Nova Scheikunde MAX (release 3.0) deel B - Hoofdstuk 5 - Reacties in beweging oefentoetsen & antwoorden

De volledige verbranding van methaan. Opstellen kloppende reactievergelijking:CH4 (g) + 2 O2 (g) 🡪 CO2 (g) + 2 H2O (g)Vormingswarmte opzoekenEv (CH4) = -0,76 * 105 J/molEv (O2) = 0 J/mol (niet-ontleedbare stof)Ev (CO2) = -3,935 * 105 J/molEv (H2O) = -2,42 * 105 J/molFormule invullenΔE = Ev(reactieproducten) – Ev(Beginstoffen)ΔE = (-3,935 * 105 + 2*-2,42 * 105) - -0,76 * 105ΔE = -8,015 * 105 JBereken per mol methaanDe reactie is al met 1 mol methaanAntwoord is dus -8,015 * 105 J/mol methaanDe vorming van ijzer door ijzer(III)oxide te laten reageren met koolstofmonoxide. Hierbij ontstaat naast ijzer ook koolstofdioxideOpstellen kloppende reactievergelijking:Fe2O3 (s) + 3 CO (g) 🡪 3 CO2 (g) + 2 Fe (s)Vormingswarmte opzoekenEv (Fe2O3) = -8,22 * 105 J/molEv (CO) = -1,105 * 105 J/molEv (CO2) = -3,935 * 105 J/molEv (Fe) = 0 * 105 J/mol (niet-ontleedbare stof)Formule invullenΔE = Ev(reactieproducten) – Ev(Beginstoffen)ΔE = (3 * -3,935 * 105) – (-8,22 * 105 + 3 * -1,105 * 105)ΔE = -0,27 * 105 JBereken per mol ijzer(III)oxideDe reactie is al met 1 mol ijzer(III)oxideAntwoord is dus -0,27 * 105 J/mol ijzer(III)oxideDe ontleding van kaliumchloraat waarbij kaliumchloride en zuurstofgas ontstaan.Opstellen kloppende reactievergelijking:2 KClO3 (s) 🡪 2 KCl (s) + 3 O2 (g)Vormingswarmte opzoekenEv (KClO3) = -3,91* 105 J/molEv (KCl) = -4,36 * 105 J/molEv (O2) = 0 J/mol (niet-ontleedbare stof)Formule invullenΔE = Ev(reactieproducten) – Ev(Beginstoffen)ΔE = (2 * -4,36 * 105) – (2 * -3,91* 105)ΔE = -0,90 * 105 JBereken per mol KClO3Voor de reactie is 2 mol KClO3 nodig-0,90 * 105 / 2 = -0,45 * 105 J/mol Dus antwoord is -0,45 * 105 J/mol KClO3 Tips:In BiNaS 56 staat de verbrandingswarmte van propaan (-22,19 * 105 J/mol)Stel eerst de kloppende reactievergelijking op voor de volledige verbranding van propaanC3H8 (g) + 5 O2 (g) 🡪 3 CO2 (g) + 4 H2O (l)De verbrandingswarmte is negatief. Je hebt dus te maken met een exotherme reactie. Dit betekent dat je reactieproducten minder chemische energie bevatten dan de beginstoffen.Iedere reactie heeft een bepaalde activeringsenergie nodig. De reactie zal dus altijd eerst toenemen in energie. De verdelingsgraad van ijzerpoeder is vele malen groter dan de verdelingsgraad van ijzer. Hierdoor kunnen er per seconde veel meer botsingen tussen zuurstofdeeltjes en ijzerdeeltjes plaatsvinden. Het energie-effect is de toename of afname in chemische energie gedurende een chemische reactie.  Tips:Doordat er in de vraag staat dat het gaat om een exotherme reactie weten we dat het energieniveau van de reactieproducten lager ligt dan die van de beginstoffen.De katalysator zelf heeft invloed op de reactiewarmte van de reactie en de ΔE zal in beide gevallen hetzelfde zijn. De katalysator verlaagt alleen de activeringsenergie. Daarom teken je de gekatalyseerde reactie met een lagere activeringsenergie.Door de temperatuur te verhogen gaan de moleculen in de avocado sneller bewegen waardoor de moleculen vaker en harder tegen elkaar botsen. Het aantal effectieve botsingen per seconde neemt toe wat betekent dat de reactiesnelheid toeneemt. Hierdoor zal de avocado sneller rijpen Opstellen kloppende reactievergelijking:2 N2 (g) + O2 (g) 🡪 2 N2O (g). Vormingswarmte opzoekenEv (N2) = 0 J/mol (niet-ontleedbare stof)Ev (O2) = 0 J/mol (niet-ontleedbare stof)Ev (N2O) = +0,815 * 105 J/molFormule invullenΔE = Ev(reactieproducten) – Ev(Beginstoffen)ΔE = (2 * 0,815 * 105) - 0ΔE = 1,63 * 105 JBereken per mol stikstofVoor de reactie is 2 mol stikstof nodig1,63 * 105 / 2 = 0,815 * 105 J/mol Dus antwoord is 0,815 * 105 J/mol N2StikstofGegeven:n = 0,25 molV = 3,0 LBereken concentratie stikstof[N2] = n / V[N2] = 0,25 / 3,0[N2] = 0,083 mol/LZuurstofGegeven:n = 0,25 molV = 3,0 LBereken concentratie zuurstof[O2] = n / V[O2] = 0,40 / 3,0[O2] = 0,13 mol/LLachgasGegeven:n = 0 molV = 3,0 LBereken concentratie lachgas[N2O] = n / V[N2O] = 0 / 3,0[N2O] = 0,0 mol/LStikstofGegeven:n = 0,050 molV = 3,0 LBereken concentratie stikstof[N2] = n / V[N2] = 0,050 / 3,0[N2] = 0,017 mol/LZuurstofBereken hoeveelheid mol O2 overMolverhouding N2 : O2 = 2:1Er heeft 0,20 mol N2 gereageerd. Dit betekent dus dat er 0,40 mol O2 heeft gereageerd.Er is dus geen O2 meer over.Bereken concentratie zuurstof[O2] = n / V[O2] = 0,0 / 3,0[O2] = 0,0 mol/LLachgasBereken hoeveelheid mol N2O er is gevormdMolverhouding N2 : N2O = 1:1Er heeft 0,20 mol N2 gereageerd. Dit betekent dus dat er 0,20 mol N2O is gevormdn = 0,20 mol N2OBereken concentratie lachgas[N2O] = n / V[N2O] = 0,20 / 3,0[N2O] = 0,067 mol/LGegeven:Δ[N2] = -0,20 mol/LΔ[O2] = -0,40 mol/LΔ[N2O] = +0,20 mol/LBerekening gemiddelde snelheidJe kunt hiervoor één van de stoffen gebruiken. Alle stoffen geven dezelfde reactiesnelheids = -(1/m) * Δ[N2]/Δt (binas 37A)m = 2  (dit is de coëfficiënt in de reactievergelijking)Δ[N2] = -0,20 mol/LΔt = 15 min = 900 s (omschrijven naar seconden)s = -(1/2) * (-0,20 / 900)s = 1,1 * 10-4 mol * L-1 * s-1 Tips: Zet de concentratie uit tegen de tijdZet punten bij de begin en de eindconcentraties van alle drie de stoffenTeken een kromme lijn van de beginconcentratie naar de eindconcentratie Reactievergelijking benzine opstellen (zonder kloppend te maken)C8H18 (l) + O2 (g) 🡪 CO2 (g) + H2O (l)Reactievergelijking kloppend maken2 C8H18 (l) + 27 O2 (g) 🡪 16 CO2 (g) + 18 H2O (l)Reactievergelijking diesel opstellen (zonder kloppend te maken)C14H30 (l) + O2 (g) 🡪 CO2 (g) + H2O (l)Reactievergelijking kloppend makenC14H30 (l) + 29 O2 (g) 🡪 14 CO2 (g) + 30 H2O (l)BenzineGegeven:Verbrandingswarmte C8H18 = 5,46 * 106 J = 5,46 MJBerekening aantal mol CO2 per mol benzineDe molverhouding is 2 : 16 = 1 : 8er ontstaat dus 8 mol CO2 per mol benzineBerekening massa CO2n = 8 molM = 44,01 (BiNaS 98)m = n * Mm = 8 * 44,01 = 352,1 gm = 0,3521 kgBerekening CO2-emissieGegevenGevraagdkg0,3521?MJ5,461CO2-emissie = 0,3521 / 5,46 = 0,064 kg CO2 / MJDieselGegeven:Verbrandingswarmte C14H30 = 8,59 * 106 J = 8,59 MJBerekening aantal mol CO2 per mol dieselDe molverhouding is 1 : 14er ontstaat dus 14 mol CO2 per mol dieselBerekening massa CO2n = 14 molM = 44,01 (BiNaS 98)m = n * Mm = 14 * 44,01 = 616,1 gm = 0,6161 kgBerekening CO2-emissieGegevenGevraagdkg0,6161?MJ8,591CO2-emissie = 0,6161 / 8,59 = 0,072 kg CO2 / MJBenzine is als je kijkt naar de CO2-emissie een duurzamere brandstof dan diesel. Het stoot namelijk per MJ minder kg CO2 uit dan diesel.Gegeven:ρbenzine = 0,72 kg/LV = 1 Lη = 30%Verbrandingswarmte C8H18 = 5,46 * 106 J/molBerekenen massa benzinem = ρ * Vm = 0,72 * 1m = 0,72 kg = 720 gramBerekenen aantal mol benzinen = m / MM = 8 * 12,01 + 18 * 1,008 = 114,224 g/moln = 720 / 114,224n = 6,30 molBerekenen verbrandingswarmte1 mol = 5,46 * 106 JE = 5,46 * 106 * 6,30E = 3,44 * 107 JBerekenen bewegingsenergie GegevenGevraagdJ3,44 * 107?%10030? = 3,44 * 107 / 100 * 30 = 1,03 * 107 JEr ontstaat dus 1,03 * 107 J aan bewegingsenergie