale volume (liter) van de oplossing.Stap 2: Bereken de hoeveelheid FeCl₂.4H₂O (in mol).Stap 3: Bereken de molariteit (mol/L).Stap 1 : Gebruik de formule: dichtheid = massa / volumeVolume = massa / dichtheidDe totale massa van het mengsel (oplossing) is 165 gram zout + 161,7 gram water (zie antwoord a) is 326,7 gram.Dichtheid kg/m³ omrekenen naar gram/L ( 1 m³ = 1000 dm³ = 1000 Liter). 1,40.10³ kg.m⁻³  => 1400 gram/1000 L  = 1,40 gram/liter.Volume = 326,7 / 1,40 = 233,4 ml  (is 0,2334 liter).Stap 2 : Bereken hoeveel mol FeCl₂.4H₂O (gebruik BINAS tabel 98).Molmassa ijzerchloride.tetrahydraat = 126,75 + 4 x 18,015 = 198,81.hoeveelheid (mol)1xmassa (gram)198,81165Dus x = 165 / 198,81 = 0,830 mol.Stap 3 : Molariteit = hoeveelheid opgeloste stof (mol) / volume oplossing (L).Molariteit van de FeCl₂.4H₂O-oplossing is 0,830 mol per 0,2334 L.0,830 / 0,2334 = 3,56 mol.L⁻¹ of 3,56 M.Toelichting:Alternatief antwoord bij 165 gram zout + 235 gram water:Totale massa is 400 gram.Volume = 400 / 1,40  = 285,7 ml  (0,2857 liter).165 gram  FeCl₂.4H₂O = 0,830 mol.Molariteit = 0,83 mol / 0,2857 L  =  2,91 M.Een oplossing waarin de maximale hoeveelheid stof is opgelost noem je verzadigd.Je tekening moet laten zien dat het positieve Fe²⁺ion omgeven is door vier watermoleculen waarvan de negatieve kant naar het ion is gedraaid.De H₂O-moleculen hebben een positieve H-kant en een negatieve O-kant.  Het negatieve Cl⁻ion is omgeven door vier watermoleculen waarvan de positieve kant naar het ion is gedraaid.Gehydrateerd  positief(+)ion Gehydrateerd negatief(-)ion.Toelichting: Er worden ion-dipoolbindingen gevormd tussen de ionen en de watermoleculen.De watermantel wordt weergegeven door achter de formule van het ion (aq) te zetten.Fe²⁺(aq) en Cl⁻(aq).