Cette leçon contient 45 diapositives, avec quiz interactifs, diapositives de texte et 2 vidéos.
La durée de la leçon est: 45 min
Éléments de cette leçon
7.4 Evenwichten
Wat is een evenwichtsreactie?
Hoe reken je aan evenwichtsreacties?
Slide 1 - Diapositive
Chemisch evenwicht
Reacties kunnen omkeerbaar zijn
Beginstoffen -> reactieproducten
Reactieproducten -> beginstoffen
Noem je evenwichtsreacties
Als deze reacties met dezelfde snelheid verlopen, ontstaat er een chemisch evenwicht
Slide 2 - Diapositive
Chemisch evenwicht
Eerst begint H2O met CO te reageren (s1, rode lijn)
Nadat er H2 en CO2 ontstaat reageert dat ook weer terug (s2, blauwe lijn)
Na een tijdje zijn de snelheden even groot
Insteltijd is de tijd tussen begin van reactie en evenwicht
Slide 3 - Diapositive
Chemisch evenwicht
Homogeen evenwicht: als alle reagerende stoffen in 1 fase zitten
Heterogeen evenwicht: als alle reagerende in meerdere fasen aanwezig zijn.
Is dit een homogeen of heterogeen evenwicht?
Slide 4 - Diapositive
Rekenen aan chemische evenwichten
Maak gebruik van een omzettingstabel. Kijken naar de algemene reactie A + B <-> C + D in een reactievat van 1,0 dm3:
Beginnen met 2 mol A en 1 mol B
Er is 0,75 mol A omgezet.
Wat zijn alle concentraties aan het eind?
[A]
[B]
[C]
[D]
t0
omg.
tev
Slide 5 - Diapositive
Rekenen aan chemische evenwichten
Beginwaarden invullen: [A] = 2, [B] = 1. Er is nog geen C of D ontstaan, dus die zijn beide 0
[A]
[B]
[C]
[D]
t0
2
1
0
0
omg.
tev
Slide 6 - Diapositive
Rekenen aan chemische evenwichten
Er is 0,75 mol A omgezet, dus er verdwijnt 0,75: -0,75.
De molverhouding tussen A en B is 1:1, dus er verdwijnt net zoveel.
Molverhouding tussen A, C en D is 1:1:1, dus er ontstaat ook 0,75
[A]
[B]
[C]
[D]
t0
2
1
0
0
omg.
-0,75
-0,75
+0,75
+0,75
tev
Slide 7 - Diapositive
Rekenen aan chemische evenwichten
Wat er aanwezig is bij evenwicht is het verschil tussen wat er was bij t0 en hoeveel er is omgezet.
Let op hoe groot het reactievat is! Als het reactievat bijvoorbeeld 5 liter, moet je niet vergeten om de hoeveelheid mol te delen door 5 liter voor de concentratie
[A]
[B]
[C]
[D]
t0
2
1
0
0
omg.
-0,75
-0,75
+0,75
+0,75
tev
1,25
0,25
0,75
0,75
Slide 8 - Diapositive
Chemisch evenwicht
Reacties kunnen omkeerbaar zijn
Beginstoffen -> reactieproducten
Reactieproducten -> beginstoffen
Noem je evenwichtsreacties
Als deze reacties met dezelfde snelheid verlopen, ontstaat er een chemisch evenwicht
Slide 9 - Diapositive
Chemisch evenwicht
In experiment 1 is er 1 mol N2O4. Bij evenwicht is er 0,80 mol N2O4 en 0,40 mol NO2
In experiment 2 is er 2 mol NO2. Bij evenwicht is er 0,80 mol N2O4 en 0,40 mol NO2
Slide 10 - Diapositive
Chemisch evenwicht
Ze leiden allebei tot dezelfde evenwichtstoestand, ondanks een andere beginsituatie
Ligging van het evenwicht is gelijk
Slide 11 - Diapositive
Chemisch evenwicht
Hier is de molverhouding gebruikt tussen N2O4 en NO2: 1:2
Als er 0,20 mol N2O4 verdwijnt, dan ontstaat er 2 x zoveel: 0,40 mol NO2
Slide 12 - Diapositive
Chemisch evenwicht
NO2 daalt 2 x zo snel als die van N2O4, omdat er twee moleculen NO2 ontstaan uit 1 molecuul N2O4
Slide 13 - Diapositive
Concentratiebreuk en evenwichtsvoorwaarde
Van elke evenwichtsreactie kan je een concentratiebreuk opstellen, met 3 regels:
Concentraties van reactieproducten staan in de teller en van beginstoffen staan in de noemer
Het coëfficiënt in de reactievergelijking wordt het exponent bij die behorende concentratie
Er staan geen vaste of vloeibare stoffen in. Alleen maar gassen of opgeloste stoffen.
Slide 14 - Diapositive
Concentratiebreuk N2O4 en NO2
N2O4 <-> 2 NO2
Evenwichtsvoorwaarde:
Reactieproduct in de teller, beginstof in de noemer
Coëfficiënt bij NO2 is nu het exponent.
Zijn beide gassen, dus beide in de concentratiebreuk
Slide 15 - Diapositive
Concentratiebreuk N2O4 en NO2
Op het moment dat het evenwicht zich heeft ingesteld, veranderen de concentraties niet meer
De concentratiebreuk verandert dan dus ook niet en zal een constante waarde hebben
Deze constante waarde is K, de evenwichtsconstante
Slide 16 - Diapositive
Evenwichtsvoorwaarde N2O4 en NO2
Als K gelijk is aan de concentratiebreuk is er evenwicht
K hangt niet af van de druk, volume, beginconcentraties
K hangt alleen maar af van de temperatuur. In Binas tabel 51 staan verschillende evenwichtsvoorwaarden
Slide 17 - Diapositive
Wiskundig intermezzo: de abc-formule
Voor rekenen met evenwichtsvoorwaarde is de abc-formule nodig
Gebruik je bij ax2 + bx + c
Komen 2 waarden voor x uit: bij wiskunde gebruik je allebei, bij scheikunde gebruik je alleen degene die kan (positief)
Slide 18 - Diapositive
Rekenen aan chemische evenwichten met K
Kijken naar H2O (g) + CO (g) <-> H2 (g) + CO2 (g)
Onder bepaalde omstandigheden geldt: K = 0,75
0,50 mol H2O en 0,50 mol CO wordt in een vat van 1,0 dm3 gedaan
Wat is [H2] bij evenwicht?
[H2O]
[CO]
[H2]
[CO2]
t0
omg.
tev
Slide 19 - Diapositive
Rekenen aan chemische evenwichten met K
0,50 mol H2O en 0,50 mol CO wordt in een vat van 1,0 dm3 gedaan
Dus bij t0 0,50 bij H2O en 0,50 bij CO. Er is nog geen H2 of CO2
[H2O]
[CO]
[H2]
[CO2]
t0
0,50
0,50
0
0
omg.
tev
Slide 20 - Diapositive
Rekenen aan chemische evenwichten met K
Er is niet bekend hoeveel er wordt omgezet, alleen maar wat de evenwichtsconstante is. Er wordt wel iets omgezet, namelijk x. Er verdwijnt x H2O en x CO en er ontstaat x H2 en x CO2
[H2O]
[CO]
[H2]
[CO2]
t0
0,50
0,50
0
0
omg.
-x
-x
+x
+x
tev
Slide 21 - Diapositive
Rekenen aan chemische evenwichten met K
Bij evenwicht is er het verschil tussen hoeveelheid bij t0 en wat er omgezet is.
[H2O]
[CO]
[H2]
[CO2]
t0
0,50
0,50
0
0
omg.
-x
-x
+x
+x
tev
0,50-x
0,50-x
x
x
Slide 22 - Diapositive
Rekenen aan chemische evenwichten met K
Evenwichtsvoorwaarde voor de reactievergelijking.
Je kan nu de waarden bij tev invullen in de breuk
[H2O]
[CO]
[H2]
[CO2]
t0
0,50
0,50
0
0
omg.
-x
-x
+x
+x
tev
0,50-x
0,50-x
x
x
Slide 23 - Diapositive
Rekenen aan chemische evenwichten met K
De hele breuk moet gelijk zijn aan 0,75 (info uit de vraag)
Jood in water en wasbenzine verdeelt zich over het water en wasbenzine in bepaalde verhouding: I2 (aq) <-> I2 (wb)
Geen chemisch evenwicht, want er is geen reactie, maar wel een dynamisch evenwicht
Slide 27 - Diapositive
Oplosevenwicht
Slecht oplosbare zouten zijn in evenwicht met de opgeloste ionen en de vaste stof op de bodem
Je kan met de Ks berekenen hoeveel zout er oplost in een slecht oplosbaar zout
Ks(Al(OH)3) = 3*10-34
Betekent dat [Al3+] = 3,16 * 10-9
Slide 28 - Diapositive
En nu?
Paragraaf doorlezen
Opdrachten 7.4: 29, 32, 33, 35, 36, 39, 40
Slide 29 - Diapositive
Slide 30 - Vidéo
Op de volgende slide is nog een ander filmpje toegevoegd die uitleg geeft over het chemisch evenwicht.
Slide 31 - Diapositive
Slide 32 - Vidéo
Aflopende reacties
A + B -> C + D
Reactie in 1 richting.
Enkele reactiepijl.
Niet omkeerbare reactie, bijv. verbranding van een kaars.
Evenwichtsreacties
A + B C + D
Heen- en teruggaande reactie tegelijkertijd (dynamisch).
Dubbele reactiepijl.
Reactie is omkeerbaar.
Slide 33 - Diapositive
Omkeerbare reacties
Sommige reacties zijn wel omkeerbaar, maar zijn geen evenwichtsreacties.
De reacties zijn alleen omkeerbaar onder verschillende omstandigheden.
Bijv. de elektrolyse van water (2 H2O -> 2 H2 + O2) en de verbranding van knalgas (2 H2 + O2 -> 2 H2O).
Slide 34 - Diapositive
Slide 35 - Diapositive
Typen evenwichtsreacties
Homogeen evenwicht: alle stoffen in de reactie zijn aanwezig in dezelfde fase.
Heterogeen evenwicht: de stoffen in de reactie zijn aanwezig in verschillende fasen.
Slide 36 - Diapositive
De productie van ammoniak uit waterstof en stikstof is een evenwichtsreactie. Wat voor type?
A
Homogeen
B
Heterogeen
Slide 37 - Quiz
Uitleg quizvraag
Ammoniak, stikstof en waterstof zijn allen gasvormig bij kamertemperatuur. Alle stoffen bevinden zich in dezelfde fase, dus dit is een homogeen evenwicht.
Slide 38 - Diapositive
Instellen van evenwicht
S1 geeft snelheid van de
heengaande reactie weer.
S2 geeft snelheid van de
teruggaande reactie weer.
Op t2 is het evenwicht
ingesteld. Dit noemen we de
insteltijd (tev).
Slide 39 - Diapositive
Welke reactie verloopt het snelst op tijdstip t1?
A
Heengaande reactie
B
Teruggaande reactie
Slide 40 - Quiz
Uitspraken, waar of niet waar?
Hierna volgen een vier uitspraken over het chemisch evenwicht. Geef aan of de uitspraken waar of niet waar zijn.
Slide 41 - Diapositive
"Hoeveelheden van alle stoffen zijn gelijk in evenwicht."
A
Waar
B
Niet waar
Slide 42 - Quiz
"De reactiesnelheid van de reactie naar rechts en links is gelijk als er chemisch evenwicht is."
A
Waar
B
Niet waar
Slide 43 - Quiz
"Concentraties van alle stoffen zijn gelijk in evenwicht."
A
Waar
B
Niet waar
Slide 44 - Quiz
"Als een reactie het evenwicht heeft bereikt, veranderen de concentraties van de stoffen niet meer."