# Eindexamen Scheikunde HAVO 2022 tijdvak 2 > Openbaar eindexamen. Bekijk en oefen het examen: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2022/tijdvak-2 ## Vraag 1 – Berekening van [H⁺] uit pH en significante cijfers (2 punten) Bereken de [H⁺] in mol L⁻¹ van een oplossing met een pH van 4,7. Geef de uitkomst in het juiste aantal significante cijfers. Wat kun je verwachten: Je moet de concentratie van H⁺-ionen berekenen uit een gegeven pH-waarde en de uitkomst in het juiste aantal significante cijfers geven. Wat moet je kennen: De definitie van pH en de relatie tussen pH en [H⁺]. De regels voor significante cijfers, specifiek voor logaritmische waarden zoals pH. Wat moet je kunnen: De inverse bewerking van de logaritme uitvoeren (10-macht) en de regels voor significante cijfers correct toepassen bij de uitkomst van een berekening met logaritmes. Waar op letten: Let op het correct omrekenen van pH naar [H⁺] met 10⁻pH. Wees extra alert op het toepassen van de juiste significantie: het aantal decimalen in de pH bepaalt het aantal significante cijfers in de concentratie. Kernbegrippen: pH, zuurgraad, concentratie H+ ionen, significante cijfers Veelgemaakte fouten: - Verkeerd aantal significante cijfers toepassen (de regel voor pH/logaritmes is dat het aantal decimalen in de pH-waarde het aantal significante cijfers in de concentratie bepaalt). - Rekenmachinefout bij het berekenen van de 10-macht. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2022/tijdvak-2/vraag/1 ## Vraag 2 – Oxidator of reductor: ClO₂ in halfreactie a (2 punten) 2p 2 Leg uit of ClO_2 in halfreactie a reageert als oxidator of als reductor. ClO_2^- wordt in reactie 1 omgezet en tijdens de reactie van ClO_2 met lignine weer gevormd. Toch is ClO_2^- geen katalysator. Wat kun je verwachten: Je moet uitleggen of ClO₂ in de gegeven halfreactie reageert als oxidator of als reductor, gebaseerd op elektronenoverdracht. Wat moet je kennen: Je moet de definities van een oxidator en een reductor kennen, en weten hoe je deze herkent aan de hand van elektronenopname of -afgifte in een halfreactie. Wat moet je kunnen: Je moet een halfreactie kunnen analyseren om te bepalen of een deeltje elektronen opneemt of afstaat, en op basis daarvan de rol als oxidator of reductor kunnen toewijzen en uitleggen. Waar op letten: Let goed op de lading van de deeltjes voor en na de reactie. Een toename van negatieve lading (of afname van positieve lading) duidt op elektronenopname, wat kenmerkend is voor een oxidator. Een afname van negatieve lading (of toename van positieve lading) duidt op elektronenafgifte, wat kenmerkend is voor een reductor. Kernbegrippen: redoxreactie, oxidator, reductor, halfreactie, elektronenoverdracht Veelgemaakte fouten: - Het verwarren van de termen oxidator en reductor. Een oxidator wordt zelf gereduceerd (neemt elektronen op), terwijl een reductor zelf wordt geoxideerd (staat elektronen af). Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2022/tijdvak-2/vraag/2 ## Vraag 3 – Is ClO₂⁻ een katalysator? (2 punten) ClO₂⁻ wordt in reactie 1 omgezet en tijdens de reactie van ClO₂ met lignine weer gevormd. Toch is ClO₂⁻ geen katalysator. Leg uit met behulp van reactie 1 en halfreactie a dat ClO₂⁻ geen katalysator is. Wat kun je verwachten: Je moet uitleggen waarom ClO₂⁻ geen katalysator is, ondanks dat het wordt omgezet en later weer gevormd. Je gebruikt hiervoor de gegeven reactie 1 en halfreactie a. Wat moet je kennen: Je moet de definitie van een katalysator kennen: een stof die de reactiesnelheid beïnvloedt, maar zelf niet wordt verbruikt tijdens de reactie. Ook moet je kunnen werken met molverhoudingen en stoichiometrie in reactievergelijkingen. Wat moet je kunnen: Je moet de molverhoudingen van ClO₂⁻ in reactie 1 en halfreactie a kunnen vergelijken. Je moet kunnen redeneren dat een netto verbruik van een stof betekent dat het geen katalysator is. Waar op letten: Let goed op de molverhoudingen in beide reacties. Controleer of de hoeveelheid ClO₂⁻ die wordt verbruikt exact gelijk is aan de hoeveelheid die wordt teruggevormd. Let ook op eventuele bijproducten die uit ClO₂⁻ ontstaan en niet meer worden omgezet naar ClO₂⁻. Kernbegrippen: katalysator, stoichiometrie, molverhouding, reactievergelijking Veelgemaakte fouten: - Een stof die wordt verbruikt en later weer wordt gevormd aanzien voor een katalysator, zonder te controleren of de hoeveelheden gelijk zijn. - Niet opmerken dat er een bijproduct (Cl⁻) wordt gevormd uit de vermeende katalysator, wat netto verbruik betekent. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2022/tijdvak-2/vraag/3 ## Vraag 4 – Hydratatie en waterstofbruggen bij functionele groepen (3 punten) 3p 4 Voer de volgende opdrachten uit op de uitwerkbijlage: - Teken twee watermoleculen die de geladen groep hydrateren. - Teken nog eens twee watermoleculen die elk met een waterstofbrug zijn verbonden met de ontstane zuurgroep. Geef de waterstofbruggen weer met stippellijntjes (\bullet\bullet\bullet). - Geef de watermoleculen weer met H O_H stap 2 en 3 Na het verwijderen van de lignine wordt de hemicellulose uit het hout verwijderd met natronloog. Van het hout blijft dan alleen de cellulose over, die nog een kleine hoeveelheid water bevat. Dit water moet ook nog worden verwijderd. Hiertoe wordt de cellulose sterk afgekoeld, zodat het aanwezige water bevriest. Door de luchtdruk steeds laag te houden, verdampt het bevroren water en wordt dit vervolgens afgevoerd. Deze scheidingsmethode heet ‘vriesdrogen’ en heeft overeenkomsten met het indampen van een oplossing. Zo zijn bijvoorbeeld de fasen van het water en van het residu, direct na uitvoering van het vriesdrogen, gelijk aan de fasen direct na uitvoering van het indampen van een oplossing. Wat kun je verwachten: Je moet de interactie tussen watermoleculen en specifieke functionele groepen (een geladen carboxylaatgroep en een carbonzuurgroep) kunnen tekenen. Dit omvat het correct weergeven van hydratatie en waterstofbruggen. Wat moet je kennen: Je moet de structuur van een watermolecuul (H-O-H) kennen en de concepten van polariteit, ion-dipoolinteracties (hydratatie) en waterstofbruggen begrijpen. Ook moet je de functionele groepen carbonzuur (-COOH) en carboxylaat (-COO⁻) herkennen. Wat moet je kunnen: Je moet in staat zijn om: 1. Watermoleculen correct te tekenen (H-O-H). 2. De oriëntatie van watermoleculen bij een geladen groep (O⁻) correct weer te geven, waarbij de H-atomen naar de O⁻ wijzen. 3. Waterstofbruggen met stippellijntjes (•••) te tekenen tussen watermoleculen en de zuurgroep, waarbij de juiste atomen betrokken zijn (H van water naar O van zuurgroep, of H van zuurgroep naar O van water). Waar op letten: Let goed op de oriëntatie van de watermoleculen bij de geladen O⁻ groep (H-atomen naar O⁻). Zorg ervoor dat je waterstofbruggen correct tekent (tussen H gebonden aan O en een vrij elektronenpaar op O) en deze met stippellijntjes weergeeft. Verwar de geladen groep (-COO⁻) niet met de zuurgroep (-COOH). Teken in totaal vier watermoleculen, twee bij elke groep. Kernbegrippen: waterstofbrug, hydratatie, ion-dipoolinteractie, polariteit, structuurformules, functionele groepen, carbonzuur, carboxylaat Veelgemaakte fouten: - De oriëntatie van watermoleculen bij de hydratatie van het negatieve ion (O⁻) verkeerd tekenen; de positieve H-atomen moeten naar het negatieve ion wijzen. - Een waterstofbrug incorrect tekenen, bijvoorbeeld tussen twee zuurstofatomen of met een waterstofatoom dat niet aan O, N of F gebonden is. - Vergeten de waterstofbruggen met stippellijnen weer te geven zoals gevraagd. - De 'geladen groep' (-COO⁻) en de 'zuurgroep' (-COOH) met elkaar verwarren. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2022/tijdvak-2/vraag/4 ## Vraag 5 – Fasen na vriesdrogen van cellulose (2 punten) stap 2 en 3 Na het verwijderen van de lignine wordt de hemicellulose uit het hout verwijderd met natronloog. Van het hout blijft dan alleen de cellulose over, die nog een kleine hoeveelheid water bevat. Dit water moet ook nog worden verwijderd. Hiertoe wordt de cellulose sterk afgekoeld, zodat het aanwezige water bevriest. Door de luchtdruk steeds laag te houden, verdampt het bevroren water en wordt dit vervolgens afgevoerd. Deze scheidingsmethode heet ‘vriesdrogen’ en heeft overeenkomsten met het indampen van een oplossing. Zo zijn bijvoorbeeld de fasen van het water en van het residu, direct na uitvoering van het vriesdrogen, gelijk aan de fasen direct na uitvoering van het indampen van een oplossing. Geef de toestandsaanduidingen van het residu en van het water direct na het vriesdrogen van cellulose. Noteer je antwoord als volgt: toestandsaanduiding residu: ... toestandsaanduiding water: ... Wat kun je verwachten: Je moet de toestandsaanduidingen (vast, vloeibaar, gas) geven van het residu (cellulose) en het water direct na het vriesdrogen. Wat moet je kennen: Je moet de betekenis van de toestandsaanduidingen (s, l, g) kennen en weten wat vriesdrogen inhoudt als scheidingsmethode. Ook is het belangrijk te begrijpen dat vriesdrogen overeenkomsten heeft met indampen, waarbij een vaste stof achterblijft en de vloeistof verdampt. Wat moet je kunnen: Je moet de informatie uit de tekst kunnen toepassen om de juiste fasen van de stoffen te bepalen na het vriesdrogen. Waar op letten: Let goed op de beschrijving van vriesdrogen: 'het aanwezige water bevriest' en 'verdampt het bevroren water'. Dit betekent dat het water direct van vast naar gas gaat (sublimatie). Het residu (cellulose) is een vaste stof. Verwar vriesdrogen niet met smelten of koken, en denk niet dat het water na het proces nog vloeibaar is. Kernbegrippen: faseovergangen, scheidingsmethoden, vriesdrogen, indampen, toestandsaanduidingen Veelgemaakte fouten: - Verwarren van vriesdrogen met smelten en koken. Vriesdrogen is sublimeren (vast naar gas). - Denken dat het water vloeibaar is (l) in plaats van gasvormig (g) na het proces. - Het residu (cellulose) is een vaste stof, dit niet verwarren met een opgeloste stof (aq). Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2022/tijdvak-2/vraag/5 ## Vraag 6 – Condensatiereactie: Afsplitsing van stof X (1 punt) 1p 6 Geef aan welke stof (X) bij deze reactie wordt afgesplitst. Olie is een mengsel van koolwaterstoffen. Wat kun je verwachten: Je krijgt een reactieschema te zien van de vorming van houtspons, waarbij polysiloxaan en cellulose reageren. Je moet de afgesplitste stof (X) benoemen die ontstaat bij deze reactie. Wat moet je kennen: Je moet de definitie en kenmerken van een condensatiereactie kennen, inclusief welke atomen of moleculen typisch worden afgesplitst. Specifiek moet je weten dat bij de vorming van een Si-O-C binding uit Si-OH en C-OH groepen, water wordt afgesplitst. Wat moet je kunnen: Je moet een reactieschema kunnen analyseren en herkennen dat het om een condensatiereactie gaat. Je moet de functionele groepen (hydroxylgroepen) kunnen identificeren die betrokken zijn bij de reactie en daaruit de afgesplitste stof kunnen afleiden. Waar op letten: Let goed op de functionele groepen die met elkaar reageren (Si-OH en C-OH) en welke atomen van deze groepen verdwijnen om de nieuwe binding te vormen. Dit helpt je om de afgesplitste molecuul te identificeren. Verwar een condensatiereactie niet met andere typen reacties, zoals polymerisatie zonder afsplitsing. Kernbegrippen: condensatiereactie, polymerisatie, hydroxylgroep Veelgemaakte fouten: - Niet herkennen van een condensatiereactie. - Verwarring over welke atomen de afgesplitste molecuul vormen. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2022/tijdvak-2/vraag/6 ## Vraag 7 – Oliebinding aan houtspons versus cellulose (2 punten) 2p 7 Leg uit waardoor olie beter aan houtspons bindt dan aan cellulose. Gebruik de structuurformules die zijn weergegeven in figuur 2. Geabsorbeerde olie kan uit houtspons worden verwijderd door deze eenvoudigweg eruit te persen. De houtspons veert daarna terug tot zijn oude vorm en kan opnieuw worden gebruikt. Onderzoekers hebben de opname van olie door de houtspons gemeten tijdens een aantal cycli van opname en uitpersen. De resultaten zijn in figuur 3 weergegeven. De opname van olie is uitgedrukt in het aantal gram olie dat per gram houtspons is opgenomen. Wat kun je verwachten: Je moet uitleggen waarom olie beter bindt aan houtspons dan aan cellulose, gebaseerd op de structuurformules in figuur 2. Dit vereist kennis van intermoleculaire krachten en polariteit. Wat moet je kennen: Je moet de begrippen hydrofiel, hydrofoob, polariteit, vanderwaalsbinding en waterstofbrug kennen. Ook moet je de relatie tussen de chemische structuur (OH-groepen, CH₃-groepen) en deze eigenschappen begrijpen. Wat moet je kunnen: Je moet de structuurformules in figuur 2 kunnen analyseren om de verschillen in functionele groepen tussen cellulose en houtspons te identificeren. Vervolgens moet je deze verschillen kunnen koppelen aan de polariteit en de mogelijke intermoleculaire krachten, en dit toepassen op de binding met olie. Waar op letten: Let erop dat je de eigenschappen van olie (hydrofoob/apolair) expliciet benoemt. Leg duidelijk de link tussen de aanwezige functionele groepen (OH-groepen vs CH₃-groepen) en de resulterende eigenschappen (hydrofiel vs hydrofoob). Pas de 'soort zoekt soort' regel correct toe om de binding te verklaren. Kernbegrippen: intermoleculaire krachten, hydrofiel, hydrofoob, polariteit, vanderwaalsbinding, waterstofbrug, polymeren, cellulose, polysiloxaan Veelgemaakte fouten: - Vergeten de eigenschappen van olie (hydrofoob/apolair) te noemen. - Niet expliciet de link leggen tussen de structuur (OH-groepen vs CH₃-groepen) en de eigenschap (hydrofiel vs hydrofoob). - De 'soort zoekt soort' regel niet correct toepassen. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2022/tijdvak-2/vraag/7 ## Vraag 8 – Olie uitpersen uit houtspons: niet alles komt eruit (1 punt) 1p 8 Geef aan hoe uit figuur 3 blijkt dat de olie niet volledig uit de houtspons geperst kan worden. In 2018 botste in de Rotterdamse haven een Noorse olietanker op een steiger, waardoor de tanker 200 ton olie verloor. Wat kun je verwachten: Je moet uit een grafiek aflezen dat een proces niet volledig is. In dit geval gaat het om het uitpersen van olie uit een houtspons. Je moet kunnen aantonen dat er na het uitpersen nog olie achterblijft. Wat moet je kennen: Je moet weten hoe je een lijngrafiek met meerdere processen (opname en uitpersen) interpreteert. Specifiek moet je de betekenis van de y-as (opgenomen olie) en de x-as (aantal cycli) begrijpen, en de legenda kunnen toepassen om de verschillende lijnen te onderscheiden. Wat moet je kunnen: Je moet specifieke waarden of trends uit de grafiek kunnen aflezen en deze gebruiken als bewijs voor je antwoord. Je moet kunnen beargumenteren waarom de grafiek aantoont dat de olie niet volledig uit de houtspons geperst kan worden, door te verwijzen naar de hoeveelheid olie die na het uitpersen achterblijft. Waar op letten: Let goed op de gestippelde lijnen die het uitpersen weergeven. Kijk naar de waarde op de y-as waar deze lijnen eindigen. Als deze waarde niet nul is, betekent dit dat er olie achterblijft. Wees specifiek in je antwoord, noem bijvoorbeeld de hoeveelheid olie die achterblijft of vergelijk de opgenomen en uitgeperste hoeveelheden. Kernbegrippen: grafiek interpretatie, experimentele data analyse Veelgemaakte fouten: - Alleen kijken naar de opname (pieken) en niet naar de situatie na uitpersen (dalen). - Onvoldoende specifiek zijn, bijvoorbeeld 'de lijn gaat niet naar nul' zonder te specificeren welke lijn of welk proces bedoeld wordt. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2022/tijdvak-2/vraag/8 ## Vraag 9 – Olie opruimen met houtspons: berekening van benodigde cycli (3 punten) In 2018 botste in de Rotterdamse haven een Noorse olietanker op een steiger, waardoor de tanker 200 ton olie verloor. Bereken aan de hand van figuur 3 hoeveel cycli van opname en uitpersen minimaal nodig zijn om 200 ton olie uit het water van de haven te verwijderen met behulp van 100 kg houtspons. Lees de opgenomen olie af in één decimaal. Neem aan dat: − de gemiddelde opname per cyclus overeenkomt met die van cyclus 8. − 1 ton = 10³ kg Wat kun je verwachten: Je moet berekenen hoeveel cycli van opname en uitpersen minimaal nodig zijn om 200 ton olie uit het water te verwijderen met 100 kg houtspons. Hierbij gebruik je gegevens uit figuur 3 en de aanname dat de gemiddelde opname per cyclus overeenkomt met die van cyclus 8. Wat moet je kennen: Je moet weten hoe je eenheden omrekent (ton naar kg, gram naar kg). Je moet ook begrijpen wat 'opname per cyclus' betekent in de context van opname en uitpersen. Wat moet je kunnen: Je moet waarden nauwkeurig kunnen aflezen uit een grafiek (figuur 3) tot één decimaal. Je moet de netto opnamecapaciteit per cyclus kunnen berekenen. Je moet verhoudingsrekenen toepassen om de totale benodigde cycli te bepalen en het eindantwoord correct afronden. Waar op letten: Let goed op het aflezen van de waarden uit figuur 3, vooral de opname en de resterende olie na uitpersen voor cyclus 8. Vergeet niet de resterende olie af te trekken om de netto opname te bepalen. Controleer je eenheden bij het omrekenen van ton naar kg en gram naar kg. Rond het aantal cycli altijd naar boven af, want een deel van een cyclus is niet voldoende om de resterende olie te verwijderen. Kernbegrippen: rekenen met eenheden, omrekenen van eenheden, aflezen van een grafiek, verhoudingsrekenen Veelgemaakte fouten: - Verkeerd aflezen van de waarden uit de grafiek. - Vergeten de resterende olie na uitpersen (7,2 g/g) af te trekken van de opgenomen hoeveelheid (22,8 g/g), en dus rekenen met de bruto opname in plaats van de netto opname. - Fouten bij het omrekenen van eenheden, zoals ton naar kg of gram naar kg. - Incorrect afronden van het eindantwoord; 128,2 betekent dat 128 cycli niet genoeg zijn, dus er is een 129e cyclus nodig. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2022/tijdvak-2/vraag/9 ## Vraag 10 – Verbrandingssnelheid en deeltjesgrootte van ijzerpoeder (2 punten) 2p 10 Leg uit met behulp van het botsende-deeltjesmodel dat de verbrandingssnelheid van ijzerpoeder hoger wordt, wanneer eenzelfde massa ijzerpoeder met een kleinere deeltjesgrootte wordt gebruikt. De verbranding van ijzerpoeder in ruimte II verloopt specifiek: de zuurstof reageert aan het oppervlak van de ijzerpoederdeeltjes en er vormt zich een korst van ijzeroxide. Dit is weergegeven in figuur 1. De korst wordt steeds dikker en uiteindelijk blijft er een vast deeltje over dat voornamelijk uit Fe_2O_3 bestaat. figuur 1 ijzer zuurstof korst van ijzeroxide poederdeeltje Wanneer ijzerpoederdeeltjes reageren in ruimte II nemen ze in massa toe. Wanneer de poederdeeltjes na de verbranding groot en zwaar genoeg zijn, zakken ze naar de onderkant van de verbrandingskamer en komen ze in een opvangruimte terecht (ruimte III). Wat kun je verwachten: Je moet uitleggen waarom de verbrandingssnelheid van ijzerpoeder toeneemt bij een kleinere deeltjesgrootte, gebruikmakend van het botsende-deeltjesmodel. De uitleg moet de relatie tussen deeltjesgrootte, contactoppervlak en het aantal botsingen per tijdseenheid duidelijk maken. Wat moet je kennen: Je moet de basisprincipes van het botsende-deeltjesmodel kennen, inclusief de factoren die de reactiesnelheid beïnvloeden, zoals de verdelingsgraad/contactoppervlak. Ook moet je weten wat 'effectieve botsingen' zijn. Wat moet je kunnen: Je moet een logische redenering kunnen opbouwen die de invloed van deeltjesgrootte op de reactiesnelheid verklaart aan de hand van het botsende-deeltjesmodel. Dit betekent dat je de stappen van kleinere deeltjesgrootte → groter contactoppervlak → meer (effectieve) botsingen → hogere reactiesnelheid correct moet kunnen verbinden. Waar op letten: Let erop dat je de redenering volledig maakt: van deeltjesgrootte naar contactoppervlak en vervolgens naar het aantal botsingen. Vermijd het overslaan van stappen. Gebruik de termen 'verdelingsgraad' of 'contactoppervlak' correct. Hoewel niet strikt vereist, is het goed om te vermelden dat het om 'effectieve' botsingen gaat. Kernbegrippen: reactiesnelheid, botsende-deeltjesmodel, verdelingsgraad, contactoppervlak, effectieve botsingen Veelgemaakte fouten: - Het overslaan van een stap in de redenering, bijvoorbeeld direct van 'kleinere deeltjes' naar 'meer botsingen' gaan zonder het 'grotere contactoppervlak' te noemen. - Vergeten te specificeren dat het om 'effectieve' botsingen gaat, hoewel dit in het CV niet strikt vereist lijkt. - De term 'verdelingsgraad' of 'contactoppervlak' niet correct gebruiken. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2022/tijdvak-2/vraag/10 ## Vraag 11 – Massaverandering bij de verbranding van ijzerpoeder (1 punt) De verbranding van ijzerpoeder in ruimte II verloopt specifiek: de zuurstof reageert aan het oppervlak van de ijzerpoederdeeltjes en er vormt zich een korst van ijzeroxide. Dit is weergegeven in figuur 1. De korst wordt steeds dikker en uiteindelijk blijft er een vast deeltje over dat voornamelijk uit Fe₂O₃ bestaat. Wanneer ijzerpoederdeeltjes reageren in ruimte II nemen ze in massa toe. Wanneer de poederdeeltjes na de verbranding groot en zwaar genoeg zijn, zakken ze naar de onderkant van de verbrandingskamer en komen ze in een opvangruimte terecht (ruimte III). Geef een verklaring voor het toenemen van de massa van de poederdeeltjes. Wat kun je verwachten: Je moet kunnen verklaren waarom de massa van ijzerpoederdeeltjes toeneemt tijdens de verbranding, gebaseerd op de chemische reactie die plaatsvindt. Wat moet je kennen: Je moet de kernconcepten 'Verbrandingsreactie', 'Oxidatie' en 'Chemische reactie' kennen. Ook is kennis van de 'Wet van massabehoud' essentieel. Wat moet je kunnen: Je moet een verklaring kunnen geven voor een waargenomen massaverandering bij een chemische reactie, specifiek bij een verbranding waarbij een stof uit de omgeving (zuurstof) wordt opgenomen in het product. Waar op letten: Let op dat je niet denkt dat massa verloren gaat bij verbranding. Realiseer je dat zuurstof uit de lucht ook massa heeft en deelneemt aan de reactie. Verwar massa niet met dichtheid of volume. Kernbegrippen: Wet van massabehoud, Verbrandingsreactie, Oxidatie, Chemische reactie Veelgemaakte fouten: - Denken dat massa verloren gaat bij verbranding (wat vaak gebeurt bij organische stoffen waar gasvormige producten ontsnappen). - Verwarren van massa met dichtheid of volume. - Niet realiseren dat zuurstof uit de lucht ook massa heeft en deelneemt aan de reactie. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2022/tijdvak-2/vraag/11 ## Vraag 12 – Warmtewisselaar in energieproductie (1 punt) De overgebleven gassen uit de lucht worden in ruimte II verhit, door de warmte die vrijkomt bij de verbranding van ijzerpoeder (zie uitwerkbijlage). De hete gassen worden boven uit ruimte II afgetapt en gebruikt voor de productie van hete stoom. Hiervoor moet de energie van de hete gassen via een apparaat (IV) worden overgedragen aan water. Het symbool voor dit apparaat is in figuur 2 weergegeven. Met de gevormde hete stoom wordt een stoomturbine (V) met elektriciteitsgenerator (VI) aangedreven. De stoom die uit de stoomturbine komt, wordt afgekoeld in een koeler (VII) en het gevormde afgekoelde water wordt weer naar het apparaat (IV) teruggevoerd. 12 Geef de naam van het apparaat (IV) dat is weergegeven in figuur 2. Wat kun je verwachten: Je krijgt een beschrijving van een proces waarbij hete gassen worden gebruikt om stoom te produceren, en je moet een specifiek apparaat benoemen dat hierbij een rol speelt. Er wordt ook een figuur van het apparaat getoond. Wat moet je kennen: Je moet de functie en het standaard symbool van een warmtewisselaar kennen binnen procesdiagrammen. Je moet ook basiskennis hebben van energieoverdracht en de componenten in een stoomturbineproces. Wat moet je kunnen: Je moet in staat zijn om de functie van een apparaat te herkennen uit een procesbeschrijving en het bijbehorende symbool te interpreteren. Je moet ook de correcte naam van het apparaat kunnen geven. Waar op letten: Let goed op de beschrijving van de functie van apparaat (IV): 'energie van de hete gassen via een apparaat (IV) worden overgedragen aan water'. Dit duidt op warmteoverdracht tussen twee stromen zonder direct contact. Het symbool in figuur 2 is ook een belangrijke aanwijzing. Kernbegrippen: warmtewisselaar, energieoverdracht, procesindustrie, blokschema Veelgemaakte fouten: - Het verwarren van een warmtewisselaar met een specifieker apparaat zoals een condensor of een verdamper, hoewel de algemene term hier correct is. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2022/tijdvak-2/vraag/12 ## Vraag 13 – Blokschema aanvullen: Energieomzetting in een thermische centrale (2 punten) 2p 13 Vul het blokschema op de uitwerkbijlage aan: - Teken het symbool voor het apparaat (IV) en verbind deze met de stoomturbine (V) en met de koeler (VII). - Geef aan welke waterstroom afgekoeld water en welke waterstroom hete stoom bevat. - Noteer de letters van onderstaande stofstromen op de juiste plek in het blokschema: A hete gassen B afgekoelde gassen Het ontstane ijzeroxide bestaat voornamelijk uit Fe_2O_3 en is opgevangen in ruimte III. Dit Fe_2O_3 wordt vervolgens in een recyclingproces weer omgezet tot ijzerpoeder. Deze terugwinning van ijzer is mogelijk door Fe_2O_3 te laten reageren met waterstof. Hierbij ontstaan ijzer en water. Wat kun je verwachten: Je vult een blokschema aan dat de energieomzetting in een thermische centrale weergeeft. Je tekent een symbool, verbindt apparaten en labelt verschillende stof- en waterstromen correct. Wat moet je kennen: Je moet de functie van een warmtewisselaar, stoomturbine en koeler kennen in het kader van energieomzetting. Ook moet je weten hoe je stof- en waterstromen in een blokschema correct labelt. Wat moet je kunnen: Je moet een blokschema kunnen lezen en aanvullen. Specifiek moet je: 1. Het symbool voor een warmtewisselaar (apparaat IV) kunnen tekenen. 2. De warmtewisselaar correct kunnen verbinden met de stoomturbine (V) en de koeler (VII). 3. De waterstromen 'afgekoeld water' en 'hete stoom' op de juiste plek kunnen plaatsen. 4. De stofstromen 'hete gassen' (A) en 'afgekoelde gassen' (B) op de juiste plek kunnen noteren. Waar op letten: Let goed op de richting van de pijlen en de temperatuur van de stromen. 'Hete gassen' (A) gaan de warmtewisselaar in en komen er als 'afgekoelde gassen' (B) uit. 'Afgekoeld water' gaat de warmtewisselaar in en komt er als 'hete stoom' uit. Zorg ervoor dat de verbindingen tussen de apparaten logisch zijn voor een gesloten waterkringloop. Kernbegrippen: blokschema, stroomschema, energieomzetting, warmtewisselaar, stoomturbine, elektriciteitsproductie, verbrandingsreactie Veelgemaakte fouten: - Verwisselen van de in- en uitgaande stromen van de warmtewisselaar (apparaat IV). - Onjuiste verbindingen tussen de componenten, bijvoorbeeld de koeler direct aan de verbrandingskamer koppelen. - Verwisselen van de labels A (heet) en B (afgekoeld). Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2022/tijdvak-2/vraag/13 ## Vraag 14 – Reactievergelijking opstellen: Terugwinning van ijzer uit ijzeroxide (2 punten) Het ontstane ijzeroxide bestaat voornamelijk uit Fe₂O₃ en is opgevangen in ruimte III. Dit Fe₂O₃ wordt vervolgens in een recyclingproces weer omgezet tot ijzerpoeder. Deze terugwinning van ijzer is mogelijk door Fe₂O₃ te laten reageren met waterstof. Hierbij ontstaan ijzer en water. Geef de vergelijking voor de reactie van Fe₂O₃ met waterstof. Wat kun je verwachten: Je moet de reactievergelijking opstellen voor de reactie van ijzer(III)oxide met waterstof, waarbij ijzer en water ontstaan. Het is belangrijk dat de vergelijking kloppend is. Wat moet je kennen: De formules van de genoemde stoffen (Fe₂O₃, H₂, Fe, H₂O) en de principes van het kloppend maken van reactievergelijkingen. Wat moet je kunnen: Een ongebalanceerde reactievergelijking opstellen op basis van een beschrijving en deze vervolgens kloppend maken door de juiste coëfficiënten toe te voegen. Waar op letten: Let op het correct noteren van de formules van de stoffen, met name diatomische moleculen zoals H₂. Zorg ervoor dat het aantal atomen van elk element voor en na de pijl gelijk is. Voeg geen toestandsaanduidingen toe, tenzij expliciet gevraagd. Kernbegrippen: reactievergelijking opstellen, kloppend maken, redoxreactie, metaaloxiden Veelgemaakte fouten: - Vergeten de reactievergelijking kloppend te maken (juiste coëfficiënten). - Verkeerde formules voor de stoffen gebruiken, bijvoorbeeld H in plaats van H₂. - Toestandsaanduidingen toevoegen terwijl dit niet gevraagd wordt en hier mogelijk fouten in maken. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2022/tijdvak-2/vraag/14 ## Vraag 15 – Blokschema compleet maken: Recyclingproces (2 punten) In het eerder weergegeven blokschema op de uitwerkbijlage ontbreekt een blok voor het recyclingproces. 2p 15 Maak op de uitwerkbijlage het blokschema compleet. - Teken een blok voor het recyclingproces. - Teken de pijlen van de ontbrekende stofstromen. - Noteer de nummers van de onderstaande stoffen bij de juiste pijlen. 1 ijzer 2 ijzeroxide 3 water 4 waterstof Wat kun je verwachten: Je moet een blokschema van een industrieel proces aanvullen met een recyclingproces. Dit betekent dat je een nieuw blok moet tekenen en de juiste stofstromen met de bijbehorende stoffen (genummerd) moet toevoegen. Wat moet je kennen: Je moet de basisprincipes van blokschema's en stofstromen kennen. Specifiek moet je begrijpen hoe een recyclingproces werkt binnen een groter industrieel proces, inclusief de input en output van stoffen. Wat moet je kunnen: Je moet een blokschema kunnen tekenen en aanvullen. Je moet logisch kunnen redeneren over de rol van een recyclingproces en welke stoffen daarbij betrokken zijn als input en output. Je moet de gegeven stoffen (ijzer, ijzeroxide, water, waterstof) correct kunnen plaatsen in het schema. Waar op letten: Let goed op de richting van de pijlen: wat gaat erin (input) en wat komt eruit (output) bij het recyclingproces? Zorg ervoor dat je de juiste nummers van de stoffen bij de juiste pijlen plaatst. Controleer of de kringloop logisch is en aansluit op de rest van het blokschema. Kernbegrippen: blokschema, stofstromen, recycling, kringloopproces, industriële chemie Veelgemaakte fouten: - Verkeerd verbinden van de stofstromen (bijv. waterstof naar de verbrandingskamer sturen) - De input en output van het recyclingproces omdraaien (ijzer erin, ijzeroxide eruit) - De nummers van de stoffen verwisselen. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2022/tijdvak-2/vraag/15 ## Vraag 16 – Structuurformule van Cyclopent-1-een (2 punten) Glutaaraldehyde kan worden gemaakt door stof X te laten reageren met zuurstof. De molecuulformule van stof X is C₅H₈. In een molecuul van stof X zijn alle C-atomen gerangschikt in een ring. Geef de structuurformule van stof X. Wat kun je verwachten: Je krijgt een molecuulformule en informatie over de structuur (ring, aantal C-atomen) en moet de bijbehorende structuurformule tekenen. De vraag test je kennis van organische chemie, specifiek cycloalkenen. Wat moet je kennen: Je moet de algemene regels voor het tekenen van structuurformules kennen, inclusief de covalentie van koolstof (4) en waterstof (1). Kennis van de algemene formule voor cycloalkanen (CnH2n) en de impact van dubbele bindingen op de molecuulformule is essentieel. Wat moet je kunnen: Je moet een structuurformule kunnen tekenen die voldoet aan een gegeven molecuulformule en structurele eisen (zoals een ringstructuur en het correct plaatsen van dubbele bindingen en waterstofatomen). Waar op letten: Let goed op de molecuulformule (C₅H₈) en de eis dat alle C-atomen in een ring gerangschikt zijn. Een verzadigde vijfring (cyclopentaan) heeft de formule C₅H₁₀. Het verschil van twee H-atomen duidt op één dubbele binding. Zorg ervoor dat elk koolstofatoom vier bindingen heeft. Kernbegrippen: structuurformule, cycloalkenen, molecuulformule, onverzadigdheid Veelgemaakte fouten: - Een lineaire structuur tekenen in plaats van een ring, bijvoorbeeld pent-1,4-dieen. - Een verkeerd aantal H-atomen tekenen door de covalentie van koolstof (4) te negeren. - Een andere isomeer tekenen die niet voldoet aan de eis van een vijfring, zoals methylcyclobuteen. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2022/tijdvak-2/vraag/16 ## Vraag 18 – Vorming van crosslinks met glutaaraldehyde (3 punten) Wanneer glutaaraldehyde-moleculen reageren met NH₂-groepen in de restgroepen van een eiwit, ontstaan crosslinks. Op de uitwerkbijlage is de reactievergelijking voor de vorming van een crosslink tussen twee eiwitmoleculen met één glutaaraldehyde-molecuul schematisch en onvolledig weergegeven. Maak de reactievergelijking op de uitwerkbijlage compleet. Wat kun je verwachten: Je moet een onvolledige reactievergelijking voor de vorming van een crosslink tussen twee eiwitmoleculen met glutaaraldehyde compleet maken. Dit omvat het tekenen van de juiste structuur van de crosslink en het noteren van het bijproduct. Wat moet je kennen: Je moet de structuur van glutaaraldehyde kennen en weten hoe aldehyde-groepen reageren met amine-groepen (NH₂). Kennis van condensatiereacties en iminevorming is essentieel. Wat moet je kunnen: Je moet in staat zijn om de reactieproducten van een condensatiereactie tussen een aldehyde en een amine te tekenen, inclusief de vorming van een dubbele binding (C=N) en de afsplitsing van water. Je moet ook de H-atomen correct plaatsen in de gevormde imine-structuur. Waar op letten: Let op de volgende punten: 1. Noteer 2 H₂O als bijproduct. 2. Teken de crosslink met een dubbele binding tussen koolstof en stikstof (N=C-C-C-C=N). 3. Zorg ervoor dat de H-atomen die oorspronkelijk aan de aldehyde-koolstofatomen zaten, correct in de productstructuur zijn weergegeven (N=CH-). Kernbegrippen: eiwitten, aminozuren, crosslinks, condensatiereactie, aldehyden, aminen, iminevorming Veelgemaakte fouten: - Vergeten om water (H₂O) als reactieproduct te noteren. - Een enkele binding tekenen tussen C en N in plaats van een dubbele binding (C=N). - De H-atomen van de aldehyde-groepen weglaten in het product. - Onjuist aantal atomen weghalen van de reagerende groepen (bijv. maar één H van de NH₂-groep). Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2022/tijdvak-2/vraag/18 ## Vraag 19 – Verklaring van falende wondafsluiting door te lang wachten met lijm aanbrengen (2 punten) Het kan gebeuren dat de chirurg te lang wacht voor hij de lijm aanbrengt nadat glutaaraldehyde en albumine zijn gemengd. In dat geval hardt de lijm wel uit, maar wordt de scheur niet goed afgedicht. 2p 19 Geef een verklaring op microniveau waarom de scheur niet goed wordt afgedicht wanneer de chirurg te lang wacht met het aanbrengen van de lijm. Gebruik eventueel figuur 3. Wat kun je verwachten: Je moet uitleggen waarom de lijm niet goed afdicht als de chirurg te lang wacht met aanbrengen, specifiek op microniveau (moleculair niveau). Je moet de rol van glutaaraldehyde, albumine en eiwitten in de bloedvatwand in de verklaring meenemen. Wat moet je kennen: Je moet de werking van BioGlue® kennen, zoals beschreven in de context: glutaaraldehyde reageert met NH₂-groepen van eiwitten om crosslinks te vormen. Je moet weten dat glutaaraldehyde zowel met albumine als met eiwitten in de bloedvatwand reageert om een netwerk te vormen. Wat moet je kunnen: Je moet een verklaring kunnen geven op microniveau. Dit betekent dat je de interacties tussen de moleculen (glutaaraldehyde, albumine, eiwitten van de bloedvatwand) moet kunnen beschrijven. Je moet ook de informatie uit figuur 3 kunnen interpreteren en gebruiken in je verklaring. Waar op letten: Let erop dat je de verklaring op microniveau geeft. Benoem expliciet de moleculen (glutaaraldehyde, albumine, eiwitten in de bloedvatwand) en hun reacties. Zorg dat je uitlegt waarom het te lang wachten de hechting aan de bloedvatwand verhindert, ook al hardt de lijm wel uit. Het cruciale punt is dat glutaaraldehyde een brug moet vormen tussen albumine en de eiwitten van de bloedvatwand. Kernbegrippen: crosslinking, reactiemechanisme, eiwitten, polymerisatie, reactiesnelheid Veelgemaakte fouten: - Vergeten de verklaring op microniveau (moleculair niveau) te geven. - Niet uitleggen waarom het uitharden van de lijm vóór het aanbrengen de hechting aan de wond verhindert. - Niet het cruciale punt benoemen dat glutaaraldehyde een brug moet vormen tussen albumine en de eiwitten van de bloedvatwand. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2022/tijdvak-2/vraag/19 ## Vraag 20 – Reactiesnelheid en concentratie van glutaaraldehyde (3 punten) Onderzoekers hebben de snelheid onderzocht waarmee de lijm uithardt. Zij mengden gelijke hoeveelheden albumine met verschillende hoeveelheden glutaaraldehyde. Vervolgens werd de uithardingstijd van de lijm gemeten. In figuur 4 zijn de resultaten weergegeven. Leg uit aan de hand van figuur 4 of de reactiesnelheid van het uitharden van de lijm toeneemt of afneemt, wanneer een grotere hoeveelheid glutaaraldehyde wordt toegevoegd. Wat kun je verwachten: Je moet uitleggen hoe de reactiesnelheid van het uitharden van de lijm verandert wanneer de hoeveelheid glutaaraldehyde toeneemt, gebaseerd op de informatie in figuur 4 en de bijbehorende formule. Wat moet je kennen: Je moet de relatie tussen uithardingstijd en reactiesnelheid kennen (kortere tijd = hogere snelheid). Je moet ook weten hoe je een grafiek interpreteert en hoe een verandering in de noemer van een breuk de waarde van die breuk beïnvloedt. Wat moet je kunnen: Je moet: 1. De formule voor α correct interpreteren om de invloed van glutaaraldehyde op α te bepalen. 2. Figuur 4 correct aflezen om de relatie tussen α en de uithardingstijd te bepalen. 3. De relatie tussen uithardingstijd en reactiesnelheid toepassen om de uiteindelijke conclusie te trekken. Waar op letten: Let goed op de formule voor α: α = (massa albumine) / (massa glutaaraldehyde). Als de massa glutaaraldehyde toeneemt, wat gebeurt er dan met α? Let vervolgens goed op de grafiek in figuur 4: wat gebeurt er met de uithardingstijd als α verandert? Vergeet niet dat een kortere uithardingstijd betekent dat de reactiesnelheid toeneemt. Kernbegrippen: reactiesnelheid, concentratie, grafiek interpretatie, inverse relatie Veelgemaakte fouten: - Verwarring tussen uithardingstijd en reactiesnelheid; een kortere tijd betekent een hogere snelheid. - Incorrecte interpretatie van de formule voor α; glutaaraldehyde staat in de noemer, dus meer glutaaraldehyde betekent een kleinere α. - Het niet leggen van de volledige logische keten: hoeveelheid glutaaraldehyde → waarde van α → uithardingstijd → reactiesnelheid. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2022/tijdvak-2/vraag/20 ## Vraag 21 – Massaverhouding berekenen van glutaaraldehyde en albumine in BioGlue® (3 punten) Om een optimale afstemming te krijgen tussen de uithardingstijd en het dichten van de scheur, is het compartiment met albumine-oplossing vier maal zo groot als het compartiment met glutaaraldehyde-oplossing. Bereken de massaverhouding waarin glutaaraldehyde en albumine gemengd worden bij het gebruik van BioGlue®. Noteer je antwoord als volgt: massa glutaaraldehyde : massa albumine = 1,0 : ... Neem aan dat: – de albumine-oplossing 45 massaprocent albumine bevat en een dichtheid heeft van 1,1 g mL⁻¹; – de glutaaraldehyde-oplossing 10 massaprocent glutaaraldehyde bevat en een dichtheid heeft van 1,0 g mL⁻¹. Wat kun je verwachten: Je berekent de massaverhouding van twee stoffen (glutaaraldehyde en albumine) die in verschillende oplossingen met een specifieke volumeverhouding worden gemengd. Hierbij moet je rekening houden met de dichtheid en het massapercentage van elke oplossing. Wat moet je kennen: Het concept dichtheid (ρ = m/V) en hoe je dit gebruikt om massa uit volume te berekenen. Het concept massapercentage en hoe je dit gebruikt om de massa van een opgeloste stof in een oplossing te bepalen. Hoe je een verhouding berekent en deze omzet naar een specifieke vorm (bijvoorbeeld 1,0 : x). Wat moet je kunnen: Massa van een oplossing berekenen uit volume en dichtheid. Massa van een opgeloste stof berekenen uit de massa van de oplossing en het massapercentage. Een massaverhouding opstellen en deze normaliseren naar de gevraagde notatie. Gegevens uit de vraagtekst correct interpreteren en toepassen (volumeverhouding, dichtheden, massapercentages). Waar op letten: Verwar de volumeverhouding (1:4) niet direct met de massaverhouding; je moet eerst de massa's van de oplossingen en vervolgens de massa's van de pure stoffen berekenen. Gebruik de dichtheid om van het volume van de oplossing naar de massa van de oplossing te gaan. Gebruik het massapercentage om van de massa van de oplossing naar de massa van de pure stof (glutaaraldehyde of albumine) te gaan. Noteer de uiteindelijke massaverhouding in de gevraagde volgorde (massa glutaaraldehyde : massa albumine) en vorm (1,0 : ...). Let op de significantie bij het afronden van je eindantwoord. Kernbegrippen: dichtheid, massaprocent, massaverhouding, rekenen met verhoudingen Veelgemaakte fouten: - De volumeverhouding (1:4) verwarren met de massaverhouding. - Vergeten de dichtheid te gebruiken om van volume naar massa van de oplossing te gaan. - Vergeten de massapercentages te gebruiken om van de massa van de oplossing naar de massa van de pure stof te gaan. - De verhouding verkeerd om noteren (albumine : glutaaraldehyde in plaats van andersom). - Afrondingsfout, hoewel 19,8 afronden op 20 hier logisch is gezien de significantie van de gegeven waarden. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2022/tijdvak-2/vraag/21 ## Vraag 22 – Structuurformule van ethanol (1 punt) 1p 22 Geef de structuurformule van ethanol. In de reformer wordt de ethanoloplossing omgezet tot waterstofgas en koolstofdioxide. Dit proces kan vereenvoudigd worden weergegeven met onderstaande vergelijking. C_2H_6O (l) + 3 H_2O (l) → 6 H_2 (g) + 2 CO_2 (g) (reactie 1) Wat kun je verwachten: Je moet de structuurformule van ethanol kunnen tekenen. De vraag geeft ook context over de omzetting van ethanol in een reformer, maar dit is niet nodig voor het beantwoorden van de vraag over de structuurformule. Wat moet je kennen: Je moet de algemene regels voor het tekenen van structuurformules kennen, specifiek voor alcoholen. Dit omvat de betekenis van voorvoegsels zoals 'eth-' en achtervoegsels zoals '-ol', en de correcte valenties van koolstof, waterstof en zuurstof. Wat moet je kunnen: Je moet de structuurformule van ethanol correct kunnen tekenen, waarbij je alle atomen en bindingen expliciet weergeeft, of de verkorte structuurformule CH₃-CH₂-OH kunnen schrijven. Waar op letten: Let op het juiste aantal koolstofatomen (twee voor 'eth-'), de aanwezigheid van een hydroxylgroep (-OH) voor een alcohol ('-ol'), en zorg ervoor dat elk koolstofatoom vier bindingen heeft en elk zuurstofatoom twee bindingen. Vermijd het geven van alleen de molecuulformule (C₂H₆O). Kernbegrippen: structuurformule, alcoholen, functionele groepen, ethanol Veelgemaakte fouten: - Verkeerd aantal koolstofatomen (bijv. methanol of propanol tekenen) - Verkeerd aantal waterstofatomen of bindingen per atoom - Molecuulformule geven in plaats van structuurformule Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2022/tijdvak-2/vraag/22 ## Vraag 23 – Reactiewarmte berekenen per mol product (3 punten) In de reformer wordt de ethanoloplossing omgezet tot waterstofgas en koolstofdioxide. Dit proces kan vereenvoudigd worden weergegeven met onderstaande vergelijking. C₂H₆O (l) + 3 H₂O (l) → 6 H₂ (g) + 2 CO₂ (g) (reactie 1) Bereken de reactiewarmte van reactie 1 in J per mol waterstof (bij T = 298 K en p = p₀). Gebruik Binas-tabel 57 of ScienceData-tabel 9.2. Wat kun je verwachten: Je berekent de reactiewarmte van een chemische reactie met behulp van vormingswarmtes. Hierbij moet je rekening houden met de stoichiometrie van de reactie en de gevraagde eenheid (J per mol waterstof). Wat moet je kennen: Je moet de Wet van Hess kennen voor het berekenen van reactiewarmtes uit vormingswarmtes. Ook moet je weten dat de vormingswarmte van elementen in hun stabiele toestand (zoals H₂(g)) nul is. Je moet de juiste tabel (Binas-tabel 57 of ScienceData-tabel 9.2) kunnen raadplegen voor de vormingswarmtes en de eenheden correct interpreteren (bijvoorbeeld de factor 10⁵). Wat moet je kunnen: Je moet de vormingswarmtes van de reactanten en producten correct uit Binas-tabel 57 of ScienceData-tabel 9.2 halen. Je moet de Wet van Hess toepassen: ΔE = Σ(ΔᵥH_producten) - Σ(ΔᵥH_reactanten), waarbij je de stoichiometrische coëfficiënten correct meeneemt. Tot slot moet je de totale reactiewarmte omrekenen naar de gevraagde eenheid, in dit geval J per mol waterstof. Waar op letten: Let goed op de fase van de stoffen (bijvoorbeeld H₂O (l) versus H₂O (g)) bij het opzoeken van de vormingswarmtes. Controleer of je de juiste absolute waarden van de vormingswarmtes gebruikt en of je de factor 10⁵ uit de tabel correct toepast. Vergeet niet de stoichiometrische coëfficiënten uit de reactievergelijking mee te nemen in je berekening. De meest voorkomende valkuil is het vergeten om de totale reactiewarmte te delen door het aantal mol waterstof dat in de reactie ontstaat, om zo de reactiewarmte per mol waterstof te verkrijgen. Let ook op tekenfouten bij het toepassen van de formule ΔE = E_eind - E_begin. Kernbegrippen: Reactiewarmte, Vormingswarmte, Wet van Hess, Stoichiometrie Veelgemaakte fouten: - Vergeten te delen door 6 om het antwoord per mol H₂ te krijgen. - Foutieve toepassing van de formule ΔE = E_eind - E_begin, bijvoorbeeld door reactanten en producten om te wisselen of door tekenfouten. - De vormingswarmte van H₂O(g) gebruiken in plaats van H₂O(l). - De stoichiometrische coëfficiënten uit de reactievergelijking niet of incorrect meenemen in de berekening. - De factor 10⁵ uit Binas-tabel 57 vergeten. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2022/tijdvak-2/vraag/23 ## Vraag 24 – Atoomeconomie berekenen voor waterstofproductie (2 punten) 2p 24 Bereken de atoomeconomie voor de vorming van waterstof 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 waterstof (H₂) volgens een gegeven reactievergelijking. Dit betekent dat je de verhouding berekent tussen de massa van het gewenste product en de totale massa van de beginstoffen, uitgedrukt in een percentage. Wat moet je kennen: Je moet de definitie en formule van atoomeconomie kennen. Ook moet je weten hoe je molaire massa's opzoekt in Binas-tabel 37H of ScienceData-tabel 1.7.7 en hoe je deze gebruikt in berekeningen, rekening houdend met stoichiometrische coëfficiënten uit een reactievergelijking. Wat moet je kunnen: Je moet: - De formule voor atoomeconomie correct toepassen. - Molaire massa's van stoffen opzoeken in Binas of ScienceData. - De stoichiometrische coëfficiënten uit de reactievergelijking correct verwerken in de berekening van de totale massa's van beginstoffen en producten. - Een berekening uitvoeren en het antwoord als percentage geven (hoewel het weglaten van het percentage niet wordt afgekeurd). Waar op letten: Let goed op de volgende punten: - Gebruik de juiste molaire massa's voor elke stof. - Vermenigvuldig de molaire massa's met de juiste stoichiometrische coëfficiënten uit de reactievergelijking. - Zorg ervoor dat je in de noemer de totale massa van *alle* beginstoffen gebruikt. - Het gewenste product is waterstof (H₂). Kernbegrippen: atoomeconomie, molaire massa, stoichiometrie, reactievergelijking Veelgemaakte fouten: - Vergeten de coëfficiënten uit de reactievergelijking te gebruiken bij het berekenen van de totale massa's. - De massa van slechts één van de beginstoffen in de noemer gebruiken in plaats van de som van de massa's van alle beginstoffen. - Onjuiste molaire massa's opzoeken of berekenen. - Vergeten om het eindantwoord met 100 te vermenigvuldigen om een percentage te krijgen (hoewel dit volgens het CV niet wordt afgekeurd). Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2022/tijdvak-2/vraag/24 ## Vraag 25 – Stoffen die halfcel B verlaten in een SOFC (1 punt) In figuur 2 is de SOFC schematisch weergegeven. De gevormde waterstof reageert bij elektrode A van de SOFC. Bij elektrode B reageert zuurstof uit de lucht. Hierbij treden de volgende halfreacties op: elektrode A: H₂ + O²⁻ → H₂O + 2e⁻ elektrode B: O₂ + 4e⁻ → 2O²⁻ [figuur 2] In figuur 2 ontbreken de stoffen die halfcel B verlaten. Geef de naam van een van deze stoffen. Neem aan dat O₂ volledig reageert. Wat kun je verwachten: Je krijgt een vraag over een SOFC (brandstofcel) en de reacties die daarin plaatsvinden. Je moet bepalen welke stoffen halfcel B verlaten, gegeven dat lucht erin stroomt en zuurstof volledig reageert. Wat moet je kennen: Je moet de samenstelling van lucht kennen (welke gassen erin zitten) en begrijpen dat niet alle componenten van lucht reageren in een brandstofcel. Wat moet je kunnen: Je moet de informatie uit de vraag (lucht stroomt in, zuurstof reageert volledig) kunnen combineren met je kennis over de samenstelling van lucht om te bepalen welke stoffen onveranderd de cel verlaten. Waar op letten: Let goed op de formulering 'lucht' en 'O₂ volledig reageert'. Dit betekent dat je moet nadenken over de andere componenten van lucht die niet reageren. Noem geen stoffen die wel reageren, zoals zuurstof. Kernbegrippen: samenstelling van lucht, brandstofcel, reactiviteit Veelgemaakte fouten: - Vergeten dat lucht een mengsel is en niet alleen uit zuurstof bestaat. - Een stof noemen die wel reageert, zoals zuurstof. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2022/tijdvak-2/vraag/25 ## Vraag 26 – Opstellen van de totale reactie in een SOFC (2 punten) 2p 26 Geef met behulp van de vergelijkingen van bovenstaande halfreacties de vergelijking van de totale reactie. De elektrolyt in de SOFC is vast en kan bestaan uit zirkoniumoxide (ZrO₂) waaraan een kleine hoeveelheid yttriumoxide (Y₂O₃) is toegevoegd. In figuur 3 zijn de roosters van zuiver ZrO₂ en van het mengsel van ZrO₂ en Y₂O₃ schematisch weergegeven. figuur 3 ZrO₂ ZrO₂ met Y₂O₃ legenda Y^3+ Zr^4+ O^2- gat Wat kun je verwachten: Je moet de twee gegeven halfreacties combineren tot één totale reactie. Dit betekent dat je de elektronenbalans kloppend maakt en de deeltjes die aan beide kanten van de pijl staan, wegstreept. Wat moet je kennen: Je moet de concepten van halfreacties, totaalreacties en elektronenbalans bij redoxreacties kennen. Ook is het belangrijk te weten hoe je de coëfficiënten van halfreacties aanpast om de elektronen gelijk te maken. Wat moet je kunnen: Je moet in staat zijn om: 1. De halfreacties te vermenigvuldigen zodat het aantal afgestane elektronen gelijk is aan het aantal opgenomen elektronen. 2. De vermenigvuldigde halfreacties bij elkaar op te tellen. 3. Gelijke formules en elektronen (e⁻) voor en na de pijl tegen elkaar weg te strepen om de uiteindelijke totaalreactie te verkrijgen. Waar op letten: Let goed op de elektronenbalans: het aantal elektronen moet aan beide kanten van de pijl gelijk zijn voordat je de halfreacties optelt. Vergeet niet om ook de tussenproducten (zoals O²⁻) weg te strepen als ze aan beide zijden van de pijl voorkomen. Een veelvoorkomende fout is het vergeten van het vermenigvuldigen van de halfreacties of het onjuist wegstrepen van deeltjes. Kernbegrippen: redoxreactie, halfreactie, totaalreactie, brandstofcel, elektronenbalans Veelgemaakte fouten: - Vergeten de halfreacties te vermenigvuldigen om de elektronenbalans kloppend te maken. - Fouten maken bij het wegstrepen van de tussenproducten (O²⁻) en de elektronen (e⁻). Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2022/tijdvak-2/vraag/26 ## Vraag 27 – Kristalroosters en bindingstypes (2 punten) 2p 27 Geef de naam van het type kristalrooster in figuur 3, en geef de naam van het type binding tussen de samenstellende deeltjes. Wat kun je verwachten: Je moet het type kristalrooster en het type binding tussen de deeltjes kunnen benoemen op basis van een afbeelding en de gegeven stoffen. Wat moet je kennen: Je moet de verschillende typen kristalroosters (ionrooster, metaalrooster, molecuulrooster) en de bijbehorende bindingstypes (ionbinding, metaalbinding, atoombinding/covalente binding, vanderwaalsbinding) kennen. Specifiek moet je weten dat zouten (zoals metaaloxiden) een ionrooster vormen met ionbindingen. Wat moet je kunnen: Je moet een schematische weergave van een kristalrooster kunnen interpreteren en op basis van de samenstelling van de stof het juiste type rooster en binding kunnen identificeren. Waar op letten: Let goed op de samenstelling van de stoffen (ZrO₂ en Y₂O₃). Dit zijn metaaloxiden, wat duidt op zouten. Verwar een ionrooster niet met een metaalrooster of molecuulrooster, en een ionbinding niet met een atoombinding of metaalbinding. Kernbegrippen: kristalroosters, ionrooster, ionbinding, zouten, metaaloxiden Veelgemaakte fouten: - Verwarren met andere roostertypes zoals metaalrooster of molecuulrooster. - Verwarren met andere bindingstypes zoals atoombinding of metaalbinding. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2022/tijdvak-2/vraag/27 ## Vraag 28 – Uitleg van ionladingen en ladingneutraliteit in een SOFC elektrolyt (2 punten) 2p 28 Leg deze oorzaak uit aan de hand van de ionladingen van de betrokken ionen. De wijze waarop de elektrolyt elektrische stroom geleidt, is als volgt: – De SOFC wordt verhit tot 600 °C. – Bij deze temperatuur kunnen \( O^2- )-ionen naar een volgende lege plek springen. – Netto verplaatsen zich op deze manier \( O^2- )-ionen door de elektrolyt heen, van de ene elektrode naar de andere elektrode. Wat kun je verwachten: Je moet de oorzaak van de geleiding van O²⁻-ionen in een SOFC elektrolyt uitleggen aan de hand van de ionladingen van de betrokken ionen. Dit betekent dat je de ladingen van de ionen correct moet benoemen en laten zien hoe deze leiden tot een tekort aan negatieve lading, wat de beweging van O²⁻-ionen mogelijk maakt. Wat moet je kennen: Je moet de ladingen van veelvoorkomende ionen kennen, in het bijzonder die van Zr⁴⁺, Y³⁺ en O²⁻. Daarnaast moet je het principe van ladingneutraliteit in een ionrooster begrijpen. Wat moet je kunnen: Je moet de totale lading van een groep ionen kunnen berekenen en het verschil in lading kunnen bepalen wanneer ionen worden vervangen. Je moet dit verschil kunnen relateren aan de lading van een O²⁻-ion om de oorzaak van de geleiding te verklaren. Waar op letten: Let goed op de coëfficiënten van de ionen (bijvoorbeeld 'twee Zr⁴⁺-ionen') en vermenigvuldig de ladingen correct. Zorg ervoor dat je de link legt tussen het berekende ladingverschil en de lading van één O²⁻-ion. Een veelvoorkomende fout is het vergeten de ladingen met twee te vermenigvuldigen of een rekenfout te maken. Kernbegrippen: ionrooster, ladingneutraliteit, ionlading Veelgemaakte fouten: - Vergeten de ladingen van de ionen met twee te vermenigvuldigen. - Een rekenfout maken bij het optellen of aftrekken van de ladingen. - De link niet leggen tussen het verschil in positieve lading (2+) en de lading van één oxide-ion (2-). Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2022/tijdvak-2/vraag/28 ## Vraag 29 – Richting van O²⁻-ionen in een SOFC (2 punten) De wijze waarop de elektrolyt elektrische stroom geleidt, is als volgt: – De SOFC wordt verhit tot 600 °C. – Bij deze temperatuur kunnen O²⁻-ionen naar een volgende lege plek springen. – Netto verplaatsen zich op deze manier O²⁻-ionen door de elektrolyt heen, van de ene elektrode naar de andere elektrode. Leg uit met behulp van de gegeven halfreacties in welke richting de O²⁻-ionen zich tijdens de stroomlevering verplaatsen, van elektrode A naar elektrode B of van B naar A. Wat kun je verwachten: Je moet de richting van de O²⁻-ionen bepalen in een Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) tijdens stroomlevering, gebaseerd op de gegeven halfreacties. Wat moet je kennen: Je moet de basisprincipes van elektrochemische cellen, brandstofcellen en redoxreacties kennen. Specifiek moet je kunnen afleiden waar ionen worden gevormd en verbruikt uit halfreacties. Wat moet je kunnen: Je moet de gegeven halfreacties kunnen interpreteren om de vorming en het verbruik van O²⁻-ionen te identificeren. Vervolgens moet je logisch kunnen redeneren over de transportrichting van deze ionen door de elektrolyt. Waar op letten: Let goed op welke elektrode de O²⁻-ionen produceert en welke ze verbruikt. Verwar de richting van de ionenstroom niet met de richting van de elektronenstroom. Zorg ervoor dat je conclusie over de bewegingsrichting van de O²⁻-ionen consistent is met je uitleg. Kernbegrippen: elektrochemische cel, brandstofcel, halfreacties, redoxreactie, ionentransport, elektrolyt Veelgemaakte fouten: - De richting van de elektronenstroom verwarren met de richting van de ionenstroom. - Niet correct afleiden uit de halfreacties waar de O²⁻-ionen worden gevormd en waar ze worden verbruikt. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2022/tijdvak-2/vraag/29 ## Vraag 30 – CO₂-neutraliteit van biobrandstoffen (2 punten) 2p 30 Geef deze voorwaarde en licht toe waarom rijden met deze auto dan CO_2 -neutraal is. Noteer je antwoord als volgt: voorwaarde: ... toelichting: ... Er zijn ook auto’s die rijden op waterstofgas. Op grond van de uitgangspunten van de groene chemie kunnen voordelen en nadelen van een SOFC-auto ten opzichte van een waterstofauto worden gegeven. Wat kun je verwachten: Je moet een voorwaarde kunnen geven voor CO₂-neutraal rijden met een auto en kunnen toelichten waarom dit dan CO₂-neutraal is, specifiek gericht op bio-ethanol of vergelijkbare concepten. Wat moet je kennen: Je moet de definitie van CO₂-neutraliteit kennen, in het bijzonder in relatie tot biobrandstoffen en de korte koolstofkringloop. Wat moet je kunnen: Je moet een voorwaarde kunnen formuleren die leidt tot CO₂-neutraliteit en deze voorwaarde kunnen toelichten met betrekking tot de herkomst van de koolstof en de koolstofkringloop. Waar op letten: Let erop dat je duidelijk maakt dat de uitgestoten CO₂ recentelijk is opgenomen uit de atmosfeer, bijvoorbeeld door planten. Verwar CO₂-neutraal niet met 'geen CO₂-uitstoot'. Kernbegrippen: CO₂-neutraliteit, biobrandstof, koolstofkringloop Veelgemaakte fouten: - Verwarren van CO₂-neutraal met geen CO₂-uitstoot. - Niet uitleggen dat de uitgestoten CO₂ recent is vastgelegd uit de atmosfeer. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2022/tijdvak-2/vraag/30 ## Vraag 31 – Voordelen en nadelen van een SOFC-auto t.o.v. een waterstofauto op basis van groene chemie (2 punten) Er zijn ook auto’s die rijden op waterstofgas. Op grond van de uitgangspunten van de groene chemie kunnen voordelen en nadelen van een SOFC-auto ten opzichte van een waterstofauto worden gegeven. 2p 31 Geef een voordeel **en** een nadeel van een SOFC-auto ten opzichte van een waterstofauto. – Baseer je antwoord op twee van de volgende uitgangspunten: 2, 8 of 12. – Gebruik Binas-tabel 97F of ScienceData-tabel 38.6. – Noteer je antwoord als volgt: uitgangspunt: ... voordeel: ... uitgangspunt: ... nadeel: ... Wat kun je verwachten: Je moet een voordeel en een nadeel van een SOFC-auto ten opzichte van een waterstofauto kunnen benoemen. Je antwoord moet gebaseerd zijn op twee specifieke uitgangspunten van de groene chemie (2, 8 of 12). Wat moet je kennen: De uitgangspunten van de groene chemie, met name uitgangspunt 2 (atoomeconomie), 8 (verkorten van syntheseroutes) en 12 (veiligheid). Je moet ook de basisprincipes van een SOFC-auto (die ethanol gebruikt en reformeert) en een waterstofauto (die direct waterstof gebruikt) kennen. Wat moet je kunnen: De principes van groene chemie toepassen op een concrete situatie (vergelijking van autotypes). Je moet informatie uit Binas-tabel 97F of ScienceData-tabel 38.6 kunnen gebruiken (hoewel voor deze specifieke vraag de tabellen vooral de uitgangspunten van groene chemie bevatten, niet direct data voor de auto's zelf). Je moet een voordeel en een nadeel correct kunnen formuleren en koppelen aan het juiste uitgangspunt. Waar op letten: Let goed op dat je een voordeel én een nadeel geeft. Baseer je antwoord uitsluitend op de genoemde uitgangspunten (2, 8 of 12). Zorg ervoor dat je de vergelijking tussen de SOFC-auto en de waterstofauto correct maakt. Vergeet niet de gevraagde notatie te gebruiken: 'uitgangspunt: ... voordeel: ... uitgangspunt: ... nadeel: ...'. Kernbegrippen: groene chemie, atoomeconomie, syntheseroute, veiligheid Veelgemaakte fouten: - Niet de gevraagde uitgangspunten (2, 8, 12) gebruiken. - Voordeel en nadeel omdraaien. - De vergelijking met een waterstofauto niet correct maken. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2022/tijdvak-2/vraag/31 ## Vraag 32 – Berekening van de hoeveelheid mellitine in mol na een bijensteek (4 punten) 4p 32 Bereken hoeveel mol mellitine door een bijensteek in het lichaam terechtkomt. **Geef de uitkomst in het juiste aantal significante cijfers.** Gebruik onder andere de volgende gegevens: − Het gif bestaat voor 88 massaprocent uit water. − De molaire massa van mellitine is 2847 g mol^-1. Op de plaats van de bijensteek veroorzaken de eiwitten mellitine en fosfolipase A2 schade aan celmembranen. Een fragment van een gedeelte van mellitine is: Leu – Pro – Ala . Wat kun je verwachten: Je moet de hoeveelheid mellitine in mol berekenen die in het lichaam terechtkomt na een bijensteek. Hierbij moet je rekening houden met massapercentages, molaire massa en significante cijfers. Wat moet je kennen: Je moet weten hoe je rekent met massapercentages, molaire massa en eenheden omrekent (microgram naar gram). Daarnaast is kennis van significante cijfers essentieel voor het correct afronden van de uitkomst. Wat moet je kunnen: Je moet een stoichiometrische berekening kunnen uitvoeren in meerdere stappen. Dit omvat het berekenen van de massa droge stof, de massa mellitine en vervolgens de omzetting naar mol. Tot slot moet je de uitkomst in het juiste aantal significante cijfers kunnen weergeven. Waar op letten: Let goed op de volgende punten: 1) Het gif bestaat voor 88 massaprocent uit water, dus de droge stof is 100% - 88% = 12%. 2) Het massapercentage mellitine (50%) heeft betrekking op het drooggewicht, niet op de totale massa gif. 3) Zorg ervoor dat je microgram (µg) correct omrekent naar gram (g) (1 µg = 10^-6 g). 4) Geef de uiteindelijke uitkomst in het juiste aantal significante cijfers, wat in dit geval twee is. Kernbegrippen: rekenen met massapercentage, rekenen met molaire massa, eenheden omrekenen, significante cijfers, stoichiometrie Veelgemaakte fouten: - Vergeten het massapercentage water (88%) om te rekenen naar het massapercentage droge stof (12%). - Het massapercentage mellitine (50%) toepassen op de totale massa gif in plaats van op de massa van het drooggewicht. - Incorrect omrekenen van microgram (µg) naar gram (g). - Het antwoord niet in het juiste aantal significante cijfers (2) geven. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2022/tijdvak-2/vraag/32 ## Vraag 33 – Structuurformule van een peptidefragment (4 punten) 4p 33 Geef de structuurformule van dit fragment. Gebruik Binas-tabel 67H1 of ScienceData-tabel 13.7c. Celmembranen bestaan uit fosfolipidemoleculen. Een fosfolipidemolecuul is opgebouwd uit een glycerolmolecuul dat is veresterd met twee vetzuurmoleculen en een fosforzuurverbinding. Een voorbeeld van een fosfolipidemolecuul dat in celmembranen voorkomt is in figuur 1 weergegeven. figuur 1 H I H - C - O - \undersetO{\oversetIIP} - O - R^+ I C_19H_37C - O - C - H O II C_17H_35C - O - C - H I H fosfolipide Wat kun je verwachten: Je moet de structuurformule van een peptidefragment kunnen tekenen, bestaande uit specifieke aminozuren. Hierbij is het belangrijk dat je de juiste aminozuren herkent, de peptidebindingen correct weergeeft en de restgroepen nauwkeurig overneemt uit de Binas-tabel. Wat moet je kennen: Je moet de algemene structuur van aminozuren kennen, inclusief de aminogroep, carboxylgroep en restgroep. Je moet weten wat een peptidebinding is en hoe deze gevormd wordt. Daarnaast moet je bekend zijn met het gebruik van Binas-tabel 67H1 of ScienceData-tabel 13.7c om de structuurformules van individuele aminozuren en hun restgroepen op te zoeken. Wat moet je kunnen: Je moet in staat zijn om de structuurformules van aminozuren op te zoeken in Binas/ScienceData. Je moet peptidebindingen correct kunnen tekenen tussen aminozuren. Je moet de specifieke ringstructuur van proline correct kunnen integreren. Je moet een fragment van een peptideketen correct kunnen weergeven, inclusief de aanduiding van het begin en einde van het fragment (bijvoorbeeld met golvende lijnen). Waar op letten: Let goed op de correcte weergave van de peptidebinding (-CO-NH-). Zorg ervoor dat je de juiste restgroepen voor elk aminozuur gebruikt, zoals te vinden in Binas-tabel 67H1. Besteed extra aandacht aan de unieke ringstructuur van proline. Vergeet niet dat het om een fragment gaat; teken geen volledige N- en C-termini, maar gebruik golvende lijnen om aan te geven dat de keten doorloopt. Kernbegrippen: aminozuren, peptidebinding, polypeptide, structuurformule, Binas-tabel 67H1 Veelgemaakte fouten: - Verkeerde restgroep opzoeken in Binas. - De speciale ringstructuur van proline verkeerd tekenen. - De peptidebinding verkeerd tekenen (bijv. niet als -CO-NH-). - Vergeten dat het een fragment is en er een volledige N-terminus (NH2) en C-terminus (COOH) aan tekenen in plaats van de golvende lijnen (~). Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2022/tijdvak-2/vraag/33 ## Vraag 34 – Namen van vetzuren in een fosfolipide (2 punten) 2p 34 Geef de namen van de twee vetzuren die in het fosfolipidemolecuul van figuur 1 zijn veresterd. Gebruik Binas-tabel 67G2 of ScienceData-tabel 13.2g. Wat kun je verwachten: Je moet de namen van twee vetzuren bepalen die veresterd zijn in een fosfolipidemolecuul, zoals weergegeven in een figuur. Hiervoor gebruik je een Binas- of ScienceData-tabel. Wat moet je kennen: Je moet de algemene structuur van een fosfolipide kennen, inclusief de verestering van vetzuren aan glycerol. Je moet ook weten hoe je de molecuulformule van een vetzuur afleidt uit de structuur van de vetzuurrest. Wat moet je kunnen: Je moet de structuurformule van een fosfolipide kunnen interpreteren om de vetzuurresten te identificeren. Je moet in staat zijn om de juiste Binas-tabel (67G2) of ScienceData-tabel (13.2g) te raadplegen en de namen van de vetzuren correct af te lezen op basis van hun molecuulformules. Waar op letten: Let goed op de molecuulformules van de vetzuurresten in de figuur. Er kan een typo in de opgave zitten, waarbij de formules in de figuur niet direct overeenkomen met de verwachte antwoorden. In dat geval moet je mogelijk de context (bijvoorbeeld vervolgvragen of het CV) gebruiken om de juiste vetzuren te identificeren. Zorg ervoor dat je de formule van het volledige vetzuur (R-COOH) gebruikt bij het opzoeken in de tabel, en niet alleen de vetzuurrest (R-C(=O)-). Kernbegrippen: vetzuren, fosfolipiden, esters, nomenclatuur, Binas gebruik Veelgemaakte fouten: - Typo in de opgave (figuur 1) waar C19H37 en C17H35 staan, terwijl de correcte antwoorden (arachidonzuur en oliezuur) corresponderen met C19H31 en C17H33. Leerlingen die de formules uit de opgave letterlijk opzoeken, vinden andere vetzuren (eicosaanzuur en stearinezuur). - Verwarring tussen de formule van de vetzuurrest (acylgroep) en de formule van het volledige vetzuur. De acylgroep is R-C(=O)-, het vetzuur is R-COOH. - Onjuist aflezen van Binas-tabel 67G2. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2022/tijdvak-2/vraag/34 ## Vraag 35 – Hydrolyse van fosfolipiden door fosfolipase A2 (3 punten) Het enzym fosfolipase A2 uit bijengif bevordert de hydrolyse van fosfolipidemoleculen. Op de uitwerkbijlage is de vergelijking van deze hydrolyse onvolledig weergegeven. Op de uitwerkbijlage zijn de koolstofatomen van het fosfolipidemolecuul genummerd. De hydrolyse vindt uitsluitend plaats bij de estergroep aan het C-atoom met nummer 2. De andere estergroepen blijven ongewijzigd. 35 Geef op de uitwerkbijlage, in structuurformules, de vergelijking van deze hydrolyse. Geef het koolwaterstofgedeelte van het vetzuur op dezelfde manier weer als in het fosfolipidemolecuul. Wat kun je verwachten: Je moet de hydrolyse van een fosfolipide door het enzym fosfolipase A2 in structuurformules weergeven. Hierbij is het belangrijk dat je de specifieke esterbinding identificeert die wordt gehydrolyseerd en de correcte producten van de reactie tekent. Wat moet je kennen: De algemene structuur van een fosfolipidemolecuul, inclusief de glycerolruggengraat, vetzuren en fosfaatgroep. Het concept van een esterbinding en hoe deze wordt gevormd en verbroken. Het proces van hydrolyse, waarbij water wordt gebruikt om een binding te verbreken. De specificiteit van enzymen, in dit geval fosfolipase A2 dat specifiek de esterbinding aan C-atoom nummer 2 hydrolyseert. Wat moet je kunnen: Structuurformules correct tekenen en interpreteren. De hydrolyse van een esterbinding correct weergeven in een reactievergelijking. De producten van een hydrolysereactie correct identificeren en tekenen. Aandacht besteden aan de nummering van koolstofatomen in een molecuul en de specifieke locatie van een reactie. Waar op letten: Hydrolyseer uitsluitend de esterbinding aan het C-atoom met nummer 2. De andere estergroepen en de fosfaatesterbinding blijven ongewijzigd. Vergeet niet H₂O als reactant voor de pijl te plaatsen. Zorg ervoor dat de structuurformules van de producten (het afgesplitste vetzuur en het lysophospholipide) correct zijn weergegeven, inclusief de nieuw gevormde -OH groep op de C2-positie. Let op de weergave van het koolwaterstofgedeelte van het vetzuur, dit moet op dezelfde manier als in het fosfolipidemolecuul worden weergegeven. Kernbegrippen: hydrolyse, ester, fosfolipide, enzymspecificiteit, structuurformule Veelgemaakte fouten: - Hydrolyse van de verkeerde esterbinding (op C1 of de fosfaatester). - Incorrecte structuurformules voor de producten (bijv. vergeten van H₂O als reactant, of het incorrect splitsen van de esterbinding). - Verwarring door de inconsistente R-groepen tussen de opgave (figuur 1) en het correctievoorschrift. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2022/tijdvak-2/vraag/35 ## Vraag 36 – Enzymspecificiteit bij hydrolyse van estergroepen (1 punt) 1p 36 Geef een verklaring voor het feit dat bij deze reactie uitsluitend de estergroep aan het C-atoom met nummer 2 wordt gehydrolyseerd. Op de plaats van de bijensteek geven bepaalde lichaamscellen histamine af. Deze histamine én de histamine uit bijengif veroorzaken de zwelling, roodheid en jeuk. De structuurformule van histamine is hieronder weergegeven. H | N / = H–C C–C–C–N \quad histamine | || N–C H H H H In het lichaam wordt histamine gemaakt uit het aminozuur histidine. Hierbij ontstaat behalve histamine nog één ander deeltje. Wat kun je verwachten: Je moet uitleggen waarom een enzym, in dit geval fosfolipase A2, slechts één specifieke estergroep hydrolyseert, ondanks de aanwezigheid van meerdere estergroepen. Wat moet je kennen: Je moet de begrippen 'enzymspecificiteit', 'katalysator', 'actieve site' en 'hydrolyse' kennen en begrijpen hoe deze concepten samenhangen. Wat moet je kunnen: Je moet het principe van enzymspecificiteit kunnen toepassen op een specifieke biochemische reactie en een verklaring kunnen geven waarom een enzym selectief werkt. Waar op letten: Let op dat je de verklaring specifiek maakt voor fosfolipase A2 en de estergroep aan het tweede C-atoom. Een algemeen antwoord over enzymen is onvoldoende. Verbind de specificiteit van het enzym met de actieve site en de binding aan het substraat. Kernbegrippen: enzymspecificiteit, katalysator, actieve site, hydrolyse Veelgemaakte fouten: - Een te algemeen antwoord geven over enzymen zonder de link te leggen met de specifieke situatie van fosfolipase A2 en de estergroep op C-atoom 2. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2022/tijdvak-2/vraag/36 ## Vraag 37 – Decarboxylering van histidine naar histamine (1 punt) 1p 37 Geef de molecuulformule van het andere deeltje. Gebruik Binas-tabel 67H1 of ScienceData-tabel 13.7c. Op de internetsite www.bijenhouders.nl staat dat het innemen van een antihistamine-tablet de gevolgen van een bijensteek kan beperken. Een andere internetsite geeft het advies om de plaats van een bijensteek te behandelen met zuiveringszout, omdat zuiveringszout reageert met gif. Bijengif heeft namelijk een lage pH van 4,5 tot 5,5. Helaas is dit middel niet effectief, omdat het zuiveringszout niet in de huid kan binnendringen waardoor het niet in contact komt met het gif. Wat kun je verwachten: Je krijgt een vraag over de omzetting van een aminozuur naar een ander deeltje, waarbij je de molecuulformule van het afgesplitste deeltje moet geven. Dit vereist het vergelijken van structuurformules en het toepassen van kennis over chemische reacties zoals decarboxylering. Wat moet je kennen: Je moet de kernconcepten 'aminozuren', 'decarboxylering', 'structuurformules' en 'molecuulformules' kennen. Specifiek moet je weten wat een carboxylgroep is en hoe deze zich verhoudt tot decarboxylering. Ook moet je bekend zijn met het opzoeken van informatie in Binas-tabel 67H1 of ScienceData-tabel 13.7c. Wat moet je kunnen: Je moet de structuurformule van histidine kunnen opzoeken in Binas-tabel 67H1 of ScienceData-tabel 13.7c. Vervolgens moet je deze structuurformule kunnen vergelijken met de gegeven structuurformule van histamine om de verschillen te identificeren. Tot slot moet je op basis van deze verschillen de molecuulformule van het afgesplitste deeltje kunnen afleiden. Waar op letten: Let goed op het correct opzoeken en interpreteren van de structuurformule van histidine. Voorkom telfouten bij het vergelijken van de atomen in histidine en histamine. Zorg ervoor dat je de juiste molecuulformule opstelt voor de afgesplitste groep (CO₂), en niet bijvoorbeeld CO of H₂CO₃. De vraag vraagt specifiek om de molecuulformule. Kernbegrippen: aminozuren, decarboxylering, structuurformules, molecuulformules Veelgemaakte fouten: - Het verkeerd opzoeken of interpreteren van de structuurformule van histidine in Binas. - Een telfout maken bij het vergelijken van de atomen in histidine en histamine. - Een onjuiste molecuulformule opstellen voor de afgesplitste groep, bijvoorbeeld CO of H2CO3. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2022/tijdvak-2/vraag/37 ## Vraag 38 – Zuiveringszout en bijengif: een zuur-base reactie (2 punten) 2p 38 Geef met behulp van Binas-tabel 66A of ScienceData-tabel 10.2a de formule van zuiveringszout en licht toe waarom zuiveringszout met bijengif met een lage pH reageert. Noteer je antwoord als volgt: formule zuiveringszout: ... toelichting: ... 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 de formule van zuiveringszout geven en uitleggen waarom het reageert met bijengif, waarbij je de zuur-base eigenschappen van de stoffen benoemt. Wat moet je kennen: Je moet de eigenschappen van zuren en basen kennen, en weten hoe je formules van zouten opzoekt in Binas/ScienceData. Wat moet je kunnen: Je moet Binas-tabel 66A of ScienceData-tabel 10.2a kunnen gebruiken om de formule van zuiveringszout te vinden. Je moet een zuur-base reactie kunnen toelichten. Waar op letten: Let erop dat je de juiste formule van zuiveringszout noteert (NaHCO₃). Zorg ervoor dat je in je toelichting duidelijk maakt dat het waterstofcarbonaation (HCO₃⁻) de base is die reageert met het zure bijengif. Kernbegrippen: zuur-base reactie, formules van zouten, eigenschappen van ionen, Binas/ScienceData gebruiken Veelgemaakte fouten: - Vergeten te vermelden dat het een zuur-base reactie is. - Niet correct identificeren van het waterstofcarbonaation (HCO₃⁻) als de base. - De formule van zuiveringszout verkeerd overnemen uit Binas. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2022/tijdvak-2/vraag/38 ## Vragen in dit examen ### Vraag 17 – Aminozuren met een vrije NH₂-groep in de restgroep Wat kun je verwachten: Je moet de 3-lettersymbolen van de vier aminozuren kunnen noemen die een (vrije) NH₂-groep in hun restgroep hebben. De vraag toont ook een reactie van glutaaraldehyde met NH₂-groepen, maar dit is context voor een vervolgvraag en niet direct nodig voor deze specifieke deelvraag. Wat moet je kennen: Je moet de structuren en eigenschappen van de 20 standaardaminozuren kennen, in het bijzonder welke functionele groepen zich in hun restgroepen bevinden. Specifiek moet je weten welke aminozuren een vrije NH₂-groep (amino- of amidegroep) in de restgroep hebben. Binas tabel 67H1 is hierbij een essentieel hulpmiddel. Wat moet je kunnen: Je moet in staat zijn om de juiste aminozuren te identificeren op basis van hun restgroepstructuur en de bijbehorende 3-lettersymbolen te noteren. Je moet onderscheid kunnen maken tussen de alfa-aminogroep (die elk aminozuur heeft) en aminogroepen die deel uitmaken van de restgroep. Waar op letten: Let goed op het onderscheid tussen de alfa-aminogroep (die bij elk aminozuur aanwezig is) en een aminogroep die zich specifiek in de restgroep bevindt. Zorg ervoor dat je alleen de vier correcte aminozuren noemt en geen onjuiste toevoegt, aangezien dit tot puntenaftrek kan leiden. Gebruik de 3-lettersymbolen, maar weet dat namen of 1-lettersymbolen ook worden geaccepteerd. Kernbegrippen: aminozuren, restgroep, functionele groepen, aminogroep, amidegroep ## Opgaven (tekst van het examen) ### Pagina 1 Examen HAVO 2022 tijd vak 2 tijdsduur: 3 uur scheikunde Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage. Gebruik zo nodig het informatieboek Binas of ScienceData. Dit examen bestaat uit 38 vragen. Voor dit examen zijn maximaal 79 punten te behalen. Voor elk vraagnummer staat hoeveel punten met een goed antwoord 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 meer dan twee redenen, dan worden alleen de eerste twee in de beoordeling meegeteld. HA-1028-a-22-2-0 ### Pagina 2 Hout Spons Bij scheepsongelukken kan olie lekken naar het water. Om milieuschade te voorkomen hebben onderzoekers een materiaal op basis van hout ontwikkeld, waarmee olie uit water kan worden opgenomen. De werking van dit materiaal lijkt op die van een spons. Daarom heeft het de naam 'houtspns' gekregen. Hout bestaat uit cellulose, lignine en hemicellulose. Bij het maken van een houtspns moet het hout als volgt worden behandeld: stap 1: Lignine wordt verwijderd. stap 2: Hemicellulose wordt verwijderd. stap 3: De overgebleven cellulose wordt gedroogd. stap 4: De gedroogde cellulose wordt hydrofoob gemaakt. stap 1 Voor het verwijderen van lignine wordt een oplossing van natriumchloriet gebruikt met een pH van 4,7. Deze oplossing bevat onder andere chlorietionen ($ClO_2^-$). Uit deze chlorietionen wordt chloordioxide ($ClO_2$) gevormd volgens reactie 1. $$5\text{ ClO}_2^- + 4\text{ H}^+ \rightarrow 4\text{ ClO}_2 + \text{ Cl}^- + 2\text{ H}_2\text{O}$$ (reactie 1) Chloordioxide ($ClO_2$) reageert vervolgens met lignine. Bij deze redoxreactie wordt $ClO_2$ omgezet tot $ClO_2^-$ volgens onderstaande halfreactie a. Deze vergelijking is onvolledig: er ontbreekt een elektron. $$ClO_2 \rightarrow ClO_2^-$$ (halfreactie a) 2p 1 Bereken de $[H^+]$ in mol L$^{-1}$ van een oplossing met een pH van 4,7. Geef de uitkomst in het juiste aantal significante cijfers. 2p 2 Leg uit of $ClO_2$ in halfreactie a reageert als oxidator of als reductor. $ClO_2^-$ wordt in reactie 1 omgezet en tijdens de reactie van $ClO_2$ met lignine weer gevormd. Toch is $ClO_2^-$ geen katalysator. 2p 3 Leg uit met behulp van reactie 1 en halfreactie a dat $ClO_2^-$ geen katalysator is. HA-1028-a-22-2-0 2/15 lees verder ### Pagina 3 De reactie met $ClO_2$ veroorzaakt veranderingen in de structuur van lignine. In figuur 1 is zo'n verandering schematisch weergegeven. figuur 1 [FIGUUR: Twee structuren worden getoond met pijlen die de reactie met $ClO_2$ aangeven.] fragment van een lignine molecuul voor reactie met $ClO_2$ fragment van een lignine molecuul na reactie met $ClO_2$ Door deze veranderingen wordt lignine beter oplosbaar in water en kan lignine uit het hout verwijderd worden. De verbeterde oplosbaarheid is onder andere te danken aan de vorming van waterstofbruggen met de ontstane zuurgroep en door hydratatie van de geladen groep. 3p 4 Voer de volgende opdrachten uit op de uitwerkbijlage: - Teken twee watermoleculen die de geladen groep hydrateren. - Teken nog eens twee watermoleculen die elk met een waterstofbrug zijn verbonden met de ontstane zuurgroep. Geef de waterstofbruggen weer met stippellijntjes ($\bullet \bullet \bullet$). - Geef de watermoleculen weer met $\underset{H}{O} \underset{H}$ stap 2 en 3 Na het verwijderen van de lignine wordt de hemicellulose uit het hout verwijderd met natronloog. Van het hout blijft dan alleen de cellulose over, die nog een kleine hoeveelheid water bevat. Dit water moet ook nog worden verwijderd. Hiertoe wordt de cellulose sterk afgekoeld, zodat het aanwezige water bevriest. Door de luchtdruk steeds laag te houden, verdampt het bevroren water en wordt dit vervolgens afgevoerd. Deze scheidingsmethode heet ‘vriesdrogen’ en heeft overeenkomsten met het indampen van een oplossing. Zo zijn bijvoorbeeld de fasen van het water en van het residu, direct na uitvoering van het vriesdrogen, gelijk aan de fasen direct na uitvoering van het indampen van een oplossing. 2p 5 Geef de toestandsaanduidingen van het residu en van het water direct na het vriesdrogen van cellulose. Noteer je antwoord als volgt: toestandsaanduiding residu: ... toestandsaanduiding water: ... HA-1028-a-22-2-o 3 / 15 lees verder ### Pagina 4 stap 4 Om olie te kunnen opnemen, moet het oppervlak van de cellulose hydrofoob worden gemaakt. Dit gebeurt door een behandeling waardoor op de cellulose een laagje van het polymeer polysiloxaan wordt gevormd. Daarna is de houtspons klaar. In figuur 2 is de reactie tussen drie monomereenheden van polysiloxaan en drie monomereenheden van cellulose schematisch weergegeven. figuur 2 [FIGUUR: Reactie waarbij polysiloxaan reageert met cellulose, wat leidt tot de vorming van houtpons.] 1p 6 Geef aan welke stof (X) bij deze reactie wordt afgesplitst. Olie is een mengsel van koolwaterstoffen. 2p 7 Leg uit waardoor olie beter aan houtspons bindt dan aan cellulose. Gebruik de structuurformules die zijn weergegeven in figuur 2. Geabsorbeerde olie kan uit houtspons worden verwijderd door deze eenvoudigweg eruit te persen. De houtspons veert daarna terug tot zijn oude vorm en kan opnieuw worden gebruikt. Onderzoekers hebben de opname van olie door de houtspons gemeten tijdens een aantal cycli van opname en uitpersen. De resultaten zijn in figuur 3 weergegeven. De opname van olie is uitgedrukt in het aantal gram olie dat per gram houtspons is opgenomen. HA-1028-a-22-2-0 4 / 15 lees verder ▶ ▶ ▶ ### Pagina 5 figuur 3 opgenomen olie (gram per gram houtspone) [FIGUUR: Grafiek met op de y-as "opgenomen olie (gram per gram houtspone)" van 0 tot 30 en op de x-as "aantal cycli" van 0 tot 8. De grafiek toont een zaagtandpatroon met stippellijnen die omlaag gaan en pijlen die omhoog gaan, met 'x' markeringen aan het begin en einde van elke cyclus.] Legenda: ← opname olie ← uitpersen 1p 8 Geef aan hoe uit figuur 3 blijkt dat de olie niet volledig uit de houtspone geperst kan worden. In 2018 botste in de Rotterdamse haven een Noorse olietanker op een steiger, waardoor de tanker 200 ton olie verloor. 3p 9 Bereken aan de hand van figuur 3 hoeveel cycli van opname en uitpersen minimaal nodig zijn om 200 ton olie uit het water van de haven te verwijderen met behulp van 100 kg houtspone. Lees de opgenomen olie af in één decimaal. Neem aan dat: – de gemiddelde opname per cyclus overeenkomt met die van cyclus 8. – 1 ton = $10^3$ kg HA-1028-a-22-2-o 5 / 15 lees verder ►►► ### Pagina 6 Metal fuels De komende jaren zullen steenkolencentrales worden gesloten om de elektriciteitsproductie duurzamer te maken. Een onderzoeksteam van de TU Eindhoven onderzoekt of deze centrales toch nog langer te gebruiken zijn wanneer steenkool wordt vervangen door een zogeheten ‘metal fuel’. Een metal fuel is een metaalpoeder dat verbrand kan worden. Het onderzoeksteam gebruikt hiervoor ijzerpoeder. De verbrandingsreactie van ijzerpoeder verloopt als volgt: $4 \text{ Fe (s)} + 3 \text{ O}_2 \text{ (g)} \rightarrow 2 \text{ Fe}_2\text{O}_3 \text{ (s)}$ (reactie 1) In deze opgave wordt de productie van elektrische stroom op basis van de verbranding van ijzerpoeder beschreven. Op de uitwerkbijlage is hiervoor een vereenvoudigd en nog onvolledig blokschema gegeven. Eerst wordt ijzerpoeder dat in ruimte I is opgeslagen, gemengd met lucht. In een verbrandingskamer (ruimte II) wordt dit lucht-ijzermengsel tot ontbranding gebracht. 2p 10 Leg uit met behulp van het botsende-deeltjesmodel dat de verbrandingssnelheid van ijzerpoeder hoger wordt, wanneer eenzelfde massa ijzerpoeder met een kleinere deeltjesgrootte wordt gebruikt. De verbranding van ijzerpoeder in ruimte II verloopt specifiek: de zuurstof reageert aan het oppervlak van de ijzerpoederdeeltjes en er vormt zich een korst van ijzeroxide. Dit is weergegeven in figuur 1. De korst wordt steeds dikker en uiteindelijk blijft er een vast deeltje over dat voornamelijk uit $\text{Fe}_2\text{O}_3$ bestaat. [FIGUUR: Een doorsnede van een ijzerpoederdeeltje dat verbrandt. In het midden is de kern van ijzer, omringd door een laag ijzeroxidekorst. Pijlen geven aan dat zuurstof naar het deeltje stroomt.] Wanneer ijzerpoederdeeltjes reageren in ruimte II nemen ze in massa toe. Wanneer de poederdeeltjes na de verbranding groot en zwaar genoeg zijn, zakken ze naar de onderkant van de verbrandingskamer en komen ze in een opvangruimte terecht (ruimte III). 1p 11 Geef een verklaring voor het toenemen van de massa van de poederdeeltjes. HA-1028-a-22-2-o 6 / 15 lees verder ►►► ### Pagina 7 De overgebleven gassen uit de lucht worden in ruimte II verhit, door de warmte die vrijkomt bij de verbranding van ijzerpoeder (zie uitwerkbijlage). De hete gassen worden boven uit ruimte II afgetapt en gebruikt voor de productie van hete stoom. Hiervoor moet de energie van de hete gassen via een apparaat (IV) worden overgedragen aan water. Het symbool voor dit apparaat is in figuur 2 weergegeven. Met de gevormde hete stoom wordt een stoomturbine (V) met electriciteitsgenerator (VI) aangedreven. De stoom die uit de stoomturbine komt, wordt afgekoeld in een koeler (VII) en het gevormde afgekoelde water wordt weer naar het apparaat (IV) teruggevoerd. figuur 2 apparaat (IV) stofstroom uit waterstroom in waterstroom uit stofstroom in 1p 12 Geef de naam van het apparaat (IV) dat is weergegeven in figuur 2. 2p 13 Vul het blokschema op de uitwerkbijlage aan: - Teken het symbool voor het apparaat (IV) en verbind deze met de stoomturbine (V) en met de koeler (VII). - Geef aan welke waterstroom afgekoeld water en welke waterstroom hete stoom bevat. - Noteer de letters van onderstaande stofstromen op de juiste plek in het blokschema: A hete gassen B afgekoelde gassen Het ontstane ijzeroxide bestaat voornamelijk uit Fe2O3 en is opgevangen in ruimte III. Dit Fe2O3 wordt vervolgens in een recyclingproces weer omgezet tot ijzerpoeder. Deze terugwinning van ijzer is mogelijk door Fe2O3 te laten reageren met waterstof. Hierbij ontstaan ijzer en water. 2p 14 Geef de vergelijking voor de reactie van Fe2O3 met waterstof. In het eerder weergegeven blokschema op de uitwerkbijlage ontbreekt een blok voor het recyclingproces. 2p 15 Maak op de uitwerkbijlage het blokschema compleet. - Teken een blok voor het recyclingproces. - Teken de pijlen van de ontbrekende stofstromen. - Noteer de nummers van de onderstaande stoffen bij de juiste pijlen. 1 ijzer 2 ijzeroxide 3 water 4 waterstof HA-1028-a-22-2-o 7 / 15 lees verder ►►► ### Pagina 8 BioGlue® BioGlue® is een lijm die chirurgen gebruiken bij het repareren van de wand van een bloedvat. BioGlue® bevat onder andere de stof glutaraaldehyde. Glutaraaldehyde kan worden gemaakt door stof X te laten reageren met zuurstof. De molecuulformule van stof X is $C_5H_8$. In een molecuul van stof X zijn alle C-atomen gerangschikt in een ring. 2p 16 Geef de structuurformule van stof X. De werking van BioGlue® is onder andere gebaseerd op de reactie van de stof glutaraaldehyde met (vrije) $NH_2$-groepen in de restgroepen van eiwitten. 2p 17 Geef de 3-lettersymbolen van de vier aminozuren die een (vrije) $NH_2$-groep in de restgroep hebben. In figuur 1 is de reactie van de C=O-groepen van glutaraaldehyde met $NH_2$-groepen weergegeven. figuur 1 [FIGUUR: Reactie van glutaraaldehyde met aminozuren] $$\text{H-C}^{''=O} \text{-CH}_2\text{-CH}_2\text{-C}^{''=O}\text{-H} + 2\text{ R-NH}_2 \longrightarrow \text{H-C}^{''=N-R}\text{-CH}_2\text{-CH}_2\text{-C}^{''=N-R}\text{-H} + 2\text{ H}_2\text{O}$$ glutaraaldehyde Wanneer glutaraaldehyde-moleculen reageren met $NH_2$-groepen in de restgroepen van een eiwit, ontstaan crosslinks. Op de uitwerkbijlage is de reactievergelijking voor de vorming van een crosslink tussen twee eiwitmoleculen met één glutaraaldehyde-molecuul schematisch en onvolledig weergegeven. 3p 18 Maak de reactievergelijking op de uitwerkbijlage compleet. HA-1028-a-22-2-o 8 / 15 lees verder ►►► ### Pagina 9 BioGlue® wordt geleverd in een spuit met twee compartimenten met verschillende oplossingen (figuur 2). Wanneer de spuit wordt ingedrukt, komen een glutaaraldehyde-oplossing en een oplossing van het eiwit albumine in de juiste verhouding gemengd bij elkaar in de tip. De druppels BioGlue® die uit de tip komen, moeten vrijwel meteen op de wond worden aangebracht. figuur 2 [FIGUUR: Een spuit met twee compartimenten. De tip is zichtbaar en aan beide zijden van de tip is de inhoud van de compartimenten te zien, met pijlen die de 'albumine-oplossing' en 'glutaaraldehyde-oplossing' aanduiden. Het woord 'tip' is onder de tip geplaatst.] De wand van een bloedvat bevat veel eiwitten. Om een gescheurd bloedvat te repareren, brengt een chirurg BioGlue® aan op de wanden van het bloedvat en drukt deze wanden samen. Door de reactie van glutaaraldehyde met albumine én met de eiwitten in de wand van het bloedvat ontstaat een netwerk dat de scheur afdicht (figuur 3). Hierbij wordt BioGlue® hard. Dit wordt uitharden genoemd. figuur 3 [FIGUUR: Een schematische weergave van een bloedvat met een scheur. Een vergroot gedeelte van de scheur laat de wand van het bloedvat zien met eiwitmoleculen die reageren met glutaaraldehyde-moleculen (aangegeven met G) en albumine-moleculen. Er is een legenda die G aanduidt als 'albumine-molecul', het eiwitmolecuul in het bloedvat, en glutaaraldehyde-molecul.] = albumine-molecuul = eiwitmolecuul in bloedvat = glutaaraldehyde-molecuul Het kan gebeuren dat de chirurg te lang wacht voor hij de lijm aanbrengt nadat glutaaraldehyde en albumine zijn gemengd. In dat geval hardt de lijm wel uit, maar wordt de scheur niet goed afgedicht. 2p 19 Geef een verklaring op microniveau waarom de scheur niet goed wordt afgedicht wanneer de chirurg te lang wacht met het aanbrengen van de lijm. Gebruik eventueel figuur 3. HA-1028-a-22-2-0 9 / 15 lees verder ►►► ### Pagina 10 Onderzoekers hebben de snelheid onderzocht waarmee de lijm uithardt. Zij mengden gelijke hoeveelheden albumine met verschillende hoeveelheden glutaaraldehyde. Vervolgens werd de uithardingstijd van de lijm gemeten. In figuur 4 zijn de resultaten weergegeven. figuur 4 [FIGUUR: Grafiek met op de y-as 'uithardingstijd (seconden)' (van 0 tot 200) en op de x-as de concentratie glutaaraldehyde (van 0 tot 20). Er zijn drie datapunten weergegeven als driehoekjes.] $$ \alpha = \frac{massa_{albumine}}{massa_{glutaaraldehyde}} $$ 3p 20 Leg uit aan de hand van figuur 4 of de reactiesnelheid van het uitharden van de lijm toeneemt of afneemt, wanneer een grotere hoeveelheid glutaaraldehyde wordt toegevoegd. Om een optimale afstemming te krijgen tussen de uithardingstijd en het dichten van de scheur, is het compartiment met albumine-oplossing vier maal zo groot als het compartiment met glutaaraldehyde-oplossing. 3p 21 Bereken de massaverhouding waarin glutaaraldehyde en albumine gemengd worden bij het gebruik van BioGlue®. Noteer je antwoord als volgt: massa glutaaraldehyde : massa albumine = 1,0 : ... Neem aan dat: – de albumine-oplossing 45 massaprocent albumine bevat en een dichtheid heeft van $1,1 \text{ g mL}^{-1}$; – de glutaaraldehyde-oplossing 10 massaprocent glutaaraldehyde bevat en een dichtheid heeft van $1,0 \text{ g mL}^{-1}$. HA-1028-a-22-2-o 10 / 15 lees verder ► ► ► ### Pagina 11 Alcohol in de auto Een fabrikant heeft een elektrische auto ontwikkeld die rijdt op een oplossing van ethanol (alcohol, C₂H₆O). Deze auto maakt in een 'reformer' waterstofgas uit de ethanoloplossing. Vervolgens produceert een zogenoemde 'solid oxide-brandstofcel' (SOFC) elektrische stroom uit waterstofgas. De elektrische energie wordt opgeslagen in een batterij en kan worden gebruikt voor het aandrijven van de motor. In figuur 1 is deze energievoorziening schematisch en vereenvoudigd weergegeven. figuur 1 [FIGUUR: Een schematische weergave van een elektrische auto met de volgende onderdelen: een alcohol tank, een reformer die waterstofgas (H₂) produceert, een SOFC (solid oxide-brandstofcel), een batterij en een motor. Lucht wordt aangezogen.] 1p 22 Geef de structuurformule van ethanol. In de reformer wordt de ethanoloplossing omgezet tot waterstofgas en koolstofdioxide. Dit proces kan vereenvoudigd worden weergegeven met onderstaande vergelijking. C₂H₆O (l) + 3 H₂O (l) $\to$ 6 H₂ (g) + 2 CO₂ (g) (reactie 1) 3p 23 Bereken de reactiewarmte van reactie 1 in J per mol waterstof (bij T = 298 K en p = p°). Gebruik Binas-tabel 57 of ScienceData-tabel 9.2. 2p 24 Bereken de atoomeconomie voor de vorming van waterstof volgens reactie 1. Gebruik Binas-tabel 37H of ScienceData-tabel 1.7.7. HA-1028-a-22-2-0 11 / 15 lees verder ► ► ► ### Pagina 12 In figuur 2 is de SOFC schematisch weergegeven. De gevormde waterstof reageert bij elektrode A van de SOFC. Bij elektrode B reageert zuurstof uit de lucht. Hierbij treden de volgende halfreacties op: elektrode A: $H_2 + O^{2-} \rightarrow H_2O + 2 e^-$ elektrode B: $O_2 + 4 e^- \rightarrow 2 O^{2-}$ figuur 2 [FIGUUR: Schema van een SOFC met twee halfcellen A en B. Halfcel A ontvangt waterstof en geeft waterdamp af. Halfcel B ontvangt lucht en geeft... af. De cellen zijn gescheiden door een elektrolyt.] In figuur 2 ontbreken de stoffen die halfcel B verlaten. 1p 25 Geef de naam van een van deze stoffen. Neem aan dat $O_2$ volledig reageert. 2p 26 Geef met behulp van de vergelijkingen van bovenstaande halfreacties de vergelijking van de totale reactie. De elektrolyt in de SOFC is vast en kan bestaan uit zirkoniumoxide ($ZrO_2$) waaraan een kleine hoeveelheid yttriumoxide ($Y_2O_3$) is toegevoegd. In figuur 3 zijn de roosters van zuiver $ZrO_2$ en van het mengsel van $ZrO_2$ en $Y_2O_3$ schematisch weergegeven. figuur 3 [FIGUUR: Twee kristalroosters worden getoond. Het linker rooster is gemarkeerd als $ZrO_2$ en het rechter rooster is gemarkeerd als $ZrO_2$ met $Y_2O_3$. Een legenda toont $Y^{3+}$ (zwart), $Zr^{4+}$ (grijs), $O^{2-}$ (lichtgrijs) en een gat (gestippelde cirkel).] 2p 27 Geef de naam van het type kristalrooster in figuur 3, en geef de naam van het type binding tussen de samenstellende deeltjes. HA-1028-a-22-2-o 12 / 15 lees verder ►►► ### Pagina 13 Door de toevoeging van Y$_2$O$_3$ ontstaan lege plekken in het rooster van ZrO$_2$ die 'gaten' worden genoemd. De oorzaak hiervan is dat er per twee Zr$^{4+}$-ionen die worden vervangen door twee Y$^{3+}$-ionen, één O$^{2-}$-ion minder nodig is in het rooster. 2p 28 Leg deze oorzaak uit aan de hand van de ionladingen van de betrokken ionen. De wijze waarop de elektrolyt elektrische stroom geleidt, is als volgt: - De SOFC wordt verhit tot 600 °C. - Bij deze temperatuur kunnen O$^{2-}$-ionen naar een volgende lege plek springen. - Netto verplaatsen zich op deze manier O$^{2-}$-ionen door de elektrolyt heen, van de ene elektrode naar de andere elektrode. 2p 29 Leg uit met behulp van de gegeven halfreacties in welke richting de O$^{2-}$ -ionen zich tijdens de stroomlevering verplaatsen, van elektrode A naar elektrode B of van B naar A. Tijdens het rijden wordt vanuit de reformer CO$_2$ uitgestoten (reactie 1). Toch is onder een bepaalde voorwaarde het rijden met deze auto CO$_2$-neutraal. 2p 30 Geef deze voorwaarde en licht toe waarom rijden met deze auto dan CO$_2$-neutraal is. Noteer je antwoord als volgt: voorwaarde: ... toelichting: ... Er zijn ook auto's die rijden op waterstofgas. Op grond van de uitgangspunten van de groene chemie kunnen voordelen en nadelen van een SOFC-auto ten opzichte van een waterstofauto worden gegeven. 2p 31 Geef een voordeel en een nadeel van een SOFC-auto ten opzichte van een waterstofauto. - Baseer je antwoord op twee van de volgende uitgangspunten: 2, 8 of 12. - Gebruik Binas-tabel 97F of ScienceData-tabel 38.6. - Noteer je antwoord als volgt: uitgangspunt: ... voordeel: ... uitgangspunt: ... nadeel: ... HA-1028-a-22-2-0 13 / 15 lees verder ►►► ### Pagina 14 Bijensteek Een bij steekt de mens alleen uit verdediging. Tijdens een bijensteek wordt gif in het lichaam gespoten. Het gif bestaat uit water en een aantal vaste stoffen. Deze vaste stoffen vormen het 'drooggewicht'. De meest voorkomende vaste stoffen in bijengif staan in tabel 1. tabel 1 | stoffen in bijengif | massapercentage van het drooggewicht | | :------------------- | :----------------------------------- | | mellitine | 50% | | fosfolipase A2 | 12% | | histamine | 9% | 32 Tijdens de bijensteek wordt 50 µg gif in het lichaam gespoten. Bereken hoeveel mol mellitine door een bijensteek in het lichaam terechtkomt. Geef de uitkomst in het juiste aantal significante cijfers. Gebruik onder andere de volgende gegevens: – Het gif bestaat voor 88 massaprocent uit water. – De molaire massa van mellitine is $2847$ g mol$^{-1}$. Op de plaats van de bijensteek veroorzaken de eiwitten mellitine en fosfolipase A2 schade aan celmembranen. Een fragment van een gedeelte van mellitine is: ~ Leu – Pro – Ala ~. 33 Geef de structuurformule van dit fragment. Gebruik Binas-tabel 67H1 of ScienceData-tabel 13.7c. Celmembranen bestaan uit fosfolipidemoleculen. Een fosfolipidemolecuul is opgebouwd uit een glycerolmolecuul dat is veresterd met twee vetzuurmoleculen en een fosforzuurverbinding. Een voorbeeld van een fosfolipidemolecuul dat in celmembranen voorkomt is in figuur 1 weergegeven. figuur 1 [FIGUUR: Schematische weergave van een fosfolipidemolecuul met een glycerolruggegraat, twee vetzuurstaarten en een fosfaatgroep.] fosfolipide 34 Geef de namen van de twee vetzuren die in het fosfolipidemolecuul van figuur 1 zijn veresterd. Gebruik Binas-tabel 67G2 of ScienceData-tabel 13.2g. HA-1028-a-22-2-o 14 / 15 lees verder ►►► ### Pagina 15 Het enzym fosfolipase A2 uit bijengif bevordert de hydrolyse van fosfolipidemoleculen. Op de uitwerkbijlage is de vergelijking van deze hydrolyse onvolledig weergegeven. Op de uitwerkbijlage zijn de koolstofatomen van het fosfolipidemolecuul genummerd. De hydrolyse vindt uitsluitend plaats bij de estergroep aan het C-atoom met nummer 2. De andere estergroepen blijven ongewijzigd. 3p 35 Geef op de uitwerkbijlage, in structuurformules, de vergelijking van deze hydrolyse. Geef het koolwaterstofgedeelte van het vetzuur op dezelfde manier weer als in het fosfolipidemolecuul. 1p 36 Geef een verklaring voor het feit dat bij deze reactie uitsluitend de estergroep aan het C-atoom met nummer 2 wordt gehydrolyseerd. Op de plaats van de bijensteek geven bepaalde lichaamscellen histamine af. Deze histamine én de histamine uit bijengif veroorzaken de zwelling, roodheid en jeuk. De structuurformule van histamine is hieronder weergegeven. [FIGUUR: Structuurformule van histamine, met de atomen H, N, en C] histamine In het lichaam wordt histamine gemaakt uit het aminozuur histidine. Hierbij ontstaat behalve histamine nog één ander deeltje. 1p 37 Geef de molecuulformule van het andere deeltje. Gebruik Binas-tabel 67H1 of ScienceData-tabel 13.7c. Op de internetsite www.bijenhouders.nl staat dat het innemen van een antihistamine-tablet de gevolgen van een bijensteek kan beperken. Een andere internetsite geeft het advies om de plaats van een bijensteek te behandelen met zuiveringszout, omdat zuiveringszout reageert met gif. Bijengif heeft namelijk een lage pH van 4,5 tot 5,5. Helaas is dit middel niet effectief, omdat het zuiveringszout niet in de huid kan binnendringen waardoor het niet in contact komt met het gif. 2p 38 Geef met behulp van Binas-tabel 66A of ScienceData-tabel 10.2a de formule van zuiveringszout en licht toe waarom zuiveringszout met bijengif met een lage pH reageert. Noteer je antwoord als volgt: formule zuiveringszout: ... toelichting: ... 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-22-2-o 15 / 15 einde