Chemisch evenwicht - Les 3

• Scheikunde
• Middelbare school
• havo, vwo
• Leerjaar 4

Chemisch evenwicht - Les 3

Bij een reactie is 25% van de beginstof omgezet. Plaats de juiste getallen in de laatste regel van het BOE-schema.

B        5,00        3,00        0          

O

E

A​2​​+2 B⟷2 AB

2,50

1,25

3,75

0,50

1,00

0,75

Bij een reactie is 40% van de beginstof omgezet. Plaats de juiste getallen in de laatste regel van het BOE-schema.

B        5,00      5,00        0          

O

E

2 A+B​2​​⟷2 AB

3,00

2,00

5,00

2,50

1,00

4,00

Noteer de evenwichtsvoorwaarde van de volgende reactie:

Fe​3+​​(aq)+SCN​−​​(aq)⟷FeSCN​2+​​(aq)

Antwoord

K=​[Fe​3+​​][SCN​−​​]​​[FeSCN​2+​​]​​

Rekenen aan evenwichten

Invloed op het evenwicht

Als je keukenzout toevoegt aan een bekerglas water zal dit oplossen. Als meer keukenzout wordt toegevoegd zal op zeker moment de oplossing verzadigt raken en zal er geen extra zout meer kunnen oplossen. Dit is te verklaren met de reactievergelijking van het evenwicht en de evenwichtsverhouding:

 NaCl (s) ⇌ Na⁺ (aq) + Cl^- (aq)

 K_s = [Na+][Cl-]

Bij een bepaalde concentratie van de natriumchloride-oplossing zal het vaste zout een evenwicht vormen met de ionen in de oplossing. Het toevoegen van extra keukenzout zal niet leiden tot extra ionen in de oplossing. Het extra keukenzout zal op de bodem van het bekerglas komen te liggen.

Het zout ligt op de bodem.
Leg op zowel macro- als microniveau uit wat er nu gebeurd.

Antwoord

Er lijkt niets meer te gebeuren, want het zout blijft liggen. Op macroniveau is niet meer waar te nemen dat er reacties plaatsvinden. Op microniveau blijven er natrium- en chloride-ionen oplossen en in hetzelfde tempo weer neerslaan.

Het zout ligt op de bodem.

Hoe kunnen we nu zorgen dat het keukenzout alsnog
allemaal oplost in deze hoeveelheid water?

Antwoord

Door de oplossing te verwarmen zal het zoutoplossen.

Verwarmen van de oplossing zorgt dat het natriumchloride dat op de bodem ligt oplost.
Nu blijft de evenwichtsvoorwaarde:

Ks = [Na+][Cl-]

Wat zal er moeten veranderen als de concentraties van de
natrium- en chloride-ionen hoger kan worden?

Antwoord

De evenwichtsconstante zal groter moeten worden.

Rekenen aan evenwichten

Evenwichtsconstante is afhankelijk van ... 

Verwarmen van de oplossing zorgt dat het natriumchloride dat op de bodem ligt oplost. Nu blijft de evenwichtsvoorwaarde:

 K_s = [Na⁺][Cl^-]

Als de concentraties hoger kunnen worden dan betekent dat de evenwichtsconstante moet veranderen. De evenwichtsconstante is dan ook afhankelijk van de temperatuur. 

In dit specifieke geval zal de evenwichtsconstante groter worden bij een stijging van de temperatuur, maar bij een andere evenwichtsreactie kan dit ook een daling zijn.

Evenwichtsvoorwaarde

Evenwichtsvoorwaarde

Als je extra stof toevoegt is een evenwicht verstoort. Met behulp van de evenwichtsconstante kun je dan kijken op welke manier het evenwicht kan worden herstelt. Neem het evenwicht:

2 NO₂ (g) ⇌ N₂O₄ (g)

De evenwichtsvoorwaarde is dan:

Kijk welk effect de aanpassing heeft op Q en daarmee kun je uitleggen welk effect de aanpassing heeft.

K=​[NO​2​​]​2​​​​[N​2​​O​4​​]​​

NO, NO!

Als 100g stikstof en zuurstof worden verwarmd in een reactievat van 1,00 dm³ 

tot 1000K ontstaat een evenwicht:

 

Als het evenwicht is bereikt is er 8,43 mg stikstofmono-oxide ontstaan.

Neem de gegevens over. De vragen over deze context volgen op de volgende pagina's.

N​2​​(g)+O​2​​(g)⟷2 NO(g)

Maak met behulp van de gegevens een BOE-schema van dit
evenwicht en bereken de evenwichtsconstante.

Upload je uitwerkingen.

Bij een bepaalde temperatuur is de evenwichtsconstante
van dit evenwicht 86,4.
Bereken de [NO2] als [N2O4] een waarde heeft van 0,00250 M

2 NO​2​​(g)⟷N​2​​O​4​​(g)

Stel 1 vraag over een onderdeel dat je niet helemaal hebt begrepen.

Leerdoelen

• Je kunt aan de hand van een evenwichtsreactie de gevolgen van een verandering in het systeem uitleggen.
  
• Je kunt uitleggen wat de veranderingen in de temperatuur voor gevolgen hebben voor een evenwicht.
  
• Je kunt uitleggen aan de hand van de endotherme en exotherme reactie in een evenwichtsreactie de gevolgen een temperatuursverandering verklaren.

Stel de evenwichtsvoorwaarde op van de onderstaande evenwichtsreactie:

CaCO​3​​(s)⟷CaO(s)+CO​2​​(g)

Leg uit hoe het evenwicht verschuift als de temperatuur stijgt bij deze reactie:

N​2​​(g)+3 H​2​​(g)⟷2 NH​3​​(g)

N​2​​(g)+3 H​2​​(g)⟷2 NH​3​​(g)

Katalysator bij evenwicht

Bij een aflopende reactie is de katalysator verantwoordelijk voor het verlagen van de activeringsenergie van de reactie. Omdat de activeringsenergie lager is kan de reactie makkelijk verlopen en gaat de reactie sneller.

Bij een evenwichtsreactie zorgt een katalysator dat de insteltijd van de reactie korter wordt. Het evenwicht is eerder bereikt.

Waarin verandert het evenwicht wanneer je een katalysator toevoegt?

1. Nergens in.
2. De concentratie van reactieproducten worden groter.
3. De concentratie van de beginstoffen worden groter.
4. Het evenwicht wordt eerder gevormd.

Leg uit hoe een katalysator het rendement van een chemisch proces met een evenwicht kan verbeteren.

Antwoord

De katalysator verhoogt het rendement doordat de deeltjes sneller reageren en daarmee het chemisch evenwicht eerder wordt bereikt.

De katalysator verandert niet de ligging van het evenwicht, het is alleen de instelsnelheid die wordt beïnvloed.