Examen scheikunde havo 1e tijdvak 2015 met video-uitleg
Examen scheikunde havo 1e tijdvak 2015 met video-uitleg
Inleiding
Dit examen is verwerkt in een arrangement, waarbij de oefening centraal staat.
De antwoorden op de open vragen kun je invullen, zodra je op de knop 'controleer antwoord' drukt, worden de mogelijke antwoorden onder het kopje 'Uitleg' zichtbaar.
Bij de vragen waarbij een berekening wordt gevraagd, kun je het antwoord invullen in de invulbalk. Als je nu op de knop 'controleer antwoord' drukt, krijg je tekst 'Goed' te zien, als het antwoord juist is. Zo niet dat wordt aangegeven dat het antwoord 'fout' is en gelijktijdig zie je de juiste oplossing.
Bij vragen met 2 of meer punten is aangegeven met bolletjes wat de goede deelantwoorden zijn. Op deze manier kun je zelf een inschatting maken van de score die je antwoord oplevert.
De open vragen kun je ook op een stuk papier maken en vervolgens op de knop 'controleer antwoord' drukken. Je kunt dan ook zien of je antwoord goed is.
Als Je (type)fouten in het examen opmerkt, of de uitleg bij een bepaalde opgave onvoldoende vindt, dan verzoek ik je een mail te sturen naar dicknaafs@live.nl
Dick Naafs, oud-docent scheikunde
De filmpjes zijn erbij gezet door Wouter Renkema.
Mayonaise
We dopen onze frieten erin, maar het zit ook op menig broodje gezond of in een salade: mayonaise.
Mayonaise is een koude, witte saus op basis van olie en eidooiers.
Olie (vet) bestaat voornamelijk uit glyceryltri-esters: esters van glycerol en vetzuren.
Een vereenvoudigde structuurformule van een glyceryltri-ester die in mayonaise voorkomt is:
Hierin zijn verschillende typen vetzuren veresterd.
Vetzuren kunnen worden onderverdeeld in de volgende typen: verzadigd, enkelvoudig onverzadigd en meervoudig onverzadigd.
Mayonaise is een stabiele emulsie van olie in water.
Figuur 1 toont een tekening die is gemaakt van een microscoop-opname van mayonaise.
Een emulgator is een stof die ervoor zorgt dat een emulsie stabiel blijft.
Eidooier bevat de emulgator fosfatidylcholine.
Een molecuul fosfatidylcholine, dat een hydrofoob en een hydrofiel deel bevat, is hieronder schematisch weergegeven.
Mayonaise is een zogenoemde dikmaker omdat oliën een hoge energiewaarde hebben.
In tabel 1 zijn de energiewaarden van de hoofdbestanddelen van voedsel weergegeven.
tabel 1
voedingsstof
energiewaarde (kJ g–1)
vetten/oliën
38
koolhydraten
17
eiwitten
17
water
0
In veel voedingsmiddelen, waaronder mayonaise, kan de aanwezige olie gedeeltelijk vervangen worden door een stof met een lagere energiewaarde. Zo’n stof noemt men een vetvervanger.
Belangrijke eigenschappen zoals uiterlijk, ‘mondgevoel’, smaak en geur moeten daarbij wel behouden blijven. Maltodextrine, een koolhydraat, is een voorbeeld van zo’n vetvervanger.
De algemene structuurformule van maltodextrine is weergegeven in figuur 2.
figuur 2
Maltodextrine kan drie keer zijn eigen massa aan water opnemen.
Zo kan 10 g maltodextrine 30 g water binden.
De maltodextrine-water gel die dan ontstaat, kan gebruikt worden als vetvervanger voor de productie van mayonaise-light.
De energiewaarde van de maltodextrine-water gel is bijna negen keer zo klein als van een hoeveelheid olie met dezelfde massa.
uitleg mayonaise vraag 1 t/m 5
Vocht in de vloer
Betonnen vloeren worden vaak afgewerkt met een laag zandcement.
Zandcement, een mengsel van zand, cement en water, wordt kort na het mengen uitgegoten op de ruwe betonvloer en gladgestreken.
Na verloop van tijd wordt de zandcementlaag hard door reacties tussen het water en de zouten waaruit cement bestaat.
Eén van deze zouten kan worden weergegeven met de formule Ca3SiO5.
Als het zout Ca3SiO5 met water reageert, ontstaat het zouthydraat Ca3Si2O7.3H2O.
Door de reacties met de zouten uit het cement wordt een deel van het water gebonden.
De rest van het water is overtollig.
Dit overtollige water moet eerst verdampen voordat een houten vloer op het zandcement kan worden gelegd.
Als de vloer minder dan 2,5 massaprocent water bevat, mag er een houten vloer op worden gelegd.
Het massapercentage water in een zandcementlaag kan worden bepaald met behulp van de zogenoemde calciumcarbide-methode (CCM).
Calciumcarbide heeft de formule CaC2 en is een zout waarin C22– -ionen voorkomen.
Bij de CCM wordt een afgewogen hoeveelheid vloermateriaal gemengd met een overmaat calciumcarbide.
Calciumcarbide reageert met water uit het vloermateriaal.
Bij deze reactie ontstaan de vaste stof calciumhydroxide en het gas acetyleen, C2H2.
Het apparaat dat bij deze methode wordt gebruikt, is voorzien van een drukmeter met verschillende schalen (zie figuren 1 en 2).
De buitenste schaal geeft de overdruk aan. Hoe meer acetyleen ontstaat, des te hoger is de overdruk.
Op de andere schalen kan het massapercentage water van het onderzochte materiaal worden afgelezen.
Zo geeft de binnenste schaal het massapercentage water weer wanneer 100 gram materiaal in het
apparaat is gedaan.
Hieronder is een deel van de handleiding bij het CCM-apparaat weergegeven.
handleiding
1 Hak met hamer en beitel de bovenkant van de zandcementlaag open.
2 Boren is uitgesloten, omdat de warmteontwikkeling het resultaat van de
3 vochtmeting beïnvloedt.
4 Doe uit het midden en de onderkant van de zandcementlaag stukjes
5 vloermateriaal in een stalen schotel. Sla het vloermateriaal met een
6 hamer tot gruis. Weeg het gruis af. Doe 4 stalen kogels, het gruis en een
7 glazen buisje met calciumcarbide in het CCM-drukvat. Sluit het vat af met
8 de drukmeter en schud krachtig zodat de stalen kogels het glazen buisje
9 breken. Zwenk het vat voortdurend gedurende 2 minuten zodat de kogels
10 het gruis nog verder kunnen verkleinen. Wacht 3 minuten en schud dan
11 weer 1 minuut. Wacht 4 minuten, zwenk eenmaal krachtig en lees de
12 drukmeter af. Open het CCM-drukvat voorzichtig met de opening van het
13 gezicht afgewend en laat het gas er langzaam uitlopen. Controleer of het
14 materiaal helemaal verpoederd is. Schud het CCM-apparaat leeg en
15 verwijder het resterende poeder voorzichtig met een borsteltje. naar: www.cpm-radtke.com
In een kamer is 50 gram materiaal van de zandcementlaag verzameld.
Na uitvoering van de vochtmeting volgens de handleiding geeft de wijzer op de buitenste schaal een overdruk van 0,95 bar aan.
Uit de laatste zin van de handleiding kan worden afgeleid dat men voorzichtig moet zijn bij het verwijderen van het poeder.
Er moet bijvoorbeeld worden vermeden dat stofdeeltjes van calciumhydroxide in de ogen terechtkomen.
Er ontstaat dan namelijk een basische oplossing en die is schadelijk voor de ogen.
video uitleg vocht in de vloer
Bombardeerkever
Insecten worden vaak opgegeten door andere dieren. Om dit te voorkomen maken insecten gebruik van bijvoorbeeld camouflage.
De bombardeerkever gebruikt een wel héél bijzondere manier om vijanden af te schrikken: scheikunde!
tekstfragment 1 Wanneer de bombardeerkever door een vijand wordt aangevallen, richt hij
twee kleine buisjes in zijn achterlijf op zijn belager. Er volgt een piepkleine
explosie die klinkt als een schot. Een gloeiend hete, bijtende vloeistof
schiet naar buiten en veroorzaakt pijnlijke brandwonden (zie figuur 1).
De kever bezit klieren die hydrochinon (C6H6O2, zie figuur 2) en
waterstofperoxide (H2O2) produceren. Deze stoffen worden gemengd tot
een zeer geconcentreerde oplossing van 10 massaprocent hydrochinon
en 25 massaprocent waterstofperoxide. Dit mengsel wordt in een
verzamelblaas bewaard en bij gevaar naar een zogenoemde
explosiekamer geperst. Daar worden enzymen aan het mengsel
toegevoegd waarna direct de explosie volgt. naar: http://wordsoflive.blogspot.com/2009/07/evolutieleer.html
Hydrochinon lost goed op in een oplossing van waterstofperoxide dankzij de vorming van waterstofbruggen tussen de hydrochinonmoleculen, de waterstofperoxidemoleculen en de watermoleculen.
De explosie wordt veroorzaakt doordat tegelijkertijd twee exotherme reacties plaatsvinden: de ontleding van waterstofperoxide (reactie 1) en de reactie van hydrochinon met waterstofperoxide (reactie 2).
De vergelijkingen van beide reacties zijn hieronder weergegeven:
2 H2O2 --> 2 H2O + O2 (reactie 1)
C6H6O2 + H2O2 --> C6H4O2 + 2 H2O (reactie 2)
Reactie 2 is een redoxreactie.
De halfreactie voor de omzetting van hydrochinon bij deze reactie is hieronder weergegeven:
C6H6O2 --> C6H4O2 + 2 H+ + 2 e–
Hieronder is het energiediagram van reactie 2 voor de situatie in de explosiekamer nog onvolledig weergegeven.
In dit energiediagram ontbreken het niveau van de geactiveerde toestand en het niveau van de reactieproducten.
De vloeistof in de verzamelblaas bevat meer waterstofperoxide dan nodig is voor de reactie met hydrochinon (reactie 2).
video-uitleg bombardeerkever
Rijden op mierenzuur
Waterstof staat sterk in de belangstelling als duurzame energiedrager.
Waterstofauto’s zijn mogelijk de groene auto’s van de toekomst.
Belangrijke aandachtspunten bij het gebruik van waterstof als autobrandstof zijn het vervoer en de opslag.
In tekstfragment 1 wordt een proces beschreven waarbij waterstof in de vorm van mierenzuur (= methaanzuur) wordt vastgelegd en daaruit naar behoefte weer kan worden vrijgemaakt.
Dit proces bevindt zich nog in de onderzoeksfase.
In figuur 1 wordt weergegeven hoe het onderzochte proces mogelijk kan worden toegepast bij auto’s die op waterstof rijden.
tekstfragment 1 Waterstof en koolstofdioxide worden met behulp van een katalysator bij hoge pH omgezet tot een mierenzuuroplossing (reactie 1).
Met dezelfde katalysator kan mierenzuur bij lage pH weer worden afgebroken tot waterstof en koolstofdioxide (reactie 2).
Beide reacties vinden plaats bij normale druk en bij een temperatuur tussen 25 en 80 °C.
Waterstof kan worden gebruikt in een brandstofcel en koolstofdioxide wordt uitgestoten.
De 'lage pH' waarbij reactie 2 wordt uitgevoerd bedraagt 3,5.
De halfreacties die plaatsvinden in de brandstofcel, zijn hieronder weergegeven:
De duurzaamheid van de methode ‘rijden op mierenzuur’ die in dezeopgave is beschreven, hangt onder andere af van de invloed op het (versterkte) broeikaseffect.
Hierbij spelen de volgende factoren een rol:
- De reacties in de fabriek en in de auto (zie figuur 1);
- De manier waarop waterstof wordt geproduceerd.
Wanneer alléén wordt gekeken naar de reactievergelijkingen van de reacties in de fabriek en in de auto, zou de conclusie kunnen worden getrokken dat ‘rijden op mierenzuur’ geen invloed heeft op het (versterkte) broeikaseffect.
Stel je de volgende opzet voor:
- De waterstof die de fabriek nodig heeft, wordt geproduceerd door de elektrolyse van water.
- De elektriciteit die daarvoor nodig is, wordt opgewekt in een gasgestookte elektriciteitscentrale.
- Als gas kan daarbij worden gekozen voor aardgas of voor biogas afkomstig uit plantaardig afval uit de landbouw.
De maximale molariteit van de mierenzuuroplossing die in het onderzoek is bereikt, bedraagt 1,7 M.
De afstand die met een tank mierenzuuroplossing zou kunnen worden gereden, is niet groot.
video uitleg rijden op mierenzuur
Monoëthyleenglycol
Monoëthyleenglycol (afgekort als MEG) wordt veel gebruikt als antivries en als grondstof voor PET, het materiaal waarvan frisdrankflessen en fleecekleding wordt gemaakt.
MEG wordt op grote schaal in de industrie geproduceerd volgens het zogenoemde MASTER-proces. Hierbij laat men in een continu proces etheenoxide met water reageren (reactie 1).
Als belangrijkste bijproduct ontstaat hierbij diëthyleenglycol (DEG) door de volgende reactie (reactie 2):
Om de vorming van DEG te beperken wordt etheenoxide met een grote overmaat water in een reactor gebracht. De massaverhouding etheenoxide : water is 1 : 9. Het rendement van de omzetting van
etheenoxide tot MEG bedraagt dan 90%.
De overmaat water en het gevormde DEG worden door middel van destillatie verwijderd uit het mengsel dat de reactor verlaat.
Het water wordt teruggevoerd in het proces.
Het DEG wordt opgeslagen en verkocht.
De fabrieksinstallaties die nodig zijn voor de scheiding en de opslag vormen een belangrijke financiële kostenpost.
Sinds enige jaren wordt in enkele nieuwe fabrieken MEG geproduceerd volgens een continu proces waarbij geen grote overmaat water nodig is.
De massaverhouding etheenoxide : water bedraagt slechts 1 : 1.
Het rendement van de omzetting van etheenoxide tot MEG bedraagt meer dan 99%.
Een vereenvoudigd blokschema van dit zogenoemde OMEGA-proces is hieronder weergegeven.
In reactor 1 wordt uitsluitend ethyleencarbonaat (C3H4O3) gevormd volgens de volgende reactie:
C2H4O + CO2 --> C3H4O3
In scheidingsruimte S vindt een destillatie plaats.
De informatie over het MASTER-proces en het OMEGA-proces in deze opgave kan vergeleken worden volgens de twaalf uitgangspunten die gehanteerd worden in de groene chemie.
Op enkele punten valt deze vergelijking in het voordeel uit van het OMEGA-proces.
De atoomeconomie behoort niet tot deze punten.
video-uitleg monoethyleenglycol
Twaron®
Twaron is een zeer hoogwaardige kunstvezel. Het is supersterk, slijtvast en bovendien bestand tegen relatief hoge temperaturen.
Deze ‘supervezel’ kent dan ook vele toepassingen, bijvoorbeeld in touwen en (hijs)kabels, in
kogelvrije vesten en in composieten.
Twaron wordt geproduceerd door het Nederlandse bedrijf Teijin Aramid.
De productie bestaat uit twee continu processen:
1 Het polymerisatieproces waarbij uit de monomeren PPD en TDC het copolymeer PPTA wordt gevormd.
2 Het spinnen van de Twaron-vezels uit PPTA.
De structuurformules van TDC en PPTA zijn hieronder weergegeven:
Het polymerisatieproces tot PPTA
Hieronder is het polymerisatieproces vereenvoudigd weergegeven.
In ruimte I worden de monomeren PPD en TDC, via condensatiepolymerisatie, omgezet tot het copolymeer PPTA.
Deze reactie vindt plaats in het watervrije oplosmiddel NMP.
Uit de structuurformules van TDC en van PPTA en uit blokschema 1 kan de structuurformule van PPD worden afgeleid.
In ruimte II wordt de gevormde vaste stof PPTA gewassen en gescheiden van de vloeistofstroom.
De vloeistofstroom die ruimte II verlaat, bevat zoutzuur.
Deze vloeistofstroom wordt op pH 7 gebracht door de toevoer van stof X in ruimte III.
Hierdoor treedt in ruimte III een zuur-basereactie op.
Stof X is een calciumzout. Het oplosmiddel NMP reageert niet.
Bij Teijin Aramid wordt per jaar 2,2·104 ton PPTA geproduceerd.
Het spinnen van de Twaron-vezels uit PPTA
In blokschema 2 is het spinproces vereenvoudigd weergegeven.
In ruimte IV wordt PPTA opgelost in zuiver zwavelzuur.
In ruimte V wordt de oplossing van PPTA in zwavelzuur geëxtrudeerd tot Twaron-vezels.
Gedurende het extrusieproces oriënteren de PPTA moleculen zich evenwijdig aan elkaar, in de richting van de vloeistofstroom.
Daardoor vormen de C = O en N-H groepen in de PPTA moleculen onderling sterke waterstofbruggen.
Met name deze bindingen geven Twaron zijn bijzondere mechanische eigenschappen.
Behalve de waterstofbruggen zijn er nog twee andere bindingstypen aanwezig in Twaron.
Twaron heeft geen smeltpunt of smelttraject maar het ontleedt bij 450 oC.
Op grond van deze eigenschap zou Twaron niet tot de thermoplasten kunnen worden gerekend.
Toch zijn in deze opgave ook gegevens en/of eigenschappen genoemd op grond waarvan Twaron wél tot de thermoplasten wordt gerekend.
Het arrangement Examen scheikunde havo 1e tijdvak 2015 met video-uitleg is gemaakt met
Wikiwijs van
Kennisnet. Wikiwijs is hét onderwijsplatform waar je leermiddelen zoekt,
maakt en deelt.
Auteur
Wouter Renkema
Je moet eerst inloggen om feedback aan de auteur te kunnen geven.
Laatst gewijzigd
2018-02-26 21:27:32
Licentie
Dit lesmateriaal is gepubliceerd onder de Creative Commons Naamsvermelding 4.0 Internationale licentie. Dit houdt in dat je onder de voorwaarde van naamsvermelding vrij bent om:
het werk te delen - te kopiëren, te verspreiden en door te geven via elk medium of bestandsformaat
het werk te bewerken - te remixen, te veranderen en afgeleide werken te maken
voor alle doeleinden, inclusief commerciële doeleinden.
