bronnen

Eindexamen scheikunde havo 2006, tijdvak 1

opgave 1Rood licht

Sommige deeltjes gaan licht uitzenden als ze met elektronen botsen. Daarvan wordt gebruik
gemaakt bij de zogenoemde neonverlichting. De lampen die daarbij gebruikt worden,
bestaan uit een glazen buis waarbij aan elk van de uiteinden een elektrode is aangebracht
(zie figuur 1). De buis is gevuld met neon of argon of krypton. De elektroden worden onder
spanning gezet. Daardoor ontstaat een stroom van elektronen tussen de elektroden.
In figuur 1 zijn de elektronen weergegeven met e. Wanneer de elektronen botsen met
neonatomen in de lampvulling wordt rood licht uitgezonden.
figuur 1
e e e e e e e e elektrode A elektrode B
Neon staat, evenals argon en krypton, in groep 18 van het periodiek systeem.
11p
Wat is de verzamelnaam van de elementen in groep 18 van het periodiek systeem?
22p
Is elektrode A in figuur 1 de positieve of de negatieve elektrode? Geef een verklaring voor
je antwoord.
In de beeldbuis van een kleurentelevisie wordt ook gebruik gemaakt van stoffen die
gekleurd licht uitzenden bij botsing met elektronen. Voor het verkrijgen van rood licht
wordt een mengsel van europium(III)oxide en yttriumvanadaat (YVO4) gebruikt.
32p
Geef de formule van europium(III)oxide.
Yttriumvanadaat is onder andere opgebouwd uit Y3+ ionen.
42p
Hoeveel protonen en hoeveel elektronen bevat een ion Y3+?
Noteer je antwoord als volgt:
aantal protonen: …
aantal elektronen: …

opgave 2Water, wijn, melk of bier?

Wanneer men goedgekozen oplossingen bij elkaar voegt, is het mogelijk om verrassende
effecten te verkrijgen. Hieronder is een voorschrift weergegeven voor een goocheltruc die
daarvan gebruik maakt.
voorschrift Titel:
Wilt u water, wijn, melk of bier?
Benodigdheden: Vier bekerglazen van 200 mL
In bekerglas A: 40 mL 20% natriumcarbonaat-oplossing en
10 mL verzadigde natriumwaterstofcarbonaat-oplossing en
100 mL water
In bekerglas B: 5 druppels fenolftaleïen
In bekerglas C: 25 mL verzadigde bariumchloride-oplossing
In bekerglas D: 5 druppels broomthymolblauw en 7 mL 8 M zoutzuur
Uitvoering: Giet de inhoud van bekerglas A (‘water’) in bekerglas B. Hierbij ontstaat
een paarsrode vloeistof (‘wijn’). Giet vervolgens de ‘wijn’ in bekerglas C: er
ontstaat een witte suspensie (‘melk’). Schenk tenslotte de ‘melk’ in
bekerglas D. Dan ontstaat een schuimende gele vloeistof (‘bier’).
Door de inhoud van bekerglas A in bekerglas B te gieten, ontstaat ‘wijn’.
52p
Beredeneer hoe hoog de pH van deze ‘wijn’ minimaal is.
De ‘melk’ die in bekerglas C ontstaat, is een suspensie van bariumcarbonaat.
62p
Geef de vergelijking van de reactie waarbij in bekerglas C de suspensie ontstaat.
72p
Geef de [H+] in mol L–1 en de pH van het zoutzuur dat in bekerglas D aan
broomthymolblauw wordt toegevoegd.
Noteer je antwoord als volgt:
[H+]: …
pH: …
Bij het uitschenken van de ‘melk’ uit bekerglas C in bekerglas D treedt een zuur-base
reactie op. Bij deze proef is óf bariumcarbonaat óf zoutzuur in overmaat aanwezig.
82p
Welke van deze stoffen is bij de proef in overmaat aanwezig? Geef een verklaring voor je
antwoord aan de hand van de kleur van het ontstane ‘bier’ in bekerglas D.
91p
Geef de naam van het gas dat het schuimen in bekerglas D veroorzaakt.
In verband met de veiligheid en/of het milieu is het bij sommige proeven noodzakelijk om
te wijzen op de risico’s die het gebruik van de stoffen en oplossingen met zich meebrengt.
102p
Noem twee stoffen (oplossingen) die bij deze goocheltruc worden gebruikt, waarvan het
gebruik riskant is. Beschrijf voor elk van de genoemde stoffen (oplossingen) welk risico het
gebruik ervan met zich meebrengt.

opgave 3Leidingwater

In steeds meer delen van Nederland heeft men de hardheid van leidingwater verlaagd. In
diverse kranten werd daarover ook bericht. Waterleidingbedrijven die de ontharding
uitvoeren, geven in brochures voorlichting over de productie van zacht drinkwater.
tekst- Definities
fragment1 hardheid: de aanwezigheid van opgeloste calcium- en magnesiumzouten. Tijdelijke
hardheid wordt veroorzaakt door opgelost calciumwaterstofcarbonaat en opgelost
magnesiumwaterstofcarbonaat, die bij koken ontleden en als ketelsteen neerslaan.
ontharden van water: het verminderen van de hardheid van water. Bij gebruik van
hard water ontstaat op wasgoed een grauwsluier door de neerslagreactie van
calcium- en magnesiumionen met het stearaation van natuurlijke zepen. Door het
water te ontharden wordt dit voorkomen.
waterstofcarbonaat: een ionsoort met de formule HCO3–.
naar: Encarta Encyclopedie
tekst- Voortaan zacht water uit de kraan
fragment2 Leiden – Op 15 juli neemt het drinkwaterproductiebedrijf Duinwaterbedrijf Zuid-
Holland (DZH) een wateronthardingsinstallatie in gebruik. Vanaf die datum wordt
zachter drinkwater geleverd.
Drinkwater bevat onder andere kalk en magnesium. Deze mineralen bepalen de
hardheid van ons drinkwater: hoe minder kalk en magnesium des te zachter het
water.
Zacht water heeft een aantal voordelen. Men heeft bijvoorbeeld minder waspoeder
en natuurlijke zeep nodig voor het wasgoed. Ook zet zich bij gebruik van zacht
w(aaf)tweramsminadcehrinkeaslk. (of kalksteen) af in bijvoorbeeld koffiezetapparaten en
naar: De Leidse Post, juni 2000
112p
Geef de formules van de twee zouten die volgens tekstfragment 1 de tijdelijke hardheid van
water veroorzaken.
In tekstfragment 2 wordt in de tweede alinea („Drinkwater...”) een uitleg gegeven over
hard en zacht water. Chemisch gezien is deze uitleg niet correct.
122p
Schrijf een nieuwe alinea waarin een en ander op een chemisch juiste manier wordt
weergegeven. Begin de alinea met „Drinkwater...” en eindig met „... des te zachter het
water.”
In tekstfragment 2 staat dat er minder (natuurlijke) zeep nodig is om te wassen wanneer het
water zacht is dan wanneer het water hard is. Dit kan verklaard worden met behulp van een
gegeven uit tekstfragment 1.
132p
Verklaar met behulp van een gegeven uit tekstfragment 1 waarom er minder (natuurlijke)
zeep nodig is bij het wassen met zacht water dan bij het wassen met hard water.
tferakgsmt-ent 3 Het productieproces in het kort
1 Vanuit Bergambacht wordt voorgezuiverd water naar de duinen tussen Monster en
2 Katwijk getransporteerd. De duinpassage filtert ongewenste micro-organismen uit
3 het water. Na de duinpassage wordt het water teruggewonnen. Het duinwater wordt
4 als bron voor de productie van drinkwater gebruikt. Door toevoeging van actieve
5 poederkool verbetert de smaak van het water en worden schadelijke stoffen die
6 mogelijk nog in het water voorkomen, gebonden. Vervolgens gaat het te zuiveren
7 water naar de filters. Eerst stroomt het water over cascades (watervallen), waardoor
8 het water wordt verrijkt met zuurstof. Daardoor oxideren ijzer en mangaan. De
9 ontstane oxiden en het eerder toegevoegde poederkool worden met zandfilters
10 verwijderd.
11 Na de passage van de zandfilters is de hardheid van het water ongeveer 13,4 DH.
12 Aan dit harde water wordt in een reactor een hoeveelheid natronloog toegevoegd.
13 De hydroxide-ionen reageren dan met waterstofcarbonaationen waarbij onder
14 andere carbonaationen ontstaan. De carbonaationen slaan vervolgens neer met de
15 calciumionen. Daardoor ontstaat calciumcarbonaat, dat zich afzet op kleine
16 zandkorreltjes. Wanneer het water de reactor verlaat, heeft het een hardheid van
17 8,5 DH (= 1,5 mmol/L). Zonodig wordt nog een kleine hoeveelheid chloor aan het
18 water toegevoegd.
naar: Voorlichtingsbrochure DZH
In de regels 1 tot en met 10 van tekstfragment 3 wordt beschreven dat het water eerst wordt
gezuiverd voordat het wordt onthard. Bij deze zuivering wordt gebruik gemaakt van twee
scheidingsmethoden.
142p
Geef de namen van deze twee scheidingsmethoden.
In tekstfragment 3 staat dat ijzer en mangaan oxideren (regel 8). Eén van de reacties die
daarbij optreedt, kan als volgt worden weergegeven:
4 Fe2+ + O2 + 8 OH– + 2 H2O → 2 Fe2O3. 3H2O
Deze reactie is een redoxreactie. Aan de hand van de lading van de ijzerdeeltjes voor de pijl
en de lading van de ijzerdeeltjes na de pijl kun je bepalen of Fe2+ bij deze reactie oxidator
of reductor is.
152p
Leid af, aan de hand van de ladingen van de ijzerdeeltjes, of Fe2+ bij deze reactie oxidator
of reductor is.
Noteer je antwoord als volgt:
de lading van de ijzerdeeltjes voor de pijl: …
de lading van de ijzerdeeltjes na de pijl: …
Fe2+ is dus: …
In de regels 13 en 14 van tekstfragment 3 wordt de reactie beschreven waarbij
carbonaationen ontstaan.
162p
Geef de vergelijking van deze reactie.
In tekstfragment 3 wordt de hardheid gegeven in DH én in mmol/L.
172p
Laat door een berekening zien dat de gegeven hardheid in DH overeenkomt met de gegeven
concentratie in mmol L–1. Ga er bij de berekening van uit dat alleen Ca2+ ionen
verantwoordelijk zijn voor de hardheid en dat 1,0 DH overeenkomt met 7,1 mg Ca2+ per
liter.

opgave 4Kaliumchloraat

Kaliumchloraat (KClO3) wordt geproduceerd in een speciale elektrolyse-opstelling. Deze
bestaat uit een grote bak waarin een stalen buis en een aantal koolstofstaven hangen. De bak
bevat een oplossing van kaliumchloride (KCl).
De kaliumchloride-oplossing wordt bij een temperatuur van 75 oC geëlektrolyseerd, terwijl
intensief wordt geroerd. De stalen buis wordt daarbij gebruikt als elektrode; de
koolstofstaven vormen de andere elektrode. Bij deze elektrolyse ontstaan chloor en
waterstof. Chloor ontstaat bij de koolstofstaven, waterstof ontstaat bij de stalen buis.
183p
Geef de vergelijkingen van de halfreacties die optreden aan de elektroden.
Noteer je antwoord als volgt:
halfreactie bij de koolstofstaven: …
halfreactie bij de stalen buis: …
192p
Wordt de stalen buis gebruikt als positieve elektrode of als negatieve elektrode? Geef een
verklaring voor je antwoord.
Het ontstane chloor reageert direct verder in de elektrolysebak. Daarbij ontstaat uiteindelijk
opgelost kaliumchloraat.
Bij het begin van de elektrolyse bevindt zich in de elektrolysebak een oplossing die
4,0·102 kg kaliumchloride (KCl) bevat. Men stopt de elektrolyse wanneer de oplossing
verzadigd is met kaliumchloraat. Op dat moment is 87 massaprocent van de kaliumchloride
die bij het begin van de elektrolyse aanwezig was, omgezet tot kaliumchloraat. Hierbij
wordt uit 1 mol kaliumchloride 1 mol kaliumchloraat gevormd.
203p
Bereken het aantal kg kaliumchloraat dat is ontstaan uit de kaliumchloride die tijdens de
elektrolyse is omgezet.
De ontstane verzadigde oplossing van kaliumchloraat wordt afgekoeld van 75 oC tot 10 oC,
waarbij een groot deel van het kaliumchloraat uitkristalliseert: het wordt vast.
In figuur 2 is de oplosbaarheid van kaliumchloraat als functie van de temperatuur
weergegeven.
figuur 2
70,0 oplosbaarheid (g/100 g water) 60,0 KClO 3 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 temperatuur (°C)
213p
Bereken met behulp van gegevens uit figuur 2 hoeveel massaprocent van het kaliumchloraat
bij het afkoelen van 75 oC tot 10 oC uitkristalliseert.
Neem aan dat het opgeloste kaliumchloride geen invloed heeft op de oplosbaarheid van
kaliumchloraat.
Kenneth heeft op kleine schaal het hierboven beschreven productieproces nagebootst.
Uiteindelijk heeft hij vast kaliumchloraat verkregen. Hij wil nu onderzoeken of dit
kaliumchloraat nog verontreinigd is met kaliumchloride. In Binas-tabel 45A staan geen
gegevens over chloraationen. Maar in een naslagwerk vindt Kenneth dat de oplosbaarheid
van chloraten hetzelfde is als de oplosbaarheid van nitraten.
223p
Beschrijf een onderzoek waarmee Kenneth kan bepalen of zijn kaliumchloraat verontreinigd
is met kaliumchloride. Noem de gebruikte stoffen, beschrijf de handelingen, beschrijf de
mogelijke waarnemingen en geef de conclusies die uit die waarnemingen getrokken kunnen
worden.
Kaliumchloraat wordt onder andere gebruikt in lucifers. De kop van een lucifer bevat een
mengsel van kaliumchloraat en zwavel. Bij het aansteken van een lucifer reageert
kaliumchloraat met zwavel tot kaliumchloride en zwaveldioxide.
233p
Geef de vergelijking van deze reactie.

opgave 5Alcohol

tekst- 1 Elk soort alcoholhoudende drank heeft zijn eigen alcoholpercentage. Toch maakt
^f^r^a^g^m^e^n^t^4 2 het voor de hoeveelheid alcohol die je binnen krijgt, nauwelijks iets uit of je een glas
3 bier (met 5,0 volumeprocent alcohol) of een glas wijn (met 12 volumeprocent
4 alcohol) drinkt.
5 Alcohol wordt door het lichaam snel opgenomen en afgebroken. Het grootste deel
6 komt in de dunne darm en wordt daar sneller opgenomen dan andere
7 voedingsstoffen. Daarna verspreidt het zich via het bloed gelijkmatig over de totale
8 hoeveelheid lichaamsvloeistof. Het bloedalcoholgehalte (BAG) wordt uitgedrukt in
9 promille. Een promillage van 0,50 wil zeggen dat 1,0 liter bloed 0,50 gram pure
10 alcohol bevat. Bij het besturen van een voertuig is maximaal een BAG van
11 0,50 promille toegestaan.
12 De afbraak van de alcohol vindt plaats in de lever met een constante snelheid van
13 150 mg alcohol per liter bloed per uur. De stofwisseling van alcohol verloopt zeer
14 efficiënt. Door enzymen wordt de alcohol eerst omgezet tot azijnzuur (ethaanzuur).
15 Azijnzuur kan vervolgens met behulp van andere enzymen worden verbrand tot
16 koolstofdioxide en water of worden omgezet in vet.
17 Alcohol kan, in tegenstelling tot andere energieleveranciers, niet opgeslagen
18 worden in het lichaam, zodat het absolute prioriteit heeft in de stofwisseling. Door
19 deze voorrangsbehandeling bij de stofwisseling onderdrukt alcohol de verbranding
20 van met name vetten. Deze worden daarom snel opgeslagen, bij voorkeur in de
21 buikholte.
22 Extreem alcoholgebruik gaat vaak samen met slechte eetgewoonten. De voeding
23 bevat dan meestal te weinig essentiële aminozuren en vitaminen. Dat verstoort de
24 stofwisseling nog meer.
naar: Biochemistry
241p
Laat door een berekening zien dat het juist is wat in de tweede zin (regels 1-4) staat. Neem
daarbij aan dat een bierglas met 250 mL bier wordt gevuld en een wijnglas met 100 mL
wijn.
In tekstfragment 4 wordt beschreven hoe alcohol door het lichaam wordt omgezet tot
azijnzuur dat vervolgens wordt verbrand tot koolstofdioxide en water. Uit een ander
gegeven in het tekstfragment kan worden afgeleid dat de afbraak van alcohol in het lichaam
een exotherm proces is.
252p
Uit welk gegeven uit tekstfragment 4 kan worden afgeleid dat de afbraak van alcohol in het
lichaam een exotherm proces is? Geef een verklaring voor je antwoord.
De reactie waarbij alcohol wordt omgezet tot azijnzuur (ethaanzuur) is een redoxreactie. De
vergelijking van de halfreactie van de reductor is hieronder gedeeltelijk weergegeven:
C2H5OH + H2O → CH3COOH + H+
In de vergelijking van deze halfreactie zijn e– en de coëfficiënten weggelaten.
263p
Neem de vergelijking over, zet e– aan de juiste kant van de pijl en maak de vergelijking
kloppend.
273p
Geef de vergelijking van de verbrandingsreactie die wordt beschreven in de regels 15 en 16.
Gebruik daarbij molecuulformules.
282p
Bereken de molariteit (in mol L–1) van alcohol (ethanol) in bloed met een BAG van
0,50 promille.
Een autobestuurder blijkt bij een alcoholcontrole een BAG van 1,4 promille te hebben.
Omdat verder rijden niet is toegestaan, legt de politie een rijverbod voor een aantal uren op.
292p
Bereken met gegevens uit het tekstfragment na hoeveel uur deze autobestuurder weer mag
rijden.
Vetten (regel 16 en 20) zijn esters die zijn opgebouwd uit glycerol waaraan drie
vetzuurmoleculen zijn gebonden:
H H C OOHH O H C OOHH + 3 C R HHOO H C OOHH H
In deze vergelijking stelt R een koolwaterstofgroep voor.
302p
Geef de structuurformule van stof X in bovenstaande vergelijking.
Geef in deze structuurformule de koolwaterstofgroep(en) weer met R.
In het slot van tekstfragment 4 komen essentiële aminozuren en een verstoorde
stofwisseling ter sprake.
311p
Geef aan wat essentiële aminozuren zijn.
321p
Welk soort stoffen, die voor de stofwisseling van belang is, kan niet meer (of onvoldoende)
gemaakt worden als de voeding te weinig essentiële aminozuren bevat?

opgave 6Tri

Tri is de verkorte naam van trichlooretheen (C 2 HCl 3 ). Tri is een verbinding die veel wordt gebruikt bij het chemisch reinigen in een zogenoemde stomerij. Tri kan op verschillende manieren worden geproduceerd. Bij één daarvan maakt men gebruik van twee reactoren. In de eerste reactor laat men…

Tri is de verkorte naam van trichlooretheen (C 2 HCl 3 ). Tri is een verbinding die veel wordt gebruikt bij het chemisch reinigen in een zogenoemde stomerij. Tri kan op verschillende manieren worden geproduceerd. Bij één daarvan maakt men gebruik van twee reactoren. In de eerste reactor laat men ethyn (C 2 H 2 ) reageren met chloor. Daarbij treedt de volgende reactie op: C 2 H 2 + 2 Cl 2 → C 2 H 2 Cl 4 (reactie 1)

→ Leg uit of ethyn een verzadigde of een onverzadigde verbinding is. Er bestaan verschillende isomeren met de molecuulformule C 2 H 2 Cl 4 .
→ Geef de structuurformules van de isomeren met de molecuulformule C 2 H 2 Cl 4 . Onder normale omstandigheden is de reactiesnelheid tussen ethyn en chloor zo hoog, dat een explosie ontstaat. Om dit te voorkomen, heeft men de omstandigheden in de reactor aangepast.
→ Noem een aanpassing in de omstandigheden in de reactor die helpt om een explosieve reactie te voorkomen. Leg aan de hand van het botsende-deeltjes-model uit waarom deze aanpassing geschikt is. De verbinding die in de eerste reactor is gevormd, wordt in een tweede reactor geleid. In deze reactor…

→ Noem een aanpassing in de omstandigheden in de reactor die helpt om een explosieve reactie te voorkomen. Leg aan de hand van het botsende-deeltjes-model uit waarom deze aanpassing geschikt is. De verbinding die in de eerste reactor is gevormd, wordt in een tweede reactor geleid. In deze reactor wordt ook calciumhydroxide geleid. Bij een temperatuur van 300 o C treden in de tweede reactor achtereenvolgens twee reacties op: C 2 H 2 Cl 4 → HCl + C 2 HCl 3 (reactie 2) Ca(OH) 2 + 2 HCl → 2 H 2 O + CaCl 2 (reactie 3) De hierboven beschreven bereiding van tri kan schematisch als volgt worden weergegeven: blokschema In dit blokschema ontbreken de formules van een aantal stoffen die wel in de beschrijving zijn genoemd.

→ Geef de formules van de stoffen die bij de letters X, Y en Z moeten worden vermeld. Het is mogelijk dat er bij een letter meer dan één formule moet worden vermeld. Noteer je antwoord als volgt: bij X: … bij Y: … bij Z: …
Het totale productieproces van tri kan in één reactievergelijking worden weergegeven. Hieronder zijn alle formules in de vergelijking gegeven, maar de coëfficiënten zijn weggelaten: Ca(OH) 2 + C 2 H 2 + Cl 2 → CaCl 2 + C 2 HCl 3 + H 2 O
→ Geef de reactievergelijking van het totale productieproces van tri. Neem daartoe de bovenstaande vergelijking over en vul daarin de juiste coëfficiënten in.
→ Bereken hoeveel kg calciumhydroxide minimaal nodig is voor de productie van 1,0 kg tri volgens dit productieproces. Einde