Les 6.1 Chemisch evenwicht

• Scheikunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 4

Les 6.2 Evenwichtsverschuivingen

Planning

• Nakijken opgaven 6 t/m 10 (blz 136)

Nakijken: 6 t/m 10 (blz 136)

9d niet

6

• a) 2 H₂O(l) → 2 H₂(g) + O₂(g)
  
• b) 2 H₂(g) + O₂(g) → 2 H₂O(l)
• c) De elektrolyse van water kost (elektrische) energie en is dus endotherm. Verbranden van waterstof levert energie op en is dus exotherm.
• d) +2,86∙10⁵ J mol⁻¹, want bij een omkeerbare reactie is het energie-effect even groot, maar tegengesteld aan elkaar.

Voorbeeldopdracht 2: De reactie tussen H₂(g) en I₂(g), waarbij gasvormig waterstofjodide ontstaat, verloopt bij 400 °C vrij snel. Er stelt zich in korte tijd een evenwicht in.

Bij een experiment wordt gestart met 1,5 mol waterstof en 2,5 mol jood in een vat van 50 L. Bij het bereiken van het chemisch evenwicht is 70% van de waterstof omgezet in waterstofjodide.

Bereken de concentratie waterstofjodide in mol per liter bij chemisch evenwicht.

7

• a) Een reactie is aflopend als een van de beginstoffen reageert. Dat is hier niet het geval, omdat er een mengsel van drie stoffen is ontstaan. Er heeft zich dus een chemisch evenwicht ingesteld

7b

8

• a) Tetramoleculen hebben geen –OH-groepen en ook geen –NH-groepen. Ze kunnen dus geen waterstofbruggen vormen met watermoleculen.
• b) In tetra bevinden zich geen zuurstofmoleculen. De oplossing is dus paarsviolet
• c) 

8c

9a

9

• b) atoombinding
• c) De waterstofbrug. In de afbeelding zijn –OH-groepen weergegeven.
• d) -
• e) CoCl₂∙6H₂O(s) → CoCl₂(s) + 6 H₂O(g)

10

• a) 6 CO₂(g) + 6 H₂O(l) → C₆H₁₂O₆(s) + 6 O₂(g)
  
• b) zuurstof
• c) CO₂(aq) ⇄ CO₂(g)
  
• d) Het is een verdelingsevenwicht, omdat koolstofdioxide zich over twee verschillende fasen heeft verdeeld. In dit geval is opgelost koolstofdioxide in evenwicht met gasvormig koolstofdioxide.

Leerdoelen 6.2 Evenwichtsverschuivingen

• Je kunt beredeneren of er sprake is van evenwicht en hoe de ligging van het evenwicht kan worden beïnvloed.
• Je kunt de invloed van een katalysator op de insteltijd en de ligging van een evenwicht toelichten.

Ligging van het evenwicht

• Evenwicht kan ''links'' of ''rechts'' liggen

• Voorbeeld: N₂(g) + 3 H₂(g) ⇄ 2 NH₃(g)
• Onder bepaalde omstandigheden 15% van de beginstoffen omgezet in ammoniak. Dat betekent dat 85% van de oorspronkelijke hoeveelheden van de beginstoffen stikstof en waterstof nog in het evenwichtsmengsel aanwezig is. Het evenwicht ligt hier dus links.

Beïnvloeden van evenwicht

• Wanneer tijdens het opnieuw instellen van het evenwicht de reactie naar rechts tijdelijk sneller verloopt dan de reactie naar links, zeg je: “Het evenwicht verschuift naar rechts.” 
• Door het verschuiven van evenwichten kun je invloed uitoefenen op de samenstelling van het evenwichtsmengsel om bijvoorbeeld de opbrengst van het gewenste reactieproduct te verhogen.

Principe van Le Chatelier

Bij een evenwichtsverstoring zal het evenwicht zodanig verschuiven dat de verstoring tegengegaan wordt. 

1. Concentratieverandering

Principe van Le Chatelier: Bij een evenwichtsverstoring zal het evenwicht zodanig verschuiven dat de verstoring tegengegaan wordt. 

N₂(g) + 3 H₂(g) ⇄ 2 NH₃(g)

• Wat als je ammoniakproducent bent? 

2. Volumeverandering

Principe van Le Chatelier: Bij een evenwichtsverstoring zal het evenwicht zodanig verschuiven dat de verstoring tegengegaan wordt. 

N₂(g) + 3 H₂(g) ⇄ 2 NH₃(g)

• Als het volume wordt verkleind, verschuift het evenwicht naar de kant van het kleinste aantal deeltjes.

2. Volumeverandering

Principe van Le Chatelier: Bij een evenwichtsverstoring zal het evenwicht zodanig verschuiven dat de verstoring tegengegaan wordt.

Als het volume wordt verkleind, verschuift het evenwicht naar de kant van het kleinste aantal deeltjes.

2. Volumeverandering

Principe van Le Chatelier: Bij een evenwichtsverstoring zal het evenwicht zodanig verschuiven dat de verstoring tegengegaan wordt.

Als het volume wordt verkleind, verschuift het evenwicht naar de kant van het kleinste aantal deeltjes.

3. Temperatuurverandering

Principe van Le Chatelier: Bij een evenwichtsverstoring zal het evenwicht zodanig verschuiven dat de verstoring tegengegaan wordt. 

• Bij temperatuursverhoging: verschuiving in de endotherme richting

Voorbeeldopdracht 2

Distikstoftetraoxide, N₂O₄(g), is een kleurloos gas. Stikstofdioxide, NO₂(g), is een gas met een bruine kleur. Wanneer beide gassen aanwezig zijn in een mengsel en de temperatuur blijft constant, verandert de kleur van het gasmengsel niet.

Het volgende evenwicht heeft zich dan ingesteld: N₂O₄(g) ⇄ 2 NO₂(g)

Bij verwarming van het gasmengsel wordt het mengsel donkerder bruin van kleur (figuur 1).

Leg uit welke reactie endotherm is: de reactie naar links of de reactie naar rechts.

Insteltijd verkorten

• Soms is de insteltijd zo lang, dat er helemaal geen evenwicht wordt bereikt.
• Om insteltijd te verkorten, moet de reactiesnelheid omhoog: katalysator toevoegen (geen invloed op de ligging van het evenwicht)
• Alle factoren die de reactiesnelheid vergroten, verkorten de insteltijd (een hogere verdelingsgraad van een vaste stof, een hogere temperatuur en hogere concentraties)
• Let op: Een hogere temperatuur of verhoging van de concentraties kan hierbij ook leiden tot een verschuiving van het evenwicht!

Maken: 1 t/m 6 (blz...)