Chemie Overal 5e ed - Hoofdstuk 9 - Reacties en energie oefentoetsen & antwoorden

De vijf factoren die van invloed zijn op de reactiesnelheid zijn: Soort stof VerdelingsgraadConcentratieTemperatuurKatalysatorDe eenheid waarin de reactiesnelheid wordt uitgedrukt is mol L-1 s-1. Dit geeft aan hoeveel mol er per liter per seconde wordt omgezet en is een maat voor de reactiesnelheid. De vormingswarmte van verschillende stoffen worden in BINAS Tabel 57 weergegeven. Calciumhydroxide Ca(OH)2 : - 9,85 · 105 J mol-1Natriumcarbonaat Na2CO3 : - 11,31 · 105 J mol-1Benzeen : + 0,49 · 105 J mol-1Zoals je ziet kan de vormingswarmte negatief zijn (er komt energie vrij om de stof te vormen) of positief zijn (er is energie nodig om de stof te vormen).Wanneer de reactiewarmte kleiner is dan 0 (△E < 0) dan spreken we van een exotherme reactie en wanneer de reactiewarmte groter is dan 0 (△E > 0) dan spreken we van een endotherme reactie. De reactiewarmte van reactie 1 is groter dan 0, dus dit is een endotherme reactie. De reactiewarmte van reactie 2 is kleiner dan 0, dus dit is een exotherme reactie. De grenswaarde staan in BINAS Tabel 97A. De grenswaarde van salpeterzuur is 1,3 mg/m3. De grenswaarde van zoutzuur is 15 mg/m3 en de grenswaarde van fosforzuur is 2 mg/m3. De stof met de laagste grenswaarde is de meest giftigste stof. De stof met de hoogste grenswaarde is dus de minst giftigste stof. De volgorde van het minst giftig naar het meest giftig is dan: zoutzuur – fosforzuur – salpeterzuur.De planten in de kassen gebruiken de CO2 voor de groei. Ze zetten deze via de fotosynthese om in glucose. Extra CO2 betekent meer glucose en dus meer groei.  De reactievergelijking voor het fotosyntheseproces wordt hieronder weergegeven. 6 CO2 (g) + 6 H2O (l) 🡪 C6H12O6 (s) + 6 O2 (g)Zoals je in de reactievergelijking kan zien wordt CO2 omgezet in C6H12O6. Extra koolstofdioxide levert dus ook meer glucose op (en dus meer groei).  Zwaveldioxide leidt tot de volgende milieuproblemen: Zure depositieZure regen VerzuringpH-dalingSmogKoolstofdioxide leidt tot de volgende milieuproblemen: Koolstofdioxide is het meest aanwezige broeikasgas.Versterking van het broeikaseffectOpwarming van de aardeEen voorbeeld van een juist antwoord is: Let bij het invullen van het blokschema op de volgende punten: Recirculatie van stofstroom 5 weergegeven als gesloten stofstroom van ruimte II naar ruimte I. Als de stoffen zijn weergegeven met de juiste naam of formule, dit niet aanrekenen. Beide mag. Als bij stofstroom uit I naar II behalve nummer 1, 4 en 5 ook nummer 3 is gegeven en/of bij de recirculatie behalve nummer 5 ook nummer 3 is gegeven, dit niet aanrekenen. Als de uitstroom van stof 1 en 4 is weergegeven als twee afzonderlijke stofstromen, dit goed rekenen.  Een reactie met een hogere activeringsenergie komt minder snel op gang dan een reactie met een lagere activeringsenergie. De TTI zal dus bij een bepaalde temperatuur  niet verkleurd zijn terwijl het voedsel al wel aan het bederven is.Bij een lagere temperatuur botsen de deeltjes langzamer. De kans op effectieve botsingen is dus lager. De reactiesnelheid is dus ook lager, waardoor de TTI in de koelkast langzamer zal verkleuren dan bij kamertemperatuur. Om het aantal TTI te kunnen berekenen moeten er een aantal stappen worden verricht. Stap 1: berekening aantal mg ammoniakAantal mol ammoniak = 9.2 · 10-8 molDe molaire massa van ammoniak = 17.031 g/molOmrekenen van mol naar gram met $massa = aantal \, mol \cdot molaire \, massa$De massa ammoniak is dan 9.2 · 10-8 · 17.031 = 1.567 · 10-6 gramOmrekenen van gram naar miligram: De massa ammoniak is dan 1.567 · 10-3 mg Stap 2: berekening wanneer de geurdrempel wordt overschredenDe geurdrempel is 3.7 mg/m3. Vkoelkast = 183 L = 183 dm3 = 0.183 m3De geurdrempel wordt overschreden als er 0.183 · 3.7 = 0.677 mg aanwezig is.Stap 3: berekening aantal TTI Het aantal TTI is dan: $\frac{0.6771}{1.567 \cdot 10^{-3}} = 4.3 \cdot 10^2$ TTIOm de reactiesnelheid in mol L-1 s-1 te berekenen moeten er een aantal stappen worden verricht. Stap 1: berekening aantal mol ammoniakDe massa van ammoniak is 1.4 kg = 1400 gram NH3De molaire massa van ammoniak NH3 = 17.031 g/molOmrekenen van gram naar mol met $aantal \, mol = \frac{massa}{molaire \, massa}$Aantal mol ammoniak is $\frac{1400}{17.031} = 82.2$ mol NH3 in 3.0 L Stap 2: berekening aantal mol ammoniak per 1.0 LDe concentratie ammoniak bereken je met $concentratie = \frac{aantal \, mol}{volume}$De concentratie ammoniak is dan $\frac{82.2}{3.0} = 27.4$ mol L-1Stap 3: berekening van de reactiesnelheid in mol L-1 s-1De reactiesnelheid bereken je met $reactiesnelheid = \frac{concentratie}{tijd}$De reactiesnelheid is dan $\frac{27.4}{280} = 0.098$ mol L-1 s-1 Om de reactiewarmte te kunnen berekenen maak je gebruik van de vormingswarmte uit BINAs Tabel 57A. Het werkt overzichtelijk om met een tabel te werken. Zie hieronder. VormingswarmteCoëfficient Energie Tekens van de beginstoffen omdraaienC5H6O2- 7.0 · 105 J/mol2-14.0 · 105 J+ 14.0 · 105 JO20 J/mol110 J0 JCO2-3.935 · 105 J/mol10-39.35 · 105 J- 39.35 · 105 JH2O-2.86 · 105 J/mol6-17.16 · 105 J- 17.16 · 105 JDe vormingswarmte worden vermenigvuldigd met de coëfficienten uit de reactievergelijking. Vervolgens worden de tekens van de beginsstoffen omgedraaid en worden de hoeveelheden energieën bij elkaar opgeteld. De reactiewarmte (△E) wordt dan +14.0 · 105 + - 39.35 · 105 + - 17.16 · 105 = -4.25 ·106 JHieronder wordt het energiediagram volledig weergegeven. Let bij het tekenen van het energiediagram op de volgende punten: Het energieniveau van de reactieproducten ligt onder het energieniveau van de beginstoffen. Op de verticale as wordt de grootheid ‘energie’ weergegeven. De top wordt de geactiveerde toestand genoemd, met daaronder de activeringsenergie en de reactie-energie (reactiewarmte)Bij het verbranden van lignine komt koolstofdioxide vrij. Koolstofdioxide is een broeikasgas en zorgt er dus voor dat dit een negatief effect heeft op de versterking van het broeikaseffect. LNG bestaat uit methaan. De molecuulformule van methaan is CH4. De CH-verhouding is bij LNG 1/4 (=0,25) en bij stookolie 30/62 (=0,48). De verhouding is bij LNG dus lager en dus is LNG het duurzaamst aangezien er per joule vrijgekomen energie minder CO2 geproduceerd wordt.