6 VWO EXTRA OPGAVEN + OEFENTENTAMENOPGAVEN SCHEIKUNDE 1 H4, H5, H7, H13 en H14

Transcriptie

1 6 VWO EXTRA OPGAVEN + OEFENTENTAMENOPGAVEN SCHEIKUNDE 1 H4, H5, H7, H13 en H14 1. Bij de reactie tussen ijzer en chloor ontstaat ijzer(iii)chloride, FeCl 3. Men laat 111,7 gram ijzer reageren met voldoende chloorgas. a Bereken hoeveel gram ijzer(iii)chloride hierbij kan ontstaan. b Bereken hoeveel dm 3 chloorgas (0 0 C en p=p 0) hiervoor nodig is. 2. Men laat een stuk aluminium van 20,0 gram in de open lucht liggen. Na enige tijd is de massa toegenomen tot 23,2 gram doordat zich aluminiumoxide heeft gevormd. a Welke stof doet de massa toenemen met 3,2 gram? b Bereken hoeveel gram aluminiumoxide is ontstaan. 3. Op een stuk filtreerpapier brengt men op 2 cm van de onderkant de volgende stoffen aan: I asparaginezuur II leucine III lysine IV een mengsel van I, II en III V sinaasappelsap De stoffen I, II en III zijn aminozuren. Men plaatst het filtreerpapier in een bekerglas waarin zich een loopvloeistof bevindt. Na enige tijd haalt men het papier uit het bekerglas en behandelt het met ninhydride. Ninhydride is een reagens voor aminozuren. De aminozuren verschijnen als paarse vlekken. a Bereken de R f-waarden van de drie aminozuren. b Welke aminozuren zitten in ieder geval in sinaasappelsap? c Wat is bij deze proef de stationaire fase en wat is de mobiele fase? d Leg uit welke van bovenstaande aminozuren de grootste verdelingsconstante heeft.

2 4. Er bestaat een groep verbindingen die men kan weergeven met R 1 -C C-O-R 2. Hierin staat R 1 voor een H atoom of een alkylgroep en R 2 voor een alkylgroep. Een dergelijke verbinding reageert in zuur milieu met water als volgt: H O R 1 -C C-O-R 2 + H 2O R 1 - C-C-O-R 2 H a Geef de naam van het reactieproduct als R 1 een H atoom voorstelt en R 2 een CH 3 groep. Men stelt zich het mechanisme van deze reactie als volgt voor: In dit mechanisme is stap 1 de snelheidsbepalende stap. b Geef de reactiesnelheidsvergelijking die in overeenstemming is met deze gegevens. c Leg uit wat er gebeurt met de H 3O + concentratie bij de reactie. Men heeft onderzoek gedaan naar deze reactie. De waarde van de reactiesnelheidsconstante k blijkt bij 298 K gelijk te zijn aan 3, (L mol 1 s 1 ). Aan het begin van de reactie voegde men eenzelfde aantal mol zuur en H-C C-O-CH 3 in 1,00 liter water bij elkaar. Vervolgens bepaalde men: s 1: dit is de reactiesnelheid op het moment dat de reactie begint; s 2: dit is de reactiesnelheid op het moment dat de helft van het H-C C-O-CH 3 is omgezet. Neem aan dat door de reactie het volume van de oplossing niet verandert. d Leg uit wat de verhouding is tussen s 1 en s 2.

3 5. Heleen gaat de di-ethylester van oxaalzuur (ethaandizuur) bereiden uit ethanol en oxaalzuur. Ze brengt daarvoor 90 g watervrije oxaalzuur, 200 ml ethanol en als oplosmiddel 500 ml droge benzeen in een rondbodemkolf van 1000 ml. Op een oliebad laat ze het mengsel enige tijd rustig koken. Daarvoor gebruikt ze de onderstaande opstelling. Het bij de reactie gevormde water destilleert ze samen met de ethanol en benzeen over. Het water kan Heleen, nadat het destillaat zich in B heeft ontmengd, aftappen met behulp van het kraantje. Heleen gaat net zolang door met koken, tot het destillaat zich niet meer in twee afzonderlijke lagen scheidt. Vervolgens destilleert ze uit kolf A de resterende ethanol en benzeen af. Om de ester in zuivere vorm te krijgen destilleert ze het reactiemengsel dat in kolf A is achtergebleven bij zeer lage druk (2, Pa). De ester komt dan bij ongeveer 83 C over. Na afloop heeft Heleen 73 g ester in handen. a Geef de reactievergelijking in structuurformules van de vorming van de di-ethylester van oxaalzuur. b Bereken welke van de stoffen, oxaalzuur of ethanol, in overmaat aanwezig is. c Geef een verklaring waarom Heleen de kolf op een oliebad moet verwarmen, met andere woorden, waarom ze geen waterbad kan gebruiken. d Leg uit waarom in B het water de onderste laag vormt, waardoor deze afgetapt kan worden. e Leg uit waarom Heleen aan het feit dat het destillaat zich niet meer in twee lagen scheidt, kan zien dat de reactie is afgelopen. f Leg uit of zich bij deze manier van veresteren een evenwicht kan instellen. g Bereken met behulp van de verstrekte gegevens het opbrengstpercentage van deze verestering. 6. Geef met behulp van halfreacties de vergelijking van de volgende reacties. a ijzer wordt overgoten met verdund zwavelzuur. b zwaveldioxidegas wordt geleid door een oplossing van jood in water. c een kaliumjodide oplossing wordt toegevoegd aan een aangezuurde oplossing van kaliumdichromaat (K 2Cr 2O 7). 7. Tijdens een practicumles morst een leerlinge wat kaliumpermanganaat (KMnO 4) op haar hand. Dit geeft paarse vlekken. De leraar raadt haar aan die te verwijderen door toevoegen van een beetje (verdund) zwavelzuur en daarna wat van een oplossing van natriumsulfiet (NaS 2O 3). a Geef de vergelijking van de reactie die plaats vindt. Geef ook de halfreacties. b Leg uit dat de paarse vlekken verdwijnen.

4 8. Peter wil het joodgehalte in jodium bepalen. Hiertoe neemt hij 5,00 g jodium en verdunt dit met water tot een oplossing van 500 ml. Hieruit pipetteert hij 25,00 ml in een erlenmeyer. Vervolgens titreert hij met 0,0105 M natriumthiosulfaat (Na 2S 2O 3) oplossing. Hiervan blijkt hij 12,4 ml nodig te hebben. Bereken het massapercentage jood in het jodium. 9. Cynthia laat stikstofgas reageren met waterstofgas tot ammoniakgas. Zij wil 2,5 dm 3 ammoniakgas maken. Bereken hoeveel dm 3 stikstofgas en hoeveel dm 3 waterstofgas ze hiervoor nodig heeft. (deze vraag is waarschijnlijk een stuk eenvoudiger dan je denkt!!) 10. Peter wil het gehalte koper in een stuiver bepalen. Voor het gemak nemen we aan dat de stuiver alleen uit de metalen koper en nikkel bestaan (dat is overigens ook voor 99% het geval). Peter weegt de stuiver. Vervolgens doet hij de stuiver in een overmaat geconcentreerd salpeterzuur, zodat de hele stuiver 'oplost'. a Geef de halfreactie van de oxidator. b Geef de halfreacties van de twee reductoren. Peter voegt water toe aan de oplossing en neutraliseert de oplossing met natronloog. Vervolgens voegt Peter een overmaat natriumthiosulfaat (Na2S2O3) oplossing toe. c Geef de vergelijking van de reactie die plaatsvindt. Tenslotte voegt Peter een joodoplossing toe. d Geef de vergelijking van de reactie die plaatsvindt.

5 6 VWO ANTWOORDEN SCHEIKUNDE 1 H4, H5, H7, H13 & H14 1. a 2 Fe + 3 Cl 2 2 FeCl 3 M Fe = 55,85 g/mol. Dus 111,7 g Fe is 2,000 mol. Verhouding Fe : FeCl 3 = 2 : 2, er ontstaat dus ook 2,000 mol FeCl 3. M FeCl3 = 162,2 g/mol. Dus er ontstaat 324,4 g FeCl 3. b Verhouding Fe : Cl 2 = 2 : 3. Er is dus 3,000 mol Cl 2 nodig. Onder de gegeven omstandigheden geldt dat V m = 22,4 dm 3 /mol. 3,000 mol Cl 2 dus 67,2 dm 3 Cl 2 is er nodig. 2. a zuurstof b 4 Al + 3 O 2 2 Al 2O 3 Er heeft 3,2 g O 2 gereageerd. M zuurstof 32,0 g/mol. Dus er heeft 0,10 mol O 2 gereageerd. Dat betekent dat er 6, mol Al 2O 3 is ontstaan (verhouding O 2 : Al 2O 3 = 3 : 2) M aluminiumoxide = 102,0 g/mol. Dus er is 6,8 g Al 2O 3 ontstaan. 3. a I R f = 0,7/4,2 = 0,17 II R f = 3,6/4,2 = 0,86 III R f = 2,1/4,2 = 0,50 b I en III, dus asparaginezuur en lysine c stationaire fase: filtreerpapier; mobiele fase: loopvloeistof d Verdelingsconstante = [A] s/[a] m. Deze is het grootst als het meest van de stof in de stationaire fase zit. Dan is de R f-waarde het kleinst. Dus aminozuur I, asparaginezuur, heeft de grootste verdelingsconstante. 4. a methylethanoaat b s = k [H 3O + ] [R 1 -C C-O-R 2 ] c Deze verandert niet. Bij stap 1 wordt H 3O + verbruikt, maar dit onstaat weer bij stap 3 in dezelfde verhouding. d moeilijk!! Als men 1 mol H 3O + en 1 mol H-C C-O-CH 3 dan geldt op het moment dat de reactie begint: [H 3O + ] en [H-C C-O-CH 3] = 1,0 M. s 1 = 3, x 1,0 x 1,0 = 3, Op het moment dat de helft van H-C C-O-CH 3 is omgezet geldt [H-C C-O-CH 3] = 0,5 M en [H 3O + ] = 1,0 M (want [H 3O + ] veranderde niet). s 2 = 3, x 1,0 x 0,5 = 1, De verhouding tussen s 1 en s 2 = 2 : a O O 2 C C OH + C C HO OH O O C C O C C O C C + 2 H 2 O b M oxaalzuur = 90,04 g/mol. Dus 1,0 mol oxaalzuur in het reactievat. ρ ethanol = 0, kg m 3 = 0,80 g/ml. 200 ml ethanol heeft dus een massa van 160 g. M ethanol = 46,07 g/mol. 160 gram ethanol is dus 3,5 mol. Massaverhouding waarin ethanol en oxaalzuur reageren = 2 : 1, dus 2 mol ethanol reageert met 1 mol oxaalzuur. Ethanol is dus in overmaat (en de overmaat is 1,5 mol). c Als Heleen een waterbad gebruikt, zal het water in de kolf A moeilijk tot koken te brengen zijn, omdat het waterbad 100 o C is en het mengsel in de kolf daardoor een iets lagere temperatuur zal hebben. d Water mengt niet met benzeen en heeft een grotere dichtheid dan benzeen. e Als het destillaat niet meer uit twee lagen bestaat, komt er geen water meer over. Dat betekent dat er ook geen ester meer gevormd wordt en dat dus het oxaalzuur op zal zijn. f Nee, want het water wordt weggehaald, dus niet alle stoffen die in de reactievergelijking staan zijn aanwezig. g M ester = 146,14 g/mol. Er is 73 g ester ontstaan, dat betekent dat er dus 0,50 mol ester is ontstaan. Uit 1,0 mol oxaalzuur (ethanol was in overmaat, daar hoef je niet op te letten) kan 1,0 mol ester ontstaan (zie verhouding in de reactievergelijking). Dus opbrengstpercentage = 0,5/1,0 x 100 = 50%.

6 6. a Fe Fe e - 1x 2 H e - H 2 1x Fe + 2 H + Fe 2+ + H 2 b SO H 2O SO H e - 1x I e - 2 I - 1x SO H 2O + I 2 SO H I - c 2 I - I e - 3x Cr 2O H e - 2 Cr H 2O 1x I - + Cr 2O H + 3 I Cr H 2O 7. a 2 S 2O 3 S 4O e - 5x - MnO H e - Mn H 2O 2x S 2O MnO H + 5 S 4O Mn H 2O b MnO - 4 zorgt voor de paarse vlekken (zie tabel 65). Dit deeltje verdwijnt bij de reactie. 8. Reactie die plaatsvindt: 2 S 2O 3 + I 2 S 4O I - In 12,4 ml 0,0105 M natriumthiosulfaatoplossing zit 0,1302 mmol thiosulfaationen. Verhouding tussen S 2O 3 en I 2 = 2 : 1. Dus er heeft 0,0651 mmol I 2 gereageerd. Dit zat in 25,00 ml, die uit een oplossing van 500 ml kwam. In de 500 ml zit dus 20 x 0,0651 = 1,302 mmol I 2. Dat zit dus ook in de 5,00 g jodium. M jood = 253,8 g/mol. 1,302 mmol I 2 is dus 0,330 g. Het massapercentage jood = 0,330/5 x 100 % = 6,61 %. 9. Reactievergelijking: N H 2 2 NH 3 Voor gassen geldt dat de volumeverhouding gelijk is aan de molverhouding. Dus de volumeverhouding N 2 : H 2 : NH 3 = 1 : 3 : 2 Om 2,5 dm 3 ammoniak te maken is dus 1,25 dm 3 stikstofgas en 3,75 dm 3 waterstofgas nodig. Rekening houdend met de significantie: 1,3 dm 3 stikstofgas en 3,8 dm 3 waterstofgas a NO H + + e - NO 2 + H 2O (want je gebruikt geconcentreerd salpeterzuur, zie blz. 129 in het boek) b Ni Ni e - Cu Cu e - c Cu S 2O 3 Cu + S 4O 6 d (I S 2O 3 2 I - + S 4O 6 want er was een overmaat thiosulfaat) I 2 + Cu 2 I - + Cu 2+