UITWERKING TOELICHTING OP DE ANTWOORDEN VAN HET EXAMEN 2002-I VAK: SCHEIKUNDE 1 NIVEAU: VWO EXAMEN: 2002-I De uitgever heeft ernaar gestreefd de auteursrechten te regelen volgens de wettelijke bepalingen. Degenen die desondanks menen zekere rechten te kunnen doen gelden, kunnen zich alsnog tot de uitgever wenden. ThiemeMeulenhoff is een educatieve uitgeverij waarin alle fondsen van de voormalige uitgeverijen Meulenhoff Educatief, SMD Educatieve Uitgevers en uitgeverij Thieme zijn samengevoegd. De uitgaven die ThiemeMeulenhoff ontwikkelt, richten zich op het totale onderwijsveld: basisonderwijs, voortgezet onderwijs, beroepsonderwijs & volwasseneneducatie en hoger onderwijs. www.thiememeulenhoff.nl ThiemeMeulenhoff, Utrecht/Zutphen, 2002 Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand, of openbaar gemaakt, in enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopieën, opnamen, of enig andere manier, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgever. Voorzover het maken van kopieën uit deze uitgave is toegestaan op grond van artikel 16B Auteurswet 1912 j het Besluit van 20 juni 1974, Stb. 351, zoals gewijzigd bij het Besluit van 23 augustus 1985, Stb. 471 en artikel 17 Auteurswet 1912, dient men de daarvoor wettelijk verschuldigde vergoedingen te voldoen aan Stichting Reprorecht (Postbus 3060, 2130 KB Hoofddorp). Voor het overnemen van gedeelte(n) uit deze uitgave in bloemlezingen, readers en andere compilatiewerken (artikel 16 Auteurswet 1912) dient men zich tot de uitgever te wenden.
2002-1 vwo scheikunde 1 1 Fles wijn 1 C 6 H 12 O 6 2 C 2 H 6 O + 2 CO 2 2 hydroxybutaandizuur Plaatsnummers zijn hier overbodig, want de zuurgroepen kunnen slechts aan de eindstandige C atomen zitten en voor de hydroxygroep zijn C(2) en C(3) gelijkwaardig. 3 Het molaire volume bedraagt onder de heersende omstandigheden 24 dm 3 mol 1. Dat betekent dat 24 dm 3 lucht 1 mol gas bevat, waarvan 0,21 mol zuurstof is fi 0,21 mol [O 2 (lucht)] = = 8,75 10 3 mol dm 3. Als zich een evenwicht heeft 24 dm 3 ingesteld met K = 29 zal de maximale hoeveelheid O 2 in de wijn zijn opgelost fi [O 2 (wijn)] = 1 8,75 29 10 3 = 3,0 10 4 mol dm 3. In de 360 ml (0,360 dm 3 ) wijn bevindt zich 0,360 dm 3 3,0 10 4 mol dm 3 = = 1,1 10 4 mol O 2 = 1,1 10 4 mol 32,00 g mol 1 = 3,5 10 3 g = 3,5 mg O 2. 4 Splitst het probleem in twee stappen: eerst de verlaging van de druk, daarna de situatie dat de fles is afgesloten. Bij een druk van 0,25 bar bedraagt de zuurstofconcentratie in de lucht in de fles een kwart van de oorspronkelijke waarde. Omdat de K waarde van het verdelingsevenwicht alleen van de temperatuur afhankelijk is, zal ook [O 2 ] in de wijn vier maal zo klein zijn. Het verschil met de situatie bij onderdeel 3 is het feit dat de fles nu gesloten is met het rubberen dopje. Daardoor kan de zuurstof in de lucht niet van buitenaf worden aangevuld. De zuurstof in de luchtruimte zal bij het oplossen afnemen tot minder dan een kwart van de oorspronkelijke zuurstofconcentratie, dus zal er ook minder dan een kwart aan zuurstof in de wijn komen. 2 5 Sulfiet (SO 3 ) is een reductor (zie Binas tabel 48) die met zuurstof (oxidator) kan reageren. Daardoor is er geen zuurstof meer beschikbaar om de alcohol tot azijnzuur te oxideren. Ook in de redoxreactie die na vraag 5 vermeld wordt, treedt sulfiet op als reductor. 6 De hoeveelheid natriumthiosulfaat die gebruikt wordt voor de titratie, bedraagt: 12,1 ml 0,0400 mmol ml 1 = 0,484 mmol Na 2 S 2 O 3. Volgens de reactievergelijking is de molverhouding tussen S 2 O 3 2 en I2 2 : 1 fi 0,484 mmol reageert met 0,242 mmol I 2 (dat over was). In de erlenmeyer was 10,0 ml 0,0500 mmol ml 1 = 0,500 mmol I 2 aanwezig. Met het sulfiet heeft dus gereageerd 0,500 0,242 = 0,258 mmol I 2. Volgens de reactievergelijking is de molverhouding SO 3 2 en I2 1 : 1. Er reageert dus ook 0,258 mmol SO 3 2 = 0,258 mmol 80,06 mg mmol 1 = 20,7 g (in 100,0 ml wijn). Per liter wijn is dus aanwezig 10 20,7 = 2,07 10 2 mg SO 3 2 (3 significante cijfers).
2002-1 vwo scheikunde 1 2 Margarine 7 Schudden met broomwater (oplossing van broom in water). Waarneming: De kleur van de oplossing verdwijnt / het reagens wordt kleurloos. Broom als antwoord is toegestaan, hoewel dat ook (langzaam) met verzadigde koolstofverbindingen kan reageren. De kleur van broomwater kan variëren van lichtgeel tot rood, afhankelijk van de concentratie van broom. 8 waterstof type reactie: additie(reactie); eventueel: hydrogenering 9 14 11 8 10 Bij (gedeeltelijke) vetharding van (veresterd) linolzuur kan de dubbele binding op twee verschillende plaatsen in de koolstofketen verdwijnen. Tegelijkertijd kan de overblijvende dubbele binding zowel in de trans- als in de (onveranderde) cisvorm aanwezig zijn. Het aantal mogelijke (veresterde) octadeceenzuren is dus 2 2 = 4. 11 De bedoelde esters bevatten twee adigde vetzuurresten en zullen dus sneller zijn dan esters met drie adigde vetzuurresten (eerstgenoemde factor). De te verwachten vlek ligt dus hoger dan vlek 5. Volgens de tweede genoemde factor is de positie van het adigde vetzuur van belang. Als dat in het midden is gekoppeld, loopt de ester sneller dan wanneer de verestering heeft plaatsgevonden aan een eindstandig C atoom. Esters van het type verz zullen dus langzamer zijn dan die van het type verz De bedoelde glyceryltri-esters zullen daarom onder vlek 3 terechtkomen. Conclusie: De vlek ligt tusen de vlekken 3 en 5; het is dus vlek 4. 12 Mogelijke antwoorden: Verzadiging van de fracties in de vlekken 2 en 3 zou tenminste moeten leiden tot toename van vlek 1 (bij vlek 2 kan zowel toename als afname optreden). Dat wordt niet gevonden. De twee nieuwe snelle fracties in chromatogram 3 zullen dus afkomstig zijn van stoffen met transconfiguraties, afkomstig van langzamere stoffen met cisconfiguraties in de vlekken 2 en 3. Er zijn in chromatogram 3 twee vlekken te vinden die niet in de twee andere voorkomen. Deze zijn niet afkomstig van vetharding van de esters die de vlekken 6, 7 en 8 veroorzaakt hebben. Immers, vlek 5 komt niet voor in chromatogram 3. Hetgeen er op wijst dat de gedeeltelijke vetharding tenminst één verzadigde vetzuurrest per estermolecuul heeft opgeleverd. De vlekken hiervan zijn alle in het chromatogram aanwezig. De twee nieuwe vlekken zijn dus alleen te verklaren, als de stoffen met cisconfiguraties (in de vlekken 2 en 3) zijn overgegaan in stoffen met transconfiguraties.
2002-1 vwo scheikunde 1 3 Leerlooien 13 De volgorde van de gekoppelde aminozuren kan verschillen: H O O O H O H O O O H O N CH 2 C C C N CH 2 C N CH 2 C C C N CH 2 C N N N N OH OH 14 De aanwezigheid van proline zorgt ervoor dat de keten een linksdraaiende spiraal wordt. De aminozuurvolgorde (de primaire structuur) wordt in de eerste alinea van het artikel besproken. De effecten van glycine en hydroxyproline op de bouw van het eiwit behoren tot de tertiaire structuur. 15 2 H 2 CrO 4 + 3 SO 2 Cr 2 (SO 4 ) 3 + 2 H 2 O In de reactievergelijking mag het zout (en ook het zuur) in ionen geschreven worden. 16 Als de asparaginezuureenheid voorgesteld wordt door R-COOH, dan stelt zich het volgende evenwicht in: R-COOH + H 2 O R-COO + H 3 O + [R - COO ][H3 O ] met K z = [R - COOH] = 1,6 10 4 Bij ph = 3,00 geldt [H 3 O + ] = 1,0 10 3 mol L 1. 4 [R - COO ] 1,6 10 Invullen in de evenwichtsvoorwaarde geeft: = [R - COOH] 3 1,0 10 = 0,16 fi [R-COO ] : [R-COOH] = 0,16 : 1 fi het percentage R-COO is 0,16 116, 100% = 14%. 17 Cr 3+ ionen kunnen koppelingen aangaan met COO groepen. De aanwezige COOH groepen (gunstig voor het binnendringen van de ionen) moeten dus in COO groepen omgezet worden. Dat kan alleen in basisch milieu fi de ph moet verhoogd worden. Strooizout 18 CO 2 is een broeikasgas. Toename van de natuurlijk aanwezige hoeveelheid leidt tot opwarming van de aarde en klimaatverandering. 19 in de regels 21 en 22: adsorptie (hechting aan een adsorptiemiddel) in de regels 30 en 31: extractie (het basische water is het extractiemiddel) 20 Gebruik Binas tabel 103A. ongebluste kalk = Ca(OH) 2 gebluste kalk = CaO kalksteen = CaCO 3 Voor het neutraliseren van het zoutzuur is een basische stof nodig. Alle soorten kalk bevatten ionen die als base op kunnen treden: OH, O 2, resp. CO 3 2. 21 In regel 29 is er sprake van dat de rookgassen nog behoorlijk zuur zijn na de behandeling met kalk.
2002-1 vwo scheikunde 1 4 22 Mogelijke verklaringen moeten duidelijk maken waarom een overmaat kalk toch onvoldoende kan zijn: De zuur-basereactie is niet volledig (omdat het zuur en de kalk te kort met elkaar in contact zijn / omdat de reactiesnelheid te klein is). De binnenkant van de kalkdeeltjes wordt niet door het zuur bereikt, omdat de korrels te groot zijn of omdat het ontstane CaCl 2 het kalkoppervlak afsluit. Er stelt zich een evenwicht in (waardoor er zowel kalk als zuur aanwezig blijft). 23 Hoeveelheid huishoudelijk afval: 800 000 ton = 8 10 5 ton 0,7% hiervan is PVC fi 7 10 3 8 10 5 = 5,6 10 3 ton (C 2 H 3 Cl) n Hierna zijn twee methoden bruikbaar: 35, 5 Het aandeel van Cl in PVC bedraagt 5,6 10 3 = 3,2 10 3 ton. 35, 5 + 27, 0 40 + 71 Als alle chloor in CaCl 2 terechtkomt, levert dat 3,2 10 3 = 5 10 3 ton 71 CaCl 2 (1 significant cijfer). 1 mol van de PVC-eenheid C 2 H 3 Cl heeft een massa van 62,5 g. 5,6 10 3 ton (C 2 H 3 Cl) n of 5,6 10 9 g (C 2 H 3 Cl) n komt dus overeen met 9 5610, = 9,0 10 7 mol van C 62, 5 2 H 3 Cl. Als alle chloor hieruit terechtkomt in CaCl 2 dan kan maximaal ontstaan: 4,5 10 7 mol 111 g mol 1 = 5 10 9 g of 5 10 3 ton CaCl 2. 24 Mogelijke argumenten: Er worden nog steeds (gezondheidsbedreigende) dioxines gevormd. Het rendement van de elektriciteitsproductie is (door de extra bewerkingen) veel lager met PVC-houdend afval. Er kunnen fossiele brandstoffen bespaard worden, als het huisvuil effectiever kan worden verbrand. Er zou geen grote hoeveelheid kalk nodig zijn om verzuring door HCl te voorkomen. De grondstoffen voor de PVC-productie zijn giftig.