# Eindexamen Scheikunde HAVO 2007 tijdvak 1

> Openbaar eindexamen. Bekijk en oefen het examen: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2007/tijdvak-1

## Vragen in dit examen

### Vraag 1 – Opgave 1

### Vraag 2 – Opgave 1

### Vraag 3 – Opgave 1

### Vraag 4 – Opgave 1

### Vraag 5 – Opgave 1

### Vraag 6 – Opgave 1

### Vraag 7 – Opgave 1

### Vraag 8 – Opgave 1

### Vraag 9 – Opgave 1

### Vraag 10 – Opgave 1

### Vraag 11 – Opgave 1

### Vraag 12 – Opgave 1

### Vraag 13 – Opgave 1

### Vraag 14 – Opgave 1

### Vraag 15 – Opgave 1

### Vraag 16 – Opgave 1

### Vraag 17 – Opgave 1

### Vraag 18 – Opgave 1

### Vraag 19 – Opgave 1

### Vraag 20 – Opgave 1

### Vraag 21 – Opgave 1

### Vraag 22 – Opgave 1

### Vraag 23 – Opgave 1

### Vraag 24 – Opgave 1

### Vraag 25 – Opgave 1

### Vraag 26 – Opgave 1

### Vraag 27 – Opgave 1

### Vraag 28 – Opgave 1

### Vraag 29 – Opgave 1

### Vraag 30 – Opgave 1

### Vraag 31 – Opgave 1

### Vraag 32 – Opgave 1

### Vraag 33 – Opgave 1

### Vraag 34 – Opgave 1

### Vraag 35 – Opgave 1

### Vraag 36 – Opgave 1

### Vraag 37 – Opgave 1

### Vraag 38 – Opgave 1

### Vraag 39 – Opgave 1

## Opgaven (tekst van het examen)

### Pagina 1

Examen HAVO
2007
tijdvak 1
dinsdag 22 mei
13.30 - 16.30 uur
scheikunde
Dit examen bestaat uit 39 vragen.
Voor dit examen zijn maximaal 81 punten te behalen.
Voor elk vraagnummer staat hoeveel punten met een goed antwoord behaald kunnen
worden.
Geef niet meer antwoorden (redenen, voorbeelden e.d.) dan er worden gevraagd. Als er
bijvoorbeeld twee redenen worden gevraagd en je geeft meer dan twee redenen, dan
worden alleen de eerste twee in de beoordeling meegeteld.
700023-1-0580

### Pagina 2

Dit document is een opgavepagina voor een examen, getiteld 'Nitraat in drinkwater'. Het bevat een inleidende tekst over de oorsprong van nitraat in grondwater, voornamelijk door intensieve veehouderij. Vervolgens worden er vijf genummerde vragen gesteld die betrekking hebben op chemische concepten. Vraag 1 vraagt naar het aantal protonen en elektronen in ijzerionen binnen pyriet (FeS₂). Vraag 2 onderzoekt de positieve lading van ijzerionen in pyriet. Vraag 3 behandelt een redoxreactie waarbij nitraat wordt omgezet in stikstof, en vraagt de student om de halve reactie van de oxidator of reductor te identificeren. Vraag 4 vraagt om een onvolledige reactievergelijking te voltooien met de juiste coëfficiënten. Vraag 5 is een rekenopgave waarbij de student de hoeveelheid drinkwater moet berekenen die een persoon van 67 kg mag drinken zonder de ADI-waarde voor nitraat te overschrijden, met gegeven richtlijnen voor nitraatconcentratie in drinkwater en de ADI-waarde. Er zijn geen grafieken of tabellen, wel chemische formules zoals FeS₂, NO₃⁻, H₂O, e⁻, N₂, OH⁻, SO₄²⁻, H⁺ en Fe³⁺.

### Pagina 3

Om na te gaan of drinkwater voldoet aan de richtlijnen van de Europese Commissie kan de concentratie van de NO$_3^-$ ionen worden bepaald met behulp van de reactie van NO$_3^-$ ionen met een reagens.
Voor deze bepaling is een oplossing nodig waarvan de concentratie van de NO$_3^-$ ionen bekend is.

3p 6 Beschrijf hoe je te werk moet gaan om een oplossing te maken waarvan de concentratie van de NO$_3^-$ ionen bekend is.

Uitgaande van de oplossing met een bekende nitraatconcentratie wordt door verdunning een aantal oplossingen gemaakt. Bij de bepaling wordt steeds dezelfde hoeveelheid van een reagensoplossing in overmaat toegevoegd aan 10,0 mL nitraatoplossing. Hierbij ontstaat een geelgekleurde oplossing. De intensiteit van de gele kleur van de verkregen oplossing wordt gemeten met een zogenoemde colorimeter. In diagram 1 is het verband weergegeven tussen de concentratie van de nitraationen in de kleurloze nitraatoplossing en de intensiteit van de gele kleur van de oplossing die is ontstaan na menging met de reagensoplossing.

diagram 1

[FIGUUR: Een grafiek met op de y-as "intensiteit gele kleur" met waarden 0, 0,10, 0,20, 0,30, 0,40, 0,50 en op de x-as "[NO$_3^-$] in 10$^4$ mol L$^1$" met waarden 0, 1,00, 2,00, 3,00, 4,00, 5,00, 6,00. De grafiek toont een rechte lijn die omhoog loopt vanaf de oorsprong.]

Aan 10,0 mL van het te onderzoeken drinkwater werd dezelfde hoeveelheid van de reagensoplossing toegevoegd die werd gebruikt bij de bepalingen waarmee bovenstaand diagram werd verkregen.
De intensiteit van de gele kleur van de verkregen oplossing was 0,31.
Uit deze meting is af te leiden of dit drinkwater voldoet aan de richtlijnen van de Europese Commissie.

1p 7 Bepaal met behulp van het bovenstaande diagram de concentratie (in mol L$^1$) van de nitraationen in het onderzochte drinkwater.

2p 8 Leid af of het onderzochte drinkwater voldoet aan de richtlijnen van de Europese Commissie.

700023-1-058o 3 lees verder ►►►

### Pagina 4

2p 9 Bereken het nitraatgehalte in mg per liter van het drinkwater na menging.

Propeen als grondstof

Propeen is de beginstof voor de industriële productie van veel nuttige stoffen. Zo worden uitgaande van propeen het oplosmiddel aceton, dat in nagellak remover zit, en de kunststof polypropeen geproduceerd, waarvan bierkratten zijn gemaakt.
Hieronder is de structuurformule van propeen gegeven:

[FIGUUR: Structuurformule van propeen]
H H
' '
H-C-C=C-H
' '
H H
propeen

3p 10 Teken een stukje uit het midden van de structuurformule van polypropeen. In het getekende stukje moeten drie monomeereenheden zijn verwerkt.

Bij de bereiding van aceton zet men propeen eerst om tot een stof die wordt aangeduid als IPA. Daarna wordt IPA omgezet tot aceton. Hieronder zijn de structuurformules van IPA en van aceton gegeven:

[FIGUUR: Structuurformule van IPA]
H OH H
' ' '
H-C-C-C-H
' ' ' '
H H H
IPA

[FIGUUR: Structuurformule van aceton]
H O H
' ' '
H-C-C-C-H
' ' '
H H
aceton

2p 11 Geef de systematische naam van IPA.

### Pagina 5

Dit productieproces van aceton kan met het volgende
schema worden
weergegeven.
blokschema
[FIGUUR: Schematische weergave van een productieproces met reactoren en scheidingsruimtes. Propeen en waterdamp gaan reactor 1 in. Hieruit komt IPA. Dit gaat reactor 2 in. Ook IPA gaat reactor 2 in. Hieruit komt IPA + aceton + X. Dit gaat scheidingsruimte 1 in. Hieruit komt X en IPA. IPA gaat terug naar reactor 2. De IPA en aceton uit scheidingsruimte 1 gaan naar scheidingsruimte 2. Hieruit komt aceton. Een reststroom gaat naar beneden.]

2p 12 Is de reactie in reactor 1 een additiereactie? Geef een verklaring voor je
antwoord.
In reactor 2 wordt een deel van het IPA omgezet tot aceton en stof X. In
scheidingsruimte 1 wordt stof X verwijderd uit het reactiemengsel dat uit
reactor 2 komt.

2p 13 Geef de formule van stof X.

Het mengsel van IPA en aceton dat uit scheidingsruimte 1 komt, wordt in
scheidingsruimte 2 door destillatie gescheiden. Deze destillatie is mogelijk
doordat de kookpunten van IPA en aceton voldoende verschillen. Dit verschil
wordt voornamelijk veroorzaakt door een verschil tussen de molecuulstructuren.

3p 14 Leg uit, aan de hand van een verschil tussen de structuurformules van IPA en
aceton, welke van deze stoffen het destillaat is bij de scheiding in
scheidingsruimte 2.

700023-1-0580 5 lees verder ►►►

### Pagina 6

Fotokatalyse

tekstfragment 1

Water-kracht

Wetenschappers in Japan hebben een efficiëntere manier gevonden om
waterstof, de allerbeste “groene” brandstof, uit water te halen. Zij hebben een
stof ontwikkeld die zonlicht gebruikt om water af te breken in waterstof en
zuurstof. De nieuw ontwikkelde stof werkt nog niet efficiënt genoeg om
commercieel interessant te zijn, maar dat kan volgens de uitvinders nog
verbeterd worden. Als zij gelijk hebben, kan waterstof binnenkort net zo
beschikbaar zijn als aardgas.
Het gebruik van fossiele brandstoffen heeft tot gevolg dat een aantal
ongewenste stoffen, zoals broeikasgassen en roetachtige stoffen, in het milieu
komen. Bovendien raken fossiele brandstoffen eens op. Het gebruik van
waterstof heeft deze nadelen niet. Bovendien kan waterstof ook gebruikt worden
in brandstofcellen om elektriciteit op te wekken. Zulke brandstofcellen kunnen
elektrische voertuigen aandrijven, waarbij geen schadelijke uitlaatgassen
ontstaan.
Helaas is het niet gemakkelijk om de waterstof los te krijgen uit het
watermolecuul. Je kunt water ontleden met elektrische stroom, maar elektrische
stroom wordt voornamelijk gemaakt met conventionele elektriciteitscentrales.
Dat draagt niet bij tot een vermindering van de milieuvervuiling.
Verschillende zogenoemde fotokatalysatoren zijn in staat water tamelijk efficiënt
door ultraviolet licht te splitsen. Helaas wordt dan een groot deel van het
zonlicht (het licht in het zichtbare gebied) niet benut. Fotokatalysatoren die
werken met zichtbaar licht bleken bij langer gebruik te ontleden of ze waren
slecht in staat om water te splitsen.
Zhigang Zou en collega’s van het National Institute of Advanced Industrial
Science and Technology in Japan hebben een fotokatalysator ontwikkeld die
niet ontleedt bij intensief gebruik. Hij is niet erg efficiënt - meer dan 99% van de
lichtenergie gaat verloren in plaats van dat het gebruikt wordt voor het splitsen
van water – maar in verhouding tot de concurrentie is dit goed genoeg.
De fotokatalysator is gemaakt uit een mengsel van metaaloxiden. Dit mengsel
bestaat uit oxiden van indium, nikkel en tantaal.
De onderzoekers denken dat ze het rendement kunnen verbeteren, bijvoorbeeld
door de fotokatalysator poreus te maken of te malen tot kleinere deeltjes. Ook
kan er nog wat gesleuteld worden aan de chemische samenstelling.

naar: Nature

2p 15 Noem twee argumenten die ontleend zijn aan tekstfragment 1 waarom waterstof
een “groene” brandstof (regel 2) wordt genoemd.

2p 16 Geef de vergelijking van de reactie die in de regels 3 en 4 wordt beschreven.

700023-1-058o 6 lees verder ►►►

### Pagina 7

Uit tekstfragment 1 kan worden afgeleid of de ontleding van water een endotherm of een exotherm proces is.
2p 17 Geef deze afleiding. Formuleer je antwoord als volgt: In de tekst staat: „ . . . . . . . . . . . . , dus de ontleding van water is een . . . . . proces.
2p 18 Leg uit, aan de hand van de brandstof(fen) die een conventionele elektriciteitscentrale gebruikt, waarom milieuvervuiling optreedt bij deze productie van elektriciteit (regels 17-18).
2p 19 Hoe groot is het energie-rendement van het proces dat plaatsvindt onder invloed van de fotokatalysator die door de Japanners is ontwikkeld? Geef een verklaring voor je antwoord.
De fotokatalysator is gemaakt uit een mengsel van metaaloxiden. Eén van deze oxiden is nikkeloxide (NiO).
2p 20 Geef de formule van een ander oxide waaruit de fotokatalysator is gemaakt. Gebruik daarbij een ionlading zoals gegeven in Binas-tabel 40A.
1p 21 Waarom mag verwacht worden dat het rendement wordt verbeterd door de in regel 32 voorgestelde aanpassingen?
700023-1-0580 7 lees verder ► ► ►
Voor alle eindexamens, zie ook www.ssleiden.nl. Pagina: 1833

### Pagina 8

Kratemeer
In de krater van de vulkaan Ijen in Indonesië bevindt zich een meer. Via spleten
in de bodem van het meer komt vulkaangas in het water terecht. Vulkaangas
bestaat voornamelijk uit waterdamp; verder bevat vulkaangas onder andere
zwaveldioxide. Door het oplossen van zwaveldioxide wordt het kratermeer zuur.
Bij de reactie tussen zwaveldioxide $(SO_2)$ en het water van het kratermeer
worden vast zwavel (S) en opgelost zwavelzuur gevormd.

22 Geef de vergelijking van deze reactie. Maak hierbij gebruik van het gegeven dat
uit drie mol $SO_2$ één mol S wordt gevormd.

De pH van het kratermeer van de vulkaan Ijen bedraagt 0,2.

23 Geef de $[H^+]$ in dit kratermeer.

De bevolking in de buurt van de vulkaan leeft van het verzamelen van zwavel.
Per dag reageert 90 ton zwaveldioxide met het water van het kratermeer.

24 Bereken hoeveel ton zwavel per dag wordt gevormd uit de reactie van
zwaveldioxide met het water uit het kratermeer (1,0 ton = $1,0 \cdot 10^3$ kg). Maak
hierbij gebruik van het gegeven dat uit drie mol $SO_2$ één mol S wordt gevormd.

Aan de buitenkant van de vulkaan zijn grote witte gebieden te zien. De witte
kleur is afkomstig van gips. Gips ontstaat door het optreden van opeenvolgende
processen. Eerst reageert calciumcarbonaat uit de bodem van het kratermeer
met $H^+$ ionen van het zure water. Hierdoor ontstaan grote gasbellen die aan het
wateroppervlak vrij komen.

25 Geef de reactievergelijking voor het ontstaan van het gas door de reactie van
calciumcarbonaat met $H^+$ ionen van het zure water.

Het water van het kratermeer dat rijk is aan calciumionen en sulfaationen lekt
voortdurend langzaam weg door de wand van de vulkaan. Op de buitenkant van
de vulkaan ontstaat vervolgens door verdamping van het water vast gips.

26 Geef de formule van gips. Maak hierbij gebruik van Binas-tabel 66A.

700023-1-058o 8 lees verder ► ► ►

### Pagina 9

De concentratie zwaveldioxide in het vulkaangas is een maat voor de activiteit van de vulkaan en wordt gebruikt om vulkaanuitbarstingen te voorspellen. Een onderzoeksgroep van de Universiteit Utrecht bepaalt regelmatig de concentratie zwaveldioxide in het vulkaangas. Daartoe vangt men wat vulkaangas op in een buis die gedeeltelijk gevuld is met een natriumhydroxide-oplossing. Het zwaveldioxide wordt daarbij omgezet tot sulfietionen. Bij deze omzetting ontstaat één mol $SO_3^{2-}$ uit één mol $SO_2$. Vervolgens wordt in het laboratorium de oplossing eerst geneutraliseerd. Daarna wordt de hoeveelheid sulfietionen bepaald door een reactie met joodwater. Joodwater is een oplossing van $I_2$ in water. De vergelijking van deze redoxreactie is:

$$I_2 + SO_3^{2-} + H_2O \rightarrow 2I^- + SO_4^{2-} + 2H^+$$

In een buis met natriumhydroxide-oplossing werd 0,30 dm³ vulkaangas opgevangen. In het laboratorium werd de oplossing geneutraliseerd. Er bleek 14,75 mL 0,011 M joodwater nodig te zijn om volledig te reageren met de sulfietionen in deze oplossing.

2p 27 Bereken hoeveel mol sulfietionen heeft gereageerd met het toegevoegde joodwater.
2p 28 Bereken hoeveel gram zwaveldioxide per dm³ opgevangen was. Maak hierbij gebruik van het gegeven dat één mol $SO_3^{2-}$ is ontstaan uit één mol $SO_2$.

700023-1-058o 9 lees verder ► ► ►

### Pagina 10

Verbranding van koolhydraten en vetten
Koolhydraten en vetten zijn de belangrijkste voedingsstoffen die een mens
gebruikt om in zijn energiebehoefte te voorzien. Vetten zijn esters van glycerol
en vetzuren. Een voorbeeld van een vet is glyceryltrioleaat. Glyceryltrioleaat is
de ester die is ontstaan uit glycerol en oliezuur:
[FIGUUR: Een reactievergelijking die glycerol en oliezuur omzet in glyceryltrioleaat en water.]
2p 29 Geef de structuurformule van glyceryltrioleaat. Geef in deze structuurformule de
koolwaterstofgroepen, die in de bovenstaande vergelijking zijn weergegeven met
$C_{17}H_{33}$, op vergelijkbare wijze weer.
Bij de verbranding van koolhydraten en vetten in het menselijk lichaam ontstaat
koolstofdioxide en is zuurstof nodig. De verhouding tussen de ontstane
hoeveelheid koolstofdioxide en de benodigde hoeveelheid zuurstof wordt het
respiratie-quotiënt ($R_Q$) genoemd:
$$R_Q = \frac{\text{aantal mol koolstofdioxide dat is ontstaan}}{\text{aantal mol zuurstof dat is verbruikt}}$$
De waarde van $R_Q$ is voor koolhydraten anders dan voor vetten.
Wanneer men uitsluitend koolhydraten zou verbranden om in zijn
energiebehoefte te voorzien, dan is $R_Q$ gelijk aan 1,0. Dit is af te leiden uit de
reactievergelijking van de volledige verbranding van bijvoorbeeld glucose:
$$C_6H_{12}O_6 + 6 \, O_2 \longrightarrow 6 \, CO_2 + 6 \, H_2O$$
Voor vetten bedraagt de waarde van $R_Q$ ongeveer 0,7. Uit de reactievergelijking
van de volledige verbranding van glyceryltrioleaat ($C_{57}H_{104}O_6$) is af te leiden dat
$R_Q$ van glyceryltrioleaat gelijk is aan 0,71.
3p 30 Leid af dat $R_Q$ van glyceryltrioleaat gelijk is aan 0,71.
700023-1-0580 10 lees verder ►►►

### Pagina 11

Koolhydraten en vetten worden meestal tegelijk verbrand. $R_Q$ ligt dan tussen 0,7
en 1,0. Door de waarde van $R_Q$ bij een persoon te bepalen, kan men afleiden in
welke verhouding koolhydraten en vetten door deze persoon zijn verbrand. Bij
deze afleiding maakt men gebruik van diagram 2.

diagram 2
[FIGUUR: Grafiek met op de y-as Rq van 0 tot 1 en op de x-as percentage koolhydraten van 0% tot 100%. De grafiek toont een lijn die van linksboven naar rechtsonder loopt.]

Bij een proefpersoon wordt een $R_Q$ van 0,93 gemeten.

2p 31 Leid met behulp van diagram 2 af in welke verhouding koolhydraten en vetten
zijn verbrand door deze proefpersoon.
Noteer je antwoord als volgt:
percentage koolhydraten : percentage vetten = ... : ...

Onder bepaalde omstandigheden wordt in het menselijk lichaam behalve
koolhydraten en vetten een derde soort voedingsstoffen gebruikt voor de
energievoorziening.

1p 32 Geef de naam van deze soort voedingsstoffen.

Onzichtbaar schrift

Een aantal indicatoren kan als onzichtbare inkt worden gebruikt. Carl heeft een
onzichtbare tekst geschreven met een oplossing van thymoltaleïen (zie Binas-
tabel 52A). Hij zegt: ,,Deze tekst kan gemakkelijk zichtbaar en weer onzichtbaar
gemaakt worden met behulp van gootsteenontstopper en schoonmaakazijn”.
Gootsteenontstopper is een oplossing van voornamelijk natriumhydroxide;
schoonmaakazijn is een oplossing van ethaanzuur.

3p 33 Leg uit waarom de twee genoemde oplossingen geschikt zijn om deze
onzichtbare tekst eerst zichtbaar en vervolgens weer onzichtbaar te maken.
Maak gebruik van gegevens uit Binas-tabel 52A.

700023-1-058o
11
lees verder
Beschikbaar gesteld door Stichting Studievegbeieiding Leiden (SSL).

### Pagina 12

In de Tweede Wereldoorlog werd een oplossing van loodnitraat gebruikt als onzichtbare inkt. De tekst werd zichtbaar gemaakt door gebruik te maken van natriumsulfide.

34 (2p) Geef de naam en de kleur van de stof die ontstaat wanneer de tekst zichtbaar wordt.
Noteer je antwoord als volgt:
naam: ...
kleur: ...

Koperhydroxide

Bij een elektrolyse worden soms onaantastbare elektroden gebruikt. Deze elektroden reageren niet tijdens de elektrolyse.

35 (1p) Geef een voorbeeld van een stof waarvan een onaantastbare elektrode gemaakt kan zijn.

Johan voert een elektrolyse uit. Hij schenkt een natriumsulfaatoplossing in een bekerglasje en plaatst er twee koperen elektroden in. Deze elektroden verbindt hij met een gelijkspanningsbron. Bij deze elektrolyse reageert één van de elektroden wel.

36 (2p) Maak een schematische tekening van de elektrolyse-opstelling.

Vervolgens laat hij gedurende enige tijd stroom door de opstelling gaan. Tijdens deze elektrolyse neemt Johan het volgende waar:
- bij de negatieve elektrode ontstaan belletjes;
- bij de positieve elektrode wordt de oplossing lichtblauw;
- na ongeveer een minuut begint zich een blauw neerslag te vormen;
- de hoeveelheid neerslag wordt steeds groter;
- het bekerglas met inhoud wordt warmer;
- het neerslag begint op een gegeven moment te verkleuren naar zwart.

Nadat Johan de elektrolyse heeft gestopt, gaat de vorming van de zwarte stof nog enige tijd door.
Bij de uitgevoerde elektrolyse treedt bij de positieve elektrode de volgende halfreactie op:

$$ Cu \rightarrow Cu^{2+} + 2e^{-} $$

Het blauwe neerslag dat tijdens de elektrolyse ontstaat, is koperhydroxide, $Cu(OH)_2$.

700023-1-058o 12 lees verder ►►►

### Pagina 13

4p 37 Geef de vergelijking van de halfreactie die aan de negatieve elektrode optreedt en van de reactie waarbij het neerslag van koperhydroxide ontstaat. Noteer je antwoord als volgt: halfreactie aan de negatieve elektrode: ... ontstaan van koperhydroxide: ...
Johan vraagt zich af wat de oorzaak is van het ontstaan van de zwarte stof. Hij vindt in een scheikundeboek dat koperhydroxide bij verwarming ontleedt tot zwart koperoxide. Bij deze reactie ontstaat nog één andere stof.
2p 38 Geef de reactievergelijking van deze ontleding van koperhydroxide.
2p 39 Beschrijf zo'n andere proef waarmee Johan kan onderzoeken of zijn veronderstelling juist is. Geef daarbij aan op welke manier de proef moet worden uitgevoerd en hoe uit de waarneming(en) een conclusie getrokken kan worden.

Bronvermelding
Een opsomming van de in dit examen gebruikte bronnen, zoals teksten en afbeeldingen, is te vinden in het bij dit examen behorende correctievoorschrift, dat na afloop van het examen wordt gepubliceerd.
700023-1-0580* einde ■