H12 pH zuren en basen.pps

(1)

H12: Zuren en basen

(2)

Doel Hoofdstuk

• _{Het behandelen van zuren en basen} • _{Het kunnen rekenen met pH, pOH}

(3)

Inhoud lessenreeks

• _{Les 1: H12.1 t/m H12.5 (blz. 159 t/m 169)} • _{Les 2: H12.6 t/m H12.10 (blz. 169 t/m 173)} • _{Les 3: H12.11 t/m H12.15 (blz. 173 t/m 181)} • _{Les 4: H12.16 t/m H12.17 (blz. 181 t/m 185)} • _{Les 5: uitloop / vragen}

(4)

Benodigdheden les 1

• _Smartphone

• _{Boek “MLO voor de chemie”} • _Schrif

(5)

Lesdoelen les 1

• _{De leerling kan aan het einde van de les:}

• _{Aangeven wat een zuur of base is}

• _{Aangeven welke pH’s er horen bij een zuur of base} • _{Aangeven wat een zuur/basepaar is}

(6)

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 3O+

(7)

Zuren (12.2)

• _{Enkele zuren kunnen meerdere protonen afstaan, zoals H}₂_SO₄_:

• _{Reactie 1: H}₂_SO₄_{+ H}₂_{O → HSO}₄- + H₃O+

• _{Reactie 2: HSO}₄- + H

2O → SO42- + H3O+

• _{Sommige basen kunnen meerdere protonen opnemen, zoals}

Cu(OH)2.

• _{Reactie 1: Cu(OH)}₂_{+ H}₃_O+ → CuOH+ + 2 H₂O

(8)

Sterke zuren en basen

(Overnemen in schrif)

• _{Sterk zuur:} • _{perchloorzuur,} (waterstofperchloraat), HClO4 • _{zwavelzuur, (diwaterstofsulfaat),} H2SO4 • _{chloorzuur, (waterstofchloraat),} HClO3 • _{waterstofjodide, HI} • _{waterstofbromide, HBr} • _{zoutzuur, (waterstofchloride), HCl} • _{salpeterzuur (waterstofnitraat),} HNO3 • _{het hydronium-ion, H}₃_O+ • _{Sterke base:} • _{Natriumhydroxide (NaOH,}

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 (NaH),} • _{natriumamide (NaNH}₂₎

(9)

Geef oplosvergelijking van zuur/base in water

(Opstellen in schrif)

• _{Sterk zuur:} • _{perchloorzuur,} (waterstofperchloraat), HClO4 • _{zwavelzuur, (diwaterstofsulfaat),} H2SO4 • _{chloorzuur, (waterstofchloraat),} HClO3 • _{waterstofjodide, HI} • _{waterstofbromide, HBr} • _{zoutzuur, (waterstofchloride), HCl} • _{salpeterzuur (waterstofnitraat),} HNO3 • _{het hydronium-ion, H}₃_O+ • _{Sterke base:} • _{Natriumhydroxide (NaOH,}

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 (NaH),} • _{natriumamide (NaNH}₂₎

(10)

Benodigdheden les 2

• _Rekenmachine • _Smartphone

(11)

Lesdoelen les 2

• _{Vertellen wat het verband is tussen K}_w_{en pH} • _{Rekenen met waterevenwicht}

(12)

Geconjugeerde zuren en basen

• _{Geconjugeerde zuurbase paar: Een zuur en base dat bij elkaar}

hoort.

• _Voorbeelden:

• _H₂_SO₄_{/ HSO}₄

-• _Cu(OH)₂_{/ CuOH}+

• _{Meer koppels in tabel 12.3 (blz. 168)}

(13)

Opdrachten maken / huiswerk

• _{Opdracht 1 (blz. 161)} • _{Opdracht 2 (blz. 163)} • _{Opdracht 3 (blz. 165)} • _{Opdracht 4 (blz. 167)}

(14)

(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?

• [H3O+] wordt 0,001 mol/L

• _[OH-] kan berekend worden.

• _K_w_{= [OH}-] [H∙

3O+] = 1 10∙ -14

• Kw = [OH-] 0,001 = 1 10∙ ∙ -14

(16)

Effecten sterke base op concentraties

• Kw = altijd 10-14.

• _{Stel: we voegen 0,001 mol NaOH toe aan 1 L H}₂_O.

Effect evenwicht?

• _[OH-] wordt 0,001 mol/L

• _[H₃_O+] kan berekend worden. • Kw = [OH-] [H∙ 3O+] = 1 10∙ -14 • Kw = 0,001 [H∙ 3O+] = 1 10∙ -14

(17)

Opdrachten maken

• _{Opdracht 5 (blz. 171)} • _{Opdracht 6 (blz. 171)}

(18)

Benodigdheden les 3

• _rekenmachine

(19)

Lesdoelen les 3

• _{Rekenen met pH van verschillende oplossingen}

(20)

Theorie vorige lessen

• _{Zuren kunnen (meerdere) protonen afstaan.} • _{Basen kunnen (meerdere) protonen opnemen.} • _K_w_{= [OH}-] [H∙

(21)

pH

• _{Wat is pH?}

• _{Omdat de getallen erg klein zijn wordt de macht van 10 genomen} • _{Als [H}+]= 0,0001 dan geldt 0,0001 = 10 -4 dan pH = 4

• _{Dus: [H}

+

] = 10

- pH

• _{Definitie: pH = - log [H}

₃

_O

+

]= - log [H

+

]

(22)

Voorbeelden pH-berekening (2 minuten)

• _{Formule: pH = - log [H}₃_O+] • _[H₃_O+] = 0,001 mol/L → pH = …. • _[H₃_O+] = 1 10∙ -11 mol/L → pH = …. • _[H₃_O+] = 1 10∙ -7 mol/L → pH = …. • _[H₃_O+] = 6,1 10∙ -11 mol/L → pH = …. • [H3O+] = 6,1 10∙ -1 mol/L → pH = …. • _[H₃_O+] = 4,1 10∙ -7 mol/L → pH = ….

(23)

Voorbeelden pH

• _[H₃_O+] = 0,001 mol/L → pH = - log (0,001) = 3,0 • _[H₃_O+] = 1 10∙ -11 mol/L → pH = - log (1 10∙ -11)= 11,0 • _[H₃_O+] = 1 10∙ -7 mol/L → pH = - log (1 10∙ -7) = 7,0 • _[H₃_O+] = 6,1 10∙ -11 mol/L → pH = - log (6,1 10∙ -11) = 10,21 • _[H₃_O+] = 6,1 10∙ -1 mol/L → pH = - log (6,1 10∙ -11) = 0,21 • [H3O+] = 4,1 10∙ -7 mol/L → pH = - log (4,1 10∙ -7) = 6,39

(24)

pH naar [H

₃

O

+

_]

• _{pH = - log [H}₃_O+] [H3O+] = 10-pH • _{pH = 3,0} _{-> [H}₃_O+] = 0,001 mol/L ?? • _{pH = 11,0} _{-> [H}₃_O+] = 1 10∙ -11 mol/L ?? • _{pH = 7,0} _{-> [H}₃_O+] = 1 10∙ -7 mol/L • pH = 10,21 -> [H3O+] = 6,1 10∙ -11 mol/L ??

(25)

Opdrachten maken / Huiswerk

(26)

Regel

• _{ALS: pH = - log [H}₃_O+]

• _{DAN: pOH = - log [OH}-]

• _{DUS: pH + pOH = 14}

WANT: - log Kw = - log 10-14 = 14

• _{Elke pH stap is een factor 10}

• _{Bij 10x verdunnen 1 pH dichter naar pH = 7}

(27)

Voorbeelden pOH

• _[H₃_O+] = 0,001 mol/L → pH = - log (0,001) = 3,0

• _{[OH-] = 1 10}_∙ -11 mol/L → pOH = - log (1 10∙ -11)= 11,0

• _[H₃_O+] = 1 10∙ -11 mol/L → pH = - log (1 10∙ -11)= 11,0

• _[OH-] = 0,001 mol/L → pOH = - log (0,001) = 3,0

(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

(31)

Lesdoelen les 4

• _{De leerling kan:}

• _{Berekenen hoe een stof geneutraliseerd kan worden} • _{Aangeven wat een amfolyt is.}

(32)

Samenvatting 12.13

Stof Structuur Max concentratie Dichtheid Eigenschappen

Zwavelzuur H₂SO₄ 98% (m/m) 1,84 g/ml Sterk vochtopnemend

Zwaarder dan water

Salpeterzuur HNO₃ 65% (m/m) 1,40 g/ml Ontleedt onder licht / oxiderend

Zoutzuur HCl 40% (m/m) max

36% (m/m) handel 1,19 g/mL

Gas bij kamertemperatuur Sterk bijtend

KOH / NaOH KOH /

NaOH

Hygroscopisch / warmte vrij bij oplossen / goed oplosbaar

Ammoniak NH₃ 25% (m/m) max 10% (m/m) huishoud Bestanddeel kunstmest huishoudmiddel Natrium-carbonaat Na₂CO₃ schoonmaakmiddel

(33)

Neutralisatie (12.15)

• _{Neutraliseren van zuur of base = pH naar 7,0 brengen} • _Hoe:

• _{pH lager dan 7 (dus zuur): toevoegen base aan oplossing} • _{pH hoger dan 7 (dus base): toevoegen zuur aan oplossing}

(34)

Maken opdracht

• _{Opdracht 16 (blz. 181) tijdens de les} • _{Opdracht 17 (blz. 181)}

• _{Opdracht 18 (blz. 181)}

(35)

Amfolyt (12.16)

• _{Amfolyt = molecuul dat zowel zuur als basisch kan zijn.} • _{Voorbeeld: HSO}₄

-• _Reacties:

• _H₂_{O + HSO}₄- → SO₄2- + H₃O+

(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 pK= 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}

(38)

Maken opdrachten

• _{Opdracht 23 (blz. 184) tijdens de les} • _{Opdracht 24 (blz. 184)}

(39)

Les 5 (reserve)

• _{Extra opdrachten}

• _{Sheets 40 – 44: Opdrachten}

• _{Sheets 45 – 50: beantwoording opdracht}

(40)

Bekend bij leerlingen

• _{De leerling kan nu:}

• _{Aangeven wat een zuur of base is}

• _{Aangeven welke pH’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 pH}

• _{Rekenen met waterevenwicht en pH}

(41)

Extra combinatie opdrachten

• _{Een oplossing van 10 mmol HCN in 250 mL H}₂_{O kent een}

protolysegraad van 10%. Wat is het pH?

• Een oplossing van 33 g CH3COOH in 100 mL H2O kent een

protolysegraad van 6,1*10-4. Wat is het pH?

• _{Een oplossing van 0,1 mol/L azijnzuur (CH}₃_{COOH) kent een pH van}

3,45. Bereken de protolysegraad van azijnzuur.

• _{Bekend is dat een oplossing van 10 mmol HCN in 250 mL H}₂_{O een}

(42)

Extra combinatie opdrachten

• _{Een oplossing van 2,5 mmol AgOH in 10 mL H2O kent een pH van}

6,7. Bereken de protolysegraad.

• _{Gegeven is dat onder bepaalde omstandigheden het volgende geldt}

van oplossen van 100 g H2SO4 in 1 L water.

• _K_oplos,1_{= 100% en K}_oplos,2_{= 25%}

Bepaal het ontstane pH.

• _{De oplossing hierboven wordt 2x verdund. Welke effect op}

(43)

Een oplossing van 10 mmol HCN in 250 mL H

₂

O kent

een protolysegraad van 10%. Wat is het pH?

• _{Stap 1: de concentratie HCN bepalen}

• _{c(HCN) = 10 / 250 = 0,04 mmol/mL = 0,04 mol/L}

• Stap 2: concentratie H3O+ bepalen

• _[H₃_O+] = 10% * 0,04 = 0,004 mol/L

• _{Stap 3: pH berekenen}

(44)

Een oplossing van 33 g CH

₃

COOH in 100 mL H

₂

O kent

een protolysegraad van 6,1*10

-4

_{. Wat is het pH?}

• _{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

• _[H₃_O+] = 6,1*10-4 * 5,5 = 0,0034 mol/L

• _{Stap 3: pH berekenen}

(45)

Een oplossing van 0,1 mol/L azijnzuur (CH

₃

COOH) kent een

pH van 3,45. Bereken de protolysegraad van azijnzuur.

• _{Stap 1: [H}₃_O+] bepalen

• _[H₃_O+] = 10-3,45 = 3,55*10-4 mol/L

• _{Stap 2: protolysegraad berekenen}

(46)

Bekend is dat een oplossing van 10 mmol HCN in 250 mL H

₂

O

een pH 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: [H3O+] bepalen

• _[H₃_O+] = 10-6 mol/L

• _{Stap 3: protolysegraad berekenen}

(47)

Een oplossing van 2,5 mmol AgOH in 10 mL H2O kent

een pH van 6,7. Bereken de protolysegraad.

• _{Stap 1: pOH bepalen}

• _{pOH = pK – pH = 14 – 6,7 = 7,3}

• _{Stap 2: Bepalen [OH-]}

• _{[OH-] = 10}-7,3 = 5,011*10-8 mol/L

• _{Stap 3: Bepalen [“AgOH”]}

• _{2,5 / 0,01 = 250 mol/L}

• _{Stap 4: Bepalen protolysegraad}

(48)

Gegeven is dat onder bepaalde omstandigheden het

volgende geldt van oplossen van 100 g H

₂

SO

₄

in 1 L water.

K

_oplos,1

= 100% en K

_oplos,2

= 25%

Bepaal het ontstane pH.

• _{Concentratie H}₂_SO₄_bepalen:

• _{(100 g / 98 g/mol) = 1,02 mol / 1L = 1,02 mol/L}

• _{Concentratie H}₃_O+ bepalen

• _{1,25* 1,02 = 1,278 mol/L}

• _{pH berekenen}

(49)

De oplossing van pH = 3 wordt 2x verdund. Welk pH

ontstaat er? Herhaal dit 2x.

• _{pH = 3}

• [H3O+]oud = 10 -3 mol/L

• _[H₃_O+]

nieuw = oud / 2 = 0,0095 mol/L

• _{pH = - log (0,0005) = 3,3} • _[H₃_O+]

nieuw = 0,0005 / 2 = 0,00025 mol/L

• _{pH = - log (0,00025 = 3,6} • _{Na nogmaals 2x verdunnen}

(50)