Hoe bereken je de benodigde hoeveelheid zuurstof voor de volledige verbranding van benzine?

Question

Een auto rijdt op benzine. Neem als molecuulformule voor benzine $C_8H_{18}(l)$. Bereken hoeveel kg zuurstof je nodig hebt voor de volledige verbranding van 1,00 kg benzine in een automotor.

JoJoschool · Accepted Answer

Om de benodigde hoeveelheid zuurstof voor de volledige verbranding van benzine te berekenen, doorloop je een aantal stappen die gebaseerd zijn op stoichiometrie, de leer van de kwantitatieve verhoudingen in chemische reacties. Hierbij zijn de mol, molaire massa en een kloppende reactievergelijking essentieel.

Hier is hoe je dit stap voor stap aanpakt:

**1. Stel de kloppende reactievergelijking op voor de volledige verbranding van benzine ($C_8H_{18}$):**
Bij de volledige verbranding van een koolwaterstof ontstaan altijd koolstofdioxide ($CO_2$) en water ($H_2O$).

*   **Ongebalanceerde vergelijking:**
    $C_8H_{18}(l) + O_2(g) ightarrow CO_2(g) + H_2O(g)$

*   **Balanceer de koolstofatomen (C):** Er zijn 8 C-atomen links, dus plaats een 8 voor $CO_2$ rechts.
    $C_8H_{18}(l) + O_2(g) ightarrow 8CO_2(g) + H_2O(g)$

*   **Balanceer de waterstofatomen (H):** Er zijn 18 H-atomen links, dus plaats een 9 voor $H_2O$ rechts ($9 	imes 2 = 18$).
    $C_8H_{18}(l) + O_2(g) ightarrow 8CO_2(g) + 9H_2O(g)$

*   **Balanceer de zuurstofatomen (O):** Tel het aantal O-atomen aan de rechterkant:
    *   In $8CO_2$: $8 	imes 2 = 16$ O-atomen
    *   In $9H_2O$: $9 	imes 1 = 9$ O-atomen
    *   Totaal rechts: $16 + 9 = 25$ O-atomen
    Aan de linkerkant hebben we $O_2$. Om 25 O-atomen te krijgen, moeten we $12,5$ voor $O_2$ plaatsen ($12,5 	imes 2 = 25$).
    $C_8H_{18}(l) + 12,5O_2(g) ightarrow 8CO_2(g) + 9H_2O(g)$

*   **Maak de coëfficiënten hele getallen:** Vermenigvuldig de hele vergelijking met 2.
    $2C_8H_{18}(l) + 25O_2(g) ightarrow 16CO_2(g) + 18H_2O(g)$

**2. Bereken de molaire massa ($M$) van benzine ($C_8H_{18}$) en zuurstof ($O_2$):**
Gebruik de atoommassa's (afgerond): C = 12,01 g/mol, H = 1,008 g/mol, O = 16,00 g/mol.

*   $M(C_8H_{18}) = (8 	imes 12,01 	ext{ g/mol}) + (18 	imes 1,008 	ext{ g/mol}) = 96,08 	ext{ g/mol} + 18,144 	ext{ g/mol} = 114,224 	ext{ g/mol}$
*   $M(O_2) = 2 	imes 16,00 	ext{ g/mol} = 32,00 	ext{ g/mol}$

**3. Reken de gegeven massa benzine om naar mol:**
Je hebt 1,00 kg benzine, wat gelijk is aan 1000 g.

*   Aantal mol benzine ($n_{C_8H_{18}}$) = $\frac{	ext{massa}}{	ext{molaire massa}} = \frac{1000 	ext{ g}}{114,224 	ext{ g/mol}} \approx 8,7546 	ext{ mol}$

**4. Gebruik de molverhouding uit de gebalanceerde reactievergelijking om de mol zuurstof te berekenen:**
Uit de vergelijking $2C_8H_{18}(l) + 25O_2(g) ightarrow 16CO_2(g) + 18H_2O(g)$ blijkt dat 2 mol benzine reageert met 25 mol zuurstof.
De molverhouding $C_8H_{18} : O_2$ is $2 : 25$.

*   Aantal mol zuurstof ($n_{O_2}$) = $n_{C_8H_{18}} 	imes \frac{25 	ext{ mol } O_2}{2 	ext{ mol } C_8H_{18}}$
*   $n_{O_2} = 8,7546 	ext{ mol } C_8H_{18} 	imes \frac{25}{2} = 8,7546 	ext{ mol} 	imes 12,5 \approx 109,4325 	ext{ mol}$

**5. Reken de mol zuurstof om naar massa in kg:**

*   Massa zuurstof ($m_{O_2}$) = $n_{O_2} 	imes M(O_2)$
*   $m_{O_2} = 109,4325 	ext{ mol} 	imes 32,00 	ext{ g/mol} = 3501,84 	ext{ g}$

*   Omrekenen naar kilogram:
    $m_{O_2} = \frac{3501,84 	ext{ g}}{1000 	ext{ g/kg}} \approx 3,50 	ext{ kg}$

Voor de volledige verbranding van 1,00 kg benzine is dus ongeveer 3,50 kg zuurstof nodig.

**Samenvattend voorbeeld:**
Stel je hebt 1,00 kg benzine ($C_8H_{18}$).
1.  **Reactievergelijking:** $2C_8H_{18}(l) + 25O_2(g) ightarrow 16CO_2(g) + 18H_2O(g)$
2.  **Molaire massa's:**
    *   $M(C_8H_{18}) = 114,224 	ext{ g/mol}$
    *   $M(O_2) = 32,00 	ext{ g/mol}$
3.  **Mol benzine:**
    *   $n_{C_8H_{18}} = \frac{1000 	ext{ g}}{114,224 	ext{ g/mol}} \approx 8,7546 	ext{ mol}$
4.  **Mol zuurstof (via molverhouding 2:25):**
    *   $n_{O_2} = 8,7546 	ext{ mol} 	imes \frac{25}{2} \approx 109,4325 	ext{ mol}$
5.  **Massa zuurstof:**
    *   $m_{O_2} = 109,4325 	ext{ mol} 	imes 32,00 	ext{ g/mol} \approx 3501,84 	ext{ g} \approx 3,50 	ext{ kg}$

Hoe bereken je de benodigde hoeveelheid zuurstof voor de volledige verbranding van benzine?

Hoe bereken je de benodigde hoeveelheid zuurstof voor de volledige verbranding van benzine?

Antwoord van Ainstein

Gerelateerd materiaal

Rekenen aan gassen

De chemische hoeveelheid mol

Verbranden

Gerelateerde vragen