UITWERKING TOELICHTING OP DE ANTWOORDEN VAN HET EXAMEN 2001-I VAK:
SCHEIKUNDE
NIVEAU:
HAVO
EXAMEN:
2001-I
De uitgever heeft ernaar gestreefd de auteursrechten te regelen volgens de wettelijke bepalingen. Degenen die desondanks menen zekere rechten te kunnen doen gelden, kunnen zich alsnog tot de uitgever wenden. ThiemeMeulenhoff is een educatieve uitgeverij waarin alle fondsen van de voormalige uitgeverijen Meulenhoff Educatief, SMD Educatieve Uitgevers en uitgeverij Thieme zijn samengevoegd. De uitgaven die ThiemeMeulenhoff ontwikkelt, richten zich op het totale onderwijsveld: basisonderwijs, voortgezet onderwijs, beroepsonderwijs & volwasseneneducatie en hoger onderwijs. www.thiememeulenhoff.nl © ThiemeMeulenhoff, Utrecht/Zutphen, 2001 Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand, of openbaar gemaakt, in enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopieën, opnamen, of enig andere manier, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgever. Voorzover het maken van kopieën uit deze uitgave is toegestaan op grond van artikel 16B Auteurswet 1912 j° het Besluit van 20 juni 1974, Stb. 351, zoals gewijzigd bij het Besluit van 23 augustus 1985, Stb. 471 en artikel 17 Auteurswet 1912, dient men de daarvoor wettelijk verschuldigde vergoedingen te voldoen aan Stichting Reprorecht (Postbus 882, 1180 AW Amstelveen). Voor het overnemen van gedeelte(n) uit deze uitgave in bloemlezingen, readers en andere compilatiewerken (artikel 16 Auteurswet 1912) dient men zich tot de uitgever te wenden.
havo scheikunde 2001-I
Nieuw element 1 De (ongeladen) atomen zijn ’ontdaan‘ van een aantal elektronen. Elektronen zijn negatief, dus er blijven positief geladen nikkeldeeltjes over. 2 Bij een fusie gaan de kernen samen; het aantal protonen wordt dus opgeteld en levert dan het atoomnummer van de nieuwe kern. Het aantal neutronen (massagetal min aantal protonen) wordt met 1 verminderd, want er wordt een neutron vrijgemaakt.
aantal protonen: 110 aantal neutronen: 159 atoomnummer: 110 Ontzwaveling 3 In een goede vergelijking ontstaan drie moleculen uit één eicosaanmolecuul en bevat geen van de moleculen meer waterstofatomen dan 2n+2 (n is het aantal C atomen). Eicosaan is een alkaan dus bevat 2 · 20 + 2 = 42 H atomen. Voorbeelden van goede antwoorden:
C20H42 → C4H10 + C6H12 + C10H20 C20H42 → 2 C4H8 + C12H26 C20H42 → C3H6 + C3H8 + C14H28 4 De koolstofatomen op de hoekpunten van het getekende thiofeenmolecuul hebben vier bindingen, dus thiofeen bevat ook vier waterstofatomen.
C4H4S + 2 H2 → H2S + C4H6 5 1,3-butadiëen 6 Er wordt gebruik gemaakt van verschil in oplosbaarheid van de gassen. extractie (extraheren) 7 De volledige omzetting van H2S in S en H2O is de som van stap 1 en stap 2: 2 H2S + 3 O 2 → 2 SO2 + 2 H2O (stap 1) 4 H2S + 2 SO2 → 6 S + 4 H2O (2x stap 2) ———————————————— 6 H2S + 3 O 2 → 6 S + 6 H2O Voor omzetting van 6 mol H 2S is 3 mol O2 nodig fi voor de volledige omzetting van 1,0 mol H 2S is 0,5 mol O2 nodig. Evenwicht 8 Toegevoegd is 0,200 mmol Fe(NO 3)3. Dit levert bij oplossen in water ook 0,200 mmol Fe3+. Hiervan wordt 0,146 mmol gebruikt voor het vormen van FeSCN2+. Van de vrije Fe3+ ionen is in het evenwichtsmengsel 0,200 – 0,146 = 0,54 mmol 0, 054 mmol = 2,7 · 10–3 mol L–1. over (in 20,0 mL) fi [Fe3+] = 20, 0 mL
Het antwoord heeft twee significante cijfers in verband met het tussenantwoord van 0,54.
9 Voor het bepalen van de evenwichtsconstante worden de ionconcentraties berekend. Van Fe 3+ en SCN– is de beginhoeveelheid (in mol) hetzelfde en ze reageren 1 : 1 fi [SCN– ] = [Fe3+] = 2,7 · 10–3 mol L–1 (zie onderdeel 8) [FeSCN2+] =
1
0,146 mmol = 7,3 · 10–3 mol L–1. 20, 0 mL
havo scheikunde 2001-I
Invullen in de formule voor de evenwichtconstante (zie opgave) levert: K= 10
7, 3 ◊10 –3 –3 2
(2, 7 ◊10 )
= 1,0 · 103 (2 significante cijfers).
Oxidator en reductor opzoeken in Binas tabel 48. Oxidator: Fe3+ + e– → Fe2+ . . . . . 2x Reductor: Fe → Fe2+ + 2 e–
——————————— Redoxreactie: Fe + 2 Fe3+ → 3 Fe2+
11
Door toevoeging van Fe wordt Fe3+ weggenomen. De reactie naar rechts verloopt (bijna) niet meer, de reactie naar links gaat door. Door de overmaat Fe wordt alle Fe3+ weggenomen, zodat alle FeSCN2+ verdwijnt en daarmee ook de rode kleur. Waterstofperoxide
12
Oxidator en reductor opzoeken in Binas tabel 48. Neutraal milieu betekent geen H+ als beginstof bij de halfreacties. H2O2 als oxidator: H2O2 + 2 e– → 2 OH – H O als reductor: H O → O + 2 H+ + 2 e– 2
2
2
2
2
Ter controle kun je deze halfreacties optellen om na te gaan of dit de ontleding van waterstofperoxide voorstelt: 2 H2O2 → O2 + 2 H + + 2 OH – → O2 + 2 H 2O
13
De helling van de grafiek tussen 50 en 100 seconden (toename van O2 met meer dan 0,8 mmol) is groter dan tussen t = 100 s en t = 150 s (toename van O2 met 0,5 mmol).
14
Er wordt maximaal O2 gevormd (afgelezen uit het diagram). De molverhouding bij de ontledingsreactie tussen H2O2 en O2 bedraagt 2 : 1 (zie opgave). 3,85 mmol zuurstof is dus gevormd uit 2 · 3,85 = 7,70 mmol = 7,70 · 10–3 mol H2O2 . 1 mol H2O2 = 34,01 gram fi 7,70 · 10–3 mol H2O2 = 7,70 · 10–3 mol · 34,01 g mol –1 = = 0,262 g (3 significante cijfers). Zeep
15
Watermoleculen bezitten polaire O–H bindingen die waterstofbruggen geven. Vetmoleculen bezitten veel C–C en C–H bindingen (naast drie estergroepen) en zijn daardoor apolair. Polaire stoffen met waterstofbruggen en apolaire stoffen zijn onderling niet mengbaar. Bij oplossen en mengen geldt het principe: ‘soort zoekt soort’.
16
De lange apolaire ‘staarten’ van de stearaationen dringen het (apolaire) vetdruppeltje binnen (zie tekening). De polaire ‘koppen’ steken daarbij naar buiten. Zo ontstaat een miniscuul ‘klontje’ dat zich als een groot ion gaat gedragen: Het wordt door watermoleculen omringd, laat het textiel los en gaat door het water bewegen.
17
1,2,3-propaantriol
18
Vetten horen tot de hernieuwbare grondstoffen, want ze zijn afkomstig van dieren of planten die als soort opnieuw worden ‘aangemaakt’.
2
havo scheikunde 2001-I
Hard water 19
waterstofcarbonaat(ion)
20
Dit is een zuur-basereactie waarbij van de zure oplossing alleen de H + ionen van belang 2 zijn. De base in deze reactie is het CO 3 – ion dat met twee H + ionen kan reageren tot H2CO3 . Dit is niet stabiel en valt uiteen in water en koolstofdioxide (zie Binas tabel 49). CaCO (s) + 2 H +(aq) → Ca2+(aq) + H O(l) + CO (g) 3
2
2
21
De snelheid van het verdwijnen (reageren) van de kalkaanslag is mede afhankelijk van de concentratie van H + ionen. Bij dezelfde molariteit bevat zoutzuur meer H + ionen dan een azijnzuuroplossing, want HCl is een sterk zuur en CH3COOH is een zwak zuur (zie Binas tabel 49).
22
Metalen zijn altijd reductoren (staan elektronen af). Het zoutzuur moet dus de oxidator bevatten (zie ook Binas tabel 48). oxidator: H +
reductor: Al 23
Dirk wil nagaan of de antikalkmagneet werkt, dus onderzoeken of de antikalkmagneet een onthardingsmiddel overbodig maakt.
Dirk zal een proefje doen met: • een oplossing van een wasmiddel zonder onthardingsmiddel • leidingwater dat langs de Antikalk Magneet is gestroomd Als de magneet werkt, bevat het leidingwater geen Ca2+ en Mg2+ ionen meer en kan er met het wasmiddel geen kalkaanslag ontstaan. Dirk moet er dus op letten of bij het samenvoegen van de twee oplossingen een neerslag (troebeling) ontstaat. 24
De zinnen 3 t/m 8. Zin 6 mag (naast de zinnen 1 en 2) ook tot de juiste zinnen gerekend worden.
25
Voorbeelden van van een passend kopje zijn:
• • • • 26
Gevolgen van kalkaanslag (in elektrische apparatuur) Een ‘aanslag’ op uw kostbare apparatuur! Energieverspilling door kalkaanslag Wat gebeurt er zonder onze Antikalk Magneet?
Voorbeelden van juiste antwoorden zijn:
• De zouten calciumcarbonaat en magnesiumcarbonaat die bij verwarming van hard water ontstaan, (zijn onoplosbaar en) vormen een neerslag (aanslag). • Bij verwarming van hard water reageren calcium- en magnesiumionen met waterstofcarbonaationen waarbij een neerslag (van carbonaten) ontstaat. Schonere diesel 27
salpeterzuur (uit stikstofoxiden)
28
4 CO + 2 NO2 → 4 CO2 + N2
29
Er is een grote overmaat aan toegevoerde lucht.
zuurstof
3
havo scheikunde 2001-I
30 • • • •
ammoniak koolstofdioxide stikstofoxiden ureum
bij A ja ja ja nee
bij B nee ja nee nee
31
CO(NH2)2 + H2O → 2 NH 3 + CO2
32
Het kenmerk van een ontledingsreactie is, dat er maar één beginstof is (en minstens twee producten). Bij de reactie van ureum met water zijn er twee beginstoffen. Zure regen
33
In een oplossing is het (sterke) zwavelzuur volledig in ionen gesplitst.
2 SO2 + O2 → 2 SO3 SO3 + H2O → 2 H+ + SO 42– (of: H + + HSO 4– ) 34
CO2 Koolstofdioxide komt in lucht voor, maar slechts voor 0,03% (zie Binas tabel 32C).
35
Voor natuurlijk regenwater geldt: pH = 5,6 fi log [H 3O+] = –5,6 fi fi [H3O+] = 10–5,6 = 2,5 · 10–6 mol L–1 In de sterk verontreinigde gebieden is het regenwater 50 keer zo zuur fi fi [H3O+] = 50 · 2,5 · 10–6 = 1,3 · 10–4 mol L–1 fi pH = – log 1,3 · 10–4 = 3,9. Als antwoord kan ook pH = 3,8 verkregen worden als tussentijds op 1 significant cijfer is afgerond.
36
Voorbeelden van goede argumenten zijn: • Als de steenkoolbranden worden geblust, leidt dat niet alleen tot het terugbrengen van de CO2 uitstoot, maar wordt ook niet hernieuwbare brandstof bespaard. • Met dezelfde hoeveelheid geld is op de grote CO2 uitstoot van China veel meer te bezuinigen dan in Nederland. • Als de helft van de steenkoolbranden kan worden opgespoord en geblust, kan de CO2 productie verminderen met de totale uitstoot van Nederland.
4
