H5.3 les 4 Gemiddelde reactiesnelheid berekenen

• Scheikunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 4

4VWO

H5 Reacties in beweging

H5.3  Reactiesnelheid

Nodig:

boek (blz 82)

Binas 

H5.3 Reactiesnelheid

Deze les:

• vragen over opgaven 2 t/m 8 van H5.2 
• uitleg gemiddelde reactiesnelheid berekenen 
• opgave 2 en 3

Volgende les: practicum over factoren die de reactiesnelheid beïnvloeden en H5.3 opgave 4 en 5.

TWBB3: VT over H4 Zouten + H5 Reacties in beweging + Rekenschema

(tijd 45 min, weging 20%)

Leerdoel H5.3

• je kunt de gemiddelde snelheid van een reactie berekenen 

 - op 1 punt

- over een interval

- over de gehele reactie

• je kunt een omzettingsschema gebruiken bij je berekeningen aan reacties

In welke eenheid zou je de snelheid van een chemische reactie uitdrukken?

reactiesnelheid berekenen

Bij een experiment kun je meten hoe de concentratie van een stof verandert in de tijd. 

Uit deze diagrammen kun je de reactiesnelheid op 1 tijdstip of de gemiddelde reactiesnelheid van de gehele reactie berekenen

Eenheid (noteer en leer)

De reactiesnelheid wordt uitgedrukt als

"het aantal mol stof dat per Liter in 1 seconde verdwijnt"

en heeft als eenheid "mol per Liter per seconde":

molL​−1​​s​−1​​

grafiek

Als je in een grafiek de verandering van de concentratie (y-as) uitzet tegen de tijd (x-as), dan is de helling van de grafiek gelijk aan de reactiesnelheid

Reactiesnelheid = de helling van een grafiek

De reactiesnelheid kan op verschillende manieren worden gevraagd. Hier zie je manier 3:

De reactiesnelheid kan op verschillende manieren worden gevraagd. Hier zie je manier 3:

let op: HIER is de reactie al gestopt!

De reactiesnelheid kan op verschillende manieren worden gevraagd. Hier zie je manier 2:

De reactiesnelheid kan op verschillende manieren worden gevraagd. Hier zie je manier 1:

We bekijken de berekening aan de hand van de vorming van ammoniak uit waterstof en stikstof

VOORBEELD

eerlijk vergelijken

Een reactie verloopt maar met één snelheid. Maar in de grafiek hiernaast zie je dat de grafiek voor elke stof een andere helling heeft. Dat komt door de molverhouding waarin de stoffen reageren: waterstof verdwijnt 3x zo snel als ammoniak ontstaat.

Daarom moet je bij het berekenen van de reactiesnelheid rekening houden met de molverhouding. Je berekent de snelheid per 1 mol stof. Je deelt dus door de coëfficiënt.

VOORBEELD

Omzettingstabel gebruiken: 

het BOE-schema

	beginstof 1	beginstof 2	product
B egin
O mzetting
E ind

Omzettingstabel gebruiken: 

het BOE-schema

	beginstof 1	beginstof 2	product
B egin			0 mol
O mzetting
E ind

Concentraties beginstoffen zijn altijd gegeven en van 1 stof moet de eindconcentratie bekend zijn

Voorbeeld: In een vat van 2,0 L wordt 12 mol CO met 12 mol O2 gedaan. Na 10 min is er 6 mol O2 over. Wat is [CO2] na 10 min? 

1. Reactievergelijking

2. BOE-schema

3. concentratie berekenen

Begin
Omzetting
Eind

Voorbeeld: In een vat van 2,0 L wordt 12 mol CO met 12 mol O2 gedaan. Na 30 min is de reactie afgelopen. Er is nog 2 mol O2 over. Bereken de gemiddelde reactiesnelheid van de reactie.

1. Reactievergelijking

2. BOE-schema

3. concentratie berekenen

4. reactiesnelheid berekenen

Begin
Omzetting
Eind

Voorbeeld: In een vat van 2,0 L wordt 12 mol CO met 12 mol O2 gedaan. Na 10 min is er 6 mol O2 over. Wat is [CO2] na 10 min? 

1. Reactievergelijking                               2 CO     +     O2       --> 2 CO2

2. BOE-schema

3. concentratie berekenen

	2 CO	O 2	2 CO 2
Begin	12	12	0
Omzetting	-12	-6	+12
Eind	0	6	12
[ ] eind	0 M	3,0 M	6,0 M

Voorbeeld: In een vat van 2,0 L wordt 12 mol CO met 12 mol O2 gedaan. Na 10 min is er 6 mol O2 over. Bereken de sgemiddeld

1. Reactievergelijking                               2 CO     +     O2       --> 2 CO2

2/3. concentratieveranderingen berekenen

        er reageert 6 mol O2/2L = 3,0 M

       in 10 min tijd ==> 3,0 mol/(L*300s) = 0,01 mol*L*s-1

Waarom is het makkelijker te rekenen met d[zuurstof] en niet met d[CO] of d[CO2]  ??

In een vat van 2,0 L wordt 12 mol C2H5OH met 36 mol O2 gemengd en verwarmd. Na 30 min is de reactie afgelopen. Er is nog 2 mol O2 over. Bereken de gemiddelde reactiesnelheid van de reactie.

In een vat van 20 L wordt 12 mol C2H4 met 36 mol O2 gemengd en verwarmd. Na 5,0 min is de reactie afgelopen. Er is nog 2,0 mol C2H4 over.
Bereken de gemiddelde reactiesnelheid van de reactie.

1. Reactievergelijking   C2H4 + 2 O2 --> 2 CO2 + 2 H2O

2.

3. d[C2H4] = 10/20 = 0,50 mol/L

4. sgem = 0,50 mol/(L*300s) = 1,7*10-3 mol*L-1*s-1

Begin	12	36	0	0
Omzetting	-10	-20	+20	+20
Eind	2	16	20	20

In een vat van 20 L wordt 12 mol C2H4 met 36 mol O2 gemengd en verwarmd. Na 5,0 min is de reactie afgelopen. Er is nog 2,0 mol C2H4 over.
Bereken de gemiddelde reactiesnelheid van de reactie.

In een vat van 2,0 L wordt 12 mol C2H5OH met 36 mol O2 gemengd en verwarmd. Na 30 min is de reactie afgelopen. Er is nog 2 mol O2 over. Bereken de gemiddelde reactiesnelheid van de reactie.

1. Reactievergelijking   C2H5OH + 3 O2 --> 2 CO2 + 3 H2O

2.

3. d[CO2] = 22,66/2 = 11,33 mol/L

4. sgem = 11,33 mol/(L*1800s) = 6,3*10-3 mol*L-1*s-1

Begin	12	36	0	0
Omzetting	-11,33	-34	+22,66	+11,33
Eind	0,67	2	22,66	11,33

In een vat van 2,0 L wordt 2 mol C2H5OH met 3,6 mol O2 gemengd en verwarmd. De hoeveelheid C2H5OH is 25 min lang gemeten en in tabel verwerkt.
a) Bereken de gemiddelde reactiesnelheid van de reactie tussen 5 en 10 min.
b) Bereken snelheid op T = 15 min
c) leg uit waarom de grafiek een steeds kleinere helling krijgt

In een vat van 2,0 L wordt 2 mol C2H5OH met 3,6 mol O2 gemengd en verwarmd. De hoeveelheid C2H5OH is 25 min lang gemeten en in tabel verwerkt. 

a) Bereken de gemiddelde reactiesnelheid van de reactie tussen 5 en 10 min.

b) Bereken snelheid op T = 15 min

c) leg uit waarom de grafiek een steeds kleinere helling krijgt

1. Reactievergelijking   C2H5OH + 3 O2 --> 2 CO2 + 3 H2O

2.                                                                3. d[] = 0,35-0,1 = 0,1 mol/L in 5 min
                                                                   ==>  0,1 mol/(L*300) = 3,3*10-4 mol*L-1*s-1 

                                                                   4.   helling raaklijn: d[]/dt = 0,48 mol/(L*18000) 

                                                                                                  = 2,67*10-5 mol*L-1*s-1

                                                                  c. er zijn steeds minder deeltjes die kunnen
                                                                      reageren ==> steeds langzamer/
                                                                                                                                  kleinere helling

	mol	M
T 0	2,0	1,0
T 5	1,0	0,50
T 10	0,70	0,35
T 15	0,50	0,25
T 20	0,35	0,175
T 25	0,35	0,175

In een vat van 20 L wordt 12 mol C2H4 met 36 mol O2 gemengd en verwarmd. Na 5,0 min is de reactie afgelopen. Er is nog 2,0 mol C2H4 over.
Bereken de gemiddelde reactiesnelheid van de reactie.

Eigen werk

• Leer de reactiesnelheid bepalen uit een grafiek (punt, interval of hele reactie)
• Leer de reactiesnelheid berekenen met behulp van het BOE-schema (omzettingstabel)

• Oefen dit door middel van opgave 2 + 3

(Je kunt de uitleg herhalen met het filmpje uit deze les)

4VWO

H5 Reacties in beweging

H5.3  Reactiesnelheid

Nodig:

boek (blz 82)

Binas 

Maak H5.3 opgave 5a - Concentratie

schrift nodig en boek blz 87

Een mengsel van 0,10 mol stikstofmono-oxide en 0,20 mol waterstof in een vat van 5,0 L wordt vanaf tijdstip t₀ verhit tot 800 °C. Bij deze temperatuur reageren stikstofmono-oxide en waterstof tot stikstof en waterdamp.

a Geef de vergelijking voor deze reactie.

Maak H5.3 opgave 5b 

2NO (g) + 2 H2 (g) -> 2 H2O (g) + N2 (g) 

Op tijdstip t1 is nog de helft van de oorspronkelijke hoeveelheid waterstof over. 

Bereken de concentraties van de andere stoffen in mol L−1 die op tijdstip t1 aanwezig zijn.

	NO	H 2	H 2 O	N 2
b egin
o mgezet
e ind

Nakijken H5.3 opgave 5a+b

2NO (g) + 2 H2 (g) -> 2 H2O (g) + N2 (g) 

	NO	H 2	H 2 O	N 2
b egin	0,10 mol	0,20 mol	0 mol	0 mol
o mgezet	-0,10	-0,10	+0,10	+0,05
e ind	0 mol	0,10 mol	0,10mol	0,05 mol

[H2] = 0,10 /5 = 0,02 mol/L

[H2O] = 0,10 /5 = 0,02 mol/L 

[N2] = 0,05 /5 = 0,01 mol/L 

[NO] 

= 0 mol/L 

Teken in je boek H5.3 opgave 5c + d 

2NO (g) + 2 H2 (g) -> 2 H2O (g) + N2 (g) 

               t0                                   t 1

[H2] = 0,02 mol/L

[H2O] = 0,02 mol/L 

[N2]  = 0,01 mol/L 

[NO] = 0 mol/L 

Nakijken H5.3 opgave 5c + d 

2NO (g) + 2 H2 (g) -> 2 H2O (g) + N2 (g) 

               t0                                   t 1

[H2] = 0,02 mol/L

[H2O] = 0,02 mol/L 

[N2]  = 0,01 mol/L 

[NO] = 0 mol/L 

[NO] = 0,02 mol/L 

[H2] = 0,04 mol/L

[H2O] = 0 mol/L 

[N2]  = 0 mol/L 

Practicum Reactiesnelheid 5.3 en 5.4

Nodig: labjas + bril nodig, 1 pen + opdrachtblad per duo

• Noteer bij elke proef de reactietijd
• Proef 3: in de buis met het dopje zit Mg-poeder 
• Proef 5: haal een buis met zoutzuur op bij het waterbad

Opruimen: Fe stukje apart inleveren, oplossingen mogen in de gootsteen.  

Noteer de uitwerking van de verwerkingsvragen in je schrift, 2c nog even                                                                                                                                                overslaan

Maak H5.3 opgave 4 + 5 -> belangrijke opgaven!