NATIONALE SCHEIKUNDEOLYMPIADE

Transcriptie

1 ATIALE SHEIKUDELYMPIADE RRETIEMDEL VRRDE (de week van) woensdag februari 005 Deze voorronde bestaat uit 5 vragen verdeeld over 4 opgaven De maximumscore voor dit werk bedraagt 00 punten (geen bonuspunten) Bij elke opgave is het aantal punten vermeld dat juiste antwoorden op de vragen oplevert Bij de correctie van het werk moet bijgaand antwoordmodel worden gebruikt. Daarnaast gelden de algemene regels, zoals die bij de correctievoorschriften voor het SE worden verstrekt.

2 pgave Bittere amandelen (9 punten) maximaal 4 punten H 3 H 3 + H H 3 H 3 H de structuurformule van propanon en waterstofcyanide juist de structuurformule van het reactieproduct juist formules aan de juiste kant van de pijl maximaal 4 punten -hydroxy--methylpropaannitril propaan als stam nitril als achtervoegsel hydroxy en methyl als voorvoegsels juiste plaatsaanduidingen Indien een van de volgende namen is gegeven: -hydroxy--propaancarbonitril; -methyl-- hydroxypropaannitril; -cyaan--propanol 3 3 maximaal punten De geometrie rondom de binding in een amygdalinemolecuul is kennelijk anders de geometrie rondom de binding in een prunalinemolecuul. Daardoor 'passen' deze moleculen niet in hetzelfde enzym. òf Enzymreacties zijn zeer stereospecifiek en dus sterk afhankelijk van het soort substraat. Indien slechts is geantwoord dat de geometrieën rond de etherbinding verschillen 4 maximaal 5 punten (benzaldehyd + waterstofcyanide mandelonitril, analoog aan reactie bij ; mandelonitril + glucose prunaline + H ; prunaline + glucose amygdaline + H ) mandelonitril: prunaline: H amygdaline: 6 H 0 4 H 5 maximaal 4 punten 6 H H 0 4 H 0 H 7 H juist juist en juist ationale Scheikundeolympiade 005 Voorronde Antwoordmodel

3 pgave Een cadeautje ( punten) 6 maximaal punten De sleutel tot de oplossing is het aantal reacties dat de metalen met de zoutoplossingen geven. Gebruik de standaardelektrodepotentialen. Zilver reageert met geen enkele zoutoplossing, koper met één (Ag 3 ), ijzer met twee (Ag 3, u( 3 ) ) en magnesium met drie (Ag 3, u( 3 ) en Fe( 3 ) ). Magnesiumnitraat reageert met geen enkele van de gegeven metalen, ijzernitraat met één (Mg), kopernitraat met twee (Fe en Mg) en zilvernitraat met drie (Fe, Mg, u). Uit de resten van de tabel blijkt: B,, D reageert minstens eenmaal A = zilver, 3, 4 reageert minstens eenmaal = magnesiumnitraat reageert niet met zilver (A), maar verder tweemaal = koper(ii)nitraat koper(ii)nitraat reageert niet met zilver(a), noch met koper B = koper koper (B) reageert alleen met zilvernitraat 4 = zilvernitraat dan blijft over 3 = ijzer(ii)nitraat ijzer(ii)nitraat (3) reageert alleen met magnesium D = magnesium blijft over = ijzer elke juiste conclusie pgave 3 Methanolproductie (34 punten) 7 maximaal punten 3 H 5 voor elk apparaat (0 ) op de juiste plaats verwarming- en condensorlus bij destillatie -stroom en H -stroom vóór reactor samenvoegen Wanneer een tekening is gegeven waarin één fornuis is gebruikt en de -stroom en H -stroom voor dat ene fornuis samenkomen, dit goed rekenen. 8 maximaal 7 punten en H methanol, ethanol, -propanol en water methanol ethanol, -propanol en water en H 4 ationale Scheikundeolympiade 005 Voorronde Antwoordmodel 3

4 9 maximaal 5 punten Stoichiometrisch mol H =^ mol H 3 H opbrengst % dus mol H =^ 0, mol H 3 H,0 mol H 3 H =^ 0, = 3,3 mol H,0 m 3 H 3 H (98 K, bar) =^ 0, kg =^ 0, g mol kg = 5 kmol 3,3 5 kmol H =^ 3,3 5 4,5 m 3 =,0 0 3 m 3 waterstof (afgerond op significante cijfers) 0 maximaal 4 punten. Reactiewarmte < 0 bij temperatuurverlaging verschuiving naar de exotherme kant. Hier dus naar rechts hogere opbrengst.. Evenwichtsinstelling verloopt bij lage T te langzaam, of de reactiesnelheid is bij hogere T groter maximaal 6 punten + H H 3 H 8 g =^ 4 g H =^ 3 g H 3 H 875 kg =^ 5 kg H =^ 000 kg H 3 H reactiewarmte =,9 0 5 J mol H 3 H = 4, kj / ton H 3 H 00 rendement is % dus op te warmen: 875 =, kg en 5 =, kg H odig voor opwarmen 98 K 575 K: :, ,05 kj = 4,5 0 5 kj H :, ,3 kj = 8,5 0 5 kj totaal:,5 0 5 kj dit is (absoluut) minder dan 4, kj door reactie wordt voldoende energie geleverd. of: 6, ,00 ton H 3 H is = 3, 0 mol 3, 04 dit levert 3, 0 4,9 0 5 = 4, J of 4, kj voor 3, 0 4 mol H 3 H is nodig 3, 0 4 8,0 0 3 = 874 kg en 3, 0 4, = 6 kg H 00 rendement is % dus op te warmen =, kg en 6 0 =, kg H,5 0 3 kg opwarmen van 98 K tot 575 K vergt, ,05 = 4,4 0 5 kj, 0 kg H opwarmen van 98 K tot 575 K vergt, ,3 = 8,3 0 5 kj dus totaal nodig,7 0 5 kj dit is minder dan 4, kj, dus door de reactie wordt voldoende energie geleverd Wanneer bij de berekening een (of meer) uitkomst(en) in een onjuist aantal significante cijfers is (zijn) opgegeven, dit niet aanrekenen. ationale Scheikundeolympiade 005 Voorronde Antwoordmodel 4

5 pgave 4 Zeewater (35 punten) maximaal 0 punten bepaling met a + : RH n + a + RH n a + H + met a + : RH n + a + RH n a + H + H + + H H bepaling Ag + + l Agl overmaat Ag + : Ag + + r 4 Ag r 4 bepaling 3 H Y + M + MY + H + (M + = Mg + en/of a + ) bepaling 4 a a 4 a 4 + H + a + + H 4 5 H 4 + Mn H + Mn H 3 maximaal 6 punten (Werkwijze onderzoek onderzoek onderzoek 3 onderzoek 4 concentratie l totale concentratie totale concentratie kationen a + en Mg + concentratie a + concentratie S 4 concentratie a + concentratie Mg + ) Berekening bepaling n(h + ) = n(a + ) + n(a + ) + n(mg + ) n(h + ) = V(aH) c(ah): in 0 ml zeewater n(h + ) = 0,5000, mol per L zeewater: [a + ] + [a + ] + [Mg + ] = 0,588 mol L bepaling per L zeewater: n(l ) = 0,086 6, 0 3 mol = 0, mol [l ] = 0,534 mol L bepaling 3 H Y 4 + M + MY + H + n(a + ) + n(mg + ) = 0,0500, 0 3 mol = 0, mol [a + ] + [Mg + ] = 0,0630 mol L bepaling 4 n(a + ) = n( 4 ) = 5/ n(mn 4 ) in 00 ml zeewater n(a + ) = 5/ 0,000 4, mol [a + ] = 0,00 mol L Verdere berekening bepaling : [l ] = 0,534 mol L bepaling : 0,588 mol L = [a + ] + [a + ] + [Mg + ] = [l ] + [S 4 ] [S 4 ] = (0,588 0,534) mol L = 0,054 mol L [S 4 ] = 0,07 mol L bepaling 4: [a + ] = 0,00 mol L bepaling 3: [a + ] + [Mg + ] = 0,0630 mol L en [a + ] = 0,00 mol L [Mg + ] = (0,0630 0,0) = 0,05 mol L [a + ] + [a + ] + [Mg + ] =0,588 mol L en ([a + ] + [Mg + ]) = 0,0630 mol L [a + ] = 0,46 mol L ationale Scheikundeolympiade 005 Voorronde Antwoordmodel 5

6 4 maximaal 3 punten Zilverchloride(wit) en zilverchromaat (bruinrood) zijn slecht oplosbare zouten. De oplosbaarheid van zilverchloride is echter slechter dan die van zilverchromaat (zie binastabel 46). Zilverchloride slaat tijdens de bepaling dus het eerst neer. De bruinrode kleur van zilverchromaat (zie binastabel 65B) verschijnt pas als alle zilverchloride volledig is neergeslagen. Zo kan zilverchromaat dienen als indicator. 5 maximaal 6 punten berekening [a + ], [Mg + ], [a + ], [l ] en [S 4 ]: respectievelijk 0, 40,, 304 0, 80 9, 455,, en 40, 08 4, 3, 99 35, 45, 75 96, 06 vergelijking voor a + 0, 80 : a + b =, 99 vergelijking voor l 9, 455 : a + d = 35, 45 vergelijking voor a + : c = 0, 40 40, 08 vergelijking voor S 4 : b + e =, 75 96, 06 vergelijking voor Mg + : d + e =, 304 4, 3 ationale Scheikundeolympiade 005 Voorronde Antwoordmodel 6