Practicum: Chemische industrie – Haber-Bosch-proces – NaSk2 Klas 4 VMBO-T

In dit examenpracticum voor klas 4 VMBO-T analyseer je het Haber-Bosch-proces voor de synthese van ammoniak (NH₃). Je berekent het rendement en de benodigde grondstoffen, en koppelt aan kunstmest, voedselproductie en duurzaamheid.

Leerdoel

Na dit practicum kun je de reactievergelijking van het Haber-Bosch-proces beschrijven en balanceren, stoichiometrische berekeningen uitvoeren, het rendement berekenen, de invloed van temperatuur en druk op de opbrengst uitleggen, en het belang van NH₃ voor voedselproductie en kunstmest uitleggen.

Cursusniveau en vakgebied

Niveau: VMBO-T klas 4 (examenjaar) | Vak: NaSk2 | Domein: K/9 Productieprocessen (CE) | Haber-Bosch, ammoniak, stikstof, waterstof, katalysator, rendement, kunstmest, evenwicht

Benodigdheden

BINAS (molmassa’s, stookwaarden)
Rekenmachine
Schema Haber-Bosch (gegeven of tekenen)
Ammoniak-aantoning: rood lakmoespapier (NH₃-damp kleurt het blauw)

Achtergrondinformatie

Haber-Bosch-synthese: N₂ + 3 H₂ ↛ 2 NH₃ ΔH = −92 kJ/mol (exotherm). Omstandigheden: T = 400–500°C, p = 150–300 atm, katalysator = ijzer. Hoge druk → evenwicht naar NH₃-kant (minder molvolumet rechts: 4 mol → 2 mol). Lagere temperatuur → meer NH₃ (exotherm), maar te traag zonder katalysator. NH₃ is de grondstof voor kunstmest (ammoniumnitraat, ureum). Wereldwijd wordt ≈50% van alle eiwit in de mens’ lichaam indirect gevoed via Haber-Bosch-stikstof.

Berekeningen

Vraag	Gegeven	Gevraagd
1	100 g N₂ reageert volledig	Masse NH₃ gevormd
2	Rendement = 15%; 100 g N₂	Massa NH₃ werkelijk
3	1 ton NH₃ nodig	Massa H₂ nodig

Verwerkingsvragen

Balanceer: N₂ + H₂ → NH₃. Bereken de massa NH₃ uit 28 g N₂ (volledig).
Het industrieel rendement van het Haber-Bosch-proces is ≈15%. Bereken de werkelijke NH₃-opbrengst uit 100 g N₂.
Verklaar waarom een hoge druk gunstig is voor de NH₃-opbrengst. Gebruik de molverhouding in de reactievergelijking.

Uitwerking

V1: N₂ + 3 H₂ → 2 NH₃. 28 g N₂ = 1 mol N₂ → 2 mol NH₃ = 2 × 17 = 34 g NH₃.

V2: Mol N₂ uit 100 g: 100/28 = 3,571 mol. Theoretische opbrengst: 3,571 × 2 × 17 = 121,4 g NH₃ (bij 100% rendement). Werkelijke opbrengst: 0,15 × 121,4 = 18,2 g NH₃.

V3: In de evenwichtsreactie N₂ + 3 H₂ ↛ 2 NH₃ gaan 4 mol gasmoleculen (links) over naar 2 mol (rechts): het aantal gasmoleculen halveert. Hoge druk bevordert de kant met minder gasmoleculen (evenwichtsverschuiving, Le Chatelier). Hogere druk → evenwicht schuift naar rechts (NH₃-vorming) → hogere opbrengst.

Benodigde laboratoriumapparatuur van Labvakhandel

Labvakhandel levert BINAS-kaarten, ammoniak-aantoningssets en industriele-chemie-werkbladen voor productieprocessen-praktika in het voortgezet scheikunde-onderwijs.

Bekijk het assortiment scheikunde artikelen Bekijk het assortiment natuurkunde artikelen of neem contact op voor advies.

Meer practicumopdrachten

Ontdek alle practica in de Labvakhandel kennisbank — voor biologie, scheikunde en natuurkunde.