havo Uitwerkingen scheikunde scheikunde

Transcriptie

1 5 havo Uitwerkingen scheikunde scheikunde

2

3 SEIKUNDE 5 AV UITWERKINGEN Auteurs Aonne Kerkstra Tessa Lodewijks Toon de Valk Eindredactie Aonne Kerkstra Eerste editie Malmberg s-ertogenbosch

4 Inhoud 7 Zuren en basen 3 Praktijk hemie in het aquarium 3 Fosfor voor cola en kunstmest 4 Theorie 1 Zure, basische en neutrale oplossingen 5 2 Zuren en zure oplossingen 6 3 p-berekening van zure oplossingen 6 4 Basen en basische oplossingen 8 5 p-berekening van basische oplossingen 8 6 Zuur-basereacties 9 7 Zuren en basen in het milieu 10 8 Gehaltebepaling met een zuur-basereactie 11 8 Redoxreacties 13 Praktijk Aluminium recyclen 13 Batterijen voor je smartphone 14 Theorie 1 Reacties met elektronenoverdracht 15 2 Redoxreacties 16 3 Energie uit redoxreacties 18 4 Bescherming van metalen 20 5 Gehaltebepaling met een redoxreactie hemie van het leven 32 Praktijk Voedseltransport in het lichaam 32 Suiker als energieboost 33 Theorie 1 Voeding 34 2 Vetten en oliën 35 3 Koolhydraten 36 4 Eiwitten 37 5 Giftige stoffen Groenere industrie 39 Praktijk Medicijnen uit planten 39 Microreactoren 40 Theorie 1 Productieprocessen 42 2 Van grondstof tot product 43 3 Kosten 44 4 Groene productieprocessen 45 5 Biobrandstoffen 47 9 Polymeren 23 Praktijk Kevlar 23 De 3D-printer 24 Theorie 1 Kunststoffen 24 2 Polyalkenen en rubber 25 3 Esters 26 4 Polyesters en polyamiden 27 5 Kunststof verwerken 27 6 Bioplastics 28 7 Bijzondere polymeren 29 8 Kunststoffen hergebruiken 30 9 Technisch ontwerpen 31 2

5 Uitwerkingen oofdstuk 7 7 Zuren en basen Praktijk hemie in het aquarium vragen 1 de uitwerpselen van de vissen 2 a ammoniak, nitraationen en nitrietionen b De vissen produceren zelf ook stikstof. c Ammoniak wordt omgezet in nitriet en nitriet daarna in nitraat. 3 a 2 N 3 (aq) (aq) 2 N 2 (aq) + 2 (l) b 2 N 2 (aq) + 2 (aq) 2 + (aq) + 2 N 3 (aq) c Er ontstaan + (aq)-ionen waardoor de p daalt. 4 a de combinatie van 3 en 2 b oeveel de zuur-basecombinatie kan opvangen zonder dat de p-waarde sterk verandert. c Als extra zuur ontstaat, wordt dat weggenomen door de reactie met de base 3. Als extra base ontstaat, wordt die weggenomen door de reactie met opgelost 2 (zuur). 5 Bij een hogere temperatuur lost er minder zuurstof op en kunnen de vissen minder zuurstof uit het water opnemen. 6 a met behulp van een refractometer b oe meer zout er opgelost is, des te sterker worden de lichtstralen in een refractometer afgebogen. c 35 promille betekent 35 g per kg zeewater. De dichtheid van zeewater is 1, kg m 3, dus 200 m 3 zeewater heeft een massa van 205 kg. Dan is nodig: = 7, kg zout. toepassing 7 a (l) (aq) b nder I wordt 2 omgezet en onder II wordt het weer gevormd. Voor de omzetting van 2 is (kennelijk) (zon)licht nodig; de vorming van 2 kan (kennelijk) in het donker plaatsvinden. + c massapercentage N in N 4 is: 14,01 100% = 77,65% 18,04 d N N 3 + e Er ontstaan extra + -ionen en bovendien ontstaat er een sterk zure oplossing uit een zwak zuur. f Als de p stijgt, wordt de oplossing minder zuur/basischer; er verdwijnt + door de reactie met. + Als uit N 4 de + verdwijnt, hou je N 3 over. 51 g 5,1 g per 100 ml, ofwel 51 g per L = 98,08 = 0,52 mol S per L. Dit levert: ,52 = 1,04 mol + per L. Per 15 ml is dat: 0,015 1,04 = 0,016 mol +. h 3 is een base die met + reageert. m de p te laten dalen, heb je dus meer + nodig, meer p-minus. 3

6 Uitwerkingen oofdstuk 7 Praktijk Fosfor voor cola en kunstmest vragen 1 a 600 miljoen consumpties per dag is miljoen consumpties per jaar. Totaal aantal L is dan: , = 4, L. Dit bevat: 4, = 2, mg = 2, ton fosforzuur. b Naast oca-ola is er ook nog Pepsi ola en de huismerken die ook allemaal fosforzuur bevatten. 2 a 4 P(s) P 2 5 (s) b P 2 5 (s) + 3 (l) 2 3 P 4 (s) 3 4 a Zij zeggen dat er in de bodem van landbouwgronden nog vaak een flinke voorraad fosfaat is achtergebleven van vorige giften. b De lijn met toegediende hoeveelheid fosfaat ligt veel hoger dan de lijn met opgenomen hoeveelheid fosfaat. c Fosfaationen vormen samen met metaalionen vaak een slecht oplosbaar zout. 5 a 17 miljoen ton P = g = 30,97 = 5, mol P, dan ook: 5, mol P 4 = 5, ,97 = 5, g fosfaat. b Fosfaaterts bevat naast fosfaat nog veel meer van andere stoffen/elementen. 6 a ammoniummagnesiumfosfaat: N 4 MgP 4 b N 4 + (aq) + M g 2+ (aq) + P 4 3 (aq) N 4 MgP 4 (s) c a 3 (P 4 ) 2 4

7 Uitwerkingen oofdstuk 7 toepassing 7 a en b: Bespreek je resultaten met je docent. 8 a Stop een teststrip in de urine. Vergelijk de kleur die de teststrip krijgt met de p-kleurenkaart en lees af welke p de urine heeft. b Urease is een enzym dat de afbraak van ureum moet versnellen: in de reactievergelijking zie je geen urease staan dus wordt het niet verbruikt. c N 3 (aq) + (l) N + 4 (aq) + (aq) d Een juiste berekening leidt tot de uitkomst 0,6. Berekening van het aantal mol fosfaationen in 100 ml urine: 0,4 delen door de massa van een 0,4 mol fosfaationen (94,97 g), dus: 94,97 = mol. Berekening van het aantal mol magnesiumionen in 100 ml urine: 0,02 delen door de massa van een mol magnesiumionen (24,31 g), dus: 0,02 24,31 = mol. Berekening van het aantal gram magnesiumchloride dat aan 100 ml urine moet worden toegevoegd: het verschil van het aantal mol fosfaationen in 100 ml urine en het aantal mol magnesiumionen in 100 ml urine vermenigvuldigen met de massa van een mol magnesiumchloride (95,22 g), dus: = mol = ,22 = 0,3 g. mrekening naar 200 ml: delen door 100 en vermenigvuldigen met 200, dus: 0,3 200 = 0,6 g Bespreek je resultaten met je docent. Theorie 1 Zure, basische en neutrale oplossingen 1 a Zure oplossingen smaken zuur, hebben een p lager dan 7, kleuren broomthymolblauw geel en geleiden de stroom. b Azijn kun je aan voedsel toevoegen, zoutzuur niet. 2 a Basische oplossingen voelen zeepachtig aan, geleiden de stroom, hebben een p hoger dan 7 en kleuren broomthymolblauw blauw en fenolftaleïen paarsrood. b 2,, 3 2, 3 c ammoniak: N 3 3 a juist b juist c juist d onjuist e juist f juist 4 a In dat gebied slaat de kleur van de indicator om; de indicator heeft dan de mengkleur. b p 3: geel; p 8: blauw c groen: mengkleur van geel en blauw d et omslaan van de kleur is een waarneming, dus een gebeurtenis op macroniveau. 5

8 Uitwerkingen oofdstuk 7 5 a kresolrood en thymolblauw b c Als kresolrood oranje kleurt, kan het een p tussen 0,4 en 1,8 zijn, maar ook tussen 7,2 en 8,8. 6 a Methyloranje kleurt rood bij een p lager dan 3,2 en thymolblauw kleurt geel bij een p hoger dan 2,8. onclusie: de p zal ongeveer 3 zijn. b Thymolblauw: die kleurt dan met de mengkleur van geel en blauw, dus groen. c Een mengsel van indicatoren dat over het hele p-gebied steeds een andere kleur geeft. 2 Zuren en zure oplossingen 7 a Een proton is een kerndeeltje met een lading van 1+. Een -atoom heeft één proton en één elektron. Een + -ion heeft alleen nog maar een kern met één proton. b l + (aq) + l (aq) c l staat een + af. d et afstaan van een proton is een beschrijving op deeltjesniveau, dus op microniveau. 8 a Zwavelzuur kan per molecuul twee + afstaan. b S 4 (l) 2 + (aq) + S 4 2 (aq) 9 a Een sterk zuur ioniseert na oplossen 100%, een zwak zuur ioniseert slechts gedeeltelijk. b In de azijnzuuroplossing, want azijnzuur is slechts gedeeltelijk in ionen gesplitst. c salpeterzuuroplossing: + (aq) + N 3 (aq); azijnzuuroplossing: 3 (aq) 10 a Ze staan gerangschikt op zuursterkte. b Boven 3 + staan de sterke zuren, tussen 3 + en staan de zwakke zuren en onder de zuren die nog zwakker zijn dan. c Deze deeltjes zijn nog zwakkere zuren dan water. En we beschouwen water zelf als een neutraal deeltje dat geen zure eigenschappen bezit. 11 a N 2 (aq) + (aq) + N 2 (aq) b Salpeterigzuurmoleculen gaan tussen de watermoleculen zitten bij oplossen maar splitsen daarna slechts gedeeltelijk in ionen. c Als je 1 mol N 2 oplost, krijg je slechts 0,05 mol + -ionen. Er is slechts 0,05 mol l nodig om tot eenzelfde hoeveelheid + -ionen te komen. De verhouding N 2 : l is dus: 1 : 0,05 = 20 : a Evenwicht A is een heterogeen evenwicht, omdat niet alles in dezelfde fase is. Evenwicht B is een homogeen evenwicht, omdat alles in dezelfde fase (opgelost) is. b 6 3 N 3 7 (s) 6 3 N 3 7 c N 3 7 (s) (l) N 2 3 p-berekening van zure oplossingen 13 a juist b juist c onjuist d onjuist e juist f juist 6

9 Uitwerkingen oofdstuk 7 14 a 0,20 M l-oplossing: [ + ] = 0,20 M, dus: p = log 0,20 = 0,70 b 20,0 g = 20,0 98,08 = 0,20 mol S 2 4 Dit levert: 0,40 mol + in 200 ml oplossing, dus: [ + ] = 0,40 = 2,0 M. 0,200 p = log 2,0 = 0,31 c F(aq) + (aq) + F (aq) begin 0,10 mol L 1 omgezet 7,9% 7, mol L 1 +7, mol L 1 +7, mol L 1 evenwicht 0,09 mol L 1 7, mol L 1 7, mol L 1 [ + ] = 7, mol L 1, dus: p = log 7, = 2, a p = 2,80, dus: [ + ] = 10 2,80 = 1, mol L 1 Dan is de molariteit van de salpeterzuuroplossing ook 1, mol L 1. b p = 1,40, dus: [ + ] = 10 1,40 = 4, mol L 1 Dan is de molariteit van zoutzuur ook 4, mol L 1. c p = 3,13, dus: [ + ] = 10 3,13 = 7, mol L 1. Stel de molariteit van de azijnzuuroplossing is x mol L 1. 3 (aq) + (aq) + 3 (aq) begin x mol L 1 omgezet 2,4% 7, mol L 1 +7, mol L 1 +7, mol L 1 evenwicht (x 7, ) mol L 1 7, mol L 1 7, mol L 1 Dan is de molariteit van de azijnzuuroplossing: 100 2,4 7, = 3, mol L 1. Per liter is dan 3, ,05 = 1,9 g azijnzuur opgelost. +16 a Zoutzuur: 0,10 M. Zoutzuur is een eenwaardig sterk zuur, dus: [ + ] = 0,10 M en p = log [ + ] = log 0,10 = 1,00 Salpeterzuuroplossing: 0,20 M. Salpeterzuur is een eenwaardig sterk zuur, dus: [ + ] = 0,20 M en p = log [ + ] = log 0,20 = 0,70 b tussen p 0,70 en p 1,00 in c 100 ml 0,10 M l-oplossing bevat 100 0,10 = 10 mmol l en dus ook 10 mmol + (aq). 200 ml 0,20 M salpeterzuuroplossing bevat 200 0,20 = 40 mmol N 3 en dus ook 40 mmol + (aq). Beide zuren zijn namelijk sterke zuren. Totaal: = 50 mmol + in 300 ml water. [ + ] = = 0,17 mol L 1, p = log [ + ] = log 0,17 = 0,78 17 a Salpeterzuuroplossing: 0,40 M. Salpeterzuur is een eenwaardig sterk zuur, dus: [ + ] = 0,40 M en p = log [ + ] = log 0,40 = 0,40 b 100 ml salpeterzuuroplossing bevat 100 0,40 = 40 mmol + (aq). ieraan wordt 400 ml water toegevoegd, dus er is dan 40 mmol + (aq) in 500 ml oplossing. De nieuwe [ + ] = 40 = 0,080 M. 500 p = log 0,080 = 1,10 c ja d maximaal p a 1,4 g per 100 ml, dus 14 g per L. 14 g = = 0,061 mol L 1 229,11 b 89% is geïoniseerd, dus: [ + ] = 0,89 0,061 = 0,054 mol L 1 ; p = log 0,054 = 1, a bij het koken: extractie; bij het zeven: filtratie b 0,20 M zoutzuur, dus: [ + ] = 0,20 M; p = log 0,20 = 0,70 c Azijnzuur is een zwak zuur, dus zal [ + ] veel lager zijn dan bij proef A en zal het rodekoolsap een andere kleur geven. 7

10 Uitwerkingen oofdstuk 7 4 Basen en basische oplossingen 20 a, 2, 3 2, 3 b Sterke basen worden in water volledig omgezet in -ionen, zwakke basen slechts gedeeltelijk. 21 a In de kolom van de basen staan de sterke basen onderaan, vanaf naar beneden. De zwakke basen staan tussen en in. oe verder je naar boven gaat, des te zwakker de base wordt. b alle deeltjes in de kolom van de basen boven +22 a Een base kan een proton ( + ) binden. b Ba(s) + (l) B a 2+ (aq) + 2 (aq) c 2 in bariumoxide d NaN(s) _ oplossen N a + (aq) + N (aq) N (aq) + (l) (aq) + N(aq) e Bij het oplossen van NaN wordt de ionbinding verbroken en de ontstane ionen worden gehydrateerd (omgeven door watermoleculen). +23 a Van boven naar beneden neemt de zuursterkte af en neemt de basesterkte toe. b een verschil van 1 + c Vergelijk de zuurconstante met de baseconstante. De grootste waarde bepaalt of het een zure of basische oplossing wordt. De K z = 4, , de K b = 2, ; K b > K z, dus zal het een basische oplossing zijn. 5 p-berekening van basische oplossingen 24 a De p is dan groter dan 7. b De zuurgraad, p, zal gaan dalen. c p 7 25 a p = log [ ] en [ ] = 10 p b p + p = 14,00 26 a p = log [ ] = log 0,20 = 0,70; p = 14,00 p = 14,00 0,70 = 13,30 b 2,00 g Ba = 2,00 = 0,013 mol Ba 153,3 Reactie: Ba(s) + (l) B a 2+ (aq) + 2 (aq) Dus 0,013 mol Ba levert 2 0,013 = 0,026 mol Deze hoeveelheid zit in 400 ml oplossing. Dus: [ ] = 0,026 0,400 = 0,065 mol L 1. p = log 0,065 = 1,19; p = 14,00 p = 14,00 1,19 = 12,81 27 a p = 12,40 dan p = 14,00 12,40 = 1,60. [ ] = 10 1,60 = 0,025 = 2, mol L 1 b p = 13,00 dan p = 14,00 13,00 = 1,00. Dus: [ ] = 0,10 mol L 1 plossen van calciumhydroxide: a( ) 2 (s) a 2+ (aq) + 2 (aq) Dus er is 0,050 mol a() 2 opgelost per liter. Per 250 ml dan 0,050 = 0,0125 mol. mgerekend in 4 gram: 0, ,09 = 0,93 g. +28 a p = 12,80 dus: p = 14,00 12,80 = 1,20, dan [ ] = 10 1,20 = 0,063 mol L 1. In 100 ml: 0,0063 mol. ieraan wordt 1900 ml water toegevoegd, dus: [ ] = 0,0063 = 0,0032 mol L 2,0 1. p = log 0,0032 = 2,50; p = 14,00 2,50 = 11,50 b p = 13,00 dus: p = 1,00 en [ ] = 0,10 mol L 1. In 100 ml: 0,010 mol. p = 11,00 dus: p = 3,00 en [ ] = 0,0010 mol L 1. In 900 ml: 0, mol. Samen in 1 L: 0, , = 0,0109 mol. p = log 0,0109 = 1,96 en p = 12,04 8

11 Uitwerkingen oofdstuk a Na 3 (s) N a + (aq) + 3 (aq) 5,00 b 5,00 g Na 3 = 84,007 = 5, mol in 500 ml, dus: 1, mol L 1 3 (aq) + 2 (aq) (links en rechts valt weg) begin 1, mol L 1 omgezet 2,4% 2, mol L 1 +2, mol L 1 +2, mol L 1 evenwicht (1, , ) mol L 1 2, mol L 1 2, mol L 1 2,4% is omgezet in. Dus: [ ] = 2, mol L 1 en p = log [ ] = 2,54; p = 14,00 2,54 = 11, a Ba( ) 2 (s) B a 2+ (aq) + 2 (aq) b De kleur verandert van groen naar blauw, omdat de oplossing steeds minder basisch wordt. 6 Zuur-basereacties 31 a overdracht van + (protonen) b Als minimaal een van de twee sterk is, dus minimaal een sterke base of een sterk zuur. 32 a Stap 1: Inventarisatie van alle deeltjes die aanwezig zijn. Kaliloog is een kaliumhydroxide-oplossing en bevat K + (aq) en (aq). Zoutzuur is een oplossing van het sterke zuur l in water en bevat + (aq) en l (aq). Stap 2: Ga met behulp van Binas tabel 49 na welk deeltje het zuur is en welk deeltje de base is. zuur: + (aq) base: (aq) Stap 3: Ga na of het zuur en de base met elkaar kunnen reageren; dit is het geval als in Binas tabel 49 zuur boven de base staat. De reactie verloopt, want het zuur staat ver boven de base. Stap 4: Geef de zuur-basereactie. + (aq) + (aq) (l) b Stap 1: Inventarisatie van alle deeltjes die aanwezig zijn. IJzer(III)oxide bevat 2, een sterke base die 2 + kan binden. Verdund zwavelzuur is een sterk zure oplossing en bevat + (aq) en S 4 2 (aq). Stap 2: Ga met behulp van Binas tabel 49 na welk deeltje het zuur is en welk deeltje de base is. zuur: + (aq) base: 2 in Fe 2 3 (s) Stap 3: Ga na of het zuur en de base met elkaar kunnen reageren; dit is het geval als in Binas tabel 49 zuur boven de base staat. De reactie verloopt, want het zuur staat ver boven de base. Stap 4: Geef de zuur-basereactie. F e 2 3 (s) (aq) 3 (l) + 2 F e 3+ (aq) c Stap 1: Inventarisatie van alle deeltjes die aanwezig zijn. alciumcarbonaat bevat 3 2, een base die 2 + kan binden. Verdund salpeterzuur is een sterk zure oplossing en bevat + (aq) en N 3 (aq). Stap 2: Ga met behulp van Binas tabel 49 na welk deeltje het zuur is en welk deeltje de base is. zuur: + (aq) base: 3 2 in a 3 (s) Stap 3: Ga na of het zuur en de base met elkaar kunnen reageren; dit is het geval als in Binas tabel 49 zuur boven de base staat. De reactie verloopt, want het zuur staat boven de base. Stap 4: Geef de zuur-basereactie. a 3 (s) (aq) (l) a 2+ (aq) 9

12 Uitwerkingen oofdstuk 7 d Stap 1: Inventarisatie van alle deeltjes die aanwezig zijn. Na 2 (s) en (l) Stap 2: Ga met behulp van Binas tabel 49 na welk deeltje het zuur is en welk deeltje de base is. zuur: (l) base: Na 2 (s) Stap 3: Ga na of het zuur en de base met elkaar kunnen reageren; dit is het geval als in Binas tabel 49 zuur boven de base staat. De reactie verloopt, want het zuur staat net boven de base. Stap 4: Geef de zuur-basereactie. N a 2 (s) + (l) 2 N a + (aq) + 2 (aq) 33 a Kalkwater is een oplossing van calciumhydroxide: a 2+ (aq) + 2 (aq). b a(s) + (l) a 2+ (aq) + 2 (aq) c Ja, want er is overdracht van protonen: het oxide-ion neemt een + op van water. d et is een beschrijving op deeltjesniveau, dus op microniveau. 34 a l + N 3 N 4 l(s) b l staat een + af aan N 3, dus is het een zuur-basereactie. c l-moleculen staan een + af die door N 3 -moleculen worden opgenomen. Daarbij ontstaan N 4+ - en l -ionen die samengaan tot N 4 l-deeltjes. +35 a Ba( ) 2 (s) + 2 N 4 l(s) Ba l 2 (s) + 2 (l) + 2 N 3 b Ammoniumionen staan een + af aan hydroxide-ionen. +36 a Koolzuur, 2 +, is het zure deeltje, dat staat een + af, terwijl 3 2 als basisch deeltje een + opneemt. b a 2+ (aq) (aq) a 3 (s) (l) c Ja, want een van de 3 -deeltjes neemt een + op van het andere 3 -deeltje. +37 a pgelost koolstofdioxide (koolzuur) is een zwak zure oplossing. b De toename van 2 wordt vooral veroorzaakt door de industriële revolutie en de toename van het verkeer door het gebruik van fossiele brandstoffen. c a 3 (s) + 2 (aq) + (l) a 2+ (aq) (aq) d Bij het opwarmen gaat de reactie zich anders instellen. Bij opwarmen krijgt de endotherme reactie de overhand, dus de reactie naar rechts is endotherm, want er lost daardoor meer calciumcarbonaat op. 7 Zuren en basen in het milieu 38 a stikstofoxiden, ammoniak en zwaveldioxide b stikstofoxiden: verkeer en industrie; ammoniak: intensieve veehouderij; zwaveldioxide: bij verbranding van stookolie door schepen en industrie 39 a Goede nieuws: de uitstoot van verzurende stoffen door de landbouw is afgenomen. Slechte nieuws: de verzuring gaat nog steeds door. b Ammoniak is een base. c Ammoniakmoleculen bevatten N-groepen die met watermoleculen -bruggen kunnen vormen. d N 3 (aq) (aq) + N 3 (aq) + (l) 40 a fossiele brandstoffen b In de verbrandingsovens en in motoren is de temperatuur zo hoog dat stikstof en zuurstof gedeeltelijk met elkaar reageren tot stikstofoxiden. c N N 2 of N N 2 d 2 N 3 + (l) + S 2 (N 4 ) 2 S 3 (s) e Alle ammoniumzouten zijn goed oplosbaar in water. f N + 4 (aq) (aq) + N 3 (aq) + (l) 10

13 Uitwerkingen oofdstuk a 2 S (l) 4 + (aq) + 2 S 4 2 (aq) b 2 + B a 2+ (aq) + 2 (aq) Ba 3 (s) + (l) c Bariumsulfaat is slecht oplosbaar terwijl calciumsulfaat matig oplosbaar is. Zie Binas tabel 45A. d ptie 1: het mengsel van bariumhydroxide, ureum en water wordt in het poreuze kalkzandsteen opgenomen. Dan blijft er nog steeds calciumcarbonaat (aan de oppervlakte) over dat met zure regen kan reageren en wordt weggespoeld. Dus je moet de behandeling regelmatig herhalen. ptie 2: er ontstaat een (afsluitend) laagje (van bariumsulfaat) op het kalkzandsteen, waardoor het onderliggende calciumcarbonaat niet meer met zure regen kan reageren. Je bent dus na één keer behandelen klaar. 8 Gehaltebepaling met een zuur-basereactie 42 a (N 4 ) 2 S 4 (s) 2 N + 4 (aq) + S 2 4 (aq) N 4 N 3 (s) N + 4 (aq) + N 3 (aq) b N + 4 (aq) + (aq) N 3 (aq) + (l) c Een kleuromslag van kleurloos naar lichtrose/paarsrood, want de zure oplossing gaat naar een basische oplossing. d De kleuromslag is een waarneming, dus is er sprake van macroniveau. e De resultaten van de eerste meting en die van de tweede meting liggen te ver uit elkaar. f et gemiddelde van meting 2 en 3 is 12,47 ml. Nodig: 12,47 0,100 = 1,247 mmol, dus is + 1,247 mmol N 4 in 10,00 ml oplossing aanwezig. In 100 ml oplossing is dan 12,47 mmol N 4+ aanwezig. 12,47 mmol = 12, mol = 1, ,04 = 0,224 g. et massapercentage is 0, % = 11,2%. 2,00 43 a Een zwak zuur splitst na oplossen slechts gedeeltelijk in ionen. b Een tweewaardig zuur kan per molecuul twee + -deeltjes afstaan. c 2 4 (aq) + 2 (aq) (aq) + 2 (l) 2 d Je titreert tot alles is omgezet in het oxalaation. et oxalaation, 2 4, is een zwakke base, dus zal de p op het eindpunt hoger dan 7 zijn. Fenolftaleïen slaat van kleur om in het basische gebied. 2,40 e Je lost 2,40 g op tot 100,0 ml oplossing. 2,40 g = = 0,0190 mol. 126,08 In 25,00 ml zit dan: 0,0190 = 4, mol oxaalzuur = 4,76 mmol. Dit reageert met 2 4,76 = 9,52 mmol. Deze hoeveelheid zit in 8,65 ml natronloog. Dus: [ ] = 9,52 = 1,10 M. De molariteit van het onderzochte natronloog is 1,10 M. 8,65 44 a Methylrood slaat om van geel naar rood. b 3 (aq) + + (aq) (l) + 2 (aq) c Nodig: 4,25 0,10 = 0,425 mmol +. Dan ook 0,425 mmol 3 in 50,0 ml. [ 3 ] = 0,425 50,0 = 8, mol L 1 d a 2+ : 3 = 1 : 2 3 8,5 10 e Uit de verhouding volgt dat je = 4, mol a 2+ per liter hebt = 4,25 mmol. Dit is dan 4,25 40,08 = 170 mg a 2+. In D: 170 = 24 D. 7, a 4,0 g per 100 ml dus 40 g per L; molariteit = = 0,67 mol L 1 60,05 b 2 6 (aq) (aq) + (l) c et kruid dragon meng je met weinig water. Vervolgens dien je goed en lang te schudden en daarna te filtreren. et filtraat is dan het dragonextract. d a 2 (s) + 3 (l) a( ) 2 (s) (aq) e Azijnessence bevat 80 g azijnzuur per 100 ml, dubbele azijn bevat 8,0 g azijnzuur per 100 ml. Je moet azijnzuuressence dus 10 verdunnen. m 1,0 L te maken, vul je 100 ml azijnzuuressence aan met water tot 1,0 L. 11

14 Uitwerkingen oofdstuk eindopdracht Zwavelzuurmeer a et volume van het meer blijft gelijk, de lozingen bevatten zuur, de neerslag en het verdampte water niet, dus de concentratie (afval/zwavel)zuur neemt toe ofwel het meer wordt zuurder. b Berekening van de [ + ] in het afgedamde deel: [ + ] = 10 0,85 = 0,14 mol L 1. et volume van het afgedamde deel is: 42 1, = 5, km 3. et volume van het totale meer is: 2, , = 3,38 km 3. De volumeverhouding is dus: 5, : 3,38 = 1,0 : 62. [ + ] in het totale meer is: 0,14 62 = 2, mol L 1, dus: p = log 2, = 2,64 c a 3 (s) (aq) + S 2 4 (aq) as 4 (s) + (l) + 2 d Natrium is Na + 2, sulfaat is S 4, hydroxide is. Totale minlading is 10, natrium is 1+, dus drie ijzerionen zijn samen 9+. onclusie: ijzer(iii)ion, Fe 3+. e ijzer(iii)oxide, dus Fe 2 3 f Mogelijk juiste antwoorden zijn: Er is in Nederland te weinig verdamping / te veel regen (dus het meer zal overlopen wanneer er ook nog in geloosd wordt). Er is in Nederland te weinig ruimte voor zo n groot afvalmeer. Nederland is dichtbevolkt, er is dus veel risico voor de bevolking. Er kunnen mensen/dieren in vallen (en de chemicaliën binnenkrijgen). Nederland heeft niet zo n enorm groot meer (waar een deel van opgeofferd kan worden). In Nederland gelden andere (milieu-/veiligheids)regels dan in ekraïne. 12

15 Uitwerkingen oofdstuk 8 8 Redoxreacties Praktijk Aluminium recyclen vragen 1 De vier stappen zijn: I Verzamelen van de aluminiumblikjes en het overig aluminiumafval. II Pletten van al het aluminiumafval. III Dompelen van de blikjes in een zure oplossing om de opdruk te verwijderen. IV Smelten van de blikjes in een oven. 2 steenkool 3 a Muktar blaast van onderen lucht in zijn oven waardoor de steenkool verbrandt en de temperatuur in zijn oven stijgt. b 4 Recycling is rendabel, omdat het produceren van aluminium uit bauxiet: een duur proces is; milieuverontreinigend is; veel energie kost. 5 a De drie stappen zijn: I plossen van aluminiumoxide uit bauxiet in natriumhydroxide bij hoge druk en temperatuur ter vorming van natriumaluminaat. II mzetten van natriumaluminaat in aluminiumhydroxide en het vervolgens scheiden van de rest. III Verhitten van aluminiumhydroxide waarbij het wordt omgezet in aluminiumoxide, alumina, en waterdamp. b 6 Aluminiumoxide oplossen in vloeibare kryoliet. Daarna elektrolyse van de smelt, waarbij vloeibaar aluminium en zuurstofgas ontstaan. 7 Je gooit het niet weg waardoor de afvalberg minder groot is. Recycling kost veel minder energie dan het nieuw maken van aluminium uit bauxiet. 13

16 Uitwerkingen oofdstuk 8 8 IJzerafval recyclen op dezelfde manier als bij aluminium is zeer lastig, omdat ijzer vaak verroest is. et is dan moeilijk om er weer zuiver ijzer van te maken. Wel wordt ijzerroest bij de productie van nieuw staal gebruikt om het koolstofpercentage te verlagen. toepassing 9 a et zuur dat in tomaten zit, is een verzameling redelijk sterke organische zuren dat het aluminiumfolie gewoon opvreet. b 2 Al(s) A l 2 3 (s) c De lading van aluminium verandert van 0 in 3+ en de lading van zuurstof verandert van 0 in 2. d A l 2 3 (s) + 2 (aq) 2 Al 2 (aq) + (l) e Nee, zowel in Al 2 3 als in Al 2 is sprake van Al 3+. f Al + 4 Al( ) e e Al(s) + 6 (l) + 2 (aq) 2 Al( ) 4 (aq) g 2 Al(s) + 2 (l) + 2 (aq) 2 Al 2 (aq) + 3 (via tussenstap Al( ) 4 (aq) Al 2 (aq) + 2 (l)) h A l 2 3 (s) (aq) 2 A l 3+ (aq) + 3 (l) i 2 Al(s) (aq) 2 A l 3+ (aq) + 3 j Bij hogere temperatuur is de reactiesnelheid groter. k et aluminium reageert weg en verdwijnt daardoor. Bij oplossen kun je in principe de oorspronkelijke stof weer terugwinnen. pmerking: het zwart worden van het aluminiumfolie wordt waarschijnlijk veroorzaakt door plaatselijke, zeer grote warmteontwikkeling. Praktijk Batterijen voor je smartphone vragen 1 a in 1973 tussen een medewerker van Motorola en een medewerker van Bell Labs b et woog 1 kilo en was ruim 22 cm lang. 2 a et aantal mobieltjes nadert het aantal van de wereldbevolking. b Sommige mensen in ontwikkelde landen zullen meer mobiele abonnementen hebben. 3 a b Een smartphone heeft steeds meer functies die ook steeds meer energie vragen bij gebruik. 4 a Nid-batterijen b Deze batterij heeft een geheugeneffect en bevat het giftige cadmium. c Li-Ionbatterijen zijn compacter en hebben minder last van leeglopen. 14

17 Uitwerkingen oofdstuk 8 5 a De positieve pool van de batterij verbinden met de positieve pool van de oplader zodat de omgekeerde reacties kunnen plaatsvinden. b Bij opladen wordt elektrische energie omgezet in chemische energie, bij ontladen wordt chemische energie omgezet in elektrische energie. 6 a Dat deze batterij gedurende een uur een stroom kan leveren van 2700 ma. b 90% verlies, dus na 90 5 = 18 dagen 7 a de Methanol brandstofcel en de Super harge Ion Battery b De batterij werkt op een externe brandstof. c De batterij levert stroom zolang er brandstof en lucht worden toegevoerd. toepassing 8 a et blijkt zich gemakkelijk te binden aan lithiumionen en het heeft een natuurlijk doorgeefluik voor elektronen. b Grafiet dient voor het geleidend maken van de elektrode. c pladen: dat de batterij weer geladen wordt. ntladen: dat de batterij stroom levert. d pladen: Li + + e Li. ntladen: Li Li + + e e 90 = 28 g f et is veel groener, milieuvriendelijker, dan de winning, zuivering en recycling van kobalterts. g De wortel en de plant zijn fysiek zichtbaar, dus macroniveau. De structuurformule is op moleculair niveau, dus microniveau. h Purpurine is rood van kleur. et is veel milieuvriendelijker, dus groener dan kobaltverbindingen. Theorie 1 Reacties met elektronenoverdracht 1 a De atoombindingen in de elementen worden verbroken en in het zout wordt een ionbinding gevormd. b et is een beschrijving op deeltjesniveau, dus is het een uitleg op microniveau. 2 a redoxreactie b neerslagreactie c redoxreactie d redoxreactie e zuur-basereactie f redoxreactie 3 2a: + (aq); 2c: 2 ; 2d: F 2 ; 2f: 2 4 a red: Ni(s) N i e b ox: F e 3+ + e F e 2+ c red: 2 B r B r e d ox: l e 2 l e ox: F e e Fe(s) 5 a Zn 2+ : ox: Z n e Zn(s) b S 2 : red: S 2 S(s) + 2 e c g + : ox: g + + e g(l) en red: g + g 2+ + e d S(s): ox: S(s) + 2 e S 2 e Fe 2+ : ox: F e e Fe(s) en red: F e 2+ F e 3+ + e 15

18 Uitwerkingen oofdstuk 8 +6 a 2 Al(s) Al 2 3 (s) b c d e 6e - Mg(s) + Br 2 (l) 2e - Zn(s) + u 2+ (aq) 2e - S 2- (aq) + I 2 (aq) 2e - u(s) + 2 Ag + (aq) 2e - MgBr 2 (s) u(s) + Zn 2+ (aq) S(s) + 2 I - (aq) u 2+ (aq) + 2 Ag(s) +7 2 Al(s) + 3 u 2+ (aq) 3 u(s) + 2 Al 3+ (aq) 6e - Deze reactie verloopt omdat volgens Binas tabel 48 de oxidator u 2+ boven de reductor Al(s) staat. De teruggaande reactie zal niet plaatsvinden, omdat de oxidator en de reductor die voor de pijl staan, sterker zijn dan de oxidator en de reductor die na de pijl staan. 8 a et ontstaan van vast lood wordt waargenomen. et is dus een beschrijving op macroniveau. b et onbekende metaal moet onder lood geplaatst worden, want het is een sterkere reductor dan lood. 2 Redoxreacties 9 a ox: I e 2 I red: 2 S S e I 2 (aq) + 2 S (aq) 2 I (aq) + S (aq) + b ox: Mn e M n red: S (l) S e 5 2 Mn 4 (aq) (aq) + 5 S (l) 2 M n 2+ (aq) + 8 (l) + + Links en rechts + en wegstrepen. De totaalreactie wordt dan: 2 Mn 4 (aq) + 5 S (l) 2 M n 2+ (aq) + 5 S 4 2 (aq) (aq) c ox: F e 2 F 2 red: 2 (l) e 2 F (l) 4 F (aq) (aq) + d ox: e 3 red: r(s) r e (aq) + 2 r(s) r 3+ (aq) + e ox: e 2 (l) red: e (aq) 2 (l) Links en rechts vallen de 4 + tegen elkaar weg. 5 S 4 2 (aq) (aq) 10 a ox: Mn (l) + 3 e Mn 2 (s) red: (l) + 4 e 3 4 Mn 4 (aq) + 8 (l) + 12 (aq) 4 Mn 2 (s) (l) + Links en rechts en wegstrepen. De totaalreactie wordt dan: 4 Mn 4 (aq) + 2 (l) 4 Mn 2 (s)

19 Uitwerkingen oofdstuk 8 b ox: e 2 (l) + 2 red: 2 I I e (aq) + 2 I (aq) 2 (l) I 2 (aq) + c ox: r e 2 r red: e 3 r (aq) (aq) r 3+ (aq) + 7 (l) (aq) + Links en rechts + wegstrepen. De totaalreactie wordt dan: r (aq) (aq) r 3+ (aq) + 7 (l) d ox: l e 2 l red: S (l) S e l 2 + S 3 2 (aq) + (l) 2 l (aq) + S 4 2 (aq) (aq) + e ox: B r e 2 B r red: (l) + 2 e B r 2 (aq) B r (aq) + 2 (l) + 11 a ox: N e N 2 + (l) 2 red: u(s) u e 2 N 3 (aq) (aq) + u(s) u 2+ (aq) + 2 N (l) + b ox: N e N + 2 (l) 2 red: u(s) u e 3 2 N 3 (aq) (aq) + 3 u(s) 3 u 2+ (aq) + 2 N + 4 (l) + c Als er bij de reactie een bruin gas ontstaat, dan is dat N 2. Dat betekent dat koper heeft gereageerd met geconcentreerd salpeterzuur. Als er geen bruin gas ontstaat, dan is het verdund salpeterzuur, want N is kleurloos. 12 In zoutzuur is de oxidator +, dit deeltje staat in Binas tabel 48 onder de reductor u(s) en zal dus niet reageren. Al(s) is wel een sterke reductor en staat onder +. Dus zoutzuur is goed bruikbaar voor het etsen van aluminium. +13 a Massa waterstofperoxideoplossing = 300 g. 3 massa% = 0, = 9 g 2. Dit is 9 = 0,26 = 0,3 mol. 34,015 b Bij lage temperatuur verlopen reacties langzaam. In de koelkast zal het waterstofperoxide dus minder snel ontleden. c 2 is zowel oxidator als reductor en kan dan met zichzelf reageren: ox: e 2 (l) red: e 2 2 (aq) (aq) 2 (l) (aq) + Links en rechts + wegstrepen. De totaalreactie wordt dan: 2 2 (aq) 2 (l) + 2 d De zure oplossing versnelt de reactie, want 2 is in zuur milieu een sterke oxidator. e et zure + (aq)-deeltje kan hier gezien worden als een katalysator, want er wordt evenveel + (aq) gebruikt als er weer ontstaat. +14 ox: Mn e M n red: 2 l l e 5 2 Mn 4 (aq) (aq) + 10 l (aq) 2 M n 2+ (aq) + 8 (l) + 5 l 2 + Met zoutzuur ontstaat dan het giftige chloorgas. 17

20 Uitwerkingen oofdstuk a Uit Binas tabel 44A blijkt dat in water met een lagere temperatuur de oplosbaarheid van zuurstof groter is dan in water met een hogere temperatuur. (In de winter is de temperatuur lager dan in de zomer.) De uitspraak in regel 16 is dus in overeenstemming met de gegevens in Binas tabel 44. b regels 24 tot en met 26 c Een oxidator neemt elektronen op, een reductor staat elektronen af, dus vergelijking 1 geeft de halfreactie van de oxidator weer. d ox: S e S red: e 5 3 S 4 2 (aq) (aq) (aq) + 4 (l) 3 S 2 (aq) Links en rechts + en wegstrepen. De totaalreactie wordt dan: 3 S 4 2 (aq) (aq) 3 S 2 (aq) e Een voorbeeld van een juist antwoord is: d 2+ + S 2 ds u 2+ of Zn 2+ kunnen ook voor de pijl staan en dan us of ZnS na de pijl (aq) 3 Energie uit redoxreacties 16 a In bekerglas 1 bevindt zich de sterkste oxidator: Ag +. In bekerglas 2 zit de sterkste reductor: Fe(s). b pool: Fe(s) F e 2+ (aq) + 2 e + pool: 2 A g + (aq) + 2 e 2 Ag(s) c De massa van de zilverelektrode in bekerglas 1 zal toenemen; er komt steeds meer zilver bij. d De zoutbrug maakt de stroomkring gesloten. Beide bekerglazen worden geleidend met elkaar verbonden. e De elektrochemische cel is uitgeput als de ijzerstaaf op is of als de Ag + -ionen op zijn. 17 a b In bekerglas 2 bevindt zich de sterkste oxidator: Mn In bekerglas 1 zit de sterkste reductor: Ni(s). c pool: Ni(s) N i 2+ (aq) + 2 e + pool: Mn 4 (aq) (aq) + 5 e M n 2+ (aq) + 4 (l) d De elektronenstroom loopt van de nikkelstaaf naar de grafietstaaf. e De nikkelstaaf is de minpool en de grafietstaaf de pluspool. f De grafietstaaf is onaantastbaar; deze reageert niet mee en geeft alleen maar de elektronen door. +18 a Zn(s) + Ag 2 (s) Zn(s) + 2 Ag(s) 2e - b et zink is de minpool (reductor), want die levert de elektronen aan de pluspool en dat is het zilveroxide. 19 a Lege batterijen behoren tot het klein chemisch afval, omdat er stoffen zoals zware metalen in kunnen zitten en die zijn schadelijk voor het milieu. 18

21 Uitwerkingen oofdstuk 8 b Eenmalige en oplaadbare batterijen bevatten waardevolle stoffen, zoals zink, cadmium, ijzer, nikkel, mangaan, kwik, lithium en kleine hoeveelheden kobalt. Door gescheiden inzameling van oude batterijen kunnen de fabrikanten deze stoffen terugwinnen en opnieuw gebruiken (bron: Milieucentraal). et ijzer wordt doorverkocht aan fabrieken die het verder verwerken, het kan bijvoorbeeld gebruikt worden in auto s en huishoudelijke artikelen. et zink kan worden hergebruikt voor bijvoorbeeld dakgoten. 20 a Mogelijke voorbeelden zijn: mobieltje, smartphone, vaste telefoon, digitale camera, wekkerradio, zaklantaarn, digitale thermometer. b Voor zover het op de oplaadbare batterij staat, is het meestal een metaalhydridebatterij. De nietoplaadbare batterijen zijn vrijwel altijd alkalinebatterijen. c In alle telefoons zitten oplaadbare batterijen, want die worden dagelijks gebruikt. In digitale camera s zitten ook oplaadbare batterijen. In een zaklantaarn zitten vaak wegwerpbatterijen, want die wordt niet zo vaak gebruikt. +21 a pool: M + M + + e + pool: Ni + + e Ni( ) 2 + M + + Ni + M + + Ni( ) Links en rechts wegstrepen. De totaalreactie wordt dan: M + Ni + M + + Ni( ) 2 b c Dat is de omkeerbare reactie: M + + Ni( ) 2 M + Ni + d De minpool van de oplader op de minpool van de batterij, want de reactie aan de minpool moet nu naar links verlopen; deze reactie heeft elektronen nodig. Uiteraard gaat dan de pluspool van de oplader op de pluspool van de batterij. e +22 a Li(s) is een reductor en staat elektronen af. Dus elektrode A is de negatieve elektrode. b PF 6 c De ionen (Li + en PF 6 ) kunnen vrij bewegen. f: Li + -ionen bewegen van A naar B. d Een koolstofatoom kan vier (atoom)bindingen vormen. Daarvoor zijn vier elektronen beschikbaar. In de nanobuisjes vormt elk koolstofatoom drie atoombindingen. Dus elk koolstofatoom heeft één vrij elektron. f: de covalentie van koolstof is 4. In de nanobuisjes gebruikt elk koolstofatoom drie elektronen voor (atoom)bindingen. Dus elk koolstofatoom heeft één vrij elektron. e 2 L i e 6 L i 2 f 210 mg = 0,210 g = 0,210 12,01 = 1, mol. et aantal mol elektronen is: 2 6 1, = 5, mol e 19

22 Uitwerkingen oofdstuk 8 g Bij het opladen van de batterij moeten alle gevormde lithiumatomen weer worden omgezet tot lithiumionen en tegelijkertijd de (uit de lithiumelektrode) gevormde lithiumionen worden omgezet tot lithiumatomen, zodat de oorspronkelijke situatie hersteld is. Dat kan omdat alle, bij stroom levering, gevormde lithiumatomen in de nanobuisjes van de koolstof elektrode aanwezig zijn en de gevormde lithiumionen zich aan de lithiumelektrode bevinden. (Er zijn dus geen lithiumdeeltjes verdwaald / verloren gegaan.) +23 a Methanol is de reductor, staat elektronen af, dus elektrode A is de negatieve pool van de microbrandstofcel. b pool: e 2 + pool: e Links en rechts + en wegstrepen. De totaalreactie wordt dan: c Mogelijke antwoorden zijn: m de reactie(s) te versnellen. Anders verloopt de reactie te langzaam. Anders wordt methanol niet omgezet. m de reactie op gang te brengen. 4 Bescherming van metalen 24 a et zijn onedele metalen, waardoor ze reageren met zuurstof en water. b Ze komen als metaaloxide voor, soms als metaalsulfide. 25 a Li(s), lithium K(s), kalium Ba(s), barium a(s), calcium Na(s), natrium b ox: 2 (l) + 2 e + 2 red: K(s) K + + e 2 2 (l) + 2 K(s) + 2 (aq) + 2 K + (aq) + c Kalium mag absoluut niet met water (vocht) in aanraking komen, omdat het dan spontaan reageert, waarbij het zeer brandbare en ontplofbare waterstof vrijkomt. 26 a Mg(s), magnesium Al(s), aluminium Zn(s), zink r(s), chroom Fe(s), ijzer Ni(s), nikkel b ox: (l) + 4 e 4 3 red: Al(s) A l e (l) + 4 Al(s) 12 (aq) + 4 A l 3+ (aq) + Er vindt ook nog een neerslagreactie plaats. De totaalreactie wordt dan: (l) + 4 Al(s) 4 Al( ) 3 (s) c In zuur milieu verloopt deze reactie sneller, want een zuurstofhoudende zure oplossing is een sterkere oxidator. d ox: e 2 (l) 3 red: Al(s) A l e (aq) + 4 Al(s) 6 (l) + 4 A l 3+ (aq) + e + (aq) is geen katalysator, want het wordt gebruikt en is na de reactie niet meer aanwezig. 20

23 Uitwerkingen oofdstuk 8 27 a fiets, auto b met een laagje zink, bijvoorbeeld in dakgoten of (school)hekken c met een laagje tin, bijvoorbeeld blikjes d blokken zink bevestigd op een schip in de buurt van de schroef +28 a tin, ijzer, zink b Bij verzinkt ijzer is zink de sterkste reductor. Dat betekent dat zink met zuurstof en vocht in de lucht gaat reageren en niet ijzer. Bij vertind ijzer is het net andersom: ijzer is een sterkere reductor dan tin en zal als eerste reageren. c Bij een gedeukt blik is het laagje tin beschadigd. IJzer is een sterkere reductor dan tin, het blik gaat roesten. +29 a ox: r e r 2 red: Fe F e e 3 2 r 3+ (aq) + 3 Fe(s) 2 r(s) + 3 F e 2+ (aq) + b Bij het verchromen van het stalen voorwerp moet r 3+ elektronen opnemen. et voorwerp moet dus met de negatieve pool van de spanningsbron worden verbonden. c Er kan nu chroom worden gevormd totdat de r 3+ -ionen op zijn. Bij de eerste manier stopt de reactie als het oppervlak van het ijzer volledig met chroom is bedenkt, omdat er dan geen ijzer meer kan reageren. +30 a Sn 2+ neemt elektronen op / is een oxidator en reageert dus aan de negatieve elektrode. Dus het staal is de negatieve elektrode. b Voorbeelden van juiste argumenten zijn: Er is minder afval. Als de blikjes worden ingezameld, veroorzaken ze geen milieuvervuiling. Blik kan niet (biologisch) worden afgebroken op de vuilstortplaats. IJzer op de schroothoop verroest en kan het grondwater vervuilen. Recirculeren bespaart grondstoffen. De grondstoffen raken minder snel op. Er hoeft geen erts te worden opgegraven. Er hoeft niet opnieuw staal/tin gemaakt te worden. Er hoeft minder staal/tin gemaakt te worden. De productie van metalen uit grondstoffen vervuilt enorm. Bij recirculatie is dit proces niet nodig. Er is minder energie nodig om tin/ijzer te produceren. Bij de productie ontstaat (vergeleken met de verwerking van het gerecirculeerde blik) onder andere (meer) koolstofdioxide (en dit draagt bij aan het broeikaseffect). c p = 13,0 13,5 = 0,5. [ ] = 3,16 = 3 mol L 1 d ox: e + 2 totaalreactie: Sn(s) + 2 (l) + 2 Sn( ) 2 4 (aq) + e 3,1 kg Sn(s) = 3, g = 3, ,7 = 26,1 mol Sn(s). Dit levert 26,1 mol SnS -oplossing van 2,0 M; 4 er kan dus 26,1 = 13 L oplossing worden gemaakt. 2,0 5 Gehaltebepaling met een redoxreactie 31 a + (aq), K + (aq), Mn 4 (aq) en (l) b + (aq), K + (aq), r (aq) en (l) 32 a ox: Mn e M n red: 2 S S e 5 2 Mn 4 (aq) (aq) + 10 S (aq) 2 M n 2+ (aq) + 8 (l) + 5 S (aq) + b van kleurloos naar (licht)roze c 12,52 ml 0,015 M KMn 4 bevat 12,52 0,015 = 0,188 mmol Mn 4 (aq). Dit heeft gereageerd met 2 5 0,188 = 0,939 mmol S 2 3 (aq) in 10,00 ml. Dus de molariteit van de natriumthiosulfaatoplossing is 0,939 10,00 = 9, M. 21

24 Uitwerkingen oofdstuk a ox: e 2 red: 2 I I e 2 (aq) (aq) + 2 I (aq) 2 (l) + I 2 + b van kleurloos naar blauw c Vanaf het begin wordt de oplossing al blauw en die kleur zal alleen maar donkerder worden. p deze manier kan het eindpunt van de titratie niet zichtbaar gemaakt worden. En dus kan de molariteit niet bepaald worden. +34 a Waterstofperoxide gaat dan met zichzelf reageren, het is zowel een oxidator als een reductor. et zal dan ontleden in water en zuurstof. b ox: Mn e M n red: e 5 2 Mn 4 (aq) (aq) (aq) 2 M n 2+ (aq) + 8 (l) c van kleurloos naar (licht)roze d De molverhouding tussen Mn 4 en 2 is 2 : 5 of 1 : 2,5. e 14,84 ml 0,475 M bevat 14,84 0,475 = 7,05 mmol = 7, mol Mn 4 (aq) f Dit heeft gereageerd met 2,5 7, = 1, mol 2 (aq). g 1, mol = 1, ,015 = 5, g 2 1 5,99 10 h 25,00 ml waterstofperoxide-oplossing is 25,00 g, dus het massa% 2 = 25, eindopdracht Kratermeer a 3 S (l) 4 + (aq) + 2 S 4 2 (aq) + S(s) b p = 0,2; [ + ] = 0,6 mol L 1 c 90 ton S 2 = = 9, g; dit komt overeen met 9, ,064 = 1,4 106 mol per dag. 100% = 2,40% Dit geeft 1,4 106 = 4, mol S(s); dit komt overeen met 4, ,06 = 1, g = 1, = 15 ton S(s) per dag d a 3 (s) (aq) a 2+ (aq) (l) e as 4 2 f 14,75 ml 0,011 M joodwater bevat 14,75 0,011 = 0,162 mmol = 1, mol I 2 (aq); dit heeft gereageerd met 1, mol S 3 (aq) g 1, mol S 2 = 1, ,064 = 1, g; per dm 3 vulkaangas is dat 1, = 3,4 10 0,30 2 g dm 3 22

25 Uitwerkingen oofdstuk 9 9 Polymeren Praktijk Kevlar vragen 1 a Aramide is een afkorting van aromatisch en polyamide. b Kevlar heeft een zeer hoge treksterkte, is licht van gewicht, heeft een hoge warmteresistentie, geringe brandbaarheid, kan in composieten verwerkt worden. 2 a et versterkt de autoband. b Stalen draden worden vervangen door lichtgewicht vezeldraden. c et kan de warmte zeer goed tegenhouden. d De energie die in de kogel zit, wordt snel over een groot gebied verspreid waardoor de snelheid van de kogel heel snel afneemt. 3 a Zij onderzocht het product van een in eerste instantie mislukte proef. et bleek dat ze een nieuwe supervezel gemaakt had. b et kost minder energie en de apparatuur hoeft niet aan strenge eisen te voldoen. Wellicht dat het proces ook beter controleerbaar is. 4 a p microniveau, want het is op moleculair niveau weergegeven. b atoombindingen c waterstofbruggen d Kristallijn is als de ketens netjes geordend liggen, dus steeds op dezelfde manier naast elkaar liggen. 5 a N/tex geeft de treksterkte in newton aan per gram van 1000 m vezels. b Bij een hoge N/tex, want dan moet je voor eenzelfde hoeveelheid vezel meer kracht uitoefenen om de binding te verbreken. 6 a omposieten worden gemaakt om de eigenschappen van de stof te verbeteren. b aramideversterkte, koolstofversterkte en glasvezelversterkte composieten c aramideversterkte: fenolhars of epoxyhars is de basis, aramidevezels de toevoeging; koolstofversterkte: epoxyhars is de basis, koolstofvezels de toevoeging; glasvezelversterkte: polyesterhars is de basis, glasvezels de toevoeging toepassing 7 a polymerisatie onder afsplitsing van een klein molecuul b N N c De ketens moeten netjes gerangschikt naast elkaar liggen om een zo sterk mogelijke binding te krijgen. 8 Geconcentreerd zwavelzuur reageert met de N-groepen waardoor positieve ionen ontstaan. ierdoor verdwijnen de -bruggen tussen de ketens. 23

26 Uitwerkingen oofdstuk 9 9 a uit hexaandizuur en hexaan-1,6-diamine: N N b Bij Kevlar is een vlakke structuur mogelijk waardoor stapeling een zeer compacte structuur oplevert. Nylon-6,6 heeft een meer driedimensionale structuur waardoor de stapeling niet tot een compacte structuur leidt. Praktijk De 3D-printer vragen 1 a driedimensionaal b metalen, kunststoffen, gipspoeder c Een materiaal dat als poeder of als vloeistof gemakkelijk te verwerken is tot een eindproduct. 2 a ontwerpen, omzetten in STL-format, laag voor laag printen, schoonmaken/afwerken b AD = omputer Aided Design; STL-format = STereoLithografie 3 a nylon b staal, keramiek, zilver 4 a composieten b om je eigen smartphone te ontwerpen 5 a een vloeibare gallium-indiumlegering b De vloeistofdruppels oxideren snel aan de buitenkant. De gevormde oxidelaagjes hechten weer goed met nieuwe oxidelaagjes. c metaalbinding in de druppel, ionbinding aan de buitenkant van de druppel d Nee, de auteur verwacht dat de bouwwerkjes bij een zuchtje wind al omvallen. toepassing 6 a Beide materialen bestaan uit langgerekte moleculen die als spaghetti met elkaar verstrengeld zijn. b Tussen de nylonmoleculen/polyestermoleculen is de zwakke vanderwaalsbinding aanwezig en op enkele plaatsen ook nog -bruggen. Deze bindingen zijn door warmtetoevoer gemakkelijk te verbreken. Theorie 1 Kunststoffen 1 Mogelijke antwoorden zijn: uishoudelijke voorwerpen: wekkers, deodorantflesjes, tandenborstels, haarborstels, balpennen, synthetische dekbedvulling, zeeppompjes, kliko, kunststof mok, beker of bord. Verpakkingsmateriaal: folies, draagtassen, flessen, kratten. Transport: auto (bumper, bekleding), vliegtuig, boot, fietsonderdelen. Sport: tennisracket, surfplank, zeilboot, wetsuite, skates. De bouw: kunststof kozijnen, lichtkoepel, dakgoot, bad, afvoerleiding. Modeartikelen: kleding, schoenen, tassen, zonnebrillen, sieraden. Elektronica: computer, laptop, ipad, mp3-speler, smartphone, elektriciteitssnoeren. 24

27 Uitwerkingen oofdstuk 9 Meubels en decoratie: lampen, stoelen, tafels, tapijt. Recreatie: toestellen in speeltuin, attracties in pretparken, aankleding. Medische sector: handschoenen, infuuszakken, spuiten, klompen, kleding, contactlenzen, kunststof heup, hechtdraad, (sport)prothesen. Energievoorziening: zonnecellen, zonnecollectoren, onderdelen windturbines. Landbouw: afdekfolie, opslagtank, folie, silo. Rubber: autobanden, zolen van schoenen, rubberen balletjes en kogels, sommige handvatten, condooms, fietszadels, stopjes, doppen, trillingdempers. 2 Lange polymeermoleculen hebben onderling een veel sterkere vanderwaalsbinding dan korte polymeermoleculen. 3 licht van gewicht, aantasting is gering, kunststoffen zijn vaak goed vervormbaar, eigenschappen zijn goed te beïnvloeden, onderling mengbaar, mengbaar met andere stoffen (composieten) 4 a Weekmakers bevatten korte moleculen die tussen de zeer lange polymeermoleculen in gaan zitten. ierdoor worden de vanderwaalsbindingen tussen de moleculen zwakker. b De kunststof is vrij goed vervormbaar, zelfs bij lagere temperaturen. 5 a Thermoplasten zijn kunststoffen die bij verwarmen zacht worden. b elektriciteitsbuizen (pvc); plastic emmer (polypropeen); koffiebekertjes (polystyreen) 6 a Thermoharders zijn kunststoffen die bij verwarmen hard blijven of bij sterke verhitting gaan ontleden. b wc-bril, broodtrommel, purschuim 2 Polyalkenen en rubber 7 l l 3 + l a 3 b a b a 3 b c De massa van een eenheid 2-methylbuta-1,3-dieen, 5 8, is 68,11 u. Dan is: 2, ,11 = 2,9 103 eenheden. 25

28 Uitwerkingen oofdstuk 9 11 Er zijn dan heel veel dwarsverbindingen zodat er een thermoharder gevormd is Esters 13 a b c d a b et zwavelzuur is de katalysator. c condensatiereactie d Extractie: propaanzuur en ethanol lossen prima op in water, de gevormde ester niet. 15 a Isomeren zijn stoffen met dezelfde molecuulformule maar een verschillende structuurformule. b 3 3 ethaanzuur methylmethanoaat c propaanzuur ethylmethanoaat methylethanoaat 16 a b hydrolysereactie +17 Alkaanzuren en alkanolen hebben een -groep die met watermoleculen -bruggen kunnen vormen; esters kunnen dat niet, want ze hebben geen -groep. 5,2 +18 a 5,0 ml ethaanzuur = 5,0 1,04 = 5,2 g en 5,2 g = 60,052 = 8, mol ethaanzuur 3,9 5,0 ml propaan-1-ol = 5,0 0,78 = 3,9 g en 3,9 g = 60,09 = 6, mol propaan-1-ol 3,7 b 2,8 ml ester = 2,8 1,32 = 3,7 g en 3,7 g = 102,13 = 3, mol ester 2 3,6 10 c Er kan maximaal 6, mol ester ontstaan, dus percentage opbrengst = 2 100% = 56%. 6,

29 Uitwerkingen oofdstuk 9 4 Polyesters en polyamiden 19 a b a b c N N d Er zitten steeds afwisselend 6 -atomen van het dizuur en 6 -atomen van het diamine in de structuur van het polymeer. N N N N N N 22 a b N N c et polymeer is gemaakt van slechts één monomeer dat uit 6 -atomen bestaat. +23 a Stanyl smelt bij een veel hogere temperatuur, is thermisch stabieler, heeft een hogere elasticiteit en is chemisch resistent. b De stof is bestand tegen de invloed van andere chemicaliën. c hexaandizuur d e ondensatiepolymerisatie, want er wordt bij de vorming van het polymeer een klein molecuul afgesplitst, in dit geval water. f et getal 4 slaat op het aantal -atomen van het butaandiamine, het getal 6 op het aantal -atomen van het dizuur. g N + N N N h N N 5 Kunststof verwerken N emmers, behuizing koffiezetapparaat, bekers, gieters, plantenpotten, wasbakken, schalen, bakjes, knoppen 25 buizen, raamkozijnen, dakgoten, lamellen, vensterprofielen, tochtstrips, golfplaten, folies, kabels, (medische) slangen 26 Thermoplasten kunnen door verwarmen vloeibaar gemaakt worden en in een mal gegoten worden. Thermoharders worden niet vloeibaar bij verwarmen. 27 Extruderen is een continuproces, spuitgieten is steeds opnieuw een voorwerp maken. N N N N N 27