Tom Mortier Ursulinen Mechelen Natuurwetenschappen Gezondheid en voeding 3. Stoichiometrie Hoeveelheden berekenen van stoffen bij een chemische reactie

Natuurwetenschappen Gezondheid en voeding Tom MortierUrsulinen Mechelen

3. Stoichiometrie

Hoeveelheden berekenen van stoffen bij een chemische reactie


3.1 Chemische reacties en molverhoudingen

De molverhouding volgt uit de coëfficiënten weergegeven in de reactievergelijking.

Voorbeeld 1. Vorming van koolstofdioxide (CO2)

3.1.1 Constante verhoudingen bij een chemische reactie


1 C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O

1∙ 6∙1023 C6H12O6 + 6∙6∙1023 O2 6∙6∙1023 CO2 + 6∙6∙1023 H2O

1∙1 mol C6H12O6 + 6∙1 mol O2 6∙1 mol CO2 + 6∙1 mol H2O

180 gram C6H12O6 + 192 gram O2 264 gram CO2 + 108 gram H2O

Voorbeeld 2. Volledige verbranding van glucose (C6H12O6)


3.1.2 Algemene werkwijze bij het rekenen aan een chemische reactie

4 De berekende stofhoeveelheden herleiden naar de gevraagde grootheid

1 Gegevens herleiden naar molhoeveelheden

2 De chemische reactievergelijking aanvullen en interpreteren in mol = theoretische hoeveelheden

3 Uit de reactievergelijking de werkelijke molhoeveelheden van de gevraagde stoffen berekenen


3.2 Concrete stoichiometrische berekeningen3.2.1 Uitgewerkt voorbeeld

Opgave

Bereken hoeveel gram CO2 je produceert afkomstig van de vertering van een wafel met een massa = 50 gram die 24% glucose bevat. De chemische reactie die in je lichaam plaatsvindt is

C6H12O6 + O2 → CO2 + H2O

Gegeven: 50 gram wafel met 24% glucose

Gevraagd: Hoeveel gram CO2 wordt geproduceerd bij de vertering van de glucose in die wafel?

Oplossing:


24 massa glucose = massa wafel = 12 gram glucose

100

m 12 g aantal mol glucose = = = 0,067 mol glucose

M 180 g/mol

2 De chemische reactievergelijking aanvullen en interpreteren in mol = Theoretische Hoeveelheden

1 C6H12O6 + 6 O2 ! 6 CO2 + 6 H2O

TH 1*1 mol C6H12O6 + 6*1 mol O2 6*1 mol CO2 + 6*1 mol H2O


3 Uit de reactievergelijking de Werkelijke molhoeveelHeden van de gevraagde stoffen berekenen

WH 0,067 mol C6H12O6 6 * 0,067 mol CO2


Massa koolstofdioxide:

2 2 2CO CO CO

g0,40 mol 44 17,6 g 18 g

molm n M

Antwoord: Bij de vertering van 12 gram glucose ontstaat 18 gram koolstofdioxide


3.2.1 Berekeningen bij chemische processen

Practicum: Bepaling van het gehalte calciumcarbonaat in maagtabletten


3.2.3 Opgaven

De verbranding van drankalcohol gebeurt volgens de reactie:CH3CH2OH + O2 CO2 + H2OBereken hoeveel gram O2 nodig is voor de verbranding van 23 gram ethanol.

Opgave 1

Gegeven: 23 gram ethanol

Gevraagd: Hoeveel gram O2 is nodig voor de verbranding van 23 gram ethanol

Oplossing:


m 23 g aantal mol ethanol = = = 0,50 mol ethanol

M 46 g/mol


1 CH3CH2OH + 3 O2 ! 2 CO2 + 3 H2O

TH 1*1 mol CH3CH2OH + 3*1 mol O2 2*1 mol CO2 + 3*1 mol H2O


WH 0,50 mol C6H12O6 3 * 0,50 mol CO2



Opgave 1 – vervolg

Massa dizuurstof:

2 2 2O O O

g1,50 mol 32 48 g

molm n M

Antwoord: Voor de verbranding van 23 gram ethanol is 48 gram dizuurstof nodig


Opgave 2

Alkenen kunnen worden geïdentificeerd door een additiereactie met dibroom volgens de reactie:CH2=CH2 + Br2 BrCH2–CH2Br

bruin ontkleurdIndien 7 gram dibroom wordt ontkleurd, bereken dan hoeveel gram etheen aanwezig was.

Gegeven: 7 gram dibroom

Gevraagd: Hoeveel gram etheen was initieel aanwezig indien 7 gram dibroom wordt ontkleurd.

Oplossing:


m 7 g aantal mol dibroom = = = 0,0388 mol dibroom = 0,04 mol dibroom

M 180 g/mol


1 CH2=CH2 + 1 Br2 ! 1 CH2=CH2

TH 1*1 mol CH2=CH2 + 1*1 mol Br2 1*1 mol CH2=CH2


WH 0,04 mol Br2 1 * 0,04 mol CH2=CH2




Massa dizuurstof:

2 2 2 2 2 2CH =CH CH =CH CH =CH

g0,04 mol 28 1,12 g ~ 1g

molm n M

Antwoord: 7 gram dibroom wordt ontkleurd door ongeveer 1 gram etheen


Opgave 3

Wijn bevat meestal 12 V% alcohol. Dit betekent dat in 100 ml wijn gemiddeld 9,6 g ethanol CH 3CH2OH aanwezig is. Bereken hoeveel gram glucose nodig was voor de alcoholproductie van 1 fles wijn met volume 70 cl.

Reactie: … C6H12O6 CH3CH2OH + CO2

Gegeven: 9,6 gram ethanol in 100 ml wijn.

Gevraagd: Hoeveel gram glucose voor de alcoholproductie van 1 fles wijn met volume 70 cl.

Oplossing:

m 9,6 g aantal mol ethanol = = = 0,208 mol ethanol = 0,21 mol ethanol

M 46 g/mol


1 C6H12O6 2 CH3CH2OH + 2 CO2

TH 1 * 1 mol C6H12O6 2 * 1 mol CH3CH2OH + 2 * 1 mol CO2


WH 1 * 0,21 mol C6H12O6 2 * 0,21 mol CH3CH2OH


1 * 0,21 mol CH3CH2OH ½ * 0,21 mol C6H12O6




Massa glucose nodig voor 100 ml wijn:

6 12 6 6 12 6 6 12 6C H O C H O C H O

g0,105 mol 180 18,9g 19g

molm n M

Antwoord: Er is 133 gram glucose nodig voor de alcoholproductie van 1 fles wijn met volume 70 cl en 12 V% alcohol

Massa glucose nodig voor 700 ml (70 cl) wijn:

6 12 6C H O 19g 7 133 gm


Op onderstaande afbeelding duidt het getal 100 op het feit dat elk tablet 100 mg aspirine bevat. Vereenvoudigd gebeurt de bereiding van aspirine of acetylsalicylzuur C6H4(OCOCH3)COOH volgens de reactie C6H4(OH)COOH + CH3COOH ! C6H4(OCOCH3)COOH + H2O Bereken hoeveel gram hydroxybenzoëzuur C6H4(OH)COOH men nodig heeft om de inhoud van onderstaande verpakking te bereiden

Opgave 4

Gegeven: 100 mg aspirine in één tablet ! 6 * 100 mg = 6,00 g aspirine voor 60 tabletten .

Gevraagd: Hoeveel gram hydroxybenzoëzuur nodig voor 60 tabletten aspirine

Oplossing:


m 6,00 g aantal mol aspirine = = = 0,0333 mol aspirine

M 180 g/mol



1 C6H4(OH)COOH + 1 CH3COOH ! 1 C6H4(OCOCH3)COOH + 1 H2O

TH 1 *1 mol C6H4(OH)COOH + 1 *1 mol CH3COOH ! 1 *1 mol C6H4(OCOCH3)COOH + 1 *1 mol H2O


WH 0,0333 mol C6H4(OCOCH3)COOH 1 * 0,0333 mol C6H4(OH)COOH


Massa hydroxybenzoëzuur

6 4 6 4 6 4C H (OH)COOH C H (OH)COOH C H (OH)COOH

g0,0333mol 138 4,59g 4,6g

molm n M

Antwoord: Men heeft 4,6 gram hydroxybenzoëzuur nodig om 60 tabletten met 100 mg aspirine te bereiden


Documents

Tom Mortier Ursulinen Mechelen Natuurwetenschappen Gezondheid en voeding 3. Stoichiometrie Hoeveelheden berekenen van stoffen bij een chemische reactie