# Eindexamen Scheikunde HAVO 2024 tijdvak 1

> Openbaar eindexamen. Bekijk en oefen het examen: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-1

## Vraag 1 – Scheiden van cellulosevezels uit rioolwater (2 punten)

2p 1 Voer de volgende opdrachten uit: - Geef de naam van de scheidingsmethode die kan worden toegepast om de cellulosevezels te verwijderen uit het rioolwater. - Geef aan op welk verschil in eigenschap deze methode berust. De slechte oplosbaarheid van cellulosevezels in water wordt onder meer veroorzaakt doordat cellulosemoleculen onderling stevig zijn gebonden door middel van waterstofbruggen. Op de uitwerkbijlage zijn fragmenten van twee cellulosemoleculen in structuurformule weergegeven.

Wat kun je verwachten: Je moet een geschikte scheidingsmethode benoemen voor het verwijderen van vaste cellulosevezels uit rioolwater en de stofeigenschap aangeven waarop deze methode berust.

Wat moet je kennen: Je moet de verschillende scheidingsmethoden kennen (zoals filtreren, zeven, bezinken, centrifugeren) en weten op welke stofeigenschap elke methode berust (bijvoorbeeld deeltjesgrootte, dichtheid). Je moet ook weten wat een suspensie is.

Wat moet je kunnen: Je moet een geschikte scheidingsmethode kunnen kiezen voor het scheiden van een vaste stof uit een vloeistof (suspensie) en de bijbehorende stofeigenschap kunnen benoemen.

Waar op letten: Let goed op de combinatie van de scheidingsmethode en de stofeigenschap. Filtreren/zeven berust op verschil in deeltjesgrootte, terwijl bezinken/centrifugeren berust op verschil in dichtheid. Kies geen ongeschikte methoden zoals destilleren of extraheren voor dit type scheiding.

Kernbegrippen: scheidingsmethoden, filtratie, bezinken, deeltjesgrootte, dichtheid, suspensie

Veelgemaakte fouten:
- Verkeerde combinatie van scheidingsmethode en stofeigenschap (bijvoorbeeld filtreren op basis van dichtheid).
- Kiezen van een ongeschikte scheidingsmethode voor het scheiden van een vaste stof uit een vloeistof (suspensie), zoals destilleren of extraheren.

Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-1/vraag/1

## Vraag 2 – Waterstofbruggen tekenen tussen cellulosemoleculen (2 punten)

2p 2 Teken op de uitwerkbijlage twee waterstofbruggen die de twee cellulosemoleculen met elkaar verbinden. Geef de waterstofbruggen weer met stippellijntjes (•••). In deze opgave worden twee processen (A en B) vergeleken waarmee cellulose uit toiletpapier kan worden omgezet tot bio-ethanol. In proces A wordt cellulose met stoom verhit bij een temperatuur van 700 °C. Hierbij ontstaat een mengsel van gassen. Nadat verontreinigingen zijn verwijderd, blijft syngas over. Syngas is een mengsel van waterstof en koolstofmono-oxide. Dit syngas wordt vervolgens door bacteriën in een waterige omgeving via reactie 1 en reactie 2 omgezet. 6 CO + 3 H_2O → C_2H_6O + 4 CO_2 \quad (reactie 1) 2 CO_2 + 6 H_2 → C_2H_6O + 3 H_2O \quad (reactie 2) Hierbij wordt alle CO_2 die in reactie 1 ontstaat, bij reactie 2 gebruikt. Daardoor komt de totale reactie neer op de omzetting van syngas tot uitsluitend ethanol (C_2H_6O) en water. De vergelijking van de totale reactie kun je opstellen door beide reacties in de juiste verhouding bij elkaar op te tellen.

Wat kun je verwachten: Je moet twee waterstofbruggen tekenen tussen twee gegeven cellulosemoleculen op de uitwerkbijlage. Deze waterstofbruggen moeten met stippellijntjes worden weergegeven.

Wat moet je kennen: Je moet de definitie en kenmerken van een waterstofbrug kennen, inclusief de atomen die hierbij betrokken zijn (H gebonden aan O, N of F, en een vrij elektronenpaar op O, N of F). Je moet ook de structuur van cellulose kennen, met name de aanwezigheid van hydroxylgroepen (-OH) en etherbindingen.

Wat moet je kunnen: Je moet waterstofbruggen correct kunnen tekenen tussen twee verschillende moleculen (intermoleculair). Dit betekent dat je een stippellijn moet trekken van een H-atoom van een OH-groep op het ene cellulosemolecuul naar een O-atoom (van een OH-groep of een etherbinding) op het andere cellulosemolecuul.

Waar op letten: Let erop dat je waterstofbruggen tekent *tussen* de twee cellulosemoleculen (intermoleculair) en niet *binnen* één molecuul (intramoleculair). De waterstofbrug moet altijd van een H-atoom (dat gebonden is aan een O-atoom in een OH-groep) naar een O-atoom (van een OH-groep of een etherbinding) lopen. Gebruik stippellijntjes voor de waterstofbruggen. Teken precies twee waterstofbruggen; meer dan twee kan leiden tot puntenaftrek als er onjuiste bij zitten.

Kernbegrippen: waterstofbrug, intermoleculaire krachten, structuurformule, cellulose, hydroxylgroep

Veelgemaakte fouten:
- Het tekenen van een waterstofbrug binnen hetzelfde molecuul (intramoleculair) in plaats van tussen de twee moleculen (intermoleculair).
- Het incorrect tekenen van de waterstofbrug, bijvoorbeeld niet van een H-atoom (van een OH-groep) naar een O-atoom.
- Het tekenen van meer dan twee waterstofbruggen, waarbij eventuele foute tekeningen tot puntaftrek leiden.

Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-1/vraag/2

## Vraag 3 – Reactievergelijkingen combineren en vereenvoudigen (3 punten)

In deze opgave worden twee processen (A en B) vergeleken waarmee cellulose uit toiletpapier kan worden omgezet tot bio-ethanol.
In proces A wordt cellulose met stoom verhit bij een temperatuur van 700 °C. Hierbij ontstaat een mengsel van gassen. Nadat verontreinigingen zijn verwijderd, blijft syngas over. Syngas is een mengsel van waterstof en koolstofmono-oxide. Dit syngas wordt vervolgens door bacteriën in een waterige omgeving via reactie 1 en reactie 2 omgezet.
6 CO + 3 H₂O → C₂H₆O + 4 CO₂ (reactie 1)
2 CO₂ + 6 H₂ → C₂H₆O + 3 H₂O (reactie 2)
Hierbij wordt alle CO₂ die in reactie 1 ontstaat, bij reactie 2 gebruikt. Daardoor komt de totale reactie neer op de omzetting van syngas tot uitsluitend ethanol (C₂H₆O) en water. De vergelijking van de totale reactie kun je opstellen door beide reacties in de juiste verhouding bij elkaar op te tellen.
3p 3 Voer de volgende opdrachten uit:
- Tel beide reacties in de juiste verhouding bij elkaar op.
- Laat zien dat in de totale reactie uitsluitend ethanol en water ontstaan en vereenvoudig je vergelijking.

Wat kun je verwachten: Je krijgt twee reactievergelijkingen en de opdracht om deze in de juiste verhouding bij elkaar op te tellen. Vervolgens moet je de totale reactie vereenvoudigen en aantonen dat alleen de gevraagde producten ontstaan.

Wat moet je kennen: Je moet de wet van behoud van massa kennen en weten hoe je intermediaire stoffen (stoffen die wel ontstaan, maar ook weer verbruikt worden) uit de totale reactievergelijking verwijdert. Ook moet je weten hoe je een reactievergelijking vereenvoudigt tot de kleinst mogelijke gehele coëfficiënten.

Wat moet je kunnen: Je moet in staat zijn om: 1. De juiste verhouding te bepalen waarin twee reactievergelijkingen moeten worden opgeteld, zodat een intermediair volledig wordt verbruikt. 2. De reactievergelijkingen correct bij elkaar op te tellen. 3. Stoffen die aan beide zijden van de reactiepijl voorkomen (intermediairen en eventuele overmaat van andere stoffen zoals water) tegen elkaar weg te strepen. 4. De coëfficiënten in de uiteindelijke reactievergelijking te vereenvoudigen tot de kleinste gehele getallen.

Waar op letten: Let goed op de stoichiometrie van de intermediaire stof (CO₂ in dit geval). Zorg ervoor dat de hoeveelheid die in de ene reactie ontstaat, precies wordt verbruikt in de andere reactie. Vermenigvuldig de reacties zo nodig met een factor. Vergeet niet om na het optellen alle stoffen die aan beide kanten van de pijl staan tegen elkaar weg te strepen en de coëfficiënten van de uiteindelijke vergelijking te vereenvoudigen.

Kernbegrippen: Reactievergelijkingen combineren, Stoichiometrie, Wet van behoud van massa, Intermediair

Veelgemaakte fouten:
- Verkeerde verhouding kiezen om reacties op te tellen.
- Fouten maken bij het wegstrepen van stoffen aan beide kanten van de reactiepijl.
- Vergeten de uiteindelijke reactievergelijking te vereenvoudigen tot de kleinste gehele getallen voor de coëfficiënten.

Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-1/vraag/3

## Vraag 4 – Atoomeconomie berekenen voor ethanolproductie (2 punten)

Proces B maakt gebruik van een samenwerking tussen een bacterie en een gist. Bij een temperatuur van 30 °C zorgt de bacterie voor de omzetting van cellulose met water tot onder andere het sacharide cellotriose (C₁₈H₃₂O₁₆). De gist zet vervolgens cellotriose om tot ethanol en CO₂ volgens reactie 3.
C₁₈H₃₂O₁₆ + 2 H₂O → 6 C₂H₆O + 6 CO₂ (reactie 3)
De productie van ethanol volgens reactie 3 heeft een lage atoomeconomie.
2p 4 Bereken de atoomeconomie voor de productie van ethanol volgens reactie 3.

Wat kun je verwachten: Je moet de atoomeconomie berekenen voor de productie van ethanol volgens een gegeven reactievergelijking. Dit betekent dat je de verhouding tussen de massa van het gewenste product en de totale massa van de beginstoffen moet bepalen.

Wat moet je kennen: Je moet de definitie van atoomeconomie kennen en weten hoe je molaire massa's berekent aan de hand van molecuulformules. Ook is kennis van stoichiometrie essentieel om de coëfficiënten in de reactievergelijking correct te verwerken.

Wat moet je kunnen: Je moet in staat zijn om de molaire massa's van de betrokken stoffen (cellotriose, water, ethanol, CO₂) correct te berekenen. Vervolgens moet je deze molaire massa's, samen met de stoichiometrische coëfficiënten uit de reactievergelijking, correct toepassen in de formule voor atoomeconomie.

Waar op letten: Let goed op dat je alle beginstoffen meeneemt in de totale massa van de beginstoffen, inclusief water. Vergeet niet de stoichiometrische coëfficiënten uit de reactievergelijking te gebruiken bij het berekenen van de totale massa's van zowel het product als de beginstoffen. Zorg ervoor dat je de juiste molaire massa's gebruikt en verwar atoomeconomie niet met rendement.

Kernbegrippen: atoomeconomie, groene chemie, molaire massa, stoichiometrie

Veelgemaakte fouten:
- Vergeten de coëfficiënten uit de reactievergelijking mee te nemen in de berekening.
- De massa van water (H₂O) vergeten bij de totale massa van de beginstoffen.
- Onjuiste molaire massa's gebruiken.
- Rendement berekenen in plaats van atoomeconomie.

Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-1/vraag/4

## Vraag 5 – Groene Chemie: Procesvergelijking (1 punt)

Proces A en proces B kunnen met elkaar worden vergeleken volgens de uitgangspunten van de groene chemie. Een nadeel van proces B is de lage atoomeconomie van de productie van ethanol in reactie 3. Toch zijn er ook uitgangspunten die in het voordeel van proces B uitvallen.

1p 5 Geef een uitgangspunt van de groene chemie dat in het voordeel uitvalt van proces B ten opzichte van proces A. Licht je antwoord toe.
- Kies uit de uitgangspunten: 6, 8, 9 en 12.
- Gebruik Binas-tabel 97F of ScienceData-tabel 38.6.

Wat kun je verwachten: Je krijgt een vraag over twee chemische processen (A en B) die je moet vergelijken aan de hand van de uitgangspunten van de groene chemie. Je moet een specifiek uitgangspunt kiezen en toelichten waarom dit uitgangspunt in het voordeel is van één van de processen.

Wat moet je kennen: De 12 uitgangspunten van de groene chemie (Binas-tabel 97F of ScienceData-tabel 38.6). Specifiek de uitgangspunten 6, 8, 9 en 12.

Wat moet je kunnen: Chemische processen analyseren en vergelijken op basis van hun reactiecondities (temperatuur, gebruikte stoffen, aantal stappen, katalysatoren) en de aard van de gevormde bijproducten. Je moet de uitgangspunten van de groene chemie kunnen toepassen op concrete processen en je keuze kunnen motiveren met feiten uit de procesbeschrijving.

Waar op letten: Kies alleen uit de gegeven uitgangspunten (6, 8, 9, 12). Zorg ervoor dat je toelichting specifiek verwijst naar de verschillen tussen proces A en proces B die relevant zijn voor het gekozen uitgangspunt. Let op details zoals reactietemperaturen, het gebruik van katalysatoren (enzymen) en de vorming van gevaarlijke stoffen.

Kernbegrippen: groene chemie, procesvergelijking, energie-efficiëntie, katalyse, risicovolle stoffen

Veelgemaakte fouten:
- Een uitgangspunt kiezen dat niet in de lijst (6, 8, 9, 12) staat.
- Geen toelichting geven of een onjuiste toelichting die niet de processen A en B correct vergelijkt.
- De procescondities (temperatuur, gebruikte stoffen) verkeerd interpreteren.

Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-1/vraag/5

## Vraag 6 – Methaan en het broeikaseffect (1 punt)

1p 6 Geef de naam van dit ongewenste effect. Methaan ontstaat door reacties die plaatsvinden tijdens de spijsvertering bij de koe. Als een koe gras eet, komt dit gras terecht in de maag die de pens wordt genoemd. Gras bevat cellulose. In de pens van een koe leven verschillende soorten micro-organismen die cellulose door hydrolyse afbreken tot onder meer monosachariden en disachariden. Op de uitwerkbijlage is de vergelijking van de hydrolyse van het uiteinde van een cellulosemolecuul onvolledig weergegeven.

Wat kun je verwachten: Deze vraag test je kennis over de relatie tussen methaanproductie (bijvoorbeeld door koeien) en de impact daarvan op het milieu. Je moet het specifieke ongewenste effect kunnen benoemen dat hierdoor ontstaat.

Wat moet je kennen: Je moet de term 'broeikaseffect' en 'opwarming van de aarde' kennen, en begrijpen dat methaan een broeikasgas is dat bijdraagt aan dit effect.

Wat moet je kunnen: Je moet het ongewenste effect kunnen benoemen dat veroorzaakt wordt door de uitstoot van broeikasgassen zoals methaan.

Waar op letten: Let goed op de context van de vraag: het gaat over methaan dat ontstaat bij de spijsvertering van koeien en de impact daarvan. Verwar dit niet met andere milieuproblemen zoals de aantasting van de ozonlaag.

Kernbegrippen: broeikaseffect, broeikasgassen, methaan, koolstofdioxide, opwarming van de aarde

Veelgemaakte fouten:
- Verwarring met andere milieuproblemen zoals de aantasting van de ozonlaag.

Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-1/vraag/6

## Vraag 7 – Hydrolyse van cellulose: afsplitsing van een disacharide (3 punten)

Methaan ontstaat door reacties die plaatsvinden tijdens de spijsvertering bij de koe. Als een koe gras eet, komt dit gras terecht in de maag die de pens wordt genoemd. Gras bevat cellulose. In de pens van een koe leven verschillende soorten micro-organismen die cellulose door hydrolyse afbreken tot onder meer monosachariden en disachariden. Op de uitwerkbijlage is de vergelijking van de hydrolyse van het uiteinde van een cellulosemolecuul onvolledig weergegeven.
3p 7 Maak op de uitwerkbijlage de reactievergelijking compleet van de hydrolyse van cellulose.
- Laat hierbij één disacharidemolecuul afsplitsen.
- Gebruik structuurformules.

Wat kun je verwachten: Je moet de onvolledige reactievergelijking van de hydrolyse van cellulose compleet maken. Dit betekent dat je de ontbrekende reactant(en) en product(en) in structuurformules moet tekenen, waarbij één disacharidemolecuul wordt afgesplitst.

Wat moet je kennen: Je moet de structuur van cellulose kennen, inclusief de β-1,4-glycosidische bindingen. Je moet weten wat hydrolyse is en dat water hierbij een rol speelt. Kennis van monosachariden (glucose) en disachariden (cellobiose) is ook essentieel.

Wat moet je kunnen: Je moet in staat zijn om structuurformules correct te tekenen. Je moet een hydrolysereactie kunnen toepassen op een polymeer zoals cellulose, waarbij je de juiste binding verbreekt en de atomen van water correct toevoegt aan de uiteinden van de gebroken binding. Je moet de elementbalans van de reactie kunnen controleren.

Waar op letten: Let goed op dat je water (H₂O) als reactant toevoegt. Verbreek de juiste glycosidische binding om een disacharide af te splitsen. Zorg ervoor dat de structuurformules van de producten (een monosacharide en een disacharide) correct zijn, inclusief de nieuw gevormde OH-groepen. Controleer de elementbalans.

Kernbegrippen: hydrolyse, polymeren, cellulose, sachariden, glycosidische binding, structuurformules

Veelgemaakte fouten:
- Vergeten om water (H₂O) als reactant toe te voegen, wat essentieel is voor een hydrolysereactie.
- De glycosidische binding op de verkeerde plaats verbreken.
- De atomen van het watermolecuul (H en OH) onjuist toevoegen aan de uiteinden van de gebroken binding.
- Fouten maken in de structuurformules van de sacharide-producten.

Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-1/vraag/7

## Vraag 8 – Reactievergelijking opstellen: Glucose naar Azijnzuur (4 punten)

4p 8 Geef de vergelijking van deze reactie in molecuulformules. Neem aan dat per molecuul glucose twee moleculen azijnzuur ontstaan. De waterstof die in de pens ontstaat, wordt met behulp van het enzym MCR, dat in bepaalde micro-organismen voorkomt, vrijwel meteen omgezet tot methaan. Hierbij treedt reactie 1 op. 4 H_2 (g) + CO_2 (g) → CH_4 (g) + 2 H_2O (l) (reactie 1) Methaan neemt in de pens van de koe een groot volume in.

Wat kun je verwachten: Je moet een kloppende reactievergelijking opstellen in molecuulformules, gebaseerd op de gegeven informatie over de omzetting van glucose naar azijnzuur in de pens van een koe.

Wat moet je kennen: Je moet de molecuulformules van glucose (C₆H₁₂O₆), water (H₂O), azijnzuur (C₂H₄O₂ of CH₃COOH), koolstofdioxide (CO₂) en waterstofgas (H₂) kennen of kunnen afleiden. Ook moet je de basisprincipes van het opstellen en kloppend maken van reactievergelijkingen beheersen.

Wat moet je kunnen: Je moet een reactievergelijking kunnen opstellen en kloppend maken door de atoombalans (C, H, O) te controleren en de juiste stoichiometrische coëfficiënten toe te passen, inclusief de gegeven molverhouding van glucose tot azijnzuur (1:2).

Waar op letten: Let goed op de molecuulformules van alle stoffen. Vergeet niet dat water een reactant kan zijn. Pas de gegeven molverhouding van 1 molecuul glucose naar 2 moleculen azijnzuur correct toe. Controleer zorgvuldig de atoombalans voor koolstof (C), waterstof (H) en zuurstof (O) aan beide zijden van de pijl.

Kernbegrippen: reactievergelijking opstellen, kloppend maken van reactievergelijkingen, atoombalans, molecuulformules, stoichiometrie

Veelgemaakte fouten:
- Incorrecte molecuulformule voor glucose of azijnzuur gebruiken.
- De gegeven molverhouding (1 glucose : 2 azijnzuur) niet toepassen.
- Water als reactant vergeten.
- Fouten maken bij het tellen van atomen voor de balans, met name waterstof.

Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-1/vraag/8

## Vraag 9 – Berekening van methaanvolume in de pens van een koe (4 punten)

De waterstof die in de pens ontstaat, wordt met behulp van het enzym MCR, dat in bepaalde micro-organismen voorkomt, vrijwel meteen omgezet tot methaan. Hierbij treedt reactie 1 op.
4 H₂ (g) + CO₂ (g) → CH₄ (g) + 2 H₂O (l) (reactie 1)
Methaan neemt in de pens van de koe een groot volume in.
Bereken het volume in liters methaan dat gemiddeld per dag in een koe ontstaat. Geef de uitkomst in het juiste aantal significante cijfers.
Gebruik hierbij de volgende gegevens:
- In een koe wordt gemiddeld per dag 165 gram H₂ omgezet tot CH₄ volgens reactie 1.
- 1,0 mol methaan heeft (in een koe) een volume van 25 liter.

Wat kun je verwachten: Je moet het volume methaan berekenen dat per dag in een koe ontstaat, gebaseerd op de omzetting van waterstof en een gegeven reactievergelijking. Dit omvat het omrekenen van massa naar mol, het toepassen van stoichiometrie en het omrekenen van mol naar volume, met aandacht voor significante cijfers.

Wat moet je kennen: Je moet de molaire massa van H₂ kennen (of kunnen opzoeken in Binas/Sciencedata). Je moet de reactievergelijking kunnen interpreteren om de molverhouding tussen H₂ en CH₄ te bepalen. Je moet het concept van molair volume begrijpen.

Wat moet je kunnen: Je moet een stoichiometrische berekening kunnen uitvoeren in meerdere stappen: massa omzetten naar mol, molverhoudingen toepassen, en mol omzetten naar volume. Je moet de regels voor significante cijfers kunnen toepassen bij het afronden van je eindantwoord.

Waar op letten: Let goed op de molverhouding tussen H₂ en CH₄ in de reactievergelijking (4:1). Zorg ervoor dat je de juiste molaire massa voor H₂ gebruikt. Vergeet niet om het eindantwoord in het juiste aantal significante cijfers te geven, bepaald door de minst nauwkeurige gegeven waarde (25 liter heeft 2 significante cijfers).

Kernbegrippen: stoichiometrie, massa-mol omrekening, molverhouding, molair volume, significante cijfers

Veelgemaakte fouten:
- De molverhouding van 1:4 tussen CH₄ en H₂ vergeten of verkeerd toepassen (bijvoorbeeld vermenigvuldigen met 4 in plaats van delen door 4).
- Een incorrecte molaire massa voor H₂ gebruiken.
- Foutief afronden of het verkeerde aantal significante cijfers gebruiken. De limiet is 2 significante cijfers, bepaald door de gegeven waarde '25 liter'.

Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-1/vraag/9

## Vraag 10 – Enzymremming door 3-NOP (1 punt)

Koeien boeren methaan op of laten scheten van methaan, waardoor methaan in de lucht terechtkomt. Men kan de hoeveelheid methaan die een koe met boeren uitstoot, laten afnemen door aan het voer een kleine hoeveelheid van de stof 3-NOP toe te voegen.
Door de aanwezigheid van 3-NOP wordt het enzym MCR minder werkzaam.
Geef een mogelijke verklaring voor het effect van 3-NOP op de werking van MCR.

Wat kun je verwachten: Je moet uitleggen hoe de stof 3-NOP de werking van het enzym MCR vermindert, gebaseerd op de informatie dat MCR minder werkzaam wordt door 3-NOP.

Wat moet je kennen: Je moet de basisprincipes van enzymwerking kennen, inclusief de begrippen 'enzym', 'substraat', 'actieve site' en 'inhibitor'. Je moet ook weten dat enzymen specifieke reacties katalyseren.

Wat moet je kunnen: Je moet een verklaring kunnen geven voor het effect van een stof op de werking van een enzym, door de relatie tussen de stof, het enzym en het substraat te beschrijven.

Waar op letten: Let erop dat je een specifiek mechanisme van remming beschrijft. Algemene antwoorden zoals 'het stopt de reactie' zijn niet voldoende. Vermijd verwarring met denaturatie. Focus op hoe 3-NOP de binding van het substraat aan de actieve site beïnvloedt.

Kernbegrippen: enzymwerking, inhibitor, actieve site, substraat-enzymcomplex, katalysator

Veelgemaakte fouten:
- Een te algemeen antwoord geven zonder het mechanisme te benoemen (bijv. 'het stopt de reactie' zonder te zeggen hoe).
- Verwarren van inhibitor met denaturatie (verandering van de tertiaire structuur door bv. temperatuur of pH).

Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-1/vraag/10

## Vraag 11 – Structuurformule van propaan-1,3-diol (2 punten)

In een onderzoek werd aangetoond dat 3-NOP in pensvloeistof (maagsap) langzaam maar volledig wordt omgezet tot het onschadelijke propaan-1,3-diol.
2p 11 Geef de structuurformule van propaan-1,3-diol.

Wat kun je verwachten: Je moet de structuurformule kunnen tekenen van een organische verbinding, gegeven de systematische naam. In dit geval is dat propaan-1,3-diol.

Wat moet je kennen: Je moet de regels van de systematische naamgeving voor alkanen en alkanolen (inclusief diolen) kennen. Dit omvat het herkennen van de stamnaam (propaan), het aantal hydroxylgroepen (-diol) en hun posities (1,3-).

Wat moet je kunnen: Je moet een structuurformule kunnen tekenen die voldoet aan de systematische naamgeving, inclusief het correct plaatsen van de functionele groepen en het aanvullen met waterstofatomen zodat elk koolstofatoom vier bindingen heeft.

Waar op letten: Let goed op het aantal koolstofatomen (propaan = 3 C-atomen), het aantal hydroxylgroepen (diol = 2 OH-groepen) en de exacte posities van deze hydroxylgroepen (1,3-). Zorg ervoor dat elk koolstofatoom vier bindingen heeft.

Kernbegrippen: systematische naamgeving, structuurformules, alkanolen, diolen, functionele groepen, hydroxylgroep

Veelgemaakte fouten:
- Verkeerde plaatsing van de OH-groepen (bijv. op C1 en C2, of beide op C1).
- Verkeerd aantal C-atomen in de hoofdketen.
- Onjuist aantal H-atomen, waardoor de covalentie van koolstof niet 4 is.
- Verwarring met andere functionele groepen zoals carbonzuren.

Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-1/vraag/11

## Vraag 12 – PE en extrusie: waarom kan het? (2 punten)

2p 12 Leg uit dat PE verwerkt kan worden door extruderen. Gebruik in je uitleg de structuurformule van PE.

Wat kun je verwachten: Je moet uitleggen waarom polyetheen (PE) verwerkt kan worden door extrusie, waarbij je de structuurformule van PE gebruikt om je antwoord te onderbouwen.

Wat moet je kennen: Je moet de structuurformule van PE kennen en begrijpen wat dit betekent voor de eigenschappen van het materiaal. Ook moet je het verschil kennen tussen thermoplasten en thermoharders en weten wat extrusie inhoudt.

Wat moet je kunnen: Je moet de relatie kunnen leggen tussen de moleculaire structuur van PE (lineaire ketens, geen crosslinks) en de macroscopische eigenschap dat het smelt bij verhitting (thermoplastisch gedrag). Vervolgens moet je dit kunnen koppelen aan de verwerkingsmethode extrusie.

Waar op letten: Let erop dat je expliciet de structuurformule van PE gebruikt in je uitleg. Benoem dat PE een ketenpolymeer is zonder crosslinks, waardoor het een thermoplast is en dus gesmolten kan worden voor extrusie. Vermijd alleen te zeggen dat PE een thermoplast is zonder onderbouwing.

Kernbegrippen: polymeren, thermoplasten, extrusie, structuur-eigenschap relaties, crosslinks, intermoleculaire krachten

Veelgemaakte fouten:
- Verwarring tussen thermoplasten en thermoharders (thermosets).
- Niet expliciet de link leggen tussen de lineaire structuur (geen crosslinks) en het feit dat het materiaal kan smelten.
- Alleen 'PE is een thermoplast' noemen zonder dit te onderbouwen met de structuurformule, zoals de vraag vereist.

Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-1/vraag/12

## Vraag 13 – Waarom PE geen water kan binden (2 punten)

2p 13 Leg uit dat de stof PE geen water kan binden. Gebruik in je uitleg de structuurformule van PE. De hoeveelheid water die per m^2 verpakkingsmateriaal gebonden is, heeft invloed op de hoeveelheid zuurstof die weggevangen kan worden. In figuur 3 staat dit verband in een diagram weergegeven. figuur 3 hoeveelheid
weggevangen O_2
(cm^3 cm^-2)
↑ 0,030 0,025 0,020 0,015 0 0 1,0 1,5 2,0
→ hoeveelheid gebonden
water (g m^-2) Onderzoekers maakten een rechthoekig zakje uit 2 stukjes van 6,5 bij 7,75 cm van het verpakkingsmateriaal Oxyguard™. Nadat het zakje was gevuld met een droog voedingsmiddel en was afgesloten, bevond zich nog 13,4 cm^3 lucht in het zakje. De lucht bevatte 20,9 volumeprocent zuurstof.

Wat kun je verwachten: Je moet uitleggen waarom de stof PE (polyetheen) geen water kan binden. Hierbij is het belangrijk dat je de structuurformule van PE gebruikt in je uitleg.

Wat moet je kennen: De structuurformule van PE (polyetheen).
De begrippen polariteit, apolair en hydrofoob.
Het concept van waterstofbruggen en de voorwaarden voor hun vorming (aanwezigheid van OH- of NH-groepen).
Intermoleculaire krachten en het principe 'soort zoekt soort'.

Wat moet je kunnen: De structuurformule van PE interpreteren.
De afwezigheid van polaire groepen (zoals OH of NH) in PE herkennen.
Uitleggen dat PE apolair/hydrofoob is op basis van zijn structuur.
Verklaren waarom PE geen waterstofbruggen kan vormen met water.
Een logische redenering opbouwen die de structuur van PE koppelt aan het onvermogen om water te binden.

Waar op letten: Verbind de structuur van PE (alleen C- en H-atomen, geen OH/NH-groepen) expliciet met de eigenschap (apolair/hydrofoob, geen waterstofbruggen kunnen vormen).
Vermijd vage formuleringen zoals 'het mengt niet' zonder de onderliggende moleculaire oorzaak te benoemen.
Zorg ervoor dat je de structuurformule van PE daadwerkelijk gebruikt in je uitleg, zoals gevraagd.

Kernbegrippen: polariteit, hydrofiel en hydrofoob, waterstofbruggen, intermoleculaire krachten, structuurformules, polymeren

Veelgemaakte fouten:
- Het niet expliciet koppelen van de structuur (alleen C en H atomen, geen OH/NH groepen) aan de eigenschap (apolair/hydrofoob, geen H-bruggen kunnen vormen).
- Een vage uitleg geven zoals 'het mengt niet' zonder de moleculaire oorzaak te benoemen.
- Vergeten de structuurformule te gebruiken in de uitleg, zoals gevraagd.

Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-1/vraag/13

## Vraag 14 – Zuurstof wegvangen met verpakkingsmateriaal (4 punten)

Onderzoekers maakten een rechthoekig zakje uit 2 stukjes van 6,5 bij 7,75 cm van het verpakkingsmateriaal Oxyguard™. Nadat het zakje was gevuld met een droog voedingsmiddel en was afgesloten, bevond zich nog 13,4 cm³ lucht in het zakje. De lucht bevatte 20,9 volumeprocent zuurstof.
Voer de volgende opdrachten uit:
- Bereken het volume zuurstof in cm³ in de 13,4 cm³ lucht in het zakje.
- Laat met een berekening zien of het verpakkingsmateriaal al deze zuurstof kan wegvangen. Gebruik figuur 3 en het gegeven dat het gebruikte verpakkingsmateriaal 1,40 g m⁻² gebonden water bevatte. Noteer de afgelezen waarde in drie significante cijfers.

Wat kun je verwachten: Je moet berekeningen uitvoeren met volumepercentages en oppervlaktes, en informatie aflezen uit een grafiek om te bepalen of een verpakkingsmateriaal voldoende zuurstof kan wegvangen.

Wat moet je kennen: Je moet weten hoe je een volumepercentage berekent en hoe je een grafiek correct afleest. Ook moet je de regels voor significante cijfers toepassen.

Wat moet je kunnen: Je moet het volume zuurstof in een gegeven luchtvolume kunnen berekenen. Je moet de oppervlakte van een rechthoekig zakje kunnen berekenen. Je moet een waarde uit een grafiek kunnen aflezen en deze gebruiken in een vervolgberekening. Tot slot moet je een conclusie kunnen trekken op basis van je berekeningen.

Waar op letten: Let goed op dat je het totale oppervlak van het zakje berekent (twee stukjes). Lees de grafiek nauwkeurig af en noteer de afgelezen waarde met drie significante cijfers. Vergeet niet een duidelijke conclusie te formuleren na je berekeningen.

Kernbegrippen: volumepercentage, grafiek aflezen, oppervlakteberekening, eenheidsanalyse

Veelgemaakte fouten:
- Vergeten het oppervlak met 2 te vermenigvuldigen, aangezien het zakje uit 2 stukjes bestaat.
- Onnauwkeurig aflezen van de grafiek, buiten de toegestane marge vallen.
- Foutieve toepassing van de significantieregels, met name de eis van drie significante cijfers voor de afgelezen waarde.
- Vergeten een conclusie te trekken na de berekeningen, of een conclusie trekken die niet volgt uit de berekende waarden.

Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-1/vraag/14

## Vraag 15 – Doorlaatbaarheid van materialen: aluminium versus PET (2 punten)

Laag D en E van OxyGuard™ dienen ter versteviging. Laag D, gemaakt van aluminium, laat geen zuurstof van buitenaf door. Laag E bestaat uit het ketenpolymeer PET. De ketens van PET zijn hydrofoob. PET en aluminium zijn beide niet poreus. Toch kan PET wel zuurstofmoleculen doorlaten en aluminium (Al) niet.
2p 15 Leg uit waarom aluminium geen zuurstofmoleculen kan doorlaten en PET wel. Gebruik in je uitleg de relevante bindingstypen.
Noteer je antwoord als volgt:
bindingstype PET: ...
bindingstype Al: ...
uitleg: ...

Wat kun je verwachten: Je moet uitleggen waarom aluminium geen zuurstof doorlaat en PET wel, door de relevante bindingstypen te benoemen en te verklaren hoe deze bindingen de doorlaatbaarheid beïnvloeden.

Wat moet je kennen: Je moet de verschillende bindingstypen kennen (metaalbinding, molecuulbinding/vanderwaalsbinding) en weten hoe deze bindingen de structuur van een stof bepalen.

Wat moet je kunnen: Je moet de relatie kunnen leggen tussen het type binding, de structuur op moleculair niveau en de macroscopische eigenschappen (zoals doorlaatbaarheid) van een stof.

Waar op letten: Let goed op het onderscheid tussen de bindingen binnen de moleculen/ketens en de bindingen tussen de moleculen/ketens. Voor doorlaatbaarheid zijn de bindingen tussen de moleculen/ketens relevant, niet de bindingen binnen de ketens zelf. Zorg ervoor dat je de juiste bindingstypen benoemt en een duidelijke uitleg geeft over het verschil in ruimte tussen de deeltjes.

Kernbegrippen: bindingstypen, metaalbinding, molecuulbinding, vanderwaalsbinding, structuur-eigenschap relaties, polymeren

Veelgemaakte fouten:
- Verwarren van bindingen binnen de polymeerketens (covalente atoombinding) met de bindingen tussen de ketens (vanderwaalsbinding/molecuulbinding), die de doorlaatbaarheid bepalen.
- Niet het verband leggen tussen het type binding, de resulterende structuur (dichtheid van de pakking) en de macroscopische eigenschap (doorlaatbaarheid).

Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-1/vraag/15

## Vraag 16 – Waarom OxyGuard™ verpakkingen niet recyclebaar zijn voor hergebruik als OxyGuard™ (1 punt)

Verpakkingen van OxyGuard™ kunnen na gebruik niet worden verwerkt tot nieuwe verpakkingen van OxyGuard™.
Geef een reden waarom dat zo is.

Wat kun je verwachten: Deze vraag test je begrip van de chemische processen die plaatsvinden in functionele materialen zoals OxyGuard™ en de implicaties daarvan voor recycling.

Wat moet je kennen: Je moet de basisprincipes van chemische reacties, oxidatie en het concept van reactanten kennen. Ook is inzicht in de functionaliteit van materialen en de beperkingen van recycling na chemische veranderingen belangrijk.

Wat moet je kunnen: Je moet een chemische reden kunnen geven waarom een materiaal na gebruik zijn oorspronkelijke functie niet meer kan vervullen, specifiek gericht op de verbruikte reactant.

Waar op letten: Let op het specifieke chemische proces (oxidatie van ijzerpoeder) en de gevolgen daarvan voor de actieve laag (laag B). Vermijd te algemene antwoorden die niet de chemische verandering benoemen.

Kernbegrippen: chemische reactie, oxidatie, reactant, functionaliteit van materialen, recycling

Veelgemaakte fouten:
- Een te algemeen antwoord geven (bijv. 'de lagen kunnen niet gescheiden worden') zonder de specifieke chemische verandering van de actieve laag te noemen.

Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-1/vraag/16

## Vraag 17 – Reactievergelijking van LiPF₆ met water (3 punten)

3p 17 Geef de vergelijking van deze reactie van LiPF_6 met water. De ingezamelde LIA's kunnen worden gerecycled, om zo min mogelijk metalen verloren te laten gaan. Figuur 1 toont de samenstelling van een bepaald type LIA met aluminium behuizing. figuur 1 33% actieve stof (positieve elektrode) 19% grafiet (negatieve elektrode) 11% koper 18% aluminium (inclusief behuizing) 15% elektrolytvloeistof 4% plastics De positieve elektrode van dit type LIA bevat een actieve stof met lithium-ionen, nikkel-ionen, mangaan-ionen en kobalt-ionen. De verhoudingsformule kan als volgt worden genoteerd: LiNi_0,80Mn_0,10Co_0,10O_2.

Wat kun je verwachten: Je moet de volledige en gebalanceerde reactievergelijking opstellen voor de reactie van lithiumhexafluorofosfaat (LiPF₆) met water (H₂O).

Wat moet je kennen: Je moet de chemische formules van de reactanten (LiPF₆ en H₂O) en de producten (LiF, HF en POF₃) kennen of kunnen afleiden. Kennis van de basisprincipes van chemische reacties en het behoud van atomen is essentieel.

Wat moet je kunnen: Je moet een reactievergelijking kunnen opstellen en deze vervolgens kunnen balanceren, zodat het aantal atomen van elk element voor en na de pijl gelijk is.

Waar op letten: Let goed op de juiste formules van alle stoffen. Zorg ervoor dat de elementbalans voor Li, P, F, H en O correct is. Een veelvoorkomende fout is het vergeten van een product of het niet correct balanceren van de coëfficiënten, met name die van HF.

Kernbegrippen: reactievergelijking opstellen, balanceren van reactievergelijkingen, atoombalans, chemische nomenclatuur

Veelgemaakte fouten:
- Vergeten van een van de producten die in de tekst genoemd worden (LiF, HF, POF₃).
- Incorrecte coëfficiënten bij het balanceren van de vergelijking, met name voor waterstoffluoride (HF).
- Verkeerde chemische formules overnemen uit de tekst of zelf bedenken.

Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-1/vraag/17

## Vraag 18 – Molaire massa berekenen van een complexe verbinding (2 punten)

2p 18 Bereken de molaire massa in gram per mol van LiNi_0,80Mn_0,10Co_0,10O_2. Afgedankte LIA's zijn vaak nog deels opgeladen. Voordat de LIA's worden gerecycled, worden ze ontladen. Dit kan door ze in een oplossing van natriumchloride in water te leggen. Beide elektroden moeten contact maken met de oplossing.

Wat kun je verwachten: Je moet de molaire massa van een verbinding berekenen aan de hand van de verhoudingsformule. Dit doe je door de atoommassa's van de afzonderlijke elementen op te zoeken en deze te vermenigvuldigen met hun index in de formule, om vervolgens de som te bepalen.

Wat moet je kennen: Je moet de definitie van molaire massa kennen en weten hoe je deze berekent voor een verbinding. Ook moet je weten waar je de relatieve atoommassa's van elementen kunt vinden (bijvoorbeeld in Binas tabel 99 of 40A).

Wat moet je kunnen: Je moet de relatieve atoommassa's van de elementen (Li, Ni, Mn, Co, O) correct kunnen opzoeken. Je moet de indices in de verhoudingsformule (0,80, 0,10, 0,10 en 2) correct kunnen toepassen in de berekening. Je moet nauwkeurig kunnen rekenen met decimalen en de uiteindelijke som correct kunnen bepalen.

Waar op letten: Let goed op het correct opzoeken van de atoommassa's in Binas. Zorg ervoor dat je alle indices, inclusief die met decimalen, correct meeneemt in de berekening. Voorkom rekenfouten bij het invoeren op je rekenmachine. Controleer of je de juiste eenheid (g mol⁻¹) gebruikt.

Kernbegrippen: molaire massa, atoommassa, verhoudingsformule, stoichiometrie

Veelgemaakte fouten:
- Verkeerde atoommassa's opzoeken in Binas.
- De indices (de getallen 0,80, 0,10 en 2) niet of incorrect meenemen in de berekening.
- Reken- of intoetsfouten op de rekenmachine.

Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-1/vraag/18

## Vraag 19 – Waarom geleidt een zoutoplossing stroom en zuiver water niet? (2 punten)

2p 19 Leg uit waarom de LIA niet ontlaadt in zuiver water, maar wel in water met opgelost natriumchloride. Verwerk in je uitleg het soort deeltjes dat hierbij een rol speelt.

Wat kun je verwachten: Je moet uitleggen waarom een LIA (Lithium-ion-accu) ontlaadt in water met opgelost natriumchloride, maar niet in zuiver water. Hierbij is het belangrijk dat je het soort deeltjes noemt dat een rol speelt bij de stroomgeleiding.

Wat moet je kennen: Je moet weten dat een zoutoplossing ionen bevat en dat deze ionen vrij kunnen bewegen. Ook moet je weten dat zuiver water nauwelijks ionen bevat en daarom geen stroom geleidt. Het concept van een gesloten stroomkring is hierbij essentieel.

Wat moet je kunnen: Je moet de rol van vrij bewegende ionen in een zoutoplossing kunnen uitleggen als ladingsdragers die stroomgeleiding mogelijk maken. Je moet dit kunnen contrasteren met zuiver water, waar deze ionen ontbreken.

Waar op letten: Let erop dat je duidelijk het verschil tussen zuiver water en water met opgelost natriumchloride benoemt. Leg uit waarom een zoutoplossing stroom geleidt (vrij bewegende ionen) en noem expliciet dat zuiver water dit niet doet. Verwar elektronen niet met ionen als ladingsdragers in de oplossing.

Kernbegrippen: elektrolyt, stroomgeleiding, ionen, gesloten stroomkring, elektrochemische cel

Veelgemaakte fouten:
- Vergeten het contrast met zuiver water te noemen.
- Niet uitleggen waarom een zoutoplossing stroom geleidt (vanwege vrij bewegende ionen).
- Verwarren van elektronen en ionen als ladingsdragers in de oplossing.

Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-1/vraag/19

## Vraag 20 – Faseovergangen van aluminium en temperatuurzones (2 punten)

Op de uitwerkbijlage staat een tabel over aluminium.
Vul de vier ontbrekende gegevens aan in de tabel op de uitwerkbijlage en geef aan in welke fase de stof aluminium zich bevindt in zone 2. Gebruik figuur 2 en Binas-tabel 40a of ScienceData-tabel 8.1.

Wat kun je verwachten: Je vult een tabel aan met het smeltpunt en kookpunt van aluminium in Kelvin en graden Celsius, en bepaalt de fase van aluminium in een specifieke zone van een oven.

Wat moet je kennen: Je moet de concepten smeltpunt, kookpunt en faseovergangen kennen. Ook moet je weten hoe je temperaturen tussen Kelvin en graden Celsius omrekent.

Wat moet je kunnen: Je moet informatie kunnen opzoeken in Binas-tabel 40a of ScienceData-tabel 8.1. Daarnaast moet je temperaturen kunnen omrekenen en de fase van een stof kunnen bepalen op basis van de temperatuur en de faseovergangspunten. Je moet ook informatie uit een figuur kunnen aflezen.

Waar op letten: Let goed op de eenheden (Kelvin en graden Celsius) en de juiste omrekening. Zorg ervoor dat je de gegevens voor aluminium opzoekt en niet voor een andere stof. Lees de temperatuur in zone 2 nauwkeurig af uit figuur 2.

Kernbegrippen: faseovergangen, smeltpunt, kookpunt, eenheden omrekenen, informatie opzoeken in Binas

Veelgemaakte fouten:
- Verkeerde eenheid gebruiken (K vs °C)
- Fout bij omrekenen van Kelvin naar Celsius (bijvoorbeeld optellen in plaats van aftrekken)
- Onjuist aflezen van de temperatuur in zone 2 uit de figuur
- Verkeerde stof opzoeken in Binas/ScienceData

Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-1/vraag/20

## Vraag 21 – Reactiewarmte berekenen en weergeven in een energiediagram (3 punten)

De hoge temperatuur in zone 3 wordt bereikt door de exotherme reactie tussen aluminium en zuurstof (reactie 1).
4 Al + 3 O₂ → 2 Al₂O₃ (reactie 1)
Op de uitwerkbijlage is het energiediagram van reactie 1 onvolledig weergegeven. In dit energiediagram ontbreekt het niveau van het reactieproduct.
3p 21 Voer op de uitwerkbijlage de volgende opdrachten uit:
- Bereken de reactiewarmte (ΔE) in J per 4 mol aluminium van reactie 1. Gebruik Binas-tabel 57 of ScienceData-tabel 9.2.
- Teken in het energiediagram het ontbrekende energieniveau van aluminiumoxide, met bijschrift.
- Geef ΔE op de juiste plaats in het energiediagram aan.

Wat kun je verwachten: Je moet de reactiewarmte (ΔE) van een exotherme reactie berekenen met behulp van vormingswarmten en deze vervolgens correct weergeven in een energiediagram. Dit omvat het tekenen van het energieniveau van de producten, het plaatsen van een bijschrift en het aangeven van ΔE.

Wat moet je kennen: Je moet de definitie van reactiewarmte en vormingswarmte kennen, weten hoe je deze waarden opzoekt in Binas-tabel 57 of ScienceData-tabel 9.2, en de wet van Hess kunnen toepassen. Daarnaast moet je de kenmerken van een exotherme reactie in een energiediagram begrijpen.

Wat moet je kunnen: Je moet:
- De reactiewarmte (ΔE) berekenen voor een gegeven reactie, rekening houdend met stoichiometrische coëfficiënten.
- Een energiediagram correct aanvullen door het energieniveau van de reactieproducten te tekenen.
- Een passend bijschrift toevoegen aan het energieniveau van de reactieproducten.
- De reactiewarmte (ΔE) op de juiste plaats en met de juiste richting in het energiediagram aangeven.

Waar op letten: Let op de volgende punten:
- Vermenigvuldig de vormingswarmte van Al₂O₃ met de juiste stoichiometrische coëfficiënt (2) uit de reactievergelijking.
- Zorg ervoor dat het energieniveau van de producten lager ligt dan dat van de reactanten, aangezien het een exotherme reactie betreft (negatieve ΔE).
- Controleer of je de juiste eenheden (J) en het juiste teken (-) gebruikt voor de reactiewarmte.
- Vergeet niet een duidelijk bijschrift te plaatsen bij het getekende energieniveau van de reactieproducten (bijvoorbeeld '2 Al₂O₃' of 'aluminiumoxide').
- De pijl voor ΔE moet van het beginniveau naar het eindniveau wijzen (omlaag).

Kernbegrippen: reactiewarmte, vormingswarmte, energiediagram, exotherme reactie, wet van Hess, stoichiometrie

Veelgemaakte fouten:
- Vergeten de vormingswarmte te vermenigvuldigen met de stoichiometrische coëfficiënt (2) uit de reactievergelijking.
- Het energieniveau van de producten hoger tekenen dan dat van de reactanten, wat zou duiden op een endotherme reactie.
- Een rekenfout maken met de macht van 10 of het minteken.
- Vergeten een bijschrift bij het energieniveau van het reactieproduct te plaatsen.

Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-1/vraag/21

## Vraag 22 – Scheidingsmethode bezinken en stofeigenschappen (1 punt)

1p 22 Geef aan op welk verschil in stofeigenschap de scheidingsmethode bezinken berust. De legering van koper, kobalt en nikkel wordt vervolgens na enkele extractie-stappen gebruikt om nieuwe actieve stof voor de positieve elektrode te maken. Een voorbeeld van zo'n stap is een behandeling met zoutzuur. Hierbij reageert zoutzuur met kobalt tot waterstofgas en een oplossing met Co^2+-ionen en Cl^--ionen.

Wat kun je verwachten: Je krijgt een vraag over een scheidingsmethode en moet de onderliggende stofeigenschap benoemen waarop deze methode berust.

Wat moet je kennen: Je moet de verschillende scheidingsmethoden kennen (zoals bezinken, filtreren, destilleren, extraheren) en weten op welke stofeigenschap elke methode berust. Specifiek voor bezinken is dit dichtheid.

Wat moet je kunnen: Je moet een beschrijving van een scheidingsproces kunnen analyseren en de relevante stofeigenschap kunnen identificeren die het scheiden mogelijk maakt.

Waar op letten: Let goed op dat je de stofeigenschap noemt en niet de scheidingsmethode zelf. Verwar dichtheid niet met andere eigenschappen zoals oplosbaarheid of kookpunt.

Kernbegrippen: scheidingsmethoden, bezinken, dichtheid, stofscheiding

Veelgemaakte fouten:
- Het noemen van een andere stofeigenschap zoals oplosbaarheid of kookpunt.
- Het herhalen van de scheidingsmethode (bezinken) in plaats van de onderliggende stofeigenschap.

Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-1/vraag/22

## Vraag 23 – Reactie van kobalt met zoutzuur (3 punten)

De legering van koper, kobalt en nikkel wordt vervolgens na enkele extractie-stappen gebruikt om nieuwe actieve stof voor de positieve elektrode te maken. Een voorbeeld van zo'n stap is een behandeling met zoutzuur. Hierbij reageert zoutzuur met kobalt tot waterstofgas en een oplossing met Co²⁺-ionen en Cl⁻-ionen.

Geef de vergelijking van deze reactie van zoutzuur met kobalt.

Wat kun je verwachten: Je moet de reactievergelijking opstellen voor de reactie van kobalt met zoutzuur, waarbij waterstofgas en Co²⁺-ionen ontstaan. Dit is een redoxreactie.

Wat moet je kennen: Je moet de concepten van redoxreacties, oxidatoren, reductoren, halfreacties en het opstellen van netto-ionenvergelijkingen kennen. Ook moet je weten hoe metalen met zuren reageren.

Wat moet je kunnen: Je moet in staat zijn om de halfreacties voor oxidatie en reductie op te stellen en deze te combineren tot een gebalanceerde netto-ionenvergelijking. Je moet ook spectatorionen kunnen identificeren en weglaten.

Waar op letten: Let goed op het balanceren van atomen en ladingen in de vergelijking. Zorg ervoor dat je de lading van het kobalt-ion correct overneemt uit de tekst (Co²⁺). Vergeet niet dat Cl⁻-ionen tribune-ionen zijn en niet in de netto-ionenvergelijking voorkomen.

Kernbegrippen: redoxreactie, reactievergelijking opstellen, reactie van metaal met zuur, netto-ionenvergelijking

Veelgemaakte fouten:
- Ladingen vergeten of incorrect balanceren (bijv. H⁺ i.p.v. 2H⁺).
- Atomen incorrect balanceren (bijv. H⁺ → H₂).
- Spectatorionen (Cl⁻) incorrect weergeven of weglaten in een totale vergelijking.
- De lading van het kobalt-ion verkeerd overnemen uit de tekst.

Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-1/vraag/23

## Vraag 24 – Blokschema van een scheidingsproces (3 punten)

3p 24 Maak het blokschema op de uitwerkbijlage compleet. - Teken de twee ontbrekende blokken van scheidingsruimten S1 en S2. - Teken de pijlen van de ontbrekende stofstromen. - Noteer de nummers van de onderstaande stoffen bij de juiste pijlen: 1 gassen 2 olie 3 vaste stof 4 water - Sommige nummers moet je meer dan één keer gebruiken. De onderzoekers wilden weten of de vaste stof (PP) die S1 verlaat, kan worden gebruikt om de olie-opbrengst te vergroten.

Wat kun je verwachten: Je moet een onvolledig blokschema aanvullen met ontbrekende processtappen (scheidingsruimten) en stofstromen, inclusief de juiste stoffen die daarbij horen. Dit vereist inzicht in scheidingsmethoden en procesflow.

Wat moet je kennen: Je moet de basisprincipes van scheidingsmethoden kennen, zoals filtratie (scheiden van vaste stof en vloeistof) en het scheiden van niet-mengbare vloeistoffen (bijvoorbeeld olie en water). Ook moet je weten hoe je een proces beschrijft met een blokschema.

Wat moet je kunnen: Je moet een tekstuele procesbeschrijving kunnen vertalen naar een visueel blokschema. Dit omvat het tekenen van blokken voor scheidingsruimten, het tekenen van pijlen voor stofstromen en het correct labelen van deze stromen met de juiste stoffen.

Waar op letten: Let goed op de volgorde van de scheidingsstappen. De vraagtekst geeft aan dat S1 en S2 scheidingsruimten zijn. De vaste stof (PP) verlaat S1, wat duidt op filtratie. Het mengsel van olie en water gaat vervolgens naar S2. Zorg ervoor dat je alle stoffen (gassen, olie, vaste stof, water) correct plaatst en dat je sommige nummers meer dan één keer gebruikt waar nodig. Let ook op de opmerkingen in het correctievoorschrift, zoals het goed rekenen van terugvoer van stof 3 en/of 4.

Kernbegrippen: blokschema, scheidingsmethoden, filtratie, scheiden van niet-mengbare vloeistoffen, procesbeschrijving

Veelgemaakte fouten:
- Verkeerd interpreteren van de processtappen, bijvoorbeeld de volgorde van scheidingen.
- Vergeten dat water (4) het proces doorloopt en pas aan het eind wordt gescheiden van de olie.
- Niet correct toepassen van de scheidingsmethode filtratie (scheiding van vast en vloeibaar) op S1.
- Verwarren van de uitgaande stromen van S2 (olie en water).

Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-1/vraag/24

## Vraag 25 – Onderzoek naar hergebruik van vaste stof voor olie-opbrengst (2 punten)

De onderzoekers wilden weten of de vaste stof (PP) die S1 verlaat, kan worden gebruikt om de olie-opbrengst te vergroten.
Voer de volgende opdrachten uit:
− Geef aan welke handeling(en) de onderzoekers moeten verrichten om te onderzoeken of de vaste stof gebruikt kan worden om de olie-opbrengst te vergroten.
− Geef aan welk resultaat zou betekenen dat de vaste stof gebruikt kan worden om de olie-opbrengst te vergroten.

Wat kun je verwachten: Je moet een experimenteel ontwerp beschrijven om te onderzoeken of een vaste stof (PP) kan bijdragen aan een hogere olie-opbrengst. Dit omvat zowel de benodigde handeling(en) als het verwachte resultaat.

Wat moet je kennen: Je moet bekend zijn met de basisprincipes van experimenteel onderzoek, inclusief het formuleren van een onderzoeksvraag en het opzetten van een passend experiment. Kennis van recycling en kraken van polymeren (zoals polypropeen) is relevant.

Wat moet je kunnen: Je moet in staat zijn om een logische en uitvoerbare experimentele procedure te bedenken en het verwachte resultaat te koppelen aan de onderzoeksvraag. Dit betekent dat je een hypothese kunt testen door middel van een experiment.

Waar op letten: Zorg ervoor dat je zowel de handeling(en) als het resultaat beschrijft. Het resultaat moet direct gekoppeld zijn aan de onderzoeksvraag: het vergroten van de olie-opbrengst. Vermijd onvolledige antwoorden of onlogische experimenten. Denk na over hoe je de vaste stof opnieuw aan de reactieomstandigheden kunt blootstellen.

Kernbegrippen: onderzoeksvraag, experimenteel ontwerp, recycling, kraken, polymeren, polypropeen

Veelgemaakte fouten:
- Onvolledig antwoord geven (alleen de handeling of alleen het resultaat noemen).
- Een onlogisch of niet-uitvoerbaar experiment voorstellen.
- Het resultaat niet koppelen aan de onderzoeksvraag (vergroten van de olie-opbrengst).

Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-1/vraag/25

## Vraag 26 – Verklaring van olie-opbrengstverschil met het botsende-deeltjesmodel (3 punten)

3p 26 Verklaar aan de hand van het botsende-deeltjesmodel het verschil in olie-opbrengst tussen diagram A en B na een reactietijd van 4 uur. Uit de resultaten in diagram C leidden de onderzoekers af dat bij 450 °C en een langere reactietijd een deel van de gevormde olie ontleedt.

Wat kun je verwachten: Je moet het verschil in olie-opbrengst tussen twee experimenten (A en B) verklaren aan de hand van het botsende-deeltjesmodel, rekening houdend met de reactietijd en temperatuurverschillen. Je moet ook de gegeven informatie over ontleding bij hogere temperaturen (diagram C) in overweging nemen, hoewel de vraag specifiek over A en B gaat.

Wat moet je kennen: Het botsende-deeltjesmodel en de basisprincipes ervan.
De invloed van temperatuur op de beweging van deeltjes (kinetische energie).
Het concept van effectieve botsingen en activeringsenergie.
Hoe deze factoren de reactiesnelheid beïnvloeden.

Wat moet je kunnen: Gegevens uit grafieken (diagram A en B) interpreteren om verschillen in opbrengst vast te stellen.
Het botsende-deeltjesmodel toepassen om de waargenomen verschillen te verklaren.
Een logische redenering opbouwen die temperatuur, deeltjesbeweging, botsingen en reactiesnelheid met elkaar verbindt.
Compact en precies formuleren, gebruikmakend van de juiste scheikundige terminologie.

Waar op letten: Begin met het benoemen van het waargenomen verschil in olie-opbrengst tussen A en B na 4 uur.
Verbind de hogere temperatuur in B met de hogere bewegingssnelheid/kinetische energie van de deeltjes.
Leg uit hoe deze hogere energie leidt tot meer botsingen per tijdseenheid OF hardere botsingen (met meer kans op effectieve botsingen).
Concludeer dat dit resulteert in een hogere reactiesnelheid en dus een hogere opbrengst.
Zorg ervoor dat je de verklaring volledig baseert op het botsende-deeltjesmodel.
Let op de formulering: 'botsen vaker' of 'botsen harder' zijn beide correcte invalshoeken.

Kernbegrippen: reactiesnelheid, botsende-deeltjesmodel, invloed van temperatuur op reactiesnelheid, kinetische energie, effectieve botsing

Veelgemaakte fouten:
- Vergeten de observatie uit de grafiek te noemen (dat de opbrengst in B hoger is).
- Onvolledige toepassing van het botsende-deeltjesmodel, door alleen de frequentie van botsingen of alleen de kracht/energie van botsingen te noemen (hoewel het CV beide goedkeurt voor een deel van de punten).
- Vage termen gebruiken zoals 'de reactie gaat sneller' zonder dit te koppelen aan de beweging en botsingen van deeltjes.

Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-1/vraag/26

## Vraag 27 – Ontleding van olie bij hoge temperatuur en langere reactietijd (2 punten)

Uit de resultaten in diagram C leidden de onderzoekers af dat bij 450 °C en een langere reactietijd een deel van de gevormde olie ontleedt.
Leg dit uit aan de hand van diagram C.

Wat kun je verwachten: Je moet uitleggen waarom de onderzoekers afleidden dat bij 450 °C en een langere reactietijd een deel van de gevormde olie ontleedt, gebaseerd op de gegevens in diagram C.

Wat moet je kennen: Het concept van een ontledingsreactie.
De wet van massabehoud.
Hoe je grafieken interpreteert om trends en relaties tussen variabelen te herkennen.

Wat moet je kunnen: Gegevens uit een grafiek (diagram C) aflezen en interpreteren.
Trends in de opbrengst van verschillende stoffen (olie, gas, vaste stof) over tijd analyseren.
Een logische conclusie trekken op basis van de waargenomen trends en chemische principes (massabehoud).

Waar op letten: Focus specifiek op de resultaten bij 450 °C (diagram C).
Let op de trends van de opbrengst van olie én gas na ongeveer 1 uur reactietijd.
Verbind de afname van olie met de toename van gas om de ontleding te verklaren.
Zorg dat je uitleg direct verwijst naar de gegevens in diagram C.

Kernbegrippen: reactiesnelheid, ontledingsreactie, grafiekinterpretatie, massabehoud

Veelgemaakte fouten:
- Alleen de afname van de olieopbrengst noemen zonder dit te koppelen aan de toename van de gasopbrengst.
- Niet specifiek verwijzen naar de trend na het bereiken van het maximum (na circa 1 uur).
- De conclusie trekken zonder de relevante gegevens uit de grafiek te noemen.

Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-1/vraag/27

## Vraag 28 – Reactievergelijking opstellen: ontleding van hexaan (3 punten)

Een bestanddeel van de ontstane olie is hexaan. Hexaan kan ontleden tot etheen en ethaan.
Geef de reactievergelijking in molecuulformules voor de ontleding van hexaan waarbij uitsluitend de reactieproducten etheen en ethaan ontstaan.

Wat kun je verwachten: Je moet de reactievergelijking opstellen voor de ontleding van hexaan tot etheen en ethaan, uitsluitend in molecuulformules.

Wat moet je kennen: Je moet de molecuulformules van hexaan (C₆H₁₄), etheen (C₂H₄) en ethaan (C₂H₆) kennen. Ook moet je weten wat een ontledingsreactie is en het principe van atoombalans beheersen.

Wat moet je kunnen: Je moet een kloppende reactievergelijking kunnen opstellen, waarbij je de atoombalans (behoud van atomen) controleert voor zowel koolstof als waterstof.

Waar op letten: Let goed op de correcte molecuulformules van de stoffen. Zorg ervoor dat de atoombalans klopt, dus dat het aantal C-atomen en H-atomen voor en na de pijl gelijk is. Neem geen andere stoffen op dan hexaan, etheen en ethaan.

Kernbegrippen: reactievergelijking opstellen, koolwaterstoffen, alkanen, alkenen, ontledingsreactie, kraken, molecuulformule, atoombalans

Veelgemaakte fouten:
- Incorrecte molecuulformules voor hexaan, etheen of ethaan.
- Fout in de atoombelans / coëfficiënten.
- Opnemen van andere stoffen in de reactievergelijking die niet in de vraag genoemd worden.

Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-1/vraag/28

## Vraag 29 – Protonen en elektronen in een ion (2 punten)

2p 29 Geef het aantal protonen en elektronen in het S_4^2--ion. Noteer je antwoord als volgt: aantal protonen: ... aantal elektronen: ... In figuur 1 is de flowbatterij schematisch weergegeven. figuur 1 halfcel A halfcel B zuurstofdoorlatend membraan elektrode A elektrode B voorraadvat A voorraadvat B H_2O S_4^2- O_2 Na^+ Na^+ S_2^2- H^+ pomp pomp Na^+-doorlatend membraan De twee halfcellen A en B zijn ieder verbonden met een voorraadvat en zijn van elkaar gescheiden door een membraan dat Na^+-ionen doorlaat. Tijdens het gebruik van de flowbatterij worden de oplossingen uit de voorraadvaten langs de elektroden gepompt (de ‘flow’). De elektroden reageren zelf niet mee. Wanneer de batterij nog niet is opgeladen, bevatten halfcel A en het daarop aangesloten voorraadvat A een oplossing van natriumsulfaat en zwavelzuur. Halfcel B en het daarop aangesloten voorraadvat B bevatten in niet opgeladen toestand een natriumpolysulfide-oplossing.

Wat kun je verwachten: Je krijgt een chemische formule van een ion en moet het aantal protonen en elektronen bepalen. Dit vereist kennis van atoomstructuur en ionlading.

Wat moet je kennen: Je moet het concept van atoomnummer kennen als het aantal protonen. Je moet weten hoe de lading van een ion het aantal elektronen beïnvloedt. Kennis van het periodiek systeem (of Binas) om atoomnummers op te zoeken is essentieel.

Wat moet je kunnen: Je moet het atoomnummer van een element kunnen opzoeken. Je moet het totale aantal protonen in een samengesteld ion kunnen berekenen. Je moet de ionlading correct kunnen interpreteren om het aantal elektronen te bepalen.

Waar op letten: Let goed op het aantal atomen van elk element in het ion. Vermenigvuldig het atoomnummer met het juiste aantal. Wees extra voorzichtig met de ionlading: een negatieve lading betekent extra elektronen, een positieve lading betekent minder elektronen. Vermijd de veelvoorkomende fout om de lading verkeerd toe te passen (bijvoorbeeld aftrekken in plaats van optellen bij een negatieve lading).

Kernbegrippen: atoomnummer, protonen, elektronen, ionlading, periodiek systeem

Veelgemaakte fouten:
- Vergeten het atoomnummer met 4 te vermenigvuldigen.
- De 2- lading verkeerd toepassen (bijvoorbeeld 2 elektronen aftrekken in plaats van optellen).

Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-1/vraag/29

## Vraag 30 – pH-berekening van een sterke base (natriumhydroxide) (2 punten)

2p 30 Bereken de pH van de gebruikte natriumhydroxide-oplossing (T=298 K). Tijdens het opladen treden de volgende halfreacties op: elektrode A: 2 H_2O → O_2 + 4H^+ + 4 e^- (halfreactie 1) elektrode B: S_4^2- + 2 e^- → 2 S_2^2- (halfreactie 2)

Wat kun je verwachten: Je moet de pH van een natriumhydroxide-oplossing berekenen. Dit vereist kennis van sterke basen, pOH en de relatie tussen pH en pOH.

Wat moet je kennen: Je moet de definities van pH en pOH kennen, de formule pOH = -log[OH⁻], en de relatie pH + pOH = 14,00 bij 298 K. Ook is het essentieel om te weten dat natriumhydroxide (NaOH) een sterke base is die volledig dissocieert in water.

Wat moet je kunnen: Je moet de concentratie van hydroxide-ionen [OH⁻] kunnen afleiden uit de molariteit van een sterke base. Vervolgens moet je de pOH kunnen berekenen en deze omrekenen naar de pH.

Waar op letten: Let op dat natriumhydroxide een sterke base is, dus [OH⁻] is gelijk aan de molariteit. Bereken eerst de pOH en reken deze daarna om naar pH (pH = 14,00 - pOH). Vermijd de fout om direct de pH te berekenen met -log[OH⁻] of een verkeerde omrekening van pOH naar pH. Rond de pH af op twee decimalen.

Kernbegrippen: pH, pOH, sterke base, waterconstante, logaritme

Veelgemaakte fouten:
- Vergeten dat natriumhydroxide een sterke base is, waardoor [OH⁻] gelijk is aan de molariteit van de oplossing.
- De pH berekenen met de formule voor een zuur (pH = -log[H⁺]), wat zou leiden tot pH = -log(3,0) = -0,48.
- Een rekenfout maken bij het omrekenen van pOH naar pH, bijvoorbeeld 14,00 + pOH in plaats van 14,00 - pOH.
- Onjuist afronden; pH-waarden worden doorgaans op twee decimalen genoteerd.

Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-1/vraag/30

## Vraag 31 – Totaalreactie van een flowbatterij tijdens opladen (1 punt)

Tijdens het opladen treden de volgende halfreacties op:
elektrode A: 2 H₂O → O₂ + 4 H⁺ + 4 e⁻ (halfreactie 1)
elektrode B: S₄²⁻ + 2 e⁻ → 2 S₂²⁻ (halfreactie 2)
1p 31 Geef de vergelijking van de totale reactie die optreedt tijdens het opladen van de flowbatterij.

Wat kun je verwachten: Je krijgt twee halfreacties en moet de totale reactievergelijking opstellen die optreedt tijdens het opladen van een flowbatterij. Dit vereist het balanceren van elektronen en het optellen van de halfreacties.

Wat moet je kennen: Je moet de concepten van redoxreacties, halfreacties en totaalreacties kennen. Ook is kennis van elektronenbalans essentieel.

Wat moet je kunnen: Je moet in staat zijn om halfreacties te vermenigvuldigen zodat het aantal afgestane en opgenomen elektronen gelijk is. Vervolgens moet je de gebalanceerde halfreacties correct kunnen optellen tot een totale reactievergelijking, waarbij de elektronen worden weggestreept.

Waar op letten: Let goed op het aantal elektronen in elke halfreactie. Zorg ervoor dat je de halfreactie(s) vermenigvuldigt om de elektronenbalans kloppend te maken voordat je ze optelt. Controleer na het optellen of alle deeltjes correct zijn overgenomen en de elektronen zijn weggestreept. Een evenwichtsteken in plaats van een reactiepijl wordt ook goed gerekend.

Kernbegrippen: redoxreactie, halfreactie, totaalreactie, elektronenbalans

Veelgemaakte fouten:
- Vergeten de halfreactie te vermenigvuldigen om de elektronenbalans kloppend te maken.
- Fouten bij het optellen van de deeltjes na het balanceren.

Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-1/vraag/31

## Vraag 32 – pH-verandering bij elektrode A tijdens opladen (2 punten)

2p 32 Leg uit of de pH van de oplossing bij elektrode A door het opladen hoger of lager wordt. Chiang stelt dat deze batterij als het ware zuurstof in- en uitademt.

Wat kun je verwachten: Je moet uitleggen of de pH van de oplossing bij elektrode A hoger of lager wordt tijdens het opladen van de batterij. Hierbij is het belangrijk om de juiste halfreactie te gebruiken en de relatie tussen H⁺-ionen en pH te begrijpen.

Wat moet je kennen: De halfreactie die plaatsvindt bij elektrode A tijdens het opladen.
De definitie van pH en de relatie tussen de concentratie H⁺-ionen en de pH-waarde (pH = -log[H⁺]).
Basisprincipes van elektrochemie, inclusief redoxreacties en halfreacties.

Wat moet je kunnen: De halfreactie bij elektrode A interpreteren om te bepalen welke deeltjes worden gevormd of verbruikt.
De invloed van de vorming of het verbruik van H⁺-ionen op de pH van een oplossing beredeneren.
Een heldere en logische uitleg formuleren op basis van chemische principes.

Waar op letten: Zorg ervoor dat je de halfreactie voor het OPLADEN bij elektrode A gebruikt, niet die voor het ontladen.
Verwar elektrode A niet met elektrode B.
Begrijp dat een toename van H⁺-ionen leidt tot een LAGER pH-getal (zuurder), en niet tot een hoger pH-getal.

Kernbegrippen: elektrochemie, redoxreacties, halfreacties, pH, zuur-base chemie

Veelgemaakte fouten:
- Verwarring tussen opladen en ontladen (energie leveren).
- Verwarring tussen elektrode A en B.
- Incorrecte relatie tussen de concentratie H⁺-ionen en de pH (bijvoorbeeld denken dat een hogere [H⁺] een hogere pH betekent).

Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-1/vraag/32

## Vraag 33 – Zuurstof en energie leveren door een flowbatterij (2 punten)

2p 33 Leg uit of de batterij tijdens het leveren van energie zuurstof inademt of juist uitademt. Doe dit aan de hand van een gegeven uit de halfreacties. Een van de halfcellen van de flowbatterij bevat een membraan waardoor zuurstof kan passeren. Dit membraan bestaat onder andere uit een poreuze koolstoflaag die is gemaakt door het polymeer PAN te verkolen. In figuur 2 is de structuurformule van een gedeelte uit het midden van een PAN-molecuul weergegeven. De bindingsstreepjes tussen het C-atoom en het N-atoom zijn niet weergegeven. figuur 2 H H H
| | |
\simCH_2--C--CH_2--C--CH_2--C\sim
| | |
CN CN CN
\multicolumn5cPAN

Wat kun je verwachten: Je moet uitleggen of een flowbatterij zuurstof 'inademt' (verbruikt) of 'uitademt' (produceert) wanneer deze energie levert. Je antwoord moet gebaseerd zijn op de gegeven halfreacties en je moet de term 'inademen' of 'uitademen' correct koppelen aan het reageren of vrijkomen van zuurstof.

Wat moet je kennen: Je moet de concepten van redoxreacties, elektrochemische cellen, opladen en ontladen (energie leveren) kennen. Specifiek moet je weten dat tijdens het leveren van energie (ontladen) de halfreacties omgekeerd verlopen ten opzichte van het opladen.

Wat moet je kunnen: Je moet de gegeven halfreacties kunnen interpreteren en bepalen welke deeltjes worden verbruikt of gevormd. Je moet ook de relatie tussen 'inademen'/'uitademen' en het verbruik/productie van zuurstof kunnen leggen.

Waar op letten: Let goed op het verschil tussen 'opladen' en 'energie leveren' (ontladen). De gegeven halfreacties zijn voor het opladen; bij energie leveren verlopen deze reacties omgekeerd. Zorg ervoor dat je 'inademen' koppelt aan het verbruiken van zuurstof en 'uitademen' aan het produceren van zuurstof.

Kernbegrippen: redoxreacties, elektrochemische cel, opladen, ontladen, halfreacties

Veelgemaakte fouten:
- Verwarren van opladen (elektrolyse) en ontladen/energie leveren (galvanische cel).
- Niet realiseren dat bij het leveren van energie de reacties in de omgekeerde richting verlopen van de gegeven oplaadreacties.
- Verkeerde interpretatie van 'inademen' (reagens) en 'uitademen' (product).

Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-1/vraag/33

## Vraag 34 – Monomeer van PAN (Polyacrylonitril) (3 punten)

Een van de halfcellen van de flowbatterij bevat een membraan waardoor zuurstof kan passeren. Dit membraan bestaat onder andere uit een poreuze koolstoflaag die is gemaakt door het polymeer PAN te verkolen. In figuur 2 is de structuurformule van een gedeelte uit het midden van een PAN-molecuul weergegeven. De bindingsstreepjes tussen het C-atoom en het N-atoom zijn niet weergegeven.

figuur 2

H H H
| | |
\simCH_2--C--CH_2--C--CH_2--C\sim
| | |
CN CN CN
\multicolumn5cPAN

Geef de structuurformule van het monomeer waaruit PAN is gevormd. Zorg dat ook de ontbrekende bindingsstreepjes tussen het C-atoom en het N-atoom zijn weergegeven.

Wat kun je verwachten: Je moet de structuurformule van het monomeer van PAN kunnen afleiden uit de gegeven polymeerstructuur. Dit betekent dat je de repeterende eenheid in het polymeer moet herkennen en deze moet omzetten naar de onverzadigde monomeerstructuur, inclusief alle bindingen.

Wat moet je kennen: Je moet de basisprincipes van polymeren en monomeren kennen, specifiek additiepolymerisatie. Daarnaast is kennis van structuurformules en de covalentie van atomen (vooral C en N) essentieel. Je moet ook de nitrilgroep (-C≡N) correct kunnen tekenen.

Wat moet je kunnen: Je moet in staat zijn om de repeterende eenheid van een additiepolymeer te identificeren en hieruit de structuurformule van het bijbehorende monomeer af te leiden. Je moet ook nauwkeurig structuurformules kunnen tekenen, waarbij alle atomen de juiste covalentie hebben en alle bindingen correct zijn weergegeven, inclusief dubbele en drievoudige bindingen.

Waar op letten: Let goed op dat je het monomeer tekent en niet de repeterende eenheid van het polymeer. Het monomeer moet een C=C dubbele binding bevatten, die tijdens de polymerisatie is opengebroken. Zorg ervoor dat de nitrilgroep (-C≡N) correct is getekend met een drievoudige binding tussen C en N. Controleer of alle atomen in je getekende structuur voldoen aan de covalentie-regels (C heeft 4 bindingen, N heeft 3 bindingen, H heeft 1 binding).

Kernbegrippen: polymeren, monomeren, additiepolymerisatie, structuurformule, covalentie, nitrilgroep

Veelgemaakte fouten:
- Het tekenen van de repeterende eenheid van het polymeer in plaats van het monomeer (levert gedeeltelijke punten op).
- Het vergeten van de C=C dubbele binding in het monomeer, die nodig is voor de additiepolymerisatie.
- Het incorrect tekenen van de bindingen in de nitrilgroep (C≡N), bijvoorbeeld met een enkele of dubbele binding.
- Het niet voldoen aan de covalentie-regels voor een of meer atomen in de getekende structuur.

Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-1/vraag/34

## Opgaven (tekst van het examen)

### Pagina 1

Examen HAVO
2024
tijdvak 1
donderdag 16 mei
13.30 - 16.30 uur
scheikunde
Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage.
Gebruik zo nodig het informatieboek Binas of ScienceData.
Dit examen bestaat uit 34 vragen.
Voor dit examen zijn maximaal 77 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-24-1-o

### Pagina 2

Toiletpapier wordt bio-ethanol

Een rioolwaterzuiveringsinstallatie zuivert rioolwater voordat het in het oppervlaktewater wordt geloosd. Het rioolwater ondergaat daarbij een reinigingsstap om cellulosevezels te verwijderen die afkomstig zijn uit toiletpapier. Cellulosevezels lossen namelijk slecht op in water en zijn lastig afbreekbaar. Bovendien kunnen deze vezels nuttig worden gebruikt als grondstof voor de brandstof bio-ethanol.

2p 1 Voer de volgende opdrachten uit:
– Geef de naam van de scheidingsmethode die kan worden toegepast om de cellulosevezels te verwijderen uit het rioolwater.
– Geef aan op welk verschil in eigenschap deze methode berust.

De slechte oplosbaarheid van cellulosevezels in water wordt onder meer veroorzaakt doordat cellulosemoleculen onderling stevig zijn gebonden door middel van waterstofbruggen. Op de uitwerkbijlage zijn fragmenten van twee cellulosemoleculen in structuurformule weergegeven.

2p 2 Teken op de uitwerkbijlage twee waterstofbruggen die de twee cellulosemoleculen met elkaar verbinden.
Geef de waterstofbruggen weer met stippellijntjes (...).

In deze opgave worden twee processen (A en B) vergeleken waarmee cellulose uit toiletpapier kan worden omgezet tot bio-ethanol.

In proces A wordt cellulose met stoom verhit bij een temperatuur van 700 °C. Hierbij ontstaat een mengsel van gassen. Nadat verontreinigingen zijn verwijderd, blijft syngas over. Syngas is een mengsel van waterstof en koolstofmono-oxide. Dit syngas wordt vervolgens door bacteriën in een waterige omgeving via reactie 1 en reactie 2 omgezet.

$$6 \text{ CO} + 3 \text{ H}_2\text{O} \rightarrow \text{C}_2\text{H}_6\text{O} + 4 \text{ CO}_2$$ (reactie 1)
$$2 \text{ CO}_2 + 6 \text{ H}_2 \rightarrow \text{C}_2\text{H}_6\text{O} + 3 \text{ H}_2\text{O}$$ (reactie 2)

Hierbij wordt alle $\text{CO}_2$ die in reactie 1 ontstaat, bij reactie 2 gebruikt. Daardoor komt de totale reactie neer op de omzetting van syngas tot uitsluitend ethanol ($\text{C}_2\text{H}_6\text{O}$) en water. De vergelijking van de totale reactie kun je opstellen door beide reacties in de juiste verhouding bij elkaar op te tellen.

3p 3 Voer de volgende opdrachten uit:
– Tel beide reacties in de juiste verhouding bij elkaar op.
– Laat zien dat in de totale reactie uitsluitend ethanol en water ontstaan en vereenvoudig je vergelijking.

HA-1028-a-24-1-o 2 / 15 lees verder

### Pagina 3

Proces B maakt gebruik van een samenwerking tussen een bacterie en een
gist. Bij een temperatuur van 30 °C zorgt de bacterie voor de omzetting van
cellulose met water tot onder andere het saccharide cellotriose ($C_{18}H_{32}O_{16}$).
De gist zet vervolgens cellotriose om tot ethanol en $CO_2$ volgens reactie 3.
$C_{18}H_{32}O_{16} + 2 H_2O \rightarrow 6 C_2H_6O + 6 CO_2$ (reactie 3)
De productie van ethanol volgens reactie 3 heeft een lage atoomeconomie.

2p 4 Bereken de atoomeconomie voor de productie van ethanol volgens reactie 3.

Proces A en proces B kunnen met elkaar worden vergeleken volgens de
uitgangspunten van de groene chemie. Een nadeel van proces B is de lage
atoomeconomie van de productie van ethanol in reactie 3. Toch zijn er ook
uitgangspunten die in het voordeel van proces B uitvallen.

1p 5 Geef een uitgangspunt van de groene chemie dat in het voordeel uitvalt van
proces B ten opzichte van proces A. Licht je antwoord toe.
- Kies uit de uitgangspunten: 6, 8, 9 en 12.
- Gebruik Binas-tabel 97F of ScienceData-tabel 38.6.

HA-1028-a-24-1-o
lees verder

### Pagina 4

Koeien boeren methaan op

Koeien stoten gemiddeld 13 gram methaan per liter melk uit. Deze uitstoot
heeft een even groot ongewenst effect op het klimaat als 1,24 kilogram
koolstofdioxide.

1p 6 Geef de naam van dit ongewenste effect.

Methaan ontstaat door reacties die plaatsvinden tijdens de spijsvertering bij de
koe. Als een koe gras eet, komt dit gras terecht in de maag die de pens wordt
genoemd. Gras bevat cellulose. In de pens van een koe leven verschillende
soorten micro-organismen die cellulose door hydrolyse afbreken tot onder meer
monosachariden en disachariden. Op de uitwerkbijlage is de vergelijking van
de hydrolyse van het uiteinde van een cellulosemolecuul onvolledig
weergegeven.

3p 7 Maak op de uitwerkbijlage de reactievergelijking compleet van de hydrolyse
van cellulose.
- Laat hierbij één disacharidemolecuul afsplitsen.
- Gebruik structuurformules.

Een aantal soorten micro-organismen die in de pens leven, voorzien in hun
energiebehoefte door de afbraak van de monosacharide glucose. Een
voorbeeld hiervan is de reactie waarbij glucose en water worden omgezet tot
azijnzuur, koolstofdioxide en waterstof.

4p 8 Geef de vergelijking van deze reactie in molecuulformules. Neem aan dat per
molecuul glucose twee moleculen azijnzuur ontstaan.

De waterstof die in de pens ontstaat, wordt met behulp van het enzym MCR,
dat in bepaalde micro-organismen voorkomt, vrijwel meteen omgezet tot
methaan. Hierbij treedt reactie 1 op.

$$ 4 \, \text{H}_2 \, (\text{g}) + \text{CO}_2 \, (\text{g}) \rightarrow \text{CH}_4 \, (\text{g}) + 2 \, \text{H}_2\text{O} \, (\text{l}) $$ (reactie 1)

Methaan neemt in de pens van de koe een groot volume in.

4p 9 Bereken het volume in liters methaan dat gemiddeld per dag in een koe
ontstaat. Geef de uitkomst in het juiste aantal significante cijfers.
Gebruik hierbij de volgende gegevens:
- In een koe wordt gemiddeld per dag 165 gram $ \text{H}_2 $ omgezet tot $ \text{CH}_4 $ volgens
reactie 1.
- 1,0 mol methaan heeft (in een koe) een volume van 25 liter.

HA-1028-a-24-1-0 4/15 lees verder >>>
Voor alle eindexamens, zie ook www.ssleiden.nl. Pagina: 99

### Pagina 5

Koeien boeren methaan op of laten scheten van methaan, waardoor methaan
in de lucht terechtkomt. Men kan de hoeveelheid methaan die een koe met
boeren uitstoot, laten afnemen door aan het voer een kleine hoeveelheid van
de stof 3-NOP toe te voegen.
Door de aanwezigheid van 3-NOP wordt het enzym MCR minder werkzaam.
1p 10 Geef een mogelijke verklaring voor het effect van 3-NOP op de werking van
MCR.
In een onderzoek werd aangetoond dat 3-NOP in pensvloeistof (maagsap)
langzaam maar volledig wordt omgezet tot het onschadelijke propaan-1,3-diol.
2p 11 Geef de structuurformule van propaan-1,3-diol.
HA-1028-a-24-1-o 5 / 15 lees verder ► ► ►

### Pagina 6

Zuurstofvanger

Om voorverpakt voedsel lange tijd te kunnen bewaren, is het belangrijk dat er
zo weinig mogelijk zuurstof in de verpakking aanwezig is. Daarom is
OxyGuardTM ontwikkeld: een verpakkingsmateriaal dat in staat is om zuurstof in
de verpakking weg te vangen en zuurstof buiten de verpakking erbuiten te
houden. OxyGuardTM is opgebouwd uit verschillende lagen poly-etheen (PE),
een laag aluminium en een laag poly-ethyleentereftalaat (PET). In figuur 1 is
deze opbouw vereenvoudigd weergegeven.

figuur 1

[FIGUUR: Schematische weergave van een zuurstofvangerzakje in verpakking met ingestane zuurstof en de gelaagde structuur van het materiaal met verschillende lagen A tot en met E die zuurstof opnemen.]

Laag A, B en C (figuur 1) zijn gemaakt van PE. Deze lagen van PE worden
gemaakt door extruderen met drie extruders. Hierna volgt een proces waarbij
de gesmolten lagen door een verdeelstuk gaan en er een folie ontstaat die uit
drie lagen bestaat. Figuur 2 toont deze processen en de structuurformule van
PE.

figuur 2

[FIGUUR: Blokschema van het extrusieproces voor het maken van een meerlaagse folie. Drie extruders voeren materiaal naar een verdeelstuk, waar de lagen samenkomen en vervolgens over een koelrol lopen om een folie te vormen. De chemische structuurformule van polyetheen (PE) wordt getoond.]

2p 12 Leg uit dat PE verwerkt kan worden door extruderen. Gebruik in je uitleg de
structuurformule van PE.

HA-1028-a-24-1-o
6 / 15
lees verder ►►►

### Pagina 7

Laag B bevat behalve PE onder andere ijzerdeeltjes, waardoor deze laag de
zuurstof die in de verpakking zit, kan ‘wegvangen’ volgens reactie 1.
$3 \, \mathrm{O}_2 \, (\mathrm{g}) \, + \, 4 \, \mathrm{Fe} \, (\mathrm{s}) \, \rightarrow \, 2 \, \mathrm{Fe}_2\mathrm{O}_3 \, (\mathrm{s})$ (reactie 1)
Deze reactie verloopt bij lage vochtigheid zeer langzaam. Daarom bevat laag A
silica ($\mathrm{SiO}_2$). Silica is nodig om water aan laag A te laten binden om zo reactie 1
in laag B te versnellen. PE zelf kan namelijk geen water binden.
2p 13 Leg uit dat de stof PE geen water kan binden. Gebruik in je uitleg de
structuurformule van PE.
De hoeveelheid water die per m² verpakkingsmateriaal gebonden is, heeft
invloed op de hoeveelheid zuurstof die weggevangen kan worden. In figuur 3
staat dit verband in een diagram weergegeven.
figuur 3
[FIGUUR: Een grafiek met op de y-as "hoeveelheid weggevangen $\mathrm{O}_2$ ($\mathrm{cm}^3 \, \mathrm{cm}^{-2}$)" en op de x-as "hoeveelheid gebonden water ($\mathrm{g} \, \mathrm{m}^{-2}$)" . De grafiek toont een stijgende lijn vanaf de oorsprong tot de punten (1,0 ; 0,025) en (1,75 ; 0,030).]
Onderzoekers maakten een rechthoekig zakje uit 2 stukjes van 6,5 bij 7,75 cm
van het verpakkingsmateriaal Oxyguard™. Nadat het zakje was gevuld met een
droog voedingsmiddel en was afgesloten, bevond zich nog 13,4 cm³ lucht in
het zakje. De lucht bevatte 20,9 volume procent zuurstof.
4p 14 Voer de volgende opdrachten uit:
- Bereken het volume zuurstof in cm³ in de 13,4 cm³ lucht in het zakje.
- Laat met een berekening zien of het verpakkingsmateriaal al deze zuurstof
kan wegvangen. Gebruik figuur 3 en het gegeven dat het gebruikte
verpakkingsmateriaal 1,40 g m⁻² gebonden water bevatte. Noteer de
afgelezen waarde in drie significante cijfers.
HA-1028-a-24-1-o 7 / 15
le es verder ► ►

### Pagina 8

Laag D en E van OxyGuard™ dienen ter versteviging. Laag D, gemaakt van
aluminium, laat geen zuurstof van buitenaf door. Laag E bestaat uit het
ketenpolymeer PET. De ketens van PET zijn hydrofoob. PET en aluminium zijn
beide niet poreus. Toch kan PET wel zuurstofmoleculen doorlaten en
aluminium (Al) niet.

2p 15 Leg uit waarom aluminium geen zuurstofmoleculen kan doorlaten en PET wel.
Gebruik in je uitleg de relevante bindingstypen.
Noteer je antwoord als volgt:
bindingstype PET: ...
uitleg: ...

Verpakkingen van OxyGuard™ kunnen na gebruik niet worden verwerkt tot
nieuwe verpakkingen van OxyGuard™.

1p 16 Geef een reden waarom dat zo is.

HA-1028-a-24-1-o 8/15 lees verder ►►►

### Pagina 9

Lithium-ion-accu's recyclen

In steeds meer elektrische voertuigen zitten lithium-ion-accu's (LIA's). Daardoor neemt ook het afval van afgedankte LIA's toe. Afgedankte LIA's moeten apart ingezameld worden. De elektrolytvloeistof bevat namelijk de stof $LiPF_6$, die gemakkelijk reageert met water. Bij deze reactie ontstaan lithiumfluoride en de giftige stoffen waterstofsuur (HF) en fosforylfluoride ($POF_3$).

3p 17 Geef de vergelijking van deze reactie van $LiPF_6$ met water.

De ingezamelde LIA's kunnen worden gerecycled, om zo min mogelijk metalen verloren te laten gaan. Figuur 1 toont de samenstelling van een bepaald type LIA met aluminium behuizing.

figuur 1

[FIGUUR: Cirkeldiagram met de volgende onderdelen: 33% actieve stof (positieve elektrode), 19% grafiet (negatieve elektrode), 11% koper, 15% elektrolytvloeistof, 4% plastics, 18% aluminium (inclusief behuizing).]

De positieve elektrode van dit type LIA bevat een actieve stof met lithium-ionen, nikkel-ionen, mangaan-ionen en kobalt-ionen. De verhoudingsformule kan als volgt worden genoteerd:
$LiNi_{0,80}Mn_{0,10}Co_{0,10}O_2$.

2p 18 Bereken de molaire massa in gram per mol van $LiNi_{0,80}Mn_{0,10}Co_{0,10}O_2$.

Afgedankte LIA's zijn vaak nog deels opgeladen. Voordat de LIA's worden gerecycled, worden ze ontladen. Dit kan door ze in een oplossing van natriumchloride in water te leggen. Beide elektroden moeten contact maken met de oplossing.

2p 19 Leg uit waarom de LIA niet ontlaadt in zuiver water, maar wel in water met opgelost natriumchloride. Verwerk in je uitleg het soort deeltjes dat hierbij een rol speelt.

HA-1028-a-24-1-o



### Pagina 10

Het Belgische bedrijf Umicore heeft een proces ontwikkeld om nikkel en kobalt terug te winnen uit LIA's. Dit proces maakt gebruik van een oven met drie temperatuurzones (vereenvoudigd weergegeven in figuur 2). De LIA's worden samen met zand, aluminiumoxide en ongebluste kalk van bovenaf in de oven gebracht. In elke zone vindt een ander onderdeel van het recyclingproces plaats. De gassen die in zone 1, 2 en 3 ontstaan, stijgen op en worden verzameld voor verdere reiniging. Gedurende het verblijf in de oven zakken vaste stoffen en vloeistoffen naar beneden en komen ze in een steeds hetere omgeving.

figuur 2
[FIGUUR: Schematische weergave van een oven met drie temperatuurzones voor het winnen van metalen uit LIA's. De oven toont de toevoer van materialen, lucht en extra zuurstof, en de afvoer van gassen en vaste stoffen/gesmolten metalen. De drie zones zijn aangeduid met temperaturen en processen.]

30-50% LIA's
zand
aluminiumoxide
ongebluste kalk
toevoer lucht
met extra $O_2$
afvoer
gassen

zone 1
$T < 300^\circ$ C
(elektrolyt verdampt)

zone 2
$T \approx 700^\circ$ C
(plastics ontleden)

zone 3
$T = 1200 - 1400^\circ$ C
(behuizing reageert)

afvoer
vaste stoffen en
gesmolten metalen

Op de uitwerkbijlage staat een tabel over aluminium.

2p 20 Vul de vier ontbrekende gegevens aan in de tabel op de uitwerkbijlage en geef aan in welke fase de stof aluminium zich bevindt in zone 2. Gebruik figuur 2 en Binastabel 40a of ScienceData-tabel 8.1.

leess verder

### Pagina 11

De hoge temperatuur in zone 3 wordt bereikt door de exotherme reactie tussen aluminium en zuurstof (reactie 1).
4 Al + 3 O$_{2}$ $\rightarrow$ 2 Al$_{2}$O$_{3}$ (reactie 1)
Op de uitwerkbijlage is het energiediagram van reactie 1 onvolledig weergegeven. In dit energiediagram ontbreekt het niveau van het reactieproduct.
3p 21 Voer op de uitwerkbijlage de volgende opdrachten uit:
- Bereken de reactiewarmte ($\Delta$E) in J per 4 mol aluminium van reactie 1.
Gebruik Binas-tabel 57 of ScienceData-tabel 9.2.
- Teken in het energiediagram het ontbrekende energieniveau van aluminiumoxide, met bijschrift.
- Geef $\Delta$E op de juiste plaats in het energiediagram aan.
Aan de onderkant van de oven stroomt een mengsel van vaste stoffen (Li$_{2}$CO$_{3}$ en Al$_{2}$O$_{3}$) en een vloeibare legering van koper, kobalt en nikkel naar buiten. De vaste stoffen drijven op de vloeibare legering en kunnen gescheiden worden van de legering. Dit kan worden opgevat als bezinken.
1p 22 Geef aan op welk verschil in stofeigenschap de scheidingsmethode bezinken berust.
De legering van koper, kobalt en nikkel wordt vervolgens na enkele extractie-stappen gebruikt om nieuwe actieve stof voor de positieve elektrode te maken. Een voorbeeld van zo'n stap is een behandeling met zoutzuur. Hierbij reageert zoutzuur met kobalt tot waterstofgas en een oplossing met Co$^{2+}$-ionen en Cl$^{-}$-ionen.
3p 23 Geef de vergelijking van deze reactie van zoutzuur met kobalt.

HA-1028-a-24-1-o
lees verder

### Pagina 12

Plastic wordt olie
Amerikaanse onderzoekers hebben een nieuwe methode bedacht om moeilijk recyclebaar plastic afval om te zetten tot olie. Voor het testen van hun methode gebruikten de onderzoekers polypropeen (PP, zie figuur 1).
De onderzoekers gebruikten een proces waarin bij hoge temperatuur (380 – 450 °C) en hoge druk steeds 1,0 g van de vaste stof PP in een reactor in contact wordt gebracht met water. Het water reageert hierbij niet. Onder de genoemde omstandigheden in de reactor ontleden PP-moleculen tot kleinere moleculen. Het gebruikte batchproces bestaat uit de volgende stappen:
stap 1: PP en water worden in een reactor gebracht. Door vervolgens de temperatuur en de druk te verhogen ondergaat PP diverse reacties.
stap 2: De reactor wordt afgekoeld en de ontstane gassen worden afgevoerd. In de reactor ontstaat een mengsel van olie, water en een vaste stof. Deze vaste stof bestaat ook uit PP. Maar de gemiddelde molecuulmassa is lager dan het PP dat de reactor ingaat.
stap 3: Het reactormengsel wordt in scheidingsruimte S1 gefiltreerd, waardoor de vaste stof wordt afgescheiden.
stap 4: Het filtraat wordt in scheidingsruimte S2 verder gescheiden.
Op de uitwerkbijlage is dit proces gedeeltelijk weergegeven.
[FIGUUR: Chemische structuurformule van polypropeen (PP) met herhalende eenheid -[CH(CH3)-CH2]-]
figuur 1
CH₃ H
[FIGUUR: Chemische structuurformule van polypropeen (PP) met herhalende eenheid -[CH(CH3)-CH2]-]
C-C
H H n
polypropeen (PP)
3p 24
Maak het blokschema op de uitwerkbijlage compleet.
– Teken de twee ontbrekende blokken van scheidingsruimten S1 en S2.
– Teken de pijlen van de ontbrekende stofstromen.
– Noteer de nummers van de onderstaande stoffen bij de juiste pijlen:
1 gassen
2 olie
3 vaste stof
4 water
– Sommige nummers moet je meer dan één keer gebruiken.
De onderzoekers wilden weten of de vaste stof (PP) die S1 verlaat, kan worden gebruikt om de olie-opbrengst te vergroten.
2p 25
Voer de volgende opdrachten uit:
– Geef aan welke handeling(en) de onderzoekers moeten verrichten om te onderzoeken of de vaste stof gebruikt kan worden om de olie-opbrengst te vergroten.
– Geef aan welk resultaat zou betekenen dat de vaste stof gebruikt kan worden om de olie-opbrengst te vergroten.
HA-1028-a-24-1-o
12 / 15
lees verder

### Pagina 13

Om de invloed te onderzoeken van reactietemperatuur en reactietijd op de
opbrengst en samenstelling van de reactieproducten, werden verschillende
experimenten uitgevoerd bij temperaturen tussen $380$ $^\circ$C en $450$ $^\circ$C en
reactietijden tussen $0,5$ en $4$ uur. Na afloop van elk experiment werd de
opbrengst aan vaste stof, olie en gassen bepaald. In figuur $2$ zijn de resultaten
in drie diagrammen weergegeven.

figuur $2$

[FIGUUR: Drie grafieken met op de y-as de opbrengst (massa%) en op de x-as de tijd (uren). Grafiek A toont een reactietemperatuur van 380 °C met drie lijnen: olie (rechte lijn), gas (stippellijn) en vaste stof (gevulde vierkantjes). Grafiek B toont een reactietemperatuur van 400 °C met dezelfde drie lijnen en symbolen. Grafiek C toont een reactietemperatuur van 450 °C met dezelfde drie lijnen en symbolen. Een legenda geeft aan welke lijn bij welk product hoort.]

$3p$ $26$ Verklaar aan de hand van het botsende-deeltjesmodel het verschil in
olie-opbrengst tussen diagram A en B na een reactietijd van $4$ uur.

Uit de resultaten in diagram C leidden de onderzoekers af dat bij $450$ $^\circ$C
en een langere reactietijd een deel van de gevormde olie ontleedt.

$2p$ $27$ Leg dit uit aan de hand van diagram C.

Een bestanddeel van de ontstane olie is hexaan. Hexaan kan ontleden tot
etheen en ethaan.

$3p$ $28$ Geef de reactievergelijking in molecuulformules voor de ontleding van hexaan
waarbij uitsluitend de reactieproducten etheen en ethaan ontstaan.


### Pagina 14

Ademende flowbatterij

Steeds meer elektrische energie wordt duurzaam opgewekt, bijvoorbeeld met behulp van zonnecellen. Hierdoor stijgt de vraag naar betaalbare opslag van energie. Een Amerikaans onderzoeksteam onder leiding van professor Chiang heeft daarom een ‘flowbatterij’ ontwikkeld op basis van goedkope stoffen zoals natriumpolysulfide($Na_xS_y$).

2p 29 Geef het aantal protonen en elektronen in het $S_4^{2-}$-ion. Noteer je antwoord als volgt:
aantal protonen: ...
aantal elektronen: ...

In figuur 1 is de flowbatterij schematisch weergegeven.

figuur 1

[FIGUUR: Schematische weergave van een flowbatterij. De batterij bestaat uit twee halfcellen, A en B, gescheiden door een membraan dat Na+-ionen doorlaat. Elke halfcel heeft een elektrode en een voorraadvat. Halfcel A bevat een elektrode A en voorraadvat A, met daarin H2O, O2 en H+. Halfcel B bevat elektrode B en voorraadvat B, met daarin S2- en Na+. Pompen circuleren de oplossingen tussen de voorraadvaten en de elektroden.]

De twee halfcellen A en B zijn ieder verbonden met een voorraadvat en zijn van elkaar gescheiden door een membraan dat Na+-ionen doorlaat. Tijdens het gebruik van de flowbatterij worden de oplossingen uit de voorraadvaten langs de elektroden gepompt (de ‘flow’). De elektroden reageren zelf niet mee. Wanneer de batterij nog niet is opgeladen, bevatten halfcel A en het daarop aangesloten voorraadvat A een oplossing van natriumsulfaat en zwavelzuur. Halfcel B en het daarop aangesloten voorraadvat B bevatten in niet opgeladen toestand een natriumpolysulfide-oplossing.


### Pagina 15

Om nevenreacties te voorkomen, wordt de pH in cel B verhoogd.
Hiervoor is 3,0 M natriumhydroxide-oplossing gebruikt.

2p 30 Bereken de pH van de gebruikte natriumhydroxide-oplossing ($T=298$ K).

Tijdens het opladen treden de volgende halfreacties op:
elektrode A: $2 \text{ H}_2\text{O} \rightarrow \text{ O}_2 + 4 \text{ H}^+ + 4 \text{ e}^-$ (halfreactie 1)
elektrode B: $\text{S}_4^{2-} + 2 \text{ e}^- \rightarrow 2 \text{ S}_2^{2-}$ (halfreactie 2)

1p 31 Geef de vergelijking van de totale reactie die optreedt tijdens het opladen van
de flowbatterij.

2p 32 Leg uit of de pH van de oplossing bij elektrode A door het opladen hoger of
lager wordt.
Chiang stelt dat deze batterij als het ware zuurstof in- en uitademt.

2p 33 Leg uit of de batterij tijdens het leveren van energie zuurstof inademt of juist
uitademt. Doe dit aan de hand van een gegeven uit de halfreacties.

Een van de halfcellen van de flowbatterij bevat een membraan waardoor
zuurstof kan passeren. Dit membraan bestaat onder andere uit een poreuze
koolstoflaag die is gemaakt door het polymeer PAN te verkopen. In figuur 2 is
de structuurformule van een gedeelte uit het midden van een PAN-molecuul
weergegeven. De bindingsstreepjes tussen het C-atoom en het N-atoom zijn
niet weergegeven.

[FIGUUR: Structuurformule van een deel van een PAN-molecuul met herhalende eenheden van -CH2-C(CN)-.]
figuur 2
H H
| |
~CH2-C-CH2-C~
| |
CN CN
PAN

3p 34 Geef de structuurformule van het monomeer waaruit PAN is gevormd. Zorg dat
ook de ontbrekende bindingsstreepjes tussen het C-atoom en het N-atoom zijn
weergegeven.

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-24-1-o
15 / 15
einde