H 12 Zuren en basen SCHEIKUNDE THEORIE KLAS

H 12: Zuren en basen SCHEIKUNDE THEORIE KLAS 1 1

Doel Hoofdstuk • Het behandelen van zuren en basen • Het kunnen rekenen met p. H, p. OH • Opnoemen eigenschappen chemische stoffen. 2

Inhoud lessenreeks • Les 1: H 12. 1 t/m H 12. 5 (blz. 159 t/m 169) • Les 2: H 12. 6 t/m H 12. 10 (blz. 169 t/m 173) • Les 3: H 12. 11 t/m H 12. 15 (blz. 173 t/m 181) • Les 4: H 12. 16 t/m H 12. 17 (blz. 181 t/m 185) • Les 5: uitloop / vragen 3

Benodigdheden les 1 • Smartphone • Boek “MLO voor de chemie” • Schrift • pen 4

Lesdoelen les 1 • De leerling kan aan het einde van de les: Aangeven wat een zuur of base is • Aangeven welke p. H’s er horen bij een zuur of base • Aangeven wat een zuur/basepaar is • Triviale namen opnoemen van veelgebruikte sterke zuren en basen. • 5

Definities • Zuur: een molecuul dat een proton kan afstaan. • Vb: H 2 O -> H+ + OH- • Base: een molecuul dat een proton kan opnemen. Hiervoor wordt vaak een vrij elektronenpaar gebruikt. • Vb: H 2 O + H+ -> H 3 O+ 7

Zuren (12. 2) • Enkele zuren kunnen meerdere protonen afstaan, zoals H 2 SO 4: Reactie 1: H 2 SO 4 + H 2 O → HSO 4 - + H 3 O+ • Reactie 2: HSO 4 - + H 2 O → SO 42 - + H 3 O+ • • Sommige basen kunnen meerdere protonen opnemen, zoals Cu(OH)2. Reactie 1: Cu(OH)2 + H 3 O+ → Cu. OH+ + 2 H 2 O • Reactie 2: Cu. OH+ + H 3 O+ → Cu 2+ + 2 H 2 O • 8

Sterke zuren en basen (Overnemen in schrift) • Sterk zuur: • • perchloorzuur, (waterstofperchloraat), HCl. O 4 zwavelzuur, (diwaterstofsulfaat), H 2 SO 4 chloorzuur, (waterstofchloraat), HCl. O 3 waterstofjodide, HI waterstofbromide, HBr zoutzuur, (waterstofchloride), HCl salpeterzuur (waterstofnitraat), HNO 3 het hydronium-ion, H 3 O+ • Sterke base: • • • Natriumhydroxide (Na. OH, de oplossing heet natronloog) Calciumhydroxide (Ca(OH)2, de oplossing heet kalkwater) Bariumhydroxide (Ba(OH)2, de oplossing heet barietwater) Kaliumhydroxide (KOH, de oplossing heet kaliloog) natriumhydride (Na. H), natriumamide (Na. NH 2) 9

Geef oplosvergelijking van zuur/base in water (Opstellen in schrift) • Sterk zuur: • • perchloorzuur, (waterstofperchloraat), HCl. O 4 zwavelzuur, (diwaterstofsulfaat), H 2 SO 4 chloorzuur, (waterstofchloraat), HCl. O 3 waterstofjodide, HI waterstofbromide, HBr zoutzuur, (waterstofchloride), HCl salpeterzuur (waterstofnitraat), HNO 3 het hydronium-ion, H 3 O+ • Sterke base: • • • Natriumhydroxide (Na. OH, de oplossing heet natronloog) Calciumhydroxide (Ca(OH)2, de oplossing heet kalkwater) Bariumhydroxide (Ba(OH)2, de oplossing heet barietwater) Kaliumhydroxide (KOH, de oplossing heet kaliloog) natriumhydride (Na. H), natriumamide (Na. NH 2) 10

Benodigdheden les 2 • Rekenmachine • Smartphone • Boek “MLO voor de chemie” • Schrift • pen 11

Lesdoelen les 2 • De leerling kan aan het einde van de les: Vertellen wat het verband is tussen Kw en p. H • Rekenen met waterevenwicht • Voorbeelden geven van het p. H van stoffen. • 12

Geconjugeerde zuren en basen • Geconjugeerde zuurbase paar: Een zuur en base dat bij elkaar hoort. • Voorbeelden: H 2 SO 4 / HSO 4 • Cu(OH)2 / Cu. OH+ • • Meer koppels in tabel 12. 3 (blz. 168) • Triviale namen van veelgebruikte zuren in tabel 12. 4 (blz. 169) 13

Opdrachten maken / huiswerk • Opdracht 1 (blz. 161) • Opdracht 2 (blz. 163) • Opdracht 3 (blz. 165) • Opdracht 4 (blz. 167) 14

Waterevenwicht • 15

Effecten sterk zuur op concentraties • Kw = altijd 10 -14. • Stel: we voegen 0, 001 mol HCl toe aan 1 L H 2 O. Effect evenwicht? • [H 3 O+] wordt 0, 001 mol/L • [OH-] kan berekend worden. • Kw = [OH-]∙[H 3 O+] = 1∙ 10 -14 • Kw = [OH-]∙ 0, 001 = 1∙ 10 -14 • [OH-] = 10 -14 / 10 -3 = 1∙ 10 -11 mol/L 16

Effecten sterke base op concentraties • Kw = altijd 10 -14. • Stel: we voegen 0, 001 mol Na. OH toe aan 1 L H 2 O. Effect evenwicht? • [OH-] wordt 0, 001 mol/L • [H 3 O+] kan berekend worden. • Kw = [OH-]∙[H 3 O+] = 1∙ 10 -14 • Kw = 0, 001∙[H 3 O+] = 1∙ 10 -14 • [H 3 O+] = 10 -14 / 10 -3 = 1∙ 10 -11 mol/L 17

Opdrachten maken • Opdracht 5 (blz. 171) • Opdracht 6 (blz. 171) 18

Benodigdheden les 3 • rekenmachine • Boek “MLO voor de chemie” • Schrift • pen 19

Lesdoelen les 3 • De leerling kan aan het einde van de les: Rekenen met p. H van verschillende oplossingen • Eigenschappen opnoemen van bekende zuren en basen. • 20

Theorie vorige lessen • Zuren kunnen (meerdere) protonen afstaan. • Basen kunnen (meerdere) protonen opnemen. • Kw = [OH-]∙[H 3 O+] = 1∙ 10 -14 21

p. H • Wat is p. H? • Omdat de getallen erg klein zijn wordt de macht van 10 genomen • Als [H+]= 0, 0001 dan geldt 0, 0001 = 10 -4 dan p. H = 4 • Dus: [H+] = 10 - p. H • Definitie: p. H = - log [H 3 O+]= - log [H+] • PAS OP ! Van p. H= 4 naar p. H= 5 is een factor 10 22

Voorbeelden p. H-berekening (2 minuten) • Formule: p. H = - log [H 3 O+] • [H 3 O+] = 0, 001 mol/L → p. H = …. • [H 3 O+] = 1∙ 10 -11 mol/L → p. H = …. • [H 3 O+] = 1∙ 10 -7 mol/L → p. H = …. • [H 3 O+] = 6, 1∙ 10 -11 mol/L → p. H = …. • [H 3 O+] = 6, 1∙ 10 -1 mol/L → p. H = …. • [H 3 O+] = 4, 1∙ 10 -7 mol/L → p. H = …. 23

Voorbeelden p. H • [H 3 O+] = 0, 001 mol/L → p. H = - log (0, 001) = 3, 0 • [H 3 O+] = 1∙ 10 -11 mol/L → p. H = - log (1∙ 10 -11)= 11, 0 • [H 3 O+] = 1∙ 10 -7 mol/L → p. H = - log (1∙ 10 -7) = 7, 0 • [H 3 O+] = 6, 1∙ 10 -11 mol/L → p. H = - log (6, 1∙ 10 -11) = 10, 21 • [H 3 O+] = 6, 1∙ 10 -1 mol/L → p. H = - log (6, 1∙ 10 -11) = 0, 21 • [H 3 O+] = 4, 1∙ 10 -7 mol/L → p. H = - log (4, 1∙ 10 -7) = 6, 39 24

p. H naar [H 3 O+] • p. H = - log [H 3 O+] = 10 -p. H • p. H = 3, 0 -> [H 3 O+] = 0, 001 mol/L ? ? • p. H = 11, 0 -> [H 3 O+] = 1∙ 10 -11 mol/L ? ? • p. H = 7, 0 -> [H 3 O+] = 1∙ 10 -7 mol/L • p. H = 10, 21 -> [H 3 O+] = 6, 1∙ 10 -11 mol/L ? ? 25

Opdrachten maken / Huiswerk • Opdracht 7 (blz. 173) • Opdracht 8 (blz. 173) • Opdracht 9 (blz. 173) • Opdracht 10 (blz. 173) 26

Regel • ALS: p. H = - log [H 3 O+] • DAN: p. OH = - log [OH-] • DUS: p. H + p. OH = 14 WANT: - log Kw = - log 10 -14 = 14 • Elke p. H stap is een factor 10 • Bij 10 x verdunnen 1 p. H dichter naar p. H = 7 • Factor 2 verdunnen dan p. H 0, 303 dichter naar 7 27

Voorbeelden p. OH • [H 3 O+] = 0, 001 mol/L → p. H = - log (0, 001) = 3, 0 • [OH-] = 1∙ 10 -11 mol/L → p. OH = - log (1∙ 10 -11)= 11, 0 • [H 3 O+] = 1∙ 10 -11 mol/L → p. H = - log (1∙ 10 -11)= 11, 0 • [OH-] = 0, 001 mol/L → p. OH = - log (0, 001) = 3, 0 • [H 3 O+] = 1∙ 10 -7 mol/L → p. H = - log (1∙ 10 -7) = 7, 0 28

Opdrachten maken • Opdracht 11 (blz. 174 ) • Opdracht 12 (blz. 175) • Opdracht 13 (blz. 175) • Opdracht 14 (blz. 175) • Opdracht 15 (blz. 175) 29

Huiswerkcontrole • Reden: vermoeden huiswerk niet maken • Huiswerk was: • Alle opdrachten t/m opdracht 15 • Huiswerk niet af: Uit klas, na project alle opgaven hoofdstuk af!! • Handgeschreven samenvatting hoofdstuk 12. • 30

Benodigdheden les 4 • Rekenmachine • Boek “MLO voor de chemie” • Schrift • Pen 31

Lesdoelen les 4 • De leerling kan: Berekenen hoe een stof geneutraliseerd kan worden • Aangeven wat een amfolyt is. • De protolysegraad van enkele zwakke zuren berekenen • 32

Samenvatting 12. 13 Stof Structuur Max concentratie Dichtheid Eigenschappen Zwavelzuur H 2 SO 4 98% (m/m) 1, 84 g/ml Sterk vochtopnemend Zwaarder dan water Salpeterzuur HNO 3 65% (m/m) 1, 40 g/ml Ontleedt onder licht / oxiderend Zoutzuur HCl KOH / Na. OH 40% (m/m) max 36% (m/m) handel 1, 19 g/m. L Gas bij kamertemperatuur Sterk bijtend Hygroscopisch / warmte vrij bij oplossen / goed oplosbaar Ammoniak NH 3 Natriumcarbonaat Na 2 CO 3 25% (m/m) max 10% (m/m) huishoud Bestanddeel kunstmest huishoudmiddel schoonmaakmiddel 33

Neutralisatie (12. 15) • Neutraliseren van zuur of base = p. H naar 7, 0 brengen • Hoe: p. H lager dan 7 (dus zuur): toevoegen base aan oplossing • p. H hoger dan 7 (dus base): toevoegen zuur aan oplossing • • Voorbeeld blz. 181 bekijken 34

Maken opdracht • Opdracht 16 (blz. 181) tijdens de les • Opdracht 17 (blz. 181) • Opdracht 18 (blz. 181) • Huiswerk: lezen 12. 13 (blz. 176 t/m 179)!! 35

Amfolyt (12. 16) • Amfolyt = molecuul dat zowel zuur als basisch kan zijn. • Voorbeeld: HSO 4 • Reacties: H 2 O + HSO 4 - → SO 42 - + H 3 O+ • H 3 O+ + HSO 4 - → H 2 SO 4 + OH • 36

Opdrachten maken • Opdracht 19 (blz. 182) tijdens de les • Opdracht 20 (blz. 182) • Opdracht 21 (blz. 182) • Opdracht 22 (blz. 182) 37

Zwakke zuren en basen (12. 17) • Zwakke zuren: zuren waarvan niet 100% van alle moluculen het proton afstaan. • Voorbeeld azijnzuur p. K= 4, 77 is maar voor 4% gesplitst. • Zwakke basen: basen die niet 100% protonen opnemen. • Voorbeeld ijzerhydroxide • Protolysegraad: fractie zuur of base, dat gesplitst is • Voorbeelden in tabel 12. 6 (blz. 183) 38

Maken opdrachten • Opdracht 23 (blz. 184) tijdens de les • Opdracht 24 (blz. 184) • Opdracht 25 (blz. 184) • Opdracht 26 (blz. 184) • Opdracht 27 (blz. 184) • Opdracht 28 (blz. 185) 39

Les 5 (reserve) • Extra opdrachten • Sheets 40 – 44: Opdrachten • Sheets 45 – 50: beantwoording opdracht gewenst: eerst opdracht maken en daarna controleren. 40

Bekend bij leerlingen • De leerling kan nu: • • Aangeven wat een zuur of base is Aangeven welke p. H’s er horen bij een zuur of base Aangeven wat een zuur/basepaar is Triviale namen opnoemen van veelgebruikte sterke zuren en basen Aangeven wat het verband is tussen Kw en p. H Rekenen met waterevenwicht en p. H Eigenschappen van bekende zuren en basen opnoemen. 41

Extra combinatie opdrachten • Een oplossing van 10 mmol HCN in 250 m. L H 2 O kent een protolysegraad van 10%. Wat is het p. H? • Een oplossing van 33 g CH 3 COOH in 100 m. L H 2 O kent een protolysegraad van 6, 1*10 -4. Wat is het p. H? • Een oplossing van 0, 1 mol/L azijnzuur (CH 3 COOH) kent een p. H van 3, 45. Bereken de protolysegraad van azijnzuur. • Bekend is dat een oplossing van 10 mmol HCN in 250 m. L H 2 O een p. H kent van 6, 0 tijdens het experiment. Wat is de protolysegraad? 42

Extra combinatie opdrachten • Een oplossing van 2, 5 mmol Ag. OH in 10 m. L H 2 O kent een p. H van 6, 7. Bereken de protolysegraad. • Gegeven is dat onder bepaalde omstandigheden het volgende geldt van oplossen van 100 g H 2 SO 4 in 1 L water. • Koplos, 1 = 100% en Koplos, 2 = 25% Bepaal het ontstane p. H. • De oplossing hierboven wordt 2 x verdund. Welke effect op p. H heeft dit? Herhaal dit 2 x. 43

Een oplossing van 10 mmol HCN in 250 m. L H 2 O kent een protolysegraad van 10%. Wat is het p. H? • Stap 1: de concentratie HCN bepalen • c(HCN) = 10 / 250 = 0, 04 mmol/m. L = 0, 04 mol/L • Stap 2: concentratie H 3 O+ bepalen • [H 3 O+] = 10% * 0, 04 = 0, 004 mol/L • Stap 3: p. H berekenen • p. H = - log (0, 004) = 2, 40 44

Een oplossing van 33 g CH 3 COOH in 100 m. L H 2 O kent een protolysegraad van 6, 1*10 -4. Wat is het p. H? • Stap 1: bereken aantal mol CH 3 COOH • Mol CH 3 COOH = 33 / 60 = 0, 55 mol • Stap 1: de concentratie HCN bepalen • c(HCN) = 0, 55 / 0, 1 = 5, 5 • Stap 2: concentratie H 3 O+ bepalen • [H 3 O+] = 6, 1*10 -4 * 5, 5 = 0, 0034 mol/L • Stap 3: p. H berekenen • p. H = - log (0, 0034) = 2, 47 45

Een oplossing van 0, 1 mol/L azijnzuur (CH 3 COOH) kent een p. H van 3, 45. Bereken de protolysegraad van azijnzuur. • Stap 1: [H 3 O+] bepalen • [H 3 O+] = 10 -3, 45 = 3, 55*10 -4 mol/L • Stap 2: protolysegraad berekenen • Α = 3, 55*10 -4 / 0, 1 = 3, 55*10 -3 46

Bekend is dat een oplossing van 10 mmol HCN in 250 m. L H 2 O een p. H kent van 6, 0 tijdens het experiment. Wat is de protolysegraad? • Stap 1: concentratie HCN bepalen • c(HCN) = 10 / 250 = 0, 004 mol/L • Stap 2: [H 3 O+] bepalen • [H 3 O+] = 10 -6 mol/L • Stap 3: protolysegraad berekenen • Α = 10 -6 / 0, 004 = 2, 5*10 -4 47

Een oplossing van 2, 5 mmol Ag. OH in 10 m. L H 2 O kent een p. H van 6, 7. Bereken de protolysegraad. • Stap 1: p. OH bepalen • p. OH = p. K – p. H = 14 – 6, 7 = 7, 3 • Stap 2: Bepalen [OH-] • [OH-] = 10 -7, 3 = 5, 011*10 -8 mol/L • Stap 3: Bepalen [“Ag. OH”] • 2, 5 / 0, 01 = 250 mol/L • Stap 4: Bepalen protolysegraad • 5, 011*10 -8 / 250 = 2*10 -10 48

Gegeven is dat onder bepaalde omstandigheden het volgende geldt van oplossen van 100 g H 2 SO 4 in 1 L water. Koplos, 1 = 100% en Koplos, 2 = 25% Bepaal het ontstane p. H. • Concentratie H 2 SO 4 bepalen: • (100 g / 98 g/mol) = 1, 02 mol / 1 L = 1, 02 mol/L • Concentratie H 3 O+ bepalen • 1, 25* 1, 02 = 1, 278 mol/L • p. H berekenen • -log (1, 278) = -0, 106 49

De oplossing van p. H = 3 wordt 2 x verdund. Welk p. H ontstaat er? Herhaal dit 2 x. • p. H = 3 • [H 3 O+]oud = 10 -3 mol/L • [H 3 O+]nieuw = oud / 2 = 0, 0095 mol/L • p. H = - log (0, 0005) = 3, 3 • [H 3 O+]nieuw = 0, 0005 / 2 = 0, 00025 mol/L • p. H = - log (0, 00025 = 3, 6 • Na nogmaals 2 x verdunnen • p. H = 3, 9 hint: bereken log 2 = …… 50

Kennistest H 12. 13 • Socrative 51