Chemie Overal 5e ed - Hoofdstuk 9 - Basen oefentoetsen & antwoorden

Wanneer een zuur in water wordt opgelost ontstaan er H3O+-ionen en wanneer een base in water wordt opgelost ontstaan er OH--ionen.Bij reactievergelijking I ontstaan er H3O+-ionen, dus HBr is een zuur, aangezien er H3O+-ionen ontstaan. Bij reactievergelijking II en III ontstaan er OH--ionen en dus zijn de stoffen NH3 (aq) en NO3- (aq) basische stoffen. Tip: in BINAS Tabel 49 kun je de meest voorkomende zuren en basische stoffen opzoeken. In deze tabel is ook te zien dat HBr een zuur is en dat NH3 en NO3- basische stoffen zijn. Formules van veel chemische stoffen staan in BINAS Tabel 66B.Nitriet = NO2-Fosfaat = PO43-Waterstofsulfide-ion = HS-Om de pOH van een basische stof te berekenen maken we gebruik van de volgende formule: pOH = - log [OH-] Het waterevenwicht wordt hieronder weergegeven. H2O (l) + H2O (l) ⮀ H3O+ (aq) + OH- (aq) In een evenwichtsconstante komen geen vaste stoffen of vloeistoffen voor. Voor het waterevenwicht geldt dan de volgende waterconstante (Kw).Kw = [H3O+] · [OH-]De pH van zuiver water is 7.00. dan is [H3O+] = [OH-] = 1.0 · 10-7 mol L-1. Met deze gegevens kan je de waarde voor de waterconstante (Kw) berekenen. Kw = [H3O+] · [OH-] = 1.0 · 10-7 · 1.0 · 10-7 = 1.0 · 10-14Als je links en rechts weer de negatieve logaritme neemt en omdat geldt: log (a·b) = log a + log b, kun je deze formule ook schrijven als: pKw = pH + pOH = 14.00De zuren en basen staan altijd voor de reactiepijl in een reactievergelijking. Zuur = H3O+ (aq) en base = CH3COO- (aq)Zuur = NH4+ (aq) en base = OH- (aq) Zuur = CH3COOH (aq) en base = CaCO3 (s)De naam van de analysemethode is een zuur-basetitratie. De juiste begrippen die horen bij het glaswerk zijn:Buret (vaak gevuld met een base)Erlenmeyer (vaak gevuld met een zuur) Ammoniumsulfaat is een zout en bestaat dus uit twee ionen, namelijk het ammoniumion (NH4+) en het sulfaation (SO42-). De verhoudingsformule van ammoniumsulfaat is (NH4)2SO4 (s). Het zout wordt opgelost in water, waarbij de ionen waaruit het zout bestaat uit het ionrooster komen. De reactievergelijking wordt dan: (NH4)2SO4 (s) 🡪 2 NH4+ (aq) + SO42- (aq) Let op: Bij het oplossen van een zout in water wordt er geen H2O (l) voor de reactiepijl gezet. Bij het oplossen van een zuur of een base in water wordt er wel H2O (l) voor de reactiepijl gezet. In BINAS Tabel 49 is te vinden dat het ammoniumion een zwak zuur is en dat het sulfaation een zwakke base is. De reactievergelijkingen die hierbij horen zijn: Reactievergelijking 1: NH4+ (aq) + H2O (l) ⮀ H3O+ (aq) + NH3 (aq) Reactievergelijking 2: SO42- (aq) + H2O (l) ⮀ HSO4- (aq) + OH- (aq) Uit bovenstaande reactievergelijkingen is dus te concluderen dat het ammoniunion functioneert als een zuur en dat het sulfaation functioneert als een base. Kirsten heeft dus gelijk. Let op: Bij het oplossen van een zuur in water ontstaan er H3O+ (aq) ionen. Bij het oplossen van een base in water ontstaan er OH- (aq) ionen. Koper(II)oxide is een zout en bestaat uit het koper(II)ion en uit het oxide-ion. De ionen Cu2+ en O2- komen voor in de molverhouding 2 : 2 = 1 : 1.De verhoudingsformule van koper(II)oxide is dus CuO (s). Koper(II)oxide is een slecht oplosbaar zout. De regel die geldt bij het opstellen van een zuur-basereactie (zie bijlage) is dat de formules van slechte oplosbare zouten helemaal genoteerd moeten worden. De formule voor een salpeterigzuuroplossing is HNO2 (aq). De regel die geldt bij het opstellen van een zuur-basereactie (zie bijlage) is dat de formules van zwakke zuren (en zwakke basen) helemaal genoteerd moeten worden. De zuur-basereactie voor dit proces wordt dan: 2 HNO2 (aq) + CuO (s) 🡪 2 NO2- (aq) + Cu2+ (aq) + H2O (l) De formule van salpeterzuur is HNO3. Salpeterzuur is een sterk zuur en dus zal dit zuur alle H3O+-ionen afstaan. In een zuurbase-reactie noteren we dan ook alleen maar H3O+ (aq). Kaliloog is een triviale naam. De rationele naam van kaliloog is te vinden in BINAS Tabel 66 A. De rationele naam van kaliloog is een oplossing van calciumhydroxide in water. De formule van kaliloog is dan K+ (aq) + OH- (aq). OH- (aq) is een sterke base. In een zuurbase-reactie noteren we dan ook alleen maar OH- (aq). De zuurbase-reactie voor dit proces wordt dan: H3O+ (aq) + OH- (aq) 🡪 2 H2O (l) De indicator die tijdens deze titratie gebruikt wordt is fenolrood. In BINAS Tabel 52A is te vinden dat fenolrood een omslagtraject heeft van 6.6 – 8.0 met de kleuren geel – rood. Wanneer je tijdens een titratie het nauwkeurigste resultaat wilt bereiken moet de kleur tussen geel en rood in zitten, dus oranje. Om het verbruik per titratie meting te bereken maken we gebruik van: Verbruik = eindstand – beginstand Verbruik meting 1: 10.89 mLVerbruik meting 2: 10.93 mL Verbruik meting 3: 9.98 mL Verbruik meting 4: 10.70 mLGemiddelde resultaten van de titratie: $\frac{10.89 + 10.93 + 9.98 + 10.70}{4} = 10.625$ mL kaliloog. De zuurbase-reactie die tijdens de titratie optreedt is: H3O+ (aq) + OH- (aq) 🡪 2 H2O (l) ckaliloog = 0.104 M Vkaliloog = 10.625 mL = 0.010625 L nkaliloog = c · V = 0.104 · 0.010625 = 0.001105 mol Molverhouding H3O+ : OH- = 1 : 1 dus n = 0.001105 mol H3O+ (aq). nsalpeterzuur = 0.001105 mol Vsalpeterzuur = 20.00 mL = 0.02 L Csalpeterzuur = nV = 0.0011050.02   = 0.055 M = 5.5 · 10-2 M.Let op: afronden op twee significante cijfers!Kaliumsulfiet is een zout en bestaat uit het kaliumion (K+) en het sulfietion (SO32-). De verhoudingsformule van kaliumsulfiet is K2SO3 (s). De oplosvergelijking wordt dan: K2SO3 (s) 🡪 2 K+ (aq) + SO32- (aq) In BINAS Tabel 49 is te vinden dat het sulfietion (SO32-) functioneert als een base. Het sulfietion (SO32-) is een zwakke base en zal er dus een evenwichtsreactie optreden. Wanneer deze base in contact komt met water zal de volgende vergelijking optreden: SO32- (aq) + H2O (l) ⮀ HSO3- (aq) + OH- (aq) SO32- (aq) + H2O (l) ⮀ HSO3- (aq) + OH- (aq) m = 3.2 gram K2SO3 en M = 158.26 g/mol $n = \frac{m}{M} = \frac{3.2}{158.26} = 0.02…$ mol K2SO3Molverhouding K2SO3 : SO32- is 1 : 1 (zie reactievergelijking bij opgave d)n = 0.02… mol SO32-V = 250 mL = 0.25 L $M = \frac{n}{V} = \frac{0.02…}{0.25} = 0.081 \, M$$K_b = \frac{x^2}{0.081 - x} = 1.6 \cdot 10^{-7}$$x^2 = 1.6 \cdot 10^{-7}(0.081 - x)$$x^2 = -1.6 \cdot 10^{-7} x + 1.3 \cdot 10^{-8}$$x^2 + 1.6 \cdot 10^{-7} x - 1.3 \cdot 10^{-8} = 0$$D = b^2 - 4ac$$D = (1.6 \cdot 10^{-7})^2 - 4 \cdot 1 \cdot -1.3 \cdot 10^{-8} = 5.2 \cdot 10^{-8}$$x = \frac{-b + \sqrt{D}}{2a} = \frac{-1.6\cdot10^{-7} + \sqrt{5.2 \cdot 10^{-8}}}{2 \cdot 1} = 1.1 \cdot 10^{-4}$dus [OH-] = 1.1 · 10-4 M pOH = - log [OH-] = - log (1.1 · 10-4) = 3.94… pH = 14.00 – 3.94… = 10.06Let op: afronden op twee decimalen want er staan twee significante cijfers in de vraag! De reactievergelijking die hier optreedt is C5H11OH + CH3COOH 🡪 C7H14O2 + H2O Gegevens zijn:$m = 2.5$ gram CH3COOH en $M = 60.053$ g/molHet aantal mol CH3COOH is:$n = \frac{m}{M} = \frac{2.5}{60.053} = 0.0416…$ mol CH3COOH Molverhouding tussen CH3COOH : C7H14O2 is 1 : 1 Het aantal mol en de molaire massa van C7H14O2 is$n = 0.0416…$ mol C7H14O2 en $M = 130.182$ g/molHet aantal gram isoamylacetaat dat ontstaat is:$m = n · M$ $m = 0.0416… \cdot 130.182 = 5.42$ gram Rendement $= 75 \%$ dus $0.75 \cdot 5.42 = 4.1$ gram isoamylacetaat. Let op:Bij een rendement van $100 \%$ zal er $5.42$ gram isoamylacetaat gevormd worden. Het rendement van deze reactie is echter geen $100 \%$ maar $75 \%$. Er kan dus maximaal $0.75 \cdot 5.42 = 4.06… = 4.1$ gram isoamylacetaat gevormd worden. Rond af op twee significante cijfers. Azijnzuur (CH3COOH) is een zwak zuur en zal dus via een evenwichtsreactie verlopen. CH3COOH (aq) + H2O (l) ⮀ CH3COO- (aq) + H3O+ (aq) Let op:Bij het oplossen van een sterk zuur in water zal er een aflopende reactie plaatsvinden. Bij het oplossen van een zwak zuur in water zal er een evenwichtsreactie plaatsvinden. Bij het oplossen van sterke/zwakke zuren in water ontstaan er altijd H3O+ (aq) ionen. Bij meer zwavelzuur kan al meer van het gevormde water worden gebonden. Er ontstaat een aflopende reactie naar rechts. Er ontstaat dus meer isoamylacetaat. De formule van zwavelzuur is H2SO4. Zwavelzuur is een sterk zuur en zal dus alle H3O+-ionen afstaan. In een zuurbase-reactie worden er daarom ook alleen maar H3O+ (aq) ionen genoteerd. In een natriumwaterstofcarbonaatoplossing komen Na+ (aq) en HCO3- (aq) ionen voor. Hierbij functioneert het waterstofcarbonaat-ion als base (zie BINAS Tabel 49). In de zuurbase-reactie worden daarom alleen de waterstofcarbonaat-ionen genoteerd. De zuur-basereactie voor de reactie tussen zwavelzuur en een natriumwaterstofcarbonaatoplossing is:H3O+ (aq) + HCO3- (aq) 🡪 2 H2O (l) + CO2 (g) Let op: Bij de meeste zuur-basereactie ontstaat er water (H2O) en koolstofdioxide (CO2). In de bijlage van deze toets worden alle regels voor het opstellen van een zuur-basereactie weergegeven. De reactievergelijking dient altijd kloppend gemaakt te worden. Vergeet dus niet om de coëfficiënt 2 voor H2O (l) te plaatsen. De stof natriumsulfaathexahydraat is een zouthydraat. NatriumsulfaathexahydraatNa+  SO42-   ·  6 H2O De formule van natriumsulfaathexahydraat is Na2SO4 · 6 H2O Let op: Bij het noteren van een zouthydraat wordt tussen de formule van het zout en het aantal watermoleculen een punt (·) genoteerd. In BINAS Tabel 66C worden de voorvoegsels weergegeven. Het voorvoegsels ‘hexa’ betekent dus 6 en dus zijn er 6 watermoleculen aanwezig in het rooster van dit zouthydraat.