SCHEIKUNDE 4 HAVO UITWERKINGEN

SCHEIKUNDE 4 HAVO UITWERKINGEN Auteurs Tessa Lodewijks Toon de Valk Eindredactie Aonne Kerkstra Eerste editie Malmberg s-hertogenbosch www.nova-malmberg.nl

3 Rekenen aan reacties Praktijk Zorgen voor morgen vragen 1 a Dat zijn sociale aspecten, milieuaspecten en economische aspecten. b Duurzaam omgaan met natuurlijke hulpbronnen: nagaan of het gebruik van fossiele brandstoffen duurzamer kan door inzetten alternatieve bronnen. Hernieuwbare grondstoffen: bijvoorbeeld bio-ethanol of biodiesel gebruiken in plaats van aardolie. Groenere chemie: een industrieel proces zodanig aanpakken dat er minder energie nodig is en / of dat er minder bijproducten ontstaan. 2 Het is in ieders belang om tot een duurzamere maatschappij te komen. 3 a Duurzaam gevangen vis: zo min mogelijk bijvangst, dus een net gebruiken waarbij alleen de vis die je wilt vangen gevangen wordt. Verder moet er niet teveel vis gevangen worden en moet door de vangstmethode het milieu zoveel mogelijk worden ontzien. b Duurzame chocolade: garandeert dat de boeren een fatsoenlijke prijs voor hun cacao ontvangen en dat er bij de productie rekening gehouden wordt met het milieu en dat geen kinderen ingezet worden. Ook leren de boeren hoe ze meer cacao van een betere kwaliteit kunnen oogsten. c Aardappelen uit eigen streek: de aardappelen hoeven dan niet ver vervoerd te worden, dus minder energie nodig dan voor aardappelen die bijvoorbeeld uit een ander land komen. 4 a Hernieuwbare grondstoffen zijn grondstoffen die door teelt weer opnieuw gemaakt kunnen worden. b Aardolie: niet-hernieuwbare grondstof. Schoon water: milieuvoorraad. Bio-ethanol: hernieuwbare grondstof. IJzererts: niet hernieuwbare grondstof. Hout: hernieuwbare grondstof. Ruimte: milieuvoorraad. c Biodiversiteit geeft de verscheidenheid van plant- en diersoorten in een ecosysteem aan. d Bij gebruik van fossiele brandstoffen verhoog je het gehalte koolstofdioxide in de atmosfeer. Hierdoor stijgt de gemiddelde temperatuur op aarde waardoor verstoringen in het ecosysteem kunnen optreden. 5 a 2 C8H 18(s) 25 O 16 CO 18 H2O(g) b Bossen nemen koolstofdioxide op via de fotosynthesereactie, hierdoor leggen zij koolstofdioxide vast in de vorm van glucose. c CO 2 -neutraal betekent dat bij de verbranding vrijgekomen CO 2 weer door de bomen kan worden opgenomen: uitstoot = opname, er wordt weer biomassa gevormd. In theorie is dit CO 2 -neutraal. 6 Door gebruik te maken van groene productieprocessen verbruik je veel minder energie en grondstoffen. Bovendien kan de chemie een product leveren dat veel langer meegaat. toepassing 7 Bij de groei van planten, dus ook van suikerbieten, vindt de fotosynthesereactie plaats. Hierbij wordt koolstofdioxide omgezet in glucose dat in de plant worden opgeslagen.

8 a Fotosynthese. b 6 CO 6 H2O(l) C6H12O 6(s) 6 O. +9 a 2 C8H 18(l) 25 O 16 CO 18 H2O(l). b Tien auto s rijden samen 130 000 km. Bij een verbruik van 1 : 12 verbruiken ze dan 130 000 / 12 = 10 833 L benzine. c Benzine heeft een dichtheid van 0,72 kg L -1 (Binas tabel 11). Dus 10 833 L = 10 833 0,72 = 7800 kg benzine. 7800 kg = 7,8 10 6 gc 8 H 18 = 7,8 10 6 / 114,22 = 6,8 10 4 mol C 8 H 18. d Uit de reactievergelijking volgt dat 2 mol C 8 H 18 bij verbranding 16 mol CO 2 levert. Dus bij verbranding van 6,8 10 4 mol C 8 H 18 ontstaat 8 6,8 10 4 = 5,5 10 5 mol CO 2. Dit komt overeen met 5,5 10 5 44,01 = 2,4 10 7 gco 2 = 24 ton CO 2. e Klopt: een hectare bieten legt 26 tot 30 ton CO 2 per hectare vast. 10 Een productiebos is een bos dat aangeplant is om er hout uit te winnen. Snelgroeiende bomen die vooral voor de papierindustrie gebruikt worden. 11 Regionaal geproduceerd voedsel hoeft niet ver vervoerd te worden dus kost minder energie om van producent naar consument te brengen. Praktijk Koolstofdioxide in de klas vragen 1 eigen antwoord 2 De zuurstof in de lucht die wordt ingeademd wordt in het lichaam gebruikt voor de verbranding van voedingsstoffen zoals koolhydraten en vetten. Bij deze verbranding ontstaat onder andere koolstofdioxide, dat vervolgens weer wordt uitgeademd. 3 a Op dag 3 en 4 is de CO 2 -concentratie constant, dit is dus het weekend. Hieruit volgt dat op donderdag met de metingen is gestart. b Om 8.30 uur begint de school, de CO 2 -concentratie zal toenemen. Er zijn dagelijks twee kleine terugvallen in CO 2 -concentratie te zien, dit zijn de pauzes. In de middag, wanneer de school uit is daalt de CO 2 -concentratie weer tot de volgende ochtend. 4 a De grenswaarde is 1200 ppm. Dit komt overeen met 1200 ml m 3. In een lokaal van 200 m 3 zal dus 1200 200 = 240 000 ml = 2,40 10 5 m L CO 2 aanwezig zijn als de grenswaarde is bereikt. b De dichtheid van CO 2 is 1,986 g L. 2,40 10 2 L CO 2 heeft dus een massa van 2,40 10 2 L 1,986 g L = 4,77 10 2 g. 5 NEN 1089: 5,5 L / s / persoon Per uur moet dus 5,5 L 3600 s 32 leerlingen = 6,3 10 5 L lucht ververst worden. De inhoud van het lokaal is 2,0 10 5 L. Het ventilatievoud is dus 6,3 10 5 L / 2,0 10 5 L = 3,2. bouwbesluit: 15 m 3 / h / persoon. Per uur moet dus 15 m 3 32 leerlingen = 480 m 3 lucht worden ververst. Dit komt overeen met een ventilatievoud van 480 m 3 / 200 m 3 = 2,4.

6 Planten nemen CO 2 op uit de lucht volgens de fotosynthesereactie: 6 CO + 6 H2O(l) C6H12O 6(s) + 6 O De CO 2 -concentratie daalt dus. toepassing 7 a Ingeademde lucht = 0,03% CO 2.Uitgeademde lucht = 3,93% CO 2. b 30 leerlingen 15 keer 0,5 L 60 minuten = 13 500 L lucht die per uur wordt in- en uitgeademd. Toename CO 2 : 3,93% 0,03% = 3,90% 3,90/ 100 13 500 = 5,27 10 2 L CO 2 per uur. c 5,27 10 2 L/ 1,986 g L = 2,65 10 2 g; 2,65 10 2 g / 44,01 g mol = 6,02 mol CO 2. d 1 ppm = 1 ml m 3. 5,27 10 5 ml CO 2 / 200 m 3 = 2635 ml m 3 = 2635 ppm + 400 ppm = 3150 ppm. e De grenswaarde van 1200 ppm is bereikt als er 1200 400 = 800 ml CO 2 / m 3 is uitgeademd. In het lokaal is dan 800 ml CO 2 m 3 200 m 3 = 1,6 10 5 ml CO 2 = 1,6 10 2 L uitgeademd. Per minuut wordt 5,3 10 2 / 60 = 8,8 L CO 2 geproduceerd. 1,6 10 2 L / 8,8 L minuut = 18 minuten. f Het ventilatievoud is 60 / 18 = 3,3. 8 eigen antwoord Theorie 1 De hoeveelheid stof 1 a paar; twee deeltjes; dozijn: twaalf deeltjes; gros: 144 deeltjes b In een mol zitten 6,02 10 23 deeltjes. c Een dozijn is nog te overzien, maar 6,02 10 23 appels is een niet te bevatten hoeveelheid. d Het is zinvol voor atomen en moleculen omdat de massa van een atoom of molecuul zeer klein is, in de orde van grootte van 10-24 g. 2 a 0,64 mol N 2 bevat 0,64 6,02 10 23 = 3,9 10 23 moleculen. b 875 mol CH 4 bevat 875 6,02 10 23 = 5,27 10 26 moleculen. c 4,7 mmol aspartaam = 4,7 10-3 mol en bevat 4,7 10-3 6,02 10 23 = 2,8 10 21 moleculen. 3 a 8 moleculen NH 3 bevat 8 N-atomen en 3 8=24 H-atomen. b 8 mol NH 3 bevat 8 mol N en 3 8=24 mol H. 4 a 5 moleculen H 2 O bevat 10 H- en 5 O-atomen. b 6,1 mol CH 4 O bevat 4 6,1 = 24,4 mol H = 24,4 6,02 10 23 = 1,4 10 25 H-atomen en 6,1 mol O = 6,1 6,02 10 23 = 3,7 10 24 O-atomen. c 1,9 mol C 8 H 10 N 4 O 2 bevat 10 1,9 = 19 mol H = 19 6,02 10 23 = 1,1 10 25 H-atomen en 2 1,9 = 3,8 mol O = 3,8 6,02 10 23 = 2,3 10 24 O-atomen. 5 a N 3 H 2 NH 3(g) b 10 mol waterstof reageert tot 2 / 3 10 = 6,7 mol ammoniak. +6 a Het volume is 4 / 3 3,14 (1,41 10-8 ) 3 = 1,17 10-23 cm 3. b 0,05 ml = 0,05 cm 3. Hierin zitten 0,05 / 1,17 10-23 = 4 10 21 moleculen. c 4 10 21 moleculen = 4 10 21 / 6,02 10 23 = 7 10-3 mol.

+7 Bij de ontleding van 1 mol koperbromide ontstaan 1 mol koper en 1 mol broom. De deeltjesverhouding in de reactievergelijking is tevens de molverhouding. 2 Molecuulmassa en molaire massa 8 a molaire massa : 1 32,06 + 2 16,00 = 64,06 u. b molaire massa: 2 30,97 + 5 16,00 = 141,94 u. c molaire massa: 14 12,01 + 18 1,008 + 2 14,01 + 5 16,00 = 294,30 u. d molaire massa: 2 1,008 + 2 16,00 = 34,02 u. e molaire massa: 2 22,99 + 1 32,06 = 78,04 u. 9 a 300 g NaCl = 300 / 58,44 = 5,13 mol. b 58 ton = 5,8 10 7 g Fe = 5,8 10 7 / 55,85 = 1,0 10 6 mol. c 328 ml ethanol = 328 0,80 = 262 g. Dus 262 / 46,07 = 5,7 mol. d 5,94 10 23 moleculen = 5,94 10 23 / 6,02 10 23 = 9,87 10-1 mol. e 1,0 L water = 1,0 0,998 = 1,0 kg = 1000 g. Dus 1000 / 18,02 = 55 mol. 10 a 0,74 mol BaSO 4 = 0,74 233,4 = 1,7 10 2 g b 6,9 mmol Cl 2 = 6,9 10-3 mol = 6,9 10-3 70,90 = 4,9 10-1 g c 600 L olijfolie = 600 0,92 10 3 = 5,53 10 5 g d 8,9 10 22 moleculen = 8,9 10 22 / 6,02 10 23 = 0,15 mol CO 2 = 0,15 44,01 = 6,5 g e 4,96 10-6 mol C 12 H 22 O 11 = 4,96 10-6 342,3 = 1,70 10-3 g 11 a 0,867 mol CH 4 = 0,867 16,04 = 13,9 g = 13,9 / 0,72 = 19,3 L = 1,9 10 4 ml. b 36 kmol water = 36 000 mol = 36 000 18,02 = 6,5 10 5 g = 6,5 10 5 / 0,998 = 6,5 10 5 ml. c 50 mg kwik = 5,0 10-2 g = 5,0 10-2 / 13,5 = 3,7 10-3 ml. d 3,96 10 24 moleculen = 3,96 10 24 / 6,02 10 23 = 0,658 mol C 3 H 6 O = 0,658 58,08 = 38,2 g = 38,2 / 0,79 = 4,8 10 1 ml. e 6,0 µmol = 6,0 10-6 mol CS 2 = 6,0 10-6 76,14 = 4,6 10-4 g = 4,6 10-4 / 1,26 =3,6 10-4 ml. 12 2,60 mol = 908 g, dus 1 mol = 908 / 2,60 = 349 g. +13 5,0 g H 2 O = 5,0 / 18,02 = 0,28 mol H 2 O. 5,0 g O 2 = 5,0 / 32,00 = 0,16 mol O 2. 5,0 g ijs = 5,0 g H 2 O = 0,28 mol H 2 O. 5,0 g Fe = 5,0 / 55,85 = 0,090 mol Fe. 5,0 g C 12 H 22 O 11 = 5,0 / 342,3 = 0,015 mol suiker.volgorde naar toenemend aantal deeltjes: 5,0 g suiker, 5,0 g ijzer, 5,0 g zuurstof, 5,0 g water / ijs.opmerking: bij eenzelfde massa heb je meer deeltjes als de molaire massa lager is. 3 Gehaltes 14 a 30 g in 250 ml dus 30 / 0,250 = 1,2 10 1 g L -1 b nog steeds 1,2 10 1 g L -1 c In 10,0 ml zit 0,12 g suiker. Hieraan wordt 4,0 g suiker toegevoegd, dus 4,12 g suiker in 10,0 ml. Nieuwe concentratie = 4,12 / 0,0100 = 4,1 10 2 g L -1. 15 a Per 100 g is er 3,5 g verzadigd vet, dus percentage =3,5 / 100 100% = 3,5%. b Per 100 g is er 0,50 g natrium, dus promillage = 0,50 / 100 1000 = 5,0. c Gegeven is 12,2 g koolhydraten per 100 ml. Je zult de dichtheid van chocomel moeten weten. d Schatting dichtheid 1,04 g ml -1, dus 100 ml = 104 g. Dan massapercentage = 12,2 / 104 100% = 11,7%.

16 Gegeven: 5,60 µg vitamine B12 per 100 g zalm, dus 5,60 10-6 g per 100 g, ofwel 5,60 10-2 g per 10 6 g = 5,6 10-2 ppm. 17 a De dichtheid van aceton is 0,79 g ml -1. Dus 1,3 ml = 1,3 0,79 = 1,0 g = 1,0 10 3 mg. b De inhoud is 4,5 3,0 2,8 = 37,8 m 3. Dan 1,0 10 3 / 37,8 = 27 mg m -3. Conclusie: de MAC-waarde is niet overschreden. 18 a Gegeven is dat maximaal 1200 ppm koolstofdioxide aanwezig mag zijn, dus 1200 ml per m 3, ofwel 1,2 ml per L. b De inhoud van het lokaal is 9 6 3 = 162 m 3. 1200 ppm betekent 1200 ml per m 3, dus maximaal 1200 162 = 1,9 10 5 ml = 2 10 2 L c De dichtheid van koolstofdioxide is 1,986 g dm -3, dus 2 10 2 1,986 = 4 10 2 g +19 a Het bevat 5,0% = 5,0 / 100 200 = 10 ml. b De adem bevat 1,6 10-4 ml per 0,50 L adem ofwel 1,6 10-4 1000 / 0,50 = 0,32 ppm. c Meer dan 22 mg alcohol per L is te veel. Gemeten is 1,6 10-4 ml alcohol per 0,50 L, ofwel 3,2 10-4 ml per L adem = 3,2 10-4 0,80 = 2,6 10-4 g = 2,6 10-1 mg. Dus niet teveel alcohol genuttigd. d Alcoholpromillage is 0,59, dus 7 L bloed bevat dan 0,59 / 1000 7 = 4 10-3 L = 4 ml e Uit opgave a blijkt dat één glas bier 10 ml alcohol bevat, dus 4 ml = 0,4 glas bier. +20 a Inademingslucht bevat 20,9% zuurstof. b 1,0 L liter lucht bevat 20,9 / 100 1,0 L = 2,1 10 1 L = 209 ml. c Dichtheid zuurstof is 1,43 g L -1 dus 2,1 10 1 L heeft een massa van 2,1 10 1 1,43 = 0,30 g. d De massa van 1,0 m 3 lucht is 1,293 kg dus 1,0 L heeft een massa van 1,293 g. e In 1,0 L lucht met massa 1,293 g zit 0,30 g zuurstof. Massapercentage = 0,30 / 1,293 100 = 23%. 4 Rekenen aan reacties 21 a b c Fe O (s) 3 CO(g) 2 Fe(s) 3 CO (g) 2 3 2 1 mol 3 mol 2 mol 3 mol N (g) 3 H (g) 2 NH (g) 2 2 3 1 mol 3 mol 2 mol Ba(OH) (s) + 2 NH NO (s) 2 NH (g) + 2 H O(l) + Ba(NO ) (s) 2 4 3 3 2 3 2 1 mol 2 mol 2 mol 2 mol 1 mol 22 a 2 H O 2 H2O(l) Bij de verbranding van 3,0 mol H 2 ontstaat 3,0 mol H 2 O. b C6H12O 6(s) 6 O 6 CO 6 H2O(l) Bij de verbranding van 1,0 mol glucose ontstaat 6,0 mol water, dus bij verbranding van 0,36 mol glucose ontstaat 6 0,36 = 2,2 mol water. c 2 HCl + Na 2O H2O + 2 NaCl. Dus 28 mmolhcl levert 14 mmol H 2 O = 1,4 10-2 mol. 23 a 8 18 2 2 2 2 C H (l) 25 O (g) 16 CO (g) 18 H O(l) b Reis van 185 km met 1 : 14 betekent 185 / 14 = 13 L. c 13 L benzine = 13 0,72 = 9,51 kg = 9,51 10 3 g dus 9,51 10 3 / 114,22 = 83 mol. d Uit de reactievergelijking volgt dat 2 mol benzine 18 mol water oplevert. Dus 83 mol benzine levert 83 18 / 2 = 7,5 10 2 mol H 2 O dus 7,5 10 2 18,02 = 1,3 10 4 g.

24 a 6 CO 6 H2O(l) C6H12O 6(s) 6 O b 10,0 g glucose = 10,0 / 180,2 = 5,55 10-2 mol glucose. Dit is gevormd uit 6 5,55 10-2 = 0,332 mol H 2 O dus 0,332 18,02 = 6,00 g. c Er ontstaat 0,332 mol zuurstof = 0,332 32,00 =10,6 g. Dit komt overeen met 10,6 / 1,43 = 7,42 L. d Nodig 0,332 mol = 0,332 6,02 10 23 = 2,00 10 23 moleculen. +25 a H2C2O 4(aq) H2O 2(aq) 2 H2O(l) 2 CO b 15 g oxaalzuur = 15 / 90,04 = 0,17 mol. Hiervoor is 0,17 mol waterstofperoxide nodig. c 0,17 mol H 2 O 2 = 0,17 34,02 = 5,7 g = 3,0 massa%. Dus nodig 100 / 3,0 5,7 g = 1,9 10 2 g. Dit is 1,9 10 2 ml H 2 O 2 oplossing (dichtheid is vrijwel 1,0 g ml -1 ). 26 a 2 K(s) + Br 2(l) 2 KBr(s) b 5,0 gk = 5,0 / 39,10 = 0,13 molk. 10,0 g Br 2 = 10,0 / 159,80 = 0,0626 mol. 0,0626 mol Br 2 reageert met 2 0,0626 = 0,125 mol K. Dus een overmaat 4,8 10-3 mol K = 4,8 10-3 39,10 = 0,19 g K. c Er ontstaat maximaal 0,13 mol = 0,13 119,0 = 15 g. 27 a 2 CuO(s) + C(s) 2 Cu(s) + CO b 38 g CuO = 38 / 79,54 = 0,48 mol CuO. 69 g C = 69 / 12,01 = 5,7 mol C. 0,48 mol CuO reageert met 0,24 mol C. Dus een overmaat van 5,7 0,24 = 5,5 mol C =5,5 12,01 = 66,1 g C. c Er ontstaat maximaal 0,48 mol Cu = 0,48 63,55 = 30 g Cu. d Er ontstaat 0,24 mol CO 2 = 0,24 44,01 = 10,5 g = 10,5 / 1,986 = 5,3 L. +28 a 4 Al(s) + 3 O 2 Al 2O 3(s) b 20,9% (Binas tabel 83C). c 10 L lucht bevat 20,9 / 100 10 = 2,1 L zuurstof. Dit komt overeen met 2,1 1,43 = 3,0 g, dus 3,0 / 32,00 = 9,3 10-2 mol. d Je verbrandt 1,7 g Al = 1,7 / 26,98 = 0,063 mol Al. Hieruit ontstaat 0,032 mol Al 2 O 3 = 0,032 102,0 = 3,2 g. +29 a C6H12O 6(s) 2 C2H6O(l) 2 CO b 7 kg glucose = 7000 g = 7000 / 180,2 = 39 mol glucose. Hieruit ontstaat 78 mol ethanol = 78 46,07 = 3579 g. Dit komt overeen met 3579 / 0,80 = 4474 ml = 4 L ethanol. c 2,5 miljoen kerstbomen levert 7 2,5 miljoen kg glucose. 17,5 miljoen kg glucose levert 4 2,5 miljoen = 10 miljoen L ethanol. Hiermee kun je 40 2,5 10 6 = 1 10 8 km rijden. +30 a titaan(iv)oxide b De luchtkolom bevat 3,0 10 4 150 = 4,5 10 6 µg NO 2 = 4,5 g NO 2. = 4,5 / 46,01 =9,8 10-2 mol. Dit levert 4,9 10-2 mol N 2 = 4,9 10-2 28,02 = 1,4 g. c Nee, want dit is slechts een momentopname. Je zult waardes per uur en per jaar moeten weten om daar een uitspraak over te doen.

31 a afhankelijk van de keuze van de leerling b afhankelijk van de keuze van de leerling c 1. glucose: C6H12O 6(s) 6 O 6 CO 6 H2O(l) benzine: C7H 16(l) 11O 7 CO 8 H2O(l) diesel: 2 C12H 26(l) 37 O 24 CO 26 H2O(l) kolen: C(s) O CO stookolie: 2 C14H 30(l) 43 O 28 CO 30 H2O(l) kerosine: C9H 20(l) 14 O 9 CO 10 H2O(l) 2. afhankelijk van de keuze van de leerling 3. afhankelijk van de keuze van de leerling 4. afhankelijk van de keuze van de leerling 5. afhankelijk van de keuze van de leerling d,e ter beoordeling van de docent

4 Zouten