Thema 5 Industrie

• Natuurkunde / Scheikunde
• Middelbare school
• mavo, havo, vwo
• Leerjaar 3

Thema 6 Productie

Doel: Je berekent de massa van een stof die bij een reactie betrokken is en je betrekt hierbij de doelmatigheid van het gebruik van stoffen.

Planning

1. Blokschema's

2. Wet van lavoisier

3. Onder/overmaat

4. Gehaltes/verdunningen en oplosbaarheid

Blokschema's

Blokschema's

• Blokken: Hierin staan de processen bijv. scheidingsmethoden, chemische reactie, menging, fijnmaling.
  
• Pijlen: De stofstromen waarbij de namen/formules van de stoffen die in en er uit gaan.

blokschema: van bauxiet tot alumniumoxide

Opdracht blokschema

Karamel maken
Benodigheden: 100 g suiker, 100 g ongeklopte slagroom, 100 g chocola of minder, een beetje water.
Uitvoering: Doe het water met suiker in een steelpan en ga voorzichtig verwarmen. Eerst gaat de suiker oplossen, maar snel daarna verdampt een deel van het water een de suiker smelt. Vervolgens verandert de kleur van de suikermassa. Haal de pan van het vuur. Nu moet voorzichtig de slagroom onder de hete suikermassa geroerd worden. Pas als er een homogene massa is ontstaan wordt ook nog de chocola in het geheel gedaan.

a. Maak met behulp van het recept een blokschema.

Massaverhouding

De wet van lavoisier: De totale massa van de deelnemende stoffen voor reactie = De totale massa van de ontstane stoffen na reactie

Er gaat geen massa verloren

Bijvoorbeeld: Verbranding van aardgas

aardgas + zuurstof --> water + koolstofdioxide

CH₄ + 2 O₂ --> 2 H₂O + CO₂

Stoffen reageren in een vaste verhouding

Massaverhouding

Bijvoorbeeld: Verbranding van aardgas
aardgas + zuurstof --> water + koolstofdioxide

CH₄ + 2 O₂ --> 2 H₂O + CO₂

Stoffen reageren in een vaste verhouding

Als er 45 g aardgas wordt verbrand. Hoeveel gram zuurstof is er voor nodig?

Verhouding is 1 : 2 dan is er 45 x 2 = 90 gram zuurstof nodig.

Voorbeeld 2

Oxaalzuur en krijt reageren met elkaar in de massaverhouding 9,0 : 10. Bereken hoeveel gram krijt maximaal kan reageren met 23 g oxaalzuur.

Kruistabel:

23 x 10 / 9,0 = 25,6 gram

Oxaalzuur	Krijt
9,0	10
23	?

Voorbeeld 3

Bij het verbranden van chroom ontstaat chroomoxide. Uit 13 gram chroom ontstaat bij volledige verbranding 19 gram chroomoxide. Bereken in welke massaverhouding chroom, zuurstof en chroomoxide met elkaar reageren en ontstaan. Tip: geef eerst het reactieschema.

Chroom + zuurstof --> chroomoxide

Chroom	Zuurstof	chroomoxide	reactieschema
13 gram		19 gram	informatie tekst
	19 - 13 = 6 gram		wet lavoisier

Opdracht 1. Magnesiumoxide en zoutzuur reageren met elkaar in de massaverhouding 58,3 : 73,0. Bereken hoeveel gram magnesiumoxide maximaal kan reageren met 100 g zoutzuur.

Bij de ontleding van 8,0 gram zilverchloride is 2,0 gram chloorgas ontstaan. Bereken hoeveel gram zilverchloride er ontleed moet worden om 8,0 g zilver te verkrijgen. Tip: geef eerst het reactieschema.

De massaverhouding zoutzuuroplossing:kalk is 50,0:6,0
Kalkaanslag kan met een zoutzuuroplossing verwijdert worden. Hoeveel van de oplossing is nodig om 10,0 g kalk te verwijderen?

Bij het verbranden van chroom ontstaat chroomoxide. Uit 13 gram chroom ontstaat bij volledige verbranding 19 gram chroomoxide. Bereken in welke massaverhouding chroom, zuurstof en chroomoxide met elkaar reageren en ontstaan. Tip: geef eerst het reactieschema.

Waterstofchloridegas en ammoniakgas reageren in de
massaverhouding 3,6 : 1,7.
Maak bij de volgende berekeningen gebruik van deze massaverhouding.
Als er 10,8 g waterstofchloride en 5,1 g ammoniak volledig met elkaar reageren ontstaat er hoeveel g salmiak?

Waterstofchloridegas en ammoniakgas reageren in de
massaverhouding 3,6 : 1,7.
Maak bij de volgende berekeningen gebruik van deze massaverhouding.
Hoeveel gram ammoniak is nodig om met 7,2 g waterstofchloride volledig te reageren?

Tin reageert met broom in de massaverhouding 3,0 : 4,0. Tin(II)bromide wordt hierbij gevormd. Bereken hoeveel gram tin(II)bromide er maximaal kan ontstaan wanneer 40 g tin reageert met voldoende broom.

In een automotor reageert benzine met zuurstof in de massaverhouding 11,4:41,0

a. Hoeveel kilogram zuurstof is nodig als er 1,0 kg benzine moet reageren?
b. Welke stof is er in overmaat als er 27,5 g benzine met 115,0 g zuurstof reageren?

Gehalte

Gehalte: de verhouding tussen de hoeveelheid van een bepaalde stof en de totale hoeveelheid.

Bijv. vetgehalte

Bij scheikunde: massapercentage en volumepercentage

Volumepercentage

De verhouding tussen twee vloeistoffen in een mengsel.

Het aantal mL stof per 100 mL mengsel

De eenheid is %

volumepercentage (vol%) = (volume deel / volume geheel) x 100 %

Vb. 1 Volumepercentage

In een bierglas van 200 mL zit 10 mL alcohol.

Bereken het vol% alcohol in het glas bier.

Antwoord vb 1.

Methode: Gerbuik formule.

volumepercentage (vol%) = (volume deel / volume geheel) x 100 %

vol% = 10 mL / 200 mL x 100% = 5 %

Het vol% alcohol in een glas bier is 5%.

Vb. 2 volumepercentage

In deze slasaus is het volumepercentage olie 25%.

Dus in 100 mL zit 25 mL olie.

Een fles bevat 0,500 L slasaus.

a. Laat met een berekening zien hoeveel mL

olie er in deze fles slasaus zit. 

Op een portie sla zit 3 mL olie

b. Bereken hoeveel mL slasaus hiervoor nodig is.

Antwoord vraag vb 2a.

Verhoudingstabel

In de fles slasaus zit 125 mL olie.

Antwoord vraag vb 2b.

Verhoudingstabel

Voor 3 mL olie op de sla is 12 mL slasaus nodig.

Wijn bevat 12 vol% alcohol. Bereken het aantal mL alcohol in een glas wijn van 80 mL

Massapercentage

De verhouding tussen twee vaste stoffen in een mengsel. 

Het aantal gram stof per 100 g mengsel 

De eenheid is %  

 

massapercentage (vol%) = (massa deel / massa geheel) x 100 %

Vb 1 Massapercentage

In een glas met 150 gram volle melk zit 5,25 gram vet.

Bereken het m% vet in dit glas.

Antwoord vb 1.

Methode: Gerbuik formule. 

 

massapercentage (m%) = (massa deel / massa geheel) x 100 % 

m% = 5,25 g / 150 g x 100% = 3,5 % 

 

Het m% vet in het glas volle melk is 3,5 %

Vb 2. Massapercentage

In keukenzout is een klein beetje jodium toegevoegd.

Jan voert een analyse uit op 25 gram keukenzout. Hij komt uit op 4% jodium.

Bereken hoeveel g jodium dit is.

Antwoord vb 2.

Methode: verhoudingstabel

4% betekend 4 gram jodium per 100 gram keukenzout

In 25 gram keukenzout zit 1 g jodium

In sommige fluoride tandpasta's is het zout natriumfluoride aanwezig. In merk A zit 0,10 massaprocent fluoride. Bereken het aantal mg fluoride in een tube tandpasta (150 g)

concentratie

= de hoeveelheid stof in een bepaalde hoeveelheid oplossing

uitgedrukt in gram per liter 

eenheid = g/L

Filmpje

Concentratie

Demo verdunnen

Reageerbuis 1 bevat 10 mL onverdunde limonade.

Reageerbuis 2 bevat 1 mL van deze onverdunde limonade + 9 mL water. 

Wat kun je zeggen over de concentratie limo in buis 2?

Significantie

De significantie zegt iets over de nauwkeurigheid van de meting/uitkomst

omdat metingen nooit helemaal precies (kunnen) zijn gaan we ook niet doen alsof en willen we graag weten hoe nauwkeurig het wel is.

Significantie

Alle getallen voor en na de komma tellen mee voor het aantal significante cijfers, behalve nullen voor en na de komma bij getallen kleiner dan 1.

1,45cm bestaat uit 3 significante cijfers

8.732 bestaat uit 4 significante cijfers

340.539,0 bestaat uit 7 significante cijfers

0,0056 bestaat uit 2! significante cijfers!!!

Significantie regels: optellen/aftrekken

• Je kijkt naar het aantal decimalen (cijfers achter komma) van de meetwaarden in de opgave.
• Bij het afronden van je antwoord gebruik je het minst aantal decimalen van de meetwaarden uit de opgave.
• Bij scheikunde gebruik je dit eigenlijk alleen bij uitrekenen van molecuulmassa's (optellen van atoommassa's).

alleen het eindantwoord moet significant zijn!

Regels significantie

Optellen en aftrekken: 

5,000000 g + 0,005 g = 5,005 g

Significantie regels: vermenigvuldigen/delen

• Je kijkt naar het aantal significante cijfers van de meetwaarden in de opgave.
• Dit zijn alle cijfers van een getal, behalve nullen vooraan (nullen achteraan tellen dus wel mee).
• Bij afronden gebruik je het minst aantal significante cijfers van de meetwaarden in de opgave.

alleen het eindantwoord moet significant zijn!

Regels significantie

Vermenigvuldigen en delen: 

1,00 L x 2,500000 g/L = 2,50 g

QUIZ!

Het aantal significantie cijfers
0,05000

1. 1
2. 2
3. 3
4. 4

Het aantal significantie cijfers
6,23

1. 1
2. 2
3. 3
4. 4

Het aantal significantie cijfers
0,0052

1. 1
2. 2
3. 3
4. 4

reken uit met behoud van significantie
14,84+5,16

1. 20
2. 20,0
3. 20,00
4. 2,0*10^1

reken uit met behoud van significantie
4,29+2,5=

1. 6,7
2. 6,8
3. 6,79
4. 6,80

reken uit met behoud van significantie
12,6/4,2

1. 3
2. 3,0
3. 3,00
4. 3,0000

Wat is de significantie van onderstaande meetwaarde:
m = 25,2 gram

1. 1 significant cijfer
2. 2 significante cijfers
3. 3 significante cijfers
4. 4 significante cijfers