# Eindexamen Scheikunde HAVO 2021 tijdvak 1 > Openbaar eindexamen. Bekijk en oefen het examen: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2021/tijdvak-1 ## Vraag 1 – Reactievergelijking van sacharose naar melkzuur (2 punten) 2p 1 Geef de vergelijking in molecuulformules van de omzetting van sacharose tot melkzuur. Ethyllactaat heeft een uitstekend reinigend vermogen. Bovendien is ethyllactaat zowel met hydrofobe stoffen als met water mengbaar. Een voorwerp dat gereinigd is met ethyllactaat, kan daarna gespoeld worden met water. Wat kun je verwachten: Je moet de reactievergelijking opstellen voor de omzetting van sacharose naar melkzuur, inclusief de juiste molecuulformules en coëfficiënten. Wat moet je kennen: Je moet de molecuulformules van sacharose (C₁₂H₂₂O₁₁), water (H₂O) en melkzuur (C₃H₆O₃) kennen of kunnen afleiden. Je moet weten dat water een reactant is bij deze omzetting. Wat moet je kunnen: Je moet een reactievergelijking kloppend kunnen maken door de atoombalans voor elk element (C, H, O) te controleren en de juiste coëfficiënten toe te voegen. Waar op letten: Let erop dat je water (H₂O) niet vergeet als reactant. Zorg ervoor dat de reactievergelijking kloppend is, met name de coëfficiënt voor melkzuur. Kernbegrippen: reactievergelijking opstellen, kloppend maken van reactievergelijking, atoombalans, molecuulformules Veelgemaakte fouten: - Water (H₂O) vergeten als reactant, hoewel de tekst expliciet vermeldt dat het nodig is. - De reactievergelijking niet kloppend maken, met name de coëfficiënt 4 voor melkzuur vergeten. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2021/tijdvak-1/vraag/1 ## Vraag 2 – Mengbaarheid van ethyllactaat: hydrofiel en hydrofoob (2 punten) 2p 2 Leg uit, aan de hand van de structuurformule, dat ethyllactaat zowel met een hydrofobe stof als met water mengbaar is. In een fabriek kan ethyllactaat volgens een continuproces worden gemaakt uit melkzuur en ethanol. De vergelijking van deze omzetting is hieronder weergegeven. C_3H_6O_3 + C_2H_6O → C_5H_10O_3 + H_2O \quad (reactie 1) Op de uitwerkbijlage bij dit examen is het onvolledige blokschema van het continuproces weergegeven. In dit blokschema ontbreken enkele stofstromen en de namen van de bijbehorende stoffen. In reactor R1 worden een ruime overmaat ethanol en een melkzuuroplossing geleid. In aanwezigheid van een katalysator wordt het reactiemengsel krachtig geroerd. Hierbij wordt een groot deel van het melkzuur omgezet tot ethyllactaat. Ook treden nevenreacties op waarbij esters ontstaan, zoals de ester van twee moleculen melkzuur. Wat kun je verwachten: Je moet uitleggen waarom ethyllactaat zowel met water als met een hydrofobe stof mengbaar is, gebaseerd op de structuurformule. Wat moet je kennen: De begrippen hydrofiel, hydrofoob, polair en apolair. Het concept van waterstofbruggen en vanderwaalsbindingen als intermoleculaire krachten. De relatie tussen de structuur van een molecuul en zijn eigenschappen (structuur-eigenschap relatie). Wat een amfifiel molecuul is. Wat moet je kunnen: De structuurformule van ethyllactaat analyseren en functionele groepen identificeren. De polariteit van verschillende delen van het molecuul bepalen. Uitleggen hoe de polaire en apolaire delen van ethyllactaat interageren met water en hydrofobe stoffen. De vorming van waterstofbruggen en vanderwaalsbindingen benoemen in relatie tot mengbaarheid. Waar op letten: Benoem expliciet de OH-groep als het hydrofiele/polaire deel en de CH₃CH₂-groep/koolwaterstofdeel als het hydrofobe/apolaire deel. Leg uit dat de OH-groep waterstofbruggen kan vormen met water. Leg uit dat het koolwaterstofdeel kan interageren met hydrofobe stoffen. Zorg ervoor dat je beide aspecten van mengbaarheid (met water én met hydrofobe stoffen) behandelt. Verwar hydrofiel en hydrofoob niet. Kernbegrippen: hydrofiel, hydrofoob, polair, apolair, waterstofbruggen, intermoleculaire krachten, structuur-eigenschap relatie, amfifiel molecuul Veelgemaakte fouten: - Het verwarren van de termen hydrofiel en hydrofoob voor de verschillende delen van het molecuul. - Niet beide aspecten (mengbaarheid met water én met hydrofobe stoffen) benoemen. - Niet expliciet de relevante structuurdelen (OH-groep, koolwaterstofdeel) aanwijzen. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2021/tijdvak-1/vraag/2 ## Vraag 3 – Ester van twee moleculen melkzuur (2 punten) In een fabriek kan ethyllactaat volgens een continuproces worden gemaakt uit melkzuur en ethanol. De vergelijking van deze omzetting is hieronder weergegeven. C₃H₆O₃ + C₂H₆O → C₅H₁₀O₃ + H₂O (reactie 1) Op de uitwerkbijlage bij dit examen is het onvolledige blokschema van het continuproces weergegeven. In dit blokschema ontbreken enkele stofstromen en de namen van de bijbehorende stoffen. In reactor R1 worden een ruime overmaat ethanol en een melkzuuroplossing geleid. In aanwezigheid van een katalysator wordt het reactiemengsel krachtig geroerd. Hierbij wordt een groot deel van het melkzuur omgezet tot ethyllactaat. Ook treden nevenreacties op waarbij esters ontstaan, zoals de ester van twee moleculen melkzuur. 3 Geef de structuurformule van de ester van twee moleculen melkzuur. Wat kun je verwachten: Je moet de structuurformule tekenen van een ester die ontstaat uit de condensatie van twee melkzuurmoleculen. Dit is een nevenreactie die in de fabriek kan optreden. Wat moet je kennen: Je moet de structuurformule van melkzuur kennen (of kunnen afleiden uit de naam 2-hydroxypropaanzuur). Je moet weten wat een esterbinding is en hoe deze ontstaat uit een condensatiereactie tussen een carboxylgroep en een hydroxylgroep. Wat moet je kunnen: Je moet de structuurformule van een organische verbinding kunnen tekenen, inclusief de juiste weergave van functionele groepen zoals de carboxylgroep, hydroxylgroep en estergroep. Je moet een condensatiereactie kunnen toepassen om de structuur van het reactieproduct te bepalen. Waar op letten: Let erop dat je de juiste functionele groepen van melkzuur laat reageren: de carboxylgroep van het ene molecuul met de hydroxylgroep van het andere molecuul. Zorg ervoor dat de esterbinding (-COO-) correct wordt weergegeven en dat er een watermolecuul wordt afgesplitst. Vermijd het tekenen van een anhydride (reactie tussen twee carboxylgroepen). Kernbegrippen: estervorming, condensatiereactie, structuurformule, functionele groepen, nevenreactie Veelgemaakte fouten: - Verkeerde functionele groepen laten reageren. Een ester ontstaat uit een carboxylgroep (-COOH) en een hydroxylgroep (-OH). Melkzuur heeft beide. - De esterbinding (-COO-) incorrect tekenen. - Vergeten een watermolecuul af te splitsen bij de condensatiereactie, wat leidt tot een incorrecte molecuulformule. - Het tekenen van een anhydride (reactie tussen twee carboxylgroepen) in plaats van een ester (reactie tussen een carboxylgroep en een hydroxylgroep). Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2021/tijdvak-1/vraag/3 ## Vraag 4 – Bindingstypen bij verdampen (2 punten) 2p 4 Geef de namen van de twee bindingstypen die worden verbroken bij het verdampen in scheidingsruimte S1. De stoffen die niet verdampen, worden vanuit scheidingsruimte S1 teruggevoerd naar reactor R1. In reactor R1 wordt een gedeelte van de esters die zijn ontstaan door nevenreacties, omgezet tot melkzuur. De damp uit scheidingsruimte S1 wordt naar scheidingsruimte S2 gebracht. Hier wordt ethyllactaat als vloeistof afgescheiden. In scheidingsruimte S3 worden water en ethanol gescheiden. Water wordt afgevoerd. Wat kun je verwachten: Deze vraag test je kennis over de bindingstypen die verbroken worden bij een faseovergang zoals verdampen. Wat moet je kennen: Je moet de verschillende typen intermoleculaire bindingen kennen: vanderwaalsbindingen en waterstofbruggen. Ook moet je weten wanneer welke bindingen optreden. Wat moet je kunnen: Je moet kunnen bepalen welke intermoleculaire bindingen aanwezig zijn in de genoemde stoffen (water, ethanol, ethyllactaat) en begrijpen dat deze verbroken worden bij verdampen. Waar op letten: Let goed op het onderscheid tussen intermoleculaire bindingen (tussen moleculen) en intramoleculaire bindingen (binnen moleculen). Bij verdampen worden alleen intermoleculaire bindingen verbroken. Zorg dat je alle relevante bindingstypen noemt. Kernbegrippen: intermoleculaire bindingen, vanderwaalsbinding, waterstofbrug, faseovergang, verdampen Veelgemaakte fouten: - Verwarren van intermoleculaire en intramoleculaire bindingen (covalente bindingen). - Slechts één type binding noemen. - Niet herkennen dat alle genoemde stoffen waterstofbruggen kunnen vormen. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2021/tijdvak-1/vraag/4 ## Vraag 5 – Blokschema Continuproces Ethyllactaat (3 punten) 3p 5 Maak het blokschema op de uitwerkbijlage compleet. — Teken de pijlen van de ontbrekende stofstromen. Houd daarbij rekening met hergebruik van stoffen. — Noteer de nummers van de onderstaande stoffen bij de juiste pijlen. 1 ethanol 2 ethyllactaat 3 melkzuur 4 esters die zijn ontstaan door nevenreacties 5 water — Alle nummers moeten meer dan één keer worden gebruikt. Volgens de fabrikant kan de productie van ethyllactaat duurzaam worden genoemd. De fabrikant onderbouwt deze bewering aan de hand van de atoomeconomie van reactie 1. Wat kun je verwachten: Je moet een onvolledig blokschema van een chemisch continuproces aanvullen. Dit omvat het tekenen van stofstromen en het correct labelen van deze stromen met de juiste stoffen (nummers 1 t/m 5), rekening houdend met hergebruik van stoffen. Wat moet je kennen: Je moet de kernconcepten van blokschema's, continuprocessen, scheidingsmethoden (zoals verdampen en condenseren) en recycling begrijpen. Specifiek moet je weten welke stoffen vluchtig zijn en welke niet, en hoe dit de scheiding beïnvloedt. De nummers 1 t/m 5 staan voor: 1 ethanol, 2 ethyllactaat, 3 melkzuur, 4 esters die zijn ontstaan door nevenreacties, 5 water. Wat moet je kunnen: Je moet een blokschema kunnen interpreteren en aanvullen op basis van een procesbeschrijving. Dit betekent het correct plaatsen van pijlen voor stofstromen en het toewijzen van de juiste stoffen (nummers) aan deze stromen, inclusief terugvoer (recycling) van stoffen. Je moet ook de eis dat alle nummers meer dan één keer gebruikt moeten worden, kunnen toepassen. Waar op letten: Let goed op de vluchtigheid van de stoffen om de scheidingsstappen in S1, S2 en S3 correct te bepalen. Zorg ervoor dat je de recyclestromen, met name die van ethanol en de niet-verdampte stoffen, niet vergeet. Controleer of elk nummer (1 t/m 5) meer dan één keer is gebruikt. Vermijd het tekenen van extra, onjuiste stofstromen, want dit kan punten kosten. Let ook op de specifieke eis over de teruggevoerde ethanolstroom uit S3. Kernbegrippen: Blokschema, Continuproces, Scheidingsmethoden, Recycling, Stofstroom Veelgemaakte fouten: - Verkeerd interpreteren van de scheidingsstappen (bijv. welke stoffen verdampen in S1) - Vergeten van de recyclestromen (ethanol en niet-verdampte stoffen) - Niet alle nummers meer dan één keer gebruiken zoals gevraagd - Extra, onjuiste stofstromen tekenen Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2021/tijdvak-1/vraag/5 ## Vraag 6 – Atoomeconomie berekenen voor ethyllactaat (2 punten) Volgens de fabrikant kan de productie van ethyllactaat duurzaam worden genoemd. De fabrikant onderbouwt deze bewering aan de hand van de atoomeconomie van reactie 1. Bereken de atoomeconomie voor de vorming van ethyllactaat volgens reactie 1. Gebruik Binas-tabel 37H of ScienceData-tabel 1.7.7. Wat kun je verwachten: Je moet de atoomeconomie berekenen voor de vorming van ethyllactaat volgens een gegeven reactievergelijking. Dit betekent dat je de molaire massa's van de beginstoffen en het gewenste product correct moet bepalen en deze moet gebruiken in de formule voor atoomeconomie. Wat moet je kennen: Je moet de definitie en formule van atoomeconomie kennen. Je moet weten hoe je molaire massa's van verbindingen berekent met behulp van Binas-tabel 37H of ScienceData-tabel 1.7.7. Wat moet je kunnen: Je moet de molaire massa's van de beginstoffen (melkzuur en ethanol) en het gewenste product (ethyllactaat) correct kunnen aflezen of berekenen. Je moet de formule voor atoomeconomie correct kunnen toepassen en de berekening nauwkeurig kunnen uitvoeren. Waar op letten: Let goed op dat je de juiste molaire massa's gebruikt voor alle beginstoffen en het gewenste product. Zorg ervoor dat je de massa van alle beginstoffen in de noemer van de formule optelt. Controleer of je de formule voor atoomeconomie correct toepast (massa gewenst product / totale massa beginstoffen). Kernbegrippen: atoomeconomie, groene chemie, molaire massa, reactievergelijking Veelgemaakte fouten: - Verkeerde molaire massa's gebruiken, bijvoorbeeld door rekenfouten of het aflezen van de verkeerde waarden uit Binas. - De formule voor atoomeconomie verkeerd toepassen, bijvoorbeeld de massa van het bijproduct in de teller zetten of de massa van slechts één beginstof in de noemer. - De massa's van de beginstoffen niet bij elkaar optellen in de noemer. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2021/tijdvak-1/vraag/6 ## Vraag 7 – Atoomeconomie en duurzaamheid (1 punt) 1p 7 Geef aan waarom een hoge atoomeconomie duurzaam is. Volgens de fabrikant voldoet het proces door de hoge atoomeconomie aan uitgangspunt 2 van de groene chemie. Omdat de fabrikant plantaardige sachariden gebruikt, kan hij ook een ander uitgangspunt van de groene chemie als argument gebruiken om de productie van ethyllactaat duurzaam te noemen. Wat kun je verwachten: Je moet uitleggen waarom een hoge atoomeconomie bijdraagt aan duurzaamheid, specifiek in de context van groene chemie. Je krijgt een reactie en informatie over de atoomeconomie. Wat moet je kennen: De definitie en betekenis van atoomeconomie, de relatie tussen atoomeconomie en efficiënt grondstofgebruik, en de link tussen efficiëntie/afvalreductie en duurzaamheid/groene chemie. Wat moet je kunnen: De principes van duurzaamheid en groene chemie toepassen op een chemisch proces, en specifiek de impact van atoomeconomie op deze principes benoemen. Waar op letten: Verwar atoomeconomie niet met rendement. Atoomeconomie gaat over de theoretische efficiëntie van de reactie (hoeveel van de beginstoffen in het gewenste product terechtkomt), terwijl rendement de daadwerkelijke opbrengst is. Focus op de vermindering van afval en efficiënt gebruik van grondstoffen als argumenten voor duurzaamheid. Kernbegrippen: atoomeconomie, duurzaamheid, groene chemie, efficiëntie, afvalproductie Veelgemaakte fouten: - Verwarren van atoomeconomie met rendement. Rendement gaat over de daadwerkelijke opbrengst, atoomeconomie over de theoretische efficiëntie van de reactie zelf (hoeveel van de beginstoffen in het gewenste product terechtkomt). Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2021/tijdvak-1/vraag/7 ## Vraag 8 – Groene Chemie: Hernieuwbare Grondstoffen (2 punten) Volgens de fabrikant voldoet het proces door de hoge atoomeconomie aan uitgangspunt 2 van de groene chemie. Omdat de fabrikant plantaardige sachariden gebruikt, kan hij ook een ander uitgangspunt van de groene chemie als argument gebruiken om de productie van ethyllactaat duurzaam te noemen. 2p 8 Leg uit welk ander uitgangspunt van de groene chemie dit is. — Gebruik Binas-tabel 97F of ScienceData-tabel 38.6 — Noteer je antwoord als volgt: Er worden plantaardige sachariden gebruikt, dus kan de fabrikant uitgangspunt nummer ... gebruiken, omdat ... Wat kun je verwachten: Je moet een ander uitgangspunt van de groene chemie identificeren en toelichten, gebaseerd op het gebruik van plantaardige sachariden. Wat moet je kennen: De twaalf uitgangspunten van de groene chemie, zoals te vinden in Binas-tabel 97F of ScienceData-tabel 38.6. Specifiek het concept van 'hernieuwbare grondstoffen'. Wat moet je kunnen: De juiste tabel (Binas 97F of ScienceData 38.6) raadplegen en de informatie daarin toepassen op een gegeven situatie. Je moet een logische redenering kunnen formuleren die het gebruik van plantaardige sachariden koppelt aan een specifiek uitgangspunt van de groene chemie. Waar op letten: Let goed op de formulering van het antwoord: 'uitgangspunt nummer ... gebruiken, omdat ...'. Zorg ervoor dat je het juiste nummer van het uitgangspunt noemt en een duidelijke, correcte toelichting geeft die direct verband houdt met 'plantaardige sachariden' en 'hernieuwbare grondstoffen'. Vermijd het kiezen van een uitgangspunt dat niet direct volgt uit de gegeven context. Kernbegrippen: groene chemie, duurzaamheid, hernieuwbare grondstoffen Veelgemaakte fouten: - Een ander uitgangspunt van de groene chemie kiezen dat niet direct volgt uit het gebruik van 'plantaardige sachariden'. - Vergeten de toelichting te geven waarom het gekozen uitgangspunt van toepassing is. - De toelichting niet koppelen aan het begrip 'hernieuwbare grondstof'. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2021/tijdvak-1/vraag/8 ## Vraag 9 – Microniveau weergave herkennen (1 punt) 1p 9 Leg uit of figuur 2 een weergave is op microniveau. Wat kun je verwachten: Je moet uitleggen of een gegeven figuur een weergave op microniveau is. Hierbij is het belangrijk om de kenmerken van een microniveau weergave te herkennen en te benoemen. Wat moet je kennen: Je moet de definities van 'microniveau' en 'macroniveau' kennen. Ook moet je weten wat 'schematische weergave' betekent in deze context. Wat moet je kunnen: Je moet een figuur kunnen analyseren en bepalen of deze deeltjes op atomair, ionair of moleculair niveau toont. Je moet je antwoord kunnen onderbouwen met argumenten die verwijzen naar de afgebeelde deeltjes of structuren. Waar op letten: Let op de details in de figuur: worden er individuele atomen, ionen of moleculen afgebeeld? Worden er bindingen getekend? Een weergave kan schematisch zijn en toch op microniveau. Verwar een schematische weergave niet automatisch met een niet-microniveau weergave. Het is op microniveau als het deeltjes op moleculair/ionair niveau toont. Kernbegrippen: microniveau, macroniveau, schematische weergave, atomen, ionen, moleculen Veelgemaakte fouten: - Verwarren van een schematische weergave met een niet-microniveau weergave. Hoewel het schematisch is, toont het wel deeltjes op moleculair/ionair niveau, wat de definitie is van microniveau. - Denken dat microniveau een volledig gedetailleerde en niet-vereenvoudigde weergave moet zijn. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2021/tijdvak-1/vraag/9 ## Vraag 10 – Thermoplast of thermoharder: PEO (2 punten) 2p 10 Geef aan of PEO een thermoplast of een thermoharder is. Licht je antwoord toe aan de hand van een structuurkenmerk uit figuur 2. \blacktriangleright\blacktriangleright Wat kun je verwachten: Je moet bepalen of PEO een thermoplast of een thermoharder is en dit toelichten met een structuurkenmerk uit figuur 2. Wat moet je kennen: De definities en kenmerken van thermoplasten en thermoharders, inclusief het concept van crosslinks. Je moet ook de relatie tussen moleculaire structuur en materiaaleigenschappen begrijpen. Wat moet je kunnen: De structuur van PEO in figuur 2 analyseren en deze koppelen aan de eigenschappen van thermoplasten of thermoharders. Je moet een duidelijke conclusie trekken en deze onderbouwen met een specifiek structuurkenmerk. Waar op letten: Let goed op de aanwezigheid of afwezigheid van dwarsverbindingen (crosslinks) tussen de polymeerketens in figuur 2. Verwar de definities van thermoplasten en thermoharders niet. Zorg ervoor dat je conclusie direct volgt uit het waargenomen structuurkenmerk. Kernbegrippen: thermoplast, thermoharder, polymeren, crosslinks, structuur-eigenschap relaties Veelgemaakte fouten: - Verwarren van de definities van thermoplasten en thermoharders. - Het niet correct koppelen van de conclusie aan een waargenomen structuurkenmerk uit de figuur, zoals het ontbreken van crosslinks. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2021/tijdvak-1/vraag/10 ## Vraag 11 – Structuurformule van polyetheen (2 punten) Een docente bespreekt met haar leerlingen de elektrische geleiding in PEO. Een leerling vraagt of polyetheen ook gebruikt kan worden als elektrisch geleidend polymeer. 11 Teken een fragment uit het midden van de structuurformule van polyetheen. In het getekende fragment moeten drie monomeereenheden zijn verwerkt. Wat kun je verwachten: Je moet de structuurformule van een fragment van polyetheen tekenen, waarbij je rekening houdt met het aantal monomeereenheden en de correcte weergave van de polymeerketen. Wat moet je kennen: Je moet de begrippen 'polymeer', 'monomeer' en 'additiepolymerisatie' kennen. Daarnaast moet je de structuurformule van etheen (het monomeer van polyetheen) en de algemene manier van het tekenen van een polymeerfragment beheersen. Wat moet je kunnen: Je moet een fragment van een polymeer kunnen tekenen, specifiek polyetheen, met een opgegeven aantal monomeereenheden. Dit betekent dat je de dubbele binding van het monomeer moet omzetten in enkelvoudige bindingen binnen de polymeerketen en de uiteinden van het fragment correct moet aangeven. Waar op letten: Let op dat je polyetheen tekent en niet PEO. Zorg ervoor dat je precies drie monomeereenheden verwerkt in het fragment, wat resulteert in zes koolstofatomen in de hoofdketen. Vergeet niet de tildes (~) aan de uiteinden van het fragment om aan te geven dat het deel uitmaakt van een langere keten. Controleer of alle koolstofatomen vier bindingen hebben en alle waterstofatomen één binding. Kernbegrippen: polymeren, monomeren, additiepolymerisatie, structuurformule, polyetheen Veelgemaakte fouten: - Verkeerde polymeer tekenen (PEO i.p.v. polyetheen) - Verkeerd aantal monomeereenheden tekenen - Monomer (etheen) tekenen in plaats van polymeerfragment - Vergeten van tildes (~) om aan te geven dat het een fragment is - Incorrecte covalentie van koolstof- of waterstofatomen Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2021/tijdvak-1/vraag/11 ## Vraag 12 – Polyetheen en Lithiumionen: Een Kwestie van Structuur (2 punten) 2p 12 Leg uit, aan de hand van de structuurformule van polyetheen, of polyetheen Li+-ionen kan binden. De halfreacties die in deze batterij optreden tijdens stroomlevering zijn hieronder vereenvoudigd weergegeven: halfreactie 1: LiC_6 → 6 C + Li^+ + e^- halfreactie 2: CoO_2 + Li^+ + e^- → LiCoO_2 Wat kun je verwachten: Je moet uitleggen waarom polyetheen Li⁺-ionen wel of niet kan binden, gebaseerd op de structuurformule van polyetheen en de gegeven halfreacties van een lithium-ionbatterij. De vraag test je begrip van de relatie tussen moleculaire structuur en chemische eigenschappen. Wat moet je kennen: De structuurformule van polyetheen (bestaande uit C- en H-atomen). Het concept van polaire atoombindingen en elektronegativiteit. Hoe de aanwezigheid of afwezigheid van polaire bindingen de interactie met ionen beïnvloedt. De basisprincipes van ion-dipoolinteracties. Wat moet je kunnen: De structuur van polyetheen analyseren op de aanwezigheid van polaire bindingen of atomen met partiële ladingen. Een logische conclusie trekken over de bindingsmogelijkheden van Li⁺-ionen, gebaseerd op de structuur van polyetheen. Je redenering duidelijk en beknopt formuleren. Waar op letten: Koppel je uitleg direct aan de specifieke atomen en bindingen in polyetheen (C- en H-atomen, C-C en C-H bindingen). Vergelijk polyetheen niet met PEO, tenzij je expliciet gevraagd wordt naar een vergelijking. Focus op polyetheen zelf. Zorg ervoor dat je conclusie over het wel of niet binden van Li⁺-ionen direct volgt uit je analyse van de structuur. Vermijd algemene uitspraken; wees specifiek over waarom Li⁺-ionen wel of niet binden (bijvoorbeeld door afwezigheid van partieel negatieve atomen). Kernbegrippen: polaire atoombinding, elektronegativiteit, structuur-eigenschap relaties, polymeren, ion-dipoolinteractie Veelgemaakte fouten: - Het niet koppelen van de conclusie aan de structuur van polyetheen. - Verwarren van de structuur van polyetheen met die van PEO. - Onvoldoende uitleggen waarom de afwezigheid van O-atomen of polaire bindingen leidt tot het niet kunnen binden van Li+-ionen. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2021/tijdvak-1/vraag/12 ## Vraag 13 – Elektrode A in een Lithium-ionbatterij: Halfreactie en Polariteit (2 punten) 2p 13 Geef aan welke halfreactie optreedt aan elektrode A en vermeld ook of dit de positieve of de negatieve elektrode is. Noteer je antwoord als volgt: Aan elektrode A treedt halfreactie ... op. Dit is dus de ... elektrode. CoO_2 kan worden opgevat als een zout dat bestaat uit kobaltionen en oxide-ionen. LiCoO_2 kan worden opgevat als een zout dat bestaat uit lithiumionen, kobaltionen en oxide-ionen. Uit de formules CoO_2 en LiCoO_2 kan worden afgeleid dat de kobaltionen in CoO_2 en in LiCoO_2 niet dezelfde lading hebben. Wat kun je verwachten: Je moet bepalen welke halfreactie plaatsvindt aan elektrode A en of dit de positieve of negatieve elektrode is, gebaseerd op de gegeven informatie over een lithium-ionbatterij tijdens stroomlevering. Wat moet je kennen: De definities van oxidatie en reductie in termen van elektronenoverdracht. De relatie tussen oxidatie/reductie en de anode/kathode in een elektrochemische cel (galvanische cel). De polariteit (positief/negatief) van de anode en kathode in een galvanische cel. Het concept van ionenstroom en elektronenstroom in een batterij. Wat moet je kunnen: Halfreacties analyseren om te bepalen of het een oxidatie of reductie betreft. De beweging van ionen en elektronen in een elektrochemische cel interpreteren. De juiste terminologie (anode, kathode, positieve/negatieve elektrode) toepassen op basis van de reacties en het type cel. Waar op letten: Let goed op de richting van de Li⁺-ionenstroom (van A naar B) en de aard van de halfreacties. Onthoud dat in een galvanische cel (stroomleverend) de oxidatie plaatsvindt aan de negatieve elektrode (anode). Verwar de anode/kathode niet met de positieve/negatieve pool, vooral niet in de context van een galvanische cel versus een elektrolytische cel. Kernbegrippen: redoxreactie, elektrochemische cel, oxidatie, reductie, negatieve elektrode, anode Veelgemaakte fouten: - Verwarring tussen de richting van ionenstroom en elektronenstroom. - Verwarring tussen de anode/kathode en de positieve/negatieve pool. In een galvanische cel (stroomleverend) is de anode de negatieve pool, terwijl in een elektrolytische cel (opladen) de anode de positieve pool is. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2021/tijdvak-1/vraag/13 ## Vraag 14 – Lading van kobaltionen in zouten (2 punten) CoO₂ kan worden opgevat als een zout dat bestaat uit kobaltionen en oxide-ionen. LiCoO₂ kan worden opgevat als een zout dat bestaat uit lithiumionen, kobaltionen en oxide-ionen. Uit de formules CoO₂ en LiCoO₂ kan worden afgeleid dat de kobaltionen in CoO₂ en in LiCoO₂ niet dezelfde lading hebben. 14 Geef de lading van het kobaltion in CoO₂ en van het kobaltion in LiCoO₂. Noteer je antwoord als volgt: De lading van het kobaltion in CoO₂ is ... De lading van het kobaltion in LiCoO₂ is ... Wat kun je verwachten: Je moet de lading van kobaltionen in twee verschillende zouten bepalen, namelijk CoO₂ en LiCoO₂. De vraag geeft aan dat de kobaltionen in deze twee zouten niet dezelfde lading hebben. Wat moet je kennen: Je moet de standaardladingen van veelvoorkomende ionen kennen, zoals oxide-ionen (O²⁻) en lithiumionen (Li⁺). Daarnaast moet je weten dat de totale lading van een neutraal zout nul is (elektroneutraliteit). Wat moet je kunnen: Je moet in staat zijn om de lading van een onbekend ion in een zout te berekenen, door gebruik te maken van de bekende ladingen van de andere ionen en het principe van elektroneutraliteit. Waar op letten: Let goed op de juiste lading van het oxide-ion (2-) en het lithiumion (1+). Een veelvoorkomende fout is het aannemen van een verkeerde lading voor deze ionen of een rekenfout bij het optellen van de ladingen. Zorg ervoor dat de som van alle ladingen in de verbinding nul is. Kernbegrippen: oxidatiegetallen, ionladingen, zouten, elektroneutraliteit Veelgemaakte fouten: - Verkeerde lading voor oxide-ion (bijv. -1) of lithiumion (bijv. 0) aannemen. - Rekenfout bij het optellen van de ladingen. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2021/tijdvak-1/vraag/14 ## Vraag 15 – Berekening van de minimale massa CoO₂ in een lithium-ionbatterij (2 punten) In een bepaalde lithium-ionbatterij kan maximaal 0,053 mol elektronen worden overgedragen tussen de twee elektroden, voordat deze batterij weer opgeladen moet worden. 15 Bereken hoeveel gram CoO₂ deze batterij minstens bevat. Gebruik de vergelijking van halfreactie 2. Wat kun je verwachten: Je moet de minimale massa van CoO₂ in gram berekenen, gegeven het maximale aantal mol elektronen dat kan worden overgedragen en de halfreactie van CoO₂. Wat moet je kennen: Je moet de concepten van stoichiometrie, molrekenen, molaire massa en molverhoudingen uit reactievergelijkingen kennen. Daarnaast moet je weten hoe je de molaire massa van een stof berekent met behulp van atoommassa's uit Binas. Wat moet je kunnen: Je moet in staat zijn om: 1. De molverhouding tussen elektronen en CoO₂ af te leiden uit de gegeven halfreactie. 2. De molaire massa van CoO₂ correct te berekenen. 3. Het aantal mol CoO₂ om te rekenen naar de massa in grammen. Waar op letten: Let goed op de molverhouding tussen elektronen en CoO₂ in halfreactie 2. Zorg ervoor dat je de molaire massa van CoO₂ correct berekent en dat je de juiste significantie toepast in je eindantwoord. Kernbegrippen: Stoichiometrie, Molrekenen, Molaire massa, Mol-massa omrekening, Molverhouding uit reactievergelijking Veelgemaakte fouten: - Incorrecte berekening van de molaire massa. - Verkeerde molverhouding toepassen (hoewel hier 1:1). - Onjuiste significantie in het eindantwoord. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2021/tijdvak-1/vraag/15 ## Vraag 16 – Reactievergelijking van volledige verbranding van PEO (3 punten) Veel luchtvaartmaatschappijen hebben vanwege brandgevaar speciale eisen gesteld aan het vervoeren van oplaadbare lithium-ionbatterijen in het laadruim van passagiersvliegtuigen. Het polymeer PEO ontbrandt namelijk gemakkelijk. Bovendien kan de warmte die bij de verbranding vrijkomt ervoor zorgen dat ook andere batterijen ontbranden. Geef de reactievergelijking van de volledige verbranding van PEO. De formule van PEO is (CH₂CH₂O)ₙ. Wat kun je verwachten: Je moet de reactievergelijking van de volledige verbranding van PEO opstellen en kloppend maken. Wat moet je kennen: De definitie van volledige verbranding van organische stoffen (producten zijn CO₂ en H₂O). De formules van zuurstof (O₂), koolstofdioxide (CO₂) en water (H₂O). De formule van PEO: (CH₂CH₂O)ₙ. Wat moet je kunnen: Een reactievergelijking opstellen en kloppend maken, inclusief het correct omgaan met de index 'n' bij polymeren. Een atoombalans opstellen voor elk element (C, H, O). Waar op letten: Zorg ervoor dat je een volledige verbranding opstelt (met CO₂) en niet een onvolledige (met CO). Let goed op de index 'n' en zorg dat deze correct wordt meegenomen bij het kloppend maken van de atomen. Controleer of de atoombalans voor alle elementen (C, H, O) aan beide zijden van de reactiepijl klopt. Kernbegrippen: reactievergelijking opstellen, volledige verbranding, polymeren, atoombalans Veelgemaakte fouten: - Onjuist omgaan met de index 'n' bij het kloppend maken. - Opstellen van een onvolledige verbranding (met CO) in plaats van een volledige (met CO₂). - Fouten in de formules van de standaard verbrandingsproducten (CO₂ en H₂O) of zuurstof (O₂). Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2021/tijdvak-1/vraag/16 ## Vraag 17 – Energiediagrammen en verbranding van PEO (2 punten) Veel luchtvaartmaatschappijen hebben vanwege brandgevaar speciale eisen gesteld aan het vervoeren van oplaadbare lithium-ionbatterijen in het laadruim van passagiersvliegtuigen. Het polymeer PEO ontbrandt namelijk gemakkelijk. Bovendien kan de warmte die bij de verbranding vrijkomt ervoor zorgen dat ook andere batterijen ontbranden. In figuur 3 staan vier energiediagrammen. In deze diagrammen behoort het linker energieniveau bij de beginstoffen en het rechter energieniveau bij de reactieproducten. figuur 3 17 Leg uit welk energiediagram het best in overeenstemming is met de verbranding van het polymeer PEO. Gebruik in je antwoord informatie uit deze opgave. Wat kun je verwachten: Je moet een energiediagram kiezen dat het beste past bij de beschrijving van de verbranding van PEO. Je moet uitleggen waarom dit diagram het meest geschikt is, gebaseerd op de gegeven informatie over de reactie. Wat moet je kennen: Je moet de begrippen 'exotherme reactie', 'endotherme reactie', 'activeringsenergie' en 'reactie-energie' kennen en kunnen herkennen in een energiediagram. Je moet weten dat verbranding een exotherme reactie is. Wat moet je kunnen: Je moet informatie uit de vraagtekst kunnen interpreteren en koppelen aan de kenmerken van energiediagrammen. Je moet een logische redenering kunnen opbouwen om je keuze te onderbouwen. Waar op letten: Let goed op de twee cruciale stukjes informatie in de vraagtekst: 'ontbrandt namelijk gemakkelijk' en 'warmte die bij de verbranding vrijkomt'. Deze twee zinnen verwijzen respectievelijk naar de activeringsenergie en het exotherme karakter van de reactie. Verwar exotherm niet met endotherm en een lage activeringsenergie niet met een hoge. Kernbegrippen: energiediagram, activeringsenergie, reactie-energie, exotherme reactie, verbrandingsreactie Veelgemaakte fouten: - Verwarring tussen exotherm (energie komt vrij, ΔE < 0) en endotherm (energie wordt opgenomen, ΔE > 0). - Verkeerde interpretatie van 'ontbrandt gemakkelijk'; dit betekent een lage activeringsenergie, niet een hoge. - Niet beide voorwaarden (exotherm én lage activeringsenergie) gebruiken om tot de eindconclusie te komen. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2021/tijdvak-1/vraag/17 ## Vraag 18 – Formule van een goed oplosbaar bromidezout (2 punten) 2p 18 Geef de formule van een zout dat bromide-ionen bevat en goed oplosbaar is in water. Maak gebruik van Binas-tabel 45A of ScienceData-tabel 8.4d. Op frackinglocaties worden regelmatig monsters van het grondwater genomen. Om op de frackinglocatie snel het bromidegehalte van het grondwater te bepalen is de methode ontwikkeld die in tekstfragment 1 is beschreven. tekstfragment 1 1 Men maakt gebruik van filtreerpapiertjes waarop eerst een oplossing van chloramine-T en de zuur-base-indicator fenolrood is aangebracht en die men daarna heeft laten drogen. 2 Een druppel grondwater wordt op zo'n filtreerpapiertje aangebracht. Eventueel wordt het grondwater eerst verdund. 3 In aanwezigheid van Br⁻ vinden achtereenvolgens twee reacties plaats: Reactie 1: Br⁻ wordt door een reactie met chloramine-T omgezet tot onder andere broom. Reactie 2: het ontstane broom reageert volledig met fenolrood tot onder andere broomfenolblauw. 4 Door beide reacties wordt het gele filtreerpapiertje enigszins blauw. 5 De afname van de gele kleur wordt gemeten met een kleurdetector. 6 Met behulp van een ijklijn wordt het bromidegehalte bepaald. De oplossing waarin de reacties plaatsvinden, heeft een pH van 4,6. Het ontstane broomfenolblauw heeft bij deze pH een blauwe kleur. Wat kun je verwachten: Je moet de formule geven van een zout dat bromide-ionen (Br⁻) bevat en goed oplosbaar is in water. Hierbij maak je gebruik van Binas-tabel 45A of ScienceData-tabel 8.4d. Wat moet je kennen: De begrippen 'zout', 'ionen' (positieve en negatieve ionen) en 'oplosbaarheid'. Je moet weten hoe je een verhoudingsformule van een zout opstelt. Wat moet je kunnen: 1. Een geschikt positief ion kiezen uit Binas-tabel 45A of ScienceData-tabel 8.4d dat een goed oplosbaar zout vormt met Br⁻. 2. De ladingen van de gekozen ionen bepalen. 3. De juiste verhoudingsformule van het zout opstellen, zodat de totale lading nul is. Waar op letten: Let goed op de ladingen van de ionen om de juiste verhoudingsformule te maken (bijvoorbeeld CaBr₂ en niet CaBr). Controleer in Binas-tabel 45A of ScienceData-tabel 8.4d of het gekozen zout inderdaad 'goed oplosbaar' (g) is. Vermijd ionen die slecht oplosbare zouten vormen met bromide, zoals Ag⁺ of Pb²⁺. Kernbegrippen: oplosbaarheid van zouten, verhoudingsformules, ionen, Binas-tabelgebruik Veelgemaakte fouten: - Incorrecte verhoudingsformule opstellen, bijvoorbeeld CaBr in plaats van CaBr₂. - Een positief ion kiezen dat een slecht oplosbaar zout vormt met bromide, zoals Ag⁺ of Pb²⁺. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2021/tijdvak-1/vraag/18 ## Vraag 19 – Berekening van H⁺-concentratie uit pH (2 punten) 2p 19 Bereken de [H^+] in mol L^-1 in de oplossing waarin de reacties plaatsvinden. Geef de uitkomst in het juiste aantal significante cijfers. Wat kun je verwachten: Je moet de H⁺-concentratie berekenen uit een gegeven pH-waarde en de uitkomst in het juiste aantal significante cijfers geven. Wat moet je kennen: De definitie van pH (pH = -log[H⁺]) en de omgekeerde relatie ([H⁺] = 10⁻ᵖᴴ). Ook de regels voor significante cijfers bij logaritmes en machten. Wat moet je kunnen: De formule voor het omrekenen van pH naar H⁺-concentratie toepassen en correct omgaan met significante cijfers bij de uitkomst. Waar op letten: Let goed op het aantal decimalen in de pH-waarde, want dit bepaalt het aantal significante cijfers in de berekende H⁺-concentratie. Voorkom rekenmachinefouten bij het berekenen van de 10-macht. Kernbegrippen: pH, zuurgraad, H⁺-concentratie, significantie Veelgemaakte fouten: - Verkeerd aantal significante cijfers. De regel is: het aantal decimalen in de pH-waarde bepaalt het aantal significante cijfers in de [H⁺]-concentratie. - Rekenmachinefout bij het berekenen van de 10-macht. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2021/tijdvak-1/vraag/19 ## Vraag 20 – Kleurverandering van filtreerpapiertje met indicatoren (2 punten) 2p 20 Leg uit met behulp van tekstfragment 1 en Binas-tabel 52A of ScienceData-tabel 9.1d, dat de kleur van het filtreerpapiertje eerst geel is en dan verandert naar blauw. Noteer je antwoord als volgt: eerst geel omdat ... verandert naar blauw doordat ... Wat kun je verwachten: Je moet uitleggen waarom de kleur van een filtreerpapiertje eerst geel is en daarna blauw wordt, door informatie uit een tekstfragment en een Binas-tabel te combineren. Wat moet je kennen: Je moet kennis hebben van zuur-base indicatoren, pH, omslagtrajecten en chemische reacties. Specifiek moet je weten hoe je Binas-tabel 52A (of ScienceData-tabel 9.1d) gebruikt om de kleur van een indicator bij een bepaalde pH te bepalen. Wat moet je kunnen: Je moet informatie uit een tekstfragment en een tabel (Binas/ScienceData) kunnen combineren om een verklaring te geven voor een waargenomen chemisch fenomeen (kleurverandering). Je moet ook de relatie tussen een chemische reactie en de kleur van een indicator kunnen leggen. Waar op letten: Let goed op de pH-waarde die in de tekst wordt genoemd (pH 4,6). Gebruik Binas-tabel 52A om de kleur van fenolrood bij deze pH te bepalen. Vergeet niet dat fenolrood door een chemische reactie wordt omgezet in broomfenolblauw, en dat je ook de kleur van deze nieuwe indicator bij pH 4,6 moet bepalen. Formuleer je antwoord precies zoals gevraagd: 'eerst geel omdat ... verandert naar blauw doordat ...'. Kernbegrippen: zuur-base indicatoren, pH, omslagtraject, chemische reactie Veelgemaakte fouten: - Vergeten Binas-tabel 52A te gebruiken om de kleuren van de indicatoren bij de gegeven pH op te zoeken. - Niet de link leggen tussen de chemische reactie (omzetting van fenolrood naar broomfenolblauw) en de waargenomen kleurverandering. - De informatie uit tekstfragment 1 en de informatie over de pH niet combineren. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2021/tijdvak-1/vraag/20 ## Vraag 21 – Substitutiereactie van fenolrood met broom (3 punten) Reactie 2 is een reactie van fenolrood (C₁₉H₁₄O₅S) met broom. Daarbij worden per molecuul fenolrood vier H-atomen vervangen door vier Br-atomen. Bij reactie 2 ontstaan broomfenolblauw en één andere stof. Deze reactie is vergelijkbaar met de substitutiereactie van een alkaan met een halogeen en is op de uitwerkbijlage onvolledig weergegeven. Maak de vergelijking van reactie 2 op de uitwerkbijlage compleet. Gebruik molecuulformules. Wat kun je verwachten: Je moet de reactievergelijking van een substitutiereactie compleet maken, waarbij H-atomen worden vervangen door Br-atomen. De molecuulformules van de beginstoffen en producten moeten kloppen en de atoombalans moet correct zijn. Wat moet je kennen: De definitie van een substitutiereactie en hoe deze verloopt. Je moet ook weten hoe je een kloppende reactievergelijking opstelt met molecuulformules en coëfficiënten. Wat moet je kunnen: Een reactievergelijking opstellen en compleet maken op basis van een beschrijving van de reactie. Je moet de molecuulformules van de stoffen correct kunnen bepalen en de atoombalans kunnen controleren. Waar op letten: Let goed op de coëfficiënten voor Br₂ en HBr. Zorg ervoor dat de molecuulformule van het bijproduct (HBr) correct is. Controleer of het aantal H-atomen in fenolrood correct is verminderd en het aantal Br-atomen correct is toegevoegd in broomfenolblauw. Kernbegrippen: substitutiereactie, reactievergelijking opstellen, molecuulformule, atoombalans Veelgemaakte fouten: - Vergeten de coëfficiënten (4) voor Br₂ en HBr toe te voegen. - Onjuiste molecuulformule voor het bijproduct, bijvoorbeeld H₂ of Br⁻ in plaats van HBr. - Reken- of telfout bij het bepalen van de molecuulformule van broomfenolblauw (bijv. C₁₉H₁₈Br₄O₅S door de atomen op te tellen in plaats van te substitueren). Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2021/tijdvak-1/vraag/21 ## Vraag 22 – Bromidegehalte bepalen met een ijklijn: overmaat en ondermaat (2 punten) 2p 22 Leg uit of het gemeten gehalte in dat geval te hoog of te laag zal zijn. In figuur 1 is de ijklijn weergegeven die is gemaakt met behulp van een aantal oplossingen met elk een bekend bromidegehalte. In de figuur is het bromidegehalte uitgezet tegen de kleurintensiteit. De kleurintensiteit komt overeen met een bepaalde hoeveelheid van de beginstof fenolrood, die afneemt naarmate er meer bromide aanwezig is. figuur 1 kleurintensiteit 190 ↑ 185 180 175 170 165 0 0 2 4 6 8 10 → bromidegehalte (massa-ppm) Een wetenschapper onderzoekt het bromidegehalte van een grondwatermonster. Hij voert de bepaling uit tekstfragment 1 uit. Bij punt 2 verdunt hij het grondwatermonster door in een reageerbuisje 2,00 mL grondwater met 8,00 mL gedestilleerd water te mengen. Hij meet vervolgens een kleurintensiteit van 180. Met behulp van de grafiek en de beschreven verdunning berekent hij het bromidegehalte van het grondwatermonster, in massa-ppm. Wat kun je verwachten: Je moet uitleggen of het gemeten bromidegehalte te hoog of te laag zal zijn, gegeven een scenario waarin het werkelijke gehalte mogelijk buiten het meetbereik valt. Je gebruikt hierbij de informatie uit de ijklijn en de beschrijving van de bepalingsmethode. Wat moet je kennen: Je moet de concepten van overmaat en ondermaat (beperkende factor) kennen in de context van chemische reacties. Daarnaast moet je weten wat een ijklijn is en wat het meetbereik van een methode betekent. Wat moet je kunnen: Je moet de informatie uit de vraagtekst, de ijklijn (figuur 1) en het tekstfragment (tekstfragment 1) kunnen combineren om een logische conclusie te trekken over de invloed van een te hoog bromidegehalte op de meting. Je moet kunnen redeneren over de beperkende factor in een reactie. Waar op letten: Let goed op de relatie tussen bromidegehalte en kleurintensiteit, en vooral op de bovengrens van de ijklijn (10 massa-ppm). Bedenk wat er gebeurt als het werkelijke gehalte hoger is dan deze grens, en hoe dit de reactie met fenolrood beïnvloedt. Verwar het werkelijke gehalte niet met het gemeten gehalte. Kernbegrippen: overmaat en ondermaat, beperkende factor, ijklijn, meetbereik Veelgemaakte fouten: - Verwarring tussen het werkelijke gehalte en het gemeten gehalte. Het werkelijke gehalte is hoog, maar het gemeten gehalte is te laag omdat het de bovengrens van het meetbereik raakt. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2021/tijdvak-1/vraag/22 ## Vraag 23 – Berekening bromidegehalte na verdunning met ijklijn (3 punten) Een wetenschapper onderzoekt het bromidegehalte van een grondwatermonster. Hij voert de bepaling uit tekstfragment 1 uit. Bij punt 2 verdunt hij het grondwatermonster door in een reageerbuisje 2,00 mL grondwater met 8,00 mL gedestilleerd water te mengen. Hij meet vervolgens een kleurintensiteit van 180. Met behulp van de grafiek en de beschreven verdunning berekent hij het bromidegehalte van het grondwatermonster, in massa-ppm. 3p 23 Geef deze berekening. Lees af op één decimaal nauwkeurig en geef de uitkomst in het juiste aantal significante cijfers. Wat kun je verwachten: Je moet het bromidegehalte van een grondwatermonster berekenen. Hierbij gebruik je een ijklijn (grafiek) en houd je rekening met een verdunning van het monster. Let goed op het aflezen van de grafiek en het aantal significante cijfers in je eindantwoord. Wat moet je kennen: Hoe je een ijklijn afleest om een concentratie te bepalen. Het concept van verdunning en de berekening van een verdunningsfactor. De regels voor significante cijfers bij berekeningen. De betekenis van de concentratie-eenheid massa-ppm. Wat moet je kunnen: Een waarde nauwkeurig aflezen uit een grafiek (ijklijn). De verdunningsfactor correct berekenen op basis van gegeven volumes. De concentratie van het onverdunde monster berekenen door de afgelezen waarde te corrigeren met de verdunningsfactor. Het eindantwoord afronden op het juiste aantal significante cijfers. Waar op letten: Let op de volgende punten: 1. Lees de kleurintensiteit van 180 af op de y-as en bepaal het bijbehorende bromidegehalte op de x-as. Zorg dat je dit op één decimaal nauwkeurig doet en binnen de toegestane marge (3,0 - 3,2 massa-ppm). 2. Bereken de verdunningsfactor. Het totale volume is 2,00 mL + 8,00 mL = 10,00 mL. De verdunningsfactor is dan het totale volume gedeeld door het oorspronkelijke monstervolume (10,00 mL / 2,00 mL). 3. Vermenigvuldig het afgelezen bromidegehalte met de verdunningsfactor om het gehalte van het onverdunde monster te vinden. 4. Geef de uitkomst in het juiste aantal significante cijfers. De afgelezen waarde (3,1) heeft twee significante cijfers, dus je eindantwoord moet ook twee significante cijfers hebben. Kernbegrippen: aflezen van een ijklijn, rekenen met verdunningen, verdunningsfactor, significante cijfers, concentratie-eenheid massa-ppm Veelgemaakte fouten: - Vergeten de verdunningsfactor toe te passen en alleen de afgelezen waarde (3,1 ppm) als antwoord geven. - De verdunningsfactor verkeerd berekenen, bijvoorbeeld 8,00 / 2,00 = 4. - Onnauwkeurig aflezen van de grafiek, buiten de toegestane marge. - Het eindantwoord in een onjuist aantal significante cijfers geven, bijvoorbeeld 15,5 ppm. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2021/tijdvak-1/vraag/23 ## Vraag 24 – Berekenen van reactiewarmte met vormingswarmtes (2 punten) 2p 24 Bereken de reactiewarmte van reactie 1 in J per mol NH_4HCO_3 (T = 298 K en p = p_0). - Gebruik Binas-tabel 57 of ScienceData-tabel 9.2. - De vormingswarmte van NH_4HCO_3 is -8,45 · 10^5 J mol^-1. Wat kun je verwachten: Je krijgt een reactie en de vormingswarmte van één stof. Je moet de reactiewarmte berekenen met behulp van de wet van Hess en gegevens uit Binas of ScienceData. Wat moet je kennen: De definitie van reactiewarmte en vormingswarmte. De wet van Hess: ΔE = ΣE_v(producten) - ΣE_v(reactanten). Wat moet je kunnen: De wet van Hess correct toepassen. Vormingswarmtes opzoeken in Binas-tabel 57 of ScienceData-tabel 9.2. Rekenen met wetenschappelijke notatie en mintekens. Waar op letten: Let goed op de mintekens van de vormingswarmtes. Zorg dat je de juiste aggregatietoestand van stoffen gebruikt bij het opzoeken van vormingswarmtes. Vergeet de factor 10⁵ niet in je berekening en eindantwoord. Kernbegrippen: Reactiewarmte, Vormingswarmte, Wet van Hess, Thermochemie Veelgemaakte fouten: - Verkeerd toepassen van de formule ΔE = ΣE_v(producten) - ΣE_v(reactanten), bijvoorbeeld door de termen om te draaien. - Fouten maken met de mintekens van de vormingswarmtes. - Vergeten de factor 10⁵ mee te nemen in de berekening of het eindantwoord. - De vormingswarmte van de verkeerde aggregatietoestand opzoeken, bijvoorbeeld H₂O(l) in plaats van H₂O(g). Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2021/tijdvak-1/vraag/24 ## Vraag 25 – Activeringsenergie en de betrouwbaarheid van een TTI (2 punten) Een winkelier plakt de TTI op een bakje verse salade en verwijdert de toplaag van de sticker. Daarna verkleurt de indicator geleidelijk van blauw via groen tot geel doordat het gele BFB volgens reactie 3 wordt teruggevormd. Door de kleurverandering wordt zichtbaar hoe vers het product is. NH₃BFB → NH₃ + BFB (reactie 3) (blauw) (geel) De activeringsenergie van reactie 3 is ongeveer even groot als de activeringsenergie van reacties die plaatsvinden tijdens voedselbederf. Wanneer in plaats van BFB een andere indicator wordt gebruikt, die verkleurt door een reactie met een aanzienlijk hogere activeringsenergie, zou de TTI minder betrouwbaar zijn. Beredeneer dat een hogere activeringsenergie de TTI minder betrouwbaar maakt. Neem aan dat de overige factoren gelijk zijn. Wat kun je verwachten: Je moet beredeneren waarom een hogere activeringsenergie van de indicatorreactie de TTI minder betrouwbaar maakt, door de relatie tussen activeringsenergie, reactiesnelheid en voedselbederf uit te leggen. Wat moet je kennen: Je moet de definitie van activeringsenergie kennen en begrijpen hoe deze de reactiesnelheid beïnvloedt. Ook moet je weten wat een indicator is en hoe deze werkt in de context van een TTI. Wat moet je kunnen: Je moet de relatie tussen activeringsenergie en reactiesnelheid kunnen toepassen op een praktisch voorbeeld (TTI en voedselbederf). Je moet een logische redenering kunnen opbouwen die leidt tot de conclusie over de betrouwbaarheid van de TTI. Waar op letten: Let erop dat je de link legt tussen de activeringsenergie van de indicatorreactie en die van de bederfreacties. Een hogere activeringsenergie betekent een langzamere reactie. De TTI moet de bederfreacties 'volgen', dus de reactiesnelheden moeten vergelijkbaar zijn. Verwar een hoge activeringsenergie niet met een snelle reactie. Kernbegrippen: activeringsenergie, reactiesnelheid, indicator Veelgemaakte fouten: - Verwarren van hoge activeringsenergie met een hoge reactiesnelheid. - Niet leggen van de link tussen de reactiesnelheid van de indicator en de reactiesnelheid van voedselbederf. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2021/tijdvak-1/vraag/25 ## Vraag 26 – Weekmakers en ammoniakdiffusie in polymeren (2 punten) Door het verwijderen van de toplaag kunnen de ammoniakmoleculen die bij reactie 3 ontstaan in de omgevingslucht vrijkomen. Hierdoor is er steeds minder NH₃BFB en zal de TTI steeds geler kleuren. Om vrij te kunnen komen in de omgevingslucht moeten de ammoniakmoleculen door de kleurlaag heen bewegen. Dit gaat gemakkelijker wanneer het polymeer waaruit de kleurlaag bestaat een weekmaker bevat. 26 Leg uit waardoor een weekmaker ervoor zorgt dat ammoniak gemakkelijker uit de kleurlaag vrijkomt. Formuleer je antwoord op microniveau. Wat kun je verwachten: Je moet uitleggen hoe een weekmaker op microniveau de diffusie van ammoniak door een polymeerlaag beïnvloedt. Wat moet je kennen: Je moet de begrippen 'polymeer', 'weekmaker', 'intermoleculaire krachten' en 'microniveau' kennen en begrijpen hoe deze met elkaar samenhangen. Wat moet je kunnen: Je moet een verklaring kunnen formuleren op microniveau, waarbij je de interactie tussen weekmakermoleculen, polymeerketens en ammoniakmoleculen beschrijft. Waar op letten: Formuleer je antwoord expliciet op microniveau. Gebruik termen als 'weekmakermoleculen' en 'polymeerketens' of 'polymeermoleculen'. Leg de link tussen de weekmaker, de afstand/aantrekkingskracht tussen polymeerketens en de bewegingsvrijheid van ammoniakmoleculen. Kernbegrippen: Polymeren, Weekmaker, Intermoleculaire krachten, Microniveau, Diffusie Veelgemaakte fouten: - Het antwoord niet op microniveau formuleren (bijvoorbeeld door te zeggen 'het polymeer wordt zachter' zonder moleculaire uitleg). - De rol van de verschillende deeltjes (weekmaker, polymeer, ammoniak) door elkaar halen. - Niet de link leggen tussen de grotere afstand/zwakkere aantrekking tussen polymeerketens en de verhoogde mobiliteit van ammoniakmoleculen. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2021/tijdvak-1/vraag/26 ## Vraag 27 – Reactiesnelheid en temperatuur: het botsende-deeltjesmodel (2 punten) 2p 27 Leg uit, met behulp van het botsende-deeltjesmodel, dat de TTI in de koelkast (5 °C) langzamer verkleurt dan bij kamertemperatuur (20 °C). Uit de TTI komt een kleine hoeveelheid ammoniak vrij. Ammoniak heeft een indringende geur en een lage geurdrempel. De geurdrempel is de laagste concentratie van een gasvormige stof in lucht die waarneembaar is voor de mens. Toch zal de lucht in een koelkast volgens Andrew Mills niet naar ammoniak gaan ruiken, zelfs niet als een koelkast veel TTI's bevat. Wat kun je verwachten: Je moet uitleggen waarom een chemische reactie (verkleuring van een TTI) langzamer verloopt bij een lagere temperatuur, specifiek met behulp van het botsende-deeltjesmodel. Wat moet je kennen: Je moet het botsende-deeltjesmodel kennen en begrijpen hoe temperatuur de beweging en energie van deeltjes beïnvloedt. Wat moet je kunnen: Je moet een verband kunnen leggen tussen temperatuur, de beweging/energie van deeltjes, het aantal botsingen en de effectiviteit van botsingen om de reactiesnelheid te verklaren. Waar op letten: Zorg ervoor dat je redenering compleet is. Begin bij de temperatuur, leg het verband met de bewegingssnelheid/energie van de deeltjes, en koppel dit vervolgens aan het aantal botsingen en/of de hardheid/effectiviteit van de botsingen. Een onvolledige redenering (bijv. alleen 'lagere temperatuur is lagere snelheid') levert geen punten op. Kernbegrippen: reactiesnelheid, temperatuur, botsende-deeltjesmodel, kinetische energie Veelgemaakte fouten: - Onvolledige redenering (bijv. alleen 'lagere temperatuur is lagere snelheid' zonder de link naar botsingen te leggen) - Verwarren van frequentie van botsingen met de effectiviteit (energie) van botsingen, hoewel beide correct zijn als verklaring. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2021/tijdvak-1/vraag/27 ## Vraag 28 – Berekenen van het maximale aantal TTI's in een koelkast (3 punten) Uit de TTI komt een kleine hoeveelheid ammoniak vrij. Ammoniak heeft een indringende geur en een lage geurdrempel. De geurdrempel is de laagste concentratie van een gasvormige stof in lucht die waarneembaar is voor de mens. Toch zal de lucht in een koelkast volgens Andrew Mills niet naar ammoniak gaan ruiken, zelfs niet als een koelkast veel TTI's bevat. Bereken hoeveel TTI's in een bepaalde koelkast aanwezig kunnen zijn voordat de geurdrempel overschreden wordt. Ga bij de berekening uit van de volgende gegevens: − Per TTI komt maximaal 9,2 × 10⁻⁸ mol ammoniak vrij. − De geurdrempel van ammoniak is 3,7 mg m⁻³. − De koelkast heeft een inhoud van 183 L. Wat kun je verwachten: Je krijgt een vraag over het berekenen van het maximale aantal TTI's (Time Temperature Indicators) dat in een koelkast aanwezig kan zijn voordat de geurdrempel van ammoniak wordt overschreden. Je moet hiervoor verschillende gegevens combineren en eenheden correct omrekenen. Wat moet je kennen: De definitie van geurdrempel. Het concept van molaire massa en hoe je dit gebruikt om mol om te rekenen naar massa en vice versa. Standaard eenheidsomrekeningen (bijv. L naar m³, mg naar g). Wat moet je kunnen: Rekenen met concentraties (massa per volume). Rekenen met mol en molaire massa. Eenheden correct omrekenen en consistent toepassen in berekeningen. Een stappenplan opstellen voor complexe berekeningen. Waar op letten: Let goed op de eenheden in de opgave en zorg dat je deze consistent maakt voor je berekening (bijv. alles naar gram en kubieke meter omrekenen). Gebruik de juiste molaire massa voor ammoniak (NH₃). Rond je eindantwoord af op het juiste aantal significante cijfers (meestal twee, gebaseerd op de gegeven waarden). Voorkom rekenmachinefouten, vooral bij het invoeren van machten van tien. Kernbegrippen: rekenen met concentraties, rekenen met mol, molaire massa, eenheden omrekenen Veelgemaakte fouten: - Vergeten eenheden om te rekenen, bijvoorbeeld van liter (L) naar kubieke meter (m³) of van milligram (mg) naar gram (g). - Onjuiste molaire massa van ammoniak (NH₃) gebruiken. - Fouten in significantie; het antwoord moet in twee significante cijfers worden gegeven, conform de gegeven waarden. - Rekenmachinefouten bij het invoeren van machten van tien. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2021/tijdvak-1/vraag/28 ## Vraag 29 – Voedingsstoffen: Koolhydraten en Vetten (2 punten) 2p 29 Geef de namen van de twee andere groepen voedingsstoffen. Tijdens het eten belandt voedsel via de mond in de maag. De vloeistof in de maag is zuur, doordat bepaalde cellen van de maagwand zoutzuur afgeven. Dit zoutzuur kan worden opgevat als een oplossing die 5,8 g HCl per liter bevat. Wat kun je verwachten: Deze vraag test je kennis over de verschillende groepen voedingsstoffen die essentieel zijn voor het lichaam. Je moet de namen van de twee ontbrekende groepen kunnen noemen, naast eiwitten. Wat moet je kennen: Je moet de drie hoofdgroepen van macronutriënten kennen: eiwitten, koolhydraten en vetten. Ook is het handig om te weten dat er synoniemen bestaan voor deze groepen (bijv. sachariden/suikers voor koolhydraten, oliën voor vetten). Wat moet je kunnen: Je moet de namen van de twee andere groepen voedingsstoffen kunnen benoemen, naast de reeds genoemde eiwitten. Waar op letten: Let goed op dat je de twee gevraagde groepen noemt en niet per ongeluk micronutriënten (zoals vitaminen of mineralen) benoemt. De vraag is specifiek gericht op de 'andere groepen voedingsstoffen' naast eiwitten, wat duidt op de macronutriënten. Kernbegrippen: macronutriënten, voedingsstoffen, koolhydraten, vetten, eiwitten Veelgemaakte fouten: - Het noemen van micronutriënten zoals vitaminen of mineralen. - Slechts één van de twee gevraagde groepen noemen. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2021/tijdvak-1/vraag/29 ## Vraag 30 – pH-berekening van zoutzuur (2 punten) Tijdens het eten belandt voedsel via de mond in de maag. De vloeistof in de maag is zuur, doordat bepaalde cellen van de maagwand zoutzuur afgeven. Dit zoutzuur kan worden opgevat als een oplossing die 5,8 g HCl per liter bevat. Bereken de pH van een oplossing die 5,8 g HCl per liter bevat. Wat kun je verwachten: Je moet de pH van een zoutzuuroplossing berekenen, gegeven de massa HCl per liter. Wat moet je kennen: Je moet de formule voor pH kennen (pH = -log[H⁺]), weten dat HCl een sterk zuur is, en hoe je de molaire massa van een stof berekent. Wat moet je kunnen: Je moet de molariteit van HCl kunnen berekenen uit de gegeven massa per liter en de molaire massa. Vervolgens moet je de pH kunnen berekenen met de juiste formule en rekenmachinefuncties. Waar op letten: Let erop dat HCl een sterk zuur is, wat betekent dat de concentratie H⁺-ionen gelijk is aan de molariteit van HCl. Voorkom rekenfouten bij de molaire massa en het gebruik van de logaritme. Rond correct af. Kernbegrippen: pH-berekening, sterk zuur, molariteit, molaire massa Veelgemaakte fouten: - Vergeten dat HCl een sterk zuur is en dat de concentratie H⁺-ionen dus gelijk is aan de concentratie HCl. - Een rekenfout maken bij het berekenen van de molaire massa van HCl. - De formule voor pH verkeerd toepassen, bijvoorbeeld door de minteken te vergeten. - Onjuist afronden, wat leidt tot een afwijkend eindantwoord. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2021/tijdvak-1/vraag/30 ## Vraag 32 – Zuur-base reacties in enzymwerking: Zijgroep A als base (2 punten) 2p 32 Geef aan bij welke stap in figuur 1 zijgroep A optreedt als base. Licht je antwoord toe. Wat kun je verwachten: Je krijgt een vraag over een reactiemechanisme van een enzym (figuur 1) en moet bepalen wanneer een specifieke zijgroep (A) als base optreedt. Je moet je antwoord toelichten. Wat moet je kennen: De Brønsted-Lowry definitie van een base (een deeltje dat een H⁺-ion opneemt). De structuur van carboxylgroepen (COOH en COO⁻) en hun gedrag als zuur of base. De rol van water in zuur-base reacties. De basisprincipes van enzymwerking en reactiemechanismen. Wat moet je kunnen: Het reactiemechanisme in figuur 1 correct interpreteren. De veranderingen in de zijgroepen (A en B) en het substraat volgen over de verschillende stappen. De definitie van een base toepassen op de veranderingen in zijgroep A. Je antwoord duidelijk en beknopt formuleren en toelichten. Waar op letten: Let goed op de ladingen en de aanwezigheid/afwezigheid van H⁺-ionen bij zijgroep A in elke stap. Verwar een zuur (H⁺-afgever) niet met een base (H⁺-opnemer). Zorg ervoor dat je de juiste stap identificeert en je toelichting direct relateert aan het opnemen van een H⁺-ion door zijgroep A. Kernbegrippen: zuur-base reactie, Brønsted-Lowry base, enzymwerking, reactiemechanisme, katalysator Veelgemaakte fouten: - Verwarring tussen de definitie van een zuur en een base. - Onjuist interpreteren van de structuurveranderingen in het reactieschema van figuur 1. - Verwarren van het gedrag van zijgroep A met dat van zijgroep B. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2021/tijdvak-1/vraag/32 ## Vraag 33 – Pepsine als enzym: kenmerken uit tekst en figuur (2 punten) 2p 33 Licht toe, aan de hand van een kenmerk dat is gegeven in de tekst van deze opgave en een kenmerk dat is af te leiden uit figuur 1, dat pepsine een enzym is. Noteer je antwoord als volgt: kenmerk gegeven in de tekst: ... kenmerk afgeleid uit figuur 1: ... Hieronder is een fragment weergegeven van de primaire structuur van een eiwitmolecuul dat in voedsel kan voorkomen. Cys-Phe-Asp-Val-Phe-Lys-Glu Dit fragment kan met behulp van een pepsinemolecuul worden afgebroken tot onder meer het onderstaande molecuul. Phe-Asp-Val Wat kun je verwachten: Je moet uitleggen waarom pepsine een enzym is, door twee specifieke kenmerken te benoemen. Eén kenmerk moet je afleiden uit de gegeven tekst en het andere uit figuur 1. Wat moet je kennen: Je moet de definitie en de belangrijkste eigenschappen van een enzym kennen, met name dat het een katalysator is die reacties versnelt zonder zelf verbruikt te worden. Kennis van reactiemechanismen en hoe enzymen daarin functioneren is ook belangrijk. Wat moet je kunnen: Je moet informatie uit een tekst en een figuur (reactieschema) kunnen analyseren en interpreteren om relevante kenmerken van een enzym te identificeren. Je moet deze kenmerken vervolgens correct kunnen formuleren en koppelen aan de juiste bron (tekst of figuur). Waar op letten: Let goed op dat je de kenmerken expliciet koppelt aan de juiste bron: 'kenmerk gegeven in de tekst' en 'kenmerk afgeleid uit figuur 1'. Zorg ervoor dat je formulering compact en precies is. Vermijd algemene uitspraken die niet direct uit de bronnen te halen zijn. Voor figuur 1, focus op het feit dat pepsine onveranderd uit de reactie komt. Kernbegrippen: enzym, katalysator, reactiesnelheid, reactiemechanisme Veelgemaakte fouten: - Vergeten om de kenmerken te koppelen aan de bronnen (tekst en figuur 1). - Een onvolledige beschrijving geven van wat er in figuur 1 te zien is, bijvoorbeeld alleen zeggen 'pepsine helpt' zonder te specificeren dat het onveranderd uit de reactie komt. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2021/tijdvak-1/vraag/33 ## Vraag 34 – Structuurformule van een tripeptide (3 punten) Hieronder is een fragment weergegeven van de primaire structuur van een eiwitmolecuul dat in voedsel kan voorkomen. Cys-Phe-Asp-Val-Phe-Lys-Glu Dit fragment kan met behulp van een pepsinemolecuul worden afgebroken tot onder meer het onderstaande molecuul. Phe-Asp-Val Geef de structuurformule van dit molecuul. Gebruik Binas-tabel 67H of ScienceData-tabel 13.7c. Wat kun je verwachten: Je krijgt een fragment van een eiwit en de afbraakproducten. Je moet de structuurformule van een specifiek tripeptide tekenen. Wat moet je kennen: Je moet de algemene structuur van aminozuren en peptidebindingen kennen. Ook moet je weten hoe je de structuurformules van specifieke aminozuren opzoekt in Binas of ScienceData. Wat moet je kunnen: Je moet de structuurformules van de aminozuren fenylalanine (Phe), asparaginezuur (Asp) en valine (Val) kunnen opzoeken en correct aan elkaar kunnen koppelen met peptidebindingen tot een tripeptide. Je moet de N-terminus en C-terminus correct kunnen weergeven. Waar op letten: Let goed op de juiste volgorde van de aminozuren (Phe-Asp-Val). Zorg ervoor dat de peptidebindingen (-CO-NH-) correct zijn getekend. Controleer of de zijgroepen (R-groepen) van elk aminozuur correct zijn en aan het juiste α-koolstofatoom zijn bevestigd. Vergeet de aminogroep (N-terminus) aan het begin en de carbonzuurgroep (C-terminus) aan het einde niet. Een verwisseling van N- en C-uiteinden wordt in dit geval goed gerekend, maar probeer het wel correct te doen. Kernbegrippen: aminozuren, peptidebinding, tripeptide, structuurformule, Binas-gebruik Veelgemaakte fouten: - Verkeerde zijgroep (R-groep) tekenen voor een van de aminozuren. - De peptidebinding verkeerd tekenen (bijv. N-N of C-C binding). - De N-terminus en C-terminus omdraaien of verkeerd tekenen (bijv. geen zuurgroep aan het einde). - De zijgroep aan het verkeerde atoom in de hoofdketen vastmaken (bijv. aan de N i.p.v. de α-C). Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2021/tijdvak-1/vraag/34 ## Vraag 35 – Pepsine en de specificiteit van enzymwerking (2 punten) Pepsinemoleculen kunnen niet tussen alle aminozuureenheden bindingen verbreken, maar wel: – de binding tussen twee aminozuureenheden met beide een hydrofobe zijgroep, – de binding tussen een aminozuureenheid met een hydrofobe zijgroep en een aminozuureenheid met een zwavelbevattende zijgroep. Leg uit of verwacht mag worden dat een pepsinemolecuul de binding tussen de aminozuureenheden Lys en Glu kan verbreken. Geef je antwoord aan de hand van bovenstaande informatie en de structuurformules in Binas-tabel 67H of ScienceData-tabel 13.7c. Wat kun je verwachten: Je moet uitleggen of pepsine een specifieke peptidebinding kan verbreken, gebaseerd op de eigenschappen van de zijgroepen van de betrokken aminozuren en de gegeven regels voor pepsineactiviteit. Je gebruikt hiervoor de structuurformules uit Binas of ScienceData. Wat moet je kennen: De structuurformules van aminozuren (Lysine en Glutaminezuur) en hun zijgroepen uit Binas-tabel 67H of ScienceData-tabel 13.7c. De begrippen hydrofiel en hydrofoob en hoe je deze afleidt uit de structuur van een zijgroep (aanwezigheid van polaire groepen zoals -OH, -NH2, -COOH maakt hydrofiel; apolaire koolwaterstofketens maken hydrofoob). De specifieke regels voor de werking van pepsine zoals gegeven in de vraagtekst. Wat moet je kunnen: De structuurformules van aminozuren interpreteren om de aard van de zijgroepen (hydrofoob, hydrofiel, zwavelbevattend) te bepalen. De gegeven regels voor enzymspecificiteit toepassen op concrete voorbeelden. Een logische redenering opbouwen die leidt tot een conclusie over de enzymwerking. Waar op letten: Controleer zorgvuldig de zijgroepen van Lysine (Lys) en Glutaminezuur (Glu) in Binas/ScienceData. Beoordeel of de zijgroepen hydrofoob zijn of zwavel bevatten, volgens de criteria in de vraag. Vergeet niet te vermelden waarom een zijgroep hydrofiel is (bijvoorbeeld door de aanwezigheid van NH- of OH-groepen die waterstofbruggen kunnen vormen). Formuleer een duidelijke conclusie die direct volgt uit je analyse en de gegeven regels. Kernbegrippen: aminozuren, hydrofiel, hydrofoob, enzymspecificiteit, peptidebinding, zijgroepen Veelgemaakte fouten: - De eigenschappen van de zijgroepen van Lys en Glu verkeerd afleiden uit Binas. - Het verschil tussen hydrofiel en hydrofoob niet correct toepassen. - Alleen een conclusie geven ('nee') zonder de onderbouwing op basis van de structuur en de gegeven regels. - Vergeten te controleren op de aanwezigheid van zwavelatomen. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2021/tijdvak-1/vraag/35 ## Vraag 36 – pH-verandering in de darm door alvleessap (2 punten) Na verloop van tijd belandt het deels verteerde voedsel vanuit de maag in de darm. Hier wordt het alvleessap toegevoegd (figuur 2), waardoor de pH in de darm anders is dan die in de maag. Door deze pH-verandering verandert de activiteit van pepsine. Dit is weergegeven in figuur 3. 2p 36 Geef, aan de hand van de samenstelling van het alvleessap, de naam van het deeltje dat de pH-verandering veroorzaakt. Maak gebruik van Binas-tabel 82F of ScienceData-tabel 22.7. Wat kun je verwachten: Je moet de pH-verandering in de darm kunnen verklaren aan de hand van de samenstelling van alvleessap en hierbij het specifieke deeltje kunnen benoemen dat deze verandering veroorzaakt. Je zult Binas of ScienceData moeten gebruiken. Wat moet je kennen: Je moet de begrippen pH, zuren en basen kennen, en weten hoe deze de enzymactiviteit beïnvloeden. Ook moet je de functie van alvleessap in de spijsvertering begrijpen. Wat moet je kunnen: Je moet informatie kunnen aflezen uit figuren (pH-waarden), de juiste tabel in Binas of ScienceData kunnen vinden (samenstelling lichaamsvloeistoffen) en de relevante informatie daaruit kunnen interpreteren om het deeltje te identificeren dat de pH-verandering veroorzaakt. Waar op letten: Let goed op de richting van de pH-verandering (stijging of daling) om te bepalen of je een zuur of een base zoekt. Controleer zorgvuldig de samenstelling van alvleessap in de Binas-tabel en identificeer het deeltje dat verantwoordelijk is voor de pH-stijging. Wees precies in de naamgeving van het deeltje. Kernbegrippen: pH, zuren en basen, spijsvertering, enzymen, Binas-gebruik Veelgemaakte fouten: - Niet herkennen dat een pH-stijging wordt veroorzaakt door een base. - De relevante informatie in Binas niet kunnen vinden. - Een onjuist deeltje noemen, zoals een zuur of een neutraal deeltje. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2021/tijdvak-1/vraag/36 ## Vraag 37 – Pepsine activiteit en pH in de spijsvertering (2 punten) 2p 37 Leg uit, aan de hand van figuur 2 en figuur 3, of de activiteit van pepsine hoger of lager wordt wanneer het alvleessap wordt toegevoegd. 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. einde Wat kun je verwachten: Je moet uitleggen hoe de activiteit van pepsine verandert wanneer alvleessap wordt toegevoegd, door informatie uit twee figuren te combineren. Wat moet je kennen: Je moet de basisprincipes van enzymactiviteit kennen, in het bijzonder het concept van een pH-optimum en hoe pH de enzymactiviteit beïnvloedt (denaturatie). Ook moet je de rol van pepsine in de spijsvertering en de functie van alvleessap begrijpen. Wat moet je kunnen: Je moet informatie uit twee verschillende figuren (een schema en een grafiek) kunnen aflezen en interpreteren. Je moet een verband kunnen leggen tussen de pH-verandering veroorzaakt door alvleessap en de daaruit voortvloeiende verandering in pepsineactiviteit. Je moet je uitleg duidelijk en gestructureerd formuleren, met verwijzing naar de figuren. Waar op letten: Let goed op de pH-waarden in de maag en darm volgens figuur 2. Lees nauwkeurig de enzymactiviteit van pepsine af bij verschillende pH-waarden uit figuur 3. Zorg ervoor dat je de link legt tussen de toevoeging van alvleessap en de verandering in pH, en hoe dit de pepsineactiviteit beïnvloedt. Geef niet alleen een conclusie, maar leg de stappen uit aan de hand van de figuren. Kernbegrippen: enzymactiviteit, pH-optimum, spijsvertering, denaturatie Veelgemaakte fouten: - Verkeerd aflezen van de pH-waarden uit figuur 2. - Verkeerd interpreteren van de grafiek in figuur 3. - De link niet leggen tussen de toevoeging van alvleessap en de pH-verandering. - Alleen een conclusie geven zonder de stappen uit te leggen aan de hand van de figuren. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2021/tijdvak-1/vraag/37 ## Vragen in dit examen ### Vraag 31 – Afbraak van eiwitten: peptidebinding en hydrolyse Wat kun je verwachten: Je krijgt een vraag over de afbraak van eiwitten, waarbij je de naam van de verbroken binding en het type reactie moet benoemen. Er wordt een figuur gegeven die het proces van eiwitafbraak vereenvoudigd weergeeft. Wat moet je kennen: Je moet de structuur van een peptidebinding (amidegroep) kennen en weten dat deze binding voorkomt in eiwitten. Daarnaast moet je het concept van hydrolyse begrijpen als een reactie waarbij een binding wordt verbroken door toevoeging van water. Wat moet je kunnen: Je moet in staat zijn om de karakteristieke groep in een eiwitmolecuul te identificeren die wordt verbroken tijdens de afbraak. Ook moet je het juiste reactietype kunnen benoemen dat hoort bij de afbraak van polymeren (zoals eiwitten) tot monomeren. Waar op letten: Let goed op de specifieke naam van de binding in eiwitten (peptidebinding of amidegroep). Verwar hydrolyse niet met condensatie. Zorg ervoor dat je de termen correct noteert zoals gevraagd in de vraagtekst. Kernbegrippen: peptidebinding, amidegroep, hydrolyse, eiwitten, aminozuren ## Opgaven (tekst van het examen) ### Pagina 1 Examen HAVO 2021 tijdvak 1 maandag 31 mei 13.30 - 16.30 uur scheikunde Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage. Gebruik zo nodig het informatieboek Binas of ScienceData. Dit examen bestaat uit 37 vragen. Voor dit examen zijn maximaal 78 punten te behalen. Voor elk vraagnummer staat hoeveel punten met een goed antwoord behaald kunnen worden. Als bij een vraag een verklaring, uitleg, berekening of afleiding gevraagd wordt, worden aan het antwoord meestal geen punten toegekend als deze verklaring, uitleg, berekening of afleiding ontbreekt. Geef niet meer antwoorden (redenen, voorbeelden e.d.) dan er worden gevraagd. Als er bijvoorbeeld twee redenen worden gevraagd en je geeft er meer dan twee redenen, dan worden alleen de eerste twee in de beoordeling meegeteld. HA-1028-a-21-1-o ### Pagina 2 Ethyllactaat In de elektronica-industrie worden printplaten gemaakt. Tijdens het productieproces van deze printplaten worden hydrofobe stoffen gebruikt die later weer verwijderd moeten worden. Voor het verwijderen van deze stoffen kan ethyllactaat worden gebruikt. Ethyllactaat wordt gevormd uit melkzuur ($C_3H_6O_3$) en ethanol. Hieronder zijn de structuurformules van melkzuur en ethyllactaat weergegeven. [FIGUUR: Structuurformules van melkzuur en ethyllactaat.] Melkzuur wordt op industriële schaal gemaakt door omzetting van sachariden met behulp van micro-organismen. Een voorbeeld van zo'n sacharide is sacharose ($C_{12}H_{22}O_{11}$). Voor de omzetting van sacharose tot melkzuur is ook water nodig. 2p 1 Geef de vergelijking in molecuulformules van de omzetting van sacharose tot melkzuur. Ethyllactaat heeft een uitstekend reinigend vermogen. Bovendien is ethyllactaat zowel met hydrofobe stoffen als met water mengbaar. Een voorwerp dat gereinigd is met ethyllactaat, kan daarna gespoeld worden met water. 2p 2 Leg uit, aan de hand van de structuurformule, dat ethyllactaat zowel met een hydrofobe stof als met water mengbaar is. In een fabriek kan ethyllactaat volgens een continuproces worden gemaakt uit melkzuur en ethanol. De vergelijking van deze omzetting is hieronder weergegeven. $C_3H_6O_3 + C_2H_5OH \rightarrow C_5H_{10}O_3 + H_2O$ (reactie 1) Op de uitwerkbijlage bij dit examen is het onvolledige blokschema van het continuproces weergegeven. In dit blokschema ontbreken enkele stofstromen en de namen van de bijbehorende stoffen. In reactor R1 worden een ruime overmaat ethanol en een melkzuuroplossing geleid. In aanwezigheid van een katalysator wordt het reactiemengsel krachtig geroerd. Hierbij wordt een groot deel van het melkzuur omgezet tot ethyllactaat. Ook treden nevenreacties op waarbij esters ontstaan, zoals de ester van twee moleculen melkzuur. 2p 3 Geef de structuurformule van de ester van twee moleculen melkzuur. HA-1028-a-o 2 / 14 lees verder ### Pagina 3 Voortdurend wordt een deel van het reactiemengsel uit reactor R1 overgebracht naar scheidingsruimte S1. Dit reactiemengsel bestaat uit ethanol, ethyllactaat, melkzuur, water en de esters die zijn ontstaan door nevenreacties. In scheidingsruimte S1 verdampen water, ethanol en ethyllactaat. 2p 4 Geef de namen van de twee bindingstypen die worden verbroken bij het verdampen in scheidingsruimte S1. De stoffen die niet verdampen, worden vanuit scheidingsruimte S1 teruggevoerd naar reactor R1. In reactor R1 wordt een gedeelte van de esters die zijn ontstaan door nevenreacties, omgezet tot melkzuur. De damp uit scheidingsruimte S1 wordt naar scheidingsruimte S2 gebracht. Hier wordt ethyllactaat als vloeistof afgescheiden. In scheidingsruimte S3 worden water en ethanol gescheiden. Water wordt afgevoerd. 3p 5 Maak het blokschema op de uitwerkbijlage compleet. – Teken de pijlen van de ontbrekende stofstromen. Houd daarbij rekening met hergebruik van stoffen. – Noteer de nummers van de onderstaande stoffen bij de juiste pijlen. 1 ethanol 2 ethyllactaat 3 melkzuur 4 esters die zijn ontstaan door nevenreacties 5 water – Alle nummers moeten meer dan één keer worden gebruikt. Volgens de fabrikant kan de productie van ethyllactaat duurzaam worden genoemd. De fabrikant onderbouwt deze bewering aan de hand van de atoomeconomie van reactie 1. 2p 6 Bereken de atoomeconomie voor de vorming van ethyllactaat volgens reactie 1. Gebruik Binas-tabel 37H of ScienceData-tabel 1.7.7. 1p 7 Geef aan waarom een hoge atoomeconomie duurzaam is. Volgens de fabrikant voldoet het proces door de hoge atoomeconomie aan uitgangspunt 2 van de groene chemie. Omdat de fabrikant plantaardige sachariden gebruikt, kan hij ook een ander uitgangspunt van de groene chemie als argument gebruiken om de productie van ethyllactaat duurzaam te noemen. 2p 8 Leg uit welk ander uitgangspunt van de groene chemie dit is. – Gebruik Binas-tabel 97F of ScienceData-tabel 38.6 – Noteer je antwoord als volgt: Er worden plantaardige sachariden gebruikt, dus kan de fabrikant uitgangspunt nummer ... gebruiken, omdat ... HA-1028-a-0 3 / 14 lees verder ►►► ### Pagina 4 Lithium-ionbatterij In veel mobiele telefoons zit een lithium-ionbatterij. Deze batterijen zijn licht, kunnen veel energie leveren en zijn snel op te laden. Het basisontwerp van een lithium-ionbatterij is in figuur 1 schematisch weergegeven. figuur 1 [FIGUUR: Schematische weergave van een lithium-ionbatterij met een energieverbruiker, bestaande uit elektrode A, elektrolyt en elektrode B.] Elektrode A bevat onder andere het metaal lithium (Li). Elektrode B bevat Li$^+$-ionen. Tussen beide elektroden bevindt zich een elektrolyt, dat bestaat uit een polymeer waarin zich een vloeibaar lithiumzout bevindt. Een veelgebruikt polymeer is PEO. De formule van PEO is ($CH_2CH_2O)_n$. Hierin is te zien hoe een Li$^+$-ion van polymeerketen naar polymeerketen wordt doorgegeven, doordat telkens een ander groepje O-atomen het Li$^+$-ion bindt. De binding komt tot stand doordat de O-atomen in PEO enigszins negatief geladen zijn. Dit is het gevolg van een polaire atoombinding tussen de C-atomen en de O-atomen in PEO. Tijdens de stroomlevering bewegen Li$^+$-ionen van elektrode A naar elektrode B. figuur 2 [FIGUUR: Schema van de beweging van Li$^+$-ionen door een polymeermatrijs. Drie polymeerketens (keten 1, 2, 3) zijn getoond met O-atomen, R-groepen en Li$^+$-ionen. Een pijl geeft de beweging van Li$^+$-ionen naar rechts weer.] Legenda: O : O-atomen R : CH$_2$CH$_2$ Li$^+$: Li$^+$-ion 1p 9 Leg uit of figuur 2 een weergave is op microniveau. 2p 10 Geef aan of PEO een thermoplast of een thermoharder is. Licht je antwoord toe aan de hand van een structuurkenmerk uit figuur 2. HA-1028-a-o 4 / 14 lees verder ►►► ### Pagina 5 Een docente bespreekt met haar leerlingen de elektrische geleiding in PEO. Een leerling vraagt of polyetheen ook gebruikt kan worden als elektrisch geleidend polymeer. 11 Teken een fragment uit het midden van de structuurformule van polyetheen. In het getekende fragment moeten drie monomeereenheden zijn verwerkt. 12 Leg uit, aan de hand van de structuurformule van polyetheen, of polyetheen Li⁺-ionen kan binden. De halfreacties die in deze batterij optreden tijdens stroomlevering zijn hieronder vereenvoudigd weergegeven: halfreactie 1: $LiC_6 \rightarrow 6 C + Li^+ + e^-$ halfreactie 2: $CoO_2 + Li^+ + e^- \rightarrow LiCoO_2$ 13 Geef aan welke halfreactie optreedt aan elektrode A en vermeld ook of dit de positieve of de negatieve elektrode is. Noteer je antwoord als volgt: Aan elektrode A treedt halfreactie ... op. Dit is dus de ... elektrode. $CoO_2$ kan worden opgevat als een zout dat bestaat uit kobaltionen en oxide-ionen. $LiCoO_2$ kan worden opgevat als een zout dat bestaat uit lithiumionen, kobaltionen en oxide-ionen. Uit de formules $CoO_2$ en $LiCoO_2$ kan worden afgeleid dat de kobaltionen in $CoO_2$ en in $LiCoO_2$ niet dezelfde lading hebben. 14 Geef de lading van het kobaltion in $CoO_2$ en van het kobaltion in $LiCoO_2$. Noteer je antwoord als volgt: De lading van het kobaltion in $CoO_2$ is ... De lading van het kobaltion in $LiCoO_2$ is ... In een bepaalde lithium-ionbatterij kan maximaal 0,053 mol elektronen worden overgedragen tussen de twee elektroden, voordat deze batterij weer opgeladen moet worden. 15 Bereken hoeveel gram $CoO_2$ deze batterij minstens bevat. Gebruik de vergelijking van halfreactie 2. HA-1028-a-o 5 / 14 lees verder ►►► ### Pagina 6 Veel luchtvaartmaatschappijen hebben vanwege brandgevaar speciale eisen gesteld aan het vervoeren van oplaadbare lithium-ionbatterijen in het laadruim van passagiersvliegtuigen. Het polymeer PEO ontbrandt namelijk gemakkelijk. Bovendien kan de warmte die bij de verbranding vrijkomt ervoor zorgen dat ook andere batterijen ontbranden. 3p 16 Geef de reactievergelijking van de volledige verbranding van PEO. De formule van PEO is $\text{(CH}_2\text{CH}_2\text{O)}_n$. In figuur 3 staan vier energiediagrammen. In deze diagrammen behoort het linker energieniveau bij de beginstoffen en het rechter energieniveau bij de reactieproducten. figuur 3 [FIGUUR: vier energiediagrammen van reacties. Diagram a laat een endotherme reactie zien met een kleine activatie-energie. Diagram b laat een exotherme reactie zien met een gemiddelde activatie-energie. Diagram c laat een endotherme reactie zien met een hoge activatie-energie. Diagram d laat een exotherme reactie zien met een hoge activatie-energie.] diagram a diagram b diagram c diagram d 2p 17 Leg uit welk energiediagram het best in overeenstemming is met de verbranding van het polymeer PEO. Gebruik in je antwoord informatie uit deze opgave. HA-1028-a-o 6 / 14 lees verder ►►► ### Pagina 7 Ga verder op de volgende pagina. HA-1028-a-o 7 / 14 lees verder ► ► ► ### Pagina 8 Bromide in grondwater Schaliegas is aardgas dat in gesteente diep onder het aardoppervlak is opgesloten. Om schaliegas te winnen gebruikt men een methode die fracting wordt genoemd. Hierbij wordt een mengsel van water, zand en chemicaliën onder hoge druk in het gesteente gepompt zodat hierin scheurtjes ontstaan en het schaliegas vrijkomt. Bij fracking ontstaan grote hoeveelheden afvalwater dat onder andere $Br^-$-ionen, $Cl^-$-ionen en $I^-$-ionen bevat. Deze ionen zijn afkomstig van goed oplosbare zouten die in het gesteente voorkomen. 2p 18 Geef de formule van een zout dat bromide-ionen bevat en goed oplosbaar is in water. Maak gebruik van Binas-tabel 45A of ScienceData-tabel 8.4d. Op frackinglocaties worden regelmatig monsters van het grondwater genomen. Om op de frackinglocatie snel het bromidegehalte van het grondwater te bepalen is de methode ontwikkeld die in tekstfragment 1 is beschreven. tekstfragment 1 1 Men maakt gebruik van filtreerpapiertjes waarop eerst een oplossing van chloramine-T en de zuur-base-indicator fenolrood is aangebracht en die men daarna heeft laten drogen. 2 Een druppel grondwater wordt op zo’n filtreerpapiertje aangebracht. Eventueel wordt het grondwater eerst verdund. 3 In aanwezigheid van $Br^-$ vinden achtereenvolgens twee reacties plaats: Reactie 1: $Br^-$ wordt door een reactie met chloramine-T omgezet tot onder andere broom. Reactie 2: het ontstane broom reageert volledig met fenolrood tot onder andere broomfenolblauw. 4 Door beide reacties wordt het gele filtreerpapiertje enigszins blauw. 5 De afname van de gele kleur wordt gemeten met een kleurdetector. 6 Met behulp van een ijklijn wordt het bromidegehalte bepaald. De oplossing waarin de reacties plaatsvinden, heeft een pH van 4,6. Het ontstane broomfenolblauw heeft bij deze pH een blauwe kleur. 2p 19 Bereken de $[H^+]$ in $mol\ L^{-1}$ in de oplossing waarin de reacties plaatsvinden. Geef de uitkomst in het juiste aantal significante cijfers. 2p 20 Leg uit met behulp van tekstfragment 1 en Binas-tabel 52A of ScienceData-tabel 9.1d, dat de kleur van het filtreerpapiertje eerst geel is en dan verandert naar blauw. Noteer je antwoord als volgt: eerst geel omdat... verandert naar blauw doordat ... HA-1028-a-o 8 / 14 lees verder ►►► Beschikbaar gesteld door Stichting Studiegbegeleiding Leiden (SSL). ### Pagina 9 Reaktie 2 is een reactie van fenolrood ($C_{19}H_{14}O_5S$) met broom. Daarbij worden per molecuul fenolrood vier H-atomen vervangen door vier Br-atomen. Bij reaktie 2 ontstaan broomfenolblauw en één andere stof. Deze reaktie is vergelijkbaar met de substitutiereaktie van een alkaan met een halogeen en is op de uitwerkbijlage onvolledig weergegeven. 3p 21 Maak de vergelijking van reaktie 2 op de uitwerkbijlage compleet. Gebruik molecuulformules. De hoeveelheden chloramine-T en fenolrood die op het filtreerpapiertje zijn aangebracht, zijn zo gekozen dat bromidegehaltes tot maximaal 10 massa-ppm gemeten kunnen worden. Wanneer bij punt 2 een grondwatermonster met een bromidegehalte hoger dan 10 massa-ppm wordt aangebracht, zal een onjuist bromidegehalte worden gemeten. 2p 22 Leg uit of het gemeten gehalte in dat geval te hoog of te laag zal zijn. In figuur 1 is de ijklijn weergegeven die is gemaakt met behulp van een aantal oplossingen met elk een bekend bromidegehalte. In de figuur is het bromidegehalte uitgezet tegen de kleurintensiteit. De kleurintensiteit komt overeen met een bepaalde hoeveelheid van de beginstof fenolrood, die afneemt naarmate er meer bromide aanwezig is. [FIGUUR: Grafiek met op de y-as 'kleurintensiteit' (van 165 tot 190) en op de x-as 'bromidegehalte (massa-ppm)' (van 0 tot 10). Er is een dalende lijn getekend met drie datapunten.] Een wetenschapper onderzoekt het bromidegehalte van een grondwatermonster. Hij voert de bepaling uit tekstfragment 1 uit. Bij punt 2 verdunt hij het grondwatermonster door in een reageerbuisje 2,00 mL grondwater met 8,00 mL gedestilleerd water te mengen. Hij meet vervolgens een kleurintensiteit van 180. Met behulp van de grafiek en de beschreven verdunning berekent hij het bromidegehalte van het grondwatermonster, in massa-ppm. 3p 23 Geef deze berekening. Lees af op één decimaal nauwkeurig en geef de uitkomst in het juiste aantal significante cijfers. HA-1028-a-o 9 / 14 lees verder ▻▻▻ ### Pagina 10 Groen is niet vers Hoeveel dagen kun je een verse salade bewaren? En in hoeverre wordt de houdbaarheid beïnvloed door de temperatuur? Een tijd-temperatuur-indicator (TTI), ontworpen door Andrew Mills, laat dit in een oogopslag zien. Deze TTI is een blauwgekleurde, temperatuurgevoelige sticker. Zolang de sticker blauw is, is de salade vers. Als de sticker naar groen of zelfs geel is verkleurd, dan is de salade bedorven. De TTI bestaat uit twee lagen (zie figuur 1). De toplaag van de sticker bestaat uit een folie waarop een mengsel van polymeer A en ammoniumwaterstofcarbonaat (NH₄HCO₃) is aangebracht. De kleurlaag bestaat uit een folie waarop een mengsel van polymeer B, een weekmaker en de indicator broomfenolblauw (BFB) is aangebracht. figuur 1 [FIGUUR: Schema met lagen van een sticker. Bovenste laag: folie met daaronder polymeer A en ammoniumwaterstofcarbonaat (NH₄HCO₃). Daaronder: folie met daaronder polymeer B, weekmaker en broomfenolblauw (BFB). Daaronder: folie. De bovenste twee lagen worden aangeduid met "toplaag" en de onderste twee met "kleurlaag".] De toplaag van de sticker houdt de TTI blauw zolang de TTI niet wordt gebruikt. Dit komt doordat in deze laag een reactie optreedt waarbij ammoniak ontstaat (reactie 1). Deze ammoniak wordt door de kleurlaag opgenomen en kleurt de indicator (BFB) blauw (reactie 2). $$ \text{NH}_4\text{HCO}_3\text{(s)} \rightarrow \text{NH}_3\text{(g)} + \text{CO}_2\text{(g)} + \text{H}_2\text{O(g)} $$ (reactie 1) $$ \text{NH}_3 + \text{BFB} \rightarrow \text{NH}_3\text{BFB} $$ (reactie 2) (geel) (blauw) Reactie 1 verloopt langzaam, waardoor een ongebruikte sticker maandenlang houdbaar blijft. 2p 24 Bereken de reactiewarmte van reactie 1 in J per mol NH₄HCO₃ ($T = 298\text{ K}$ en $p = p_0$). - Gebruik Binas-tabel 57 of ScienceData-tabel 9.2. - De vormingswarmte van NH₄HCO₃ is $−8,45 \cdot 10^5\text{ J mol}^{−1}$. HA-1028-a-o 10 / 14 lees verder ►►► ### Pagina 11 Een winkelier plakt de TTI op een bakje verse salade en verwijdert de toplaag van de sticker. Daarna verkleurt de indicator geleidelijk van blauw via groen tot geel doordat het gele BFB volgens reactie 3 wordt teruggevormd. Door de kleurverandering wordt zichtbaar hoe vers het product is. NH$_3$BFB $\to$ NH$_3$ + BFB (blauw) (geel) (reactie 3) De activeringsenergie van reactie 3 is ongeveer even groot als de activeringsenergie van reacties die plaatsvinden tijdens voedselbederf. Wanneer in plaats van BFB een andere indicator wordt gebruikt, die verkleurt door een reactie met een aanzienlijk hogere activeringsenergie, zou de TTI minder betrouwbaar zijn. 2p 25 Bereideneer dat een hogere activeringsenergie de TTI minder betrouwbaar maakt. Neem aan dat de overige factoren gelijk zijn. Door het verwijderen van de toplaag kunnen de ammoniakmoleculen die bij reactie 3 ontstaan in de omgevingslucht vrijkomen. Hierdoor is er steeds minder NH$_3$BFB en zal de TTI steeds geler kleuren. Om vrij te kunnen komen in de omgevingslucht moeten de ammoniakmoleculen door de kleurlaag heen bewegen. Dit gaat gemakkelijker wanneer het polymeer waaruit de kleurlaag bestaat een weekmaker bevat. 2p 26 Leg uit waardoor een weekmaker ervoor zorgt dat ammoniak gemakkelijker uit de kleurlaag vrijkomt. Formuleer je antwoord op microniveau. 2p 27 Leg uit, met behulp van het botsende-deeltjesmodel, dat de TTI in de koelkast (5 °C) langzamer verkleurt dan bij kamertemperatuur (20 °C). Uit de TTI komt een kleine hoeveelheid ammoniak vrij. Ammoniak heeft een indringende geur en een lage geurdrempel. De geurdrempel is de laagste concentratie van een gasvormige stof in lucht die waarneembaar is voor de mens. Toch zal de lucht in een koelkast volgens Andrew Mills niet naar ammoniak gaan ruiken, zelfs niet als een koelkast veel TTI's bevat. 3p 28 Bereken hoeveel TTI's in een bepaalde koelkast aanwezig kunnen zijn voordat de geurdrempel overschreden wordt. Ga bij de berekening uit van de volgende gegevens: - Per TTI komt maximaal 9,2 · 10$^{-8}$ mol ammoniak vrij. - De geurdrempel van ammoniak is 3,7 mg m$^{-3}$. - De koelkast heeft een inhoud van 183 L. HA-1028-a-o 11 / 14 lees verder ►►► ### Pagina 12 Eiwitvertering Voedsel bevat de voedingsstoffen die het lichaam nodig heeft. Deze voedingsstoffen kunnen op basis van de chemische structuur in drie groepen worden ingedeeld. De eiwitten vormen een van deze groepen. 2p 29 Geef de namen van de twee andere groepen voedingsstoffen. Tijdens het eten belandt voedsel via de mond in de maag. De vloeistof in de maag is zuur, doordat bepaalde cellen van de maagwand zoutzuur afgeven. Dit zoutzuur kan worden opgevat als een oplossing die $5,8$ g HCl per liter bevat. 2p 30 Bereken de pH van een oplossing die $5,8$ g HCl per liter bevat. De zure maagvloeistof bevat ook het enzym pepsine. Pepsine is een eiwit dat de afbraak van voedingseiwitten versnelt. Bij deze afbraak wordt steeds een binding tussen twee aminozureenheden in de keten van een voedingseiwitmolecuul verbroken. 2p 31 Geef de naam van de karakteristieke groep waarvan de binding wordt verbroken, en geef de naam van het reactietype dat daarbij optreedt. Noteer je antwoord als volgt: naam karakteristieke groep: ... naam reactietype: ... Het verbreken van deze bindingen is een proces dat in 2 stappen verloopt. Dit proces is vereenvoudigd weergegeven in figuur 1. In figuur 1 zijn ook twee zijgroepen van het pepsinemolecuul weergegeven. Zijgroep A is geïoniseerd doordat deze een H+-ion heeft afgestaan. figuur 1 [FIGUUR: Drie stappen van de afbraak van een voedingsmolecuul door pepsine. In stap 1 bindt het voedingsmolecuul aan het actieve centrum van pepsine. In stap 2 wordt de binding in het voedingsmolecuul verbroken, waarbij een watermolecuul betrokken is. Zijgroep A van pepsine verliest een proton.] 2p 32 Geef aan bij welke stap in figuur 1 zijgroep A optreedt als base. Licht je antwoord toe. HA-1028-a-o 12 / 14 le s verder ### Pagina 13 Zowel uit de tekst van deze opgave als uit figuur 1 blijkt dat pepsine een enzym is. 2p 33 Licht toe, aan de hand van een kenmerk dat is gegeven in de tekst van deze opgave en een kenmerk dat is af te leiden uit figuur 1, dat pepsine een enzym is. Noteer je antwoord als volgt: kenmerk gegeven in de tekst: ... kenmerk afgeleid uit figuur 1: ... Hieronder is een fragment weergegeven van de primaire structuur van een eiwitmolecuul dat in voedsel kan voorkomen. ~Cys-Phe-Asp-Val-Phe-Lys-Glu~ Dit fragment kan met behulp van een pepsinemolecuul worden afgebroken tot onder meer het onderstaande molecuul. Phe-Asp-Val 3p 34 Geef de structuurformule van dit molecuul. Gebruik Binas-tabel 67H of ScienceData-tabel 13.7c. Pepsinemoleculen kunnen niet tussen alle aminozuureenheden bindingen verbreken, maar wel: – de binding tussen twee aminozuureenheden met beide een hydrofobe zijgroep, – de binding tussen een aminozuureenheid met een hydrofobe zijgroep en een aminozuureenheid met een zwavelbevattende zijgroep. 2p 35 Leg uit of verwacht mag worden dat een pepsinemolecuul de binding tussen de aminozuureenheden Lys en Glu kan verbreken. Geef je antwoord aan de hand van bovenstaande informatie en de structuurformules in Binas-tabel 67H of ScienceData-tabel 13.7c. Let op: de laatste vragen van dit examen staan op de volgende pagina. HA-1028-a-o 13 / 14 lees verder ►►► ### Pagina 14 Na verloop van tijd belandt het deels verteerde voedsel vanuit de maag in de darm. Hier wordt het alvleessap toegevoegd (figuur 2), waardoor de pH in de darm anders is dan die in de maag. Door deze pH-verandering verandert de activiteit van pepsine. Dit is weergegeven in figuur 3. figuur 2 [FIGUUR: Anatomische illustratie van het menselijk spijsverteringsstelsel met aanduidingen voor maag (pH = 1,5 tot 3,5) en alvleessap, en darm (pH tot 8,0).] figuur 3 [FIGUUR: Grafiek met op de y-as de enzymactiviteit (%) van 0 tot 100 en op de x-as de pH van 0 tot 8. De grafiek toont een piek in de activiteit rond pH 2 en een snelle daling van de activiteit vanaf pH 4,5 tot pH 6.] 2p 36 Geef, aan de hand van de samenstelling van het alvleessap, de naam van het deeltje dat de pH-verandering veroorzaakt. Maak gebruik van Binas-tabel 82F of ScienceData-tabel 22.7. 2p 37 Leg uit, aan de hand van figuur 2 en figuur 3, of de activiteit van pepsine hoger of lager wordt wanneer het alvleessap wordt toegevoegd. 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. HA-1028-a-0 14 / 14 einde