Berekeningen met vormingswarmten

Prioriteit: 🔴 Hoog

In 8 van de 8 onderzochte examenjaren, bijna elk tijdvak een rekenvraag van 3–4p: “bereken de reactiewarmte per mol …”.

Wat moet je kunnen?

• De reactiewarmte berekenen uit vormingswarmten, per mol van een genoemde stof.
• Omgekeerd: een onbekende vormingswarmte berekenen uit een gegeven reactiewarmte.
• De uitkomst omrekenen naar J per kg of naar de energie voor een gegeven hoeveelheid stof.
• Uit het teken concluderen of een reactie exotherm of endotherm is (moet de reactor gekoeld of verwarmd worden?).

De kern

$\Delta E=\sum n\cdot E_{\text{v}}(\text{producten})-\sum n\cdot E_{\text{v}}(\text{beginstoffen})$

• $E_{\text{v}}$ = vormingswarmte: energie-effect bij de vorming van 1 mol stof uit de elementen, in J mol⁻¹.
• $n$ = coëfficiënt uit de kloppende reactievergelijking.
• Elementen in hun standaardtoestand (H₂, O₂, N₂, Fe, C, S₈ …) hebben $E_{\text{v}}=0$.
• $\Delta E<0$: exotherm (reactor koelen). $\Delta E>0$: endotherm (verwarmen).
• Vormingswarmten staan in je informatieboek (Binas-tabel 57). Staat een stof er niet in, dan wordt hij in de opgave gegeven.

Let op	Waarom
fase	H₂O(l) $=-2,86\cdot 10^5$, H₂O(g) $=-2,42\cdot 10^5$ J mol⁻¹
”per mol X”	deel $\Delta E$ door de coëfficiënt van X
”per kg X”	deel daarna door $M$ in kg mol⁻¹

Achtergrond: energie gaat niet verloren, ze verandert alleen van vorm (wet van behoud van energie). Daarom mag je via de elementen “omrekenen”.

Zo wordt het gevraagd

• “Bereken de reactiewarmte in joule per mol gevormd ijzer. Gebruik de waardes van de vormingswarmtes uit je informatieboek” (2026-2). Punten: juiste vormingswarmten met coëfficiënten, juist teken, omrekenen naar de gevraagde stof.
• “Bereken de vormingswarmte van …” met gegeven reactiewarmte (2022-1).
• ”… en geef aan of [reactor] moet worden verwarmd of gekoeld” (2021-3).
• “Selecteer de juiste informatie uit de tabellen”: kies de juiste fase (2025-2).
• Grote contextvragen (4p) combineren dit met stoichiometrie en rendement, bijvoorbeeld “Bereken de totale reactiewarmte in joule per kg …” (2021-2).

Uitgewerkt voorbeeld

Reactiewarmte per mol ijzer (examenstijl, vergelijk 2026-2 vraag 23)

${\text{Fe}}_2{\text{O}}_3+3{\text{H}}_2\to 2\text{Fe}+3{\text{H}}_2\text{O(g)}$ (hier gekozen: water als gas)

1. Producten: $2\times 0+3\times (-2,42\cdot 10^5)=-7,26\cdot 10^5$ J
2. Beginstoffen: $-8,24\cdot 10^5+3\times 0=-8,24\cdot 10^5$ J
3. $\Delta E=-7,26\cdot 10^5-(-8,24\cdot 10^5)=+0,98\cdot 10^5$ J per 2 mol Fe
4. Per mol Fe: +4,9·10⁴ J mol⁻¹, dus endotherm.

Controle: het teken klopt met het beeld dat je ijzeroxide energie moet geven om er ijzer van te maken. ✓

Onbekende vormingswarmte (examenstijl, vergelijk 2022-1 vraag 2)

Verbranding: ${\text{C}}_2{\text{H}}_5\text{OH}+3{\text{O}}_2\to 2{\text{CO}}_2+3{\text{H}}_2\text{O(l)}$, $\Delta E=-13,67\cdot 10^5$ J mol⁻¹. Bereken $E_{\text{v}}$ van ethanol.

1. $-13,67\cdot 10^5=2(-3,935\cdot 10^5)+3(-2,86\cdot 10^5)-E_{\text{v}}$
2. $E_{\text{v}}=-7,87\cdot 10^5-8,58\cdot 10^5+13,67\cdot 10^5=$ −2,78·10⁵ J mol⁻¹

Controle: dit is de tabelwaarde van ethanol(l). ✓

Valkuilen

• Begin min eind rekenen in plaats van eind min begin: je krijgt het verkeerde teken.
• Coëfficiënten niet meenemen, of niet terugrekenen naar “per mol X”.
• De verkeerde fase van water kiezen.
• Voor een element een vormingswarmte invullen: die is 0.
• De reactievergelijking niet eerst kloppend maken.
• Eenheid vergeten of $\cdot 10^5$ verkeerd overnemen: kost een scorepunt.

Test jezelf

Bereken de verbrandingswarmte van methaan per mol ( $E_{\text{v}}$ CH₄ $=-0,75\cdot 10^5$, water vloeibaar).

${\text{CH}}_4+2{\text{O}}_2\to {\text{CO}}_2+2{\text{H}}_2\text{O}$ $\Delta E=-3,935\cdot 10^5+2(-2,86\cdot 10^5)-(-0,75\cdot 10^5)=$ −8,9·10⁵ J mol⁻¹

Waarom staat O₂ niet in de berekening?

O₂ is een element in standaardtoestand, dus $E_{\text{v}}=0$.

De verbrandingswarmte van ethanol is $-13,67\cdot 10^5$ J mol⁻¹. Hoeveel is dat per kg? ($M$ = 46,07 g mol⁻¹)

$\frac{-13,67\cdot 10^5}{0,04607}=$ −2,967·10⁷ J kg⁻¹

Een reactie heeft $\Delta E=+1,2\cdot 10^5$ J mol⁻¹. Moet de reactor verwarmd of gekoeld worden?

Verwarmd: positief betekent endotherm, de reactie neemt energie op.

Examenvragen om te oefenen

Doe deze vragen uit echte examens

• 2026 tijdvak 2, vraag 23: reactiewarmte per mol ijzer uit Fe₂O₃ en H₂
• 2025 tijdvak 1, vraag 8: reactiewarmte per mol H₂S, vormingswarmte van S₂ gegeven in de tekst (3p)
• 2022 tijdvak 1, vraag 2: onbekende vormingswarmte berekenen (3p)
• 2021 tijdvak 2, vraag 17: totale reactiewarmte per kg, twee reacties in verhouding 85/15 (4p)
• 2023 tijdvak 1, vraag 25: maximale nuttige energie van een lithium-luchtbatterij, met rendement en significantie (4p)

Alle vindplaatsen

Aangetroffen in 8 van de 8 onderzochte examenjaren (2018–2026, 2020: geen examen gehouden) — 100%.

• 2026 tijdvak 2: vraag 23, 25
• 2025 tijdvak 2: vraag 17
• 2025 tijdvak 1: vraag 8
• 2024 tijdvak 2: vraag 18
• 2024 tijdvak 1: vraag 1
• 2023 tijdvak 2: vraag 21
• 2023 tijdvak 1: vraag 25
• 2022 tijdvak 3: vraag 6
• 2022 tijdvak 2: vraag 17
• 2022 tijdvak 1: vraag 2
• 2021 tijdvak 3: vraag 3
• 2021 tijdvak 2: vraag 17
• 2021 tijdvak 1: vraag 17
• 2019 tijdvak 2: vraag 9, 13
• 2019 tijdvak 1: vraag 22
• 2018 tijdvak 2: vraag 20

---

Ondersteunende onderwerpen

• Reactie-energie exotherm endotherm
• Mol en molaire massa
• Behoudswetten

Onderwerpen die dit ondersteunt

• Brandstoffen vergelijken