Overmaat
Voorkennis: dichtheid, molaire massa, molverhoudingen, rekenen aan reacties
Bij het rekenen met overmaat zijn de stappen vrijwel gelijk aan het rekenen met reacties. Het verschil is dat je gegevens hebt van meerdere beginstoffen. Eén (of meerdere) van deze beginstoffen zal beperken hoeveel reactieproduct er gevormd kan worden. Men zegt dat deze stof in ondermaat is. Met het aantal mol van de ondermaat kan de hoeveelheid van de reactieproducten berekend worden.
Opgave 1
Voor de productie van ammoniak wordt \(4,30 \ \mathrm{kg}\) waterstof samengevoegd met \(12,8 \ \mathrm{kg}\) stikstof. Bereken hoeveel \(\mathrm{kg}\) ammoniak maximaal kan ontstaan.
Reactievergelijking
\(\mathrm{3 \ H_2+ \ N_2 \rightarrow 2 \ NH_3 }\)
Antwoord
\( 15,6\ \mathrm{kg \ NH_3}\)
Opgave 2
Als carbid (\(\mathrm{CaC_2}\)) reageert met water, ontstaat er calciumhydroxide (\(\mathrm{Ca(OH)_2}\)) en ethyn (\(\mathrm{C_2H_2}\)). Er wordt \( 20 \ \mathrm{g}\) carbid samengevoegd met \(7,5 \ \mathrm{g}\) water.
a. Bereken welke stof in overmaat is en hoeveel gram er van deze stof overblijft.
b. Bereken hoeveel gram calciumhydroxide er ontstaat.
Reactievergelijking
\(\mathrm{CaC_2 + 2 \ H_2O \rightarrow Ca(OH)_2+C_2H_2 }\)
Antwoord a
De overmaat is \( 6,7 \ \mathrm{g \ CaC_2}\).
Antwoord b
Er ontstaat \( 15 \ \mathrm{g \ Ca(OH)_2}\)
Opgave 3
Er wordt \(20 \ \mathrm{g}\) zilver samengevoegd met \(3,5 \ \mathrm{g}\) zwavel. Bereken hoeveel gram zilversulfide (\(\mathrm{Ag_2S}\)) kan ontstaan.
Reactievergelijking
\(\mathrm{2 \ Ag + S \rightarrow Ag_2S}\)
Uitwerking
Gegeven: \(20 \ \mathrm{g \ Ag}\) en \(3,5 \ \mathrm{g \ S}\)
Gevraagd: ? \(\mathrm{g \ Ag_2S}\)
Reactie: \(\mathrm{2 \ Ag + S \rightarrow Ag_2S}\)
Molaire massa \(\mathrm{Ag}\): \(107,9 \ \mathrm{g \ mol^{-1}}\)
\(\mathrm{molaire \ massa = \frac{gram}{mol}}\)
\( 107,9 = \frac{20}{\mathrm{mol}}\)
\(\frac{20}{107,9}= 0,18… \ \mathrm{mol \ Ag}\)
Molverhouding gegeven : gevraagd \(\mathrm{= Ag : Ag_2S = 2 : 1 }\),
dus \(\frac{0,18…}{2}=0,09… \ \mathrm{mol \ Ag_2S}\)
Dus uit \(20 \ \mathrm{g}\) zilver kan maximaal \(0,09… \ \mathrm{mol}\) zilversulfide gevormd worden.
Molaire massa \(\mathrm{S}\): \(32,06 \ \mathrm{ \ mol^{-1}}\)
\(\mathrm{molaire \ massa = \frac{gram}{mol}}\)
\( 32,06 = \frac{3,5}{\mathrm{mol}}\)
\(\frac{3,5}{32,06}= 0,10… \ \mathrm{mol \ S}\)
Molverhouding gegeven : gevraagd \(\mathrm{= S : Ag_2S = 1 : 1 }\),
dus \(0,10… \ \mathrm{mol \ Ag_2S}\)
Dus uit \(3,5 \ \mathrm{g}\) zwavel kan maximaal \(0,10… \ \mathrm{mol}\) zilversulfide gevormd worden.
Dus er kan maximaal \(0,09… \ \mathrm{mol}\) zilversulfide gevormd worden.
Molaire massa \(\mathrm{Ag_2S}\): \( 247,80\ \mathrm{gram \ mol^{-1}}\)
\(\mathrm{molaire \ massa = \frac{gram}{mol}}\)
\( 247,80 = \frac{\mathrm{gram}}{0,09…}\)
\( 247,80 \cdot 0,09… = 22,9… \ \mathrm{gram \ Ag_2S}\)
Dus \( 23\ \mathrm{g \ Ag_2S}\)
Opgave 4
Er wordt \(100 \ \mathrm{g}\) pentaan (\(\mathrm{C_5H_{12}}\)) in een tank gedaan met \(500 \ \mathrm{g}\) zuurstofgas. Laat zien of er voldoende zuurstof aanwezig is om pentaan volledig te laten verbranden.
Reactievergelijking
\(\mathrm{C_5H_{12} + 13 \ O_2 \rightarrow 5 \ CO_2 + 6 \ H_2O}\)
Uitwerking
Gegeven: \(100 \ \mathrm{g \ C_5H_{12}}\) en \(500 \ \mathrm{g \ O_2}\)
Gevraagd: Voldoende \(\mathrm{O_2}\)?
Reactie: \(\mathrm{C_5H_{12} + 13 \ O_2 \rightarrow 5 \ CO_2 + 6 \ H_2O}\)
Molaire massa \(\mathrm{C_5H_{12}}\): \(5 \cdot 12,01+12 \cdot 1,008=72,146 \ \mathrm{ g \ mol^{-1}}\)
\(\mathrm{molaire \ massa = \frac{gram}{mol}}\)
\( 72,146 = \frac{100}{\mathrm{mol}}\)
\(\frac{100}{72,146}= 1,3… \ \mathrm{mol \ C_5H_{12}}\)
Molverhouding gegeven : gevraagd \(\mathrm{= C_5H_{12} : O_2 = 1 : 13 }\)
dus \(1,3… \cdot 13 = 18,0… \ \mathrm{mol \ O_2}\)
Molaire massa \(\mathrm{O_2}\): \( 2 \cdot 16,00=32,00 \ \mathrm{gram \ mol^{-1}}\)
\(\mathrm{molaire \ massa = \frac{gram}{mol}}\)
\( 32,00 = \frac{\mathrm{gram}}{18,0…}\)
\( 32,00 \cdot 18,0… = 576,6… \ \mathrm{gram \ O_2}\)
Dus voor de verbranding van \(100 \ \mathrm{g}\) pentaan is \(576,6… \ \mathrm{g}\) zuurstof nodig. Er is dus onvoldoende zuurstof aanwezig in de tank.
Opgave 5
De reactie waarmee koper(II)chloride wordt gevormd, staat hieronder weergegeven.
\(\mathrm{CuO+ 2 \ HCl \rightarrow CuCl_2 + H_2O}\)
Er wordt \(45 \ \mathrm{g}\) koper(II)oxide samengevoegd met \(55 \ \mathrm{g}\) waterstofchloride. Bereken hoeveel gram koper(II)chloride maximaal gevormd kan worden.
Uitwerking
Gegeven: \(45 \ \mathrm{g \ CuO}\) en \(55 \ \mathrm{g \ HCl}\)
Gevraagd: ? \(\mathrm{g \ CuCl_2}\)
Reactie: \(\mathrm{CuO+ 2 \ HCl \rightarrow CuCl_2 + H_2O}\)
Molaire massa \(\mathrm{CuO}\): \(79,545 \ \mathrm{ g \ mol^{-1}}\)
\(\mathrm{molaire \ massa = \frac{gram}{mol}}\)
\( 79,545 = \frac{45}{\mathrm{mol}}\)
\(\frac{45}{79,545}= 0,56… \ \mathrm{mol \ CuO}\)
Molverhouding gegeven : gevraagd \(\mathrm{= CuO : CuCl_2 = 1 : 1 }\),
dus \(0,56… \ \mathrm{mol \ CuCl_2}\)
Dus uit \(45 \ \mathrm{g}\) koper(II)oxide kan maximaal \(0,56… \ \mathrm{mol}\) koper(II)chloride gevormd worden.
Molaire massa \(\mathrm{HCl}\): \( \ \mathrm{ 36,461 \ g \ mol^{-1}}\)
\(\mathrm{molaire \ massa = \frac{gram}{mol}}\)
\( 36,461 = \frac{55}{\mathrm{mol}}\)
\(\frac{55}{36,461}= 1,5… \ \mathrm{mol \ HCl}\)
Molverhouding gegeven : gevraagd \(\mathrm{= HCl : CuCl_2 = 2 : 1 }\),
dus \(\frac{1,5…}{2}=0,75… \ \mathrm{mol \ CuCl_2}\)
Dus uit \(55 \ \mathrm{g}\) waterstofchloride kan maximaal \(0,75… \ \mathrm{mol}\) koper(II)chloride gevormd worden.
Dus er kan maximaal \(0,56… \ \mathrm{mol}\) koper(II)chloride gevormd worden.
Molaire massa \(\mathrm{CuCl_2}\): \( 134,45\ \mathrm{gram \ mol^{-1}}\)
\(\mathrm{molaire \ massa = \frac{gram}{mol}}\)
\( 134,45 = \frac{\mathrm{gram}}{0,56…}\)
\( 134,45 \cdot 0,56… = 76,0… \ \mathrm{gram \ CuCl_2}\)
Dus \( 76\ \mathrm{g \ CuCl_2}\)