Antwoorden Chemie Overal 4 vwo

Noordhoff Uitgevers

WWW.CHEMIEOVERAL.NOORDHOFF.NL

VIERDE EDITIE

AUTEURSJuleke van RhijnPatrick van KempenGuus RusBertie SpillaneYvonne Veldema

ICTPatrick van KempenNico KabelJack Kauw

EXPERIMENTENIris Jaspers

OVERALCHEMIE4 VWO

Boek Chemie Overal Uitw 4 vwo.indb 1 17-12-12 16:28

1 Scheiden en reageren 4

2 Bouwstenen van stoffen 13

3 Moleculaire stoffen 22

4 Zouten en zoutoplossingen 36

5 Reacties van zouten 46

6 Koolstofverbindingen 57

7 Duurzaamheid 70

8 Zuren 83

Inhoud


Noordhoff Uitgevers bv4 Hoofdstuk 1 Noordhoff Uitgevers bv

1Scheiden en reageren

1.1Chemie om je heen

B 1

a1 mengsel 2 mengsel 3 zuivere stof 4 mengsel 5 zuivere stof 6 zuivere stof (vaak is bij de pakken suiker die je in

de winkel koopt een kleine hoeveelheid van een stof bijgemengd die ervoor moet zorgen dat de suiker niet gaat plakken)

7 mengselbEen zuivere stof heeft een smeltpunt en een kook-punt. Een mengsel heeft een smelttraject en een kooktraject.

B 2

aDe index is het getal dat in een molecuulformule rechts onder elk symbool staat. De index geeft het aantal atomen van elke soort in het molecuul weer. De cofficint geeft het aantal moleculen weer. Dat is hier 1, als er geen getal voor de molecuulformule staat, is dat 1 molecuul.

2 moleculen cafene geef je weer als 2 C8H12O2N4.bEen cafenemolecuul bestaat uit 26 atomen: 8 ato-men koolstof, 12 atomen waterstof, 2 atomen zuur-stof en 4 atomen stikstof.

B 3

a,b1 waterstof 2 ammoniak 3 glucose 4 zwaveldioxide

B 4

Waterstof, stikstof, zuurstof, fluor, chloor, broom en jood

B 5

1 Br22 CH43 CO24 H2SO4

B 6

1 Alcohol en water zijn in alle verhoudingen mengbaar (beide zijn hydrofiel). Er ontstaat een oplossing.

2 Krijt lost niet op in water: er ontstaat een suspensie.3 Suiker is hydrofiel en lost op in water: er ontstaat een oplossing.

4 Water is hydrofiel en slaolie is hydrofoob: er ontstaat een emulsie.

B 7

1 De stof kan gaan verdampen: dit is een faseverande-ring, de moleculen zelf veranderen niet, maar krijgen een grotere afstand tot elkaar.

2 Er treedt thermolyse op: de stof ontleedt. Dit is een chemische reactie en daarbij veranderen de molecu-len wel.

3 Er treedt een verbrandingsreactie op: de stof is ver-hit tot boven zijn ontbrandingstemperatuur en wordt met behulp van zuurstof omgezet in oxiden.

B 8

a1 2 AgCl(s) 2 Ag(s) + Cl2(g) 2 P4(s) + 5 O2(g) 2 P2O5(s) 3 CuCl2(s) Cu(s) + Cl2(g)bReactie 2 is een verbrandingsreactie en reactie 1 en 3 zijn ontledingsreacties.

B 9

Voor het verwarmen van het water is warmte nodig: dat is een endotherm proces. Die warmte wordt gele-verd door het verbranden van propaangas: dat is een exotherm proces.

1.2Zuivere stoffen en mengsels

A 10

aNee, berglucht is een mengsel van verschillende gassen, voornamelijk zuurstof en stikstof.

bCola is een mengsel van voornamelijk vier stoffen. Erzitten dus in ieder geval vier verschillende mole-cuulsoorten in cola: watermoleculen, koolstofdioxide-moleculen, suikermoleculen en fosforzuurmoleculen.


Noordhoff Uitgevers bv Noordhoff Uitgevers bv Scheiden en reageren 5

A 11

aEen atoom is een bouwsteen van een molecuul.bMomenteel bestaan er ongeveer 115 verschillende atoomsoorten.

cEen molecuul is een bouwsteen (van een moleculaire stof) die bestaat uit twee of meer atomen.

d Er bestaan net zoveel molecuulsoorten als er stoffen bestaan: tientallen miljoenen.

A 12

Een zuivere stof is n stof die bestaat uit dezelfde moleculen.Een mengsel bestaat uit twee of meer stoffen, dus ook uit twee of meer verschillende soorten moleculen.

A 13

aEen stof is hydrofiel als hij goed mengt met water.bEen stof is hydrofoob als hij slecht mengt met water.

A 14

a In de tekeningen a en c is een zuivere stof weerge-geven, omdat er maar n soort moleculen in voor-komt.

bTekening b is een mengsel: er komen twee verschil-lende soorten moleculen in voor.

A 15

Alcohol en suiker lossen allebei op in water. In de rea-geerbuizen 1 en 3 zal een oplossing ontstaan. Slaolie is een vloeistof die niet oplost in water. In reageerbuis 2 zal een emulsie ontstaan. Zand lost niet op in water. In reageerbuis 4 zal een suspensie ontstaan.

A 16

Zie figuur 1.1.

temperatuu

r

tijd

g

g + l

condenseren

stollens + l

s

l

1.1

A 17

aAls een zuivere stof kookt, blijft de temperatuur tijdens het koken constant.

bAls een mengsel stolt, daalt de temperatuur tijdens het stollen langzaam.

B 18

aZie figuur 1.2.bOlie mengt niet met water. Olie is dus hydrofoob.cEther mengt niet met water. Ether is dus hydrofoob.

ether + olie

water

1.2

C 19

aRood goudb24 karaat goud is 100% goud. 18 karaat goud is

18 ___ 24

100% = 75% goud. Het goudpercentage in

9karaat goud is dan 9 ___ 24

100% = 37,5%.

c In 100 g 9 karaat goud zit 37,5 g goud. In 1 g 9 karaat goud zit 0,375 g goud. In de ring, die 7 g weegt, zit dus 7 0,375 g = 2,63 g goud.

1.3Scheidingsmethoden

A 20

aVerschil in oplosbaarheidbVerschil in deeltjesgroottecVerschil in kookpuntd Verschil in kookpunte Verschil in oplosbaarheid en aanhechtingsvermogenf Verschil in aanhechtingsvermogeng Verschil in dichtheid



A 21

aEen membraan is een dunne laag met heel kleine gaatjes.

bDie methode heet membraanfiltratie.cHet berust op een verschil in deeltjesgrootte.d Ja, maar dan mag het zoutgehalte niet te hoog zijn. In Isral wordt voor elke liter drinkwater twee liter zeewater opgepompt. Het zoutgehalte stijgt dan van 3,45% naar ongeveer 7%. Dit kan terug naar zee. Bijhogere zoutgehaltes moeten andere maatregelen genomen worden.

A 22

aAls je koelwater van de onderkant aanvoert, maak je gebruik van het tegenstroomprincipe. De warme damp stroomt bovenin langs het koelwater dat naar beneden toe steeds kouder wordt. Het oppervlak dat je dan gebruikt om te koelen is maximaal.

bIn de kolf verdampt de vloeistof. De damp komt via de opzet in de koeler terecht. Daar condenseert de damp weer.

cDestillatie berust op het verschil in kookpunt van de stoffen in een mengsel.

B 23

afiltreren (bezinken)bdestillerencextraherend adsorberene chromatografief destillereng indampenhadsorberen

B 24

a In een geurvreter bevindt zich een kleine hoeveelheid actieve koolstof, waaraan allerlei stoffen (samen genoemd: zweetvoetenlucht) worden geadsorbeerd. Wanneer die stoffen worden geadsorbeerd, komen zij niet in de omgeving terecht. Je ruikt dus de zweetvoetenlucht niet meer.

bWanneer het oppervlak van de actieve koolstof ver-zadigd is geraakt met moleculen uit de zweetvoe-tenlucht, kan er niets meer bij. Het oppervlak is dan maximaal bezet. Op dat moment moeten de geur-vreters worden vervangen, omdat zij hun werk niet meer goed doen.

B 25

aEen mengsel van vloeistoffen scheid je door middel van destillatie. De kookpunten moeten wel voldoen-de uit elkaar liggen.

bDe stof met het laagste kookpunt komt als eerste en de stof met het hoogste kookpunt als laatste. De volgorde is methanol, alcohol, water.

B 26

Onder de loopsnelheid van een stof verstaan we de snelheid waarmee een (kleur)stof over het chromato-grafiepapier naar boven loopt.

B 27

aStof A komt hoger in het chromatogram. Deze stof lost goed op en hecht minder, dus wordt beter mee-gevoerd door de loopvloeistof.

bDe Rf-waarde is de afstand van start tot centrum van de vlek gedeeld door de afstand van de start tot het vloeistoffront.

cDit is altijd een waarde die ligt tussen 0 en 1.

C 28

Alcohol toevoegen, het jood lost op en het zand en zwavel niet. De suspensie filtreren en het filtraat indampen. Er blijft jood achter in het indampschaaltje. Het residu (zand en zwavel) mengen met koolstofdisul-fide, zwavel lost op en zand niet. Weer filtreren. Het residu is zand en na indampen van het filtraat blijft er zwavel achter.

C 29

aMaak bijvoorbeeld een verhoudingstabel zoals onderstaand.

hoeveelheid oplossing (g) 435 100

hoeveelheid zout (g) 8,0 x

x = 100 g 8,0 g ____________ 435 g

= 1,8 g

In 100 g oplossing zit 1,8 g opgelost zout.bHet massapercentage zout in de oplossing = 1,8%.c In 100 g oplossing zit 1,8 g zout. In 75 g oplossing zit dus 1,4 g zout. Dat blijft na indampen over in het schaaltje.

C 30

Je kunt papierchromatografie ook gebruiken voor mengsels van niet-gekleurde stoffen. Je moet dan wel een manier kunnen bedenken om de vlekken op het chromatogram zichtbaar te maken. Je kunt het bijvoor-beeld verhitten, besproeien met een reagens, of het bij uv-licht bekijken.



C 31

aHet kookpunt van methanol is 338 K en dat van ethanol 351 K.

bDe stof met het laagste kookpunt zal bij destillatie het eerst worden opgevangen, dus methanol.

cNee. Om twee vloeistoffen met behulp van destillatie van elkaar te kunnen scheiden moeten de kookpun-ten voldoende van elkaar verschillen. Hier is dat ver-schil maar 13 K en dat is heel weinig.

C 32

aExtractie is alleen mogelijk als er een extractiemiddel is te vinden waarin n van beide stoffen oplost en de andere niet. Robert kent geen extractiemiddel dat voor dit mengsel geschikt is.

bDoor gebruik te maken van een magneet kan Robert het ijzer uit het mengsel halen. De koolstof blijft dan vanzelf over.

C 33

aZe verschillen in dichtheid: water 0,998103 kg m3, olijfolie 0,92103 kg m3 en alcohol 0,80103 kg m3.

bNee. Water en alcohol zullen goed met elkaar kunnen mengen omdat ze beide hydrofiel zijn. Olijfolie is hydrofoob en zal een tweede laag in de reageerbuis vormen. Van de onderlinge verhouding van de hoe-veelheden alcohol en water hangt af hoe groot de dichtheid van dit mengsel is. Is de dichtheid groter dan die van olijfolie, dan vormen water en alcohol de onderste laag. Is de dichtheid kleiner dan die van olijf-olie, dan vormen water en alcohol de bovenste laag.

C 34

Indampen, adsorberen en destilleren

1.4Chemische reacties

A 35

1 Een chemische reactie kun je herkennen aan het veranderen van stofeigenschappen. Tijdens een che-mische reactie veranderen de beginstoffen in reac-tieproducten.

2 Voor elke chemische reactie geldt de wet van mas-sabehoud.

3 Stoffen reageren en ontstaan in een vaste massaver-houding.

4 Een chemische reactie verloopt pas als de tempera-tuur even hoog als, of hoger is dan de reactietempe-ratuur.

5 Bij elke chemische reactie treedt een energie-effect op.

A 36

Ja, er is een chemische reactie opgetreden. De stof die bij 335 C vast wordt, heeft andere stofeigenschappen dan de stof waar je mee bent begonnen. Die stof stolt (en smelt) bij 440 C. (Er is dus een stofeigenschap veranderd, namelijk het smeltpunt = stolpunt.)

A 37

aBij het verdampen van water veranderen de mole-culen niet. Waterdamp kan weer condenseren. Deeigenschappen van de stof zijn niet veranderd. Het oplossen van zout is ook geen chemische reactie. Bij indampen blijft het zout weer over. De eigen-schappen van zout (ook de smaak) blijven hetzelfde.

bBij het verbranden van een kaars is er wel sprake van een chemische reactie. Er komt energie vrij in de vorm van warmte en licht. Het kaarsvet verdwijnt en ervoor in de plaats komen verbrandingsproducten.

A 38

aBij een exotherme reactie komt energie vrij: de rea-gerende stoffen raken die energie kwijt, de omgeving krijgt er energie bij.

bBij een endotherme reactie is energie nodig. De rea-gerende stoffen krijgen die energie erbij en de omge-ving raakt energie kwijt.

cDe vormen van energie die je regelmatig tegenkomt zijn warmte, elektriciteit en licht.

A 39

Activeringsenergie is de energie die nodig is om een reactie op gang te brengen.

A 40

aOp de verticale as staat de energie uitgezet.bHet eerste niveau geeft de energie van de beginstof-fen aan, het tweede niveau de energie van de geacti-veerde toestand en het derde niveau de energie van de reactieproducten.



B 41

aVoor het smelten van kaarsvet is energie (in de vorm van warmte) nodig. Het is dus een endotherm proces.

bDeze faseverandering heet stollen.cStollen is het omgekeerde van smelten. Als voor smelten warmte nodig is, zal bij stollen warmte vrij-komen. Stollen is dus een exotherm proces.

d De warmte wordt overgedragen van het kaarsvet aan de omgeving. De omgeving zal dus warmer worden.

B 42

Aardgas moet je verwarmen, witte fosfor niet. Het kost dus meer energie om de verbranding van methaan op gang te brengen dan de verbranding van witte fosfor. De activeringsenergie voor de verbranding van methaan is dus het grootst.

B 43

Zie voor een voorbeeld van een energiediagram voor de verbranding van aargas figuur 1.22a in het leer-boek.

B 44

De eerste oorzaak is dat n van de beginstoffen op is. De tweede oorzaak is dat de temperatuur daalt tot onder de reactietemperatuur.

C 45

a,bJe kunt bij deze berekening gebruikmaken van een rekenschema zoals onderstaand.

methaan zuurstof koolstof

dioxide

water

massa-

verhouding

16,04 64,00 44,01 36,03

hoeveelheid

stof (g)

1,0 x z y

x = 1,0 g 64,00 ____________ 16,04

= 4,0 g zuurstof

y = 1,0 g 36,03 ____________ 16,04

= 2,3 g water

cDe massa van de beginstoffen methaan en zuurstof = 1,0 g + 4,0 g = 5,0 g.

De massa van de reactieproducten = 2,3 g + z g. Massa beginstoffen = massa reactieproducten 5,0 g = 2,3 g + z g z = 5,0 - 2,3 = 2,7 g koolstofdioxide

C 46

aAls je het staafje buigt, treedt er een reactie op waarbij licht wordt uitgezonden. Licht is een vorm van energie. Er komt dus energie vrij: de reactie is exotherm.

bDe reactie verloopt al bij kamertemperatuur. Het kost dus niet veel energie om de reactie op gang te bren-gen. De activeringsenergie is niet zo groot.

C 47

aDe reactieproductenbZie figuur 1.3.cEr zal net zoveel water worden gevormd als waar-mee je begon: 10 g water.

dAls je figuur 1.3 van rechts naar links leest, heb je het energiediagram voor de verbranding van water-stof. Het verschil tussen het energieniveau van water en dat van waterstof en zuurstof is de reactiewarmte (reactie-energie). Bij de verbranding van waterstof komt dus evenveel energie vrij als er nodig is voor de ontleding van water.

water

waterstof en zuurstof

activeringsenergie

geactiveerdetoestand

reactie-energie

energie

1.3

1.5De snelheid van een reactie

A 48

aDe tijd die verstrijkt tussen het begin en het einde van een reactie, noemen we reactietijd.

Een maat voor de reactiesnelheid is de hoeveelheid stof die per seconde en per liter reactiemengsel ont-staat of verdwijnt.

bNaarmate de reactietijd korter is, verloopt een reactie sneller. Je kunt ook zeggen: de reactietijd en de reac-tiesnelheid zijn omgekeerd evenredig met elkaar.



A 49

1 de verdelingsgraad van een stof2 de soort stof3 de temperatuur4 de concentratie(s) van de reagerende stof(fen)5 de katalysator

B 50

De verdelingsgraad van poedersuiker is groter dan die van kandijsuiker. 50 g poedersuiker zal daardoor snel-ler oplossen in 1,0 L water dan 50 g kandijsuiker.

B 51

aZie figuur 1.4. Door de grotere verdelingsgraad is de reactiesnelheid in het begin groter. De reactie is eer-der afgelopen. De lijn begint hoger op de verticale as en bereikt eerder het nulpunt op de horizontale as.

bDoor de kleinere concentratie van waterstofchloride zal de reactiesnelheid in het begin kleiner zijn. De reactie is later afgelopen. De lijn begint nu lager op de verticale as en bereikt later het nulpunt op de horizontale as.

reac

tiesn

elhe

id

tijd = fijner verdeeld ijzer

= meer verdunde waterstofchloride-oplossing

1.4

B 52

Tijdens de reactie wordt de concentratie van de begin-stoffen kleiner: ze raken immers op. De reactiesnelheid wordt daardoor ook kleiner. Als de reactie is afgelopen, zijn de beginstoffen op. Er vindt geen reactie meer plaats: de snelheid is nul geworden.

B 53

De nieuwe kromme begint met een lagere waarde voor de reactiesnelheid en bereikt later de waarde nul dan de gegeven kromme. Het oppervlak onder de kromme, waarvan de waarde overeenkomt met de hoeveelheid stof die tijdens de totale duur van de reactie per liter ontstaat of verdwijnt, blijft even groot.

C 54

aHet duurt nog tien minuten.b120 CcHet gaar maken van rundvlees duurt zonder snel-kookpan wel drie uur. Met een snelkookpan maar drie kwartier. Dan is de tijdwinst dus veel groter dan bij het koken van aardappels.

dDoor de lagere luchtdruk is de temperatuur waarbij water kookt lager. Daardoor wordt de reactietijd veel langer. Het is bovendien nog maar de vraag of de reactietemperatuur wel wordt bereikt!

e Er zijn acht stapjes van 10 C. Dat betekent dat de snelheid met een factor 28 is toegenomen. Dat wil dus zeggen 256 keer zo snel!

1.6Het botsende-deeltjes-model

A 55

Een effectieve botsing tussen twee moleculen leidt tot een chemische reactie, een ineffectieve botsing doet dat niet.

A 56

aDat percentage is vrijwel gelijk aan nul.bVoor het laten verlopen van een chemische reactie is een (minimale) hoeveelheid energie nodig, de active-ringsenergie. Wanneer een systeem van reagerende deeltjes deze energie heeft, is de zogenaamde reactietemperatuur bereikt. Er vinden nu (naast de gewone botsingen tussen deeltjes) zo veel effectieve botsingen plaats, dat de reactie gaat verlopen.

A 57

Tijdens de reactie wordt de concentratie van de begin-stoffen steeds kleiner en uiteindelijk nul. Het aantal botsingen zal afnemen, dus ook het aantal effectieve botsingen. De reactiesnelheid wordt kleiner en uitein-delijk nul.



A 58

aDe invloed van de soort stof en de katalysatorbDe invloed van de verdelingsgraad, de concentratie en de temperatuur

B 59

Vergroting van de concentratie van de beginstoffen verhoogt het aantal botsingen, dus ook het aantal effectieve botsingen. Verhoging van de temperatuur verhoogt ook het aantal botsingen, maar die botsingen zijn ook nog eens heftiger. Daardoor neemt de kans op een effectieve botsing meer toe bij temperatuur-verhoging dan bij vergroting van de concentratie van de beginstoffen.

B 60

De reactie laten verlopen bij hoge temperatuur en in aanwezigheid van een katalysator, waarbij de beginstof-fen fijn verdeeld zijn en de concentratie ervan groot is.

B 61

aAls de reactie begint is de reactiesnelheid het grootst, daarna wordt deze kleiner totdat de snelheid nul is. Dat komt doordat de concentratie van de beginstoffen in het begin het grootst is, dan steeds kleiner wordt en tenslotte nul is. Zie figuur 1.5.

bAls het volume afneemt, neemt de concentratie van alle reagerende stoffen toe. Bij een gasreactie neemt de druk toe. Hierdoor neemt het aantal botsingen per seconde toe, en dus ook het aantal effectieve botsingen. Daardoor zal de snelheid van de reactie groter worden en is deze eerder afgelopen.

cZie figuur 1.5.

reac

tiesn

elhe

id

tijd

= onderdeel a

= onderdeel c

t1

1.5

B 62

aN2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g)bEen katalysator wordt tijdens de reactie niet ver-bruikt. Na afloop is er nog evenveel aanwezig als toen de reactie begon.

cEen katalysator verlaagt het niveau van de geacti-veerde toestand. Het kost daardoor minder moeite om de reactie op gang te brengen. Zie figuur 1.6.

N2 + 3 H2

2 NH3

activerings-energiemet katalysator

activerings-energiezonderkatalysator

geactiveerde toestandzonder katalysator


met katalysator

reactie-energie

energie

1.6

C 63

aDan is de maximale hoeveelheid H2 ontstaan en is de reactie afgelopen.

bNa t seconden is in proef I het meeste H2 ontstaan. Lijn I heeft dus betrekking op de grootste reactie-snelheid.

cDe leerlingen I en II krijgen evenveel H2. Leerling III veel minder. Toch hebben ze alle drie evenveel Mg gebruikt. Leerling III zal dus te weinig zoutzuur hebben gebruikt. De leerlingen I en II hebben zoveel zoutzuur gebruikt, dat alle Mg heeft gereageerd. Zijhebben dus een overmaat zoutzuur gebruikt.

d Reactie I verloopt sneller dan reactie II. In beide reacties is evenveel Mg gebruikt. Het verschil kan liggen in de concentratie van het gebruikte zoutzuur. Deze is dan in proef II lager dan in proef I. Een ande-re mogelijkheid is dat de temperatuur tijdens proef II lager was dan tijdens proef I.



1.7Afsluiting

1

aBeginstof(fen): koolwaterstof(fen) Reactieproduct(en): bruine stof(fen)bHet enzym werkt als een katalysator. Het versnelt de reactie, maar wordt bij de reactie niet verbruikt.

cVoorbeelden van een juist antwoord zijn: Het enzym ontleedt bij hoge temperatuur. Het enzym gaat kapot bij hoge temperatuur. Het enzym wordt onwerkzaam bij hoge tempera-

tuur.d Een voorbeeld van een juist antwoord is: Ja, want azijn(zuur) is ook zuur, dus het houdt de bruinings-reactie tegen.

2

aZilver en chloor bezitten meer chemische energie dan zilverchloride. Er moet dus energie worden toe-gevoerd. De ontleding van zilverchloride is dus een endotherm proces.

b,cZie figuur 1.7.

zilverchloride

zilver + chloor

activeringsenergie


reactie-energie

energie

1.7Energiediagram van de ontleding van zilverchloride

3

aEn tablet, in welke vorm dan ook, levert dezelfde hoeveelheid gas.

bBij proef 3 is de reactiesnelheid het grootst, want het contactoppervlak is bij de tablet in poedervorm maximaal. Dus de curve loopt heel steil. Bij proef 1 is de reactiesnelheid het kleinst, want het contact-oppervlak is hier minimaal. Dus de curve loopt hier het minst steil. De reactiesnelheid van proef 2 zit daartussen.

cLijn A hoort bij proef 3, grootste reactiesnelheid, dus kortste reactietijd.

Lijn C hoort bij proef 1, kleinste reactiesnelheid, dus grootste reactietijd.

Lijn B hoort bij proef 2.

4

a2 KClO3 2 KCl + 3 O2bS + O2 SO2 Er ontstaat de stof zwaveldioxide.cZie de tabel van figuur 1.8.d Voorbeelden van een juist antwoord zijn: Als het binnenste gedeelte van de lucifer (ook)

brandt, kunnen er stukken afbreken, waardoor brand / schade kan ontstaan.

Wanneer de lucifer doorbrandt, kan een brandend stuk lucifer op de grond / kleren / vingers komen.

e De luciferkop bevat naast paraffine nog meer stof-fen. Lucy haalt met de wasbenzine alleen de paraf-fine uit de luciferkoppen. Deze scheidingsmethode heet extraheren.

f Antwoord B is juist.g 25 luciferkoppen bevatten 214 mg. Dan bevat

1 luciferkop 214 mg _______

25 = 8,56 mg paraffine.

Een doosje lucifers bevat 45 lucifers, dus 45 8,56 = 385 mg paraffine.

verbrandings

voorwaarde:

wordtaanvoldaandoor:

1 brandstof (aanwezigheid van) een brandbare

stof, bijvoorbeeld zwavel

2 zuurstof kaliumchloraat / KClO3 levert de zuur-

stof

3 ontbrandings-

temperatuur

afstrijken (met de ruwmakende stof op

het strijkvlak) / wrijvingswarmte

1.8

5

aRf = 5,4 ___ 8,3

= 0,65

bDe gele stof wordt minder ver meegevoerd door de loopvloeistof, dus de oplosbaarheid is kleiner. De roodbruine stof wordt verder meegevoerd, de oplos-baarheid is groter.

cAlle vlekken komen hoger uit. De loopafstand gedeeld door de afstand van het vloeistoffront (= Rf-waarde) wordt dan groter.


Noordhoff Uitgevers bv12 Hoofdstuk 1

d Als de stoffen beter worden vastgehouden door het papieroppervlak, komen de vlekken minder hoog uit. Hierdoor wordt de Rf-waarde kleiner.

e De gevonden Rf-waarde lijkt het meest op die van lutene (zie figuur 1.38 in je leerboek: namelijk 0,69).

f Gebruik een andere samenstelling van de loopvloei-stof en breng de bekende en de onbekende stof op. Als er op gelijke hoogte vlekken ontstaan, was het inderdaad lutene.

6

aHexaan wordt gedestilleerd en cafene is daarbij het residu.

bHet bespaart grondstofkosten.


Noordhoff Uitgevers bv Bouwstenen van stoffen 13

2Bouwstenen van stoffen

2.1Modellen

B 1

In modelvoorstelling d is een mengsel van NO en O2 weergegeven. In modelvoorstelling c is de verbinding NO2 afgebeeld.

B 2

aHet model is hier een sterk vergrote en vereenvou-digde weergave van de werkelijkheid.

bModelvoorstelling a stelt een mengsel voor, want dit bestaat uit verschillende soorten deeltjes. Model-voorstellingen b en c stellen een zuivere stof voor. Deze bestaan maar uit een soort deeltjes.

cModel b stelt een element voor, want de deeltjes bestaan maar uit n soort atomen. Model c stelt een verbinding voor. De deeltjes zijn samengesteld uit twee soorten atomen.

d Voorstelling b: elk molecuul bestaat uit twee water-stofatomen (wit) en twee zuurstofatomen (rood).

e Vergelijking 3 geeft de reactie het best weer. Niet alleen reageren losse atomen A met moleculen B2, maar de verhouding waarin dit verloopt, moet je vereenvoudigen tot 2 : 1.

B 3

Tekening 2.6d voldoet omdat er evenveel atomen van elke soort staan als in tekening a. De tekening zou de reactie van zwavel (geel) met zuurstof (rood) voor kun-nen stellen. De zwavel is in dit voorbeeld in overmaat aanwezig en blijft na de reactie voor een deel onveran-derd over.

B 4

C9H13NO3

C 5

Deze opdracht is ter beoordeling van de docent.

2.2De bouw van een atoom

A 6

Een atoom is opgebouwd uit een kern met protonen en neutronen. Eromheen zitten de elektronen in een elektronenwolk.

A 7

De lading van een elektron is heel klein ten opzichte van de SI-eenheid voor lading (die is 1 coulomb). Delading van een elektron, uitgedrukt in coulomb is: 1,61019 C. Dit is een zeer klein getal. Het is in de praktijk veel handiger om de lading van een elektron als standaardlading te nemen. Die standaardlading noem je de elementaire ladingseenheid (e).

A 8

Het atoomnummer is gelijk aan het aantal protonen in de kern. Het massagetal is gelijk aan de som van het aantal protonen en het aantal neutronen in de kern.

A 9

akoolstof, Cbargon, Arcvanadium, V

A 10

Een proton heeft een lading van +1e. Een elektron heeft een even grote, maar tegengestelde lading: -1e. Een neutron heeft geen lading. Het aantal elektronen in de elektronenwolk is gelijk aan het aantal protonen in de atoomkern. De totale lading van een atoom is dus nul: het atoom is elektrisch neutraal.

A 11

Atomen van dezelfde atoomsoort die verschillende aantallen neutronen hebben heten isotopen.

A 12

a220 86 Rnb210 84 Poc197 79 Au



A 13

34 p, 34 e en 75 34 = 41 n

A 14

a7 p, 7 e en 8 nb27 p, 27 e en 33 nc53 p, 53 e en 78 nd 58 p, 58 e en 84 n

B 15

aZuurstof heeft atoomnummer 8. Dat betekent dat een zuurstofatoom 8 protonen heeft en ook 8 elek-tronen. Het massagetal is 16 en dus is het aantal neutronen in de kern: 16 8 = 8 neutronen.

bNeon heeft atoomnummer 10. Dus 10 protonen indekern en 10 elektronen in de elektronenwolk. Een neonatoom met massagetal 22 bezit: 22 10 = 12 neutronen.

cAluminium heeft atoomnummer 13. Dus 13 protonen in de kern en 13 elektronen in de elektronenwolk. Een aluminiumatoom met massagetal 27 bezit: 27 13 = 14 neutronen in de kern.

d Waterstof heeft atoomnummer 1. Dus 1 proton als kern en 1 elektron in de elektronenwolk. Een water-stofatoom met massagetal 1 bezit: 1 1 = 0 neutro-nen in de kern.

B 16

Zie de onderstaande tabel.

symbool N Li Zn Cl P

atoomnummer 7 3 30 17 15

aantalprotonen 7 3 30 17 15

aantalelektronen 7 3 30 17 15

aantalneutronen 7 4 36 20 16

massagetal 14 7 66 37 31

B 17

aHet atoommodel van Bohr is gedetailleerder: in de elektronenwolk bevinden de elektronen zich in banen. De beschrijving van de kern (protonen en neutronen) is voor beide modellen hetzelfde.

bZie figuur 2.1.

B 18

a24 12 Mg, magnesiumb58 28 Ni, nikkelc104 46 Pd, paladiumd 183 74 W, wolfraam

B 19

De index bij de notatie van een isotoop geeft het atoomnummer aan. Omdat het symbool van het element gegeven is, kun je het atoomnummer gemak-kelijk opzoeken (bijvoorbeeld in Binas).

2.3Het periodiek systeem

A 20

De rijen heten perioden en de kolommen heten groepen.

A 21

aMinstens 115 elementen zijn bekend. Van een aantal elementen is bijna bewezen dat ze bestaan, maar die claims zijn nog niet goedgekeurd door de IUPAC (internationale groep chemici).

bOngeveer 90 elementen komen in de natuur voor.

A 22

aFluor, chloor, broom, jood en astaatbLithium, natrium, kalium, rubidium, cesium en francium

cHelium, neon, argon, krypton, xenon en radon

A 23

aGdbGecTcd As

A 24

atelluurbrheniumcberylliumd argone plutonium

11+

2.1


Noordhoff Uitgevers bv Noordhoff Uitgevers bv Bouwstenen van stoffen 15

A 25

Cl-35 en Cl-37 staan op dezelfde plaats in het perio-diek systeem, namelijk in de derde periode en in de zeventiende groep op nummer 17. Cl-35 en Cl-37 zijn isotopen, ze hebben hetzelfde aantal protonen, maar een verschillend aantal neutronen.

A 26

De elementen die chemisch gezien enigszins op mag-nesium lijken, staan in dezelfde groep als magnesium. Het zijn: beryllium (Be), calcium (Ca), strontium (Sr), barium (Ba) en radium (Ra).

B 27

Nee, bij de elementen uit groep veertien treedt van boven naar beneden een geleidelijke overgang op van niet-metaalkarakter naar metaalkarakter. Zo behoren C en Si tot de niet-metalen, terwijl Sn en Pb tot de meta-len behoren. Germanium zit daar met zijn eigenschap-pen een beetje tussenin. (Dat blijkt wel uit het feit dat germanium werd toegepast in halfgeleiders.)

B 28

110 Darmstadtium Ds; 111 Roentgenium Rg; 112Copernicium Cn; 113 Ununtrium Uut; 114 Ununquadium Uuq; 115 Ununpentium Uup; 116Ununhexium Uuh; 117 Ununseptium Uus; 118Ununoctium Uuo. Element 116 is inmiddels erkend en krijgt binnenkort een eigen naam (in plaats van een telwoord).

B 29

aSilicium heeft atoomnummer 14. Silicium staat in de derde periode en dus verdelen de elektronen zich over drie schillen. In de K-schil kunnen twee elektro-nen en in de L-schil acht. Voor de derde schil blijven er dan vier elektronen over. De elektronenconfigura-tie is: 2, 8, 4.

bCalcium heeft atoomnummer 20. Calcium staat in groep 2, dus in de buitenste schil zitten twee elektro-nen. Omdat calcium in de vierde periode staat, ver-delen de elektronen zich over vier schillen. In de K-schil kunnen twee elektronen en in de L-schil acht. Voor de derde schil blijven er dan acht elektronen over. De elektronenconfiguratie is: 2, 8, 8, 2.

cZie figuur 2.2.

14+

2.2

C 30

aHet element met atoomnummer 116 zou je moeten plaatsen in de zevende periode en in de zestiende groep.

bHet element met atoomnummer 124 zou terecht-komen in de achtste periode.

cElement 124 zou links onder in het periodiek systeem komen te staan, dat wil zeggen midden tussen de metalen. Het zal dus waarschijnlijk een metaal zijn.

d Hoe hoger het atoomnummer, des te groter wordt ook de atoomkern. Daarmee neemt ook het aantal protonen in de kern toe. Deze positief geladen deel-tjes stoten elkaar af. Blijkbaar is er een punt, waarop de atoomkern niet langer stabiel is: door afstotende kernkrachten valt het atoom uiteen.

2.4Ionen, deeltjes met een lading

A 31

aEen ionbEr is meer negatieve lading in de elektronenwolk dan positieve lading in de kern, dus het ion is negatief geladen.

cEr is meer positieve lading in de kern dan negatieve lading in de elektronenwolk, dus het ion is positief geladen.

A 32

Figuur b stelt een Na-atoom voor.Figuur c stelt een Ca2+-ion voor.Figuur a stelt een F-ion voor.



A 33

a4 p en 2 e

b37 p en 36 e

c34 p en 36 e

d 79 p en 76 e

A 34

Zie voor een uitwerking van deze opgave de tabel in figuur 2.3.

ionsoort

(naam)

ionsoort

(formule)

afgeleid

vanhet

atoom

atoom

num

mer

aantal

elektronen

kaliumion K+ kalium 19 19 1 = 18

sulfide-ion S2 zwavel 16 16 + 2 = 18

chroomion Cr3+ chroom 24 24 3 = 21

jodide-ion I jood 53 53 + 1 = 54

2.3

A 35

aDe elementen uit groep twee behoren alle tot de metalen, dus vormen ze positieve ionen.

bDe elementen uit groep zeventien behoren alle tot de niet-metalen, dus vormen ze negatieve ionen.

c IJzer en koper zijn metalen en vormen dus positieve ionen. Zwavel is een niet-metaal en vormt dus nega-tieve ionen.

A 36

aC-35 heeft atoomnummer 17, dus 17 protonen en elektronen. Het aantal neutronen is 35 17 = 18. Deelektronenconfiguratie is 2, 8, 7. Om in de buiten-ste schil een octet te kunnen krijgen, neemt Cl n elektron op.

bNa-23 heeft atoomnummer 11, dus 11 protonen en elektronen. Het aantal neutronen is 23 11 = 12. Deelektronenconfiguratie is 2, 8, 1. Om in de buiten-ste schil een octet te kunnen krijgen, staat Na n elektron af.

cNe-20 heeft atoomnummer 10, dus 10 protonen en elektronen. Het aantal neutronen is 20 10 = 10. Deelektronenconfiguratie is 2, 8. Neon heeft al 8elektronen in de buitenste schil, het is een edelgas en is weinig reactief.

A 37

aEen elektronenverdeling die lijkt op die van een edel-gas, dus acht elektronen in de buitenste schil (behal-ve He, dat heeft maar 2 elektronen en daarmee is de buitenste schil vol).

bAtomen staan elektronen af, nemen elektronen op of delen elektronen zodat er uiteindelijk acht elektronen in de buitenste schil zijn: een octet. Dit streven wordt de octetregel genoemd.

B 38

a40CabEr is onvoldoende informatie: verschillende isotopen kunnen 63 neutronen hebben.

c56Fe3+

d Se2

B 39

Zie voor een uitwerking van deze opgave de tabel in figuur 2.4.

atoom p e ion p e edelgas

O 8 8 O2 8 10 Ne

Fe 26 26 Fe3+ 26 23 geen

Se 34 34 Se2 34 36 Kr

C 6 6 C4+ 6 2 He

Ra 88 88 Ra2+ 88 86 Rn

2.4

B 40

aFr+

bAl3+

cS2

d Te2

C 41

De elektronen in de buitenste schil van de elektronen-wolk zijn betrokken bij het verbreken en vormen van atoombindingen. Bij het vormen van nieuwe atoombin-dingen ontstaan er ook nieuwe stoffen (met nieuwe stofeigenschappen). Een scheikundige houdt zich nu juist bezig met het maken en bestuderen van nieuwe stoffen en is dus meer genteresseerd in de elektronen-wolk dan in de atoomkern.



2.5Massa van atomen, moleculen en ionen

A 42

aDe massa van een atoom is erg klein ten opzichte van de SI-eenheid van massa: de kilogram. Men heeft de atomaire massa-eenheid (u) ingevoerd om het werken met heel kleine getallen te vermijden.

bHet massagetal is niets anders dan de som van het aantal protonen en neutronen: dat wil zeggen altijd een telwaarde. De atoommassa is de gemiddelde massa van een atoom van een bepaalde atoomsoort uitgedrukt in u.

A 43

amassa van een proton

______________________ massa van een elektron

= 1,007276 u _______________ 5,485799104 u

=

1,836103

Een proton is dus afgerond 1,836103 keer zo zwaar als een elektron. Dit getal is afgerond op vier cijfers en genoteerd in een macht van 10. (Op de display van je rekenmachine heb je waarschijnlijk gevonden: 1836,151853.)

bDe atoomkern bestaat uit protonen en neutronen. Beide deeltjes hebben afgerond een massa van 1,01u. De massa van een elektron is verwaarloos-baar klein ten opzichte van de massa van een proton of neutron. Bovendien bevindt een elektron zich in een wolk rondom de atoomkern. De massa van een atoom is dus vrijwel geheel geconcentreerd in de atoomkern.

A 44

a1,67351024 g 6,0221023 = 1,008 g en dat is in getalwaarde gelijk aan de atoommassa van waterstof.

b26,5681024 g 6,0221023 =16,00 g en dat is in getalwaarde gelijk aan de atoommassa van zuurstof.

A 45

Atoommassas zijn gemeten waarden, massagetallen zijn telwaarden (massagetal = aantal protonen + aantal neutronen in de atoomkern).

A 46

a87,6 = 8,76101

b5526 = 5,526103

c0,0016 = 1,6103

A 47

aDe molecuulmassa van NH3 = 14,01 + (3 1,008) = 17,03 u.

bDe molecuulmassa van H2SO4 = (2 1,008) + 32,06 + (4 16,00) = 98,08 u.

cDe molecuulmassa van Br2 = 2 79,90 = 159,8 u.d De molecuulmassa van C8H10N4O2 = (8 12,01) + (10 1,008) + (4 14,01) + (2 16,00) = 194,2 u.

A 48

aH2O: Mr = 16,00 + (2 1,008) = 18,02 ubOH: Mr = 16,00 + 1,008 = 17,01 ucCaSO4: Mr = 40,08 + 32,06 + (4 16,00) = 136,14 ud Fe(H2O)6

3+: Mr = 55,85 + (6 2 1,008) + (6 16,00) = 163,95 u

B 49

aDie hoeveelheid ammoniak bevat:

3,631024

________ 3 = 1,211024 N-atomen.

b1,211024 N-atomen hebben een massa van: 1,211024 14,01 u = 1,701025 u.

c1,701025 u 1,660541024 g u1 = 28,2 g (eventueel: 2,82101 g of 28,1 g, wanneer je verder hebt gere-kend met het niet-afgeronde antwoord van vraag b).

B 50

aDe molecuulmassa van H2O = (2 1,008) + 16,00 = 18,02 u.

De molecuulmassa van D2O = (2 2,014102) + 16,00 = 20,03 u.

bmassa molecuul D2O ___________________ massa molecuul H2O

= 20,03 u _______ 18,02 u

= 1,112

Een molecuul D2O is dus 1,112 maal zo zwaar als een molecuul H2O.

cDe elektronenwolk bepaalt de omvang van een atoom. De omvang van een D-atoom is even groot als de omvang van een H-atoom. Het verschil zit hem alleen in de samenstelling van de atoomkern. We kunnen concluderen dat een molecuul D2O even groot is als een molecuul H2O.

d 1,000 dm3 zuiver D2O bestaat uit hetzelfde aantal moleculen als 1,000 dm3 zuiver H2O. De dichtheid van zuiver D2O is dus: 1,112 0,998 kg dm

3 = 1,11kg dm3.

e Zuiver D2O wordt zwaar water genoemd, omdat het een grotere dichtheid heeft dan zuiver H2O.



B 51

aBoor heeft atoomnummer 5. In de natuur komen voor: B-10 en B-11 (zie Binas tabel 25).

bHun massagetallen zijn respectievelijk 10 en 11.cBeide boorisotopen bezitten 5 protonen in de kern en 5 elektronen in de elektronenwolk.

d B-10 bevat 10 5 = 5 neutronen in de kern, terwijl B-11: 11 5 = 6 neutronen in de kern bevat.

e Stel je gaat uit van 1000 booratomen. Dan hebben 198 booratomen (= 19,8% van 1000) een massa van 10,012938 u en 802 booratomen (= 80,2% van 1000) hebben een massa van 11,009305 u.

De totale massa van deze 1000 booratomen is: (198 10,012938) + (802 11,009305) = 10 812,1 u.

De gemiddelde massa van een booratoom wordt dan:

10 812,1 u __________ 1000

= 10,8121 u = 10,8 u.

Deze waarde komt overeen met die uit Binas.

B 52

a2 H: massa = 2 1,008 = 2,016 u. 4 O: massa = 4 16,00 = 64,00 u. Totale massa van 2 H + 4 O = 2,016 u + 64,00 u = 66,02 u.

De atoomsoort X heeft dus een massa van: 145,0 66,02 = 79,0 u.

bX = seleen (atoomnummer 34, atoommassa 78,96 u)

C 53

C17H18F3NO(17 12,01) + (18 1,008) + (3 19,00) + 14,01 + 16,00 = 309,3 u

C 54

aKoper heeft atoomnummer 29. De nauwkeurige massa van de beide koperisotopen is voor Cu-63: 62,92960 u en voor Cu-65: 64,92779 u.

bDe totale massa van die 1000 koperatomen is: (62,92960 x) + 64,92779 (1000 x).

cJe vult in wat je weet:

63,55 = (62,92960 x) + 64,92779 (1000 x) __________________________________ 1000

of: 63,55 1000 = (62,92960 x) + (64927,79 64,92779 x) vereenvoudigd: 1,99819 x = 1377,79 of: x = 689,5d Je kunt concluderen dat 689,5 van de 1000 atomen Cu-63 isotopen zijn (zo was x immers gedefinieerd!). Het percentage Cu-63 in natuurlijk koper is dan:

689,5 ______ 1000

100% = 69,0% Cu-63 afgerond (en uiteraard

31,0% Cu-65).

e Dit antwoord komt vrijwel overeen met de waarde in Binas (69,1%).

2.6Een nieuwe eenheid: de mol

A 55

abcZie voor een uitwerking van deze opgave de tabel in figuur 2.5.

d Sinds oktober 1983 is de meter in het SI gedefini-eerd als de lengte van de weg die het licht in vacu-um aflegt in een tijd van 1 ____________

299 792 458 seconde.

grootheidof

eenheid?

symbool welofgeen

SIeenheid?

kilogram eenheid kg wel

energie grootheid E of U

tijd grootheid t

meter eenheid m wel

kelvin eenheid K wel

dichtheid grootheid

ton eenheid t niet

lichtjaar eenheid niet

volume grootheid V

2.5

A 56

amicrogrambdecimetercpicoseconded kilo-ampree millimol

A 57

cL = centiliter = 102 L

A 58

a41,1 km = 41,1 103 m = 4,11104 mb0,0535 ML = 0,0535 106 L = 5,35104 Lc6,38103 mg = 6,38103 106 kg = 6,38103 kg



A 59

a4,3 g = 4,3103 kgb2103 m = 2 kmc4106 kg = 41012 mgd 5,7103 g = 5,7 kge 1,12 cm = 11,2 mmf 4,9 mL = 4,9103 Lg 7,1103 L = 7,1 mL

h 6,1109 g = 6,1103 gi 4,5 cm3 = 4,5 mLj 123 cm = 1,23 mk 89 g = 8,9105 gl 125 mL = 1,25101 L of 0,125 L

A 60

agram 32,00 x

mol 1,00 2,7

x = 2,7 mol 32,00 g ________________ 1,00 mol

= 86 g O2b

gram 58,12 x

mol 1,00 2,7

x = 2,7 mol 58,12 g ________________ 1,00 mol

= 156,9 g = 1,6102 g C4H10c

gram 253,8 x

mol 1,00 1,22103

x = 1,22103 mol 253,8 g

_____________________ 1,00 mol

= 3,10101 g I2d

gram 17,03 x

mol 1,00 3,05104

x = 3,05104 mol 17,03 g

_____________________ 1,00 mol

= 5,19103 g NH3

A 61

amol 1,00 x

gram 28,02 4,6102

x = 4,6102 g 1,00 mol __________________

28,02 g = 16,417 = 16 mol N2

bmol 1,00 x

gram 44,02 8,12

x = 8,12 g 1,00 mol ________________ 44,02 g

= 0,18446 = 0,184 mol N2O

cmol 1,00 x

gram 342,3 1,0102

x = 1,0102 g 1,00 mol ___________________

342,3 g = 2,9105 mol C12H22O11

dmol 1,00 x

gram 39,95 1,2106

x = 1,2106 g 1,00 mol ___________________

39,95 g = 3,0108 mol Ar

A 62

6,0221023 45 g = 2,71025 g

B 63

De lengte van de rij atomen is dan 1,51010 1019 m = 1 500 000 000 m = 1 500 000 km.

Dat gaat 1 500 000 _________ 40 075

= 37 keer rond de aarde.

B 64

a2000 mg L1 (mg/L)b2000 g mL1 (g/mL)c2 g L1 (g/L)d 2000 ng L1 (ng/L)e 2 g L1 (g/L), dus in 5,0 liter: 10 g

B 65

a5,0 mol H2O2 = 5,0 2 mol = 10 mol O-atomenb

mol 1,00 x

gram 32,00 20

x = 20 g 1,00 mol ______________ 32,00 g

= 0,625 mol O2 =

0,625 2 mol O = 1,3 mol O-atomenc

mol 1,00 x

gram 48,00 20

x = 20 g 1,00 mol ______________ 48,00 g

= 0,417 mol O3 = 0,417 3 =

1,3mol O-atomend

mol 1,00 x

gram 46,07 20

x = 20 g 1,00 mol ______________ 46,07 g

= 0,43 mol C2H6O.

Dit bevat eveneens 0,43 mol O-atomen.

B 66

aaantal deeltjes 6,0221023 x

mol 1,00 4,2

x = 4,2 mol 6,0221023

__________________ 1,00 mol

= 2,51024 moleculen CO2



baantal deeltjes 6,0221023 x

mol 1,00 4,2

x = 4,2 mol 6,0221023

__________________ 1,00 mol

= 2,51024 moleculen C7H16 (4,2 mol van iedere stof bevat 2,51024 moleculen.)c

mol 1,00 x

gram 4 30,97 4,2

x = 4,2 g 1,00 mol _______________ 4 30,97 g = 3,3910

2 mol P4

aantal deeltjes 6,0221023 x

mol 1,00 3,39102

x = 3,39102 mol 6,0221023 ________________________ 1,00 mol

= 2,01022 moleculen P4d

mol 1,00 x

gram 34,08 1,4103

x = 1,4103 g 1,00 mol ___________________

34,08 g = 4,11105 mol H2S


mol 1,00 4,11105

x = 4,11105 mol 6,0221023 ________________________ 1,00 mol

= 2,51019 moleculen

H2S

B 67gram 3,28 x

mol 0,0275 1,00

De molaire massa van chloroform is:

x = 3,28 g 1,00 mol ________________ 0,0275 mol

= 119 g.

De molecuulmassa is dan 119 u.

B 68

agram 31,1035 x

troy ounce 1,00 400

400 troy ounce = 400 troy ounce 31,1035 g _________________________ 1,00 troy ounce

=

12 441,4 g = 12,4414 kg

b x 257 000

kg 1,00 12,4414

1 kg goud heeft dan een waarde van

257 000 1,00 kg

__________________ 12,4414 kg

= 20 657.

C 69

aDe formule van coffene is C8H10N4O2.bM = (8 12,01) + (10 1,008) + (4 14,01) + (2 16,00) = 194,2 g mol1

mol 1,00 x

gram 194,2 0,125

x = 0,125 g 1,00 mol _________________ 194,2 g

= 6,44104 mol

caantal deeltjes 6,0221023 x

mol 1,00 6,44104

Dat komt overeen met 6,44104 mol 6,0221023 _______________________ 1,00 mol

=

3,881020 moleculen coffene.

2.7Afsluiting

1

aTin staat in groep 14.bVoorbeelden van een juist antwoord zijn: Het smeltpunt van tin is veel lager dan van koper

(waardoor tin gemakkelijker is om te smelten). Het smeltpunt van tin is 505 K en dat van koper

1356 K (dus om koper om te smelten is een (te) hoge temperatuur nodig en dat is moeilijk).

cAntwoord B is juist.d Antwoord C is juist.e Antwoord C is juist.

2

a12,01 + 2 16,00 = 12,01 + 32,00 = 44,01 ub(0,20 2 16,00) + (0,80 2 14,01) = 6,400 + 22,42 = 29 ucDe moleculen bewegen in een gas op grote afstand van elkaar. CO2-, N2- en O2-moleculen zijn kleine moleculen, dus waarschijnlijk zitten er per liter even-veel moleculen in een liter CO2 als in een liter lucht.



d De CO2-moleculen hebben een grotere massa, dus de dichtheid van CO2(g) zal groter zijn.

e Bij het vrijkomen van 80 miljoen m3 CO2 is het gas over de kraterwand langs de hellingen naar beneden gezakt en omdat het zwaarder is dan lucht is het dicht bij de grond gebleven. Hierdoor zijn mensen en dieren gestikt.

f Het meer is 200 m diep waardoor een enorme druk wordt uitgeoefend op de onderste waterlagen. Bijdeze druk is CO2 vloeibaar en vloeibaar CO2 is zwaarder dan water.

g Om er voor te zorgen dat het vloeibare CO2 naar boven komt, moet je het voorzichtig oppompen.

h Onder Barendrecht ligt geen oude vulkaankrater. Hoewel de Nederlandse bodem er heel soft uitziet, betreft dat alleen maar het oppervlak. Ver daaronder liggen ondoordringbare lagen zout, klei en steen. Zezijn z ondoordringbaar dat ze al miljoenen jaren lang een grote bel aardgas op zijn plaats hebben weten te houden, in de zandsteenlagen eronder. Jemag veronderstellen dat deze lagen ook in staat zijn om CO2 tegen te houden.

3

aVoorbeelden van juiste antwoorden zijn: Er gaan elektronen (spontaan van nikkel) naar het

koperplaatje, dus het koperplaatje wordt negatief geladen.

Het koperplaatje wordt negatief geladen, want elektronen / btadeeltjes zijn negatief.

bAantal protonen: 28 Aantal neutronen: 35cEen atoom van het element dat is ontstaan, heeft (een neutron minder en) een proton meer dan een atoom nikkel(-63) / heeft 29 protonen, dus is het ele-ment koper(-63) ontstaan.

4

Neem 100 atomen silicium:

(92,23 27,97693) + (4,67 28,97650) + (3,10 x)

_____________________________________________ 100

=

28,08551 ux = 29,97377 u voor de derde siliciumisotoop.

5

aX = SrbX = Br

6

aDe formule van aspirine is C9H8O4.bM = (9 12,01) + (8 1,008) + (4 16,00) = 180,1 g mol1

gram 180,1 0,500

mol 1,00 x

x = 0,500 g 1,00 mol __________________ 180,1 g

= 2,78103 mol

cDat zijn: 2,78103 6,0221023 = 1,671021 moleculen.

7gram 1,0103 18,02

mol x 1,00

x = 1,0103 g 1,00 mol ___________________

18,02 g = 55,49 mol water

mol 1,00 55,49


x = 55,49 mol 6,0221023 deeltjes ____________________________

1,00 mol =

3,31025 moleculen water

gram 1,0103 46,07

mol x 1,00

x = 1,0103 g 1,00 mol ___________________

46,07 g = 21,71 mol alcohol

mol 1,00 21,71


x = 21,71 mol 6,0221023 deeltjes ____________________________

1,00 mol =

1,31025 moleculen alcohol

8gram 221,6 x

mol 0,5731 1,00

De molaire massa van cholesterol is:

x = 221,6 g 1,00 mol _________________ 0,5731 mol

= 387 g

De molecuulmassa is dan 387 u.



3Moleculaire stoffen

3.1Stoffen en hun eigen-schappen

B 1

aEen zuivere stof, in gedestilleerd water bevindt zich maar n soort stof.

bJa, gedestilleerd water is een zuivere stof, dus alle moleculen waaruit deze stof is opgebouwd zijn gelijk.

cStoffen die goed oplossen in water worden hydrofiel genoemd.

d Stoffen die niet goed oplossen in water worden hydrofoob genoemd.

e Aangezien ethanol hydrofiel is en wasbenzine hydro-foob, verwacht je dat deze stoffen niet in elkaar oplossen. De regel is: hydrofiele stoffen lossen op in andere hydrofiele stoffen. Hydrofobe stoffen lossen op in andere hydrofobe stoffen. Hydrofiele stoffen lossen niet op in hydrofobe stoffen.

f De dichtheid is 0,998103 kg m3. Dus 998 g L1. Er is 200 mL, dus 0,200 L.

liter 1,00 0,200

gram 998 x

x = 998 g 0,200 L ______________ 1,00 L

= 2,00102 g water

g De molaire massa van water is 18,02 g mol1.

gram 18,02 2,00102

mol 1,00 x

x = 2,00102 g 1,00 mol ___________________

18,02 g = 11,1 mol water

hmol 1,00 11,1


x = 11,1 mol 6,0221023

___________________ 1,00 mol

= 6,681024 watermoleculen

i Zie figuur 3.1.j Een koolstofatoom heeft vier elektronen in de buitenste schil. Volgens de octetregel streeft het atoom naar acht elektronen in deze schil. Een kool-stofatoom komt dus nog vier elektronen te kort.

k Voeg bij het mengsel wat water. Het zout lost op, het zand niet. Dit heet extraheren, water is het extractie-middel. Vervolgens ga je filtreren. Het zand is het residu, het zout is (opgelost in water) het filtraat. Vervolgens ga je het filtraat indampen, het water verdampt en het zout blijft achter.

l Bij extraheren maak je gebruik van het verschil in oplosbaarheid. Bij filtreren maak je gebruik van het verschil in deeltjesgrootte. Bij indampen maak je gebruik van het verschil in kookpunt.

6+

3.1

3.2De bouw van stoffen

A 2

Zie de tabel in figuur 3.2.

formule groep geleidingin

vastefase

geleidingin

vloeibarefase

K metalen + +

Hg metalen + +

KF zouten +

C12H22O11 moleculaire

stoffen

S8 moleculaire

stoffen

C18H36O2 moleculaire

stoffen

3.2


Noordhoff Uitgevers bv Noordhoff Uitgevers bv Moleculaire stoffen 23

A 3

Koper is een metaal en is daarom goed in staat elektri-sche stroom te geleiden. Pvc is een moleculaire stof en geleidt dus niet. Daarom kun je het pvc-omhulsel om de koperen bedrading aanraken zonder gevaar te lopen een elektrische schok te krijgen. De stroom kan immers niet door het pvc-omhulsel heen. Ook porse-lein en glas zijn moleculaire stoffen en kunnen dus goed als isolator worden gebruikt.

A 4

a In beide roosters is sprake van regelmatig gerang-schikte positieve ionen.

bIn een metaalrooster bevinden zich vrije elektronen, in een ionrooster bevinden zich regelmatig gerang-schikte negatieve ionen.

A 5

aEen stof geleidt stroom als geladen deeltjes vrij kun-nen bewegen. In een vast zout hebben de ionen geen bewegingsvrijheid. In een vast metaal hebben de positieve ionen weliswaar geen bewegingsvrij-heid, maar de vrije elektronen wel. Zij zorgen dan ook voor het ladingstransport, waardoor een metaal in de vaste fase wel elektrische stroom geleidt en een zout niet.

bIn een vloeibaar zout verliezen de ionen de vaste plek in het rooster en kunnen ze bewegen. Hierdoor zijn er nu wel geladen deeltjes die vrij kunnen bewe-gen. Er is dus ook geleiding van elektrische stroom.

cElektrolyse is een ontledingsreactie (met elektrische stroom). Een metaal is een element en is daarom niet te ontleden.

B 6

Nee, dit klopt niet. Alleen moleculaire stoffen bestaan uit moleculen. Metalen bestaan uit positieve metaal-ionen omringd door negatieve elektronen en zouten bestaan uit positieve en negatieve ionen.

B 7

Nee, gasvormige stoffen kunnen geen stroom gelei-den. De afstand tussen de deeltjes waaruit de stof bestaat is in de gasvormige fase te groot om de elek-trische stroom door te kunnen geven.

B 8

aZie figuur 3.3.bHet aluminiumatoom heeft drie valentie-elektronen, er bevinden zich namelijk drie elektronen in de bui-tenste schil.

13+

3.3

B 9

aCaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)bZie figuur 3.4.cDe calciumionen onderling stoten elkaar af, de oxi-de-ionen onderling ook. De calciumionen en de oxi-de-ionen trekken elkaar aan.

d Volgens het atoommodel van Bohr is de elektronen-verdeling voor een calciumatoom 2, 8, 8, 2. Dus twee elektronen in de buitenste schil. Het calciumion zal een lading van 2+ hebben. De elektronenverde-ling van het zuurstofatoom is 2, 6. Het atoom heeft nog twee elektronen in de buitenste schil nodig. De lading van het oxide-ion is 2-.

CaO + H2O

Ca(OH)2

lage activeringsenergie

energie

3.4

B 10

Bij verwarming van stoffen gaan de atomen van de stof sneller trillen en afhankelijk van de wijze waarop de atomen trillen kan er warmtetransport optreden. Maar metalen hebben ook vrije elektronen die niet alleen lading, maar ook warmte kunnen transporteren.



Goede geleidende metalen zijn daarom meestal ook goede warmtegeleiders.Glas bevat geen vrije elektronen en geleidt onder andere daardoor de warmte minder goed.

3.3Binding in moleculen

A 11

akoolstofmono-oxide of monokoolstofmono-oxidebdistikstoftetra-oxidec fosfortrichloride of monofosfortrichlorided difosfortrisulfidee zwavelhexafluoride of monozwavelhexafluoridef trisiliciumtetrafosfide

A 12

aZie figuur 3.5.bEen stikstofatoom heeft vijf valentie-elektronen.cStikstof heeft een covalentie van 3. Als stikstof drie elektronen deelt met andere atomen, dan voldoet het atoom aan de octetregel. Het stikstofatoom zal dus drie atoombindingen vormen.

d N N

7+

3.5

A 13

a

N H

H

H

b O O

c CH CH

d

C

Cl

Cl Cl

Cl

e

C CH

H

H

H

H

H

f N N

B 14

a

H

H N H N H

H

HN H

H

H

b H Cl ClH ClH

B 15

a

C CO

H

H

H H

H

H

OC C H

H

H

H

H

H

bJe kunt meerdere structuurformules tekenen bij de molecuulformule C2H6O. Dit houdt in dat er ook meerdere stoffen zijn met deze molecuulformule. Wewillen voor iedere stof een andere naam hebben, dus is er hier een andere naamgeving nodig. Vooreen deel ken je deze naamgeving van vorig jaar. Je gaat hier in hoofdstuk 6 mee verder.

B 16

aHBr en CH4 zijn moleculair omdat de formules van de stoffen enkel bestaan uit niet-metaalatomen. NaFen BaO zijn zouten omdat de formules van de stoffen bestaan uit de combinatie van een metaal met een niet-metaalatoom.

bNaF: ionbinding HBr: atoombinding CH4: atoombinding BaO: ionbindingcNaF: DENFNa = 4,1 1,0 = 3,1, dus er is sprake van een ionbinding.

HBr: DENBr-H = 2,7 2,1 = 0,6, dus er is sprake van een polaire atoombinding.

CH4: DENC-H = 2,5 2,1 = 0,4, dus er is sprake van een apolaire atoombinding.

BaO: DENO-Ba = 3,5 1,0 = 2,5, dus er is sprake van een ionbinding.

B 17

aDENFCl = 4,1 2,8 = 1,3 Op grond van dit grote verschil in elektronegativiteit kun je stellen dat de F-Cl-atoombinding een polaire atoombinding is.



bHet fluoratoom heeft de lading omdat de elektro-negativiteit van fluor groter is.

cDENFH = 4,1 2,1 = 2,0dOp grond van het verschil in elektronegativiteit zou de binding in HF een ionbinding moeten zijn, maar omdat HF geen zout is, heb je hier te maken met een sterke polaire atoombinding.

e Het fluoratoom heeft de lading , het waterstof-atoom is +.

3.4Vanderwaalsbinding

A 18

I Dit is juist. Door een hogere molecuulmassa wordt de vanderwaalsbinding sterker.

II Dit is niet juist. De hoogte van het kookpunt is afhan-kelijk van de bindingen tussen moleculen. Atoom-bindingen bevinden zich in moleculen. Bij het koken blijven de moleculen zelf intact.

III Dit is juist. Bij ontleden verbreek je de bindingen in moleculen. Hoe sterker de atoombindingen zijn, hoe meer energie (in de vorm van warmte) je nodig hebt om deze te verbreken.

A 19

Als de gekko maar de helft van de haartjes heeft, neemt de vanderwaalskracht met ongeveer de helft af en waarschijnlijk blijft de gekko dan niet hangen.

A 20

Het vloeibaar worden van de paraffine net onder de lont.

De vanderwaalsbindingen worden verbroken (en weer opnieuw gevormd).

Het verdampen van de paraffine die bij de vlam in de lont komt.

De vanderwaalsbindingen worden verbroken. Het ontleden van de paraffine die bij de vlam in de lont komt.

De atoombindingen worden verbroken. Het verbranden van de verbindingen die bij het ont-leden zijn ontstaan.

De atoombindingen worden verbroken.

B 21

a,bZie de tabel van figuur 3.6.c,d Zie figuur 3.7.

e Hoe groter de molecuulmassa van een stof, des te sterker is ook de vanderwaalsbinding. Bij sterkere vanderwaalsbindingen zullen het smeltpunt en het kookpunt ook hoger liggen. Gaande van F2 naar I2 neemt de molecuulmassa toe. Ook de smelten kookpunten komen dan steeds hoger te liggen.

f Trek een horizontale lijn bij T = kamertemperatuur (293 K). Kijk nu of het kookpunt van de stof boven of onder die lijn ligt. Is het kookpunt van een stof lager dan kamertemperatuur, dan is die stof bij kamertem-peratuur gasvormig. Bij fluor en chloor is dat het geval.

stof smeltpunt

(K)

kookpunt

(K)

molecuulmassa

(u)

F2 54 85 38,00

Cl2 172 239 70,90

Br2 266 332 158,80

I2 387 458 253,8

3.6

0 100 300200

100

200

300

400

500

T (K)

molecuulmassa (u)

kamertemperatuur

smeltpunt

F2

F2

Cl2

Cl2 Br2

Br2I2

I2

kookpunt

3.7

B 22

aDe formule van koolstofdisulfide is: CS2. En mole-cuul koolstofdisulfide bestaat dus uit n C-atoom en twee S-atomen. De covalentie van C is 4 en S heeft een covalentie van 2. Daarom is de structuur-formule: S C S.

bKamertemperatuur is 25 C = 298 K. Deze tempera-tuur ligt tussen het smeltpunt en het kookpunt in, zodat de stof bij 298 K wel is gesmolten, maar nog niet is verdampt. Conclusie: de stof is bij 298 K vloeibaar.

cBij het kookpunt worden de vanderwaalsbindingen verbroken. Bij het ontleden worden atoombindingen verbroken. Atoombindingen zijn (gemiddeld) veel



sterker dan de vanderwaalsbindingen, dus zal de temperatuur waarbij de stof begint te ontleden ook veel hoger zijn dan het kookpunt.

B 23

a In de formule SOCl2 komen alleen symbolen voor van niet-metaalatomen.

bAls er n atoom zuurstof (met een covalentie van 2) en twee atomen chloor (beide met covalentie 1) gebonden zijn aan een zwavelatoom, dan moet zwa-vel wel de covalentie 4 hebben. Zie de structuurfor-mule van SOCl2.

ClCl

O

S

cBij deze chemische reactie ontstaan nieuwe stoffen. Zowel de bindingen tussen de SOCl2- en de H2O-moleculen als de bindingen in de SOCl2- en de H2O-moleculen worden verbroken. Er worden natuur-lijk ook weer nieuwe atoombindingen gevormd!

dSOCl2 + H2O SO2 + 2 HCl

B 24

aDe molecuulformule is: C5H12. De molecuulmassa is 72,15 g.

bHet kookpunt van dimethylpropaan is 283 K, het kookpunt van pentaan is 309 K. Moleculen van de stof dimethylpropaan hebben een rondere vorm. Hier-door is er minder contactoppervlak tussen de mole-culen mogelijk. Het gevolg is dat de vanderwaalsbin-ding zwakker is. Daarom is het kookpunt lager.

cDe atoombindingen worden verbroken.d Bij het kookpunt worden de vanderwaalsbindingen verbroken. Bij het ontleden worden atoombindingen verbroken. Atoombindingen zijn (gemiddeld) veel sterker dan de vanderwaalsbindingen, dus zal de temperatuur waarbij de stof begint te ontleden ook veel hoger zijn dan het kookpunt.

3.5Waterstofbruggen

A 25

I Juist. Een polair molecuul heeft een ladingsverdeling in het molecuul. Er moeten n of meerdere polaire atoombindingen aanwezig zijn om deze ladingsver-deling te krijgen. Maar er kunnen daarnaast ook apolaire bindingen in het molecuul voorkomen.

IIJuist. Als het effect van de polaire atoombindingen door de bouw van het molecuul wordt opgeheven, ontstaat er geen positieve en negatieve kant aan het molecuul. Het molecuul is dan apolair.

III Onjuist. Een apolair molecuul kan polaire atoombin-dingen hebben, maar heeft meestal alleen apolaire atoombindingen.

A 26

Het zwaveldioxidemolecuul heeft twee polaire atoom-bindingen en is niet lineair. Daardoor ontstaat er een ladingsverdeling in het molecuul en is dit molecuul een dipoolmolecuul. In het koolstofdioxidemolecuul zijn ook twee polaire atoombindingen, maar dit molecuul is lineair en dan wordt het effect van de polaire atoom-bindingen opgeheven door de bouw van het molecuul.

A 27

amethaan

C H

H

H

H

ethaan

C CH

H

H

H

H

H

propaan

C C CH

H

H

H

H

H

H

H

methanol

OC

HH

H

H

fluormethaan

FC

H

H

H

bDe molecuulmassa van de stoffen wordt steeds hoger, de vanderwaalsbinding wordt steeds sterker, dus is er een hoger kookpunt.



cNee, als je kijkt naar het kookpunt van fluormethaan, dan ligt dit tussen die van propaan en ethaan in. De molecuulmassa van fluormethaan ligt ook tussen de molecuulmassas van deze twee stoffen in. Het effect van de dipool-dipoolbinding is dus erg klein.

dBij methanol is er sprake van een hele sterke dipool-dipoolbinding, namelijk de waterstofbrug. Deze waterstofbrug moet verbroken worden om de stof methanol te laten koken. Daarom is het kookpunt erg hoog.

B 28

Als er maar n polaire atoombinding in een molecuul aanwezig is, kan het effect van deze binding niet door de bouw van het molecuul worden opgeheven zoals bij CO2.

B 29

a In de stoffen 1, 4 en 5 treedt waterstofbrugvorming op.

b

C O

H

H

H

C

OH

H

H

C

O

H

H

H

H

H

H

C

N

H

H

H

H

H

C

N

H

H

H

H

H

C

N

H

H

H

H

H

. . . . . .

C

C

N

H

H

H

H

H

H

H

C

C

N

H

H

H

H

H

H

H

C

C

N

H

H

H

H

H

H

H . . . . . .

B 30

N

H

H

HO

H

H

O

H

H

OH

H

N

H

H

HN

H

H

H

. . .

. . . . . . . . .

. . .

B 31

aDe ruimte tussen moleculen van een bepaalde stof is in de vaste fase meestal kleiner dan in de vloeibare fase. Het aantal moleculen dat zich in een bepaald volume bevindt, is daardoor in de vaste fase hoger dan in de vloeibare fase. Dus is de dichtheid in de vaste fase hoger. (Dichtheid is immers massa per volume.)

bDe ruimte tussen de watermoleculen in ijs is groter dan de ruimte tussen de moleculen water in vloei-baar water. Het aantal moleculen dat zich in een bepaald volume bevindt, is in ijs daardoor lager dan in water. IJs heeft daardoor een lagere dichtheid dan water.

C 32

De OH-groep kan een waterstofbrug geven en de C=O-groep kan een waterstofbrug ontvangen.

C

O

O

H

H

C

O

O

H

H . . .

. . .

3.6Mengsels van moleculaire stoffen

A 33

a In het gas methaanamine zitten de moleculen ver uit elkaar, er zijn geen waterstofbruggen tussen de moleculen aanwezig.

In vloeibaar water zitten de watermoleculen dicht bij elkaar, verbonden met waterstofbruggen.

Als methaanaminegas oplost in water, dan gaan de methaanaminemoleculen waterstofbruggen vormen met de watermoleculen. De waterstofbruggen tus-sen watermoleculen worden dan verbroken, vervol-gens worden er nieuwe gevormd.



+ CH3 N

H

H

CH3N

H

H

CH3N

H

H

O HH

O

H

HO

HH . . .

. . .

OH

H

O

H

H O

H

H

CH3 N

H

HCH3N

H

H

CH3N

H

H

. . .

. . .

. . . . . .

. . .

bIn vloeibaar ethanol zitten de ethanolmoleculen dicht bij elkaar, verbonden met waterstofbruggen. Als ethanol oplost in water, dan worden de waterstof-bruggen tussen de ethanolmoleculen en de water-stofbruggen tussen de watermoleculen verbroken. Vervolgens worden er nieuwe gevormd.

A 34

aDe molecuulformule van benzeen is C6H6, er komen dus alleen C-C- en C-H-bindingen voor in benzeen. Dat zijn apolaire bindingen en dus is benzeen een hydrofobe stof.

bZwavel heeft alleen zwavelmoleculen en heeft dan geen polaire bindingen. Het is een hydrofobe stof en zal oplossen in benzeen.

cBenzeen is een hydrofobe vloeistof met een dicht-heid kleiner dan die van water. Er vormen zich twee lagen, met water als onderste. De hydrofobe gele zwavel is opgelost in de benzeenlaag.

+

C C OH

H

H H

H H

C

C

O

HH

H

H

H

H

CCO H

H

HH

HH . . . . . .

O

H

HO

HH

O

H

H . . .

. . .

C C OH

H

H H

H HO

H

HO

H

H

O

H

H

C

C

O

HH

H

H

H

H

CCO H

H

HH

HH

. . .

. . .

. . . . . .

. . .

A 35

Een verdelingsevenwicht kan ontstaan als een stof oplosbaar is in zowel een hydrofiel als een hydrofoob oplosmiddel. Wanneer deze twee oplosmiddelen gemengd worden, zal een tweelagensysteem ontstaan. De op te lossen stof zal zich in een vaste verhouding verdelen over de twee oplosmiddelen.

B 36

aAardolie is een mengsel van apolaire koolwaterstof-moleculen, die geen waterstofbruggen kunnen vor-men, dus aardolie mengt niet met water.

bEen mengsel kan zinken, waardoor de olie niet op de kust aanspoelt.

cDoor een emulgator toe te voegen.



C 37

Er stelt zich een dynamisch evenwicht in. Het genees-middel zal zich verdelen over de olie (apolair) en het lichaamsvocht (polair). Het deel van het geneesmiddel dat oplost in het lichaamsvocht wordt steeds afge-voerd naar de rest van het lichaam via het bloed. Het gevolg is dat er steeds weinig tot geen geneesmiddel in het lichaamsvocht aanwezig is. Dit zal worden aan-gevuld vanuit de olielaag. Het geneesmiddel uit de olielaag zal dus langzaamaan oplossen in het lichaamsvocht.

C 38

a,bHeptaan is een koolwaterstof. Alle atoombindin-gen zijn apolair, dus heptaan is apolair. Dit verklaart ook waarom heptaan niet in het polaire water oplost.

Zwavel heeft enkel apolaire atoombindingen, dus zwavel is apolair. Daarom lost het wel op in heptaan, dat ook apolair is.

Kamfer bestaat voor het overgrote deel uit verbindin-gen van koolstof en waterstofatomen. De atoom-bindingen zijn dus voor het overgrote deel apolair, kamfer is dus apolair. Daarom lost het niet op in het polaire ammoniak.

Glycerol is polair. Het kan waterstofbruggen vormen. Hexaan is apolair. Daarom lost glycerol niet op in hexaan.

cBeide stoffen zijn apolair, dus je verwacht dat hexaan in heptaan oplost.

d Aceton lijkt wel zowel polair als apolair te zijn. Het lost op in het apolaire hexaan en in het polaire water.

De binding tussen het C- en het O-atoom in aceton is een polaire atoombinding (DEN = 1,0). De bindin-gen tussen de C- en de H-atomen zijn apolair (DEN = 0,4). Het molecuul heeft dus een polair en een apolair deel.

Acetonmoleculen kunnen geen waterstofbruggen vormen. Deze hoeven dus ook niet te worden ver-broken tijdens het oplossen in hexaan. Acetonmole-culen kunnen wel waterstofbruggen ontvangen van bijvoorbeeld watermoleculen. Het verbreken van de waterstofbruggen tussen de watermoleculen wordt dus gecompenseerd.

e

O

H

H

. . .

CH3

C

CH3O

3.7Volume van een mol gas

A 39

1 dm3 zuurstof bevat evenveel moleculen als 1 dm3 waterstof. Aangezien een zuurstofmolecuul een grotere massa heeft dan een waterstofmolecuul, zal 1 dm3 zuurstof ook een grotere massa hebben. Hieruit volgt dat de dichtheid van zuurstof groter is dan die van waterstof.

A 40

a0,06 2,4 = 0,144 0,1

b2108 _______

4,1103 = 4,878104 5104

c9,8102 1,03105 _________________ 6102

= 1,6823101 2101.

Let op! Je mag geen 20 opschrijven.

A 41

aLet op: 25,3 + 1,25 = 26,55 = 26,6 (regel uit hoofdstuk 2)

6,45102 3,17 ______________

26,6 1,00103 = 7,69

bLet op: 4,75 + 2,37 = 7,12, maar 106,3 0,75 = 105,6

7,12 ______ 105,6

5,34103 = 3,60102

A 42

amol gas 1,00 2,0

dm3 gas 24,0 x

x = 2,0 mol 24,0 dm3

_________________ 1,00 mol

= 48 dm3 CH4 (= 4,8101 dm3)

bmol gas 1,00 0,30

dm3 gas 24,0 x

x = 0,30 mol 24,0 dm3 ___________________

1,00 mol = 7,2 dm3 knalgas

cmol gas 1,00 0,060

dm3 gas 24,0 x

x = 0,060 mol 24,0 dm3

___________________ 1,00 mol

= 1,4 dm3 H2d

mol gas 1,00 2,5

dm3 gas 24,0 x

x = 2,5 mol 24,0 dm3

_________________ 1,00 mol

= 6,0101 dm3 CO



In plaats van het rekenen met kruisproducten mag je natuurlijk ook gebruikmaken van het omrekensche-ma zoals je dat in het leerboek hebt zien staan! Dat geldt ook voor de volgende opgaven.

A 43

adm3 gas 24,5 12,0

mol gas 1,00 x

x = 12,0 dm3 1,00 mol __________________

24,5 dm3 = 4,90101 mol CO2

bdm3 gas 24,5 4,0

mol gas 1,00 x

x = 4,0 dm3 1,00 mol __________________

24,5 dm3 = 0,16 mol zwaveltrioxide

(= 1,6101 mol)c

dm3 gas 24,5 18,0

mol gas 1,00 x

x = 18,0 dm3 1,00 mol __________________

24,5 dm3 = 0,735 mol O3

(= 7,35101 mol)d

dm3 gas 24,5 1,0

mol gas 1,00 x

x = 1,0 dm3 1,00 mol _________________

24,5 dm3 = 4,1102 mol Ar

B 44

aballon 1

dm3 gas 22,2 1,00

mol gas 1,00 x

x = 1,00 dm3 1,00 mol __________________

22,2 dm3 = 0,04505 mol CH4

mol 1,00 0,04505

gram 16,04 x

x = 0,04505 mol 16,04 g ____________________ 1,00 mol

= 0,723 g CH4

ballon 2

dm3 gas 22,2 1,00

mol gas 1,00 x

x = 1,00 dm3 1,00 mol __________________

22,2 dm3 = 0,04505 mol Ne

mol 1,00 0,04505

gram 20,08 x

x = 0,04505 mol 20,08 g ____________________ 1,00 mol

= 0,909 g Ne

ballon 3

dm3 gas 22,2 1,00

mol gas 1,00 x

x = 1,00 dm3 1,00 mol __________________

22,2 dm3 = 0,04505 mol He

mol 1,00 0,04505

gram 4,003 x

x = 0,04505 mol 4,003 g ____________________ 1,00 mol

= 0,180 g He

ballon 4

dm3 gas 22,2 1,00

mol gas 1,00 x

x = 1,00 dm3 1,00 mol __________________

22,2 dm3 = 0,04505 mol C3H8

mol 1,00 0,04505

gram 44,09 x

x = 0,04505 mol 44,09 g ____________________ 1,00 mol

= 1,99 g C3H8

ballon 5: Bereken eerst de gemiddelde molaire massa van lucht. Stel dat lucht voor 21 volumeprocent uit O2 (M = 2 16,00 g mol1) bestaat en voor de rest, 79volumeprocent uit N2 (M = 2 14,01 g mol

1). Gemiddelde molaire massa van lucht = 0,21 32,00 g mol1 + 0,79 28,02 g mol1 = 29 g mol1.

Nu je de molaire massa weet, kun je weer rekenen zoals bij de rest van deze opgave:

dm3 gas 22,2 1,00

mol gas 1,00 x

x = 1,00 dm3 1,00 mol ___________________

22,2 dm3 = 0,04505 mol lucht

mol 1,00 0,04505

gram 29 x

x = 0,04505 mol 29 g __________________ 1,00 mol

= 1,3 g lucht

bBij de beantwoording van deze vraag gaan we ervan uit dat p en T binnen en buiten de ballonnen hetzelf-de zijn. De ballonnen 1, 2 en 3 zullen stijgen in lucht,



omdat de dichtheid van de gassen waarmee ze gevuld zijn, kleiner is dan de dichtheid van lucht. Ballon 4 zal dalen, omdat de dichtheid van propaan groter is dan die van lucht. Ballon 5 zal ook dalen hoewel de dichtheid van het gas binnen de ballon gelijk is aan die buiten de ballon. De massa van de ballon geeft hier de doorslag.

B 45

aGegeven: dichtheid = 0,958 g mL1

liter 1,00103 (1,00 mL) 1,00 L

gram 0,958 x

x = 0,958 g 1,00 L _______________ 1,00103 L

= 958 g

1,00 L water heeft dus een massa van 958 g = (0,958 kg).

bmol 1,00 x

gram 18,02 958 (1,00 L)

x= 958 g 1,00 mol _______________ 18,02 g

= 53,16 mol H2O

mol gas 1,00 53,16

dm3 gas 31,1 x

x = 53,16 mol 31,1 dm3

___________________ 1,00 mol

= 1,65103 dm3 H2O(g)

B 46

awater (293 K) = 0,998 g mL1, benzeen (293 K) = 0,88 g mL1

bgram 0,998 1,00

milliliter 1,00 x

x = 1,00 g 1,00 mL _______________ 0,998 g

= 1,00 mL H2O

gram 0,88 1,00

milliliter 1,00 x

x = 1,00 g 1,00 mL _______________ 0,88 g

= 1,1 mL C6H6c1,00 mol H2O =

18,02 g.

gram 0,998 18,02

milliliter 1,00 x

x = 18,02 g 1,00 mL _________________ 0,998 g

= 18,1 mL H2O

1,00 mol C6H6 = 78,11 g

gram 0,88 78,11

milliliter 1,00 x

x = 78,11 g 1,00 mL _________________ 0,88 g

= 89 mL C6H6

dConclusie: voor vloeistoffen is het volume van n mol stof verschillend. (Dit geldt ook voor vaste stoffen.)

B 47

aethanol (293 K) = 0,80103 kg m3

bethanol (293 K) = 0,80103 kg m3 = 0,80103 g L1 = 0,80g mL1

gram 0,80 1,00

milliliter 1,00 x

x = 1,00 g 1,00 mL _______________ 0,80 g

= 1,3 mL

c1,00 mol C2H6O = 46,07 g

gram 46,07 1,00

mol 1,00 x

x = 1,00 g 1,00 mol ________________ 46,07 g

= 2,171102 mol ethanol

mol gas 1,00 2,171102

dm3 gas 29,5 x

x = 2,171102 29,5 dm3 ____________________

1,00 mol = 6,40102 mL ethanolgas

d 1,00 gram ethanol = 2,171102 mol ethanol (zie c).

mol 1,00 2,171102


x = 2,171102 mol 6,0221023 _________________________ 1,00 mol

= 1,311022 ethanol-

moleculene Het aantal moleculen moet gelijk blijven. Wat er ver-andert bij het verdampen en condenseren is de fase, niet de moleculen zelf. Er zitten dus evenveel etha-nolmoleculen in de bij c berekende hoeveelheid gas.

B 48

a In Binas tabel 7 vind je het molair volume bij 298 K, dit is 24,5 dm3 mol1.

Eerst 7 g CO2 omrekenen naar mol en dan naar volume.

mol CO2 1,00 x

gram CO2 44,01 7

x = 7 g 1,00 mol _____________ 44,01 g

= 0,1591 mol CO2

mol CO2 1,00 0,1591

dm3 CO2 24,5 x

x = 24,5 dm3 0,1591 mol _____________________

1,00 mol = 4 dm3 CO2



bIn Binas tabel 44 staat dat de oplosbaarheid vanCO2 bij 298 K 0,0335 mol per L is. Je moet 0,1591mol oplossen, dat lukt dus niet.

cJe moet de benodigde CO2 onder druk in de fles brengen.

B 49

aAls p V = constant moet blijven, dan moet 12 300 gelijk zijn aan 1,00 Vlucht bij een druk van 1,00 bar.

Dus in de fles is 12 L 300 bar _____________ 1,00 bar

= 3,6103 L lucht

samengeperst.bJe ademt 16 keer 800 mL lucht per minuut. Dat is 16 800 = 12 800 mL = 12,8 L per minuut.

minuten 1 x

liter lucht 12,8 3,6103

x = 3,6103 L 1 minuut __________________ 12,8 L

= 281 minuten.

Je kunt 281 ____ 60

= 4,7 uur doen met een persluchtfles.

c In de fles zit 3,6103 L lucht, daarvan is 1 __ 5 deel zuurstof.

Dit is 3,6103

_______ 5 = 7,2102 L zuurstof.

Vm = 24,5 dm3 mol1.

mol O2 1,00 x

dm3 O2 24,5 7,2102

x = 7,2102 dm3 1,00 mol _____________________ 24,5 dm3

= 29,388 mol zuurstof

mol O2 1,00 29,388

gram O2 32,00 x

x = 32,00 g 29,388 mol ___________________ 1,00 mol

= 9,4102 g zuurstof

d Ingeademd 1200 mL zuurstof per minuut, Vm = 24,5 dm

3 mol1

mol O2 1,00 x

dm3 O2 24,5 1,200

x = 1,200 dm3 1,00 mol ___________________

24,5 dm3 = 4,898102 mol zuurstof

mol O2 1,00 4,898102

gram O2 32,00 x

x = 32,00 g 4,898102 mol ______________________

1,00 mol = 1,57 g zuurstof

e De fles bevat 9,4102 g zuurstof, de longen nemen per minuut 1,57 g zuurstof op. Theoretisch zou je

dus 9,4102

_______ 1, 57

= 599 minuten = 10 uur met een

persluchtfles moeten doen.

f De longen nemen maar een gedeelte van de inge-ademde zuurstof op, een deel wordt weer uitge-ademd.

3.8Percentage, promillage en ppm

A 50

aDe hoeveelheid zwavel eerst omrekenen naar gram: 0,276 mg = 2,76104 g.

Het massapercentage zwavel is dan

2,76104

________ 4,5

100% = 6,1103%.

bNee, want je komt in procenten op een heel klein gehalte uit. In ppm was beter geweest, het gehalte was dan 61 ppm geweest.

A 51

In 240 mL bier bevindt zich: 5,0 ____ 100

240 mL = 12 mL alcohol.In 30 mL jenever bevindt zich: 35 ____

100 30 mL =

11 mL alcohol.

A 52

Als er 10 volume-ppm aanwezig mag zijn, is dat in

1,0dm3 lucht: 10 ___ 106

1,0 dm3 H2S = 1,0105 dm3 =

1,0102 cm3 H2S.

B 53

aTwee glazen bier komen overeen met 480 mL. Het alcoholpercentage is 5,0%.

Er zit dus: 5,0 ____ 100

480 mL = 24 mL alcohol in

twee bierglazen.bJe mag 0,5 in je lichaam hebben. Als het volume

56,6 L is, dan is dit gelijk aan: 0,5 _____ 1000

56,6 L =

0,0283 L = 3101 mL. De stelregel klopt omdat je met twee bierglazen net onder deze grens zit.cOok het volume van je lichaam is van belang. Als je volume kleiner is dan 56,6 L dan mag je dus minder alcohol drinken!

d Je mag 0,2 in je lichaam hebben. Als het volume

56,6 L is, dan is dit gelijk aan: 0,2 _____ 1000

56,6 L =

0,0113 L = 1101 mL. Met n bierglas zit je hier al op!



B 54

a0,040 g = 0,040106 g = 4,0108 g

Aantal massa-ppm penicilline = 4108 g _______

1,0 g 106 =

4102 ppm (of 0,04 massa-ppm).bDichtheid = massa _______

volume ofwel: massa = dichtheid volume

Massa lichaamsvocht:

gram 1,1 x

liter 1,0103 11

x = 11 L 1,1 g ___________ 1,0103 L

= 1,2104 g

Er is 0,04 massa-ppm per gram lichaamsvocht nodig, dus:

Massa penicilline = 1,2104 g 0,04 massa-ppm

__________________________ 106

=

4,8104 g 4,8104 g = 4,8101 mg (= 0,48 mg)cNee, bij een klein kind dient men een kleinere dosis toe, omdat de hoeveelheid lichaamsvocht bij een kind veel kleiner is.

C 55

a85,6% van 100 g = 85,6 g C; dat is:

gram 12,01 85,6

mol 1,00 x

x = 85,6 g 1,00 mol ________________ 12,01 g

= 7,13 mol C

14,4% van 100 g = 14,4 g H; dat is:

gram 1,008 14,4

mol 1,00 x

x = 14,4 g 1,00 mol ________________ 1,008 g

= 14,3 mol H.

bDe verhoudingsformule van de verbinding luidt: C7,127H14,29 ofwel CnH2n.

cDe molaire massa van de verbinding bedraagt 56,0 u: (12,01 n) + (1,008 2 n) = 14,03 n = 56,0 n = 4 De molecuulformule van de verbinding is dan: C4H8.

3.9Afsluiting

1

a,b 1 Ag is een metaal; het kan zowel in vaste als in vloeibare fase stroom geleiden.

2 ICl is een moleculaire stof; in geen enkele fase kan deze stof stroom geleiden.

3 Na2S is een zout. In vaste toestand is er geen stroomgeleiding, in gesmolten toestand wel.

4 K is een metaal; het kan zowel in vaste als in vloei-bare fase stroom geleiden.

5 S8 is een moleculaire stof; in geen enkele fase is er stroomgeleiding.

6 PbCl2 is een zout. In vaste toestand is er geen stroomgeleiding, in gesmolten toestand wel.

7 H2O is een moleculaire stof; in geen enkele fase is er stroomgeleiding.

8 Ni is een metaal; het kan zowel in de vaste als in de vloeibare fase stroom geleiden.

formule soortstof elektrischegeleiding

invastefase invloeibarefase

Ag metaal + +

ICl mol stof

Na2S zout +

K metaal + +

S8 mol stof

PbCl2 zout +

H2O mol stof

Ni metaal + +

3.8

2

aDe elementen silicium en chloor zijn allebei niet-metalen. Een verbinding van deze twee atoomsoor-ten wordt dus altijd een moleculaire stof. Dat klopt ook met de betrekkelijk lage kookpunten.

bmonosiliciumtetrachloride:

Si Cl

Cl

Cl

Cl

disiliciumhexachloride:

Si SiCl

Cl

Cl

Cl

Cl

Cl



trisiliciumoctachloride:

Si SiCl

Cl

Cl

Cl

Cl

Si Cl

Cl

Cl

Als je een telwoord zoekt dat je niet hebt geleerd (groter dan zes) kun je dat opzoeken in Binas tabel 66C.

cAls de molecuulmassa groter wordt, dan wordt de vanderwaalsbinding sterker en daarmee het kook-punt hoger.

d Het kookpunt van SiCl4 is veel lager dan het kook-punt van de andere verbindingen. Het kan dus via destillatie verkregen worden.

3

aMethanal is (g), de andere stoffen zijn (l).bhydrazine:

N N

H

H H

H

N N

H

H H

H N N

H

H H

H . . . . . .

. . . . . .

ethaandiol:

CCO

O

H

HH

HH

H

CCO

O

H

HH

HH

H

C

C

O

O

H

H

H

H

H

H

. . .

. . .

c In ethaandiol komen waterstofbruggen voor, in ethaanthiol niet. Hierdoor worden de bindingen tus-sen de moleculen in ethaanthiol gemakkelijk verbro-ken: lager smelten kookpunt.

4

aDe covalentie van stikstof is 3, dat betekent dat in een molecuul N2 er een driedubbele binding is tus-sen de N-atomen, een zeer sterke binding.

bDe term ontleden wordt gebruikt voor deeltjes die uit twee of meer verschillende atomen zijn opgebouwd. Het stikstofmolecuul bestaat twee dezelfde atomen.

cN2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g)d Atoombindingen, het is een moleculaire stof.e Vanderwaalsbinding

f De N-kant is een beetje negatief geladen omdat het N-atoom een hogere elektronegativiteit heeft dan de H-atomen. De elektronen bevinden zich dus meer richting het N-atoom dan richting de H-atomen.

g Ammoniak is een polair molecuul. Het is in staat om waterstofbruggen te vormen. Daarom is het goed oplosbaar in water.

5

aMassaverhouding P : O = 43,69 : 56,31. Deze massaverhouding moet worden omgezet naar de verhouding in aantallen atomen, dus deel je de massas door de atoommassas:

Atoomverhouding P : O = 43,69 ______ 30,97

: 56,31 ______ 16,00

= 1 : 2,5 = 2 : 5

De verhoudingsformule is : (P2O5)n.bDe molecuulmassa van P2O5 is 141,9 u, de mole-cuulmassa van (P2O5)n is dan n 141,9 u. De mole-cuulmassa van de verbinding blijkt 284 u te zijn, dat is dus tweemaal zoveel. n = 2, dus de molecuulfor-mule is P4O10.

6

aMether = (4 12,01) + (10 1,008) + (1 16,00) = 74,12 g mol1

b308 K = 35 C (Binas tabel 42B)

Antwoorden Chemie Overal 4 vwo

Documents

Transcript of Antwoorden Chemie Overal 4 vwo