We zijn aan het einde gekomen van de e-klas Wat bak jij er van? over chemisch rekenen. Uiteraard hopen we dat na de hersenkraker van daarnet het chemisch rekenen voor jou geen geheimen meer heeft en dat je er wat van bakt op de eindtoets. Je gaat zo beginnen aan de voorbeeld proefwerkopgaven om je goed voor te bereiden op de eindtoets over dit onderwerp.
Succes!
Proefwerkopgaven chemisch rekenen
Maak de vragen hieronder. De antwoorden krijg je van je docent of PAL-student.
Verrijkt uranium
Bij Urenco in Almelo wordt uranium verrijkt. Dat wil zeggen dat het massapercentage van het radioactieve U-235 isotoop wordt verhoogd van de natuurlijke waarde tot 3,5 massaprocent. Dit doet men door eerst van natuurlijk uranium de stof uraniumhexafluoride, UF6(g), te maken. Door deze stof in de gasvorm te ‘centrifugeren' zullen de zware moleculen naar de buitenkant van de centrifuge worden geslingerd. De moleculen met een kleinere massa worden aan de binnenkant ‘afgetapt'.
1. Hoe groot is het natuurlijke percentage U-235?
2. Geef de samenstelling van de kern van het meest voorkomende isotoop van uranium.
3. Bereken hoeveel massaprocent het molecuul UF6, opgebouwd uit U-235, minder is ten opzichte van de gemiddelde molecuulmassa UF6.
Tandpasta
In sommige fluoride tandpasta's is het zout natriumfluoride aanwezig. In merk A zit 0,10 massaprocent fluoride. In merk B zit 2,0 mg natriumfluoride per gram tandpasta.
4. Leg uit in welk van de twee merken het fluoridegehalte het hoogste is.
Molvolume
Het molvolume hangt af van de druk en temperatuur.
5. Bereken met Binas-tabel 12 hoeveel mol H2O zit in 100 cm3 waterdamp bij 373 K en p = po.
6. Bereken met de uitkomst van vraag 5 het molair volume Vm bij 373 K en p = po (heb je deze uitkomst niet, neem als uitkomst: 3,50.10-3 mol).
7. Leg uit waarom de bij vraag 6 berekende Vm groter is dan 22,4 dm3 mol-1.
Vloeibaar schuurmiddel
Een vloeibaar schuurmiddel bevat diverse bestanddelen, waaronder een vaste stof die voor het schurend effect zorgt. Daarnaast bevat het water en zeepachtige stoffen. De vaste stof bestaat voor het grootste gedeelte uit calciumcarbonaat. Als je vloeibaar schuurmiddel in contact brengt met een zure oplossing, ontstaat een gas. Als je de hoeveelheid vrijgekomen gas meet, kun je daaruit met behulp van de reactievergelijking het calciumcarbonaatgehalte bepalen. De reactievergelijking van calciumcarbonaat met azijnzuur is:
CaCO3(s) + 2 CH3COOH(aq) → Ca2+(aq) + CO2(g) + H2O(l) + 2 CH3COO-(aq)
Janneke en Mark wegen 0,66 g vloeibaar schuurmiddel af, voegen 30 ml azijnzuuroplossing toe (dit is een overmaat) en vangen het koolstofdioxidegas op.
8. Teken de opstelling die Janneke en Mark bij deze proef gebruiken.
Ze vangen 63 cm3 gas op. Neem aan dat onder deze omstandigheden geldt: Vm = 24,0 dm3 mol-1.
9. Bereken het massa% calciumcarbonaat in het vloeibare schuurmiddel dat Janneke en Mark onderzochten.
Aluin
Aluin heeft de formule KAl(SO4)2•12H2O(s).
10. Bereken het massapercentage kristalwater in aluin.
Zuigelingenvoeding
Op de verpakking van zuigelingenvoeding staat, dat het per drie maatschepjes (één maatschepje = 13,5 g) onder andere bevat:
- 1,458 gram eiwit
- 7,790 gram lactose, C12H22O11
- 3,645 gram vet
- 0,338 gram water
- 0,419 mg ijzerionen
11. Bereken het massapercentage eiwit in zuigelingenvoeding.
12. Bereken het massapercentage zuurstof in lactose.
13. Bereken het aantal mmol lactose in drie maatschepjes.
14. Bereken het aantal ijzerionen in drie maatschepjes.
Massapercentage
Een verbinding bestaat voor 60,0 massaprocent uit koolstof, 13,3 massaprocent uit waterstof en de rest uit zuurstof. De molecuulmassa is 120 u.
15. Bepaal door berekening de molecuulformule.
Een zout bestaat voor 80,68 massaprocent uit kwik en voor 6,44% uit zwavel. De rest is zuurstof.
16. Bereken de verhoudingsformule van het zout.
Hydrazine
Op 28 mei 1984 stortte bij het Duitse plaatsje Linz am Rhein een General Dynamics F‑16 gevechtsvliegtuig van de vliegbasis Volkel neer. Bij dit ongeval werden twee mensen op slag gedood. Later bleek dat de tank van 26 liter hydrazine‑70 (70% hydrazine, 30% water) leeggelopen was. Door de vrees voor vergiftiging door het vrijgekomen hydrazine hebben zo'n 380 omwonenden, brandweerlieden en militairen een uitvoerig bloedonderzoek moeten ondergaan.
Hydrazine (N2H4) wordt in de F‑16 gebruikt als brandstof voor de generator van het noodstroomsysteem en is een kleurloze en snel verdampende vloeistof. Het kookpunt van hydrazine is 113,5 oC en bij 52 oC vormt de stof met lucht een explosief gasmengsel. De MAC‑waarde bedraagt 0,1 massa‑ppm, de reukgrens 2 tot 3 massa‑ppm. De MAC‑waarde van hydrazine is laag omdat de stof kankerverwekkend is en zeer reactief is ten opzichte van dierlijk (menselijk) weefsel. Spatten in het oog kunnen blijvende beschadigingen veroorzaken; longen, lever en nieren kunnen worden aangetast.
17. Geef de structuurformule van hydrazine.
Hydrazine kan worden geproduceerd door ammoniak met waterstofperoxide (H2O2) te laten reageren, waarbij ook water ontstaat.
18. Geef de reactievergelijking.
19. Verklaar de zeer goede oplosbaarheid van hydrazine in water.
20. Hoe zou je een hoeveelheid hydrazine snel (vrij) onschadelijk kunnen maken?
Bij sommige stoffen kan door ruiken worden vastgesteld of de MAC‑waarde is overschreden.
21. Geldt dat ook voor hydrazine? Motiveer je antwoord.
De dichtheid van hydrazine‑70 is 1,09 g cm-3.
22. Bereken hoeveel m3 lucht minimaal nodig is (T = 273 K, p = po) om de MAC‑waarde niet te overschrijden als 26 liter hydrazine‑70 verdampt.
Hydrazine wordt ook op grote schaal gebruikt als anticorrosiemiddel in boilers en stoomketels. N2H4 reageert namelijk snel met zuurstof:
N2H4(aq) + O2(g) → N2(g) + 2 H2O(l)
Water waarmee boilers worden gevoed, bevat in de regel 0,010 massa‑ppm zuurstof.
23. Bereken hoeveel ton water van zuurstof kan worden ontdaan met 1,0 kg hydrazine.
