OPDRACHTENBOEK NIEUWE SCHEIKUNDE 3 HAVO VWO

Transcriptie

1 OPDRACHTENBOEK NIEUWE SCHEIKUNDE 3 HAVO VWO

2

3 NIEUWE SCHEIKUNDE 3HAVO VWO AUTEURS: T. DE VALK T. LODEWIJKS MET MEDEWERKING VAN: H. OUSEN DERDE DRUK MALMBERG S-HERTOGENBOSCH

4

5 INHOUDSOPGAVE 1 Stoffen 1 Nieuwe stoffen, nieuwe materialen 6 2 Zuivere stoffen en mengsels 8 3 Soorten mengsels 10 4 Mengsels scheiden 12 Practicum 14 Test Jezelf 21 5 Extra basisstof: Parfum 25 2 Stoffen en reacties 1 Stoffen verhitten 27 2 Ontleden 29 3 Moleculen, een model voor stoffen 31 4 Moleculen en atomen 32 5 Periodiek systeem 35 Practicum 37 Test Jezelf 43 6 Extra basisstof: Koffie 46 3 Chemische reacties 1 Energie-effect en reactiesnelheid 49 2 Reacties en moleculen 51 3 Hoeveel stof ontstaat en verdwijnt? 53 4 Explosief materiaal 54 Practicum 56 Test Jezelf 63 5 Extra basisstof: De ruimte in 66 4 De aarde als energieleverancier 1 Fossiele brandstoffen 69 2 Aardolie 72 3 Verbrandingen 74 4 Langzame verbrandingen 75 Practicum 77 Test Jezelf 83 5 Extra basisstof: Brandveilige kleding 86

6 5 Materialen 1 Kunststoffen 88 2 Metalen en legeringen 90 3 IJzer, aluminium en koper maken 91 4 Afval en hergebruik 93 Practicum 96 Test Jezelf Extra basisstof: Nieuwe materialen voor betere atleten Voeding en hygiëne 1 Brandstoffen in voeding Bouwstoffen voor je lichaam Conserveren van voedsel Persoonlijke hygiëne Schoonmaak middelen in huis 114 Practicum 116 Test Jezelf Extra basisstof: Kramp en dorst tijdens het sporten 125

7 5 Materialen

8 BASISSTOF Hoofdstuk 5 Materialen 1 Kunststoffen Leerstof 1 Het gebruik van kunststoffen kent een aantal voordelen boven het gebruik van natuurlijke stoffen. a Noem twee voordelen van het gebruik van kunststoffen ten opzichte van ijzer. b Noem twee voordelen van het gebruik van kunststoffen ten opzichte van hout. c Noem ook twee nadelen van het gebruik van kunststoffen. 2 Plastic wordt gemaakt uit aardolie. a Welke aardoliefractie dient als grondstof voor plastic? b Wat betekent kraken? c Wat gebeurt er met de koolwaterstofmoleculen bij het kraken? 3 Verpakkingen kunnen uit verschillende materialen bestaan. a Welk voordeel heeft een kunststofverpakking ten opzichte van een verpakking van papier of karton? b Welk nadeel heeft plastic als verpakkingsmateriaal? 4 In je handboek wordt gesproken van monomeren en polymeren. a Wat is een monomeer? b Wat is een polymeer? c Noem drie polymeren. Toepassing 5 Elektriciteitsdraden zijn omhuld met een plastic beschermlaag. a Wat is de functie van die beschermlaag? b Van welke stofeigenschap maak je dan gebruik? 6 Hieronder staan enkele voorwerpen genoemd die gemaakt zijn van kunststof. Geef bij elk voorwerp de belangrijkste eigenschappen van de gebruikte kunststof. a een paraplu b een polyester slaapzak c snelbinders 7 Bij wiskunde wordt soms gebruik gemaakt van een geodriehoek. Een geodriehoek is gemaakt van kunststof. Geef vier eigenschappen waaraan deze kunststof moet voldoen. 8 Nagenoeg alle kunststoffen zijn isolatoren, maar wetenschappers zijn er in geslaagd om bepaalde geleidende kunststoffen te ontwikkelen. In je boek wordt al een toepassing van een geleidende kunststof genoemd. Bedenk nog twee mogelijke toepassingen. 9 In composieten worden de eigenschappen van verschillende materialen met elkaar gecombineerd. a Leg uit waarom kunststoffen niet geschikt zijn voor het maken van een fietsframe. b Leg uit waarom koolstof niet geschikt is voor het maken van een fietsframe. c Leg uit waarom een fietsframe wel gemaakt kan worden van het composiet carbon. 10 Bij het kraken van butaan (C 4 H 10 ) ontstaan uitsluitend CH 4, C 2 H 4, C 2 H 6 en C 3 H 6. a Geef de vergelijking van deze reactie. b Leg uit dat dit een ontledingsreactie is. c d Het kraken kan plaatsvinden bij hoge temperatuur. Het is belangrijk dat bij dit proces geen zuurstof aanwezig is, omdat dan een andere reactie optreedt. Hoe heet het soort reactie dat optreedt als butaan en zuurstof samen worden verwarmd? Geef de reactievergelijking van deze reactie. 11 Een nadeel van kunststoffen is dat ze erg brandbaar zijn. a Wat zijn de verbrandingsproducten als polyetheen volledig verbrandt? b Een bepaald molecuul polyetheen bestaat uit moleculen etheen. Geef de molecuulformule van dit polyetheenmolecuul. 88

9 Plus Pvc 12 Pvc is een macromolecuul dat uit koolstof, waterstof en chlooratomen bestaat. Pvc dat niet gerecycled wordt, wordt meestal verbrand. Bij deze verbranding worden de chlooratomen omgezet in het giftige gas waterstofchloride, HCl. a Geef het reactieschema voor de verbranding van pvc. b Waterstofchloride wordt uit de verbrandingsgassen verwijderd door het te laten reageren met een oplossing van natriumhydroxide, NaOH. Bij deze reactie ontstaat opgelost natriumchloride en water. Geef de vergelijking van de reactie tussen waterstofchloride en natriumhydroxide. 13 De formule van het polymeer pvc is (C 2 H 3 Cl) n. Pvc wordt gemaakt uit etheen, C 2 H 4, en chloor volgens het blokschema van figuur 1. a Geef de vergelijking van de reactie die in reactor 1 plaatsvindt. b Geef de vergelijking van de reactie die in reactor 2 plaatsvindt. c Welk type reactie is dit? d Geef de vergelijking van de polymerisatiereactie die in reactor 3 plaatsvindt. 14 Etheen en chloor reageren in de massaverhouding 1 : 2,5. In deze verhouding worden etheen en chloor in reactor 1 bij elkaar gedaan. Er wordt 1000 kg etheen per dag gebruikt. In reactor 2 komt er 1268 kg HCl vrij. Geef met behulp van een berekening weer hoeveel kg pvc maximaal gemaakt kan worden uit 1000 kg etheen. C 2 H 4 reactor 1 C 2 H 4 Cl 2 C 2 H 3 Cl reactor 2 reactor 3 (C 2 H 3 Cl) n Cl 2 figuur 1 het blokschema van de pvc-productie 89

10 BASISSTOF Hoofdstuk 5 Materialen 2 Metalen en legeringen Leerstof 15 Alle metalen hebben een aantal overeenkomstige eigenschappen. Noem drie eigenschappen die alle metalen gemeen hebben. 16 Metalen kun je indelen naar edelheid: je spreekt van edele en onedele metalen. a Wat zijn onedele metalen? b Welke metalen worden edelmetalen genoemd? 17 Sommige metalen reageren heftig met water. Welke twee metalen reageren zo heftig met water dat je zelfs vuurverschijnselen kunt waarnemen? 18 De termen corrosie en roesten kom je tegen bij aantasting van metalen. a Wat is corrosie? b Wat is roesten? 19 Naast zuivere metalen worden vaak legeringen toegepast. a Wat is een legering? b Waarom maakt men legeringen? 23 Anne verhit een stukje koper. Na enige tijd is het oppervlak van het stukje koper zwart geworden. Er is koperoxide, CuO, ontstaan. a Welke reactie is opgetreden? b Geef de vergelijking van de opgetreden reactie. c d Koperoxide reageert aan de lucht verder tot kopercarbonaat, CuCO 3, een groene vaste stof. Met welke stof uit de lucht heeft koperoxide dan gereageerd? Geef de vergelijking van de opgetreden reactie. 24 Een bedrijf heeft zich gespecialiseerd in het schoonmaken van verroeste voorwerpen. Men laat waterstofgas langs het verroeste voorwerp stromen. Het waterstof vreet de roest weg. Waterstof reageert bij deze reiniging met ijzeroxide, Fe 2 O 3, tot ijzer en water. a Geef de vergelijking van de beschreven reactie. b Hoe kun je zien dat de beschreven reactie opgetreden is? c Hoe kun je met een balans bewijzen dat de beschreven reactie opgetreden is? d Welk gevaar schuilt er in deze reinigingsmethode? 25 IJzer moet je beschermen tegen corrosie. Bij aluminium, ook een onedel metaal, is dit niet nodig. Leg uit waarom je aluminium niet hoeft te beschermen tegen corrosie en ijzer wel. Toepassing 20 Veel gebruiksvoorwerpen zijn gemaakt van metalen of er zijn metalen in verwerkt. Noem drie voorwerpen die je in huis tegenkomt waar metalen in zijn verwerkt. Geef ook aan om welk metaal het gaat. 21 Zeer onedele metalen reageren al bij kamertemperatuur met zuurstof en met water. Leg uit hoe je deze metalen zou moeten bewaren. 22 Als metalen met water reageren, ontstaat er steeds een metaaloxide en waterstofgas. a Geef het reactieschema van de reactie tussen calcium en water in woorden weer. b Geef ook de kloppende reactievergelijking. Gegeven: calciumoxide is CaO(s). figuur 2 18 Karaat. Hoeveel goud zit erin? 26 Voor het maken van sieraden worden goudlegeringen gebruikt. Die legeringen kunnen zilver en/of koper bevatten. Het massapercentage goud wordt uitgedrukt in karaat (zie figuur 2). Zuiver goud is 24 karaat. a Waarom zou zuiver goud niet geschikt zijn om sieraden van te maken? b Wat is het massapercentage goud in een ring van 18 karaat? 90

11 Plus Zilveramalgaam 27 Het zilveramalgaam in de ampul werd in een oven gescheiden in zilver en kwik. a Van welk verschil in stofeigenschap maak je gebruik als je zilveramalgaam scheidt in zijn bestanddelen? b Hoe noem je deze scheidingsmethode? 28 Bekijk figuur 3. a Welke metalen zitten er in de ampul? b Waarom spreekt men dan toch van alleen zilveramalgaam? 29 De MAC-waarde (= de grens van de toelaatbare hoeveelheid) voor kwikdamp is 0,050 ppm (= 0,050 mg per m 3 lucht). In het huis van het slachtoffer was deze waarde vele duizenden malen hoger. a Hoe zou jij de opstelling bouwen om het zilver uit zilveramalgaam te winnen? Licht je antwoord toe. b Het huis had een inhoud van 400 m 3. Bereken het aantal gram kwikdamp in het huis als de MAC-waarde met een factor 2000 overschreden was. figuur 3 een ampul zilveramalgaam 3 IJzer, aluminium en koper maken Leerstof 30 Op aarde tref je de meeste metalen alleen aan in ontleedbare stoffen: verbindingen met andere elementen. a Geef de naam van een aluminiumverbinding die je op aarde aantreft. b Geef de naam van een koperverbinding die je op aarde aantreft. 31 Van ruwijzer dat uit de hoogoven komt, worden verschillende soorten staal gemaakt. Leg uit wat het verschil is tussen ruwijzer en staal. Toepassing 32 In een hoogoven wordt zogenaamd ruwijzer bereid. a Beschrijf in het kort hoe in een hoogoven uit ijzererts en cokes ruwijzer bereid wordt. b De productie van ijzer is een continu proces. Wat wordt bedoeld met een continu proces? 33 Voordat je ijzererts gaat winnen, is het belangrijk om te weten hoeveel massa% ijzeroxide er in ijzererts aanwezig is. a Waarom is dat belangrijk? b Een ijzererts bevat 42,0 massa% ijzeroxide. IJzeroxide bevat 69,9 massa% ijzer. Bereken hoeveel kg ijzer er maximaal uit 1000 kg ijzererts gemaakt kan worden. 34 Ruwijzer bevat 5 massa% koolstof. a Bereken hoeveel kg koolstof er aanwezig is in 1000 kg ruwijzer. b Zuurstof en koolstof reageren in de massaverhouding 3 : 8 met elkaar. Hoeveel kg zuurstof is er minimaal nodig om het massapercentage te verlagen tot 1,5 massa% koolstof in de 1000 kg ruwijzer? Geef je berekening. 35 Aluminium wordt uit bauxiet gewonnen. a Beschrijf de weg van bauxiet tot aluminium. b Welke eigenschappen van aluminium ken je? 91

12 BASISSTOF Hoofdstuk 5 Materialen 36 Koper wordt uit kopererts gewonnen. a Beschrijf de weg van kopererts tot koper. b Welke toepassingen van koper ken je? 37 Aluminiumfolie wordt van zuiver aluminium gemaakt. IJzer is veel goedkoper dan aluminium. Waarom wordt ijzer niet gebruikt om dun huishoudfolie van te maken? 39 Bauxiet is de grondstof voor de aluminiumproductie. Dit erts bevat 50 massa% aluminiumoxide (Al 2 O 3 ). Uit 1000 kg aluminiumoxide kun je ten hoogste ongeveer 530 kg aluminium bereiden. a Hoeveel kg Al kun je uit 1000 kg bauxiet maken? Licht je antwoord toe met een berekening. figuur 6 een autochassis van aluminium figuur 4 aluminium in een trap b Het autochassis dat je in figuur 6 ziet, is van aluminium gemaakt. Het heeft een massa van 120 kg. Een fabriek die dit autochassis maakt, kan er per dag 12 stuks van afleveren. Hoeveel kilogram bauxiet moet er per jaar gewonnen worden om de benodigde hoeveelheid aluminium hiervoor te kunnen leveren? Licht je antwoord toe met een berekening. c In de buurt van een aluminiumfabriek zijn altijd elektriciteitscentrales aanwezig. Waarom zal dat zo zijn? figuur 5 hoogspanningsleidingen 38 In de figuren 4 en 5 zie je twee toepassingen van het metaal aluminium. Noem drie redenen waarom juist in deze toepassingen aluminium gebruikt wordt. 40 Koper is een van de eerste metalen die door de mens uit kopererts bereid werd. Een erts dat daarvoor gebruikt werd, was koperkies, dat veel kopersulfide bevat. De bereiding van koper vond plaats in de buitenlucht met behulp van primitieve ovens. In de oven werd lucht geblazen. Het kopersulfide in koperkies reageert dan met zuurstof uit de lucht. Bij deze reactie ontstaan koperoxide en een gas dat zure regen veroorzaakt. Het ontstane koperoxide werd gemengd met houtskool. Bij verhitting van dit mengsel ontstaan koper en koolstofdioxide. Deze bereidingsmethode is erg milieuonvriendelijk. Geef drie redenen waarom deze koperbereiding slecht is voor het milieu. 92

13 41 Koper kan gemaakt worden uit kopererts. Kopererts bevat vaak chalcopyriet. Als eerste wordt het erts fijngemalen. Daarna vindt de scheiding plaats in chalcopyriet en de rest. a Waarom is het fijnmalen noodzakelijk? b Als het chalcopyriet gescheiden is van de rest van het erts, kan het omgezet worden in koperoxide (CuO), ijzeroxide (Fe 2 O 3 ), en zwaveldioxide, (SO 2 ). Geef de vergelijking van deze reactie. c d e Welk milieuprobleem brengt deze verbranding met zich mee? Het gevormde koperoxide wordt gescheiden van het ijzeroxide. Daarna laat men het koperoxide reageren met cokes (= koolstof) tot koper en koolstofdioxide. Geef de optredende reactie in een vergelijking weer. Maak een blokschema van het totale proces. Plus Tramrails 42 De reactie tussen aluminium en ijzeroxide verloopt heftig. a Is de reactie exotherm of endotherm? Licht je antwoord toe. b Welke temperatuur wordt er zeker bereikt? Tip: ijzer komt als vloeistof uit de bak lopen. 43 De stoffen worden in de juiste verhouding met elkaar vermengd. a Waarom worden de twee stoffen met elkaar vermengd? Waarom wordt er niet in lagen gewerkt? b Wat wordt er bedoeld met de juiste verhouding? c Aluminium en ijzeroxide reageren in de massaverhouding 1 : 3 met elkaar. Hoeveel gram aluminium heb je nodig als je 500 gram ijzeroxide tot je beschikking hebt? Geef je berekening. 4 Afval en hergebruik Leerstof 44 Sommige stoffen zijn niet-vernieuwbaar. a Wat zijn niet-vernieuwbare grondstoffen? b Geef een voorbeeld van een recyclingproces. c Waarom is het belangrijk om metaalafval te recyclen? Geef twee redenen. 45 Zware metalen zijn schadelijk voor het milieu en de volksgezondheid. a Noem drie zware metalen. b Waarom worden deze metalen zwaar genoemd? c Waarom moeten deze metalen zoveel mogelijk uit het milieu gehouden worden? Toepassing 46 Bij de verbranding van koper ontstaat koperoxide, CuO. a Geef de vergelijking van deze reactie. b c d e Als je waterstofgas over koperoxide leidt, ontstaan koper en water. Geef de reactievergelijking van dit proces. Het gevormde water kun je elektrolyseren. Geef de reactievergelijking van de elektrolyse van water. Beredeneer op grond van bovengenoemde reacties dat het element zuurstof behouden blijft. Teken het kringloopschema van het element zuurstof. Let erop: dat zijn hier drie stappen! 47 Leg in je eigen bewoordingen uit wat het verschil is tussen een reactieschema en een kringloopschema. 93

14 BASISSTOF Hoofdstuk 5 Materialen 48 Bij hergebruik kun je spreken van een kringloop. Uit ijzererts wordt ijzer (staal) gemaakt. Van dit staal wordt een fietsframe gemaakt. De fiets wordt na een paar jaar gestolen en in een gracht gedumpt. De fiets komt zwaar verroest boven water als de gracht wordt schoongemaakt. Via de schroothandelaar komt de fiets bij de hoogovens terecht, waar deze gebruikt wordt om van ruwijzer staal te maken. a Blijft in de beschreven kringloop de stof of het element ijzer behouden? Licht je antwoord toe. b Maak een kringloopschema waarin je laat zien dat ijzer een kringloop doorloopt. c Waarom is het belangrijk om metaalafval te recyclen? 49 Lees het krantenartikel van figuur 7. a Welk element is er behalve koolstof en waterstof in pvc aanwezig? Je kunt het gehele proces in een blokschema weergeven. In figuur 8 is het onvolledige blokschema van het in het artikel beschreven proces getekend. b Maak het blokschema volledig door alle ontbrekende gegevens (A, B en C) in te vullen. c Wanneer zal de industrie ertoe overgaan om op deze manier nafta te maken? Noem twee redenen. Kunststofafval ontleedt tot basisproducten Afvalplastic wordt eerst vermalen tot korrels en vervolgens verhit tot 300 C. Het materiaal smelt dan, waarbij er chloorgas vrijkomt. Chloorgas komt vrij als er pvc-afval in het plasticafval zit. De gesmolten massa wordt vervolgens bij temperaturen van 400 tot 500 C met stoom gekraakt. Daarbij ontstaan gassen zoals nafta, waarmee weer plastic gemaakt kan worden. De verwerking van oud tot nieuw plastic kost bijna 400,- per ton afvalplastic. A B C korrelmaler smeltoven chloorgas figuur 8 Blokschema van de recycling van plastic. stoom kraken 50 In het jaar 1995 nam de Keuringsdienst van Waren een partij kinderspeelgoed in beslag. De verf van het speelgoed bevatte cadmiumsulfide. a Welk gevarensymbool (pictogram) zou op dit kinderspeelgoed aangebracht moeten worden? Teken dit symbool na. b Geef het reactieschema in woorden als cadmiumsulfide verbrand wordt. c Is het milieuprobleem na de verbranding opgelost? Licht je antwoord toe. 51 De Gezondheidsraad heeft voorgesteld om de norm voor het loodgehalte in drinkwater te verlagen van 50 mg/l naar 10 mg/l. Eén microgram is een miljoenste gram. Zuigelingen mogen maximaal 25 microgram lood per kg lichaamsgewicht per week binnenkrijgen. Een baby krijgt drie flesvoedingen per dag van elk 200 ml. Het drinkwater bevat 30 mg/l. a Bereken hoeveel lood deze baby wekelijks binnenkrijgt. b Wordt voor deze baby de norm overschreden? Gegeven: de baby weegt 4 kg. c Krijgt de baby het element of het metaal lood binnen via het drinkwater? Licht je antwoord toe. figuur 7 Van afval tot nieuw product. 94

15 Plus Van kunststof naar kunstmest O 2 H 2 O plastic afval smelter gesmolten massa CO, H 2 vergasser HCl scheidingsruimte CO, H 2 zoutzuur NH 3 neutralisatieruimte figuur 9 blokschema van de vergassing van plastic ammoniumchlorideoplossing 52 De vergassing van plastic kan worden weergegeven in een blokschema (figuur 9). a Heeft het afvalplastic een smeltpunt of een smelttraject? Licht je antwoord toe. b c In de vergasser vindt verbranding plaats. Is de verbranding die beschreven wordt een volledige of een onvolledige verbranding? Geef een verklaring voor je antwoord. Waaruit kun je afleiden dat het afvalplastic ook pvc bevat? 53 In het afvalplastic komt onder andere polyetheen voor. Polyetheen bestaat uit bouwstenen C 2 H 4. Bij de verbranding van polyetheen in de vergasser ontstaan waterstof en koolstofmono-oxide. Met onderstaande algemene vergelijking (reactie I) kan de verbranding van polyetheen in de vergasser weergegeven worden. reactie I: (C 2 H 4 ) n (s)+ n O 2 (g) 2n CO(g) + 2n H 2 (g) a Geef de kloppende vergelijking als een bepaald polyetheen bestaat uit 1000 etheenmoleculen. b Wat kun je zeggen over de verhouding waarin de moleculen met elkaar reageren? d De scheidingsmethode die gebruikt wordt om waterstofchloride te scheiden van de overige gassen, berust op een verschil in eigenschap tussen de genoemde gassen. Welk verschil in eigenschap wordt bedoeld? c Uit koolstofmono-oxide en waterstof kan methanol gemaakt worden. Dit gebeurt volgens reactie II. reactie II: CO(g) + 2 H 2 (g) CH 4 O(l) Men wil alle koolstofmono-oxide die bij reactie I ontstaan is, omzetten in methanol volgens reactie II. Hiervoor wil men alle waterstof gebruiken die bij reactie I ontstaat. Welke bewering is juist? Kies het goede antwoord. A Bij reactie 1 ontstaat minder waterstof dan nodig is om alle koolstofmono-oxide om te zetten. B Bij reactie 1 ontstaat precies genoeg waterstof om alle koolstofmono-oxide om te zetten. C Bij reactie 1 ontstaat meer waterstof dan nodig is om alle koolstofmono-oxide om te zetten. 95

16 PRACTICUM Hoofdstuk 5 Materialen Practicum Proef 1 Stofeigenschappen van kunststoffen Inleiding Verschillende kunststoffen hebben verschillende eigenschappen. Daarom kun je niet iedere kunststof op dezelfde manier toepassen. Doel Je gaat onderzoeken of er verschillen in eigenschappen zijn tussen kunststoffen. Nodig vier genummerde stukjes kunststof spijker brander batterij, lampje en draden Voorbereiden Vorm een groepje met een paar medeleerlingen. Maak samen een plan van aanpak over hoe je dit onderzoek uit gaat voeren. Bespreek jullie onderzoeksplan met je docent. en uitwerken Onderzoek de kunststoffen op: - hardheid; - elastisch gedrag; - buigzaamheid; - doorzichtigheid; - elektrisch geleidingsvermogen. - bestendigheid tegen hoge temperatuur 1 Neem tabel 1 over en vul in. 2 Bedenk een toepassing voor elk van de vier kunststoffen. Licht kort toe. 3 Maak een verslag van deze proef. Maak hierbij gebruik van de vaardigheden achter in je boek. tabel 1 eigenschappen van kunststoffen kunststof 1 kunststof 2 kunststof 3 kunststof 4 hardheid elasticiteit buigzaamheid doorzichtigheid elektrisch geleidingsvermogen bestendigheid tegen hoge temperaturen 96

17 Proef 2 Kraken van olie Deze proef kan ook als demonstratieproef uitgevoerd worden. Inleiding Aardolie is op verschillende manieren te bewerken. Kraken is een van die bewerkingen. Doel van de proef Je moet kunnen vertellen wat er gebeurt bij het kraken van olie. Nodig reageerbuis twee branders staalwol parafine-olie statief met klem lucifers 1 Wat zie je gebeuren? - Probeer de witte rook die vrijkomt te testen op brandbaarheid. - Als je de brandbaarheid getest hebt, stop je met verwarmen. 2 Is de kleur van de olie veranderd? Zo ja, hoe? De oliedamp komt uiteindelijk bij de staalwol. De staalwol dient als katalysator. 3 Wat is de functie van een katalysator? 4 Hoe kun je zien dat de reactie pas bij de staalwol start? Bij deze proef wordt de olie gekraakt. Hierbij breken de moleculen in de olie in stukken uiteen. De brokstukken zijn kleiner en verbranden makkelijker dan de olie. 5 Verklaar de naam kraakreactie. 6 Is hier sprake van thermisch kraken of van katalytisch kraken? Licht toe. figuur 10 kraken van olie en uitwerken - Verhit de staalwol eerst met één van de branders. Begin pas een halve minuut later met het verhitten van de olie met de andere brander. - Kijk goed wat er gebeurt als de hete oliedamp bij de verhitte staalwol komt. Bij het kraken wordt bijvoorbeeld een molecuul als C12H26 gekraakt tot een molecuul C8H18 en moleculen C2H4. 7 Geef de kraakreactie in een vergelijking weer. 97

18 PRACTICUM Hoofdstuk 5 Materialen Proef 3 Onedele metalen Inleiding Of een metaal edel is of onedel heeft te maken met de mate waarin een metaal met andere stoffen reageert. figuur 11 Zo vang je het gas op Doel Je gaat onderzoeken of, en zo ja hoe, natrium, calcium magnesium en ijzer worden aangetast door water en azijn. Nodig stukje natrium mes grote glazen bak filtreerpapiertje korreltje calcium reageerbuizen met rekje stukje magnesiumlint schuurpapier water azijn zout brander DEEL A Natrium Dit onderdeel moet door de docent of TOA worden uitgevoerd in de zuurkast. - Hoe ziet natrium eruit? - Snijd een stukje van het natrium af. - Beschrijf hoe het snijvlak van het natrium eruit ziet. - Vul de grote glazen bak met water. Pak met een tang een stukje natrium en leg het op het water. - Noteer je waarnemingen. - Herhaal de proef, maar leg het stukje natrium nu op een filtreerpapiertje in het water. - Noteer je waarnemingen. DEEL B Calcium - Breng een stukje calcium in een droge reageerbuis. 5 Hoe ziet het calcium eruit? - Spuit een klein beetje water in de reageerbuis. (2 cm hoog). Zet een reageerbuis op zijn kop op de reageerbuis (figuur 11) Wat zie je allemaal gebeuren? Schrijf al je waarnemingen op. 7 Voel aan de buitenkant van de onderste reageerbuis als de reactie enige tijd bezig is. Wat neem je waar? - Als de calcium uitgereageerd is, haal je de bovenste reageerbuis weg. Sluit die reageerbuis met je duim af. Breng de reageerbuis met het opgevangen gas bij de blauwe niet ruisende vlam. Haal pas op het laatste moment je duim weg (figuur 12). figuur 12 Zo toon je het gas aan 8 Wat neem je waar? 9 Welk gas heb je aangetoond?

19 DEEL C Magnesium - Schuur een stukje magnesiumlint totdat de doffe bovenlaag eraf is. - Breng het stukje geschuurde magnesium in een reageerbuis en voeg een klein beetje water toe (2 cm hoog). Let goed op het magnesium. - Wacht enkele minuten. Verwarm dan de reageerbuis totdat het water kookt. Stop met verwarmen en let gedurende enkele minuten goed op het magnesium. 10 Noteer je waarnemingen. - Giet het water weg en voeg in plaats van water een beetje azijn (2 cm) aan het magnesium toe. 12 Noteer je waarnemingen. 13 Is hier sprake van een chemische reactie? Zo nee, waarom niet? Zo ja, welke stof ontstond er volgens jou? Ruim alles netjes op. 11 Is hier sprake van een chemische reactie? Zo nee, waarom niet? Zo ja, welke stof ontstond er volgens jou? Proef 4 Het roesten van ijzer Inleiding Je kunt ijzer op verschillende manieren beschermen. Als je ijzer niet beschermt, gaat het roesten. Doel Je gaat onderzoeken in welke omstandigheden ijzer het snelste roest. Nodig vier spijkers reageerbuizen met een rekje stopjes water zoutoplossing soda-oplossing - Doe in vijf reageerbuizen een spijker. - Voeg aan de eerste reageerbuis zoveel water toe dat de spijker onder water staat. - Voeg aan de tweede reageerbuis zoveel water toe dat de spijker half onder water staat. - Voeg aan de derde reageerbuis zoveel zoutoplossing toe dat de spijker half onder water staat. - Voeg aan de vierde reageerbuis zoveel soda-oplossing toe dat de spijker half onder water staat. - Sluit de vijf reageerbuizen af met een stopje en laat het geheel enkele dagen staan. 1 Noteer al je waarnemingen op een overzichtelijke manier en maak een verslag van de proef. 2 Onder welke omstandigheden roest het ijzer het snelst? 99

20 PRACTICUM Hoofdstuk 5 Materialen Proef 5 Aluminium Inleiding Aluminium is een onedel metaal. Toch heeft dat zo zijn voordelen. Doel Je gaat onderzoeken of en, zo ja, hoe aluminium wordt aangetast door water, azijn en een soda-oplossing. Nodig stukje aluminiumfolie reageerbuizen met rekje water azijn-oplossing - Breng een stukje schoon aluminiumfolie in een reageerbuis en voeg een klein beetje water toe (2 cm). Let goed op het aluminium. - Verwarm na enkele minuten de reageerbuis totdat het water kookt. Stop dan met verwarmen en let gedurende enkele minuten goed op het aluminiumfolie. 1 Noteer je waarnemingen. 3 Noteer je waarnemingen. 4 Is hier sprake van een chemische reactie? Zo nee, waarom niet? Zo ja, welke stof ontstond er volgens jou? - Giet het azijn weg en voeg wat soda-oplossing toe (2cm). - Na enkele minuten verwarm je de reageerbuis totdat de vloeistof kookt. Stop dan met verwarmen en let gedurende enkele minuten goed op het aluminium. 5 Noteer je waarnemingen. 6 Is hier sprake van een chemische reactie? Zo nee, waarom niet? Zo ja, welke stof ontstond er volgens jou? 7 Is aluminium geschikt als materiaal voor kookpannen in de keuken? Licht je antwoord toe. Ruim alles netjes op. 2 Is hier sprake van een chemische reactie? - Giet het water weg en voeg in plaats van water een beetje azijn (2 cm) aan het aluminium toe. - Na enkele minuten verwarm je de reageerbuis totdat de vloeistof kookt. Stop met verwarmen en let gedurende enkele minuten goed op het aluminium. 100

21 Proef 6 Koper terugwinnen (demoproef) Inleiding Koper is een kostbaar metaal. Het is dan ook van belang dat je koper uit koperverbindingen terug kunt winnen. Doel Je gaat na hoe je koper kunt terugwinnen uit koperafval. DEEL 2 Leerlingenproef figuur 13 De elektrolyse-opstelling van proef 6. Nodig stukje koper geconcentreerd salpeterzuur zuurkast bekerglas gelijkspanningsbron grafietelektroden draden Voorbereiding Let op: het eerste deel is een demonstratieproef. en uitwerken DEEL 1 Demonstratieproef - Doe in een erlenmeyer een stukje messing. - Zet de erlenmeyer in de zuurkast. - Voeg geconcentreerd salpeterzuur toe. - Kijk goed. 1 Noteer je waarnemingen. - Bouw de opstelling van figuur Vul het bekerglas met de blauwgekleurde oplossing van de demonstratieproef. - Laat je opstelling controleren door je docent of TOA. - Zet de spanningsbron aan. Kijk goed wat er gebeurt. Let daarbij vooral op wat er aan de negatieve elektrode te zien is. 2 Noteer je waarnemingen. koolstofelektroden blauwe vloeistof 3 Welke stof is er aan de negatieve elektrode ontstaan? 4 Maak een kringloopschema van het element koper. Ruim alles netjes op. 101

22 PRACTICUM Hoofdstuk 5 Materialen Onderzoek 1: Polyethenol Inleiding In ziekenhuizen wordt vuil wasgoed verzameld in speciale zakken. Het wasgoed gaat met zak en al in de wasmachine. Na afloop van het wasproces wordt er niets van de zak teruggevon den. De zak is gemaakt van polyethenol. Dit is een heel bijzondere kunststof. Het lost op in water. Doel Je gaat onderzoeken onder welke omstandigheden en hoe snel polyethenol oplost in water. De onderzoeksvraag luidt: Onder welke omstandigheden en hoe snel lost polyethenol op in water? 1 Maak een verslag van je onderzoek. Onderzoek 2 : Teflon Inleiding De kunststof teflon wordt voor vele doeleinden gebruikt. Het zit als anti-aanbaklaag in pannen en het wordt gebruikt om verbindingen in waterleidingen en gasleidingen 100% af te sluiten. Als je een stukje teflontape pakt, voelt dat heel glad aan. Je kunt het makkelijk heel ver uitrekken en zo heeft het nog meer bijzondere eigenschappen. Je gaat nu een aantal eigenschappen van teflontape onderzoeken. Doel Je gaat na welke eigenschappen teflon zo uniek maakt. De onderzoeksvragen luiden: 1 Wat is de dikte van teflontape? (De dichtheid van teflon is 1 g per cm 3.) 2 Wat is de maximale uitrekbaarheid van de tape zonder dat het blijvend vervormt (kapotgaat)? 3 Hoe reageert teflon op agressieve vloeistoffen? 4 Hoe brandbaar is teflon? 1 Maak een verslag van je onderzoek. Onderzoek 3: Edelheid Inleiding Een puntenslijper is van magnesium gemaakt. Het mesje van de puntenslijper is van ijzer gemaakt. In zout water zal het meest onedele metaal van de twee aangetast worden. Als je het mesje los in zout water legt, zal het mesje gaan roesten. Doel Je gaat onderzoeken welke metalen in een puntenslijper zijn verwerkt. De onderzoeksvragen luiden: 1 Hoe kun je bewijzen dat een puntenslijper uit magnesium bestaat? 2 Hoe kun je bewijzen dat het mesje van ijzer is gemaakt? 3 Klopt de theorie van het corroderen met de praktijk? 1 Maak een verslag van je onderzoek. 102

23 TEST JEZELF Hoofdstuk 5 Materialen Test Jezelf Je kunt de vragen 1 t/m 15 ook maken met de computer. 1 Kunststoffen worden gemaakt uit aardolie. Hoe heet de fractie waaruit kunststoffen gemaakt worden? A benzine B nafta C kerosine D asfaltbitumen 2 Een proces dat voorafgaat aan het maken van kunststoffen is het kraken. Wat voor soort proces is kraken? A een ontledingsreactie B een verbrandingsreactie C een fase-overgang D kraken is geen chemisch proces 3 Wat kun je zeggen over het aantal H atomen in etheen in vergelijking tot het aantal H atomen in ethaan? A etheen heeft minder H atomen dan ethaan. B etheen heeft evenveel H atomen als ethtaan. C etheen heeft meer H atomen dan ethaan. 4 Welk van de onderstaande materialen is geen kunststof? A nylon B piepschuim C zijde D perspex 5 Jasper gooit een stukje metaal in een bak met water. Er treedt een heftige reactie op met vuurverschijnselen. Welk stukje metaal kan Jasper hebben gebruikt? A natrium of calcium B calcium of magnesium C magnesium of kalium D natrium of kalium 6 Hoe noemt men de aantasting van metalen door stoffen uit de omgeving ook wel? A roesten B oplossen C corroderen D reageren 7 Brons is een legering van: A koper en tin. B koper en zink. C koper en ijzer. D koper en zilver. 8 Welk van de onderstaande stoffen is geen legering? A messing B amalgaam C chroom D staal 9 Met welke stof laat men ruwijzer reageren om het gehalte koolstof te verminderen? A stikstof B koolstofdioxide C ijzeroxide D zuurstof 10 IJzererts bevat 70 massa% ijzer. Uit de ijzererts wordt ijzer bereid. Hoeveel kg ijzererts is nodig voor de bereiding van 1000 kg ijzer? A 700 kg B 1000 kg C 1428 kg D 1852 kg 11 Uit welke grondstof wint men aluminium? A bauxiet B chalcopyriet C kalkzandsteen D cokes 12 Bij de bereiding van koper treedt de volgende reactie op. CuFeS 2 (s) + O 2 (g) CuS(s) + FeO(s) + SO 2 (g) Maak de reactie kloppend. Welk getal komt voor de O 2 te staan? A 3 B 2 C 6 D 1 13 Welk van de onderstaande metalen is geen zwaar metaal? A lood B cadmium C platina D kwik 103

24 TEST JEZELF Hoofdstuk 5 Materialen 14 Wat blijft behouden bij iedere chemische reactie? A moleculen B niet-ontleedbare stoffen C verbindingen D elementen 15 Lees de onderstaande stellingen. I Recycling van metalen vermindert het energieverbruik. II Kunststoffen kunnen niet gerecycled worden. Welke van de stellingen is juist? A alleen stelling I is juist B alleen stelling II is juist C beide stellingen zijn juist D beide stellingen zijn onjuist 16 Tijdens de productie van ruwijzer in een hoogoven vindt een aantal reacties plaats. In de hoogoven zijn ijzererts en cokes aanwezig. Als eerste reageert hete lucht met de aanwezige koolstof tot koolstofmono-oxide. a Geef de vergelijking van de reactie die optreedt als lucht wordt ingeblazen bij een temperatuur van 1200 C. b De gevormde koolstofmono-oxide reageert met het ijzeroxide (Fe 2 O 3 ) uit ijzererts tot ruwijzer en koolstofdioxide. Geef de vergelijking van de optredende reactie. 18 In schuimaarde, een nevenproduct van de suikerindustrie, zitten minder zware metalen dan in schone grond. Maar mag schuimaarde in de landbouw gebruikt worden? Is het geen chemisch afval? Je kunt daartoe schuimaarde vergelijken met landbouwgrond. Landbouwgrond noemen we dan schone grond. Zie tabel 2. a b c d e tabel 2 aantal atomen en atoomsoorten in moleculen element gehalte in schone grond in mg per kg gehalte in schuimaarde in mg per kg cadmium 0,8 0,5 koper 36,0 20,0 kwik 0,3 < 0,1 lood 85,0 10,0 zink 140,0 80,0 Waarom worden de genoemde metalen zware metalen genoemd? Welke van de genoemde metalen leveren de grootste problemen op? En waarom? Geef de symbolen van de genoemde metalen. Hoe komen deze metalen in de grond voor: in verbindingen of als zuiver metaal? Licht je antwoord toe. Zou je schuimaarde een erts kunnen noemen? Licht je antwoord toe. c d In ruwijzer zit nog circa 5 massa% koolstof. Doorblazen met zuurstof en toevoeging van schroot verlagen het koolstofpercentage. Waarom moet het koolstofpercentage verlaagd worden? Leg uit hoe de beide manieren het koolstofpercentage omlaag brengen. 17 Koper kan op verschillende manieren uit chalcopyriet (CuFeS 2 ) bereid worden. Je kunt chalcopyriet volledig verbranden en daarna het gevormde koperoxide met behulp van koolstof omzetten in koper. a Geef de vergelijking van de volledige verbranding van chalcopyriet. Er ontstaan koperoxide (CuO), ijzeroxide (Fe 2 O 3 ) en zwaveldioxide. b Geef de vergelijking van de reactie van de tweede stap, waarbij koperoxide omgezet wordt in koper. c Waarvoor zou het nevenproduct ijzeroxide gebruikt kunnen worden? 104

25 EXTRA BASISSTOF Hoofdstuk 5 Materialen 5 Nieuwe materialen voor betere atleten 1 Gras voor sportvelden wordt steeds vaker vervangen door kunstgras. a Wat zijn de voordelen van kunstgras boven echt gras? b Noem drie polymeren die tegenwoordig in kunstgras worden gebruikt. c Wat is het doel van de infill in kunstgras? Snelle hightech zwempakken toch goedgekeurd Hightech zwempakken als Jaked01 en Arena X-Glide zijn volgende maand toch toegestaan bij de WK (langebaan) in Rome. Dat heeft wereldbond FINA vanochtend bekendgemaakt. Een maand geleden werden de pakken verboden omdat ze het drijfvermogen zouden verhogen, en daarmee de prestaties. De afgelopen tijd werden tal van wereldrecords gezwommen in de pakken, onder andere door Marleen Veldhuis op de 50 meter vlinderslag. Nadat de fabrikanten protest hadden aangetekend hield FINA de pakken nog eens tegen het licht. Volgens de federatie kost het opstellen van een controlemechanisme en een testmethode veel tijd en is moeilijk vast te stellen wat het effect van de moderne pakken op de prestaties is. Voor 1 januari 2010 worden nieuwe regels opgesteld. De verwachting is dat vanaf die datum alleen nog pakken van textiel mogen worden gedragen. 2 Lees het artikel in figuur 14. a Leg uit waarom de zwemmers met deze nieuwe pakken sneller kunnen zwemmen. b Geef twee argumenten die gebruikt kunnen worden om de pakken toe te staan. c Geef ook twee argumenten die gebruikt kunnen worden om de pakken te verbieden. 3 Tennisrackets werden vroeger van hout gemaakt. a Welke eigenschappen maken hout geschikt voor tennisrackets? b Wat maakt hout minder geschikt voor tennisrackets? c In de jaren zestig kwamen de eerste rackets van aluminium op de markt. Welke voordelen heeft aluminium ten opzichte van hout? 4 Tegenwoordig worden veel tennisrackets gemaakt van composieten. a Wat is een composiet? b Leg uit welke voordelen composieten hebben in vergelijking met hout en aluminium c Welke eigenschappen zijn belangrijk voor een composiet die gebruikt wordt in tennisrackets? 5 Nieuwe materialen beïnvloeden de sportprestaties. In het artikel wordt de vraag gesteld of dit wel eerlijk is. Geef met behulp van argumenten aan wat jij vindt van deze ontwikkeling in de sport. In de Nederlandse zwemploeg werd vanochtend met ongeloof gereageerd op het toelaten van de pakken voor de WK. Schandalig, zei teammanager Aad van Groningen. Dit is technologische doping. We worden met z n allen gefopt door de FINA. Het is een drama voor de zwemmers. Afgelopen weekeinde werd bij de Paris Open, waar de hightech pakken nog verboden waren, nog eens duidelijk welke invloed ze hebben. De meeste zwemmers kwamen in ouderwetse kleding niet in de buurt van hun toptijden. Uit: NRC Handelsblad figuur 14 Materialen beïnvloeden prestaties. 105