Heavy metal. CC Naamsvermelding 3.0 Nederland licentie.

Transcriptie

1 Auteur Laatst gewijzigd Licentie Webadres Dick Naafs 11 February 2015 CC Naamsvermelding 3.0 Nederland licentie Dit lesmateriaal is gemaakt met Wikiwijs Maken van Kennisnet. Wikiwijs Maken is een onderdeel van Wikiwijsleermiddelenplein, hét onderwijsplatform waar je leermiddelen zoekt, vergelijkt, maakt en deelt.

2 Inhoudsopgave Vooraf Over dit lesmateriaal Pagina 1

3 Vooraf Dit arrangement bevat een voorbeeld opgave voor de pilot examens Havo CE. De eigenaar van deze voorbeeldopgave is Evelien Veltman. Leerlingen kunnen de meeste vragen uit deze voorbeeldopgave op papier maken. Wanneer ze op de 'Controleer antwoord' toets drukken, verschijnt een uitgewerkte oplossing. Er is een berekeningsvraag waar een getal ingevuld kan worden. Als de leerling nu op de knop 'Controleer antwoord' drukt en het antwoord is goed dan verschijnt er een groene balk met de tekst 'Goed'. Als het antwoord onjuist is, verschijnt de uitleg voor het juiste antwoord. Op dit moment is het programma nog niet geschikt om de leerlingen reactievergelijkingen en antwoorden met sub- en superscript (bijvoorbeeld: CO3 2- of 2,3.10-6) te laten invullen. Zodra dit mogelijk is, zullen de vragen in het computerprogramma kunnen worden beantwoord en gecorrigeerd. Veel succes. Pagina 2

4 2p Vraag 1. Benoem op basis van gegevens uit BINAS nog een bezwaar dat kleeft aan opgeloste metalen in afvalwater. Vermeld ook het nummer van de tabel die je hebt gebruikt. Bij de reactie van verdund zwavelzuur met (onedele) metalen ontstaat onder andere waterstofgas. Dit is een redoxreactie. 3p Vraag 2. Pagina 3

5 Stel aan de hand van halfreacties uit BINAS (tabel 48) de vergelijking op voor de reactie tussen verdund zwavelzuur en zink waarbij het waterstofgas ontstaat. Noteer je antwoord als volgt: halfreactie reductor: halfreactie oxidator: Totaal vergelijking: In de inleiding staat dat de bacteriën gebruikt worden om metalen uit het water te halen. Even verderop staat: De bacteriën kunnen zwavelzuur omzetten, waarbij sulfide ontstaat, wat onder bepaalde omstandigheden kan binden aan de metalen waardoor een onoplosbaar metaalsulfide ontstaat. Chemisch gezien is het taalgebruik in bovenstaande zin is niet geheel correct. 2 p Vraag 3. Herschrijf deze zin zodanig dat ze chemisch correct is. De bacteriën worden gevoed met waterstof. Dit waterstof is nodig om het sulfaat om te kunnen zetten in sulfide. De omzetting van sulfaat in sulfide een halfreactie voor een oxidator, Een deel van deze halfreactie is hieronder weergegeven: SO H + --> S 2- + H 2 O 3p Vraag 4. In deze halfreactie zijn de elektronen niet weergegeven en de coëfficiënten voor de verschillende deelnemende deeltjes ontbreken. Zet dit schema om in een kloppende vergelijking voor de halfreactie. 2p Vraag 5. Leg uit waarvoor het waterstof wordt gebruikt. Pagina 4

6 Bij een afvalstroom die zink bevat kan het ontstane zinksulfide kan worden gebruikt bij de productie van nieuw zink. Dit proces verloopt in twee stappen: Stap 1 Het roosten van zinksulfide. Hierbij wordt lucht geblazen over warm zinksulfide. Het zinksulfide wordt omgezet in zinkoxide en er ontstaat zwaveldioxide. ( dit wordt vervolgens gebruikt voor de productie van zwavelzuur) 2 ZnS(s) + 3 O 2 (g) --> 2 ZnO(s) + 2 SO 2 (g) Stap 2 Aan het zinkoxide wordt cokes toegevoegd en in een hoogovenproces ontstaan hieruit zink en koolstofdioxide. Dit is een redoxreactie. 2 ZnO(s) + C(s) --> 2 Zn(s) + CO 2 (g) Het opvangen van het bij stap 1 ontstane zwaveldioxide wordt niet alleen gedaan om er zwavelzuur van te maken. De overheid ziet er namelijk streng op toe dat de normen voor uitstoot van zwaveldioxide in de lucht niet worden overschreden. 1p Vraag 6 Beschrijf een nadelig effect dat de uitstoot van SO2 op het milieu kan hebben. 2p Vraag 7. Aan welk(e) deeltje(s) kun je zien dat er in stap 2 sprake is van een redoxreactie? en 2p Vraag 8. Leg uit waarom je juist aan dit deeltje kan afleiden dat het in stap 2 om een redox reactie gaat. Het terugwinnen van zware metalen heeft naast het terugbrengen van de concentratie giftige stoffen in het oppervlaktewater nog een aantal voordelen. 2p Vraag 9. Leg uit welke andere reden een fabrikant kan hebben om op deze manier metalen uit het afvalwater terug te winnen. Pagina 5

7 Volgens het artikel kan een fabriek op deze manier kg zinksulfide per dag produceren. 3p Vraag 10. Bereken hoeveel kg zink hieruit maximaal kan worden teruggewonnen. kg Pagina 6

8 Antwoorden 2p Vraag 1. Benoem op basis van gegevens uit BINAS nog een bezwaar dat kleeft aan opgeloste metalen in afvalwater. Vermeld ook het nummer van de tabel die je hebt gebruikt. Tabel 97A (101A in de 4e druk) 1 pnt ( bv koperzout, zinkzout ): gevaarlijk voor huid en ogen. 1 pnt als opnieuw giftig is genoemd geen punten toekennen! 3p Vraag 2. Stel aan de hand van halfreacties uit BINAS (tabel 48) de vergelijking op voor de reactie tussen verdund zwavelzuur en zink waarbij het waterstofgas ontstaat. Noteer je antwoord als volgt: halfreactie reductor: halfreactie oxidator: Totaal vergelijking: halfreactie reductor:zn --> Zn e - halfreactie oxidator:2h + + 2e - --> H2 Totaal vergelijking: Zn(s) + 2 H + (aq) --> Zn 2+ (g) + H2 (g) 2 p Vraag 3. Herschrijf deze zin zodanig dat ze chemisch correct is. De bacteriën kunnen zwavelzuur omzetten, waarbij sulfide-ionen ontstaan, wat onder bepaalde omstandigheden kan binden aan de metaalionen waardoor een onoplosbaar metaalsulfide ontstaat. 2 pnt Essentie geen zuiver metaal maar ion of zout Als alleen genoemd is omzetten sulfaat in sulfide geen punten toekennen, omdat de link met de te verwijderen metalen te zwak is. 3p Vraag 4. In deze halfreactie zijn de elektronen niet weergegeven en de coëfficiënten voor de verschillende deelnemende deeltjes ontbreken. Zet dit schema om in een kloppende vergelijking voor de halfreactie. SO H + --> S 2- + H2O Links van de pijl: 1 zwavel, 4 zuurstof en 1 waterstof, totaal lading 1- Pagina 7

9 Rechts van de pijl: 1 zwavel, 2 waterstof en 1 zuurstof, totaal lading 2- We maken zuurstof kloppend door een 4 te zetten voor H2O: SO H + --> S H2O 1 pnt We maken waterstof kloppend door een 8 te zetten voor H + : SO H + --> S H2O 1 pnt We maken de lading kloppend door links van de pijl 8e te zetten. SO H + + 8e - --> S H2O 1 pnt 2p Vraag 5. Leg uit waarvoor het waterstof wordt gebruikt. Voor een redoxreactie is naast de oxidator een reductor nodig. 1 pnt Het waterstof is de reductor (H2 --> 2H + + 2e) die gebruikt wordt voor het omzetten van sulfaat. 1 pnt 1p Vraag 6 Beschrijf een nadelig effect dat de uitstoot van SO2 op het milieu kan hebben. Zwaveldioxide is een giftige stof en heeft dus nadelige effecten op levensvormen waarmee het in aanraking komt Zwaveldioxide kan omgezet worden in zwavelzuur en de zure regen beïnvloedt met name plantegroei. Effect noemen in combinatie met gevolg! 2p Vraag 7. Aan welk(e) deeltje(s) kun je zien dat er in stap 2 sprake is van een redoxreactie? en Juist antwoord: Aan welk(e) deeltje(s) kun je zien dat er in stap 2 sprake is van een redoxreactie? zink en zinkoxide 2p Vraag 8. Leg uit waarom je juist aan dit deeltje kan afleiden dat het in stap 2 om een redox reactie gaat. De ladingsverandering benoemen bij de omzetting van zinkionen (Zn 2+ ) in zinkoxide naar atomen in zink (lading 0) of de verandering in oxidatiegetallen benoemen bij de omzetting van C (oxidatiegetal 0), naar CO2 Pagina 8

10 (koolstof heeft oxidatiegetal 4+) 2p Vraag 9. Leg uit welke andere reden een fabrikant kan hebben om op deze manier metalen uit het afvalwater terug te winnen. Voorbeelden van antwoorden: - Minder chemisch afval dat gestort en bewaard moet worden - Minder uitputting grondstoffen - Geen nieuwe mijnen nodig - Producten kunnen op een standaard manier ( hoogoven) worden verwerkt - Weinig risicovol proces. 3p Vraag 10. Bereken hoeveel kg zink hieruit maximaal kan worden teruggewonnen. kg Juist antwoord: Bereken hoeveel kg zink hieruit maximaal kan worden teruggewonnen (alternatieven: 8050, 8100) kg Pagina 9

11 Over dit lesmateriaal Colofon Auteur Dick Naafs Laatst gewijzigd 11 February 2015 om 15:30 Licentie Dit lesmateriaal is gepubliceerd onder de Creative Commons Naamsvermelding 3.0 Nederlands licentie. Dit houdt in dat je onder de voorwaarde van naamsvermelding vrij bent om: het werk te delen - te kopiëren, te verspreiden en door te geven via elk medium of bestandsformaat het werk te bewerken - te remixen, te veranderen en afgeleide werken te maken voor alle doeleinden, inclusief commerciële doeleinden. Meer informatie over de CC Naamsvermelding 3.0 Nederland licentie Aanvullende informatie over dit lesmateriaal Van dit lesmateriaal is de volgende aanvullende informatie beschikbaar: Leerniveau HAVO 5; Leerinhoud en Scheikunde; doelen Eindgebruiker leerling/student Moeilijkheidsgraad gemiddeld Studiebelasting 0 uur en 30 minuten Trefwoorden heavy metal, koper, pilot examen havo ce, voorbeeldopgave pilot examen havo ce, zink Pagina 10