opgave 1Forams
tekstfragment 1
Ademloos leven in de modder Foraminiferen (forams) zijn eencellige schelpdieren die 1 biologen en geologen al heel lang fascineren. Nu blijken 2 ze ook nog nitraten te ademen in plaats van lucht. 3 4 Forams zijn eencellige organismen met een celkern en een extern skeletje ter 5 grootte van eentiende millimeter. Tot nog toe werd gedacht dat bacteriën het 6 beestje voorzagen van de broodnodige energie. Uit onderzoek aan forams 7 afkomstig uit de modderige zeebodem van een Zweeds fjord is gebleken dat de 8 schelpdiertjes helemaal zelf de energie uit nitraat halen. Daarna ademen ze 9 onschuldig stikstofgas uit. Een groot gedeelte van het stikstofgehalte in de lucht 10 is afkomstig van deze nitraatademende diertjes. 11 Met z’n duizenden zitten ze op een kluitje in de zuurstofloze modder. Af en toe 12 bewegen ze een centimeter of drie omhoog in de modder en nemen daar nitraat 13 uit het zeewater op. Vervolgens nestelen ze zich weer dieper in de modder, 14 buiten bereik van hun natuurlijke vijanden. De schelpdiertjes kunnen het aldus 15 een maand uitzingen voordat ze weer nieuwe brandstof moeten tanken. 16 Dat de forams zelfstandig nitraat verbranden, kwam aan het licht door levende 17 sc
‘Zwaar’ stikstofgas (regel 18) bestaat uit stikstofmoleculen waarin uitsluitend
stikstofatomen voorkomen met massagetal 15.
12pHoeveel protonen en hoeveel neutronen bevat een molecuul ‘zwaar’ stikstof?
Noteer je antwoord als volgt:
aantal protonen:...
aantal neutronen:...
Uit de regels 8 en 9 blijkt dat nitraat wordt omgezet tot stikstof. Dit is een
redoxreactie waarbij de nitraationen optreden als oxidator. Hieronder is de
vergelijking van de betreffende halfreactie onvolledig weergegeven. De
coëfficiënten en e– zijn weggelaten.
NO3– + H+ → N2 + H2O
23pNeem deze vergelijking over, voeg aan de juiste kant van de pijl e– toe en maak
de vergelijking kloppend door de juiste coëfficiënten in te vullen.
32pIs de redoxreactie waarbij de forams nitraat gebruiken een exotherme of een
endotherme reactie? Motiveer je antwoord met een gegeven uit de regels 1 tot
en met 10 van tekstfragment 1.
Het gebruik van ‘brandstof’ (regel 15) en ‘verbranden’ (regel 16) is chemisch
gezien onjuist en niet in overeenstemming met de rest van tekstfragment 1.
Door deze woorden te vervangen door andere woorden is het mogelijk om de
tekst chemisch gezien te laten kloppen.
42pDoor welk woord kan ‘brandstof’ (regel 15) en door welk woord kan ‘verbranden’
(regel 16) worden vervangen zodat de tekst chemisch gezien juist is?
Noteer je antwoord als volgt:
‘brandstof’ vervangen door:...
‘verbranden’ vervangen door:...
opgave 2Tabel 45A
Met behulp van Binas-tabel 45A kan worden nagegaan of er een neerslag kan
ontstaan wanneer twee zoutoplossingen worden samengevoegd.
Bart voegt een oplossing van zinksulfaat bij een oplossing van natriumfosfaat.
Er ontstaat een neerslag. Bart zegt dat uit tabel 45A blijkt dat het neerslag
bestaat uit zinkfosfaat.
51pGeef de formule van zinkfosfaat.
61pHoe blijkt uit tabel 45A dat bij de proef van Bart een neerslag van zinkfosfaat
ontstaat?
In tabel 45A staat bij een aantal combinaties van ionen een ‘r’. Dit betekent dat
het betreffende zout met water reageert.
Wanneer kaliumoxide in water wordt gebracht, treedt de volgende reactie op.
K2O + H2O → 2 K+ + 2 OH–
72pLeg uit, aan de hand van de formules van de deeltjes in de reactievergelijking, of
deze reactie een zuur-base reactie is of een redoxreactie.
Bij de combinatie van ammoniumionen en carbonaationen staat een ‘o’:
ammoniumcarbonaat ontleedt in water. Bij deze ontleding vindt een zuur-base
reactie plaats tussen de ionen die bij het oplossen van de stof vrijkomen. Bij
deze reactie ontstaat onder andere CO2.
83pGeef de vergelijking van de ontleding van ammoniumcarbonaat in water.
opgave 3Wegwerpaansteker
Een van de onderdelen van een wegwerpaansteker is een plastic vaatje met
daarin een vloeibaar gemaakt gas. Het gas is brandbaar en kan worden
aangestoken met een vonkje. Het vonkje ontstaat wanneer een ruw metalen
wieltje langs een zogenoemd vuursteentje gaat.
André en Robbert hebben de wegwerpaansteker gekozen als onderwerp voor
hun profielwerkstuk. Daarbij hebben ze de volgende onderzoeksvragen
genoteerd:
I Is het plastic waarvan het vaatje gemaakt is, een thermoplast of een
thermoharder?
II Uit welke stof of stoffen bestaat het vloeibaar gemaakte gas?
III Uit welke stof of stoffen bestaat het vuursteentje?
IV Hoeveel energie komt vrij wanneer je met de aansteker een vlammetje
maakt om een kaars aan te steken?
André en Robbert beginnen met het lezen van de informatie op de verpakking
van de wegwerpaansteker. Er staat onder andere “niet aan temperaturen boven
50 oC blootstellen”. Daarom vermoeden ze dat het plastic waarvan het vaatje
gemaakt is, een thermoplast is. Om dit te onderzoeken, nemen ze een stukje
plastic waarvan het vaatje is gemaakt en brengen dit in water met een
temperatuur van 60 oC. Het plastic blijkt niet zacht te worden.
92pKan uit deze waarneming de conclusie worden getrokken dat het onderzochte
plastic een thermoharder is? Motiveer je antwoord.
Om achter de samenstelling van het vloeibaar gemaakte gas te komen, maken
André en Robbert gebruik van internet. Op de site van een fabrikant vinden ze
dat de vulling van wegwerpaanstekers meestal bestaat uit butaan. “Een mengsel
van het I- en het N-type”, staat er. Hiermee worden iso-butaan en
normaal-butaan bedoeld, de twee isomeren met molecuulformule C4H10.
102pGeef de structuurformules van de twee isomeren met molecuulformule C4H10.
Ze gaan op zoek naar informatie over de samenstelling van een vuursteentje.
André vindt dat vuursteentjes die vonken geven als je ze tegen elkaar slaat,
voornamelijk uit silica bestaan. Hij vindt ook informatie over een aantal
eigenschappen van silica.
Volgens de informatie die Robbert vindt, bestaat een vuursteentje uit
zogenoemd mischmetaal: een legering die voornamelijk bestaat uit de metalen
cerium en lanthaan.
Na overleg over de informatie die ze hebben gevonden, willen ze gaan
onderzoeken of een vuursteentje elektrische stroom geleidt. Ze bespreken dit
idee met hun docent. Deze zegt: „Als je ervan uitgaat dat een vuursteentje óf
van silica óf van mischmetaal is, dan is jullie onderzoek naar stroomgeleiding
inderdaad geschikt om vast te stellen uit welke stof het vuursteentje bestaat.”
112pLeg uit welke informatie over silica André kan hebben gevonden, waardoor
onderzoek naar elektrische geleiding geschikt is om vast te stellen of een
vuursteentje uit silica of mischmetaal bestaat.
Noteer je antwoord als volgt:
informatie over silica: …
uitleg: …
André en Robbert kopen een paar vuursteentjes. Voor hun onderzoek bouwen
ze een opstelling waarmee ze kunnen nagaan of het vuursteentje elektrische
stroom geleidt.
Wanneer het vuursteentje wordt opgenomen in een stroomkring blijkt het de
elektrische stroom niet te geleiden. Nu denken André en Robbert te weten uit
welke stof een vuursteentje bestaat. Hun docent vindt echter dat ze het
vuursteentje een bepaalde behandeling hadden moeten geven voordat ze hun
onderzoek naar stroomgeleiding uitvoerden.
Robbert herinnert zich dat in de informatie over het mischmetaal ook was
vermeld dat cerium en lanthaan allebei gemakkelijk reageren met zuurstof uit de
lucht, waarbij cerium(IV)oxide en lanthaan(III)oxide ontstaan. Een stukje
mischmetaal is daarom vrijwel altijd bedekt met een laagje van deze oxiden.
123pGeef de reactievergelijking voor het ontstaan van lanthaan(III)oxide uit lanthaan
en zuurstof.
131pGeef aan wat André en Robbert met het vuursteentje hadden moeten doen
voordat ze het geleidingsvermogen onderzochten.
Voor de beantwoording van de laatste deelvraag wegen André en Robbert een
aansteker en maken er 40 keer een vlammetje mee. Daarna wegen ze de
aansteker opnieuw. Deze blijkt 0,15 gram lichter te zijn geworden. Verder
hebben ze gevonden dat 2,9·106 joule aan energie vrijkomt bij de volledige
verbranding van 1,0 mol C4H10 (aanstekergas).
143pGeef de reactievergelijking voor de volledige verbranding van C4H10.
153pBereken uit de resultaten van de bovenstaande proef hoeveel joule gemiddeld
vrijkomt bij zo’n vlammetje. Neem daarbij aan dat 0,15 g C4H10 volledig is
verbrand.
In de discussie geven André en Robbert aan dat de hoeveelheid energie die ze
met hun gegevens hebben berekend, anders is dan de hoeveelheid energie die
is vrijgekomen bij hun experiment. Dit leiden ze af uit de waarneming dat de
vlammetjes geel van kleur waren.
162pBeredeneer hoe uit deze waarneming kan worden afgeleid dat de hoeveelheid
energie die vrijkomt bij zo’n vlammetje anders is dan de in vraag 15 berekende
energie.
opgave 4Bier brouwen
Het brouwen van bier begint met de verwerking van gerst tot de zogenoemde
mout. Mout is rijk aan zetmeel (amylose) en enzymen. De mout wordt
vervolgens gemengd met water en opgewarmd. Onder invloed van de
aanwezige enzymen reageert het zetmeel met een bepaalde stof tot maltose.
172pMet welke stof reageert zetmeel bij deze omzetting en welke functie hebben de
enzymen daarbij? Maak gebruik van Binas-tabel 67A.
Noteer je antwoord als volgt:
stof die met zetmeel reageert: …
functie van de enzymen: …
Ook worden tijdens deze fase van het brouwproces eiwitten gehydrolyseerd.
Sommige eiwitten worden daarbij volledig gehydrolyseerd.
181pGeef de naam van de soort stoffen die ontstaat bij de volledige hydrolyse van
eiwitten.
Hieronder is een fragment getekend van een eiwitmolecuul.
192pGeef de nummers van de bindingen die worden verbroken bij de volledige
hydrolyse van dit fragment.
Na enige tijd wordt het mengsel gefiltreerd. Het filtraat wordt gekookt. Tijdens
het koken worden vruchtbolletjes van de hopplant toegevoegd die voor tal van
geur- en/of smaakstoffen zorgen.
201pGeef de naam van de scheidingsmethode waardoor de geur- en/of smaakstoffen
in het brouwsel terechtkomen.
Een voorbeeld van zo’n stof is myrceen:
CH
CH
2CH3
Er komt uiteindelijk niet veel myrceen voor in bier: het lost slecht op in water en
verdampt gemakkelijk.
212pVerklaar aan de hand van de structuurformule waarom myrceen slecht oplost in
water.
Bovendien wordt een deel van het myrceen door een additiereactie met water
omgezet tot myrcenol. Hierbij reageert één watermolecuul per myrceenmolecuul.
222pGeef een mogelijke structuurformule van myrcenol.
Na het koken met de vruchtbolletjes van de hopplant wordt het mengsel opnieuw
gefiltreerd. Nadat biergist is toegevoegd aan het filtraat laat men het mengsel
enige dagen gisten. Hierbij wordt glucose (C6H12O6) omgezet tot alcohol
(= ethanol = C2H6O) en koolstofdioxide.
232pGeef de reactievergelijking in molecuulformules van deze omzetting.
Het mengsel dat tijdens de gisting is ontstaan, moet daarna nog enkele weken
‘narijpen’ voordat het (na filtratie) als bier kan worden gedronken. Tijdens het
narijpen ontstaan onder andere esters die het bier zijn speciale geur en smaak
geven. Een voorbeeld van zo’n ester is de ester die ontstaat door reactie van
hexaanzuur met ethanol.
243pGeef de structuurformule van deze ester.
opgave 5Tanderosie
tekstfragment 2
Bronwater met bubbels beter voor tanden 1 Tanderosie is het verschijnsel dat tandglazuur oplost door gebruik van zure 2 voeding. Het vervelende is dat daarbij het principe geldt van weg is weg. 3 Eenmaal opgelost tandglazuur komt nooit meer terug. Vooral mensen die drie 4 keer per dag sinaasappels eten of veel vruchtensap drinken, kunnen op den 5 duur last krijgen van tanderosie. Ook frisdranken veroorzaken tanderosie: de 6 tanden worden geler en brokkelen op den duur af. Veel zuur zit bijvoorbeeld in 7 cola, cassis en up-dranken. Volgens de informatiefolder van het Academisch 8 Centrum Tandheelkunde te Amsterdam zit er in frisdrank soms wel 300 gram 9 citroenzuur per liter. 10 Gelukkig hebben onderzoekers van de Universiteit van Birmingham nu 11 aangetoond dat koolzuurhoudend bronwater de tanden niet aantast. 12 In tegenstelling tot wat men meestal denkt, is bronwater met koolzuurgas, zoals 13 Spa rood, dus helemaal niet slecht voor de tanden. naar: De Telegraaf
Het verschijnsel dat in regel 1 wordt beschreven, is in feite een reactie tussen
een zuur bevattende frisdrank en hydroxyapatiet, het hoofdbestanddeel van
tandglazuur. Hydroxyapatiet is een zout met formule Ca5(PO4)3OH.
252pGeef de formule van een soort deeltjes in hydroxyapatiet die reageert met het
zuur in cola.
Jaap las in een ander artikel over tanderosie dat koolzuurhoudend
mineraalwater en citroen-ijsthee ongeveer dezelfde pH (ca. 3,9) hebben.
Consumptie van koolzuurhoudend mineraalwater leidt nauwelijks tot tanderosie.
Consumptie van dezelfde hoeveelheden citroen-ijsthee leidt op den duur wel tot
tanderosie. Een oorzaak is dat het pH-herstel van het speeksel na consumptie
van citroen-ijsthee langer duurt dan na consumptie van koolzuurhoudend
mineraalwater. Met pH-herstel wordt het stijgen van de pH van de mondvloeistof
bedoeld. Uiteindelijk bereikt de pH weer de oorspronkelijke waarde van 7,2. Het
onderzoek naar pH-herstel wordt als volgt uitgevoerd.
Een aantal proefpersonen spoelt gedurende één minuut de mond met 5 mL van
een bepaalde (fris)drank. Nadat de mond is leeg gespuugd, wordt de pH van de
uitgespuugde mondvloeistof gemeten (t = 0 min). Na één minuut en na vier
minuten wordt de mondvloeistof opnieuw uitgespuugd en wordt de pH hiervan
gemeten. In diagram 1 is het resultaat van het onderzoek met citroen-ijsthee
weergegeven.
diagram 1
Jaap vindt in het artikel geen gegevens over het pH-herstel bij koolzuurhoudend
mineraalwater. Hij vindt het onderzoek zo leuk dat hij samen met een aantal
klasgenoten hetzelfde onderzoek met koolzuurhoudend mineraalwater gaat
doen. Ze besluiten om niet alleen na één en vier minuten maar ook na twee en
drie minuten de pH van de uitgespuugde mondvloeistof te meten. Uit hun
onderzoek blijkt dat het pH-herstel sneller verloopt dan bij citroen-ijsthee:
− op t = 0 min is het pH-herstel al groter dan bij citroen-ijsthee;
− de laatste minuut is geen pH-herstel meer te meten.
Op de uitwerkbijlage is het diagram voor citroen-ijsthee opnieuw weergegeven.
262puitwerkbijlageGeef in het diagram op de uitwerkbijlage met
de pH-waarden weer bij
0, 1, 2, 3 en 4 minuten die in overeenstemming zijn met de (meet)resultaten van
Jaap en zijn klasgenoten.
Jaap twijfelt aan de bewering in tekstfragment 2 dat er soms wel 300 gram
citroenzuur per liter frisdrank aanwezig is. Op school onderzoekt hij de
concentratie citroenzuur in een up-drank. Hij brengt 25,0 mL van deze drank in
een erlenmeyer en verwarmt de inhoud enige tijd om alle opgeloste
koolstofdioxide te verwijderen. Na afkoelen van de vloeistof moet hij
23,3 mL 0,0500 M natronloog toevoegen om alle citroenzuur te laten reageren.
274pBereken het aantal gram citroenzuur per liter in de onderzochte up-drank.
Neem aan dat de citroenzuurmoleculen en de toegevoegde OH– ionen reageren
in de molverhouding 1: 3 en dat natronloog alleen met citroenzuur reageert.
De molaire massa van citroenzuur bedraagt 192,1 g mol–1.
opgave 6Goudwinning
Het metaal goud komt in de natuur meestal voor in gouderts. Hierin zitten
korreltjes goud vast aan gesteente. Bij de winning van goud uit gouderts maakt
men gebruik van een oplossing van natriumcyanide (NaCN). In deze oplossing
zijn Na+ ionen en CN– ionen aanwezig.
Het gesteente met de daaraan vastzittende korreltjes goud wordt fijngemalen en
toegevoegd aan een overmaat natriumcyanide-oplossing. Door het ontstane
mengsel wordt lucht geleid zodat een reactie optreedt waarbij Au(CN)2– ionen
worden gevormd. Men kan zich voorstellen dat een Au(CN)2– ion is opgebouwd
uit een goudion en twee cyanide-ionen.
282pLeid af wat de lading is van het goudion in een Au(CN)2– ion.
De tijd die nodig is om alle goud te laten reageren, hangt af van de korrelgrootte
van het fijngemalen goudbevattende gesteente.
292pLeg uit of het met kleine korreltjes korter of langer duurt om (bij dezelfde
temperatuur) dezelfde hoeveelheid goud te laten reageren dan met grotere
korreltjes.
Het gesteente, dat niet opgelost is, wordt gescheiden van de ontstane oplossing.
301pWelke scheidingsmethode is hiervoor geschikt?
Aan de verkregen oplossing wordt een overmaat zinkpoeder toegevoegd. Dan
vindt de volgende reactie plaats:
2 Au(CN)2– + Zn → 2 Au + Zn(CN)42–
313pBereken hoeveel kg zink volgens deze reactie heeft gereageerd voor de vorming
van 10 kg goud.
Vervolgens wordt het mengsel van goud en het overgebleven zink gescheiden
van de oplossing. Om het zink te verwijderen uit het mengsel van goud en zink
wordt een overmaat verdund zwavelzuur toegevoegd. De zwavelzuuroplossing
reageert niet met goud maar wel met zink. Bij deze reactie ontstaat onder
andere een gas. Als laatste stap in het goudwinningsproces wordt het goud
gescheiden van de ontstane oplossing.
Het in deze opgave beschreven goudwinningsproces kan met het volgende
vereenvoudigde blokschema worden weergegeven.
blokschema
In elke ruimte vindt een reactie plaats en wordt een scheiding uitgevoerd.
322pLeg uit welk gas ontstaat bij de reactie in ruimte 3.
Vanwege de giftigheid van cyaniden wordt de beschreven goudwinning kritisch
bekeken door milieuorganisaties. Ook de bedrijven die deze goudwinning
toepassen, besteden aandacht aan veiligheids- en milieumaatregelen. Met name
de cyanide-ionen die in dit proces in overmaat worden gebruikt, staan daarbij in
de belangstelling. Deze cyanide-ionen bevinden zich voornamelijk in één van de
afvalstromen die in het blokschema zijn weergegeven.
332pLeid af uit welke ruimte de afvalstroom komt die de overmaat cyanide-ionen
bevat.
Let op: de laatste vragen van dit examen staan op de volgende pagina.
opgave 7Wijnbederf
Een geopende fles wijn smaakt na een paar dagen zuur. Deze verzuring is het
gevolg van de omzetting van alcohol (ethanol) tot azijnzuur (ethaanzuur) onder
invloed van azijnzuurbacteriën. Deze bacteriën werken alleen in aanwezigheid
van zuurstof. Bij deze reactie is ethanol de reductor en zuurstof de oxidator.
De vergelijking van de halfreactie voor de reductor luidt als volgt:
C2H5OH + H2O → CH3COOH + 4 H+ + 4 e–
343pGeef de halfreactie van de oxidator en leid met behulp van deze halfreactie en
de bovenstaande halfreactie de vergelijking af van de totale redoxreactie.
Van een fles wijn die een paar dagen heeft opengestaan wordt de pH gemeten.
Deze blijkt 3,18 te zijn.
352pBereken de [H+] in mol L–1 in deze wijn. Geef je antwoord in twee significante
cijfers.
Om de verzuring tegen te gaan wordt aan sommige wijnsoorten natriumsulfiet
toegevoegd. Sulfiet reageert met zuurstof:
2 SO32– + O2 → 2 SO42–
Hierdoor zijn de azijnzuurbacteriën niet in staat alcohol om te zetten tot
azijnzuur. Aan een bepaalde wijn wordt zoveel natriumsulfiet toegevoegd dat
deze 200 mg SO32– per liter bevat.
363pBereken hoeveel mg zuurstof maximaal kan reageren met 200 mg SO32–.
In Binas-tabel 95 B2 is de ADI-waarde van ‘sulfiet’ vermeld als ‘berekend als
SO2’. Bij deze berekening wordt één mol SO32– gelijkgesteld aan één mol SO2.
Een vrouw van 62 kg drinkt twee glazen wijn. Deze wijn bevat 200 mg SO32– per
liter.
373pGa door berekening na of in dit geval de ADI-waarde van sulfiet wordt
overschreden.
Ga er hierbij van uit dat een glas 120 mL wijn bevat en dat de vrouw, behalve de
‘sulfiet’ uit de twee glazen wijn, geen ‘sulfiet’ binnenkrijgt.
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.
C
CH
CH
CH 
