Inhoud Inleiding
15
Inleidende oefeningen · Basisbegrippen fysica en wiskunde
17
Reeks I.1: wiskunde Reeks I.2: fysica Reeks I.3: gemengd Antwoorden
Hoofdstuk 1 · De samenstelling van de materie
17 19 19 21
23
Indeling van de materie, fysische en chemische processen 23 Reeks 1.1: indeling van de materie 23 Reeks 1.2: symbolische, submicroscopische en macroscopische beschrijving 24 Reeks 1.3: fysische en chemische processen 25 Atomen Reeks Reeks Reeks Reeks
1.4: massawetten en atoomtheorie van Dalton 1.5: samenstelling en eigenschappen van atomen 1.6: absolute en relatieve atoommassa 1.7: isotopenverdeling
25 25 26 27 28
Zuivere stoffen Reeks 1.8: chemische formule en moleculemassa Reeks 1.9: verband tussen massa, mol en aantal deeltjes Reeks 1.10: samenstelling van zuivere stoffen Reeks 1.11: moleculeformule afleiden uit samenstelling Reeks 1.12: moleculeformule afleiden uit massa’s Reeks 1.13: moleculeformule afleiden door verbranding Reeks 1.14: calcium in de voeding
29 29 30 31 32 33 33 34
Mengsels Reeks 1.15: samenstelling van vaste mengsels Reeks 1.16: samenstelling van vloeibare mengsels Reeks 1.17: samenstelling van gasmengsels Reeks 1.18: molariteit van oplossingen Reeks 1.19: oplossingen verdunnen en verdelen Reeks 1.20: oplossingen verdunnen en verdelen Reeks 1.21: oplossingen bereiden Reeks 1.22: oplossingen bereiden
35 35 36 37 38 39 40 40 41
Antwoorden Uitgewerkte antwoorden
42 48
6
inhoud
Hoofdstuk 2 · De atoomstructuur en de periodieke eigenschappen 57 Atoomstructuur Reeks 2.1: het kwantummechanisch atoommodel Reeks 2.2: golffuncties en atoomorbitalen Reeks 2.3: energieveranderingen in waterstof en ionen met één elektron Reeks 2.4: absorptie- en emissiespectrum van waterstof en ionen met één elektron Reeks 2.5: polyelektronische atomen, elektronenconfiguraties Reeks 2.6: elektronenconfiguraties van ionen
57 57 58 59
Periodieke eigenschappen Reeks 2.7: tabel van Mendeljev, valentie-elektronen Reeks 2.8: effectieve kernlading Reeks 2.9: atoomstraal Reeks 2.10: ionisatie-energie Reeks 2.11: elektronenaffiniteit en elektronegativiteit Reeks 2.12: periodieke eigenschappen, samenvatting
62 62 63 63 64 65 66
Antwoorden Uitgewerkte antwoorden
67 73
Hoofdstuk 3 · De chemische binding – algemene begrippen
60 60 61
75
Ionbinding Reeks 3.1: elektronenconfiguraties van ionen Reeks 3.2: energieverandering Reeks 3.3: roosterenergie
76 76 76 77
Covalente binding Reeks 3.4: bindingsenergie Reeks 3.5: Lewisformules Reeks 3.6: meer dan 8 valentie-elektronen Reeks 3.7: resonantie Reeks 3.8: bindingslengte Reeks 3.9: bindingsenergieën en energieveranderingen
78 78 79 80 81 82 82
Moleculaire geometrie Reeks 3.10: het VSEPR-model Reeks 3.11: geometrie van moleculen van de vorm XYnE m Reeks 3.12: geometrie afleiden uit Lewisformule Reeks 3.13: bindingshoek Reeks 3.14: geometrie en polariteit Reeks 3.15: ionische stoffen met polyatomische ionen
83 83 84 85 86 87 88
Antwoorden Uitgewerkte antwoorden
88 95
inhoud
7
Hoofdstuk 4 · De chemische binding – orbitalen
103
Valentiebindingtheorie Reeks 4.1: basisbegrippen Reeks 4.2: hybridisaties Reeks 4.3: hybridisatie, structuur en geometrie Reeks 4.4: overlappingen Reeks 4.5: ruimtelijke voorstelling van orbitalen en bindingen Reeks 4.6: hybridisaties in complexen Reeks 4.7: hybridisatie en resonantie Reeks 4.8: overlappingsgraad en bindingssterkte
103 103 104 105 105 106 107 108 109
Molecuulorbitaaltheorie Reeks 4.9: homonucleaire diatomische moleculen en ionen Reeks 4.10: heteronucleaire diatomische moleculen en ionen Reeks 4.11: polyatomische moleculen en ionen Reeks 4.12: metalen Reeks 4.13: octaëdrische complexen en ligandveldtheorie Reeks 4.14: hemoglobine
110 110 111 112 113 113 114
Antwoorden Uitgewerkte antwoorden
114 121
Hoofdstuk 5 · Intermoleculaire krachten Reeks Reeks Reeks Reeks Reeks Reeks
5.1: intermoleculaire interacties 5.2: waterstofbruggen 5.3: interacties in vloeistoffen 5.4: interacties in vaste stoffen 5.5: interacties in oplossingen 5.6: natuurlijke fasetoestand van stoffen
Antwoorden Uitgewerkte antwoorden
Hoofdstuk 6 · De chemische reactie Reeks Reeks Reeks Reeks
6.1: reactievergelijkingen balanceren 6.2: reactievergelijkingen schrijven en balanceren 6.3: ionische reactievergelijkingen schrijven en balanceren 6.4: reactievergelijkingen aanvullen en balanceren
Antwoorden Uitgewerkte antwoorden
129 129 130 131 132 133 133 134 136
139 139 140 142 142 143 144
8
inhoud
Hoofdstuk 7 路 Zuurbasereacties Zuren en Reeks Reeks Reeks Reeks Reeks Reeks Reeks
basen 7.1: Br酶nsted-Lowry en Lewis zuren en basen 7.2: namen en formules 7.3: geconjugeerde zuurbasekoppels 7.4: verband tussen zuurheid en moleculaire structuur 7.5: verband tussen basiciteit en moleculaire structuur 7.6: relatieve sterkte van zuren en basen 7.7: voorkomen in oplossing
147 147 147 148 149 149 151 151 152
Zuurbasereacties Reeks 7.8: zuurbasereactievergelijkingen Reeks 7.9: de richting van zuurbasereacties
152 152 153
Aanverwante verbindingen Reeks 7.10: zouten Reeks 7.11: oxiden en hydroxiden Reeks 7.12: zuurhalogeniden
154 154 155 156
Kwalitatieve analyse met zuurbasereacties Reeks 7.13: kwalitatieve analyse van oxiden, hydroxiden en zouten
156 156
Antwoorden Uitgewerkte antwoorden
157 161
Hoofdstuk 8 路 Oxidoreductiereacties
165
Oxidatie en reductie Reeks 8.1: oxidatietrappen afleiden Reeks 8.2: oxidatie en reductie, halfreacties Reeks 8.3: reductiepotentiaal en Nernstvergelijking
165 165 166 167
Oxidoreductiereacties Reeks 8.4: oxidoreductiereacties herkennen Reeks 8.5: oxidoreductiereacties aanvullen Reeks 8.6: oxidoreductiereacties schrijven en aanvullen Reeks 8.7: de richting van oxidoreductiereacties Reeks 8.8: oxidoreductiereacties afleiden uit standaardreductiepotentialen Reeks 8.9: oxidoreductiereacties afleiden uit standaardreductiepotentialen Reeks 8.10: auto-oxidoreductiereacties Reeks 8.11: wetenswaardige oxidoreductiereacties Reeks 8.12: voedselbederf door oxidoreductie
168 168 168 169 170 171 171 172 173 174
Kwalitatieve analyse met oxidoreductiereacties Reeks 8.13: kwalitatieve analyse van metalen Reeks 8.14: kwalitatieve analyse van oxiden Reeks 8.15: kwalitatieve analyse van zouten
176 176 176 177
Antwoorden Uitgewerkte antwoorden
178 183
inhoud
9
Hoofdstuk 9 路 Neerslag- en complexatiereacties
191
Oplosbaarheid en neerslagreacties Reeks 9.1: oplossen Reeks 9.2: neerslagreacties
191 191 192
Co枚rdinatieve verbindingen en complexatiereacties Reeks 9.3: co枚rdinatieve verbindingen Reeks 9.4: namen en formules Reeks 9.5: complexatiereacties Reeks 9.6: isomerie bij complexen
193 193 194 195 195
Kwalitatieve analyse met neerslag- en complexatiereacties Reeks 9.7: kwalitatieve analyse van oxiden en zouten
196 196
Antwoorden Uitgewerkte antwoorden
197 199
Hoofdstuk 10 路 Stoichiometrie
203
Stoichiometrische berekeningen Reeks 10.1: verband tussen de hoeveelheden reagentia en reactieproducten Reeks 10.2: mindermaat en overmaat Reeks 10.3: het reactierendement Reeks 10.4: berekeningen met concentraties Reeks 10.5: berekeningen met meerdere reacties Reeks 10.6: moleculeformule afleiden met stoichiometrische berekeningen Reeks 10.7: moleculeformule afleiden met stoichiometrische berekeningen Reeks 10.8: samenstelling van mengsels afleiden met stoichiometrische berekeningen
203 203 204 205 206 207 208 209
Equivalenten en normaliteit Reeks 10.9: equivalenten Reeks 10.10: normaliteit van oplossingen
211 211 212
Titraties Reeks Reeks Reeks Reeks Reeks Reeks Reeks
213 213 214 214 215 216 218 219
10.11: rechtstreekse zuurbasetitraties 10.12: rechtstreekse neerslag- en complexometrische titraties 10.13: rechtstreekse oxidoreductietitraties 10.14: analysen met twee rechtstreekse titraties 10.15: onrechtstreekse titraties 10.16: onrechtstreekse titraties 10.17: terugtitraties
210
Berekeningen met de ideale gaswet Reeks 10.18: de dichtheid van gassen Reeks 10.19: gasvolume en druk berekenen met de gaswet Reeks 10.20: stoichiometrische berekeningen aangevuld met de gaswet
221 221 221 222
Antwoorden Uitgewerkte antwoorden
224 228
10
inhoud
Hoofdstuk 11 · De thermodynamica van de chemische reactie
239
Warmte en arbeid Reeks 11.1: uitwisseling van warmte Reeks 11.2: expansie-arbeid
239 239 240
Enthalpie Reeks 11.3: standaardenthalpieverandering Reeks 11.4: enthalpieverandering berekenen uit experimentele gegevens Reeks 11.5: enthalpieverandering berekenen uit bindingsenergieën en atomaire eigenschappen Reeks 11.6: enthalpieverandering berekenen uit standaardvormingsenthalpieën Reeks 11.7: standaardvormingsenthalpie berekenen uit verbrandingsenthalpie Reeks 11.8: enthalpieveranderingen combineren, wet van Hess Reeks 11.9: enthalpieveranderingen opzoeken en berekenen Reeks 11.10: enthalpiediagrammen
241 241 241
244 245 246 247
Entropie Reeks 11.11: entropie als een maat voor spreiding van materie en energie Reeks 11.12: entropieverandering voor fysische processen Reeks 11.13: entropieverandering voor chemische reacties
249 249 250 250
Vrije energie Reeks 11.14: vrije energie en spontaneïteit Reeks 11.15: standaardvrije-energieverandering berekenen uit standaardvrije-energieën van vorming Reeks 11.16: standaardvrije-energieverandering berekenen uit standaardvormingsenthalpieën en standaardentropieën Reeks 11.17: invloed van de temperatuur op de vrije-energieverandering
251 251
252 253
Antwoorden Uitgewerkte antwoorden
256 261
Hoofdstuk 12 · De kinetica van de chemische reactie De reactiesnelheid en de snelheidsvergelijking Reeks 12.1: reactiesnelheid Reeks 12.2: snelheidsvergelijking afleiden uit initiële snelheden Reeks 12.3: reactieorde, snelheidsconstante en halveringstijd Reeks 12.4: concentraties berekenen met de snelheidsvergelijking Reeks 12.5: reactietijden berekenen met de snelheidsvergelijking Reeks 12.6: kinetische gegevens afleiden uit concentratie-tijdgegevens
242 243
251
267 267 267 268 269 270 271 271
De vergelijking van Arrhenius 274 Reeks 12.7: invloed van de temperatuur 274 Reeks 12.8: activeringsenergie berekenen met de vergelijking van Arrhenius 274
inhoud
Reeks 12.9: kinetische gegevens berekenen met de activeringsenergie
11
276
Theoretische modellen Reeks 12.10: botsingstheorie Reeks 12.11: theorie van de transitietoestand
277 277 278
Het reactiemechanisme Reeks 12.12: kinetica en reactiemechanisme Reeks 12.13: katalyse
278 278 281
Antwoorden Uitgewerkte antwoorden
281 285
Hoofdstuk 13 · Het chemisch evenwicht – algemene principes
291
De evenwichtsconstante, de omzettingsgraad, de samenstelling van het evenwichtsmengsel 291 Reeks 13.1: evenwichtsconstante en omzettingsgraad 291 Reeks 13.2: verband tussen evenwichtsconstanten van verschillende reacties 292 Reeks 13.3: evenwichtsconstante en omzettingsgraad berekenen uit samenstelling bij evenwicht 293 Reeks 13.4: samenstelling bij evenwicht berekenen uit evenwichtsconstante 294 Reeks 13.5: druk bij evenwicht berekenen uit evenwichtsconstante 295 Evenwicht en thermodynamica Reeks 13.6: verband tussen ∆G, ∆G 0 en samenstelling van het reactiemengsel Reeks 13.7: de thermodynamische evenwichtsconstante
296
De invloed van temperatuur, druk en concentraties Reeks 13.8: kwalitatieve beschrijving van de invloed van temperatuur en druk Reeks 13.9: temperatuur van evenwichtstoestand berekenen Reeks 13.10: thermodynamische gegevens berekenen uit de invloed van de temperatuur Reeks 13.11: evenwicht verschuiven door druk- of volumeverandering Reeks 13.12: evenwicht verschuiven door concentratieverandering
298
Antwoorden Uitgewerkte antwoorden
Hoofdstuk 14 · Het zuurbase-evenwicht Zuurbase-evenwichten in water Reeks 14.1: zuurbase-evenwichten herkennen Reeks 14.2: evenwichtsconstanten van zuurbasereacties in water Reeks 14.3: verband tussen evenwichtsconstante en sterkte van zuren en basen
296 297
298 300 300 302 303 304 306
315 315 315 316 317
12
inhoud
De pH van waterige oplossingen van zuivere zuren, basen of zouten Reeks 14.4: invloed van zuren, basen en zouten op de pH Reeks 14.5: pH van oplossingen van zuren, basen of zouten berekenen Reeks 14.6: evenwichtsconcentraties in oplossingen van polyprotische zuren berekenen Reeks 14.7: ionisatieconstante en omzettingsgraad berekenen uit de pH
320 320
De pH van mengsels van zuren, basen en zouten in water Reeks 14.8: invloed van mengsels op de pH Reeks 14.9: pH van mengsels met twee componenten berekenen Reeks 14.10: pH van mengsels met drie componenten berekenen Reeks 14.11: samenstelling van mengsels berekenen uit de pH
321 321 322 322 323
Buffers Reeks Reeks Reeks Reeks Reeks Reeks Reeks
324 324 324 325 326 327 327 329
14.12: buffers herkennen 14.13: pH van buffers berekenen 14.14: samenstelling van buffers afleiden uit de pH 14.15: bufferoplossingen bereiden 14.16: bufferoplossingen bereiden door reactie in twee stappen 14.17: pH-verandering bij toevoegen van sterk zuur of sterke base 14.18: samenstelling van buffers afleiden uit pH-verandering
318 318 319
Zuurbasetitraties Reeks 14.19: pH-berekeningen in de loop van zuurbasetitraties Reeks 14.20: titratiecurven Reeks 14.21: zuurbase-indicatoren Reeks 14.22: uitgebreide oefeningen
330 330 331 333 333
Antwoorden Uitgewerkte antwoorden
335 341
Hoofdstuk 15 路 Het oplosbaarheids- en het complexatie-evenwicht
353
Evenwichten met metaalionen in water Reeks 15.1: oplosbaarheid en oplosbaarheidsproduct Reeks 15.2: neerslagvorming Reeks 15.3: complexatie-evenwicht
353 353 354 355
Het gelijkioneffect en de invloed van andere evenwichten op het oplosbaarheidsevenwicht en het complexatie-evenwicht Reeks 15.4: het gelijkioneffect Reeks 15.5: invloed van zuurbasereacties op de oplosbaarheid Reeks 15.6: neerslagvorming door zuurbasereactie Reeks 15.7: neerslag oplossen door zuurbasereactie Reeks 15.8: neerslag oplossen door complexatiereactie Reeks 15.9: neerslag of complex omzetten in andere neerslag of complex Reeks 15.10: neerslagvorming en complexatie met hetzelfde anion
356 356 356 357 357 358 359 360
inhoud
13
Neerslag- en complexatiereacties in de chemische analyse Reeks 15.11: ionen scheiden en onderscheiden door selectieve neerslagvorming Reeks 15.12: oplosbaarheid van metaalsulfiden
361 362
Neerslagtitraties en complexometrische titraties Reeks 15.13: neerslagtitraties Reeks 15.14: complexometrische titraties
363 363 364
Antwoorden Uitgewerkte antwoorden
365 368
Hoofdstuk 16 路 Het oxidoreductie-evenwicht en elektrochemie Redoxkoppels, halfreacties en standaardreductiepotentialen Reeks 16.1: relatie tussen standaardreductiepotentialen van verschillende koppels Reeks 16.2: halfreacties met weinig oplosbaar elektrolyt Reeks 16.3: halfreacties met complex
361
377 378 378 378 379
Het oxidoreductie-evenwicht Reeks 16.4: evenwichtsconstanten van redoxreacties berekenen uit standaardreductiepotentialen Reeks 16.5: berekeningen met evenwichtsconstanten van redoxreacties
380 380 381
Galvanische cellen, celpotentialen Reeks 16.6: galvanische cellen Reeks 16.7: standaardcelpotentiaal berekenen Reeks 16.8: celpotentiaal berekenen
382 382 383 383
Oxidoreductietitraties Reeks 16.9: potentiaalberekeningen in de loop van redoxtitraties Reeks 16.10: titratiecurven van redoxtitraties en redoxindicatoren
384 384 385
Potentiometrische metingen Reeks 16.11: meetelektroden en referentie-elektroden Reeks 16.12: oplosbaarheidsproduct potentiometrisch bepalen Reeks 16.13: stabiliteitsconstante potentiometrisch bepalen Reeks 16.14: ionisatieconstante potentiometrisch bepalen
386 386 387 387 388
Elektrolyse Reeks 16.15: elektrolysereacties Reeks 16.16: de stoichiometrie van elektrolysereacties
389 389 390
Antwoorden Uitgewerkte antwoorden
391 394