Tentamen spm juli uur

Transcriptie

1 spm1530 Tentamen 5 juli 2012 Tentamen spm juli uur Aanwijzingen: U mag gebruik maken van: schrijfmateriaal rekenmachine formuleblad en periodiek systeem (afgedrukt achteraan dit tentamen). Lees de vragen vooraf door en deel de beschikbare tijd in voor beantwoording van de vragen. Ommezijde is antwoordvel meerkeuzevragen. LEVER DIT VEL IN. Dit tentamen bevat 25 vragen, op 10 pagina s. Daaronder zijn 21meerkeuzevragen (40 punten) en drie open vragen (50 punten). et totaal aantal te behalen punten is 100. U start met 10 punten. Pagina: Totaal: Punten: Score: Met de BONUSVRAAG kunt u 10 extra punten verdienen.

2 spm1530 Antwoordvel meerkeuzevragen tentamen spm juli 2012 Naam: Studienummer: Vraagstuk A B C D punten score Totaal 40

3 spm1530 Tentamen 5 juli 2012 MEERKEUZEVRAGEN bij elke deelvraag is slechts één antwoord juist. Een foute keuze geeft aftrek van 1 /3 van het puntenaantal. Als u het antwoord niet weet en D blanco kiest, volgt géén puntenaftrek! Beantwoord de vragen op het voorgedrukte antwoordvel en lever dit in! begin van de vragen Figure 1: Kookpuntscurve Een aantal meerkeuzevragen hebben betrekking op bovenstaande figuur. 1. (2 punten) In figuur 1 zijn de kookpuntscurves van drie soorten ruwe olie gegeven. De informatie in de figuur ondersteunt de volgende uitspraak: A. Bachaquero kan niet gedestilleerd worden in een olieraffinaderij, Cumarebo wel B. Voor de prijs (USD/vat) geldt: Bachaquero > Indonesië > Cumarebo C. Bachaquero is een erg zware ruwe olie, Cumarebo juist relatief licht

4 2. (2 punten) In Indonesië produceert en gebruikt men vooral normale benzine met een Research Octane Number (RON) of octaangetal van (minimaal) 91. De informatie in figuur figuur 1 ondersteunt de volgende uitspraak: A. de ruwe oliesoort Indonesië is niet geschikt om te verwerken in een hydroskimming refinery B. uit de ruwe oliesoort Indonesië kan zelfs met een hydroskimming refinery benzine, kerosine en diesel worden gemaakt C. om uit de ruwe oliesoort Indonesië benzine, kerosine en diesel te maken dient de raffinaderij minstens integrated of semi-complex te zijn 3. (2 punten) In Europa stijgt al enkele jaren het aandeel diesel-aangedreven personenautos. Omdat de totale vraag naar motorbrandstoffen min of meer constant is, verschuift zo de vraag van benzine naar diesel. Om dit te volgen kunnen olieraffinaderijen: A. Cumarebo-olie (figuur 1) vervangen door Indonesië-olie in dezelfde raffinaderij B. een vacuümdestillatie eenheid toevoegen, zodat zwaar residue en lang residue apart worden verkregen C. beide gegeven mogelijkheden zijn onjuist 4. (2 punten) Uit figuur 1 valt af te lezen dat Bachaquero voor zo n 70 vol.% bestaat uit lang residue. Een raffinaderij voor de verwerking van Bachaquero zal daarom waarschijnlijk gekenmerkt worden door A. de aanwezigheid van vacuümdestillatie- en één of meer geavanceerde conversieprocessen B. de aanwezigheid van destillatie en één of meer geavanceerde conversieprocessen C. de aanwezigheid van een vacuüm destillatie eenheid en een katalytische kraker 5. (2 punten) Een systeemdecompositie van een olieraffinaderij zal laten zien dat een raffinaderij bestaat uit de volgende typen systeemelementen: A. opslag, destillatie, kraken, zwavelverwijdering, reforming, afmengen B. opslag, scheiding, conversie, reiniging, menging C. scheiding, conversie, verbranding, reininging, menging 6. (2 punten) De belangrijkste schadelijke emissie naar lucht van een olieraffinaderij is SO 2. Deze uitstoot wordt beperkt door gebruik van hydro-desulphurisation. Dit proces heeft als doel A. de zwavel uit te stoten als 2 S B. de zwavel los te maken uit de olie als 2 S C. elementaire zwavel uit ruwe olie te produceren pag. 2 van 10

5 7. (1 punt) In brede zin produceert de polymeerindustrie plastics, harsen, verven en lakken. De directe toeleveranciers van de polymeerindustrie zijn: A. de chemie en petrochemie B. de aardolieraffinage en petrochemie C. de aardolieraffinage en chemie 8. (1 punt) Monomeren zijn de bouwstenen van polymeren (kunststoffen, harsen, plastics). De volgende stoffen zijn monomeren: A. ethaan en propaan B. propeen en butadieen C. etheen en benzeen 9. (1 punt) Vetten zijn, net als plastics, koolwaterstoffen. et wordt vaak aangeraden om onverzadigde vetten te nuttigen, en verzadigde vetten te mijden. Verzadigde vetten onderscheiden zich van onverzadigde vetten doordat verzadigde vetten... A.... niet zullen reageren met waterstof B.... géén ringstructuren bevatten C.... meer koolstofmoleculen bevatten 10. (1 punt) De volgende structuurformule met een dubbele binding is juist: A. 3 C C 3 B. C. O O 11. (2 punten) De juiste structuurformule van 1,2-dibroom-etheen is Br Br A. C C C Br Br B. C C Br Br C. C C C pag. 3 van 10

6 12. (2 punten) Palmitoleïnezuur is een enkelvoudig onverzadigd vetzuur met zestien koolstofatomen in een onvertakte keten en is een veel voorkomend onderdeel van de vetten in menselijk en dierlijk vetweefsel. et komt voor in alle weefsels maar komt voor in hogere concentraties in de lever. et wordt gesynthetiseerd uit palmzuur door het enzym δ-9-desaturase. De volgende uitspraak over de structuurformule van dit zuur is juist: A. De naamgeving zuur duidt op een CO uitgang in de structuurformule B. Op basis van de beschrijving is het niet gedefiniëerd waar de dubbele binding(en) zich bevinden C. Zuren bevatten per definitie dubbele bindingen tussen C-atomen 13. (3 punten) Vaak wordt bij de weergave van koolwaterstoffen de waterstofatomen weggelaten omdat dat eenduidig is te doen. De molmassa van C C C C C C, waarin dit is gedaan, is: A. 126,4 [gram/mol] B. 84,16 [gram/mol] C. 82,14 [gram/mol] 14. (2 punten) De volgende uitspraak over zuren is juist: A. Alléén koolwaterstoffen met een zuur-uitgang verlagen de p B. Zwaveligzuur is een sterker zuur dan zwavelzuur C. Door bufferwerking kan het probleem van zure depositie lang onopgemerkt blijven 15. (2 punten) De volgende uitspraak over zuren is juist: A. et oplossen in water van een zwak zuur kun je beschrijven met een evenwichtsreactie B. Een oplossing met een p van 2 is twee keer zo zuur als een oplossing met p 4 C. De p is niet afhankelijk van de concentratie O 16. (2 punten) Zoutzuur, een sterk zuur, lost op in 800 [ml] water. De p is 2,31. De volgende uitspraak is juist: A. De K a voor zoutzuur is relatief klein. B. De hoeveelheid zoutzuur kan worden berekend. C. Als de oplossing wordt aangelengd met water dan gaat de p verder omlaag. pag. 4 van 10

7 17. (3 punten) 2,3 [mg] salpeterzuur (NO 3 ), een sterk zuur, lost op in 500 [ml] water. Welke uitspraak is juist? A. de p is 4,14 B. de p is 1,14 C. Met deze gegevens is de p niet te bepalen 18. (2 punten) Pyridine, ook wel azabenzeen genoemd, is herkenbaar aan een zeer sterkte geur, het komt voor in tal van voedingsmiddelen, tabak en essentiële oliën. et is schadelijk en kan duizeligheid, misselijkheid, slapeloosheid, oogirritatie en lever- en nierschade veroorzaken. Pyridine is een aromatische verbinding met als formule C 5 5 N. Pyridine is ontvlambaar en is een base. Welke uitspraak is niet juist? A. Pyridine heeft een ringstructuur B. Als pyridine verbrandt, ontstaan koolstofdioxide en water C. Pyridine reageert spontaan met water 19. (2 punten) et Ozon Depletion Potential (ODP) is een maat voor de invloed die een stof, zoals CFK-13 of FK-134, heeft op de afbraak van de ozonlaag wanneer geëmitteerd door de samenleving. et ODP van stof S hangt niet samen met: A. de oplosbaarheid van stof S in water B. de stabiliteit van stof S in de atmosfeer C. de reactiviteit van stof S met hydroxyl 20. (2 punten) et Ozon Depletion Potential (ODP) kan worden uitgedrukt als het aantal molen ozon afgebroken per mol van stof S. Voor chloor-fluor-koolwaterstoffen geldt dat het ODP: A. kleiner is dan het aantal halogeenatomen per mol S B. gelijk is aan het aantal halogeenatomen per mol S C. groter is dan het aantal halogeenatomen per mol S 21. (2 punten) Zonlicht kan chloor-radicalen afsplitsen van CFK s. Waarom zijn chloorradicalen zo gevaarlijk en reactief? A. een chloorradicaal is een energierijke verbinding B. een chloorradicaal vertegenwoordigt een sterk verhoogde energietoestand C. een chloorradicaal vertegenwoordigt een sterk verlaagde energietoestand pag. 5 van 10

8 Open vragen 22. (20 punten) Klimaatsysteem. Onderstaande figuur geeft een samenvatting voor beleidsmakers van de thans beschikbare wetenschappelijke kennis van het versterkt broeikaseffect. Uit de figuur blijkt dat het versterkt broeikaseffect volgens de laatste assessment van het Figure 2: Radiative Forcing IPCC heeft geleid tot een onbalans die is opgelopen tot ± 1.6 [W/m 2 ]. (a) et broeikaseffect is op hoofdlijnen te begrijpen met een energiebalans voor het systeem aarde. Teken een correct systeemdiagram en leg daarmee kort uit hoe deze energiebalans in elkaar zit. (b) De door de aarde geaccumuleerde energie komt vooral terecht in de oceanen, waardoor de waterkringloop cq. waterhuishouding wordt beïnvloedt. Benoem minstens één wereldwijd optredend effect én minstens éé continentaal of regionaal effect van deze broeikas/waterkringloop koppeling. (c) De mate van broeikaswerking van een broeikasgas S wordt uitgedrukt in het Global- Warming-Potential -100, GWP-100. Leg uit hoe deze maat in elkaar zit. (d) Naast de stabiliteit van een stof S in de atmosfeer hangt het GWP-100 af van een eigenschap van die stof S die in relatie staat tot het zgn. atmospheric window. Leg uit om welke eigenschap het gaat, en wat de relatie is met het atmospheric window. (e) Zwaveldioxide, SO 2, is géén broeikasgas, maar SO 2 -uitstoot heeft door depositie van uiteindelijk zure regen wel degelijk een effect op de broeikaswerking van de atmosfeer. Leg kort uit. pag. 6 van 10

9 (f) Beschrijf twee stabiliserende en twee destabiliserende koppelingen in het klimaatsysteem, en geef aan welke voordelen respectievelijk problemen deze opleveren. 23. (10 punten) ieronder staat een kopie van de illustratie van The worlds fresh water supply (Environmental Science Figure 11-2). Figure 3: Zoet water - overzicht wereld Bovenstaande figuur zijn de voorraden aanwezig in de de grote waterkringloop.de totale hoeveelheid water die jaarlijks circuleert in de grote waterkringloop wordt geschat op [km 3 ]. Deze hoeveelheid is ongeveer een factor groter dan wat de mensheid jaarlijks nodig heeft. In veel landen is er echter watertekort, en ook in Nederland is de hoeveelheid zoet water begrensd. (a) Beschrijf de grote waterkringloop kort (±3 zinnen). (b) Leg op basis van een korte systeemanalyse en argumentatie uit waarom wereldwijd zoetwater tekort een feit is cq. op veel plaatsen dreigt te ontstaan. (c) Waarom is de onttrekking van grondwater eerder deel van het probleem dan van de oplossing? (d) Beschouw kort het Nederlandse watersysteem en leg uit welke knelpunten er zijn in de Nederlandse zoetwatervoorziening (e) Welke oplossingenrichtingen zijn volgens u kansrijk voor Nederland? Beargumenteer. pag. 7 van 10

10 24. (20 punten) Industrieel en stedelijk afvalwater Een industriële afvalwaterzuiveringsinstallatie (I-AWZI) van een fabriek voor het schoonmaakmiddel WC-eend verwerkt 1000 [m 3 ] industrieel afvalwater per dag dat als verontreiniging alléén 2 [gew.%] mierezuur (COO) bevat. et verwijderings rendement op BOD van de installatie is 90%. De biotechnoloog verantwoordelijk voor de I-AWZI schat dat de micro-organismen in de installatie gemiddeld 50% van de mierezuur-input nodig hebben om in leven te blijven. (a) Afwaterzuiveringsinstallaties spelen een belangrijke rol in het beheer van de oppervlaktewaterkwaliteit. Geef kort aan welke typen waterkwaliteit beschermd worden door stedelijke afvalwaterzuiveringsinstallaties (rioolwaterzuiveringsinstallaties, RWZI s of R-AWZI s). (b) BOD is een afkorting van Biological Oxygen Demand. (i) Leg uit voor welke grootheid een indicator waarde wordt bepaald als de BOD van afvalwater wordt gemeten? (ii) In welke eenheid wordt de BOD uitgedrukt? (c) De capaciteit van stedelijk afvalwaterzuiveringsinstallaties wordt uitgedrukt in [v.e.] s. Waarvoor staat deze afkorting, en waarom is deze niet direct toepasselijk op de beschreven industriële AWZI? (d) Schrijf de afbraakreactie van mierezuur in de beschreven installatie uit (e) Teken een principe schema van deze industriële afvalwaterzuiveringsinstallatie (dus niet van een standaard AWZI!!) (f) Bereken de BOD van de industriële afvalwaterzuiveringsinstallatie (g) Maak een schatting van de hoeveelheid afvalzuiveringsslib (als droge stof) die de installatie produceert. 25. (10 punten (bonus)) In het college zijn water, industrie en klimaat besproken. In de media wijzen vele organisaties en experts op een nakende, wereldwijde, gekoppelde water-, klimaat- en (energie)grondstoffencrisis. Analyseer en geef kort uw visie op de ontwikkeling van de energievoorziening in relatie tot klimaatverandering en duurzame ontwikkeling in de 21 e eeuw. Einde van de vragen pag. 8 van 10

11 Energie [J]: Avogadro [moleculen/mol]: Straling: eisenberg: Formuleblad E kin = 1 2 m v2 Q = C p m T W max = Q h (T h T c ) T h Q c = Q h W max = Q h Tc T h E = Q1.Q 2 r N Avogadro = 6, S = k T 4 [W/m 2 ]) k = 5, [W/m 2 /K 4 ] λ piek = c [m] T piek ν = c/λ [s 1 ] c = 3, [m/s] E = h ν [J] h = [J s] Ideaal gas: x (m v) h 4π P V = n R T R = [J/(K mol)] Zuurgraad: p = log( + ) Periodiek Systeem: pag. 9 van 10

12 1 18 1A 8A e A 3A 4A 5A 6A 7A Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Ge Sb Te I Xe (98) Cs Ba La f Ta W Re Os Ir Pt Au g Tl Sn Bi Po At Rn (209) (210) (222) Fr Ra Ac Unq Unp Unh Uns Uno Une Uun Uuu Uub (223) 226 (227) Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy o Er Tm Yb Lu (145) Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr (231) (237) (244) (243) (247) (247) (251) (252) (257) (258) (259) (260) Figure 4: Periodiek systeem der Elementen pag. 10 van 10