# Eindexamen Scheikunde HAVO 2023 tijdvak 1 > Openbaar eindexamen. Bekijk en oefen het examen: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2023/tijdvak-1 ## Vraag 1 – Overeenkomsten zonnebrandstofvorming en fotosynthese (2 punten) 2p 1 Geef nog twee andere overeenkomsten tussen de hierboven beschreven vorming van zonnebrandstof en fotosynthese. Isopropylalcohol (IPA) is een triviale naam. De structuurformule van IPA is in figuur 1b weergegeven. Wat kun je verwachten: Je moet twee overeenkomsten kunnen noemen tussen de vorming van zonnebrandstof (zoals beschreven in de opgave) en fotosynthese. Wat moet je kennen: Je moet de basisprincipes van fotosynthese kennen, inclusief de reactanten, producten en energieomzetting. Ook moet je de beschrijving van de zonnebrandstofvorming in de opgave kunnen interpreteren. Wat moet je kunnen: Je moet de processen van zonnebrandstofvorming en fotosynthese kunnen vergelijken en fundamentele overeenkomsten kunnen identificeren op basis van chemische reacties en biologische context. Waar op letten: Let op dat je geen overeenkomsten noemt die al expliciet in de opgave staan (zoals het gebruik van zonlicht als energiebron). Zorg ervoor dat je antwoorden specifiek genoeg zijn en niet te vaag. Verwar de reactanten of producten van de twee processen niet. Kernbegrippen: fotosynthese, redoxreacties, energieomzetting, biotechnologie Veelgemaakte fouten: - Het noemen van zonlicht als energiebron, wat al in de opgave gegeven is en dus niet als nieuw antwoord telt. - Het verwarren van de reactanten of producten van de twee processen. - Een te vage omschrijving geven die niet specifiek genoeg is. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2023/tijdvak-1/vraag/1 ## Vraag 2 – Systematische naamgeving van IPA (propaan-2-ol) (2 punten) 2p 2 Geef de systematische naam van IPA. Een van de stappen in het proces waarbij bacteriën IPA produceren, is de omzetting van waterstof tot waterstofionen met behulp van ‘hydrogenasen’. Een hydrogenase is een enzym met in het reactieve deel onder andere ijzeratomen. In figuur 2 is een fragment van een hydrogenase vereenvoudigd weergegeven. Het zwavelatoom in de restgroep van de cysteïne-eenheid is gebonden aan een ijzeratoom (Fe) in plaats van aan een waterstofatoom. Deze binding is op te vatten als een atoombinding. figuur 2 Fe \sim Cys-Thr \sim Wat kun je verwachten: Je moet de systematische naam van de stof IPA kunnen geven. Dit betekent dat je de IUPAC-regels voor naamgeving van alkanolen moet toepassen. Wat moet je kennen: Je moet de IUPAC-regels voor de systematische naamgeving van alkanolen kennen, inclusief het identificeren van de hoofdketen, karakteristieke groepen en het correct plaatsen van nummers. Wat moet je kunnen: Je moet de structuurformule van IPA kunnen interpreteren en omzetten naar de correcte systematische naam (propaan-2-ol). Waar op letten: Let op de correcte stamnaam (propaan), het juiste achtervoegsel (-ol) en vooral de juiste plaatsaanduiding van de hydroxylgroep (-2-). Vermijd de naam '2-hydroxypropaan' als voorkeursnaam. Kernbegrippen: Systematische naamgeving van alkanolen (IUPAC), Identificeren van de hoofdketen, Identificeren van karakteristieke groepen, Plaatsaanduiding (nummering) van functionele groepen Veelgemaakte fouten: - Vergeten van de plaatsaanduiding '-2-'. Hoewel 'propanol' alleen kan verwijzen naar propaan-1-ol of propaan-2-ol, is de plaatsaanduiding verplicht voor een eenduidige systematische naam. - Verkeerde stamnaam gebruiken (bijv. butaan i.p.v. propaan). - Verkeerd achtervoegsel gebruiken (bijv. -al of -on). - De naam '2-hydroxypropaan' gebruiken, wat volgens de IUPAC-regels niet de voorkeursnaam is als de alcoholgroep de hoogste prioriteit heeft. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2023/tijdvak-1/vraag/2 ## Vraag 3 – Structuurformule van een enzymfragment: Cys-Thr met ijzerbinding (4 punten) Een van de stappen in het proces waarbij bacteriën IPA produceren, is de omzetting van waterstof tot waterstofionen met behulp van ‘hydrogenasen’. Een hydrogenase is een enzym met in het reactieve deel onder andere ijzeratomen. In figuur 2 is een fragment van een hydrogenase vereenvoudigd weergegeven. Het zwavelatoom in de restgroep van de cysteïne-eenheid is gebonden aan een ijzeratoom (Fe) in plaats van aan een waterstofatoom. Deze binding is op te vatten als een atoombinding. figuur 2 [zie bijlage_data] Geef de structuurformule van het fragment uit figuur 2. Gebruik Binas-tabel 67H1 of ScienceData-tabel 13.7c. Wat kun je verwachten: Je krijgt een vraag over de structuur van een enzymfragment, specifiek een dipeptide (Cys-Thr) waarbij een ijzeratoom is gebonden aan het zwavelatoom van cysteïne. Je moet de volledige structuurformule tekenen, inclusief de peptidebinding en de correcte weergave van de binding met het ijzeratoom. Wat moet je kennen: Je moet de basisstructuur van aminozuren (cysteïne en threonine) kennen, inclusief hun restgroepen. Je moet weten hoe aminozuren aan elkaar koppelen via een peptidebinding om een dipeptide te vormen. Kennis van atoombindingen en de weergave daarvan in structuurformules is essentieel. Wat moet je kunnen: Je moet in staat zijn om de structuurformules van aminozuren (Cys en Thr) op te zoeken in Binas-tabel 67H1 of ScienceData-tabel 13.7c. Je moet deze aminozuren correct kunnen verbinden tot een dipeptide. Daarnaast moet je de specifieke binding van het ijzeratoom aan het zwavelatoom van cysteïne correct kunnen weergeven, en de tilde-symbolen (~) gebruiken om aan te geven dat het een fragment betreft. Waar op letten: Let goed op de correcte weergave van de peptidebinding (-CO-NH-). Zorg ervoor dat de restgroepen van zowel cysteïne als threonine juist zijn getekend. Vergeet niet dat het zwavelatoom van cysteïne direct aan het ijzeratoom is gebonden, en niet aan een waterstofatoom. Gebruik de tilde-symbolen (~) aan het begin en einde van de keten om aan te geven dat het een fragment is. Let op de juiste plaatsing van alle atomen en bindingen. Kernbegrippen: aminozuren, peptidebinding, dipeptide, structuurformule, enzymen, cysteïne, threonine Veelgemaakte fouten: - Verkeerde structuur van de aminozuur-restgroepen (Cys of Thr). - Incorrecte weergave van de peptidebinding (-CO-NH-). - Vergeten van de tilde (~) symbolen die aangeven dat het een fragment is. - Foutieve binding van het Fe-atoom aan het S-atoom. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2023/tijdvak-1/vraag/3 ## Vraag 4 – Redoxreacties: Waterstof als reductor (2 punten) De omzetting van waterstof tot waterstofionen door het enzym is een halfreactie. Leg uit, aan de hand van deze halfreactie, of voor deze omzetting van waterstof een oxidator of een reductor nodig is. Gebruik eventueel Binas-tabel 48 of ScienceData-tabel 9.1f. Wat kun je verwachten: Je moet de halfreactie van waterstof naar waterstofionen kunnen opstellen en aan de hand daarvan kunnen bepalen of waterstof een oxidator of reductor is. Vervolgens moet je de consequente conclusie trekken over welk ander deeltje nodig is voor deze omzetting. Wat moet je kennen: De definities van oxidator en reductor, en hoe deze zich verhouden tot elektronenoverdracht. Je moet ook weten hoe je een halfreactie opstelt en interpreteert. Kennis van Binas-tabel 48 of ScienceData-tabel 9.1f is nuttig. Wat moet je kunnen: De halfreactie voor de omzetting van waterstof (H₂) naar waterstofionen (H⁺) opstellen. Bepalen of een deeltje elektronen afstaat (reductor) of opneemt (oxidator). Een logische conclusie trekken op basis van je analyse. Waar op letten: Let goed op de richting van de elektronen in de halfreactie: staan ze aan de rechterkant, dan worden ze afgestaan (oxidatie, reductor). Verwar oxidator en reductor niet. Een reductor reageert met een oxidator. Kernbegrippen: redoxreactie, oxidator, reductor, halfreactie, elektronenoverdracht Veelgemaakte fouten: - Verwarring tussen oxidator en reductor. - Een reductor staat elektronen af en wordt geoxideerd; het reageert met een oxidator die de elektronen opneemt. - De halfreactie verkeerd opschrijven, bijvoorbeeld met elektronen aan de linkerkant. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2023/tijdvak-1/vraag/4 ## Vraag 5 – Gemiddelde reactiesnelheid berekenen uit grafiek (2 punten) 2p 5 Bereken de gemiddelde snelheid in mg IPA per liter per uur waarmee IPA wordt gevormd tussen 50 en 72 uur na de start van het experiment. Wat kun je verwachten: Je krijgt een grafiek met daarin het verloop van de concentratie van een stof over tijd. Je moet de gemiddelde reactiesnelheid berekenen over een specifiek tijdsinterval. Wat moet je kennen: De definitie van gemiddelde reactiesnelheid: verandering in concentratie (Δc) gedeeld door verandering in tijd (Δt). Wat moet je kunnen: 1. De juiste lijn en y-as aflezen in een grafiek. 2. Nauwkeurig waarden aflezen op de assen van een grafiek. 3. De formule voor gemiddelde reactiesnelheid correct toepassen (Δc/Δt). 4. Een correcte berekening uitvoeren en de juiste eenheid gebruiken. Waar op letten: 1. Lees de doorgetrokken lijn af voor de concentratie IPA, niet de stippellijn voor optische dichtheid. 2. Gebruik de rechter y-as voor de concentratie IPA (mg L⁻¹), niet de linker y-as voor optische dichtheid. 3. Lees de concentraties nauwkeurig af bij t=50 uur en t=72 uur. 4. Zorg dat je de formule voor gemiddelde snelheid correct toepast: (eindconcentratie - startconcentratie) / (eindtijd - starttijd). Kernbegrippen: reactiesnelheid, grafiek aflezen, gemiddelde verandering Veelgemaakte fouten: - De verkeerde lijn aflezen (optische dichtheid i.p.v. concentratie IPA). - De verkeerde y-as gebruiken (linker i.p.v. rechter). - Onnauwkeurig aflezen van de waarden op de assen. - De formule voor gemiddelde snelheid verkeerd toepassen (bijv. Δt / Δc). - Een rekenfout maken in de deling. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2023/tijdvak-1/vraag/5 ## Vraag 6 – Waterstofbruggen tekenen bij IPA-moleculen (2 punten) Om IPA van het reactiemengsel te scheiden, wordt de suspensie met bacteriën gefiltreerd. Het filtraat bevat water en onder andere opgelost IPA. Hieraan wordt vervolgens zo veel keukenzout toegevoegd dat IPA en water zich als twee lagen van elkaar scheiden. Deze scheidingsmethode heet ‘uitzouten’. Door toevoeging van het zout raken alle watermoleculen betrokken bij de hydratatie van ionen uit het keukenzout. IPA-moleculen vormen dan waterstofbruggen met elkaar en niet meer met watermoleculen. Op de uitwerkbijlage zijn twee IPA-moleculen weergegeven. Voer de volgende opdrachten uit op de uitwerkbijlage. - Teken een waterstofbrug tussen beide IPA-moleculen. - Teken de structuurformule van een derde IPA-molecuul dat met een waterstofbrug aan een van de andere IPA-moleculen is gebonden. Wat kun je verwachten: Je moet waterstofbruggen kunnen tekenen tussen propan-2-ol (IPA) moleculen en de structuurformule van een derde IPA-molecuul kunnen tekenen dat via een waterstofbrug is verbonden. Wat moet je kennen: Je moet de definitie en eigenschappen van een waterstofbrug kennen, inclusief de atomen die betrokken zijn bij de vorming ervan (H gebonden aan O, N of F, en een vrij elektronenpaar op O, N of F). Je moet ook de structuurformule van propan-2-ol (IPA) herkennen en weten dat het een hydroxylgroep (-OH) bevat. Wat moet je kunnen: Je moet: - Een waterstofbrug correct tekenen tussen twee IPA-moleculen, van het H-atoom van de OH-groep van het ene molecuul naar het O-atoom van de OH-groep van het andere molecuul. - De structuurformule van een derde IPA-molecuul correct tekenen. - Een tweede waterstofbrug correct tekenen tussen dit derde IPA-molecuul en een van de reeds aanwezige IPA-moleculen. Waar op letten: Let op de volgende punten: - Teken de waterstofbrug als een stippellijn, niet als een doorgetrokken lijn (covalente binding). - Zorg ervoor dat de waterstofbrug altijd loopt van het H-atoom van een OH-groep naar het O-atoom van een andere OH-groep. Teken geen waterstofbruggen naar C-atomen of H-atomen die aan C-atomen gebonden zijn. - Teken de structuurformule van het derde IPA-molecuul correct. - Voorkom het tekenen van onjuiste waterstofbruggen; dit kan leiden tot puntenaftrek. Kernbegrippen: waterstofbrug, structuurformule, intermoleculaire krachten, hydroxylgroep Veelgemaakte fouten: - Een waterstofbrug tekenen naar een C-atoom of een H-atoom dat aan een C-atoom gebonden is. - Een covalente binding tekenen (doorgetrokken streep) in plaats van een intermoleculaire H-brug (stippellijn), hoewel het CV aangeeft dit niet aan te rekenen. - De H-brug tekenen tussen twee O-atomen of twee H-atomen. - Een onjuiste structuurformule voor het derde IPA-molecuul tekenen. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2023/tijdvak-1/vraag/6 ## Vraag 7 – Verschil tussen batch- en continuproces (1 punt) 1p 7 Beschrijf een verschil op procesniveau tussen een batchproces en een continuproces. IPA is een energiedrager en heeft een hoge energiedichtheid. De energie-dichtheid van een brandstof is de hoeveelheid energie die vrijkomt bij de volledige verbranding van een bepaalde hoeveelheid van die brandstof. De energiedichtheid van vloeibare brandstoffen wordt vaak uitgedrukt in megajoule per liter (MJ L^-1). De volledige verbranding van IPA is hieronder met een vergelijking weergegeven. 2 C_3H_8O (l) + 9 O_2 (g) → 6 CO_2 (g) + 8 H_2O (l) De reactiewarmte van deze reactie is -20,1 · 10^5 J mol^-1 IPA. Wat kun je verwachten: Je moet een fundamenteel verschil kunnen beschrijven tussen een batchproces en een continuproces op procesniveau. Wat moet je kennen: De definities en kenmerken van een batchproces. De definities en kenmerken van een continuproces. Wat moet je kunnen: Verschillen tussen batch- en continuprocessen benoemen en uitleggen. De kenmerken van elk procestype toepassen op concrete voorbeelden. Waar op letten: Zorg ervoor dat het beschreven verschil echt op 'procesniveau' ligt en niet een algemeen kenmerk is. Vermijd het door elkaar halen van eigenschappen van de twee procestypen. Focus op operationele verschillen. Kernbegrippen: batchproces, continuproces, proceschemie Veelgemaakte fouten: - Verschil niet op procesniveau beschrijven - Eigenschappen van de processen door elkaar halen Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2023/tijdvak-1/vraag/7 ## Vraag 8 – Berekenen van Reactiewarmte met Vormingswarmten (3 punten) IPA is een energiedrager en heeft een hoge energiedichtheid. De energie-dichtheid van een brandstof is de hoeveelheid energie die vrijkomt bij de volledige verbranding van een bepaalde hoeveelheid van die brandstof. De energiedichtheid van vloeibare brandstoffen wordt vaak uitgedrukt in megajoule per liter (MJ L⁻¹). De volledige verbranding van IPA is hieronder met een vergelijking weergegeven. 2 C₃H₈O (l) + 9 O₂ (g) → 6 CO₂ (g) + 8 H₂O (l) De reactiewarmte van deze reactie is -20,1·10⁵ J mol⁻¹ IPA. 3p 8 Laat door middel van een berekening zien dat de reactiewarmte van de volledige verbranding van IPA gelijk is aan -20,1·10⁵ J mol⁻¹ IPA. - Gebruik Binas-tabel 57A of ScienceData-tabel 9.2. - Gebruik voor de vormingswarmte van IPA: -3,18·10⁵ J mol⁻¹. Wat kun je verwachten: Je moet de reactiewarmte van een verbrandingsreactie berekenen met behulp van de vormingswarmten van de betrokken stoffen. De vraag vraagt je om een gegeven waarde te bevestigen met een berekening. Wat moet je kennen: De definitie van reactiewarmte en vormingswarmte. De wet van Hess: ΔH = ΣΔH_f(producten) - ΣΔH_f(beginstoffen) (of ΔE = ΣE_v(producten) - ΣE_v(beginstoffen)). Hoe je de juiste vormingswarmten opzoekt in Binas-tabel 57A of ScienceData-tabel 9.2, inclusief de juiste fase (vloeibaar, gas, vast). De stoichiometrische coëfficiënten in een reactievergelijking en hoe je deze toepast in de berekening. Wat moet je kunnen: De wet van Hess correct toepassen om de reactiewarmte te berekenen. Vormingswarmten van stoffen opzoeken in een tabellenboek. Rekenen met grote getallen en wetenschappelijke notatie. Zorgvuldig omgaan met mintekens in de berekening. De berekening aanpassen als de reactievergelijking voor meerdere mol van de stof is gegeven, om het resultaat per mol te krijgen. Waar op letten: Controleer of je de juiste formule voor reactiewarmte gebruikt (producten min beginstoffen). Let goed op de mintekens van de vormingswarmten; deze zijn cruciaal voor het juiste antwoord. Vergeet niet de stoichiometrische coëfficiënten uit de reactievergelijking mee te nemen in je berekening. Als de reactievergelijking voor 2 mol IPA is gegeven, deel dan het eindresultaat door 2 om de reactiewarmte per mol IPA te krijgen. Zoek de vormingswarmte van de juiste fase op (bijvoorbeeld H₂O(l) en niet H₂O(g)). Kernbegrippen: reactiewarmte, vormingswarmte, wet van Hess, enthalpie, stoichiometrie, verbrandingsreactie Veelgemaakte fouten: - De formule voor reactiewarmte verkeerd onthouden (bijvoorbeeld beginstoffen - producten). - Fouten maken met de mintekens van de vormingswarmten. - De stoichiometrische coëfficiënten uit de reactievergelijking vergeten of verkeerd toepassen. - Bij gebruik van de reactievergelijking met 2 mol IPA, vergeten het eindresultaat door 2 te delen om de waarde per mol IPA te krijgen. - De vormingswarmte van de verkeerde fase van een stof opzoeken (bijv. H₂O(g) in plaats van H₂O(l)). Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2023/tijdvak-1/vraag/8 ## Vraag 9 – Energiedichtheid van IPA berekenen (3 punten) IPA is een energiedrager en heeft een hoge energiedichtheid. De energie-dichtheid van een brandstof is de hoeveelheid energie die vrijkomt bij de volledige verbranding van een bepaalde hoeveelheid van die brandstof. De energiedichtheid van vloeibare brandstoffen wordt vaak uitgedrukt in megajoule per liter (MJ L⁻¹). De volledige verbranding van IPA is hieronder met een vergelijking weergegeven. 2 C₃H₈O (l) + 9 O₂ (g) → 6 CO₂ (g) + 8 H₂O (l) De reactiewarmte van deze reactie is −20,1·10⁵ J mol⁻¹ IPA. 9 Bereken de energiedichtheid van IPA in MJ L⁻¹. Gebruik de volgende gegevens: - de reactiewarmte voor de volledige verbranding van IPA: −20,1·10⁵ J mol⁻¹ IPA - de dichtheid van IPA: 785 g L⁻¹ - 1 MJ = 10⁶ J Wat kun je verwachten: Je moet de energiedichtheid van IPA berekenen in MJ L⁻¹ op basis van de reactiewarmte, dichtheid en molaire massa. Wat moet je kennen: Je moet de definities van molaire massa, dichtheid, reactiewarmte en energiedichtheid kennen. Ook moet je weten hoe je eenheden correct omrekent (bijvoorbeeld J naar MJ, g/L naar mol/L). Wat moet je kunnen: Je moet de molaire massa van een stof (IPA: C₃H₈O) kunnen berekenen. Je moet de dichtheid kunnen omrekenen naar een molaire concentratie. Je moet de totale energie per liter kunnen berekenen en deze omzetten naar de gevraagde eenheid (MJ L⁻¹). Waar op letten: Let goed op de eenheden en zorg dat je deze correct omrekent. Vergeet niet de molaire massa van IPA te berekenen. De energiedichtheid is een positieve waarde, dus gebruik de absolute waarde van de reactiewarmte. Controleer de significantie van je eindantwoord. Kernbegrippen: molaire massa, dichtheid, reactiewarmte, energiedichtheid, eenheden omrekenen Veelgemaakte fouten: - Vergeten molaire massa van IPA (C₃H₈O) te berekenen. - Fouten bij het omrekenen van eenheden (J naar MJ, g/L naar mol/L). - Verwarring over het teken van de reactiewarmte; de energiedichtheid is een positieve waarde. - Onjuiste significantie in het eindantwoord. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2023/tijdvak-1/vraag/9 ## Vraag 10 – Kristalrooster van Alpaca (legering) (3 punten) 3p 10 Voer de volgende opdrachten uit: – Geef de naam van het type kristalrooster van alpaca. – Geef een beschrijving van het kristalrooster van alpaca. Er zijn verschillende soorten alpaca. Elke soort bevat een specifieke verhouding van de elementen koper, nikkel en zink. Het gedenkmuntje is gemaakt van 'alpaca-12'. Alpaca-12 bevat 12,0 massaprocent nikkel. Tom heeft met een proefje het massapercentage koper en het massapercentage zink in het muntje bepaald. Hierbij heeft hij zijn muntje in voldoende 6,0 M zoutzuur gebracht. Zowel nikkel als zink reageert volledig met zoutzuur, volgens onderstaande reacties. Koper reageert niet. \ceNi + 2H^+ -> Ni^2+ + H2 \ceZn + 2H^+ -> Zn^2+ + H2 Wat kun je verwachten: Je moet de naam van het type kristalrooster van alpaca kunnen geven en dit rooster kunnen beschrijven. Alpaca is een legering van metalen. Wat moet je kennen: Je moet de definitie en kenmerken van een metaalrooster kennen, inclusief de begrippen atoomresten en vrije elektronen. Je moet ook weten wat een legering is. Wat moet je kunnen: Je moet het type kristalrooster van een legering kunnen benoemen en de structuur ervan kunnen beschrijven aan de hand van de componenten (atoomresten en vrije elektronen). Waar op letten: Let erop dat je zowel de naam van het roostertype (metaalrooster) als de twee belangrijkste componenten van de beschrijving (positief geladen atoomresten én vrije/gedelokaliseerde elektronen) noemt. Vergeet niet dat het een mengsel is van verschillende metaalatomen. Kernbegrippen: legering, metaalrooster, metaalbinding, atoomresten, vrije elektronen, delokalisatie Veelgemaakte fouten: - Verwarren van een metaalrooster met een ionrooster of molecuulrooster. - Niet noemen van zowel de positieve atoomresten als de vrije elektronen. - Vergeten te vermelden dat het een mengsel is van verschillende soorten metaalatomen, wat kenmerkend is voor een legering. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2023/tijdvak-1/vraag/10 ## Vraag 11 – pH-berekening van een sterk zuur met hoge concentratie (2 punten) 2p 11 Bereken de pH van 6,0 M zoutzuur. **Geef de uitkomst in het juiste aantal significante cijfers.** De reactie van Ni met H^+ en die van Zn met H^+ zijn van hetzelfde reactietype. Wat kun je verwachten: Je moet de pH berekenen van een sterk zuur met een gegeven concentratie en de uitkomst in het juiste aantal significante cijfers geven. Let op de significantie bij logaritmen. Wat moet je kennen: De definitie van pH (pH = -log[H⁺]), de eigenschappen van sterke zuren (volledige dissociatie), en de regels voor significantie bij logaritmische berekeningen. Wat moet je kunnen: De pH-formule toepassen, de concentratie van H⁺-ionen bepalen voor een sterk zuur, en de uitkomst correct afronden op basis van significantie. Waar op letten: Let goed op de significantieregels voor logaritmen: het aantal significante cijfers in de concentratie bepaalt het aantal decimalen in de pH. Een negatieve pH-waarde is mogelijk bij hoge zuurconcentraties. Voorkom rekenmachinefouten. Kernbegrippen: pH-berekening, sterk zuur, significantie bij logaritmen Veelgemaakte fouten: - Verkeerde toepassing van significantieregels voor logaritmen (aantal significante cijfers in concentratie is aantal decimalen in pH). - Aannemen dat een negatieve pH-waarde niet mogelijk is. - Rekenmachinefout. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2023/tijdvak-1/vraag/11 ## Vraag 12 – Redoxreactie van Ni met H⁺ (2 punten) De reactie van Ni met H⁺ en die van Zn met H⁺ zijn van hetzelfde reactietype. Leg uit of de reactie van Ni met H⁺ een redoxreactie is. Gebruik formules uit bovenstaande reactievergelijking. Wat kun je verwachten: Je moet uitleggen of de reactie van Ni met H⁺ een redoxreactie is, en daarbij formules uit de reactievergelijking gebruiken. Wat moet je kennen: Je moet de definitie van een redoxreactie kennen, inclusief de begrippen oxidatie, reductie en elektronenoverdracht. Ook moet je weten wat een oxidator en een reductor zijn. Wat moet je kunnen: Je moet kunnen herkennen wanneer er elektronen worden overgedragen in een reactie en dit kunnen uitleggen met behulp van de ladingen van de betrokken deeltjes. Je moet ook de formules uit de reactievergelijking correct kunnen toepassen in je uitleg. Waar op letten: Let erop dat je de link legt met elektronenoverdracht. Geef niet alleen de conclusie, maar leg ook uit waarom het een redoxreactie is. Verwar het redox-aspect niet met een zuur-base reactie. Kernbegrippen: redoxreactie, oxidatie, reductie, elektronenoverdracht, oxidator, reductor Veelgemaakte fouten: - Vergeten de link te leggen met elektronenoverdracht. - Alleen de conclusie geven ('het is een redoxreactie') zonder uitleg. - De reactie verwarren met een zuur-base reactie zonder het redox-aspect te benoemen. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2023/tijdvak-1/vraag/12 ## Vraag 13 – Reactiesnelheid en pH: Het botsende-deeltjesmodel (2 punten) 2p 13 Leg uit dat het gedenkmuntje langzamer reageert bij gebruik van zoutzuur met een hogere pH. Gebruik in je uitleg het botsende-deeltjesmodel. Nadat de reactie van nikkel en zink met zoutzuur is afgelopen, heeft Tom de overgebleven vaste stof gespoeld en gedroogd. Daarna heeft hij de massa ervan bepaald. Uit de volgende gegevens heeft hij de massapercentages van koper en zink berekend: – Alpaca-12 bevat 12,0 massaprocent nikkel. – De massa van het muntje vóór de reactie bedroeg 12,9 g. – De massa van de overgebleven vaste stof na de reactie bedroeg 8,3 g. Wat kun je verwachten: Je moet uitleggen waarom een gedenkmuntje langzamer reageert in zoutzuur met een hogere pH, waarbij je het botsende-deeltjesmodel gebruikt. Dit betekent dat je de relatie tussen pH, concentratie van H⁺-ionen en het aantal botsingen moet kunnen beschrijven. Wat moet je kennen: De definitie van pH en de relatie met de concentratie van H⁺-ionen. De basisprincipes van het botsende-deeltjesmodel, in het bijzonder hoe concentratie de frequentie van botsingen beïnvloedt. Wat moet je kunnen: De relatie tussen pH en [H⁺] correct toepassen. Het botsende-deeltjesmodel gebruiken om de invloed van concentratie op de reactiesnelheid te verklaren. Een logische redenering opbouwen die deze concepten met elkaar verbindt. Waar op letten: Let goed op de relatie tussen een hogere pH en de concentratie van H⁺-ionen: een hogere pH betekent een lagere [H⁺]. Vergeet niet expliciet het 'botsende-deeltjesmodel' te noemen en uit te leggen hoe een lagere concentratie leidt tot minder (effectieve) botsingen per tijdseenheid, wat resulteert in een lagere reactiesnelheid. Kernbegrippen: reactiesnelheid, botsende-deeltjesmodel, concentratie, pH Veelgemaakte fouten: - Verwarren van een hoge pH met een hoge zuurgraad (hoge [H⁺]). Een hoge pH betekent juist een lage [H⁺]. - Niet expliciet het botsende-deeltjesmodel gebruiken, bijvoorbeeld door alleen te zeggen 'de concentratie is lager dus de reactie is langzamer' zonder de tussenstap van het aantal botsingen te noemen. - De term 'effectieve' botsingen vergeten, hoewel dit in veel correctiemodellen niet strikt noodzakelijk is als de link tussen concentratie en aantal botsingen correct is. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2023/tijdvak-1/vraag/13 ## Vraag 14 – Massapercentages van metalen in een legering berekenen (2 punten) Nadat de reactie van nikkel en zink met zoutzuur is afgelopen, heeft Tom de overgebleven vaste stof gespoeld en gedroogd. Daarna heeft hij de massa ervan bepaald. Uit de volgende gegevens heeft hij de massapercentages van koper en zink berekend: – Alpaca-12 bevat 12,0 massaprocent nikkel. – De massa van het muntje vóór de reactie bedroeg 12,9 g. – De massa van de overgebleven vaste stof na de reactie bedroeg 8,3 g. Bereken de massapercentages van koper en zink in dit muntje van alpaca-12. Wat kun je verwachten: Je krijgt een vraag over een legering (alpaca-12) die reageert met zoutzuur. Je moet de massapercentages van de verschillende metalen in de legering berekenen, gebaseerd op de reactie-eigenschappen van de metalen en gegeven massa's. Wat moet je kennen: Het concept van massapercentage. De reactiviteit van metalen met zoutzuur (welke metalen wel/niet reageren). Dat een legering een mengsel van metalen is. Wat moet je kunnen: Massapercentages berekenen. Massa's omrekenen naar massapercentages en vice versa. Logisch redeneren over welke stoffen wel of niet reageren en wat er overblijft. Waar op letten: Welke metalen reageren met zoutzuur en welke niet. Koper reageert niet, nikkel en zink wel. De overgebleven vaste stof na de reactie is puur koper. Reken nauwkeurig en controleer je afronding. Verwar geen massa's met massapercentages. Kernbegrippen: massapercentage, legering, reactiviteit van metalen met zuur Veelgemaakte fouten: - Verkeerd interpreteren welke stof overblijft na de reactie (de 8,3 g is puur koper). - Reken- of afrondingsfouten. - Verwarren van massa met massapercentage. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2023/tijdvak-1/vraag/14 ## Vraag 15 – Aantal C=C-bindingen in een triglyceridemolecuul (2 punten) 2p 15 Leg uit hoeveel C=C-bindingen voorkomen in het triglyceridemolecuul in figuur 1a. − Gebruik de structuurformule. − Gebruik eventueel Binas-tabel 67G2 of ScienceData-tabel 13.2g. In het verleden werd in gele olieverf het kleurpigment Pb_3O_4 gebruikt. Nadat de gele olieverf op het doek is aangebracht, treden verschillende soorten reacties op waardoor de olieverf langzaam hard wordt. In deze opgave worden drie soorten reacties besproken, die in willekeurige volgorde kunnen plaatsvinden: reactie 1: vorming van crosslinks reactie 2: hydrolyse van triglyceriden reactie 3: reactie van Pb_3O_4 met vetzuren Bij reactie 1 reageren de CH_2-groepen náást de C=C-bindingen in triglyceridemoleculen met zuurstofmoleculen uit de lucht. Hierbij worden crosslinks tussen triglyceridemoleculen gevormd, zoals schematisch is weergegeven in figuur 2 op de volgende bladzijde. Wat kun je verwachten: Je moet het aantal C=C-bindingen in een gegeven triglyceridemolecuul bepalen. Dit doe je door de structuurformule te analyseren en eventueel Binas-tabel 67G2 of ScienceData-tabel 13.2g te gebruiken. Wat moet je kennen: Je moet de algemene formule van verzadigde vetzuurstaarten (alkylgroepen) kennen, namelijk CₙH₂ₙ₊₁. Je moet weten dat elke C=C-binding in een koolwaterstofketen twee waterstofatomen minder heeft dan de verzadigde variant met hetzelfde aantal koolstofatomen. Je moet ook weten hoe je Binas-tabel 67G2 of ScienceData-tabel 13.2g gebruikt om informatie over vetzuren, zoals het aantal dubbele bindingen, op te zoeken. Wat moet je kunnen: Je moet de molecuulformules van de vetzuurstaarten in de structuurformule kunnen aflezen. Je moet het aantal ontbrekende waterstofatomen per vetzuurstaart kunnen berekenen ten opzichte van de verzadigde variant. Vervolgens moet je dit aantal kunnen omzetten naar het aantal C=C-bindingen. Je moet ook in staat zijn om de namen van vetzuren te herkennen en via Binas het aantal C=C-bindingen te vinden en op te tellen. Waar op letten: Let goed op de algemene formule voor een verzadigde vetzuurstaart (alkylgroep), dit is CₙH₂ₙ₊₁ en niet CₙH₂ₙ₊₂ (dat is voor alkanen). Controleer of je de molecuulformules van de vetzuurstaarten correct afleest uit figuur 1a. Wees nauwkeurig bij het tellen van de waterstofatomen en het berekenen van het aantal dubbele bindingen. Als je Binas gebruikt, zorg dan dat je de juiste tabel (67G2) raadpleegt en de correcte vetzuren identificeert. Kernbegrippen: structuurformules, triglyceriden, vetzuren, verzadigd en onverzadigd, dubbele bindingen, molecuulformules, Binas gebruik Veelgemaakte fouten: - Vergeten dat de formule CₙH₂ₙ₊₂ voor alkanen is en dat een vetzuurstaart (deel van een carbonzuur, een alkylgroep) de algemene formule CₙH₂ₙ₊₁ heeft voor de verzadigde variant. - Foutief aflezen van de vetzuren of het aantal dubbele bindingen uit Binas. - Reken- of telfout bij het bepalen van het aantal ontbrekende waterstofatomen of het aantal dubbele bindingen. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2023/tijdvak-1/vraag/15 ## Vraag 16 – Uitleg crosslinks en vervormbaarheid olieverf op microniveau (2 punten) 2p 16 Leg uit op microniveau hoe door het ontstaan van crosslinks de vervormbaarheid van de olieverf afneemt. Bij reactie 2 worden sommige estergroepen van de verschillende triglyceridemoleculen gehydrolyseerd. Hierbij ontstaan onder andere vetzuurmoleculen. Op de uitwerkbijlage bij vraag 17 is de vergelijking van een hydrolysereactie in olieverf onvolledig weergegeven. Bij deze hydrolyse wordt uitsluitend het vetzuur palmitinezuur afgesplitst. Het triglyceridemolecuul op de uitwerkbijlage is een ander molecuul dan in figuur 1a. Wat kun je verwachten: Je moet uitleggen hoe het ontstaan van crosslinks op microniveau (moleculair niveau) de vervormbaarheid van olieverf beïnvloedt. Hierbij is het belangrijk om de relatie tussen de moleculaire structuur en de macroscopische eigenschap (vervormbaarheid) te beschijven. Wat moet je kennen: De definitie en functie van crosslinks in polymeren. Het verschil tussen atoombindingen (covalente bindingen) en intermoleculaire krachten (zoals vanderwaalsbindingen). De relatie tussen moleculaire structuur en materiaaleigenschappen (microniveau en macroniveau). De term 'netwerkpolymeer'. Wat moet je kunnen: Een verklaring geven op microniveau voor een macroscopische eigenschap. De begrippen 'crosslinks', 'atoombindingen' en 'intermoleculaire krachten' correct toepassen in een uitleg. Het verband leggen tussen de vorming van crosslinks en de verminderde beweeglijkheid van moleculen. Waar op letten: Zorg ervoor dat je uitleg op microniveau is en niet alleen een macroscopische beschrijving geeft (bijv. 'de verf wordt harder'). Leg duidelijk het verband tussen de gevormde crosslinks/netwerk en de verminderde beweeglijkheid van de moleculen. Maak geen verwarring tussen atoombindingen (de crosslinks zelf) en vanderwaalsbindingen (tussen de moleculen/ketens). Beide kunnen een rol spelen in de verklaring, maar op verschillende manieren. Kernbegrippen: crosslinks, netwerkpolymeer, microniveau en macroniveau, intermoleculaire krachten, vanderwaalsbinding, atoombinding, materiaaleigenschappen Veelgemaakte fouten: - Een macroscopische beschrijving geven (bijv. 'de verf wordt harder') zonder de oorzaak op moleculair niveau uit te leggen. - Niet het verband leggen tussen de gevormde crosslinks/netwerk en de verminderde beweeglijkheid van de moleculen. - Verwarring tussen atoombindingen (de crosslinks zelf) en vanderwaalsbindingen (tussen de moleculen/ketens). Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2023/tijdvak-1/vraag/16 ## Vraag 17 – Hydrolyse van een Triglyceride: Palmitinezuur Afsplitsen (3 punten) 3p 17 Maak op de uitwerkbijlage de reactievergelijking van deze hydrolyse af. - Gebruik structuurformules voor de koolstofverbindingen. - Geef de koolwaterstofgedeeltes op dezelfde manier weer als in het weergegeven triglyceridemolecuul. - Gebruik Binas-tabellen 67G1 en G2 of ScienceData-tabellen 13.2f en 13.2g. De vetzuurmoleculen die bij reactie 2 door de hydrolyse van triglyceriden zijn afgesplitst, reageren met het pigment Pb_3O_4 volgens reactie 3, die hieronder onvolledig is weergegeven: 8 R-COOH + Pb_3O_4 → 8 R-COO^- + ... Pb^... + ... Pb^... + 4 H_2O (reactie 3) De vetzuurmoleculen en de zuurrestionen zijn in bovenstaande vergelijking weergegeven met de formules R-COOH en R-COO^-. Hierbij stelt R een willekeurig koolwaterstofgedeelte voor. Wat kun je verwachten: Je moet de reactievergelijking van een hydrolyse van een triglyceride afmaken. Hierbij splits je één specifiek vetzuur af en gebruik je structuurformules voor alle koolstofverbindingen. De koolwaterstofgedeelten moeten op dezelfde manier worden weergegeven als in het voorbeeld. Wat moet je kennen: Je moet de algemene reactie van esterhydrolyse kennen, specifiek toegepast op triglyceriden. Je moet weten dat bij hydrolyse water reageert met de ester om een alcohol en een carbonzuur te vormen. Ook moet je de structuur van glycerol en vetzuren kunnen herkennen en tekenen. Kennis van Binas-tabellen 67G1 en G2 (of ScienceData 13.2f en 13.2g) voor vetzuurformules is essentieel. Wat moet je kunnen: Je moet een onvolledige reactievergelijking kunnen aanvullen met de juiste reactanten en producten. Je moet structuurformules correct kunnen tekenen, inclusief de weergave van koolwaterstofgedeelten. Specifiek moet je de juiste esterbinding kunnen identificeren en verbreken, en de H en OH van het watermolecuul correct kunnen toevoegen aan de producten. Waar op letten: Let goed op dat je H₂O als reactant toevoegt. Zorg ervoor dat je de juiste esterbinding verbreekt, namelijk die van palmitinezuur (C₁₅H₃₁COOH). Teken de structuurformules van het resulterende diglyceride en het afgesplitste palmitinezuur correct. Controleer of je slechts één vetzuurmolecuul afsplitst, zoals de vraag impliceert ('uitsluitend palmitinezuur'). Kernbegrippen: esterhydrolyse, triglyceride, vetzuur, glycerol, structuurformule, Binas-gebruik Veelgemaakte fouten: - Vergeten om H₂O als reactant op te schrijven. - De verkeerde esterbinding verbreken (niet die van palmitinezuur). - De producten van de hydrolyse incorrect tekenen, bijvoorbeeld door de H en OH van het watermolecuul verkeerd te verdelen over de twee producten. - Meer dan één vetzuur afsplitsen, terwijl de vraag 'uitsluitend' palmitinezuur specificeert. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2023/tijdvak-1/vraag/17 ## Vraag 18 – Zuur-basereactie van vetzuren met loodoxide (2 punten) De vetzuurmoleculen die bij reactie 2 door de hydrolyse van triglyceriden zijn afgesplitst, reageren met het pigment Pb₃O₄ volgens reactie 3, die hieronder onvolledig is weergegeven: 8 R-COOH + Pb₃O₄ → 8 R-COO⁻ + ... Pb... + ... Pb... + 4 H₂O (reactie 3) De vetzuurmoleculen en de zuurrestionen zijn in bovenstaande vergelijking weergegeven met de formules R-COOH en R-COO⁻. Hierbij stelt R een willekeurig koolwaterstofgedeelte voor. 2p 18 Leg uit dat reactie 3 een zuur-basereactie is. Geef hierbij aan welk deeltje als zuur en welk deeltje als base reageert. Wat kun je verwachten: Je moet uitleggen waarom de reactie tussen vetzuren (R-COOH) en loodoxide (Pb₃O₄) een zuur-basereactie is. Hierbij moet je specifiek aangeven welk deeltje als zuur en welk deeltje als base reageert. Wat moet je kennen: De Brønsted-Lowry theorie van zuren en basen: een zuur is een H⁺-donor en een base is een H⁺-acceptor. Je moet weten dat carbonzuren (zoals vetzuren) zuren zijn en dat metaaloxiden (zoals Pb₃O₄, met daarin O²⁻-ionen) basen kunnen zijn. Wat moet je kunnen: De definitie van een zuur-basereactie toepassen op een gegeven reactievergelijking. Specifieke deeltjes in een reactie identificeren als zuur of base op basis van hun rol in de protonoverdracht. Waar op letten: Let erop dat je de overdracht van H⁺ expliciet benoemt. Identificeer R-COOH als het zuur en Pb₃O₄ (of specifieker het oxide-ion O²⁻ daarin) als de base. Verwar deze zuur-basereactie niet met een redoxreactie. Geef niet alleen de definities, maar pas ze toe op de deeltjes in de reactie. Kernbegrippen: zuur-basereactie, Brønsted-Lowry zuur, Brønsted-Lowry base, protonoverdracht, carbonzuur, metaaloxide Veelgemaakte fouten: - Niet herkennen dat het oxide-ion (O²⁻) in Pb₃O₄ de base is. - De reactie verwarren met een redoxreactie en de zuur-base-eigenschappen negeren. - Alleen de definities van zuur en base geven zonder deze toe te passen op de deeltjes in de reactie. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2023/tijdvak-1/vraag/18 ## Vraag 19 – Loodionen in loodmenie (Pb₃O₄) (2 punten) De vetzuurmoleculen die bij reactie 2 door de hydrolyse van triglyceriden zijn afgesplitst, reageren met het pigment Pb₃O₄ volgens reactie 3, die hieronder onvolledig is weergegeven: 8 R-COOH + Pb₃O₄ → 8 R-COO⁻ + ... Pb... + ... Pb... + 4 H₂O (reactie 3) De vetzuurmoleculen en de zuurrestionen zijn in bovenstaande vergelijking weergegeven met de formules R-COOH en R-COO⁻. Hierbij stelt R een willekeurig koolwaterstofgedeelte voor. 2p 19 Geef de formules van de twee soorten loodionen die in Pb₃O₄ aanwezig zijn en geef de molverhouding waarin deze twee ionsoorten in Pb₃O₄ voorkomen. Noteer je antwoord als volgt: Pb... : Pb... = ... : ... Wat kun je verwachten: Je moet de formules van de twee soorten loodionen in Pb₃O₄ kunnen geven en de molverhouding waarin deze voorkomen. Wat moet je kennen: Je moet weten dat Pb₃O₄ een ionverbinding is en dat lood (Pb) verschillende oxidatiegetallen kan hebben, met name +2 en +4. Ook moet je de lading van een oxide-ion (O²⁻) kennen. Wat moet je kunnen: Je moet een ladingsbalans kunnen opstellen voor een ionverbinding om de verhouding van de aanwezige ionen te bepalen. Dit omvat het berekenen van de totale negatieve lading van de oxide-ionen en het bepalen welke combinatie van loodionen (Pb²⁺ en Pb⁴⁺) de totale positieve lading compenseert. Waar op letten: Let op dat Pb₃O₄ een 'gemengd-valentieoxide' is, wat betekent dat lood in twee verschillende oxidatietoestanden voorkomt. Vermijd de aanname dat er maar één type loodion is, wat zou leiden tot een onrealistisch gemiddeld oxidatiegetal. Zorg ervoor dat de totale lading van de verbinding neutraal is. Kernbegrippen: oxidatiegetal, ionverbinding, ladingsbalans, gemengd-valentieoxide Veelgemaakte fouten: - Aannemen dat er maar één type loodion is, wat leidt tot een niet-geheel oxidatiegetal (8/3). - Verkeerde lading voor het oxide-ion gebruiken. - Verkeerde verhouding van de loodionen (bijv. 1:2). - Verkeerde oxidatiegetallen voor lood gebruiken (bijv. alleen +2). Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2023/tijdvak-1/vraag/19 ## Vraag 20 – Bindingstypen in verf: ionbinding en atoombinding (2 punten) 2p 20 Geef aan welk bindingstype in figuur 3 is aangeduid met het cijfer 1 en welk bindingstype is aangeduid met het cijfer 2. Noteer je antwoord als volgt: bindingstype bij 1: ... bindingstype bij 2: ... Op sommige schilderijen zijn na honderden jaren de gele kleuren vervaagd doordat witte vlekjes zijn ontstaan op het oppervlak van deze schilderijen. Deze witte vlekjes bevatten voornamelijk verbindingen van loodionen met R-C O O−-ionen die afkomstig zijn van verzadigde vetzuren uit de gebruikte olie. De witte vlekjes zijn ontstaan doordat beide ionsoorten zich langzaam naar het oppervlak van de verflaag verplaatsten. Wat kun je verwachten: Je moet de twee verschillende bindingstypen kunnen identificeren die in figuur 3 zijn aangeduid met de cijfers 1 en 2. Het gaat hierbij om de binding tussen loodionen en R-COO⁻-ionen, en de binding die een 'crosslink' vormt tussen polymeerketens. Wat moet je kennen: Je moet de definities en kenmerken van de volgende bindingstypen kennen: ionbinding en atoombinding (covalente binding). Je moet ook weten wat een 'crosslink' is in de context van polymeren. Wat moet je kunnen: Je moet een schematische weergave (figuur 3) kunnen interpreteren en de verschillende bindingstypen kunnen herkennen op basis van de beschrijving en de legenda. Je moet onderscheid kunnen maken tussen de elektrostatische aantrekking tussen ionen en de binding door gedeelde elektronenparen. Waar op letten: Let goed op de legenda van figuur 3 om te begrijpen welke symbolen welke deeltjes voorstellen. Bestudeer de aard van de deeltjes die bij binding 1 en binding 2 betrokken zijn. Binding 1 is tussen een negatief geladen R-COO⁻-ion en een positief geladen loodion. Binding 2 is een 'crosslink' die polymeerketens verbindt. Verwar de verschillende bindingstypen niet en herken dat een crosslink een atoombinding is. Kernbegrippen: ionbinding, atoombinding, covalente binding, crosslinks, netwerkstructuur Veelgemaakte fouten: - Het verwarren van de verschillende bindingstypen (ionbinding, atoombinding, vanderwaalsbinding, waterstofbrug). - Het niet correct interpreteren van de abstracte, schematische weergave in figuur 3. - De term 'crosslink' niet herkennen als een covalente binding (atoombinding) die polymeerketens met elkaar verbindt. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2023/tijdvak-1/vraag/20 ## Vraag 21 – Verzadigde en onverzadigde vetzuren in verf (2 punten) 2p 21 Voer de volgende opdrachten uit: - Geef een structuurkenmerk dat een onverzadigd vetzuur onderscheidt van een verzadigd vetzuur. - Licht toe, aan de hand van dit structuurkenmerk, dat R-C O O−-ionen die afkomstig zijn van verzadigde vetzuren binnen de verf kunnen bewegen. Gebruik eventueel figuur 3. Wat kun je verwachten: Deze vraag test je kennis over de structuurverschillen tussen verzadigde en onverzadigde vetzuren en hoe dit verschil de eigenschappen van verf beïnvloedt, met name de mobiliteit van bepaalde ionen. Wat moet je kennen: De definitie van een verzadigd vetzuur en een onverzadigd vetzuur. Het structuurkenmerk dat onverzadigde vetzuren onderscheidt van verzadigde vetzuren (C=C-groep). Het concept van crosslinking in polymeren, specifiek in olieverf. De relatie tussen de chemische structuur en de eigenschappen van stoffen (structuur-eigenschap relatie). Wat moet je kunnen: Een structuurkenmerk benoemen dat verzadigde en onverzadigde vetzuren onderscheidt. Uitleggen hoe dit structuurkenmerk de mobiliteit van R-COO⁻-ionen in verf beïnvloedt, met verwijzing naar crosslinking. Waar op letten: Verwar de definities van verzadigde en onverzadigde vetzuren niet. Leg de link tussen de afwezigheid van C=C-bindingen in verzadigde vetzuren en het onvermogen om te crosslinken. Zorg voor een volledige uitleg: noem het structuurkenmerk én de consequentie voor de mobiliteit van de ionen. Kernbegrippen: verzadigde en onverzadigde vetzuren, C=C dubbele binding, crosslinking, structuur-eigenschap relatie, mobiliteit van deeltjes Veelgemaakte fouten: - Verwarring tussen de definities van verzadigde en onverzadigde vetzuren. - Het niet leggen van de cruciale link tussen de afwezigheid van een C=C-binding en het onvermogen om te crosslinken. - Een onvolledige uitleg geven, bijvoorbeeld alleen het structuurkenmerk noemen zonder de consequentie voor de mobiliteit uit te leggen. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2023/tijdvak-1/vraag/21 ## Vraag 23 – LLDPE en extrusie: waarom het werkt (2 punten) 2p 23 Leg uit dat LLDPE geschikt is om in een extruder te worden verwerkt. Gebruik in je uitleg figuur 1b. Wat kun je verwachten: Je moet uitleggen waarom LLDPE geschikt is voor verwerking in een extruder, waarbij je figuur 1b gebruikt. Wat moet je kennen: De definitie van een thermoplast en de eigenschappen ervan (smelten, vervormen bij verwarmen). Het verschil tussen ketenpolymeren en polymeren met crosslinks. De relatie tussen de moleculaire structuur (microniveau) en de macroscopische eigenschappen van polymeren. Wat moet je kunnen: De structuur van LLDPE (zoals weergegeven in figuur 1b) interpreteren als een ketenpolymeer zonder crosslinks. De eigenschappen van LLDPE (thermoplastisch) koppelen aan de geschiktheid voor extrusie. Een uitleg formuleren die zowel de moleculaire structuur als de macroscopische eigenschappen van LLDPE betrekt, met verwijzing naar de figuur. Waar op letten: Verwar thermoplasten niet met thermoharders; LLDPE is een thermoplast. Leg duidelijk de link tussen het ontbreken van crosslinks (microniveau, zichtbaar in figuur 1b) en de mogelijkheid om te smelten (macroniveau). Verwijs expliciet naar figuur 1b in je uitleg om aan te tonen dat LLDPE uit losse ketens bestaat. Kernbegrippen: polymeren, thermoplasten, crosslinks, macroniveau eigenschappen (smelten, vervormen), microniveau structuur (losse ketens) Veelgemaakte fouten: - Verwarring tussen thermoplasten en thermoharders (thermosets). - Niet de link leggen tussen de afwezigheid van crosslinks (microniveau) en de eigenschap dat het materiaal kan smelten (macroniveau). - De verwijzing naar figuur 1b negeren en alleen een algemeen antwoord over thermoplasten geven. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2023/tijdvak-1/vraag/23 ## Vraag 24 – Structuurformule van een LLDPE-fragment (3 punten) 3p 24 Geef de structuurformule van een fragment uit het midden van een molecuul LLDPE. Dit fragment moet bestaan uit één eenheid etheen en één eenheid oct-1-een. Wat kun je verwachten: Je moet de structuurformule tekenen van een fragment van LLDPE (Lineair Lage Dichtheid Polyetheen). Dit fragment bestaat uit één etheen-eenheid en één oct-1-een-eenheid, die aan elkaar gekoppeld zijn in het midden van een polymeerketen. Wat moet je kennen: Je moet de basisprincipes van additiepolymerisatie kennen, inclusief hoe monomeren (etheen en oct-1-een) polymeriseren tot een polymeer. Je moet ook weten hoe je een structuurformule correct tekent, inclusief de weergave van zijtakken en de uiteinden van een polymeerfragment. Wat moet je kunnen: Je moet de structuurformules van etheen en oct-1-een kunnen omzetten naar de corresponderende eenheden in een polymeer. Je moet deze eenheden correct aan elkaar kunnen koppelen en de hexylgroep als zijtak kunnen plaatsen. Daarnaast moet je de tildes (~) correct gebruiken om aan te geven dat het fragment deel uitmaakt van een langere keten. Waar op letten: Let erop dat de dubbele bindingen van de monomeren verdwijnen en enkelvoudige bindingen vormen in de polymeerketen. De oct-1-een-eenheid levert een hexylgroep (C₆H₁₃) als zijtak, niet een octylgroep. Zorg ervoor dat de hoofdketen vier koolstofatomen lang is en dat de tildes (~) aan de uiteinden van het fragment staan om aan te geven dat het een deel van een grotere keten is. Kernbegrippen: additiepolymerisatie, copolymeer, structuurformule, monomeer, polymeerfragment Veelgemaakte fouten: - Vergeten dat bij additiepolymerisatie de dubbele bindingen verbreken en een verzadigde koolstofketen vormen. - De zijtak incorrect identificeren; oct-1-een (C₈) levert een hexyl-zijtak (C₆), niet een octyl-zijtak. - De hoofdketen incorrect tekenen, bijvoorbeeld door de monomeren niet aan elkaar te koppelen tot een doorlopende keten. - De tildes (~) vergeten om aan te geven dat het een fragment uit een langere keten is. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2023/tijdvak-1/vraag/24 ## Vraag 25 – Structuur en eigenschappen van LLDPE (3 punten) 3p 25 Leg uit op microniveau of het gebruik van meer oct-1-een in LLDPE het kunstgras sterker of juist veerkrachtiger zal maken. Gebruik eventueel figuren 1 en 2. Na ongeveer 10 jaar is een voetbalveld van kunstgras versleten. Het versleten kunstgras kan op verschillende manieren worden verwerkt. Kunstgrasmatten kunnen bijvoorbeeld worden verbrand in energiecentrales. Een versleten kunstgrasmat met een onderlaag van polypropeen en sprieten van LLDPE kan ook gerecycled worden. De mat wordt dan als geheel gesmolten en verwerkt tot één soort kunststofgranulaat. Dit granulaat kan worden gebruikt om bijvoorbeeld verkeerspaaltjes van te maken. Bas meent dat bovenstaand recycle-proces past bij het cradle-to-cradle-principe. Alina is het hier niet mee eens. Wat kun je verwachten: Je moet uitleggen hoe de hoeveelheid oct-1-een in LLDPE de veerkracht of sterkte van kunstgras beïnvloedt op microniveau. Dit betekent dat je de relatie tussen de moleculaire structuur (zijketens) en de macroscopische eigenschappen (sterkte/veerkracht) moet kunnen beschrijven. Wat moet je kennen: De begrippen polymeren en copolymeren. Het verschil tussen kristallijne en amorfe gebieden in polymeren. De invloed van zijketens op de pakking van polymeerketens. De relatie tussen de ordening van polymeerketens (kristallijn/amorf) en de materiaaleigenschappen (sterkte/veerkracht). Het concept van vanderwaalsbindingen tussen polymeerketens. Wat moet je kunnen: Informatie uit figuren (zoals figuur 1 en 2) interpreteren om de structuur van LLDPE te begrijpen. Een verklaring geven op microniveau voor macroscopische eigenschappen. De effecten van structurele veranderingen (meer zijketens) op de ordening van polymeerketens beschrijven. De link leggen tussen de ordening van ketens en de uiteindelijke materiaaleigenschappen (sterkte of veerkracht). Waar op letten: Verwar sterkte en veerkracht niet. Een hoger aandeel amorfe delen maakt het kunstgras veerkrachtiger, terwijl een hoger aandeel kristallijne delen de sterkte verhoogt. Leg duidelijk uit hoe meer oct-1-een leidt tot meer zijketens en hoe deze zijketens de ordening van de polymeerketens beïnvloeden (minder dichte pakking, minder ordening). Koppel de verandering in ordening (meer amorf/minder kristallijn) direct aan de verandering in de macroscopische eigenschap (veerkrachtiger). Zorg ervoor dat je uitleg op microniveau is, dus gericht op de moleculaire structuur en interacties (vanderwaalsbindingen). Kernbegrippen: polymeren, copolymeren, structuur-eigenschap relaties, kristallijne en amorfe gebieden, vanderwaalsbinding, microniveau Veelgemaakte fouten: - Verwarren van sterkte en veerkrachtigheid. - Niet correct koppelen van zijketens aan de ordening van polymeerketens. - Vergeten de link te leggen tussen de ordening (amorf/kristallijn) en de macroscopische eigenschap (veerkracht/sterkte). Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2023/tijdvak-1/vraag/25 ## Vraag 26 – Argument voor Cradle-to-Cradle (1 punt) 1p 26 Geef een argument dat Bas kan gebruiken om zijn bewering te ondersteunen. Wat kun je verwachten: Je moet een argument formuleren dat de bewering van Bas ondersteunt, gebaseerd op het cradle-to-cradle-principe. Dit betekent dat je moet uitleggen hoe het kunstgras in een kringloop blijft zonder afval te produceren. Wat moet je kennen: Je moet het kernconcept 'cradle-to-cradle' kennen. Dit omvat het idee dat 'afval = voedsel', wat betekent dat alle materialen na gebruik een grondstof worden voor een nieuw product, zonder waardeverlies of afvalproductie. Kennis van 'recycling', 'duurzaamheid' en 'circulaire economie' is ook relevant, maar focus op de specifieke eisen van C2C. Wat moet je kunnen: Je moet in staat zijn om een specifiek argument te formuleren dat de bewering van Bas (over het cradle-to-cradle-principe) ondersteunt. Dit vereist het toepassen van de theorie op een concreet voorbeeld (het kunstgras dat wordt verwerkt tot granulaat voor verkeerspaaltjes). Waar op letten: Let erop dat je een argument geeft dat specifiek het cradle-to-cradle-principe uitlegt, en niet alleen algemene recycling. Zorg ervoor dat je benadrukt dat het materiaal volledig wordt hergebruikt als grondstof voor een nieuw product, zonder afval. Verwar dit niet met een tegenargument of een algemeen duurzaamheidsargument. Kernbegrippen: cradle-to-cradle, recycling, duurzaamheid, circulaire economie Veelgemaakte fouten: - Het verwarren van recycling in het algemeen met het specifieke cradle-to-cradle-principe. Niet alle recycling voldoet aan de C2C-eisen. - Het geven van een tegenargument (het argument van Alina), terwijl er gevraagd wordt om een argument vóór de stelling van Bas. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2023/tijdvak-1/vraag/26 ## Vraag 27 – Cradle-to-cradle en kunstgrasrecycling (1 punt) Na ongeveer 10 jaar is een voetbalveld van kunstgras versleten. Het versleten kunstgras kan op verschillende manieren worden verwerkt. Kunstgrasmatten kunnen bijvoorbeeld worden verbrand in energiecentrales. Een versleten kunstgrasmat met een onderlaag van polypropeen en sprieten van LLDPE kan ook gerecycled worden. De mat wordt dan als geheel gesmolten en verwerkt tot één soort kunststofgranulaat. Dit granulaat kan worden gebruikt om bijvoorbeeld verkeerspaaltjes van te maken. Bas meent dat bovenstaand recycle-proces past bij het cradle-to-cradle-principe. Alina is het hier niet mee eens. 27 Geef een argument dat Alina kan gebruiken om haar bewering te ondersteunen. Wat kun je verwachten: Je moet een argument formuleren dat de bewering van Alina ondersteunt, namelijk dat het beschreven recycle-proces van kunstgras niet past bij het cradle-to-cradle-principe. Dit betekent dat je de kenmerken van cradle-to-cradle moet afzetten tegen de beschreven recyclingmethode. Wat moet je kennen: Je moet de kernprincipes van het cradle-to-cradle-principe kennen, in het bijzonder de nadruk op het behoud van materiaalkwaliteit (upcycling of gelijkwaardig hergebruik) en het idee van een continue, gesloten kringloop zonder afval. Ook moet je het verschil tussen recycling en downcycling begrijpen. Wat moet je kunnen: Je moet de beschreven recyclingmethode kritisch kunnen analyseren in het licht van het cradle-to-cradle-principe. Je moet specifieke aspecten van het proces (zoals het samensmelten van verschillende polymeren en het eindproduct) kunnen identificeren die in strijd zijn met dit principe en dit helder kunnen beargumenteren. Waar op letten: Let erop dat je argument specifiek ingaat op waarom het proces *niet* cradle-to-cradle is, en dus Alina's bewering ondersteunt. Focus op het kwaliteitsverlies (downcycling) door het samensmelten van verschillende polymeren, of op het feit dat de kringloop niet gesloten is (uiteindelijk storten/verbranden van verkeerspaaltjes). Vermijd argumenten die het proces juist als cradle-to-cradle zouden bestempelen. Kernbegrippen: cradle-to-cradle, recycling, downcycling, polymeren, duurzaamheid Veelgemaakte fouten: - Verwarren van recycling met het cradle-to-cradle-principe; niet alle recycling voldoet aan de C2C-eisen. - Niet onderkennen dat het samensmelten van verschillende polymeren leidt tot kwaliteitsverlies (downcycling), wat in strijd is met C2C. - Niet inzien dat de levenscyclus van de verkeerspaaltjes eindig is (storten/verbranden), wat de 'continue kringloop' van C2C doorbreekt. - Een argument geven voor Bas in plaats van voor Alina. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2023/tijdvak-1/vraag/27 ## Vraag 28 – Milieuproblemen door zwaveldioxide (1 punt) 1p 28 Geef een milieuprobleem dat door zwaveldioxide wordt veroorzaakt. Een groot cruiseschip verbruikt zo'n 2,4 · 10^5 kg stookolie per dag. Volgens nieuwe milieueisen moet het gehalte zwavel in stookolie wereldwijd omlaag. In Europa geldt de norm van 0,1 massaprocent S. Wat kun je verwachten: Je moet een milieuprobleem kunnen noemen dat direct wordt veroorzaakt door zwaveldioxide (SO₂). De vraag geeft context over cruiseschepen en zwavelnormen, maar de kern is het benoemen van het effect van SO₂. Wat moet je kennen: Je moet de relatie kennen tussen zwaveldioxide en milieuproblemen zoals zure regen of smog. Specifiek de begrippen 'zure depositie', 'zure regen', 'verzuring', 'pH-daling' of 'smog' in relatie tot SO₂. Wat moet je kunnen: Je moet de juiste term voor een milieuprobleem kunnen reproduceren wanneer zwaveldioxide als oorzaak wordt gegeven. Waar op letten: Let op dat je geen milieuproblemen noemt die door andere stoffen worden veroorzaakt, zoals het broeikaseffect (CO₂) of aantasting van de ozonlaag (CFK's). Focus op de directe gevolgen van zwaveldioxide. Kernbegrippen: milieuchemie, luchtvervuiling, zure regen, smog, zwaveldioxide Veelgemaakte fouten: - Het broeikaseffect noemen, wat voornamelijk door CO₂ wordt veroorzaakt. - Aantasting van de ozonlaag noemen, wat door CFK's wordt veroorzaakt. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2023/tijdvak-1/vraag/28 ## Vraag 29 – Berekening van SO₂-uitstoot bij verbranding van stookolie (4 punten) 4p 29 Bereken het aantal kg zwaveldioxide (SO_2) dat maximaal ontstaat bij de verbranding van 2,4 · 10^5 kg stookolie die voldoet aan de Europese norm. **Geef de uitkomst in het juiste aantal significante cijfers.** LNG (liquified natural gas, ofwel vloeibaar aardgas) is een zwavelvrij alternatief voor stookolie. LNG wordt gemaakt uit aardgas. Aardgas bestaat voornamelijk uit methaan, met kleine hoeveelheden koolstofdioxide, waterstofsulfide (H_2S) en waterdamp. In figuur 1 is het productieproces van LNG vereenvoudigd en onvolledig weergegeven. figuur 1 aardgas (CH_4 met CO_2, H_2S en H_2O) gereinigd aardgas LNG opslag I III IV II \blacktriangleright\blacktriangleright Wat kun je verwachten: Je moet de maximale hoeveelheid zwaveldioxide (SO₂) berekenen die ontstaat bij de verbranding van een gegeven massa stookolie, rekening houdend met het zwavelpercentage en de juiste significantie. Wat moet je kennen: Je moet de Europese norm voor zwavel in stookolie kennen (0,1 massaprocent), de molaire massa's van zwavel (S) en zwaveldioxide (SO₂), en de regels voor significante cijfers. Wat moet je kunnen: Je moet kunnen rekenen met massaprocenten, massa omzetten naar mol en vice versa met behulp van molaire massa, en de juiste molverhouding toepassen (S : SO₂ = 1 : 1). Daarnaast moet je de uitkomst in het juiste aantal significante cijfers kunnen geven. Waar op letten: Let goed op het omrekenen van massaprocent naar een massafractie (delen door 100). Zorg ervoor dat je consistent bent met eenheden (kg naar gram en terug). De '0,1 massaprocent' is bepalend voor het aantal significante cijfers in je eindantwoord (één significant cijfer). Kernbegrippen: massaprocent, rekenen met mol, molaire massa, significantie, stoichiometrie Veelgemaakte fouten: - Vergeten het massaprocent om te rekenen naar een massafractie door te delen door 100. - Vergeten om te rekenen tussen kilogram en gram bij het gebruik van molaire massa's (die meestal in g/mol worden gegeven). - Incorrecte toepassing van de regels voor significantie; de waarde '0,1 massaprocent' heeft slechts één significant cijfer en is bepalend voor het eindantwoord. - Een verkeerde molverhouding gebruiken tussen S en SO₂; deze is 1:1. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2023/tijdvak-1/vraag/29 ## Vraag 30 – Blokschema LNG-productie compleet maken (2 punten) LNG (liquified natural gas, ofwel vloeibaar aardgas) is een zwavelvrij alternatief voor stookolie. LNG wordt gemaakt uit aardgas. Aardgas bestaat voornamelijk uit methaan, met kleine hoeveelheden koolstofdioxide, waterstofsulfide (H₂S) en waterdamp. In figuur 1 is het productieproces van LNG vereenvoudigd en onvolledig weergegeven. In ruimte I worden CO₂ en H₂S door middel van een waterige oplossing (oplossing A) uit het aardgas verwijderd. In ruimte II wordt het ontstane mengsel gescheiden. Hierbij worden de gassen CO₂ en H₂S afgescheiden van oplossing A en in een ander proces verder verwerkt. Oplossing A wordt volledig gerecirculeerd. Neem hierbij aan dat er geen verlies optreedt van water uit oplossing A. Het gereinigde aardgas wordt 'gedroogd' in ruimte III. De waterdamp die nog in het aardgas aanwezig is, wordt hier verwijderd. Het gedroogde aardgas gaat naar ruimte IV. Hier wordt het afgekoeld tot het aardgas vloeibaar is geworden. Dit vloeibare aardgas heet LNG. Vervolgens wordt LNG in grote tanks opgeslagen. Het onvolledige blokschema is op de uitwerkbijlage nogmaals weergegeven. Maak het blokschema op de uitwerkbijlage compleet. - Noteer op de stippellijntjes de juiste nummers van de volgende stoffen 1 CO₂ 2 gedroogd aardgas 3 H₂O 4 H₂S 5 oplossing A - Je moet sommige nummers meer dan één keer gebruiken. - Verwerk het hergebruik van oplossing A. Wat kun je verwachten: Je krijgt een onvolledig blokschema van het LNG-productieproces. Het is jouw taak om de ontbrekende stoffen bij de juiste pijlen in te vullen en de recirculatie van een stofstroom correct weer te geven. Wat moet je kennen: Je moet de betekenis van een blokschema en de symbolen voor stofstromen en processen kennen. Daarnaast is kennis van de genoemde stoffen (CO₂, H₂S, H₂O, oplossing A, gedroogd aardgas) en hun rol in het proces essentieel. Wat moet je kunnen: Je moet de beschrijving van een chemisch proces kunnen vertalen naar een visuele weergave in een blokschema. Dit omvat het correct plaatsen van stofnummers bij de juiste pijlen en het weergeven van recirculatie als een gesloten stofstroom. Waar op letten: Let goed op de functie van elke ruimte (I, II, III, IV) in het proces en welke stoffen erin gaan en eruit komen. Zorg ervoor dat je de recirculatie van oplossing A (nummer 5) correct tekent als een lus van ruimte II terug naar ruimte I. Controleer of je alle benodigde nummers op elke pijl hebt geplaatst, vooral bij de stroom van ruimte I naar II. Gebruik uitsluitend de gegeven nummers voor de stoffen. Kernbegrippen: scheidingsmethoden, blokschema, stofstroom, gaszuivering, recirculatie Veelgemaakte fouten: - Vergeten de recirculatiepijl van oplossing A te tekenen. - De nummers van de stoffen op de verkeerde pijlen plaatsen. - Niet alle benodigde nummers op een pijl zetten (bijvoorbeeld bij de stroom van I naar II). Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2023/tijdvak-1/vraag/30 ## Vraag 31 – Oplosbaarheid van MDEA in water (2 punten) 2p 31 Leg uit dat MDEA oplosbaar is in water. Gebruik in je uitleg de structuurformule van MDEA. In ruimte III wordt gereinigd aardgas 'gedroogd'. Dit drogen gebeurt met behulp van een zogeheten 'moleculaire zeef' (figuur 2). Een moleculaire zeef is geen zeef zoals we die uit de keuken kennen. Het zijn korrels van een stof met veel kleine poriën. Watermoleculen kunnen in de poriën, maar methaanmoleculen zijn daarvoor te groot. In de poriën worden de watermoleculen gebonden. Een moleculaire zeef maakt gebruik van twee scheidingsmethoden. figuur 2 moleculaire zeef Wat kun je verwachten: Je moet uitleggen waarom MDEA goed oplosbaar is in water, waarbij je de structuurformule van MDEA gebruikt om je antwoord te onderbouwen. Wat moet je kennen: Je moet kennis hebben van intermoleculaire krachten, met name waterstofbruggen, en hoe deze de oplosbaarheid van stoffen in water beïnvloeden. Ook moet je de functionele groepen in organische moleculen herkennen die waterstofbruggen kunnen vormen. Wat moet je kunnen: Je moet de structuurformule van MDEA kunnen analyseren om de aanwezigheid van functionele groepen (zoals hydroxylgroepen en het stikstofatoom) te identificeren die waterstofbruggen kunnen vormen met watermoleculen. Vervolgens moet je deze observatie kunnen koppelen aan de oplosbaarheid in water. Waar op letten: Let erop dat je specifiek de OH-groepen (hydroxylgroepen) en/of het N-atoom in MDEA benoemt als de delen die waterstofbruggen kunnen vormen met water. Alleen zeggen dat MDEA polair is, is niet voldoende; je moet de link leggen met de specifieke groepen in de structuur. Kernbegrippen: oplosbaarheid, intermoleculaire krachten, waterstofbruggen, hydrofiel, polair, functionele groepen, hydroxylgroep Veelgemaakte fouten: - Vergeten de link te leggen tussen de structuur (OH-groepen) en de interactie met water (waterstofbruggen). - Alleen 'polair lost op in polair' noemen zonder de specifieke groepen in MDEA aan te wijzen. - De rol van het N-atoom over het hoofd zien (hoewel de OH-groepen de primaire reden zijn). Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2023/tijdvak-1/vraag/31 ## Vraag 32 – Scheidingsmethoden bij een moleculaire zeef (2 punten) In ruimte III wordt gereinigd aardgas 'gedroogd'. Dit drogen gebeurt met behulp van een zogeheten 'moleculaire zeef' (figuur 2). Een moleculaire zeef is geen zeef zoals we die uit de keuken kennen. Het zijn korrels van een stof met veel kleine poriën. Watermoleculen kunnen in de poriën, maar methaanmoleculen zijn daarvoor te groot. In de poriën worden de watermoleculen gebonden. Een moleculaire zeef maakt gebruik van twee scheidingsmethoden. Geef de namen van deze twee scheidingsmethoden. Wat kun je verwachten: Je moet de twee scheidingsmethoden benoemen die worden toegepast bij het drogen van aardgas met een moleculaire zeef, gebaseerd op de beschrijving in de vraagtekst. Wat moet je kennen: Je moet de definities en kenmerken van verschillende scheidingsmethoden kennen, in het bijzonder filtratie/zeven en adsorptie. Wat moet je kunnen: Je moet een beschrijving van een proces kunnen analyseren en de juiste scheidingsmethoden hieraan kunnen koppelen. Je moet onderscheid kunnen maken tussen scheiding op basis van deeltjesgrootte en scheiding op basis van binding aan een oppervlak. Waar op letten: Let goed op de twee verschillende principes die in de tekst worden beschreven: 'Watermoleculen kunnen in de poriën, maar methaanmoleculen zijn daarvoor te groot' (deeltjesgrootte) en 'In de poriën worden de watermoleculen gebonden' (binding). Verwar adsorptie niet met absorptie. Kernbegrippen: scheidingsmethoden, filtratie, zeven, adsorptie, moleculaire zeef Veelgemaakte fouten: - Verwarren van adsorptie met absorptie. - Alleen filtratie/zeven noemen op basis van de naam 'zeef', en niet de tweede methode afleiden uit de beschrijving 'worden de watermoleculen gebonden'. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2023/tijdvak-1/vraag/32 ## Vraag 33 – Problemen met water in een aardgasreactor (3 punten) 3p 33 Leg uit dat water in ruimte IV tot problemen leidt. Voer hiervoor op de uitwerkbijlage de volgende opdrachten uit: - Leid de temperatuurgrenzen af waarbinnen in ruimte IV vloeibaar aardgas वर्डt verkregen. Gebruik Binas-tabel 42 of ScienceData-tabel 8.3. - Geef aan waarom water in ruimte IV tot problemen leidt. - Geef een voorbeeld van een probleem dat kan ontstaan wanneer water achterblijft in ruimte IV. In discussies over duurzaamheid van brandstoffen wordt de volgende stelregel gehanteerd: "Hoe lager de C/H-verhouding in een brandstof is, hoe meer energie er zal vrijkomen bij de verbranding van 1 gram stof en hoe minder CO_2 er wordt gevormd per kJ geproduceerde energie." De C/H-verhouding berekent men als volgt: C/H-verhouding = \fracaantal C-atomenaantal H-atomen Wat kun je verwachten: Je moet de temperatuurgrenzen voor vloeibaar aardgas (methaan) afleiden uit een tabel en uitleggen waarom water in deze omstandigheden problematisch is, inclusief een concreet voorbeeld van een probleem. Wat moet je kennen: De concepten van smeltpunt, kookpunt en aggregatietoestanden. Je moet ook weten hoe je tabellen zoals Binas of ScienceData gebruikt om fysische constanten af te lezen. Wat moet je kunnen: Temperatuurgrenzen aflezen uit Binas-tabel 42 of ScienceData-tabel 8.3. Je moet kunnen redeneren over faseovergangen bij lage temperaturen en de gevolgen daarvan voor een proces. Waar op letten: Let goed op de eenheden (Kelvin vs. graden Celsius) en de precieze waarden in de tabellen. Realiseer je dat de temperaturen voor vloeibaar aardgas extreem laag zijn, ver onder het vriespunt van water. Denk na over de praktische gevolgen van ijsvorming in een reactor. Kernbegrippen: faseovergangen, smeltpunt, kookpunt, aggregatietoestanden, procescondities Veelgemaakte fouten: - Verkeerd aflezen van smeltpunt/kookpunt uit Binas/ScienceData. - Verwarren van Kelvin en graden Celsius. - Niet realiseren dat de temperaturen voor vloeibaar methaan ver onder het vriespunt van water liggen. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2023/tijdvak-1/vraag/33 ## Vraag 34 – Duurzaamheid van brandstoffen: C/H-verhouding (2 punten) In discussies over duurzaamheid van brandstoffen wordt de volgende stelregel gehanteerd: "Hoe lager de C/H-verhouding in een brandstof is, hoe meer energie er zal vrijkomen bij de verbranding van 1 gram stof en hoe minder CO₂ er wordt gevormd per kJ geproduceerde energie." De C/H-verhouding berekent men als volgt: C/H-verhouding = \fracaantal C-atomenaantal H-atomen 2p 34 Laat zien welke stof het duurzaamst is: LNG (vloeibaar methaan) of stookolie (C₃₀H₆₂). Gebruik in je uitleg een berekening van de C/H-verhoudingen van beide stoffen. Wat kun je verwachten: Je krijgt een vraag over de duurzaamheid van brandstoffen, waarbij je de C/H-verhouding moet berekenen en interpreteren om te bepalen welke brandstof duurzamer is. Wat moet je kennen: Je moet de molecuulformule van methaan (CH₄) kennen. Je moet de gegeven stelregel over de C/H-verhouding en duurzaamheid begrijpen. Wat moet je kunnen: Je moet de C/H-verhouding kunnen berekenen aan de hand van een molecuulformule. Je moet de berekende C/H-verhoudingen kunnen vergelijken en op basis van de gegeven stelregel een conclusie kunnen trekken over de duurzaamheid van de brandstoffen. Waar op letten: Let goed op dat je de C/H-verhouding correct berekent (C-atomen gedeeld door H-atomen). Zorg ervoor dat je de molecuulformule van methaan (LNG) correct identificeert als CH₄. Trek de juiste conclusie: een lagere C/H-verhouding betekent duurzamer. Kernbegrippen: molecuulformule, atoomverhouding, duurzaamheid, brandstoffen Veelgemaakte fouten: - De verhouding omkeren en H/C berekenen in plaats van C/H. - Een verkeerde conclusie trekken uit de berekende verhoudingen, bijvoorbeeld stellen dat de stof met de hoogste verhouding duurzamer is. - De molecuulformule van methaan niet kennen (CH₄). Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2023/tijdvak-1/vraag/34 ## Vragen in dit examen ### Vraag 22 – Structuurformule van butaan-1,3-dieen Wat kun je verwachten: Je moet de structuurformule van butaan-1,3-dieen kunnen tekenen op basis van de systematische naamgeving. Wat moet je kennen: Je moet de regels van de IUPAC-nomenclatuur kennen voor het benoemen en tekenen van koolwaterstoffen, specifiek alkadienen. Wat moet je kunnen: Je moet een structuurformule kunnen afleiden uit een systematische naam, waarbij je let op de lengte van de koolstofketen, het aantal en de positie van dubbele bindingen, en het correct aanvullen van waterstofatomen. Waar op letten: Let goed op de lengte van de koolstofketen (but- = 4 C-atomen), het aantal dubbele bindingen (-dieen = 2 dubbele bindingen) en de posities van deze dubbele bindingen (1,3- = op C1 en C3). Zorg ervoor dat elk koolstofatoom vier bindingen heeft. Kernbegrippen: structuurformule, systematische naamgeving, alkadienen, IUPAC-nomenclatuur ## Opgaven (tekst van het examen) ### Pagina 1 Examen HAVO 2023 tijdvak 1 donderdag 11 mei 13.30 - 16.30 uur scheikunde Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage. Gebruik zo nodig het informatieboek Binas of ScienceData. Achter dit examen is een erratum opgenomen. Achter het correctievoorschrift is een aanvulling op het correctievoorschrift opgenomen. Dit examen bestaat uit 34 vragen. Voor dit examen zijn maximaal 76 punten te behalen. Voor elk vraagnummer staat hoeveel punten met een goed antwoord behaald kunnen worden. Als bij een vraag een verklaring, uitleg, berekening of afleiding gevraagd wordt, worden aan het antwoord meestal geen punten toegekend als deze verklaring, uitleg, berekening of afleiding ontbreekt. Geef niet meer antwoorden (redenen, voorbeelden e.d.) dan er worden gevraagd. Als er bijvoorbeeld twee redenen worden gevraagd en je geeft meer dan twee redenen, dan worden alleen de eerste twee in de beoordeling meegeteld. HA-1028-a-23-1-o ### Pagina 2 Zonnebrandstof tekstfragment "Iedere dertig minuten vangt de aarde een hoeveelheid zonlicht op waarmee we de hele wereld een jaar lang van energie kunnen voorzien. Hier ligt voor ons de uitdaging. We moeten gebruikmaken van deze mogelijkheid." Met deze woorden opende toenmalig kroonprins Willem Alexander in 2011 een seminar in Dresden. naar: www.groengrondstoffen.nl Wetenschappers hebben iets bedacht om zonlicht te kunnen gebruiken als ‘zonnebrandstof’. Voor deze zonnebrandstof wordt zonne-energie gebruikt die is opgevangen door zonnecellen, om water te ontleden tot waterstof en zuurstof. De gevormde waterstof wordt vervolgens door de genetisch aangepaste bacteriesoort *R. eutropha* met koolstofdioxide omgezet tot de zonnebrandstof isopropylalcohol (IPA). Dit proces is vereenvoudigd weergegeven in figuur 1a. figuur 1 [FIGUUR: Een schematische weergave van een reactor. Aan de reactor is een zonnecel gekoppeld. In de reactor bevinden zich twee elektroden (A en B) in een zoutoplossing met bacteriën. Er worden reactievergelijkingen weergegeven, waaronder de productie van H2 en O2 uit H2O, en de omzetting naar IPA.] 1a. reactor voor het maken van zonnebrandstof Het proces in figuur 1a heeft overeenkomsten met de natuurlijke fotosynthese. Beide processen hebben bijvoorbeeld zonlicht als energiebron nodig. 1b. structuurformule IPA HA-1028-a-23-1-o lees verder ### Pagina 3 2p 1 Geef nog twee overeenkomsten tussen de hierboven beschreven vorming van zonnebrandstof en fotosynthese. Isopropylalcohol (IPA) is een triviale naam. De structuurformule van IPA is in figuur 1b weergegeven. 2p 2 Geef de systematische naam van IPA. Een van de stappen in het proces waarbij bacteriën IPA produceren, is de omzetting van waterstof tot waterstofionen met behulp van 'hydrogenasen'. Een hydrogenase is een enzym met in het reactieve deel onder andere ijzeratomen. In figuur 2 is een fragment van een hydrogenase vereenvoudigd weergegeven. Het zwavelatoom in de restgroep van de cysteine-eenheid is gebonden aan een ijzeratoom (Fe) in plaats van aan een waterstofatoom. Deze binding is op te vatten als een atoombinding. figuur 2 ``` { Fe | ~~ Cys - Thr~~ ``` 4p 3 Geef de structuurformule van het fragment uit figuur 2. Gebruik Binas-tabel 67H1 of ScienceData-tabel 13.7c. De omzetting van waterstof tot waterstofionen door het enzym is een halfreactie. 2p 4 Leg uit, aan de hand van deze halfreactie, of voor deze omzetting van waterstof een oxidator of een reductor nodig is. Gebruik eventueel Binas-tabel 48 of ScienceData-tabel 9.1f. HA-1028-a-23-1-o lees verder ### Pagina 4 De wetenschappers hebben onderzocht of het mogelijk is om bacteriën doelgericht IPA te laten produceren. Daarvoor hebben ze een experiment uitgevoerd waarbij waterstof en koolstofdioxide werden geleid door een suspensie van bacteriën in een verdunde zoutoplossing. De bacteriën kunnen zich in dit mengsel voortplanten. De groei van het aantal bacteriën in het mengsel werd gemeten. Hiervoor werd een maat gebruikt die de ‘optische dichtheid’ wordt genoemd. Hoe hoger de optische dichtheid, hoe meer bacteriën er in het mengsel aanwezig waren. Ook de productie van IPA door de bacteriën werd in de tijd gemeten. Beide resultaten zijn weergegeven in figuur 3. figuur 3 [FIGUUR: Grafiek met op de y-as de optische dichtheid en de concentratie IPA (mg L⁻¹), en op de x-as de tijd (uren). Een gestippelde lijn toont de optische dichtheid, en een doorgetrokken lijn toont de concentratie IPA.] Legenda ------- verloop optische dichtheid ------ verloop concentratie IPA Als hun voedingsstoffen (zoals de zoutoplossing) opraken, stoppen de bacteriën met zich te vermenigvuldigen en gaan ze IPA produceren. In het beschreven experiment gebeurt dit wanneer de optische dichtheid van 2,4 is bereikt. 2p 5 Bereken de gemiddelde snelheid in mg IPA per liter uur waarmee IPA wordt gevormd tussen 50 en 72 uur na de start van het experiment. ### Pagina 5 Om IPA van het reactiemengsel te scheiden, wordt de suspensie met bacteriën gefiltrerd. Het filtraat bevat water en onder andere opgelost IPA. Hieraan wordt vervolgens zo veel keukenzout toegevoegd dat IPA en water zich als twee lagen van elkaar scheiden. Deze scheidingsmethode heet ‘uitzouten’. Door toevoeging van het zout raken alle watermoleculen betrokken bij de hydratatie van ionen uit het keukenzout. IPA-moleculen vormen dan waterstofbruggen met elkaar en niet meer met watermoleculen. Op de uitwerkbijlage zijn twee IPA-moleculen weergegeven. 2p 6 Voer de volgende opdrachten uit op de uitwerkbijlage. – Teken een waterstofbrug tussen beide IPA-moleculen. – Teken de structuurformule van een derde IPA-molecuul dat met een waterstofbrug aan een van de andere IPA-moleculen is gebonden. Het proces dat beschreven wordt in deze opgave en wordt samengevat in figuur 1a, heeft eigenschappen van een batchproces. 1p 7 Beschrijf een verschil op procesniveau tussen een batchproces en een continuproces. IPA is een energiedrager en heeft een hoge energiedichtheid. De energie- dichtheid van een brandstof is de hoeveelheid energie die vrijkomt bij de volledige verbranding van een bepaalde hoeveelheid van die brandstof. De energiedichtheid van vloeibare brandstoffen wordt vaak uitgedrukt in megajoule per liter ($MJ L^{-1}$). De volledige verbranding van IPA is hieronder met een vergelijking weergegeven. $$2 \mathrm{C}_{3} \mathrm{H}_{8} \mathrm{O}(\mathrm{l})+9 \mathrm{O}_{2}(\mathrm{~g}) \rightarrow 6 \mathrm{CO}_{2}(\mathrm{~g})+8 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{l})$$ De reactiewarmte van deze reactie is $-20,1 \cdot 10^{5} \mathrm{~J} \mathrm{~mol}^{-1} \mathrm{IPA}$. 3p 8 Laat door middel van een berekening zien dat de reactiewarmte van de volledige verbranding van IPA gelijk is aan $-20,1 \cdot 10^{5} \mathrm{~J} \mathrm{~mol}^{-1} \mathrm{IPA}$. – Gebruik Binas-tabel 57A of ScienceData-tabel 9.2. – Gebruik voor de vormingswarmte van IPA: $-3,18 \cdot 10^{5} \mathrm{~J} \mathrm{~mol}^{-1}$. 3p 9 Bereken de energiedichtheid van IPA in $MJ L^{-1}$. Gebruik de volgende gegevens: – de reactiewarmte voor de volledige verbranding van IPA: $-20,1 \cdot 10^{5} \mathrm{~J} \mathrm{~mol}^{-1} \mathrm{IPA}$ – de dichtheid van IPA: $785 \mathrm{~g} \mathrm{~L}^{-1}$ – $1 \mathrm{~MJ}=10^{6} \mathrm{~J}$ ### Pagina 6 Alpaca Tom koopt een gedenk muntje bij een dierentuin. Het muntje is gemaakt van alpaca, een legering van koper, nikkel en zink. Het materiaal wordt vanwege zijn luxe, zilverkleurige uitstraling ook wel nikkelzilver genoemd. 3p 10 Voer de volgende opdrachten uit: - Geef de naam van het type kristalrooster van alpaca. - Geef een beschrijving van het kristalrooster van alpaca. Er zijn verschillende soorten alpaca. Elke soort bevat een specifieke verhouding van de elementen koper, nikkel en zink. Het gedenk muntje is gemaakt van 'alpaca-12'. Alpaca-12 bevat 12,0 massaprocent nikkel. Tom heeft met een proefje het massapercentage koper en het massapercentage zink in het muntje bepaald. Hierbij heeft hij zijn muntje in volgende 6,0 M zoutzuur gebracht. Zowel nikkel als zink reageert volledig met zoutzuur, volgens onderstaande reacties. Koper reageert niet. $$ \text{Ni} + 2\text{H}^+ \rightarrow \text{Ni}^{2+} + \text{H}_2 $$ $$ \text{Zn} + 2\text{H}^+ \rightarrow \text{Zn}^{2+} + \text{H}_2 $$ 2p 11 Bereken de pH van 6,0 M zoutzuur. Geef de uitkomst in het juiste aantal significante cijfers. De reactie van Ni met $\text{H}^+$ en die van Zn met $\text{H}^+$ zijn van hetzelfde reactietype. 2p 12 Leg uit of de reactie van Ni met $\text{H}^+$ een redoxreactie is. Gebruik formules uit bovenstaande reactievergelijking. Tom had behalve 6,0 M zoutzuur ook zoutzuur met een hogere pH tot zijn beschikking. 2p 13 Leg uit dat het gedenk muntje langzamer reageert bij gebruik van zoutzuur met een hogere pH. Gebruik in je uitleg het botsende-deeltjesmodel. Nadát de reactie van nikkel en zink met zoutzuur is afgelopen, heeft Tom de overgebleven vaste stof gespoeld en gedroogd. Daarna heeft hij de massa ervan bepaald. Uit de volgende gegevens heeft hij de massapercentages van koper en zink berekend: - Alpaca-12 bevat 12,0 massaprocent nikkel. - De massa van het muntje vóór de reactie bedroeg 12,9 g. - De massa van de overgebleven vaste stof na de reactie bedroeg 8,3 g. 2p 14 Bereken de massapercentages van koper en zink in dit muntje van alpaca-12. HA-1028-a-23-1-0 6 / 14 lees verder ### Pagina 7 Chemie in olieverf Olieverf is een vloeibaar mengsel van kleurpigmenten en een olie, meestal lijnzaadolie. Lijnzaadolie bestaat uit triglyceriden. Triglyceriden zijn tri-esters van glycerol en vetzuren. In figuur 1a is de structuurformule weergegeven van een triglyceridemolecuul dat in lijnzaadolie voorkomt. In figuur 1b is een triglyceridemolecuul schematisch weergegeven. figuur 1 [FIGUUR: Schematische weergave van twee triglyceridemoleculen, a en b. Molecuul a toont de gedetailleerde structuurformule met estergroepen en alkylketens. Molecuul b toont een vereenvoudigde weergave.] 1a lb De triglyceriden in lijnzaadolie bevatten veel C=C-bindingen. 2p 15 Leg uit hoeveel C=C-bindingen voorkomen in het triglyceridemolecuul in figuur 1a. - Gebruik de structuurformule. - Gebruik eventueel Binas-tabel 67G2 of ScienceData-tabel 13.2g. In het verleden werd in gele olieverf het kleurpigment Pb₃O₄ gebruikt. Nadat de gele olieverf op het doek is aangebracht, treden verschillende soorten reacties op waardoor de olieverf langzaam hard wordt. In deze opgave worden drie soorten reacties besproken, die in willekeurige volgorde kunnen plaatsvinden: reactie 1: vorming van crosslinks reactie 2: hydrolyse van triglyceriden reactie 3: reactie van Pb₃O₄ met vetzuren Bij reactie 1 reageren de CH₂-groepen náást de C=C-bindingen in triglyceridemoleculen met zuurstofmoleculen uit de lucht. Hierbij worden crosslinks tussen triglyceridemoleculen gevormd, zoals schematisch is weergegeven in figuur 2 op de volgende bladzijde. HA-1028-a-23-1-o ### Pagina 8 figuur 2 Legenda I crosslink - triglyceride molecuul [FIGUUR: Schematische weergave van moleculen die met elkaar verbonden zijn, met een pijl die wijst naar een reactie met zuurstof en een uitkomst.] 2p 16 Leg uit op microniveau hoe door het ontstaan van crosslinks de vervormbaarheid van de olieverb ief afneemt. Bij reactie 2 worden sommige estergroepen van de verschillende triglyceridemoleculen gehydrolyseerd. Hierbij ontstaan onder andere vetzuurmoleculen. Op de uitwerkbijlage bij vraag 17 is de vergelijking van een hydrolysereactie in olieverb ief onvolledig weergegeven. Bij deze hydrolyse wordt uitsluitend het vetzuur palmitinezuur afgesplitst. Het triglyceride molecuul op de uitwerkbijlage is een ander molecuul dan in figuur 1 a. 3p 17 Maak op de uitwerkbijlage de reactievergelijking van deze hydrolyse af. - Gebruik structuurformules voor de koolstofverbindingen. - Geef de koolwaterstofgedeel tes op dezelfde manier weer als in het weergegeven triglyceride molecuul. - Gebruik Binase-tabellen 67G1 en G2 of ScienceData-tabellen 13.2f en 13.2g. De vetzuurmoleculen die bij reactie 2 door de hydrolyse van triglyceriden zijn afgesplitst, reageren met het pigment $\text{Pb}_3\text{O}_4$ volgens reactie 3, die hieronder onvolledig is weergegeven: $8 \text{ R-COOH} + \text{Pb}_3\text{O}_4 \rightarrow 8 \text{ R-COO}^- + \dots \text{Pb}^{2+} + \dots \text{Pb}^{4+} + 4 \text{ H}_2\text{O}$ (reactie 3) De vetzuurmoleculen en de zuurrest ionen zijn in bovenstaande vergelijking weergegeven met de formules R-COOH en R-COO-. Hierbij stelt R een willekeurig koolwaterstofgedeelte voor. 2p 18 Leg uit dat reactie 3 een zuur-basereactie is. Geef hierbij aan welk deeltje als zuur en welk deeltje als base reageert. 2p 19 Geef de formules van de twee soorten loodionen die in $\text{Pb}_3\text{O}_4$ aanwezig zijn en geef de molverhouding waarin deze twee ionsoorten in $\text{Pb}_3\text{O}_4$ voorkomen. Noteer je antwoord als volgt: $\text{Pb}^{2+} : \text{Pb}^{4+} = \dots : \dots$ HA-1028-a-23-1-o 8 / 14 ### Pagina 9 De eerder beschreven hydrolyse (reactie 2) en de verfgreacie met Pb\textsubscript{3}O\textsubscript{4} (reactie 3) kunnen ook optreden bij gecrosslinkte triglyceriden die zijn ontstaan door reactie 1. Het door hydrolyse afgesplitste vetzuurmolecuul is in dat geval via een crosslink verbonden met een ander triglyceride. Zo ontstaat er door reactie 3 een gecrosslinkt R-COO–-ion in plaats van een vrij R-COO–-ion. Zowel de vrije R-COO–-ionen als de gecrosslinkte R-COO–-ionen binden de loodionen. Door het binden met loodionen wordt de verflaag extra stevig. Het ontstane netwerk is in figuur 3 schematisch weergegeven. figuur 3 [FIGUUR: Een schematische weergave van een netwerkstructuur met verschillende verbindingen en symbolen.] Legenda crosslink R-COO– loodion 2p 20 Geef aan welk bindingstype in figuur 3 is aangeduid met het cijfer 1 en welk bindingstype is aangeduid met het cijfer 2. Noteer je antwoord als volgt: bindingstype bij 1: ... bindingstype bij 2: ... Op sommige schilderijen zijn na honderden jaren de gele kleuren vervaagd doordat witte vlekjes zijn ontstaan op het oppervlak van deze schilderijen. Deze witte vlekjes bevatten voornamelijk verbindingen van loodionen met R-COO–-ionen die afkomstig zijn van verzadigde vetzuren uit de gebruikte olie. De witte vlekjes zijn ontstaan doordat beide ionsoorten zich langzaam naar het oppervlak van de verflaag verplaatsen. 2p 21 Voer de volgende opdrachten uit: - Geef een structuurkenmerk dat een onverzadigd vetzuur onderscheidt van een verzadigd vetzuur. - Licht toe, aan de hand van dit structuurkenmerk, dat R-COO–-ionen die afkomstig zijn van verzadigde vetzuren binnen de verf kunnen bewegen. Gebruik eventueel figuur 3. HA-1028-a-23-1-o ### Pagina 10 Kunstgrasmat Al sinds 1964 worden kunstgrasmatten gebruikt, bijvoorbeeld voor voetbalvelden. Een bepaald type kunstgrastmat bestaat uit een onderlaag van bijvoorbeeld rubber of polypropeen waaraan kunstgrassprieten zijn bevestigd. Een grondstof voor rubber is butaan-1,3-dieen. 3p 22 Geef de structuurformule van butaan-1,3-dieen. Het materiaal waarmee de kunstgrassprieten worden gemaakt, is in de loop der jaren verbeterd. De sprieten worden steeds sterker, veerkrachtiger en duurzamer. LLDPE is een veelgebruikte materiaalsoort voor kunstgrassprieten. LLDPE is een copolymeer dat wordt gevormd door additie van voornamelijk etheen en een kleine hoeveelheid oct-1-een (figuur 1a). De aanwezigheid van oct-1-een zorgt ervoor dat de polymeerketens van LLDPE zijketens bevatten (figuur 1b). figuur 1 1a 1b H H H H H i i i i i H-C=C-C-C-C-C-H i i i i H H H H oct-1-een schematische weergave LLDPE-keten Door middel van extruderen worden van het copolymeer lange polymeervezels gevormd. Deze vezels worden verwerkt in de kunstgrastmat. 2p 23 Leg uit dat LLDPE geschikt is om in een extruder te worden verwerkt. Gebruik in je uitleg figuur 1b. 3p 24 Geef de structuurformule van een fragment uit het midden van een molecuul LLDPE. Dit fragment moet bestaan uit één eenheid etheen en één eenheid oct-1-een. HA-1028-a-23-1-o 10 / 14 ### Pagina 11 Figuur 2 geeft een vereenvoudigde weergave van de structuur van het copolymeer. De polymeerketens worden in deze figuur als lange draden voorgesteld. Er zijn delen waarin de ketens evenwijdig zijn gerangschikt. Dit noemen we de kristallijne delen. In andere delen, die amorf worden genoemd, zijn de polymeerketens kriskras door elkaar aanwezig. figuur 2 [FIGUUR: Schematische weergave van de structuur van een copolymeer, met delen aangeduid als 'amorf deel' en 'kristallijn deel'.] Legenda: amorf deel kristallijn deel Een hoger aandeel kristallijne delen verhoogt vooral de sterkte van het kunstgras, terwijl een hoger aandeel amorfe delen het kunstgras juist veerkrachtiger maakt. 3p 25 Leg uit op microniveau of het gebruik van meer oct-1-een in LLDPE het kunstgras sterker of juist veerkrachtiger zal maken. Gebruik eventueel figuren 1 en 2. Na ongeveer 10 jaar is een voetbalveld van kunstgras versleten. Het versleten kunstgras kan op verschillende manieren worden verwerkt. Kunstgrasmatt en kunnen bijvoorbeeld worden verbrand in energiecentrales. Een versleten kunstgrasm at met een onderlaag van polypropeen en sprieten van LLDPE kan ook gerecycled worden. De mat wordt dan als geheel gesmolten en verwerkt tot één soort kunststofgranulaat. Dit granulaat kan worden gebruikt om bijvoorbeeld verkeerspaaltjes van te maken. Bas meent dat bovenstaand recycle-proces past bij het cradle-to-cradle-principe. Alina is het hier niet mee eens. 1p 26 Geef een argument dat Bas kan gebruiken om zijn bewering te ondersteunen. 1p 27 Geef een argument dat Alina kan gebruiken om haar bewering te ondersteunen. HA-1028-a-23-1-0 ### Pagina 12 Scheepvaart over LNG? Schepen varen grotendeels op stookolie. Stookolie is een van de destillatiefracties van aardolie. Deze fractie bevat behalve koolwaterstoffen ook zwavelverbindingen. Daardoor komt bij de verbranding in de scheepsmotoren zwaveldioxide ($SO_2$) vrij. De uitstoot van zwaveldioxide, maar ook van koolstofdioxide, stikstofoxiden en fijnstof leidt in havens en steden tot milieuproblemen. 1p 28 Geef een milieuprobleem dat door zwaveldioxide wordt veroorzaakt. Een groot cruiseschip verbruikt zo'n $2,4 \cdot 10^5$ kg stookolie per dag. Volgens nieuwe milieueisen moet het gehalte zwavel in stookolie wereldwijd omlaag. In Europa geldt de norm van $0,1$ massaprocent S. 4p 29 Bereken het aantal kg zwaveldioxide ($SO_2$) dat maximaal ontstaat bij de verbranding van $2,4 \cdot 10^5$ kg stookolie die voldoet aan de Europese norm. Geef de uitkomst in het juiste aantal significante cijfers. LNG (liquified natural gas, ofwel vloeibaar aardgas) is een zwavelvrij alternatief voor stookolie. LNG wordt gemaakt uit aardgas. Aardgas bestaat voornamelijk uit methaan, met kleine hoeveelheden koolstofdioxide, waterstofsulfide ($H_2S$) en waterdamp. In figuur 1 is het productieproces van LNG vereenvoudigd en onvolledig weergegeven. figuur 1 [FIGUUR: Een blokdiagram dat het productieproces van LNG weergeeft. Aardgas (CH4 met CO2, H2S en H2O) stroomt naar een blok met label I. Vanuit blok I stroomt gereinigd aardgas naar blok III. Vanuit blok I stroomt ook iets naar blok II. Vanuit blok II en III stroomt iets verder naar het volgende proces. Vanuit blok III stroomt iets naar blok IV, waar het wordt omgezet in LNG en opgeslagen.] 12 / 14 HA-1028-a-23-1-o lees verder ►►► ### Pagina 13 In ruimte I worden $\text{CO}_2$ en $\text{H}_2\text{S}$ door middel van een waterige oplossing (oplossing A) uit het aardgas verwijderd. In ruimte II wordt het ontstane mengsel gescheiden. Hierbij worden de gassen $\text{CO}_2$ en $\text{H}_2\text{S}$ afgescheiden van oplossing A en in een ander proces verder verwerkt. Oplossing A wordt volledig gerecirculeerd. Neem hierbij aan dat er geen verlies optreedt van water uit oplossing A. Het gereinigde aardgas wordt 'gedroogd' in ruimte III. De waterdamp die nog in het aardgas aanwezig is, wordt hier verwijderd. Het gedroogde aardgas gaat naar ruimte IV. Hier wordt het afgekoeld tot het aardgas vloeibaar is geworden. Dit vloeibare aardgas heet LNG. Vervolgens wordt LNG in grote tanks opgeslagen. Het onvolledige blokschema is op de uitwerkbijlage nogmaals weergegeven. 2p 30 Maak het blokschema op de uitwerkbijlage compleet. - Noteer op de stippellijntjes de juiste nummers van de volgende stoffen 1 $\text{CO}_2$ 2 gedroogd aardgas 3 $\text{H}_2\text{O}$ 4 $\text{H}_2\text{S}$ 5 oplossing A - Je moet sommige nummers meer dan één keer gebruiken. - Verwerk het hergebruik van oplossing A. Methyldiëthanolamine (afgekort MDEA) is een stof die vaak wordt gebruikt in oplossing A. $$ \text{HO} - \text{CH}_2 - \text{CH}_2 - \text{N} - \text{CH}_2 - \text{CH}_2 - \text{OH} $$ $$ \stackrel{ |}{\text{CH}_3}} $$ $$ \text{MDEA} $$ 2p 31 Leg uit dat MDEA oplosbaar is in water. Gebruik in je uitleg de structuurformule van MDEA. In ruimte III wordt gereinigd aardgas 'gedroogd'. Dit drogen gebeurt met behulp van een zogeheten 'moleculaire zeef' (figuur 2). Een moleculaire zeef is geen zeef zoals we die uit de keuken kennen. Het zijn korrels van een stof met veel kleine poriën. Watermoleculen kunnen in de poriën, maar methaanmoleculen zijn daarvoor te groot. In de poriën worden de watermoleculen gebonden. Een moleculaire zeef maakt gebruik van twee scheidingsmethoden. [FIGUUR: Een afbeelding van kleine, witte bolletjes die dicht op elkaar liggen. Sommige bolletjes zijn nog zichtbaar aan de rand van de afbeelding. Onder de afbeelding staat de tekst "moleculaire zeef".] 2p 32 Geef de namen van deze twee scheidingsmethoden. Let op: de laatste vragen van dit examen staan op de volgende pagina. HA-1028-a-23-1-o lees verder ### Pagina 14 Als het water niet zou worden verwijderd in ruimte III, zou het water in ruimte IV tot problemen leiden. Dit kan worden afgeleid uit de temperatuurgrenzen waarbinnen in ruimte IV vloeibaar aardgas (vloeibaar methaan) wordt verkregen. 3p 33 Leg uit dat water in ruimte IV tot problemen leidt. Voer hiervoor op de uitwerkbijlage de volgende opdrachten uit: - Leid de temperatuurgrenzen af waarbinnen in ruimte IV vloeibaar aardgas wordt verkregen. Gebruik Binas-tabel 42 of ScienceData tabel 8.3. - Geef aan waarom water in ruimte IV tot problemen leidt. - Geef een voorbeeld van een probleem dat kan ontstaan wanneer water achterblijft in ruimte IV. In discussies over duurzaamheid van brandstoffen wordt de volgende stelregel gehanteerd: “Hoe lager de C/H-verhouding in een brandstof is, hoe meer energie er zal vrijkomen bij de verbranding van 1 gram stof en hoe minder CO₂ er wordt gevormd per kJ geproduceerde energie.” De C/H-verhouding berekent men als volgt: C/H-verhouding = $\frac{\text{aantal C-atomen}}{\text{aantal H-atomen}}$ 2p 34 Laat zien welke stof het duurzaamst is: LNG (vloeibaar methaan) of stookolie ($C_{30}H_{62}$). Gebruik in je uitleg een berekening van de C/H-verhoudingen van beide stoffen. Bronvermelding Een opsomming van de in dit examen gebruikte bronnen, zoals teksten en afbeeldingen, is te vinden in het bij dit examen behorende correctievoorschrift. HA-1028-a-23-1-o einde ■ ### Pagina 15 erratumblad scheikunde havo 2023-1 Centraal examen havo Tijdvak 1 Opgaven Aan de secretarissen van het eindexamen van de scholen voor havo, Bij het centraal examen scheikunde havo op donderdag 11 mei, aanvang 13.30 uur, moeten de kandidaten de volgende mededeling ontvangen. Deze mededeling moet bij het begin van de zitting worden voorgelezen én aan de kandidaten worden uitgereikt. Op pagina 10 in de tekst en bij vraag 22 is de naam butaan-1,3-dieen onjuist. Op pagina 10, in de tekst boven vraag 22, moet de laatste zin Een grondstof voor rubber is butaan-1,3-dieen. vervangen worden door: Een grondstof voor rubber is buta-1,3-dieen. en Op pagina 10, bij vraag 22 moet Geef de structuurformule van butaan-1,3-dieen. vervangen worden door: Geef de structuurformule van buta-1,3-dieen. Namens het College voor Toetsen en Examens, drs. J.H. van der Vegt, voorzitter HA-1028-s-23-1-o-E