NATIONALE SCHEIKUNDEOLYMPIADE

Transcriptie

1 NATIONALE SCHEIKUNDEOLYMPIADE CORRECTIEMODEL VOORRONDE af te nemen in de periode van januari tot en met 5 februari 04 Deze voorronde bestaat uit 0 meerkeuzevragen verdeeld over 8 onderwerpen en open opgaven met in totaal deelvragen. De maximumscore voor dit werk bedraagt 74 punten (geen bonuspunten). Benodigde hulpmiddelen: rekenapparaat en BINAS 5 e druk Bij elke vraag is het aantal punten vermeld dat een juist antwoord op die vraag oplevert. Bij de correctie van het werk moet bijgaand antwoordmodel worden gebruikt. Daarnaast gelden de algemene regels, zoals die bij de correctievoorschriften voor het CE worden verstrekt.

2 Opgave Meerkeuzevragen (totaal 40 punten) per juist antwoord: punten Structuren en formules D Calcium heeft elektrovalentie +, waterstof heeft elektrovalentie, dus CaH. Seleen heeft covalentie, waterstof heeft covalentie, dus H Se. C Au O is goud(i)oxide en Sn (PO 4 ) 4 is tin(iv)fosfaat. C Fe heeft atoomnummer 6, dus Fe + heeft 6 = 4 elektronen, Cr + heeft elektronen, Cl, S en Sc + hebben alle 8 elektronen. Analyse 4 D MgO lost niet goed op in water. Met zwavelzuur wordt magnesiumsulfaat gevormd, dat wel goed oplosbaar is. 5 B Zinksulfaat is goed oplosbaar en zinkcarbonaat is slecht oplosbaar, dus methode I geeft uitsluitsel. Oplossingen van natriumsulfaat en natriumcarbonaat hebben beide ph > 4,4 en hebben dus beide een rode kleur met methyloranje. Dus methode II geeft geen uitsluitsel. Redox en elektrolyse 6 C De vergelijking van de halfreactie is: N + 4 H O NO + 8 H e. 7 C Bij de negatieve elektrode reageert de sterkste oxidator, dat is hier H O. Bij de positieve elektrode reageert in dit geval Cl als de sterkste reductor (en niet H O). ph / Zuur-base 8 C Stel dat in evenwicht [H O + ] = x, dan is ook [HCOO ] = x en [HCOOH] =,5 0 x. x 4 Dit invullen in K z levert =,8 0 ; hieruit volgt x = 4,4 0 4 en ph =,6.,5 0 x D De volgende reactie treedt op: H O + + NH NH H O 5,0 0,00 mmol H O + reageert met 5,0 0,00 mmol NH onder vorming van 5,0 0,00 =,00 mmol NH + 4. Er blijft 5,0 0,050,00 = 0,75 mmol NH over. Er ontstaat dus een bufferoplossing met aantal mmol NH4 0,00 [HO ] = K z =5,6 0 =,4 0. aantal mmol NH 0,75 Dus ph = log,4 0 = 8,65. Reacties 0 A De reactievergelijking is: I + 5 Cl + 8 H O H O + + IO + 0 H O Cl. D Er staat één stof voor de pijl, dus ontledingsreactie. Het is ook een redoxreactie; de vergelijkingen van de halfreacties zijn: H O + e OH en H O O + H + + e, met als volgreactie H + + OH H O. Of: het oxidatiegetal van O verandert van in H O naar in H O en 0 in O. 5 e Nationale Scheikundeolympiade 0 Voorronde Scoringsvoorschrift meerkeuzevragen

3 Reactiesnelheid en evenwicht A De reactievergelijking is: 4 NH + 5 O 4 NO + 6 H O. 5 De [O ] neemt dus af met,0 =,8 moll min. 4 B Uit de proeven en volgt dat s recht evenredig is met [ICl] en uit de proeven en volgt dat s recht evenredig met [H ]. Dus s = k [ICl] [H ]. 4 G Voor de evenwichtsconstante geldt n = n =0,44 mol n CHCOOCH5 HO =,000 CHCOOH n =0,500 C H OH 5 Dus 0,44 = 0,586 mol 0,44 = 0,086 mol 0,44 0,44 K =,4. 0,586 0,086 K [CHCOOCH 5] [HO] CHCOOCH = 5 [CH COOH][C H OH] n n n HO 5 CHCOOH CH5OH n. 5 C Koolstofchemie 6 F 7 A De dubbele binding in het cylcohexeenmolecuul springt open. 8 A De structuurformule van butaanzuur is. Biochemie B De reactievergelijking is C H 5 OH + O CH COO + H + + H O. 0 C ATG op de template streng wordt UAC op het mrna en dat codeert voor Tyr. ATC op de template streng wordt UAG op het mrna en dat is een stopcodon. 5 e Nationale Scheikundeolympiade 0 Voorronde Scoringsvoorschrift meerkeuzevragen

4 Open opgaven Opgave Thiolen (totaal 4 punten) punten Maximumscore 5 R S S R + 6 H O R SO + H e ( ) I + e I ( 5) R S S R + 6 H O + 5 I R SO + H I in de vergelijking van de halfreactie van het disulfide R S S R en H O voor de pijl en R SO en H + na de pijl in de vergelijking van de halfreactie van het disulfide e na de pijl in de vergelijking van de halfreactie van het disulfide de coëfficiënten juist de vergelijking van de halfreactie van I juist juist combineren van beide halfreactievergelijkingen Maximumscore Vanwege de aanwezigheid van OH groepen kunnen moleculen HO CH CH SH veel beter waterstofbruggen vormen met methanolmoleculen en watermoleculen dan moleculen CH CH SH. Moleculen HO CH CH SH worden dus beter meegevoerd door de mobiele fase dan moleculen CH CH SH. Laatstgenoemde stof zal dus het langzaamst door de kolom lopen. moleculen HO CH CH SH kunnen beter waterstofbruggen vormen dan moleculen CH CH SH conclusie Maximumscore Een voorbeeld van een juist antwoord is: Elke piek wijst op de aanwezigheid van een oxideerbare stof die met jood reageert. De concentratie van I in de detectiecel is dus lager geworden. Omdat de stroomsterkte evenredig is met de [I (aq)] neemt de stroomsterkte af. Dus het ontstaan van de pieken moet worden toegeschreven aan de verlaging van de stroomsterkte. uitleg dat de [I (aq)] in de detectiecel lager is geworden conclusie Maximumscore In 0 s legt het papier,0 cm af. Als gedurende die 0 s de uitslag van de pen ook,0 cm is, ontstaat een piekoppervlakte van,0 cm. Omdat bij een uitslag van,0 cm een stroomsterkte van,6 0 8 C s seconde hoort, komt een piek met een oppervlakte van,0 cm overeen met 0,6 0 8 C, dat is 8 0 (s cm ),6 0 (C s cm ) 4,6 0 (C mol ) 8 0 (s cm ),6 0 (C s cm ) 4,6 0 (C mol ) 4, 0 (gcm ) mol elektronen per cm of 6,8 0 0 mol elektronen per g papier. berekening van het aantal C per cm papier: 0 (s cm ) vermenigvuldigen met,6 0 8 (C s cm ) omrekening van het aantal C per cm papier naar het aantal mol elektronen per cm : delen door de lading van een mol elektronen (,6 0 4 C mol ) omrekening van het aantal mol elektronen per cm naar het aantal mol elektronen per gram: delen door 4, 0 (g cm ) 5 e Nationale Scheikundeolympiade 04 Voorronde Scoringsvoorschrift open vragen 4

5 Maximumscore 5 Een voorbeeld van een juiste berekening is: 0 0 (%),7 0 (g) 6,8 0 (mol g ),(%) =,0 0,0 0 (ml) 0 (L ml ) 6 (mol L - ). berekening van het aantal mol elektronen dat door het jood is opgenomen:,7 0 (g) vermenigvuldigen met 6,8 0 0 (mol g ) omrekening van het aantal mol elektronen dat door het jood is opgenomen naar het aantal mol jood dat is gedetecteerd: vermenigvuldigen met omrekening van het aantal mol jood dat is gedetecteerd naar het aantal mol jood dat heeft gereageerd: vermenigvuldigen met 0 (%) en delen door,(%) omrekening van aantal mol jood dat heeft gereageerd naar het aantal mol NAC dat heeft gereageerd: vermenigvuldigen met omrekening van het aantal mol NAC dat heeft gereageerd naar de concentratie van NAC: delen door,0 0 (ml) en door 0 (L ml ) Maximumscore Doe (onder dezelfde omstandigheden) ook een bepaling met een bekende hoeveelheid NAC. Daaruit kun je berekenen met hoeveel NAC een g papier overeenkomt / bepaal je de verhouding tussen de hoeveelheid NAC en het aantal g papier. doe (onder dezelfde omstandigheden) ook een bepaling met een bekende hoeveelheid NAC daaruit bereken je met hoeveel NAC een g papier overeenkomt / bepaal je de verhouding tussen de hoeveelheid NAC en het aantal g papier Opgave Nierstenen 5 punten Maximumscore 4 [HCO 4 ] 5, 0 6,5 0 [HCO 4 ] 0 7,40,0 [CO 4 ] 5 6,5 0,6 0 [HCO 4 ] 7,40 0,0 Dus [C O 4 - ] : [HC O 4 - ] : [H C O 4 ] =,4 0 :,5 0 6 :,0. berekening [H O + ]: 0 7,40 [HC berekening O 4 ] [H C O ] : K z (is gelijk aan 5, 0 ) delen door de berekende [H O + ] berekening 4 [CO 4 ] [HCO 4 ] : K z (is gelijk aan 6,5 0 5 ) delen door de berekende [H O + ] rest berekening Opmerking Wanneer na een juiste berekening de verhouding niet is genoteerd als,4 0 :,5 0 6 :,0 maar bijvoorbeeld als,0 : 6, 0 4 : 4, 0 0 of als 6,5 0 5 : 4,0 0 8 :,7 0 4, dit goed rekenen. 5 e Nationale Scheikundeolympiade 04 Voorronde Scoringsvoorschrift open vragen 5

6 Maximumscore 460 mg oxaalzuur is oxalaat neer te slaan is ook 460 (mg) 0 (gmg ) 0,04 (g mol ) 460 (mg) 0 (gmg ) mol, dit levert evenveel mol oxalaat. Om alle 0,04 (g mol ) 460 (mg) 0 (g mg ) 00, (g mol ) 0,04 (g mol ) = 0,5 g CaCO. mol CaCO nodig. Dat is berekening van het aantal mol oxalaat (is gelijk aan het aantal mol oxaalzuur): 460 (mg) vermenigvuldigen met 0 (g mg ) en delen door de molaire massa van oxaalzuur (0,04 g mol ) berekening van het aantal g CaCO : het aantal mol CaCO (is gelijk aan het aantal mol oxalaat) vermenigvuldigen met de molaire massa van CaCO (00, g mol ) Maximumscore Calciumoxalaat slaat niet neer als [Ca + ] [C O 4 ] < K s. 6, 0 Dus [CO 4 ] max =, 0,0 0 Maximumscore (mol L ). keten met drie C atomen en een OH groep aan het tweede C atoom drie carboxylaatgroepen juist getekend ladingen op de juiste plaats 5 e Nationale Scheikundeolympiade 04 Voorronde Scoringsvoorschrift open vragen 6

7 Maximumscore 5 Voorbeelden van een juiste berekening zijn: - [Cit ] + =,0 0 4 (mol L ) en [Ca + ] + =,0 0 (mol L ), dus [Cit ] = [Ca + ],08 0 (mol L ) en =,0 0 [Ca + ] (mol L ). =, 0, dus,0 0 [Ca ] =, 0 [Ca ] [Ca ],08 0 ) ( Hieruit volgt [Ca + ] =, 0 (mol L, 0 6 ) en [CO 4 ] max =, 0 (mol L )., 0 - [Cit ] + =,0 0 4 (mol L ) en [Ca + ] + =,0 0 (mol L ), dus [Cit ] =,0 0 4 (mol L ) en [Ca + ] =,0 0 (mol L ). =, 0, dus Hieruit volgt = 7, 0 5 (mol L ). Dus [Ca + ] =,0 0 7, 0 5 =, 0 (mol L ) en, 0 6 [CO 4 ] max =, 0, 0 =, 0 4 (,0 0 )(,0 0 ) (mol L ). =,0 0 [Ca + ] (mol L ) [Cit ] = [Ca + ],08 0 (mol L ) juiste evenwichtsvoorwaarde voor het evenwicht Ca + + Cit CaCit : =, 0 berekening van de [Ca + ] uit de gevonden evenwichtsvoorwaarde berekening van de maximale oxalaatconcentratie:, 0 delen door de berekende [Ca + ] of [Ca + ] =,0 0 (mol L ) en [Cit ] =,0 0 4 CaCit ] (mol L ) juiste evenwichtsvoorwaarde voor het evenwicht Ca + + Cit CaCit : =, 0 berekening van de uit de gevonden evenwichtsvoorwaarde berekening van de [Ca + ]:,0 0 minus de gevonden berekening van de maximale oxalaatconcentratie:, 0 delen door de berekende [Ca + ] Indien na een overigens juiste berekening een negatieve concentratie als uitkomst is gegeven 5 e Nationale Scheikundeolympiade 04 Voorronde Scoringsvoorschrift open vragen 7