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

Kaliumfosfaat bestaat uit Kaliumionen (K⁺) (Binas 99) en fosfaationen (PO₄³⁻)(Binas 66B)Per fosfaat-ion (-3) heb je drie kaliumionen  (+1) nodig om de stof elektrisch neutraal te maken.K⁺K⁺K⁺(PO₄³⁻)De verhoudingsformule van kaliumfosfaat is K₃PO₄Toelichting: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 is de verhouding Al³⁺ : CO₃²⁻ gelijk aan 2:3,  dus : (Al³⁺)(Al³⁺)(CO₃²⁻)(CO₃²⁻)(CO₃²⁻)2x(3+) =6+  en  3x(2-) =6-De verhoudingsformule van aluminiumcarbonaat is dan Al₂(CO₃)₃Toelichting: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-ionNaam zout : kaliumwaterstofcarbonaatFormule + naam van de ionen : Na+ = natriumion en CH₃COO⁻ = acetaat-ion/ethanoaat-ionNaam zout : Natriumacetaat Een oplosvergelijking geeft het oplossen van een zout in water weer. Hierbij worden de ionen in een vast zout gehydrateerd en geef je na de pijl elk ion afzonderlijk weer.Een indampvergelijking geeft weer wat er gebeurt als je een zoutoplossing indampt. Hier vormen de gehydrateerde ionen in de oplossing een vast zout nadat het water is verdampt. Dit is dus het tegenovergestelde van een oplosvergelijking.Een zouthydraat is een vaste stof die bestaat uit een zout waarbij enkele watermoleculen (kristalwater) in het ionrooster zijn opgenomen. Een zouthydraat heeft andere stofeigenschappen dan het zout zonder kristalwater en moet als een aparte stof worden beschouwd.Een neerslagreactie treedt op als twee ionsoorten die slecht oplosbaar zijn met elkaar in dezelfde oplossing terechtkomen. Hierdoor vormen ze een vast zout wat uit de oplossing ‘neerslaat’.  Formule + naam van de  ionen: Fe²⁺ = ijzer(II)ion en Cl⁻ = chloride-ionNaam zout : ijzer(II)chlorideToelichting: 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-ionNaam zout : ijzer(III)oxideToelichting :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)₂SO₄Het ammoniumion moet tussen haakjes.  Bij oplosvergelijkingen moet je letten op:Vóór de pijl : de juiste verhoudingsformuleNa de pijl : ionen los van elkaar (met lading!)Vergelijking kloppendAntwoord: (NH₄)₂SO₄(s) → 2 NH₄⁺(aq) + SO₄²⁻(aq)Toelichting:Bij het oplossen van een zout in water wordt elk ion afzonderlijk gehydrateerd.Water komt niet voor in de vergelijking omdat het zout niet reageert met water.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 : Na₂CO₃.10H₂OBij oplosvergelijkingen moet je letten op:Vóór de pijl : de juiste verhoudingsformuleNa de pijl : ionen los van elkaar (met lading!)Vergelijking kloppendAntwoord: 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)₄De 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 verhoudingsformuleVergelijking kloppendAntwoord: 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 een oplossing van natriumjodide zitten natrium-ionen (Na+) en jodide-ionen (I-). In een oplossing van zilvernitraat zitten zilver-ionen (Ag+) en nitraationen (NO3-).Als deze oplossingen bij elkaar gevoegd worden zijn Ag+ en I- slecht oplosbaar met elkaar (Binas 45A). Deze ionen slaan neer als zilverjodide (AgI). Calciumhydroxide bestaat uit calcium ionen (Ca²⁺) en hydroxide ionen (OH⁻)De verhoudingsformule van calciumhydroxide is Ca(OH)₂het hydroxide ion moet tussen haakjes; OH₂ is niet goed (want = 1xO en 2xH)Bij oplosvergelijkingen moet je letten op:Vóór de pijl : de juiste verhoudingsformuleNa de pijl : ionen los van elkaar (met lading!)Vergelijking kloppendAntwoord: Ca(OH)₂  →   Ca²⁺  +  2 OH⁻Reactie van calciumoxide met water: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.Antwoord: CaO  +  H₂O   →   Ca²⁺  + 2 OH⁻Toelichting:In Binas tabel 45A vind je bij Ca²⁺O²⁻ de letter ‘r’.Het O²⁻ ion reageert met H₂O waarbij 2 OH-ionen ontstaan:O²⁻ + H₂O → 2 OH⁻Er ontstaat een oplossing van calciumhydroxide (kalkwater)  Reactie van calcium met water:In woorden: calcium met water geeft kalkwater en waterstofgasIn formules: Ca(s) + H₂O(l) → Ca²⁺(aq) + 2OH⁻(aq) + H₂(g)Kloppend: Ca(s)  +  2 H₂O  →  Ca²⁺(aq)  + 2OH⁻(aq)  +  H₂(g)Antwoord: Ca + 2 H₂O → Ca²⁺ + 2 OH⁻ + H₂ 0,020 M kalkwater betekent 0,020 mol/liter Ca(OH)₂-oplossingIn een oplossing van Ca(OH)₂ is de concentratie van de hydroxide-ionen 2x zo groot als de concentratie van de calciumionen, want de molverhouding in de oplosvergelijking is 1 : 2Ca(OH)₂  →   Ca²⁺  +  2 OH⁻De concentratie van de hydroxide ionen is 2x 0,020 mol/l[OH⁻] = 0,040 M Fosfaationen zijn PO43- (Binas 66B). Volgens Binas 45A zijn deze slecht oplosbaar met Ca2+.Voor het vormen van een vast zout zullen de positieve en negatieve ladingen gelijk moeten zijn. Er zijn dus 3 Ca2+ ionen (=6+) nodig per 2 PO43- (=6-)De verhoudingsformule van calciumfosfaat is Ca3(PO4)2 Een oplossing waarin de maximale hoeveelheid van een stof is opgelost noemen we een verzadigde oplossing.Volgens Binas 45A is een zout goed oplosbaar als er meer dan circa 0,1 mol oplost per liter water.Om het aantal mol te berekenen wat overeenkomt met 1,5 kg FeCl2.4H2O heb je de molaire massa nodig. Gebruik de atoommassa’s in Binas 99. Fe: 55,85; Cl: 35,45; H: 1,008; O: 16,00 De molaire massa is dus 55,85 + 2x 35,45 + 8x 1,008 + 4x 16,00 = 198,8 g mol-1.Deel de massa door de molaire massa: 1,5 kg = 1500 g; 1500 (g)/198,8 (g mol-1) = 7,55 molof gebruik een verhoudingstabel:hoeveelheid stof (mol)1,00xmassa (g)198,81500x = 1500 x 1,00 / 198,8 = 7,55 molDit lost goed op in een volume van (0,5 L + 0,5 L=) 1 L water, getuige de heldere oplossing die ontstaat.7,5 mol L-1 is ver boven de 0,1 mol L-1, dus FeCl2.4H2O is een zeer goed oplosbaar zouthydraat.Bij de oplosvergelijking van een zouthydraat noteer je het vrijgekomen kristalwater na de pijl:FeCl2.4H2O → Fe2+ + 2 Cl- + 4 H2Ogehydrateerd  positief(+)ion                  gehydrateerd negatief(-)ion.Toelichting:Het positieve ion is omgeven door watermoleculen waarvan de negatieve kant naar het ion is gedraaid. Bij het negatieve ion is de positieve kant van de watermoleculen naar het ion gedraaid.Er worden ion-dipoolbindingen gevormd tussen de ionen en de watermoleculen. 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