Chemisch rekenen & zuren en basen - Wisnet

stappenschema
Chemisch Rekenen & Zuren en Basen
4 Rekenen aan reacties
Zoals we in deze en de volgende paragrafen zullen zien, wordt de mol bij heel veel chemisch
rekenwerk gebruikt. Daarom komen we hier nog een keer terug op de betekenis van het begrip
mol. We doen dat aan de hand van de reactievergelijking voor de volledige verbranding van
heptaan:
C7H16(I) + 11 O2(g) 7 CO2(g) + 8 H20(g)
Uit deze reactievergelijking blijkt, dat 1 molecuul heptaan reageert met 11 moleculen zuurstof.
Daarbij ontstaan 7 moleculen koolstofdioxide en 8 moleculen waterdamp. Dat is wat er gebeurt,
maar het gebeurt op zeer grote schaal. Juist daarvoor is de mol bedacht als rekeneenheid. Je
mag in bovenstaande reactievergelijking alle coëfficiënten vermenigvuldigen met NA, het getal
van Avogadro, dus met 6,02 • 10 23 . NA deeltjes van een stof vormen samen een mol stof.
Volgens deze definitie geldt dan: 1 mol heptaan reageert met 11 mol zuurstof. Daarbij ontstaan
7 mol koolstofdioxide en 8 mol waterdamp. Als je de molaire massa van stoffen kent, dan is
massa om te rekenen in aantal mol en aantal mol in massa.
Voorbeeld
In de ruimtevaart wordt gebruik gemaakt van brandstofcellen als energiebron. Waterstof reageert
met zuurstof. Het reactieprodukt is water, dat als drinkwater gebruikt kan worden.
Hoeveel gram waterstof is nodig om 100,0 g water te produceren?
Gegeven: m(water) = 100,0 g
Gevraagd: m(waterstof)
Oplosroute: Van massa water naar mol water, reactieverhouding bepalen met reactievergelijking,
van mol waterstof naar massa waterstof.
Schatting: Een watermolecuul is een stuk zwaarder dan een waterstofmolecuul. Er zal dus
een stuk minder dan 100 g waterstof nodig zijn.
Oplossing: Reactievergelijking:
2 H 2 (g) + O2(g) 2H2O(I)
2 mol 1 mol 2 mol
De molverhouding tussen de moleculen van water en waterstof is dus 1 : 1.
n water = 100,0 g / 18,02 g mol –1 = 5,549 mol. Voor de vorming van 5,549 mol water is 5,549 mol
waterstof nodig. De massa daarvan is 5,549 mol • Mwaterstof = 5,549 mol • 2,016 g/mol = 11,19 g.
Controle: De vraag is beantwoord, eenheid en aantal significante cijfers kloppen.
11 g waterstofgas is inderdaad een stuk minder dan 100 g water.
We zetten de stappen op een rij, die we in het voorbeeld boven gemaakt hebben. Als je bij
berekeningen aan reacties dat stappenschema volgt, dan kan er weinig fout gaan.
20