Leereenheid+4 +Leergedeeltes+4.1+Tot+4.5

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