H5.3 les 4 Gemiddelde reactiesnelheid berekenen

• Scheikunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 4

H5 Reacties in beweging

les 4  Gemiddelde reactiesnelheid berekenen

NOVA H5.3

H5.3 gemiddelde  reactiesnelheid

Deze les:

• uitleg gemiddelde reactiesnelheid berekenen 
• opgave 2 en 3

(opgave 4 en 5 de volgende les)

Leerdoel H5.3

• je kunt de gemiddelde snelheid van een reactie berekenen 

- over de gehele reactie

- over een interval

- op 1 punt

• je kunt een omzettingsschema gebruiken bij je  berekeningen aan reacties

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 1:

Waarom tot hier ?

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 3:

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 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 opgaven...

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