Chemie Overal 5e ed/FLEX - Hoofdstuk 5 - Reacties van zouten oefentoetsen & antwoorden

Een neerslag ontstaat wanneer ionen die samen een slecht oplosbaar zout vormen bij elkaar in een oplossing komen. Deze ionen reageren tot een vaste stof die uit de oplossing ‘neerslaat’.Je kunt neerslagreacties gebruiken voor:het verwijderen van bepaalde (ongewenste) ionen uit een oplossing. het maken van een bepaald (slecht oplosbaar) zout.het aantonen van de aanwezigheid van bepaalde ionen in een oplossing.Om een bepaald volume van een stof om te rekenen naar massa vermenigvuldig je het volume met de dichtheid van die stof. De dichtheid is de massa van een stof per eenheid volume.  Om een verhoudingsformule te maken, bepaal je eerst welke lading elk ion heeft. Aluminium-ion is Al3+, sulfide is S2- (Binas 45A).Om de totale lading neutraal te krijgen in het vaste zout heb je 2 aluminiumionen nodig per 3 sulfide-ionen.De verhoudingsformule van calciumfosfaat is Al2S3. Bij een homogeen evenwicht bevinden alles stoffen zich in dezelfde fase, bij een heterogeen evenwicht in verschillende fasen.Bij de eerste reactie worden uit ionen, die altijd in oplossing zijn, het gas koolstofdioxide en de vloeistof water gevormd.De tweede evenwichtsreactie is dat van een matig oplosbaar zout, waarbij het vaste zout in evenwicht is met ionen in oplossing.Beide zijn dus heterogene evenwichtenOm neerslag (vaste stof) uit een suspensie te verwijderen, kun je een van de volgende scheidingsmethoden gebruiken:De suspensie filtreren.De suspensie bezinken, waarbij de neerslag door zijn hogere dichtheid geleidelijk naar de bodem uitzakt en de oplossing vervolgens voorzichtig afgieten.De suspensie centrifugeren, waarbij de neerslag door de centrifugale kracht naar de bodem zakt, en afgieten van de oplossing.De stoichiometrische verhouding, ook wel molverhouding genoemd, is de verhouding van beginstoffen die reageren en reactieproducten die ontstaan. Deze wordt door de coëfficiënten in de reactievergelijking aangegeven.1 : 6 : 3 : 2Zoek de lading op van elk ion (Binas 45A): lood-ion: Pb2+ jodide: I-Noteer de neerslagreactie: Pb2+ + 2 I- → PbI2De molverhouding Pb2+:  I- is dus 1 : 2Om 4 mol lood-ionen geheel neer te slaan heb je dus 8 mol jodide-ionen nodig, terwijl je om 6 mol I- geheel neer te slaan maar 3 mol Pb2+ nodig hebt.De lood-ionen zijn dus in overmaat Om een verhoudingsformule op te stellen zoek je per ion de lading op en zet je ze in de juiste verhouding zodat de positieve lading gelijk is aan de negatieve lading.Een natrium-ion heeft altijd een lading van 1+ (Binas 99); nitraat is NO3- (Binas 66B). De verhoudingsformule van natriumnitraat: NaNO3Een zink-ion heeft altijd een lading van 2+ (Binas 99); carbonaat is CO32- (Binas 66B). De verhoudingsformule van zinkcarbonaat: ZnCO3Een kalium-ion heeft altijd een lading van 1+; chloride heeft een lading van 1- (Binas 99). De verhoudingsformule van kaliumchloride: KClUit Binas 45A blijkt dat zinkcarbonaat een slecht oplosbaar zout is. Natriumnitraat en kaliumchloride lossen beide goed op in water. Door water aan de buizen toe te voegen. De buis waarin de vaste stof niet oplost bevat dus zinkcarbonaat. Natrium-, kalium- en nitraationen lossen goed op met alle andere ionen. (Behalve dat natrium- en kaliumionen beide reageren met oxide-ionen) (Binas 45A). Deze kun je dus niet aantonen door ze neer te slaan met een ander ion.Chloride-ionen zijn slecht oplosbaar met zilverionen (Ag+) en kwikionen (Hg+) (Binas 45A). Opmerking: In Binas 45A staat bij kwik ook (Hg22+) maar dat mag je negeren.Vincent heeft dus een goed oplosbaar zout nodig met zilver of kwik als positief geladen ion. Voorbeelden van een goed antwoord : zilvernitraat, zilverfluoride of kwiknitraat (Binas 45A).Als oplossingen van een van bovengenoemde zouten wordt toegevoegd aan de kaliumchloride-oplossing zal er een neerslagreactie plaatsvinden. Bij toevoeging aan de natriumnitraat-oplossing zal er geen neerslag vormen.Een van de volgende antwoorden is juist:Ag+ + Cl- → AgCl (bij het gebruik van zilvernitraat of zilverfluoride oplossingen)Hg+ + Cl- → HgCl Zoek in Binas 98 de molaire massa van KCl: 74,55 g mol-1 Deel de massa door de molaire massa van KCl. 46 mg = 46 x 10-3 g;  46 x 10-3 (g) / 74,55 (g mol-1) = 6,2 x 10-4 mol KClDe oplosvergelijking is: KCl (s)→ K+ (aq) + Cl- (aq)Er ontstaat 1 mol kaliumionen per mol KCl, dus 6,2 x 10-4 mol kaliumionen.Het volume van de oplossing is 20 mL = 20 x 10-3 L De concentratie K+ is dus: 6,2 x 10-4 (mol) / 20 x 10-3 (L) = 3,1 x 10-2 mol L -1  Om neerslag van zilversulfiet te krijgen moet een oplossing van een zout met Ag+ ionen met een oplossing van een zout met sulfiet (SO32-) bij elkaar gevoegd worden, waarbij de andere ionen in oplossing moeten blijven.De enige goed oplosbare zouten met zilver zijn zilverfluoride (AgF) en zilvernitraat (AgNO3).De enige goed oplosbare zouten met sulfiet zijn natriumsulfiet (Na2SO3), kaliumsulfiet (K2SO3) en ammoniumsulfiet ((NH4)2SO3).De andere ionen zullen in geen enkele combinatie neerslaan, dus elke combinatie is mogelijk.De ionen voor de pijl en de vaste stof na de pijl. Zorg dat de totale positieve lading even groot is als de totale negatieve lading. 2 Ag+ + SO32- → Ag2SO3 Bij een neerslagreactie gaan ionen in oplossing een vast zout vormen.Ionen in oplossing worden omringd door watermoleculen. Water is een dipoolmolecuul, een molecuul waarvan een kant een (kleine) positieve lading heeft en een kant een (kleine) negatieve lading. De elektrostatische interacties tussen ionen en watermoleculen zijn ion-dipoolbindingen en deze worden bij neerslag dus verbroken.In een vast zout hebben positief geladen ionen elektrostatische interacties met negatief geladen ionen. Dit zijn ionbindingen en deze worden dus gevormd bij neerslag.Bereken hoeveel mol je van elke ionsoort hebt om te kijken welke in overmaat aanwezig is. Ga ervan uit dat uit 1 mol van elk zout respectievelijk 1 mol zilverionen en 1 mol sulfietionen ontstaan.Ze voegt dus 4,64 mol Ag+ ionen toe aan (1,5 L x 2,0 mol L-1=) 3,0 mol SO32- ionen.Volgens de neerslagreactie van opgave 4B is de molverhouding Ag+ : SO32- : Ag2SO3 = 2 : 1 : 1. De SO32- ionen zijn in overmaat, want om 4,64 mol Ag+  neer te slaan is 2,32 mol SO32- nodig.Uit opgave 4d volgt dat de zilverionen dus volledig neerslaan. Uit 4,64 mol Ag+ ontstaat (4,64 / 2 =) 2,32 mol Ag2SO3.Bereken met Binas 99 de molaire massa van Ag2SO3 : 295,8 g mol-1Vermenigvuldig het aantal mol met de molaire massa om de massa van de neerslag te berekenen: 2,32 (mol) x 295,8 (g mol-1) = 686 g.Uit de molverhouding van de neerslagreactie haal je dat er 2,32 mol SO32- neergeslagen is. Er blijft dus 3,0 - 2,32 = 0,68 mol SO3- over in de oplossing. Het eindvolume is 750 mL + 1,5 L = 2,25 L. De concentratie is dan 0,68 (mol) / 2,25 (L) = 0,30 mol L-1 SO3-. Bariumionen hebben een lading van 2+, fluoride-ionen 1- (Binas 45A). De verhoudingsformule van bariumfluoride is dus BaF2.Bereken met Binas 99 de molaire massa van BaF2 : 175,32 g mol-11,6 (g) / 175,32 (g mol-1) = 0,0092 = 9,2 x 10-3 molEen oplosbaarheid van 1,6 g L-1 staat dus gelijk aan 9,2 x 10-3 mol L-1. Dit ligt dus net onder de grens van een matig oplosbaar zout, maar bij benadering is het circa 0,01 mol L-1.BaF2 (s) ⇆ Ba2+ (aq) + 2 F- (aq)De stoffen bevinden zich in verschillende fasen. Dit is dus een heterogeen evenwicht.Magnesiumcarbonaat trihydraat heeft drie watermoleculen per magnesiumcarbonaat eenheid. Magnesiumionen hebben een lading van 2+ (Binas 99), carbonaat is CO32- (Binas 66B). De formule voor magnesiumcarbonaat trihydraat is: MgCO3 ∙ 3 H2O MgCO3 ∙ 3 H2O (s) ⇆ Mg2+ (aq) + CO32- (aq) + 3 H2O (l)Reken de oplosbaarheid om naar mol L-1.Reken eerst de massa om naar mol door te delen door de molaire massa. Molaire massa van MgCO3 ∙ 3 H2O: 138,37 g mol-10,17 (g) / 138,37 (g mol-1)  = 0,0012 molDe oplosbaarheid is dus 0,0012 mol L-1. Magnesiumcarbonaat trihydraat is dus een matig oplosbaar zout (Binas 45A).Bij het verdampen van het kristalwater ontstaat magnesiumcarbonaat. MgCO3 ∙ 3 H2O (s) → MgCO3 (s) + 3 H2O (g) Bereken eerst het aantal mol magnesiumcarbonaat trihydraat met behulp van de molaire massa berekend in opgave 5d. 7,1 (g) / 138,37 (g mol-1) = 0,05 mol.Bereken met de molverhouding hoeveel mol water daaruit ontstaat. Molverhouding MgCO3 ∙ 3 H2O : H2O = 1 : 3. Er ontstaat dus 0,05 mol x 3 = 0,15 mol water(damp). Vermenigvuldig dit met het molair volume. 0,15 (mol) x 2,45 x 10-2 (m3 mol-1) = 3,77 x 10-3 m3. 1 m3 = 1000 dm3. Er komt dus 3,77 x 10-3 (m3) x 1000 (dm3 m-3) = 3,77 dm3 waterdamp vrij. Calciumionen (Ca2+) zijn slecht oplosbaar met fosfaationen (PO43-) (Binas 45 A). Calciumfosfaat is dus een slecht oplosbaar zout. De calciumionen zullen dus niet zomaar uit het vaste zout oplossen.Calciumionen (Ca2+) zijn slecht oplosbaar met fosfaationen (PO43-). Bij een te hoog gehalte aan fosfaationen in het bloed zal dus een groot deel van de calciumionen neerslaan.3 Ca2+ + 2 PO43- → Ca3(PO4)2Zet de stoffen op de juiste plaats voor en na de pijl..Ca3(PO4)2 + ..H+ → ..Ca2+ + ..H3PO4 Maak de reactievergelijking kloppend. Eerst een 3 voor Ca2+, dan een 2 voor H3PO4 en tenslotte een 6 voor H+:Ca3(PO4)2 + 6 H+ → 3 Ca2+ + 2 H3PO4 Bereken eerst het aantal mol calciumfosfaat door de massa te delen door de molaire massa. 0,16 (g) / 310,18 (g mol-1) = 5,16 x 10-4 mol Ca3(PO4)2Bereken het aantal mol H3PO4 door dit te vermenigvuldigen met 2 (de molverhouding is 1 : 2).5,16 x 10-4 mol x 2 = 1,03 x 10-3 mol H3PO4Bereken vervolgens de massa hiervan door te vermenigvuldigen met de molaire massa van H3PO4. Molaire massa H3PO4 : 97,99 g mol-1 (Binas 98).1,03 x 10-3 mol x 97,995 g mol-1 = 0,10 g H3PO4Deel de massa door de dichtheid om het volume te berekenen. 0,10 (g) / 1,685 (g mL-1) = 6,0 x 10-2 mL H3PO4