Neerslagvorming

[killerpike]

Ik heb een paar vraagjes over een opgave die ik moest maken voor mijn studie.

Men voegt 250mL 0,25M H2SO4 bij 230mL 0,30M Ba(OH)2. Hierbij ontstaat een neerslag. We nemen aan dat de neergeslagen stof volledig onoplosbaar is.

a) geef de vergelijking van de neerslagvorming

uitwerking: A was niet moeilijk gewoon kijken welke ionen niet met elkaar in een oplossing konden zitten en dus een neerslag zouden vormen, wat resulteerde in de volgende ionenvergelijking;

Ba^2+ +SO4^2- > Ba(SO4)2 (excuses voor het niet correct noteren van de lading, maar ik weet niet hoe dat moet). Nu een vraagje waarom wordt H^+ en OH^- niet water? (H2O), want er is toch een zuurbase reactie?

b) Het gevormde neerslag wordt afgefiltreerd, gedroogd en vervolgens gewogen. Hoeveel gram zal men hierbij minimaal verkrijgen?

uitwerking: Bij deze vraag zit ik vast ik weet wel ongeveer hoe je het moet berekenen, je zult eerst moeten berekenen of H^+ of OH^- in overmaat is; degene die in ondermaat is zegt mijn docent altijd zal dan de neerslag bepalen, maar waarom is dit zo?

[Kravitz]

Het eerste bedoel je correct, maar de vergelijk is echter fout. Ba²⁺ + SO₄^2- BaSO₄ (v) , of voor de volledige reactie:

H₂SO₄ (aq) + Ba(OH)₂ (aq) BaSO₄ (v) + 2 H₂O (vl)

Er ontstaat dus wel degelijk water!

Voor de tweede vraag zou ik eerst berekenen hoeveel mol je van ieder product hebt. Daarna vul je een schema aan met voor en na de reactie. (Het is inderdaad met een limiterend reagens.)

Iets in de vorm van:

<table cellpadding="0" cellspacing ="0" border="1" class="bbc">[tr][td]H₂SO₄[/td][td]+[/td][td]Ba(OH)₂[/td][td][/td][td]BaSO₄[/td][td]2 H₂O[/td][/tr][tr][td]x[/td][td] [/td][td]y[/td][td] [/td][td]0[/td][td]0[/td][/tr][tr][td]-x[/td][td] [/td][td]-x[/td][td] [/td][td]-x[/td][td]2x[/td][/tr][tr][td]0[/td][td] [/td][td]y^-x[/td][td] [/td][td]x[/td][td]2x[/td][/tr]</table>

Kun je verder?

degene die in ondermaat is zegt mijn docent altijd zal dan de neerslag bepalen, maar waarom is dit zo?

Er kan maar maximum evenveel neerslag gevormd worden als er van een van de componenten aanwezig is. Werk bovenstaand schema uit. Normaal moet het duidelijk zijn, anders laat gerust iets weten.

PS: Reactievergelijkingen kan je gemakkelijk typen met de [ chem ] [ /chem ] tags.

[Marko]

Ik ben er altijd fel op in reactievergelijkingen de reagerende deeltjes weer te geven. Op sommige plaatsen wordt dat tegenwoordig helaas anders aangeleerd, maar de juist methode is als volgt:

H₂SO₄ is een sterk zuur. Een sterk zuur splitst bij oplossen volledig in ionen, en in een oplossing is H₂SO₄ dus voornamelijk aanwezig als H⁺ en HSO₄^-. De tweede dissociatiestap is zwak; er zullen dus ook nauwelijks SO₄^2- ionen aanwezig zijn!

In eerste instantie treedt dus een reactie op tussen het aanwezig H⁺ en de OH^- ionen:

H⁺ + OH^- --> H₂O

Hierna zal OH^- reageren met HSO₄^-, waarbij SO₄^2- ontstaat wat meteen neerslaat met de aanwezig Ba²⁺. Die reactie is:

HSO₄^- + OH^- + Ba²⁺ --> BaSO₄ + H₂O

[Kravitz]

Eerst wil ik even opmerken dat ik geen idee heb naar wie deze reactie gericht is. Ik vermoed naar zowel de topic starter als naar mij. Verder heb ik enkele opmerking over de reactie van Marko.

H₂SO₄ is een sterk zuur. Een sterk zuur splitst bij oplossen volledig in ionen, en in een oplossing is H₂SO₄ dus voornamelijk aanwezig als H⁺ en HSO₄^-. De tweede dissociatiestap is zwak; er zullen dus ook nauwelijks SO₄^2- ionen aanwezig zijn!

Ik ben het met je eens dat de tweede dissociatiestap een stuk zwakker is dan de eerste maar dan klopt er één en ander niet in je redenering.

H₂SO₄ HSO₄^- + H⁺

H₂O H⁺ + OH^-

Doordat er echter in de eerste vergelijking enorm veel H⁺ ontstaat zal het evenwicht in de tweede vergelijking sterk naar links verschuiven. De eigendissociatie van H₂O zal dus nog minder doorgaan dan anders het geval is. Deze mag je dus zeker verwaarlozen.

Verder kan HSO₄^- twee dingen doen in water:

(zuur) HSO₄^- + H₂O SO₄^2- + H⁺ met een Ka₂ = 1.10^-2

(base) HSO₄^- + H₂O H₂SO₄ + OH^- met een Kb₂ = 1.10^-12

De zure reactie zal bijgevolg zeker doorgaan met de vorming van SO₄^2-

[Marko]

Eerst wil ik even opmerken dat ik geen idee heb naar wie deze reactie gericht is. Ik vermoed naar zowel de topic starter als naar mij.

Inderdaad, want aan beide reactievergelijkingen misten een paar haken en ogen.

Ik ben het met je eens dat de tweede dissociatiestap een stuk zwakker is dan de eerste maar dan klopt er één en ander niet in je redenering.

H₂SO₄ HSO₄^- + H⁺

H₂O H⁺ + OH^-

Doordat er echter in de eerste vergelijking enorm veel H⁺ ontstaat zal het evenwicht in de tweede vergelijking sterk naar links verschuiven. De eigendissociatie van H₂O zal dus nog minder doorgaan dan anders het geval is. Deze mag je dus zeker verwaarlozen.

Ik heb het niet over de autoprotolyse van H₂O, maar over de zuurbasereactie tussen met de OH^- ionen uit de bariumhydroxide^-oplossing. Daarom staat er ook een enkele pijl.

Dát is de reactie die in eerste instantie optreedt.

Verder kan HSO₄^- twee dingen doen in water:

(zuur) HSO₄^- + H₂O SO₄^2- + H⁺ met een Ka₂ = 1.10^-2

(base) HSO₄^- + H₂O H₂SO₄ + OH^- met een Kb₂ = 1.10^-12

De zure reactie zal bijgevolg zeker doorgaan met de vorming van SO₄^2-

De tweede dissociatiestap verloopt zoals ik al zei nauwelijks, omdat er als gevolg van de eerste dissociatiestap al een flinke hoeveelheid H⁺ aanwezig is. Reken het anders eens na, het gaat om 1 of 2%

[Kravitz]

Ik heb het niet over de autoprotolyse van H₂O, maar over de zuurbasereactie tussen met de OH- ionen uit de bariumhydroxide-oplossing. Daarom staat er ook een enkele pijl.

Dát is de reactie die in eerste instantie optreedt.

Ik was even de opgave uit het oog verloren bij nader inzien heb je dus volledig gelijk!

Over de tweede dissociatiestap heb je mij nog niet volledig kunnen overtuigen. De hoeveelheid H⁺ van de eerste dissociatie gaat toch volledig reageren met de OH^- van bariumhydroxide. Je zit met een overmaat van OH^-. Of zie ik iets verkeerd?

[Marko]

Over de tweede dissociatiestap heb je mij nog niet volledig kunnen overtuigen. De hoeveelheid H⁺ van de eerste dissociatie gaat toch volledig reageren met de OH^- van bariumhydroxide. Je zit met een overmaat van OH^-. Of zie ik iets verkeerd?

Die tweede dissociatiestap is relevant in het bepalen wat je nu eigenlijk in oplossing hebt. De zwavelzuuroplossing waar je mee begint bestaat voornamelijk uit H⁺ en HSO₄^- ionen. Er is geen H₂SO₄ aanwezig en geen (=nauwelijks) SO₄^2-.

Beide ionen zullen inderdaad regaren met de OH^- ionen. Bij een overmaat OH^- kun je opschrijven:

H⁺ + HSO₄^- + Ba²⁺ + 2 OH^- --> BaSO₄ + 2 H₂O

voor de totaalreactie.