opgave 1Kwik
In sommige kwikzouten komt de ionsoort Hg22+ voor.
12pHoeveel protonen en hoeveel elektronen heeft een Hg22+ ion?
Noteer je antwoord als volgt:
aantal protonen:...
aantal elektronen:...
Kalomel is een voorbeeld van een zout waarin Hg22+ ionen voorkomen. Kalomel
bestaat uitsluitend uit Hg22+ ionen en chloride-ionen.
22pGeef de formule van kalomel.
Er zijn ook kwikzouten waarin de ionsoort Hg2+ voorkomt, bijvoorbeeld
kwik(II)oxide. Kwik(II)oxide wordt als positieve elektrode gebruikt in
kwikbatterijen. De negatieve elektrode bestaat uit zinkamalgaam, een mengsel
van de metalen zink en kwik. Zink en kwik kunnen allebei als reductor reageren
met Hg2+. Bij stroomlevering door de batterij reageert echter slechts één van
deze twee metalen als reductor.
32pBeredeneer welk van de metalen zink of kwik bij stroomlevering als reductor
reageert.
Bij stroomlevering vindt aan de positieve elektrode van de kwikbatterij de
halfreactie plaats waarvan hieronder de vergelijking onvolledig is weergegeven.
HgO + H2O → Hg + OH–
In deze vergelijking zijn de elektronen (e–) en de coëfficiënten weggelaten.
43pNeem deze onvolledige vergelijking over, zet e– aan de juiste kant van de pijl en
maak de vergelijking kloppend.
opgave 2Schone Schelde
In de bijlage bij dit examen is een artikel opgenomen over de waterkwaliteit van
de rivier de Schelde.
Lees dit artikel en beantwoord de volgende vragen.
52pLeg uit of de uitspraak over zuurstof in regel 16 in overeenstemming is met de
gegevens in Binas-tabel 44.
In de regels 16 tot en met 19 wordt vermeld dat de concentraties van de zware
metalen toenemen wanneer het zuurstofgehalte toeneemt.
Op een andere plaats in het artikel wordt een verklaring gegeven voor de hogere
concentraties zware metalen in de winter.
61pGeef de regelnummers van de zin waarin deze verklaring wordt gegeven.
De processen die in de regels 20, 21 en 22 staan beschreven, zijn
redoxreacties. Bij de afbraak van bijvoorbeeld de organische stof methanol
treden de volgende halfreacties op:
SO42– + 8 H+ + 8 e– → S2– + 4 H2O (vergelijking 1)
CH3OH + H2O → CO2 + 6 H+ + 6 e– (vergelijking 2)
72pWelke van de twee vergelijkingen geeft de halfreactie van de oxidator weer?
Motiveer je antwoord.
83pStel met behulp van de vergelijkingen 1 en 2 de vergelijking van de totale
redoxreactie op.
In de regels 22 en 23 (“Die sulfides … in slib”) beschrijft Zwolsman reacties die in
de Westerschelde kunnen optreden.
93pGeef de vergelijking van een mogelijke reactie die door Zwolsman in de regels
22 en 23 kan zijn bedoeld. Maak hierbij ook gebruik van gegevens uit de regels
10 en 11.
opgave 3LPG
Vijf procent van de auto’s in Nederland gebruikt LPG (autogas) als brandstof. In
een artikel over LPG staat het volgende:
tekstfragment 1
Wat is LPG? LPG staat voor Liquefied Petroleum Gas. Het kan gebruikt worden als een relatief schonere brandstof voor auto’s dan benzine of diesel. LPG komt vrij bij het verwerken van aardolie en bij de winning van aardgas. LPG is onder hoge druk vloeibaar gemaakt. Het wordt als vloeistof getankt, maar komt als gas in de motor. LPG is een mengsel van voornamelijk butaan en propaan. naar: de Volkskrant
In tekstfragment 1 wordt beschreven dat LPG onder andere vrijkomt bij het
verwerken van aardolie. Zowel bij het destilleren als bij het kraken van aardolie
wordt LPG verkregen.
101pNoem een verschil tussen destilleren en kraken.
113pGeef de volledige verbranding van LPG weer in één reactievergelijking. Neem
hierbij aan dat in LPG alleen C4H10 en C3H8 aanwezig zijn.
Hieronder is een gedeelte van de veiligheidskaart van LPG weergegeven.
LPG C H en C H 3 8 4 10 FYSISCHE EIGENSCHAPPEN BELANGRIJKE GEGEVENS Kookpunt, C ca. 20 KLEURLOOSONDERDRUKTOTVLOEISTOFVERDICHT Smeltpunt, C ca. 160 GAS Explosiegrenzen, volume% in lucht 1,5 - 10 MAC-waarde 1000ppm 1800mg/m3 Relatievedichtheid(water=1) ca.0,6 Wijze van opname/inademingsrisico: De stof kan worden Oplosbaarheidinwater niet opgenomen in het lichaam door inademing. Relatievemolecuulmassa ca.50 Directegevolgen:Doorsnelverdampenkandevloeistof bevriezing veroorzaken. In aanzienlijke concentraties kan de stof aanleiding geven tot bewustzijnsverlaging.
In tekstfragment 1 staan namen van stoffen die in LPG voorkomen. Op de
veiligheidskaart zijn twee molecuulformules gegeven. In feite staan deze
molecuulformules voor drie stoffen; de twee die in tekstfragment 1 worden
genoemd en nog een derde stof.
122pGeef de structuurformules van deze drie stoffen.
Zoals blijkt uit tekstfragment 1 wordt LPG als vloeistof getankt en komt het als
gas in de motor. Bij dit verdampen worden bindingen verbroken.
131pGeef de naam van het type binding dat hierbij wordt verbroken.
Uit een gegeven op de veiligheidskaart van LPG kan worden afgeleid of het
verdampen van LPG een exotherm of een endotherm proces is.
142pNoem dit gegeven en leg uit of het verdampen van LPG een exotherm of een
endotherm proces is.
Het massapercentage propaan in LPG is ’s winters anders dan ’s zomers. LPG
met een samenstelling die ’s zomers wordt gebruikt, zou ’s winters problemen
kunnen geven bij het verdampen. Daarom is het gehalte van de stof met het
laagste kookpunt ’s winters hoger dan ’s zomers.
152pBeredeneer of het massapercentage propaan in LPG ’s winters groter of kleiner
is dan ’s zomers.
In een ander deel van het artikel over LPG staat het volgende:
tekstfragment 2
Is LPG gevaarlijk? Ja, want LPG is uiterst brandbaar en explosief. Als vloeibaar LPG vrijkomt, dijt het tot 270 keer zijn oorspronkelijk volume uit. Zodra deze gaswolk vlam vat, wordt die nog eens zeven keer groter. Hierbij kan een drukgolf ontstaan die schade aan de omringende gebouwen veroorzaakt. De kans op branden in de omgeving is groot. naar: de Volkskrant
Op de veiligheidskaart is aangegeven tussen welke volumepercentages van
LPG in lucht er gevaar voor explosie bestaat.
Een auto met een lekke LPG-tank staat geparkeerd in een garage. De inhoud
van de garage is 45 m3.
164pBereken hoeveel liter vloeibare LPG minstens uit de lekkende tank moet
verdampen om explosiegevaar te veroorzaken.
Gebruik daarbij gegevens van de veiligheidskaart en uit tekstfragment 2.
Ga ervan uit dat er geen LPG uit de garage verdwijnt en dat de gehele garage
wordt gevuld met het explosieve gasmengsel.
opgave 4Maagtablet
Het maagsap dat door de cellen in de wand van de maag wordt afgescheiden,
bestaat uit zoutzuur waarin een kleine hoeveelheid andere stoffen is opgelost.
De [H+] in dit maagsap is 0,17 mol L–1 (pH = 0,77). In de maag wordt het zuur
verdund door het aanwezige voedsel. Daardoor neemt de pH van het zoutzuur
toe tot een waarde tussen 1,2 en 2,0.
172pBereken hoeveel keer het zoutzuur wordt verdund wanneer de pH toeneemt van
0,77 tot 1,60.
Sommige mensen hebben last van „brandend” maagzuur. Om dit tegen te gaan,
kan men een zogenoemd maagmiddel innemen. Uit de bijsluiter van één van
deze middelen blijkt dat de werkzame bestanddelen in het betreffende middel
calciumcarbonaat (6,80 mmol per tablet) en magnesiumcarbonaat (0,95 mmol
per tablet) zijn.
De werking van het maagmiddel berust op de reactie van de werkzame
bestanddelen met het zuur in de maag:
CaCO3 + 2 H+ → H2O + CO2 + Ca2+
MgCO3 + 2 H+ → H2O + CO2 + Mg2+
183pBereken hoeveel mL 0,0600 M zoutzuur op deze manier maximaal kan reageren
met de werkzame bestanddelen die in één tablet aanwezig zijn.
In de bijsluiter staat ook: „Om een snelle werking te verkrijgen, de tablet
fijnkauwen.”
192pGeef een verklaring voor het gegeven dat door het fijnkauwen van de tablet een
snellere werking wordt verkregen. Gebruik daarbij het botsende-deeltjes-model.
Edith wil experimenteel bepalen met hoeveel zoutzuur een tablet van het
betreffende middel kan reageren. Zij heeft een aantal tabletten en een
hoeveelheid 0,0600 M zoutzuur. Zij schenkt 500 mL van het zoutzuur in een
bekerglas en voegt hieraan een fijngemaakte tablet toe.
In het verslag van Edith over het verdere verloop van dit experiment staat onder
andere het volgende:
Het duurde ongeveer een kwartier voordat alle stukjes van de tablet helemaal waren verdwenen. Om te bepalen hoeveel opgelost HCl nog in het bekerglas aanwezig was, heb ik de oplossing eerst even gekookt. Daardoor gaat het koolstofdioxide er uit. Na afkoelen heb ik 5 druppels broomthymolblauw als indicator toegevoegd. Om de oplossing te neutraliseren, heb ik vervolgens druppelsgewijs 1,00 M natronloog uit een injectiespuit toegevoegd. Na toevoegen van 14,8 mL was de oplossing net van kleur veranderd. Er was dus na de reactie van de tablet met zoutzuur nog 14,8 mmol opgelost HCl over. Berekening In het bekerglas gedaan (500 mL 0,0600 M zoutzuur): A mmol opgelost HCl Over na de reactie van de tablet met zoutzuur: 14,8 mmol opgelost HCl Dus heeft gereageerd met de carbonaationen: B mmol opgelost HCl B mmol opgelost HCl heeft gereageerd met C mmol carbonaationen.
De vragen 20 tot en met 23 gaan over dit onderzoek.
202pWelke kleur heeft broomthymolblauw in dit onderzoek voordat de oplossing is
geneutraliseerd en welke kleur heeft broomthymolblauw wanneer de oplossing
neutraal is?
Noteer je antwoord als volgt:
kleur voordat de oplossing is geneutraliseerd: …
kleur wanneer de oplossing neutraal is: …
212pGeef de vergelijking van de reactie die optreedt tijdens het toevoegen van de
natronloog.
223pWelke getallen moeten bij A, B en C worden ingevuld in het verslag van Edith?
Noteer je antwoord als volgt:
bij A: …
bij B: …
bij C: …
In de maagtablet is zowel calciumcarbonaat als magnesiumcarbonaat aanwezig.
De reden van het gebruik van een mengsel van deze twee carbonaten staat niet
in de bijsluiter. Een mogelijke reden zou kunnen zijn dat één van de carbonaten
een snellere werking heeft dan de andere. Op die manier kan het sneller
werkende carbonaat meteen verlichting geven, waarna het andere carbonaat
ervoor zorgt dat de werking nog enige tijd voortduurt.
Joke krijgt de opdracht om te onderzoeken of calciumcarbonaat inderdaad een
andere reactiesnelheid met een zure oplossing heeft dan magnesiumcarbonaat.
233pBeschrijf een manier waarop Joke te werk kan gaan om dit onderzoek uit te
voeren.
opgave 6Titaanwit
De kleurstof die tegenwoordig in witte verf het meest wordt toegepast, is TiO2,
een witte vaste stof. De grondstof voor de industriële bereiding van TiO2 is
FeTiO3. Voor de productie van TiO2 uit FeTiO3 zijn twee processen bekend: het
sulfaatproces en het chlorideproces.
Bij het sulfaatproces laat men FeTiO3 reageren met zwavelzuur. Deze reactie
kan worden weergegeven met de volgende vergelijking:
FeTiO3 + 2 H+ → TiO2 + Fe2+ + H2O
Een nadeel van het sulfaatproces is dat een grote hoeveelheid afvalzuur
ontstaat, doordat een overmaat zwavelzuur wordt gebruikt. Per ton FeTiO3 wordt
6,8·103 mol zwavelzuur toegevoegd (1,0 ton = 1,0·103 kg).
293pBereken hoeveel mol zwavelzuur overblijft per ton omgezet FeTiO3.
Omdat bij het sulfaatproces zoveel afval ontstaat, heeft men het chlorideproces
ontwikkeld. Het chlorideproces bestaat uit twee stappen. In de eerste stap laat
men FeTiO3 reageren met chloorgas en koolstof. De vergelijking van de reactie
bij deze eerste stap is hieronder onvolledig weergegeven. Alleen de
coëfficiënten ontbreken.
… FeTiO3 + … Cl2 + … C → … TiCl4 + … FeCl3 + … CO2 (reactie 1)
Bij deze reactie ontstaat een suspensie van vast FeCl3 en vloeibaar TiCl4.
Het FeCl3 wordt door filtratie uit deze suspensie verwijderd. Het filtraat, dat
voornamelijk uit TiCl4 bestaat, wordt door destillatie gezuiverd. Vervolgens laat
men het zuivere TiCl4 in de tweede stap van het chlorideproces reageren met
zuurstof:
TiCl4 + O2 → TiO2 + 2 Cl2 (reactie 2)
Het chloorgas dat bij reactie 2 vrijkomt, wordt opnieuw gebruikt in reactie 1. Bij
reactie 2 komt minder chloorgas vrij dan bij reactie 1 nodig is. Daarom moet bij
het chlorideproces voortdurend vanuit een opslagtank chloorgas worden
toegevoerd.
302pNeem de vergelijking van reactie 1 over en vul de juiste coëfficiënten in.
312pLeg uit hoeveel mol chloorgas per mol TiO2 vanuit een opslagtank moet worden
toegevoerd. Neem hierbij aan dat het residu van de destillatie geen
chloorverbindingen bevat en dat al het chloor dat bij reactie 2 vrijkomt in
reactie 1 wordt hergebruikt.
Het chlorideproces kan in een blokschema worden weergegeven. Hieronder is
een onvolledig blokschema getekend. In reactor 1 vindt reactie 1 plaats en in
reactor 2 vindt reactie 2 plaats. Alle stofstromen waarin titaanverbindingen
voorkomen, zijn weergegeven met pijlen. Een aantal pijlen van andere
stofstromen en een aantal formules van stoffen zijn weggelaten.
Op de uitwerkbijlage is het blokschema uitgebreider, maar nog niet volledig,
weergegeven. Er zijn meer stofstromen getekend en deze zijn genummerd. De
terugvoer van chloor ontbreekt nog.
322pWelke formules moeten bij de stofstromen 1 tot en met 6 staan?
Noteer de nummers van de stofstromen en schrijf achter elk nummer de
bijbehorende formule.
332puitwerkbijlageMaak het blokschema op de uitwerkbijlage compleet door de terugvoer van
chloor te tekenen.
opgave 7Gelatine
Gelatine is een eiwit dat op grote schaal wordt toegepast in de
voedingsmiddelenindustrie. Het bevat 19 verschillende aminozuren. De
eiwitmoleculen waaruit gelatine is samengesteld, bevatten gemiddeld 1000
aminozuureenheden.
Hieronder is de structuurformule van een karakteristiek gedeelte van een
gelatinemolecuul weergegeven.
342pGeef de 3-lettersymbolen van de drie aminozuren waaruit dit gedeelte is
gevormd.
Er is een middel op de markt, gewrichtsgelatine genoemd, dat goed zou zijn
voor de gewrichten. Gewrichtsgelatine bestaat uit het mengsel van aminozuren
dat is ontstaan door gelatine volledig te hydrolyseren. In de bijlage bij dit
examen is een tabel opgenomen (tabel 1) met gegevens over de aminozuren in
dan de massa van de gelatine (100 g) waaruit ze zijn gevormd.
351pGeef aan waarom de som van de massa’s van de afzonderlijke aminozuren
groter is dan de massa van de gelatine waaruit ze zijn gevormd.
Uit tabel 1 (zie bijlage) kan worden afgeleid dat het aminozuur glycine het meest
voorkomt in gewrichtsgelatine. Met behulp van gegevens uit tabel 1 en door
gebruik te maken van onder andere Binas-tabel 67C kan worden berekend in
welke molverhouding glycine en valine voorkomen in gewrichtsgelatine.
363pGeef deze berekening. Noteer de uitkomst van je berekening als volgt:
aantal mol glycine: aantal mol valine = …: 1,0
Bronvermelding
Een opsomming van de in dit examen gebruikte bronnen, zoals teksten en afbeeldingen, is te vinden in het bij dit examen
behorende correctievoorschrift, dat na afloop van het examen wordt gepubliceerd.
