Klas 3 - §4.5 - Energie en reactiesnelheid - LHE

• Scheikunde
• Middelbare school
• havo, vwo
• Leerjaar 3

H4 - tot nu toe

• §4.1 Verbranding
• §4.2 Ontleding
  
  (§3.3 Massaverhoudingen)
  
• §4.4 Overmaat en ondermaat
  
  
• §4.5 Energie en reactiesnelheid

§4.5: Energie en reactiesnelheid

Vraag

Hieronder staan drie chemische reacties. Welke reactie verloopt het snelste, welke het langzaamste?

Maar waarom?

snelste

langzaamste

Leerdoelen 4.5 Energie en reactiesnelheid

• Je kunt een definitie geven van de volgende begrippen: chemische energie, activeringsenergie, geactiveerde toestand, reactie-energie.
  
  
• Je kunt het energie-effect en het effect van een katalysator aangeven in een energiediagram.
  
  
  
• Je kunt het botsende deeltjesmodel gebruiken om een verschil in reactiesnelheid te verklaren.

Chemische energie

Exotherm en endotherm (§3.1).... bij een exotherme reactie komt er energie vrij. Waar komt deze energie vandaan?

Chemische energie

Exotherm en endotherm (§3.1) bij een exotherme reactie komt er energie vrij. Waar komt deze energie vandaan?

chemische energie: de energie die
aanwezig is binnenin stoffen, 
in de bindingen tussen de atomen.

Chemische energie

Bij de reactie van de verbranding van waterstof (exotherm!) worden bindingen verbroken en weer gevormd. 

Welke stoffen bevatten meer energie? De beginstoffen (H2 en O2) of het product? (H2O)

De beginstoffen

Botsende deeltjesmodel

Waarom gebeuren chemische reacties? Dit kun je verklaren met het botsende deeltjesmodel. 

• Moleculen bewegen constant
• Om te kunnen reageren, moeten moleculen botsen met elkaar
• De botsing moet hard genoeg zijn voor een chemische reactie.
• Een botsing die hard genoeg is, noem je een effectieve botsing.

Botsende deeltjesmodel - verdelingsgraad

verdelingsgraad: de verdelingsgraad verhoogt het contactoppervlak tussen de moleculen. Zo kunnen er meer botsingen optreden, en wordt de reactiesnelheid hoger.

Botsende deeltjesmodel - concentratie

concentratie: concentratieverhoging zorgt ervoor dat er, in hetzelfde volume, meer deeltjes zitten. Hierdoor botsen de deeltjes vaker op elkaar, en wordt de reactiesnelheid hoger. 

Botsende deeltjesmodel - temperatuur

temperatuur: temperatuurverhoging zorgt ervoor dat de deeltjes sneller gaan bewegen. Hierdoor botsen de deeltjes vaker en harder op elkaar. Zo kunnen er meer (effectieve) botsingen optreden 

Even aan de slag

Activeringsenergie

Een botsing moet dus hard genoeg zijn. Oftewel; een reactie vindt niet altijd plaats wanneer twee stoffen elkaar tegenkomen. 

activeringsenergie: Minimale hoeveelheid energie die nodig is om een reactie te laten verlopen. Zowel
endotherme als exotherme reacties
hebben een activeringsenergie.

Energiediagram

• beginstoffen en producten
• activeringsenergie
• geactiveerde toestand
• reactie-energie 

Energiediagram

In een energiediagram geef je de verandering in chemische energie aan tijdens een chemische reactie

reactie-energie: Het verschil in energie tussen de beginstoffen
en producten

geactiveerde toestand: Het hoogste niveau in het energiediagram

Katalysator

Invloed van katalysator: een katalysator verlaagt de activeringsenergie voor de reactie. het energieniveau van beginstoffen of producten verandert niet

Huiswerkopgaven 4.5

3V:

48 t/m 54

Oefenopgave staalwol

Bij het practicum steekt een leerling een bosje staalwol in de brand. Dit staalwol bestaat uit ijzer (Fe). Er wordt ijzeroxide gevormd: Fe2O3

4 Fe + 3 O₂ --> 2 Fe₂O₃

De massaverhouding waarin ijzer en zuurstof reageren is 223 : 96.

a. Bereken hoeveel ijzeroxide gevormd wordt wanneer je 2,0 g staalwol aansteekt en er een overmaat zuurstof is.

b. Bereken hoeveel ijzeroxide gevormd wordt wanneer je 2,5 g staalwol aansteekt en er 1,0 g zuurstof aanwezig is.

Oefenopgave staalwol

Bij het practicum steekt een leerling een bosje staalwol in de brand. Dit staalwol bestaat uit ijzer (Fe). Er wordt ijzeroxide gevormd: Fe2O3

4 Fe + 3 O₂ --> 2 Fe₂O₃

De massaverhouding waarin ijzer en zuurstof reageren is 223 : 96.

a. Bereken hoeveel ijzeroxide gevormd wordt wanneer je 2,0 g staalwol aansteekt en er een overmaat zuurstof is.

b. Bereken hoeveel ijzeroxide gevormd wordt wanneer je 2,5 g staalwol aansteekt en er 1,0 g zuurstof aanwezig is.

Oefenopgave staalwol

4 Fe + 3 O₂ --> 2 Fe₂O₃

De massaverhouding waarin ijzer en zuurstof reageren is 223 : 96.

a. Bereken hoeveel ijzeroxide gevormd wordt wanneer je 2,0 g staalwol aansteekt en er een overmaat zuurstof is.

2,0 g x 319 / 223 = 2,86 g ijzeroxide

b. Bereken hoeveel ijzeroxide gevormd wordt wanneer je 2,5 g staalwol aansteekt en er 1,0 g zuurstof aanwezig is.

2,5 g x 96 / 223 = 1,08 g zuurstof. Er ís 1,0 g, dus zuurstof is in ondermaat.

1,0 g x 319 / 96 = 3,32 g ijzeroxide.