1 Stoffen 1.1 Zwart goud A 1 Dit is een klassikale opdracht. De antwoorden zijn ter beoordeling van de docent. B 2 Deze opdracht is ter beoordeling van de docent. B 3 a Chemofobie is een onberedeneerde angst voor alles wat met chemie heeft te maken. b Chemie heeft onze welvaart vergroot en ons leven aangenamer gemaakt. Chemisch afval, dat noodgedwongen wordt geproduceerd, kan op een verstandige manier worden beheerd en bewerkt, zodat het ons milieu zo min mogelijk belast. c Een chemische fabriek streeft naar een steeds grotere en goedkopere productie, waardoor de winst van het bedrijf en uiteindelijk de welvaart van onze maatschappij toeneemt. Tegelijkertijd zal de afvalstroom die het bedrijf produceert, toenemen en het milieu zwaarder belasten. Economische belangen staan hier dus lijnrecht tegenover milieubelangen. C 4 Deze opdracht is ter beoordeling van de docent. 1.2 Veilig onderzoeken A 5 Dit is een ICT-opdracht. A 6 Dit is een ICT-opdracht. B 7 a Bij een brandende kaars is de zuurstoftoevoer onvoldoende. Daardoor heeft de vlam een gele kleur. (Vergelijk de gele vlam van een kaars met de gele vlam van een gasbrander waarvan de luchtregelschijf is dichtgedraaid!) b De pit van een fornuis is zo gemaakt dat aardgas wordt gemengd met lucht (en dus zuurstof). Er is precies voldoende zuurstof aanwezig om bij verbranding van het aardgas een blauwe vlam te krijgen. A 8 a Voor het verwarmen van een oplossing in een reageerbuis gebruik je een kleurloze vlam. Deze is overal even warm en geeft geen roetaanslag. b Voor het verwarmen van een liter water gebruik je een blauwe ruisende vlam. Het water bevindt zich immers boven de vlam, niet erin. Het feit dat de vlam niet overal even heet is, kan dan geen kwaad. Bovendien levert de vlam meer warmte per seconde zodat het water eerder kookt. A 9 a Een ruisende vlam is het heetst rondom de blauwe kern. In de blauwe kern ligt de temperatuur lager. b De conclusie baseer je op de waarneming van de rode (oranje) kleur van het gaasje op plaats 2. A 10 Allereerst draai je de luchtschijf dicht. Je krijgt nu een gele vlam. Vervolgens draai je de gasregelknop dicht en sluit je de hoofdgaskraan op je practicumtafel. B 11 Bij verbranden moet je altijd een brandstof en zuurstof bij elkaar brengen en tot de juiste ontbrandingstemperatuur verwarmen. Verwarmen kan tot elke temperatuur en hiervoor is geen zuurstof nodig. A 12 a Gedestilleerd water is water waar alle opgeloste stoffen uit zijn gehaald. b Demiwater is water waar de opgeloste kalk is uitgehaald. c In kraanwater zitten opgeloste stoffen die storend kunnen werken tijdens een experiment. 4 Hoofdstuk 1 EPN
B 13 Het verslag over veiligheid van het vak scheikunde is ter beoordeling van de docent. B 14 1 handeling 2 handeling 3 handeling 4 waarneming 5 conclusie 6 waarneming 7 conclusie 8 waarneming 9 conclusie 10 waarneming C 15 Dit logboek wordt een verslag dat ter beoordeling is van de docent. B 16 Voordelen: Je kunt met iets wat te groot, te klein, te duur of te gevaarlijk is door middel van een model (maquette of computer) toch experimenten doen. De resultaten van deze experimenten kun je gebruiken om voorspellingen te doen en de resultaten van veranderingen kunnen snel worden bekeken. Nadelen: Een model is altijd een benadering van de werkelijkheid. Het is moeilijk alle factoren die van belang zijn precies te verwerken in je model. Denk aan het weer! Niet alle voorspellingen komen altijd helemaal uit. B 17 Modeltreinen, modelvliegtuigjes, maquettes maken van nieuwe gebouwen, aan de hand van een computeranimatie bekijken wat de invloed van verkeersmaatregelen zal zijn op bijvoorbeeld het ontstaan van files, enzovoort. 1.3 Stoffen en hun eigenschappen B 18 Geen stofeigenschappen zijn: vorm, massa, temperatuur en volume. A 19 De belangrijkste stofeigenschappen zijn: geur, kleur, smaak, fase bij kamertemperatuur, brandbaarheid, dichtheid, geleidingsvermogen voor stroom, kookpunt, smeltpunt, corrosiebestendigheid, afbreekbaarheid en uitzettingscoëfficiënt. B 20 De rode kleurstof zit in de verf en niet in het hout. B 21 De norm wordt niet overschreden, want er ontstaat maar 400 mg zwaveldioxide, terwijl de norm voor dit lokaal 3000 mg is. Stappen die je kunt zetten: berekening hoeveelheid zwaveldioxide die ontstaat: 40 10 mg; berekening hoeveelheid zwaveldioxide die is toegestaan: 200 15 mg; berekening van de ontstane hoeveelheid per m 3 lucht: ontstane hoeveelheid delen door 200; een conclusie trekken uit de berekende waarden. B 22 E a Vier stofeigenschappen van glucose zijn: wit, oplosbaar in water, vast bij kamertemperatuur, zoet van smaak. b Tijdens het verhitten van glucose smelt de stof. Hij verkleurt via geel naar bruin. Het ruikt aanvankelijk naar suikerspin, later gaat het stinken. De stof vat vlam. Na verbranding blijft er wat vaste zwarte stof over op het lepeltje. c Overeenkomstige eigenschappen zijn: wit, vast bij kamertemperatuur, brandbaar. d Overeenkomstige eigenschappen zijn wit, vast bij kamertemperatuur. e Eigenschappen die verschillen zijn: brandbaarheid, smeltpunt, kookpunt (en smaak). EPN Stoffen 5
C 23 a Dichtheid geeft aan hoe groot de massa van één cm 3 van een stof is. b Aluminium heeft de grootste dichtheid. c Eén cm 3 lood heeft een grotere massa dan één cm 3 aluminium. Heb je van beide stoffen evenveel gram, dan is het blokje aluminium het grootst. B 24 a benzine, olie/kurk, hout b kwik/steen C 25 a 7,2 = 0,72 g per cm 3 10 b 5,0 1,0 = 5,0 g c 22,8 = 2,0 cm 3 11,4 A 26 a R staat voor Risk (= risico) en S komt van Safety (= veiligheid). b R6 betekent: ontplofbaar met en zonder lucht. S7 betekent: in goed gesloten verpakking bewaren. B 27 a R11; S22 en S24 b Je kunt een mondkapje gebruiken; handschoenen aantrekken; de stof niet bij open vuur gebruiken. c Het is chemisch afval. Ook de mensen van de vuilophaaldienst moeten weten dat ze met een gevaarlijke stof hebben te maken. 1.4 De bouwstenen van stoffen B 29 In cola zitten minstens vier verschillende stoffen. Er zitten dus minstens vier verschillende soorten moleculen in. A 30 a Moleculen zijn de bouwstenen van de meeste stoffen. b Er bestaan tientallen miljoenen stoffen. Elke stof heeft zijn eigen molecuulsoort. Er bestaan dus ook tientallen miljoenen molecuulsoorten. c Atomen zijn de bouwstenen van een molecuul. d Er zijn nu ongeveer 110 atoomsoorten bekend. B 31 a In figuur 1.15 komen drie atoomsoorten voor. b De atoomsoorten koolstof, waterstof en zuurstof komen voor. c Er zijn zeven atomen zuurstof, zes atomen koolstof en acht atomen waterstof. C 32 a De moleculen in figuur 1.16 bestaan alle drie uit koolstofatomen, waterstofatomen en zuurstofatomen. b De aantallen en plaatsen van deze drie atoomsoorten zijn verschillend. C 33 a In 18 ml water bevinden zich 6,022 10 23 moleculen. In één druppel water (0,05 ml) zitten dan 0,05 6,0220 10 23 = 1,67 10 21 moleculen water. 18 b In een jaar zitten 60 60 24 365 seconden = 31 536 000 seconden (schrikkeljaar verwaarlozen). Vijfentwintig leerlingen tellen per jaar dan 25 31 536 000 watermoleculen = 788 400 000 watermoleculen. Je hebt voor die druppel dan: A 28 a Lucht is een mengsel van verschillende stoffen (stikstof, zuurstof, waterdamp, koolstofdioxide, argon, enzovoort). Scheikundig gezien is zuivere lucht dus een mengsel. b In zeewater zit behalve water in elk geval ook zout. Het is dus geen zuivere stof, maar een mengsel. 1,67 10 21 = 2,1 10 12 jaar nodig! 788 400 000 6 Hoofdstuk 1 EPN
1.5 Fasen, faseveranderingen en scheiden van mengsels A 34 a Water kookt bij 100 C = 373 K. b Watermoleculen veranderen zelf niet als water kookt. De afstand tussen de moleculen wordt veel groter. Ze beïnvloeden elkaar niet meer. B 35 Zet een bekerglaasje met alcohol in een ruimte waar de temperatuur onder de 78 C is. Zet een streepje op het bekerglas bij de vloeistofspiegel. Kijk na enige dagen hoe hoog de vloeistofspiegel dan is. (Je kunt natuurlijk ook gewoon aan de vloeistof ruiken. Ruiken is immers het waarnemen van gasvormige stoffen!) C 36 Deze stofconstanten zijn afhankelijk van de krachten tussen de moleculen van de stof. Die zijn weer afhankelijk van de massa van de moleculen. A 37 a vast b vloeibaar c vloeibaar A 38 Als er veel waterdamp in de lucht zit, kan er waterdamp condenseren op het koude oppervlak van een bril. B 39 a De ingevulde tabel: b Benzeen is vloeibaar (tussen smeltpunt en kookpunt in). Kamfer is vast (onder het smeltpunt). Kwik is vloeibaar (tussen smeltpunt en kookpunt in). Lood is vast (onder smeltpunt). Azijnzuur is vloeibaar (tussen smeltpunt en kookpunt in). Zwaveldioxide is een gas (boven het kookpunt). c Benzeen is gasvormig (boven het kookpunt). Kamfer is gasvormig (boven het kookpunt). Kwik is vloeibaar (tussen smeltpunt en kookpunt in). Lood is vast (onder smeltpunt). Azijnzuur is gasvormig (boven het kookpunt). Zwaveldioxide is een gas (boven het kookpunt). d De stoffen benzeen, kwik en azijnzuur zijn vloeibaar tussen 290 en 353 C Je kunt drie temperatuurlijnen maken en daarna het antwoord aflezen. e 298 K = 298 273 = 25 C 498 K = 498 273 = 225 C. C 40-89,2 C ligt boven het kookpunt van zuurstof. Zuurstof is dus gasvormig. A 41 Voorbeelden van stoffen die meestal maar twee fasen hebben, zijn jood en zwavel. A 42 Marieke heeft een beetje gelijk omdat suiker hoort te bestaan uit alleen suikermoleculen. Dan is het een zuivere stof. Mark heeft ook een beetje gelijk. Als je op een pak suiker kijkt wat er zoal inzit, dan zie je dat er een middeltje is toegevoegd om ervoor te zorgen dat de suiker niet te snel gaat plakken. stof smeltpunt K smeltpunt C kookpunt K kookpunt C benzeen 279 279 273 = 6 353 353 273 = 80 kamfer 453 453 273 = 180 480 480 273 = 207 kwik 234 234 273 = 39 630 630 273 = 357 lood 601 601 273 = 328 2022 2022 273 = 1749 azijnzuur 290 290 273 = 17 391 391 273 = 118 zwaveldioxide 200 200 273 = 73 263 263 273 = 10 EPN Stoffen 7
B 43 a I en III stellen een zuivere stof voor: er is maar één soort molecuul. b II stelt een mengsel voor. Je ziet twee soorten moleculen. B 44 Je kunt de stof laten smelten en kijken of je met een smeltpunt (= zuivere stof) of een smelttraject (= mengsel) hebt te maken. B 45 Zie figuur 1.1. temperatuur 1.1 C 46 Alcohol toevoegen en vervolgens filtreren. Het filtraat indampen. Er blijft jood achter. Het residu (zand en zwavel) mengen met koolstofdisulfide en weer filtreren. Het residu is zand. Het filtraat indampen. Dan blijft er zwavel achter. C 47 E Dit zijn tekenopdrachten ter beoordeling van de docent. C 48 g g + l condenseren a Maak bijvoorbeeld een verhoudingstabel zoals onderstaand. x = 100 3,0 = 0,6 500 l stollen s + l hoeveelheid oplossing g hoeveelheid zout g 100 x 500 3,0 In 100 g oplossing zit 0,6 g opgelost zout. b Het massapercentage zout in de oplossing = 0,6%. s tijd c In 100 g oplossing zit 0,6 g zout. In 50 g oplossing zit dus 0,3 g zout. Dat blijft na indampen over in het schaaltje. 1.6 Atoomsoorten, elementen en verbindingen A 49 Alle metalen: hebben een glimmend oppervlak; geleiden warmte en elektrische stroom, zowel in vaste als in vloeibare toestand; kunnen vervormd worden, vooral als ze heet zijn; kunnen in gesmolten toestand worden gemengd met andere metalen. A 50 a Edele metalen worden niet aangetast door water en lucht, onedele metalen wel. b Bijvoorbeeld goud en zilver zijn edele metalen; bijvoorbeeld ijzer en zink zijn onedele metalen. A 51 a Lichte metalen hebben een kleine dichtheid, zware metalen een grote. b Titaan en aluminium zijn lichte metalen; ze worden toegepast in de luchtvaart, ruimtevaart en in superlichte fietsen. B 52 a Natrium is een zeer onedel metaal. Dit betekent dat de stof natrium snel reageert met bijvoorbeeld zuurstof uit de lucht en zelfs met water. Goud is een zeer edel metaal en reageert vrijwel nergens mee. Als er goud aan de oppervlakte komt, dan zal het niet reageren met zuurstof of water. b Ja, in verbindingen met andere atoomsoorten. Bijvoorbeeld in de verbinding steenzout (keukenzout): een verbinding van de atoomsoorten natrium en chloor. B 53 a 1 Ni 2 Zn 3 Ti 4 Al 5 Fe 6 Cu 7 Cr 8 Pb 9 Sn 10 Ra 8 Hoofdstuk 1 EPN
b 1 Nikkel is het materiaal waar munten van gemaakt worden. 2 Zink wordt gebruikt als dakgoot. 3 Titaan wordt verwerkt in horlogebanden. 4 Aluminium wordt gebruikt als verpakkingsmateriaal. Pannen worden soms van aluminium gemaakt. 5 IJzer wordt bijvoorbeeld gebruikt voor bruggen. IJzer wordt ook gebruikt om hekken van te maken. 6 Koper wordt gebruikt voor elektriciteitsbedrading. 7 Chroom wordt gebruikt om ijzeren voorwerpen te bedekken. Hierdoor krijgen de voorwerpen een glanzend uiterlijk. Fietssturen zijn vaak bedekt met een laagje chroom. 8 Lood wordt gebruikt als dakbedekking. 9 Tin wordt gebruikt om orgelpijpen van te maken. 10 Radiumverbindingen worden gebruikt als neutronenbron, bijvoorbeeld bij het opstarten van een kernreactor. c Deze opdracht is ter beoordeling van de docent. A 54 Een afgekoeld mengsel van samengesmolten metalen heet een legering. A 55 a Een legering van kwik en zilver b Een legering van koper en zink c Een legering van koper en tin B 56 E In een legering is er sprake van een atomaire verdeling van de componenten. Dat wil zeggen dat de atomen van beide metaalsoorten goed met elkaar zijn vermengd. Als je twee metaalpoeders met elkaar mengt, heb je een mengsel waarin kleine korreltjes van het ene metaal zijn gemengd met korreltjes van het andere metaal. Zo n korreltje bestaat nog altijd uit vele honderden miljarden metaalatomen. Dus in geval van een mengsel van twee metaalpoeders is er geen sprake van een atomaire verdeling. B 57 E De triaden staan steeds precies onder elkaar in het periodiek systeem. c In het periodiek systeem staat At in dezelfde groep als de atoomsoort I. Atoomsoorten die in dezelfde groep staan, lijken wat betreft hun eigenschappen meestal sterk op elkaar. d Er is zo weinig astaat in de natuur aanwezig dat het geen gevaar voor het milieu kan gaan vormen. B 59 a Koolstof komt in de natuur voor in de vorm van grafiet en in de vorm van diamant. Grafiet wordt onder andere gebruikt als smeermiddel en diamant in boorkoppen. b Waterstof is buitengewoon brandbaar en helium is onbrandbaar. Daarom geeft men de voorkeur aan helium als ballonvulling. B 60 Antwoord B is juist. B 61 Zie figuur 1.2 voor het diagram. Het zal je zijn opgevallen dat er rond 1810 ineens vrij veel elementen werden ontdekt. Naarmate er meer elementen bekend waren, ging de toename langzamer. Nu komen er alleen nog elementen bij die door de mens worden gemaakt. aantal 120 100 80 60 40 20 0 1.2 0 1550 1600 1700 1750 1775 1800 1825 1850 1875 1900 1925 1950 1960 1970 2000 jaar B 62 Deze opdracht is ter beoordeling van de docent. C 58 a astaat b Het element astaat is zo instabiel, dat het te kort bestaat om het gemakkelijk te kunnen onderzoeken. EPN Stoffen 9
1.7 Bouw van atomen en bindingen tussen atomen Of A 63 a Mg b Au c Ca d N B 64 12 protonen en 12 elektronen 79 protonen en 79 elektronen 20 protonen en 20 elektronen 7 protonen en 7 elektronen a Al 3+ 13 protonen en 10 elektronen b Cl 17 protonen en 18 elektronen c Zn 2+ 30 protonen en 28 elektronen d O 2 8 protonen en 10 elektronen a b B 65 E c C 68 E a In een ionrooster zijn geen afzonderlijke moleculen te onderscheiden. Tegengesteld geladen ionen omringen elkaar (in dit voorbeeld steeds aan zes kanten). b Een laag kookpunt wil zeggen dat de deeltjes elkaar gemakkelijk loslaten, dus dat de bindingen niet zo sterk zijn. Vanderwaalsbindingen (in kaarsvet) zijn dus veel minder sterk dan de ionbindingen (in keukenzout). c Als een atoombinding wordt verbroken, worden de moleculen gesloopt. De stof verandert in nieuwe stoffen. Dat noemen we een chemische reactie. d Kaarsvet (l) geleidt niet omdat er geen geladen deeltjes in kaarsvet voorkomen. e Koper (s) geleidt wel omdat, ook in vaste toestand, elektronen (die negatief geladen zijn) vrij kunnen bewegen. f Keukenzout (s) geleidt niet omdat er weliswaar geladen deeltjes (ionen) zijn, maar die kunnen niet vrij bewegen. g Keukenzout (l) geleidt wel omdat in een vloeibare stof de ionen zich vrij kunnen bewegen. h Plastic (s) geleidt niet: dit is een moleculaire stof, dus er zijn geen geladen deeltjes. Er zijn wel hele grote moleculen. B 66 E De covalentie van Si is 4 omdat er steeds vier streepjes in de molecuultekening staan. Si moet wel op C lijken: ze staan immers in dezelfde groep van het periodiek systeem. C 67 E NH 3 N 2 C 2 H 4 0 2 1.8 Afsluiting 1 a Beide wetenschappen houden zich bezig met natuurverschijnselen. b Astrofysica houdt zich bezig met natuurkundige aspecten van de sterrenkunde. 2 a Eerst voer je een proef (de handeling) uit. Daarbij neem je iets waar (de waarneming). Dan ga je nadenken om een logische verklaring te zoeken voor de waarneming (de conclusie). b Zin 1 is een handeling. 10 Hoofdstuk 1 EPN
De zinnen 2 en 5 zijn waarnemingen. De zinnen 3 en 4 zijn conclusies die je trekt uit waarneming 2. Zin 6 is een conclusie die je trekt uit waarneming 5. 3 a Bijvoorbeeld: huisschilder, schoonmaker van olietankers, onkruidverdelger. b Een huisschilder moet werken in goed geventileerde ruimten. Een schoonmaker van olietankers moet een gasmasker dragen en heel goed opletten dat er tijdens het werk geen vonken worden geproduceerd. Een onkruidverdelger moet een masker en beschermende kleding dragen. 4 a reageerbuisrek b reageerbuisborstel c reageerbuishouder d kroezentang e bekerglas f trechter 5 a Stof P smelt eerst en verdampt daarna. b De temperatuur bij A is het kookpunt. c De temperatuur bij B is het smeltpunt. d Stof P is een zuivere stof. Er is immers een smeltpunt en geen smelttraject. Er is een kookpunt en geen kooktraject. 6 a Het smeltpunt van ethanol ligt bij 114 C (= 159 K). b Het kookpunt van ethanol ligt bij 78 C (= 351 K). c Bij 100 K is ethanol vast en bij 200 K vloeibaar. 7 a rijpen b smelten c sublimeren d stollen e condenseren f verdampen 8 a Het natrium (een licht metaal) blijft drijven op het water; het gedeelte dat onder de waterspiegel zit reageert met water (natrium is onedel); er ontwijkt een gas waardoor het stukje natrium wordt voortbewogen. b Natrium is een onedel metaal. Het reageert zeer snel met zuurstof, zelfs al met water! c Lichte metalen hebben een kleine dichtheid (massa per volume-eenheid). Zware metalen hebben een grote dichtheid. Natrium is een licht metaal: het drijft op water. 9 a fosfor b koper c barium d tin 10 a Br b Cr c Fe d K 11 e goud f aluminium g zuurstof h fluor e Ar f Mn g Pt h Ag Het aantal atomen van elke soort en de manier waarop ze aan elkaar zijn gebonden is verschillend. Hierdoor kun je met dezelfde atoomsoorten toch heel verschillende moleculen maken. 12 a Antwoord C is juist. b Antwoord B is juist. c Antwoord A is juist. d Voorbeelden van een juist antwoord: benzine kerosine aardolie e Antwoord A is juist. f Voorbeelden van een juist antwoord: handschoenen aan laarzen/waterdichte schoenen/speciale schoenen aan (gelaats)masker op g De PAK s bevinden zich (30 tot 60 cm) onder het wegdek. 13 a Voorbeelden van eigenschappen kunnen zijn: bijenwas is een vaste stof; bijenwas smelt in heet water; bijenwas is onoplosbaar in water; bijenwas heeft een dichtheid die kleiner is dan water; bijenwas is brandbaar. EPN Stoffen 11
b Antwoord C is juist. c Antwoord B is juist. d Antwoord B is juist. e Antwoord E is juist. 14 E Overeenkomsten: 1 Allebei zijn het witte stoffen. 2 Allebei bevinden ze zich bij kamertemperatuur in de vaste fase. 3 Allebei zijn ze reukloos. Verschillen: 1 Er is een verschil in oplosbaarheid: krijt is niet oplosbaar, citroenzuur wel. 2 Er is een verschil in brandbaarheid: krijt is niet brandbaar, citroenzuur wel. 3 Er is een verschil in smaak: krijt heeft nauwelijks smaak, citroenzuur is zuur. 15 a In het atoommodel van Dalton worden atomen voorgesteld als bolletjes van verschillende grootte en met verschillende kleuren. b In het atoommodel van Rutherford bevinden zich in de kern van een atoom protonen (positief geladen en met grote massa) en neutronen (niet geladen en met grote massa). Om de kern heen bevinden zich elektronen (negatief geladen en met kleine massa). c Met het atoommodel van Dalton kun je niet begrijpen dat er bindingen tussen atomen kunnen optreden. Door aan te nemen dat er aan de buitenkant van een atoom elektronen zijn die op verschillende manieren voor bindingen kunnen zorgen, wordt het beeld een beetje duidelijker. d E Het aantal protonen en elektronen is in een atoom aan elkaar gelijk. In een ion zijn er meer of minder elektronen dan het aantal protonen in de kern. 12 Hoofdstuk 1 EPN