Upload
jan-hendrik-du-preez
View
218
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
8/6/2019 Leereenheid+4 +Leergedeeltes+4.1+Tot+4.5
1/50
CHEM 111: Inleidende Anorganiese enFisiese Chemie
Four Study UnitsStudy Unit 1: Inleiding: Materie en meting - 0 lectures (self study)
Study Unit 2: Atome en elemente - 3 lectures
Study Unit 3: Molekules, ione en verbindings - 5 lectures
Study Unit 4: Chemiese vergelykings en Stogiometrie 8 lectures
Kotz, Treichel & Townsend, gedeeltes van hoofstukke. 1, 2, 3 en 4
Studiegids bl. 1 - 43, Leereenhede 1, 2, 3 & 4
LEERAFDELING ABOUSTENE VAN CHEMIE
8/6/2019 Leereenheid+4 +Leergedeeltes+4.1+Tot+4.5
2/50
LEEREENHEID 4
CHEMIESE VERGELYKINGSEN STOGIOMETRIE
KT & T, bl. 112 121 en 158 - 174
Studiegids, Leergedeeltes 4.1 4.8, bl. 31 - 46
8/6/2019 Leereenheid+4 +Leergedeeltes+4.1+Tot+4.5
3/50
OUTCOMES for Study Unit 4.1
Study guide p. 33 - 34.
KT&T, pp. 113 - 121.
Balansering en interpretasie van chemiese vergelykings
UITKOMSTENa voltooiing van hierdie leergedeelte behoort jy:
te weet wat n gebalanseerde chemiese vergelyking is.
die inligting te interpreteer wat deur 'n gebalanseerdechemiese reaksie weergegee word.
'n eenvoudige chemiese vergelyking te balanseer.
8/6/2019 Leereenheid+4 +Leergedeeltes+4.1+Tot+4.5
4/50
CHEMICAL REACTIONSCHEMICAL REACTIONS
Reactants: Zn + IReactants: Zn + I22 Product: Zn IProduct: Zn I22
8/6/2019 Leereenheid+4 +Leergedeeltes+4.1+Tot+4.5
5/50
Chemical EquationsChemical EquationsDepict the kind ofDepict the kind ofreactantsreactants andandproductsproducts and their relative amountsand their relative amountsin a reaction.in a reaction.
44 Al(s) +Al(s) + 33 OO22(g) (g) 22 AlAl22OO33(s)(s)
StoichiometricStoichiometric coefficientscoefficients
Physical states of reagents and productsPhysical states of reagents and products
Molverhoudingtussen reaktanteen produkt(e)
8/6/2019 Leereenheid+4 +Leergedeeltes+4.1+Tot+4.5
6/50
Reaction of hosphorus with ClReaction of hosphorus with Cl22Reaction of hosphorus with ClReaction of hosphorus with Cl22
Notice the stoichiometric coefficients and theNotice the stoichiometric coefficients and the
physical states of the reactants and products.physical states of the reactants and products.
8/6/2019 Leereenheid+4 +Leergedeeltes+4.1+Tot+4.5
7/50
Reaction of Iron with ClReaction of Iron with Cl22Reaction of Iron with ClReaction of Iron with Cl22
Notice the stoichiometric coefficients and theNotice the stoichiometric coefficients and the
physical states of the reactants and products.physical states of the reactants and products.
8/6/2019 Leereenheid+4 +Leergedeeltes+4.1+Tot+4.5
8/50
CHEMICAL REACTIONSCHEMICAL REACTIONSAl(s) r2(l) Al2 r6(s)2 3+
a. Name the reactants and products and give their
physical states.
b. What are the stoichiometric coefficients in this equation?
c. If you were to use 8000 atoms of Al, how many molecules
of Br2 are required to consume the Al completely?
AnswersAnswers
a. Reactants = Al and Br2 , Product = Al2Br6Physical states = Al (solid), Br2 (liquid), Al2Br6 (solid)
b. Al = 2, Br2 = 3 and Al2Br6 = 1
c. 12 000 molecules of Br2
Doen in klas
8/6/2019 Leereenheid+4 +Leergedeeltes+4.1+Tot+4.5
9/50
Chemical EquationsChemical EquationsChemical EquationsChemical Equations
4 Al(s) + 3 O4 Al(s) + 3 O22(g) 2 Al(g) 2 Al22OO33(s)(s)
TTHISHIS EQUATIONEQUATION MEANSMEANS::4 Al atoms + 3 O4 Al atoms + 3 O22 moleculesmolecules ----givegive 2 molecules of Al2 molecules of Al22OO33
IITT ALSOALSO MEANSMEANS::
4 moles of Al + 3 moles of O4 moles of Al + 3 moles of O22 ----givegive 2 moles of Al2 moles of Al22OO33
8/6/2019 Leereenheid+4 +Leergedeeltes+4.1+Tot+4.5
10/50
Chemical EquationsChemical EquationsChemical EquationsChemical Equations
Because the same atoms are present in aBecause the same atoms are present in a
reaction at the beginning and at the end, thereaction at the beginning and at the end, the
amount of matter in a system does notamount of matter in a system does not
change.change. TheThe Law of the Conservation of MatterLaw of the Conservation of Matter
2HgO(s)2HgO(s) ------> 2 Hg(> 2 Hg(liqliq) + O) + O22(g)(g)
8/6/2019 Leereenheid+4 +Leergedeeltes+4.1+Tot+4.5
11/50
Because of the principle of theBecause of the principle of the
conservation of matterconservation of matter,,
anan equation must beequation must bebalancedbalanced..
It must have the sameIt must have the same
number of atoms of thenumber of atoms of thesame kind on both sides.same kind on both sides.
Chemical EquationsChemical Equations
Lavoisier, 1788Lavoisier, 1788
8/6/2019 Leereenheid+4 +Leergedeeltes+4.1+Tot+4.5
12/50
Balancin Equations viaBalancin Equations via
inspectioninspection
Balancin Equations viaBalancin Equations via
inspectioninspection
___ Al(s) + ___Br___ Al(s) + ___Br22((liqliq)) ------> ___ Al> ___ Al22BrBr66(s)(s)32
8/6/2019 Leereenheid+4 +Leergedeeltes+4.1+Tot+4.5
13/50
Balancin Equations viaBalancin Equations viainspectioninspectionBalancin Equations viaBalancin Equations viainspectioninspection
___C___C33HH88(g) + ___ O(g) + ___ O22(g) ___CO(g) ___CO22(g) + ___ H(g) + ___ H22O(g)O(g)1 5 3 4
8/6/2019 Leereenheid+4 +Leergedeeltes+4.1+Tot+4.5
14/50
Doen in klas
C r O 2 Cr2O 3(g)(s) (s)+4 3 2
Balanseer die vol ende ver el kin s
AlCl3 Na H Al( H)3 NaCl(s) (aq) (aq)(s) ++ 33
8/6/2019 Leereenheid+4 +Leergedeeltes+4.1+Tot+4.5
15/50
Doen in klas
Write a balanced chemical equation for the productionof ammonia, NH3 ( ), from N2 ( ) and H2 ( )
N2(g) H2(g) NH3(g)+
Balanseer nou vergelyking
N2(g) H2(g) NH3(g)+ 3 2
8/6/2019 Leereenheid+4 +Leergedeeltes+4.1+Tot+4.5
16/50
Write a balanced chemical equation for thecombustion of liquid tetraeth llead, b(C2H5)4 .The products of combustion are bO(s), H2O( )
and CO2( ).
Doen in klas
2 227 20 16Pb(C2H5)4 2 Pb (s) H2 (g) C 2(g)+ + +
Pb(C2H5)4 2 Pb (s) H2 (g) C 2(g)+ + +
8/6/2019 Leereenheid+4 +Leergedeeltes+4.1+Tot+4.5
17/50
OUTCOMES for Study Unit 4.2
Study guide p. 35 - 36.
KT&T, pp. 158 - 162.
Sto iometrie
UITKOMSTENa voltooiing van hierdie leergedeelte behoort jy:
Stogiometriese berekenings te kan uitvoer op 'n gebalanseerdereaksievergelyking.
8/6/2019 Leereenheid+4 +Leergedeeltes+4.1+Tot+4.5
18/50
Stoigiometriese koeffisiente:Stoigiometriese koeffisiente: koeffisiente inkoeffisiente inn gebalanseerde vergelykingn gebalanseerde vergelyking
What is meant by the wordWhat is meant by the wordStoichiometryStoichiometry
Die verwantskap tussen die hoeveelheidDie verwantskap tussen die hoeveelheidreagense en produktereagense en produkte
44Al(s) +Al(s) + 33OO22 22AlAl22OO33(s)(s)
8/6/2019 Leereenheid+4 +Leergedeeltes+4.1+Tot+4.5
19/50
8/6/2019 Leereenheid+4 +Leergedeeltes+4.1+Tot+4.5
20/50
VOORBEELDVOORBEELD
2,68 g2,68 g
(a) 4Fe(s) + 3O(a) 4Fe(s) + 3O22(g)(g) 2Fe 2Fe22OO33(s)(s)
(b) 3,819 g Fe(b) 3,819 g Fe22OO33
(c) 1,150 g O(c) 1,150 g O22
8/6/2019 Leereenheid+4 +Leergedeeltes+4.1+Tot+4.5
21/50
Consider the following unbalanced equation.Consider the following unbalanced equation.
BaClBaCl22(aq) + AgNO(aq) + AgNO33(aq)(aq) AgCl(s) + Ba(NOAgCl(s) + Ba(NO33))22(aq)(aq)
1.1. Write the balanced equationWrite the balanced equation
2.2. What mass of AgNOWhat mass of AgNO33, in grams, is required for complete, in grams, is required for complete
reaction with 0,156 g of BaClreaction with 0,156 g of BaCl22??
3. What mass of AgCl in grams, is produced?3. What mass of AgCl in grams, is produced?
(a) BaCl(a) BaCl22(aq) +(aq) + 22AgNOAgNO33(aq)(aq) 22AgCl(s) + Ba(NOAgCl(s) + Ba(NO33))22(aq)(aq)
(b) 0,255 g AgNO(b) 0,255 g AgNO33
(c) 0,215 g AgCl(c) 0,215 g AgCl
Doen in KlasDoen in Klas
8/6/2019 Leereenheid+4 +Leergedeeltes+4.1+Tot+4.5
22/50
Doen in klasDoen in klas
Methane, CHMethane, CH44, burns in oxygen., burns in oxygen.
a)a) What are the products of the reaction?What are the products of the reaction?
b)b) Write the balanced equation for the reaction.Write the balanced equation for the reaction.
c)c) What mass of OWhat mass of O22, in grams, is required for complete, in grams, is required for complete
combustion of 25,5 g of methane?combustion of 25,5 g of methane?
d)d) What is the total mass of products expected from theWhat is the total mass of products expected from the
combustion of 25,5 g of methane?combustion of 25,5 g of methane?
(a)(a) COCO22(g) & H(g) & H22O(O(ll))
(b)(b) CHCH44(g) + 2O(g) + 2O22 CO CO22(g) + 2(g) + 2HH22O(O(ll))
(c) 101.725 g O(c) 101.725 g O22
(d) 127.244 g(d) 127.244 g
8/6/2019 Leereenheid+4 +Leergedeeltes+4.1+Tot+4.5
23/50
OUTCOMES for Study Unit 4.3
Study guide p. 37.
KT&T, pp. 163 - 167.
Beperkende Rea ense
UITKOMSTENa voltooiing van hierdie leergedeelte behoort jy:
die beperkende reagens uit twee reagense te kan bereken.
8/6/2019 Leereenheid+4 +Leergedeeltes+4.1+Tot+4.5
24/50
InIn chemiesechemiese reaksiesreaksies isis diedie doeldoel omom diedie maksimummaksimum opbrengsopbrengsvanvan nn bruikbarebruikbare produkproduk tete verkryverkry..
OmOm ditdit tete versekerverseker::
word dieword die reagensreagens watwat nienie soso duurduurisis nienie inin oormaatoormaat in diein die
reaksiereaksie gebruikgebruik,,
omom tete versekerverseker datdat diedie duurduur ((beperkendebeperkende)) reagensreagens volledigvolledig
omgesitomgesit wordword nana diedie produkproduk..
8/6/2019 Leereenheid+4 +Leergedeeltes+4.1+Tot+4.5
25/50
8/6/2019 Leereenheid+4 +Leergedeeltes+4.1+Tot+4.5
26/50
8/6/2019 Leereenheid+4 +Leergedeeltes+4.1+Tot+4.5
27/50
8/6/2019 Leereenheid+4 +Leergedeeltes+4.1+Tot+4.5
28/50
Identifiseer die beperkende uitgangstof/reagens.Wat is die massa TiCl4 wat gevorm word?
Ti 2(s) + 2Cl2(g) + C(s)p TiCl4(P) + C 2(g)
TiCl4 is n belangrike industrile chemiese stof wat berei
kan word vanaf onsuiwer TiO2 tydens reaksie met koolstof
en chloorgas. In 'n bereiding is met gelyke hoeveelhede
chloorgas en koolstof (125 g elk) en n oormaat TiO2 begin.
Doen in KlasDoen in Klas
ClCl22 beperkendbeperkend 167,017 g TiCl167,017 g TiCl44
8/6/2019 Leereenheid+4 +Leergedeeltes+4.1+Tot+4.5
29/50
8/6/2019 Leereenheid+4 +Leergedeeltes+4.1+Tot+4.5
30/50
8/6/2019 Leereenheid+4 +Leergedeeltes+4.1+Tot+4.5
31/50
2020 pittepitte %% OpbrengsOpbrengs = (16/20) x 100%= (16/20) x 100%= 80%= 80%
16 pop16 pop
8/6/2019 Leereenheid+4 +Leergedeeltes+4.1+Tot+4.5
32/50
8/6/2019 Leereenheid+4 +Leergedeeltes+4.1+Tot+4.5
33/50
8/6/2019 Leereenheid+4 +Leergedeeltes+4.1+Tot+4.5
34/50
TeoretieseTeoretiese vs Werklike Ovs Werklike Opbrengspbrengs
Die teoretiese opbrengsteoretiese opbrengs is die hoeveelheid
produk wat uit 'n chemiese reaksie verkry
behoortbehoort te word.
Tydens 'n chemiese reaksie kan 'n gedeeltegedeelte
van die produkproduk(te)(te) verloreverlore gaan as gevolg van
praktiese probleme.
The real yield / werklikereal yield / werklike opbrengsopbrengs is therefore
not equal to the theoretical yieldtheoretical yield.
8/6/2019 Leereenheid+4 +Leergedeeltes+4.1+Tot+4.5
35/50
PersentasiePersentasie OOpbrengspbrengs
Om dieOm die doeltreffendheiddoeltreffendheid vanvan 'n'n chemiesechemiese
reaksie te bepaalreaksie te bepaal
To calculate the effectiveness of a chemicalTo calculate the effectiveness of a chemical
reactionreaction
%100XopbrengsTeoretieseopbrengsWerklike=opbrengsePersentasi
Implikasies vir Industrie:Implikasies vir Industrie:
ProduksieProduksie
KosteKoste
8/6/2019 Leereenheid+4 +Leergedeeltes+4.1+Tot+4.5
36/50
Metanol kan ontbind word om waterstofgas te lewer watas brandstof gebruik kan word.
CH3OH(P) p 2H2(g) + CO(g)
(a) Indien 125125 gg metanolmetanol ontbind word, wat is die
teoretieseteoretiese opbrengsopbrengs van waterstof?
(b) If only 1313..66 gg hydrogenhydrogen is obtained, what is the
perpercentagecentage yieldyield of the gas?
Doen in KlasDoen in Klas
(a)(a) 15.762 g15.762 g
(b)(b) 86.283 %86.283 %
8/6/2019 Leereenheid+4 +Leergedeeltes+4.1+Tot+4.5
37/50
8/6/2019 Leereenheid+4 +Leergedeeltes+4.1+Tot+4.5
38/50
8/6/2019 Leereenheid+4 +Leergedeeltes+4.1+Tot+4.5
39/50
8/6/2019 Leereenheid+4 +Leergedeeltes+4.1+Tot+4.5
40/50
OUTCOMES for Study Unit 4.5
Study guide p. 39.
KT&T, pp. 169 - 174.
Ver el kin en Chemiese Analise
UITKOMSTENa voltooiing van hierdie leergedeelte behoort jy:
nn mengselmengsel vanvan verbindingsverbindings tete analiseeranaliseer..
deurdeur verbrandingverbranding vanvan diedie verbindingverbinding,, diedie formuleformule vanvan diedie verbindingverbinding
tete bepaalbepaal..
8/6/2019 Leereenheid+4 +Leergedeeltes+4.1+Tot+4.5
41/50
Berekeningstegniek No 1Berekeningstegniek No 1
8/6/2019 Leereenheid+4 +Leergedeeltes+4.1+Tot+4.5
42/50
StoigiometrieStoigiometrie wordword deurdeur chemicichemici gebruikgebruik omom diedie
suiwerheidsuiwerheid vanvan verbindingsverbindings tete bepaalbepaal..
BvBv.. diedie analiseanalise vanvan steenkoolsteenkool omom diedie swawelinhoudswawelinhoud
tete bepaal,bepaal, isis nn aksieaksie watwat daagliksdaagliks byby fabriekefabrieke
uitgevoeruitgevoer wordword watwat brandstof brandstof uituit steenkoolsteenkool
vervaardigvervaardig..
Gebruik stoigiometrie om n mengsel vanGebruik stoigiometrie om n mengsel van
verbindings te analiseer.verbindings te analiseer.
8/6/2019 Leereenheid+4 +Leergedeeltes+4.1+Tot+4.5
43/50
8/6/2019 Leereenheid+4 +Leergedeeltes+4.1+Tot+4.5
44/50
Analiese prosedure om swawelinhoud inAnaliese prosedure om swawelinhoud in
steenkool te bepaal:steenkool te bepaal:Swawel in steenkool word gereduseer na HSwawel in steenkool word gereduseer na H22S:S:
S(steenkool) + reduksiereagens HS(steenkool) + reduksiereagens H22SS
Bv.Bv. Die analise van 1,00 g steenkool wat swawel bevatDie analise van 1,00 g steenkool wat swawel bevat
lewer 0,0130 g Hlewer 0,0130 g H22S.S.
Vraag:Vraag:Bereken die % S in die monster steenkoolBereken die % S in die monster steenkool
1,223% S1,223% S
8/6/2019 Leereenheid+4 +Leergedeeltes+4.1+Tot+4.5
45/50
Doen in KlasDoen in Klas
91,94 % CuSO91,94 % CuSO44.5H.5H22OO
8/6/2019 Leereenheid+4 +Leergedeeltes+4.1+Tot+4.5
46/50
AA 22,,634634 gg samplesample containingcontaining CuClCuCl22..22HH22OO andand otherother materialsmaterials
waswas heatedheated.. TheThe samplesample massmass afterafter heating,heating, toto drivedrive offoff thethe
waterwater attachedattached toto CuClCuCl22,, waswas 22,,125125 gg.. WhatWhat waswas thethe massmass
persentpersent ofof CuClCuCl22..22HH22OO inin thethe originaloriginal sample?sample?
Doen in KlasDoen in Klas
91,154 %91,154 %
8/6/2019 Leereenheid+4 +Leergedeeltes+4.1+Tot+4.5
47/50
8/6/2019 Leereenheid+4 +Leergedeeltes+4.1+Tot+4.5
48/50
GebruikGebruik stoigiometriestoigiometrie omom diedie formuleformule van nvan n
verbindingverbinding tete bepaalbepaal deurdeur verbrandingverbranding van dievan die
verbindingverbinding..
Use stoichiometry to determine the formula of aUse stoichiometry to determine the formula of a
compound throughcompound through combustion of thecombustion of the
compoundcompound..
8/6/2019 Leereenheid+4 +Leergedeeltes+4.1+Tot+4.5
49/50
8/6/2019 Leereenheid+4 +Leergedeeltes+4.1+Tot+4.5
50/50
p 162 & 163p 162 & 163