# Eindexamen Scheikunde HAVO 2024 tijdvak 2 > Openbaar eindexamen. Bekijk en oefen het examen: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-2 ## Vraag 1 – Alcoholische gisting: van druivensap naar wijnaroma (3 punten) 3p 1 Geef de vergelijking voor deze omzetting in molecuulformules. Sauvignon blanc is een witte wijn met een passievruchtaroma. Dit aroma wordt onder meer veroorzaakt door de stof 3-MH. De stof 3-MH is niet aanwezig in druivensap, maar wordt door gistcellen gevormd uit de geurloze stof glutathion-3-MH. In figuur 1 zijn de structuurformules van glutathion-3-MH en 3-MH gegeven. figuur 1 HO_C= O H_2N - CH - CH_2 - CH_2 - C -N -CH -C -N -CH_2 -C -OH H CH_3 - CH_2 - CH_2 - CH – CH_2 - CH_2 - OH S CH_2 glutathion-3-MH CH_3 - CH_2 - CH_2 - CH – CH_2 - CH_2 - OH S H 3-MH Glutathion-3-MH is opgebouwd uit een tripeptide en een molecuul 3-MH. De laatste twee eenheden van het tripeptide zijn een cysteïne- en een glycine-eenheid. De eerste aminozuur-eenheid van het tripeptide is anders gekoppeld dan de andere eenheden. Bij deze aminozuur-eenheid is de restgroep via een peptidebinding gekoppeld aan de cysteïne-eenheid. Wat kun je verwachten: Je krijgt een vraag over een chemische omzetting die plaatsvindt tijdens de wijnbereiding, specifiek de vorming van aroma's door gistcellen. Je moet de reactievergelijking voor deze omzetting in molecuulformules opstellen en kloppend maken. Wat moet je kennen: Je moet de molecuulformules van glucose (C₆H₁₂O₆), koolstofdioxide (CO₂) en ethanol (C₂H₆O of C₂H₅OH) kennen. Daarnaast moet je weten dat gistcellen glucose omzetten in ethanol en koolstofdioxide tijdens alcoholische gisting. Wat moet je kunnen: Je moet een reactievergelijking kunnen opstellen met de juiste molecuulformules voor de reactanten en producten. Ook moet je de reactievergelijking kloppend kunnen maken, zodat het aantal atomen van elk element voor en na de pijl gelijk is (wet van behoud van massa). Waar op letten: Let goed op dat je de juiste molecuulformules gebruikt voor glucose, koolstofdioxide en ethanol. Zorg ervoor dat de reactievergelijking volledig in balans is, dus dat de coëfficiënten kloppen. Gebruik geen structuurformules als er om molecuulformules wordt gevraagd, tenzij dit expliciet als alternatief wordt genoemd. Kernbegrippen: reactievergelijking opstellen, molecuulformules, alcoholische gisting, kloppend maken van reactievergelijkingen, wet van behoud van massa Veelgemaakte fouten: - Verkeerde molecuulformule voor glucose of ethanol gebruiken. - De reactievergelijking niet correct kloppend maken (verkeerde coëfficiënten). Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-2/vraag/1 ## Vraag 2 – Aminozuren en ongebruikelijke peptidebindingen (2 punten) Sauvignon blanc is een witte wijn met een passievruchtaroma. Dit aroma wordt onder meer veroorzaakt door de stof 3-MH. De stof 3-MH is niet aanwezig in druivensap, maar wordt door gistcellen gevormd uit de geurloze stof glutathion-3-MH. In figuur 1 zijn de structuurformules van glutathion-3-MH en 3-MH gegeven. Glutathion-3-MH is opgebouwd uit een tripeptide en een molecuul 3-MH. De laatste twee eenheden van het tripeptide zijn een cysteïne- en een glycine-eenheid. De eerste aminozuur-eenheid van het tripeptide is anders gekoppeld dan de andere eenheden. Bij deze aminozuur-eenheid is de restgroep via een peptidebinding gekoppeld aan de cysteïne-eenheid. 2p 2 Voer de volgende opdrachten uit: - Geef de naam van deze eerste aminozuur-eenheid. Gebruik Binas-tabel 67H1 of ScienceData-tabel 13.7c. - Licht toe waarom de restgroepen van cysteïne en glycine niet via een peptidebinding kunnen koppelen en de restgroep van de eerste aminozuur-eenheid wel. Wat kun je verwachten: Deze vraag test je kennis over de structuur van aminozuren, de vorming van peptidebindingen en het herkennen van afwijkende koppelingswijzen binnen peptiden. Je moet een specifiek aminozuur identificeren en uitleggen waarom bepaalde restgroepen wel of geen peptidebinding kunnen vormen. Wat moet je kennen: De algemene structuur van aminozuren (aminogroep, carboxylgroep, restgroep). De definitie en vorming van een peptidebinding (condensatiereactie tussen een aminogroep en een carboxylgroep). De structuurformules van veelvoorkomende aminozuren, inclusief hun restgroepen (Binas-tabel 67H1 of ScienceData-tabel 13.7c). Functionele groepen die betrokken zijn bij condensatiereacties (carboxylgroep, aminogroep). Wat moet je kunnen: Structuurformules van aminozuren en peptiden analyseren. De naam van een aminozuur afleiden uit de structuurformule met behulp van tabellen. Uitleggen waarom bepaalde functionele groepen wel of niet kunnen reageren tot een peptidebinding. De rol van restgroepen bij de vorming van peptidebindingen begrijpen, vooral bij afwijkende koppelingen. Waar op letten: Let goed op de beschrijving van de 'eerste aminozuur-eenheid' en de specifieke koppeling via de restgroep. Dit is cruciaal voor het identificeren van het aminozuur. Zorg ervoor dat je de juiste functionele groepen benoemt (carboxylgroep, aminogroep) die nodig zijn voor een peptidebinding, zowel in de hoofdketen als in de restgroep. Verwar de alfa-carboxylgroep (die standaard betrokken is bij peptidebindingen) niet met een eventuele carboxylgroep in de zijketen. Wees specifiek in je toelichting: benoem welke functionele groep ontbreekt bij cysteïne en glycine en welke aanwezig is bij het eerste aminozuur. Kernbegrippen: aminozuren, peptidebinding, zijketens, condensatiereactie, structuurformules Veelgemaakte fouten: - Het niet herkennen van de ongebruikelijke peptidebinding via de zijketen van glutaminezuur. - Onvoldoende specifieke uitleg; bijvoorbeeld alleen zeggen 'de restgroepen zijn anders' zonder te benoemen welke functionele groep het verschil maakt (de carboxylgroep). - Verwarring tussen de alfa-carboxylgroep en de carboxylgroep in de zijketen. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-2/vraag/2 ## Vraag 3 – Enzymspecificiteit en substraatbinding (1 punt) 1p 3 Geef een verklaring waarom het enzym dat stap 1 katalyseert niet ook stap 2 kan katalyseren. Na het vergisten wordt de gist door middel van bezinken en afschenken gescheiden van de wijn. Dit proces zou sneller uitgevoerd kunnen worden door een andere scheidingsmethode toe te passen. Deze methode berust op hetzelfde verschil in stofeigenschap als bezinken. Wat kun je verwachten: Je moet uitleggen waarom een enzym dat één specifieke reactie katalyseert, niet een andere, vergelijkbare reactie kan katalyseren. Dit heeft te maken met de specifieke eigenschappen van enzymen en hun interactie met substraten. Wat moet je kennen: Je moet de begrippen 'enzymspecificiteit', 'substraatspecificiteit', 'actieve site' en 'ruimtelijke structuur' kennen en begrijpen hoe deze concepten samenhangen bij de werking van enzymen. Ook moet je weten dat enzymen specifieke substraten omzetten. Wat moet je kunnen: Je moet een verklaring kunnen geven voor de specificiteit van enzymen, gebaseerd op de ruimtelijke structuur van het enzym en de substraten. Je moet de theorie kunnen toepassen op een concreet voorbeeld van een reactie met meerdere stappen en verschillende substraten. Waar op letten: Let erop dat je niet alleen zegt dat 'enzymen specifiek zijn', maar dit ook koppelt aan de specifieke substraten (glutathion-3-MH en 3-MH-Cys-Gly) en hun verschillende ruimtelijke structuren. Benoem dat het enzym van stap 1 niet kan binden aan het substraat van stap 2 vanwege deze structurele verschillen. Kernbegrippen: enzymspecificiteit, substraatspecificiteit, actieve site, ruimtelijke structuur Veelgemaakte fouten: - Een te algemeen antwoord geven zoals 'enzymen zijn specifiek' zonder dit te koppelen aan de specifieke substraten in deze reactie. - Niet benoemen dat de ruimtelijke structuur van de substraten (glutathion-3-MH en 3-MH-Cys-Gly) verschillend is. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-2/vraag/3 ## Vraag 5 – Hydrolyse van een ester: 3-MHA (2 punten) In sauvignon blanc is nog een andere stof aanwezig die bijdraagt aan het passievruchtaroma: 3-MHA (figuur 3). De stof 3-MHA is de ester van 3-MH en één andere stof. Tijdens de opslag van de wijn kan hydrolyse van 3-MHA plaatsvinden. Op de uitwerkbijlage is de hydrolyse van 3-MHA onvolledig weergegeven. Maak op de uitwerkbijlage de vergelijking van de hydrolyse van 3-MHA compleet. Gebruik structuurformules voor koolstofverbindingen. Wat kun je verwachten: Je moet de hydrolyse van een ester (3-MHA) tot een alcohol (3-MH) en een carbonzuur (ethaanzuur) in een reactievergelijking met structuurformules compleet maken. Hierbij is het belangrijk dat je water als reactant toevoegt en de juiste structuurformule van het gevormde carbonzuur tekent. Wat moet je kennen: Je moet de definitie en kenmerken van een ester, hydrolyse, alcohol en carbonzuur kennen. Ook moet je weten hoe je een reactievergelijking opstelt en structuurformules correct weergeeft. Wat moet je kunnen: Je moet een esterbinding kunnen herkennen en weten hoe deze splitst tijdens hydrolyse. Je moet de structuurformules van de reactanten (3-MHA en water) en producten (3-MH en ethaanzuur) correct kunnen tekenen en de reactievergelijking kloppend maken. Waar op letten: Let erop dat je water (H₂O) als reactant voor de pijl plaatst. Zorg ervoor dat de structuurformule van ethaanzuur (CH₃COOH) correct is na de pijl. Controleer of de elementbalans van de complete vergelijking klopt. Verbreek de esterbinding op de juiste plaats. Kernbegrippen: ester, hydrolyse, reactievergelijking, structuurformule, alcohol, carbonzuur Veelgemaakte fouten: - Vergeten om water (H₂O) als reactant toe te voegen. - De structuur van het gevormde carbonzuur (ethaanzuur) onjuist tekenen. - De esterbinding op de verkeerde plek verbreken. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-2/vraag/5 ## Vraag 7 – Berekening van de nieuwe totale OAV na omzetting van 3-MHA naar 3-MH (4 punten) De totale OAV van 3-MH en 3-MHA bij elkaar opgeteld is volgens tabel 1 gelijk aan 9,3 · 10². Wanneer sauvignon blanc lang bewaard wordt, zal het passievruchtaroma minder sterk worden. Een oorzaak hiervan is de omzetting van 3-MHA tot 3-MH. De totale OAV neemt hierdoor af. Na een bepaalde tijd is 50% van de 3-MHA in tabel 1 omgezet tot 3-MH. Bereken de nieuwe totale OAV. Gebruik de volgende gegevens: − waarden uit tabel 1; − uit 1,3 gram 3-MHA wordt 1,0 gram 3-MH gevormd. Wat kun je verwachten: Je moet de nieuwe totale Odour Activity Value (OAV) berekenen nadat een deel van 3-MHA is omgezet naar 3-MH. Dit vereist het toepassen van concentratieberekeningen, procentrekenen, massaverhoudingen en de formule voor OAV. Wat moet je kennen: Je moet de formule voor OAV kennen en begrijpen hoe je concentraties en massaverhoudingen gebruikt in berekeningen. Ook is kennis van procentrekenen essentieel. Wat moet je kunnen: Je moet in staat zijn om: 1. De nieuwe concentratie van 3-MHA te berekenen na omzetting. 2. De hoeveelheid nieuw gevormde 3-MH te berekenen met behulp van de massaverhouding. 3. De nieuwe totale concentratie van 3-MH te bepalen. 4. De OAV voor zowel 3-MHA als 3-MH te berekenen met de nieuwe concentraties. 5. De totale OAV te berekenen door de individuele OAV's op te tellen. Waar op letten: Let goed op de volgende punten: - Vergeet niet de nieuw gevormde 3-MH op te tellen bij de al aanwezige hoeveelheid 3-MH. - Pas de massaverhouding (1,0 gram 3-MH uit 1,3 gram 3-MHA) correct toe. - Voer de berekeningen stapsgewijs uit en controleer je afrondingen en significantie. - Bereken de OAV voor beide stoffen en tel deze bij elkaar op voor de totale OAV. Kernbegrippen: concentratieberekening, procentrekenen, massverhouding, stoichiometrie, toepassen van formules, massaverhouding, Odour Activity Value (OAV) Veelgemaakte fouten: - Vergeten de nieuw gevormde 3-MH op te tellen bij de al aanwezige hoeveelheid 3-MH. - De massaverhouding (1,0/1,3) verkeerd toepassen (bijvoorbeeld omgekeerd). - Afrondingsfouten of onjuiste significantie in het eindantwoord. - Alleen de OAV van één van de stoffen berekenen in plaats van de totale OAV. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-2/vraag/7 ## Vraag 8 – Smeltpunten en toestandsfasen in een hoogoven (2 punten) 2p 8 Voer de volgende opdrachten uit: - Geef de minimumtemperatuur waartegen een hoogovenwand bestand moet zijn. Gebruik Binas-tabel 40A of ScienceData-tabel 8.1. - Leg uit aan de hand van een getalwaarde uit Binas-tabel 42A of ScienceData-tabel 8.3 dat magnesiumoxide vast is bij deze minimum- temperatuur. Magnesiumoxide wordt gemaakt uit bischofiet: MgCl_2 · 6H_2O. Bischofiet is een vaste stof die kan worden gewonnen uit een meters dikke bischofiet-laag die zich op ongeveer anderhalve kilometer onder de grond bevindt. Door een metalen buis wordt water in deze laag geïnjecteerd. Het bischofiet lost hierin op. Wat kun je verwachten: Je moet de minimumtemperatuur bepalen waartegen een hoogovenwand bestand moet zijn en uitleggen waarom magnesiumoxide bij die temperatuur vast is. Dit doe je door stofeigenschappen op te zoeken in Binas of ScienceData. Wat moet je kennen: Je moet de begrippen 'smeltpunt' en 'toestandsfasen' kennen en begrijpen hoe deze gerelateerd zijn aan de temperatuur. Ook moet je weten dat een hoogovenwand bestand moet zijn tegen de temperatuur van vloeibaar ijzer. Wat moet je kunnen: Je moet stofeigenschappen (zoals smeltpunten) kunnen opzoeken in Binas-tabel 40A/42A of ScienceData-tabel 8.1/8.3. Vervolgens moet je deze gegevens kunnen gebruiken om een conclusie te trekken over de toestand van een stof bij een bepaalde temperatuur. Waar op letten: Let goed op dat je de juiste Binas-tabel gebruikt (40A/8.1 voor ijzer, 42A/8.3 voor magnesiumoxide) en dat je het smeltpunt opzoekt, niet het kookpunt. Controleer of je de juiste stof opzoekt (magnesiumoxide, niet magnesium). Vergeet niet de uitleg te geven waarom magnesiumoxide vast is bij de gevraagde temperatuur en let op de eenheden (K of °C). Kernbegrippen: smeltpunt, toestandsfasen, opzoeken van stofeigenschappen in Binas, hoogovenproces Veelgemaakte fouten: - Verkeerde Binas-tabel gebruiken. - Kookpunt in plaats van smeltpunt opzoeken. - Verkeerde stof opzoeken (bijv. magnesium i.p.v. magnesiumoxide). - Vergeten de uitleg te geven in het tweede deel van de vraag. - Eenheden (K en °C) door elkaar halen of vergeten. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-2/vraag/8 ## Vraag 9 – Oplossen van Bischofiet: Een Zouthydraat in Water (3 punten) 3p 9 Geef de vergelijking van dit oplossen van bischofiet. Geef ook de toestandsaanduidingen. Doordat het bischofiet oplost, ontstaat een ruimte die caverne wordt genoemd. Deze caverne is gevuld met een oplossing van magnesiumchloride (MgCl_2). Op deze oplossing wordt een vloeistoflaag aangebracht die dak-olie wordt genoemd. De dak-olie voorkomt dat de zoutlagen boven de bischofiet-laag oplossen, zie figuur 1. figuur 1 MgCl_2-oplossing H_2O H_2O H_2O bovenste grondlaag zoutlagen dak-olie H_2O caverne MgCl_2-oplossing bischofiet-laag Wat kun je verwachten: Je moet de oplosvergelijking van bischofiet (een zouthydraat) in water kunnen opstellen, inclusief de juiste formules, ionen, en toestandsaanduidingen. Wat moet je kennen: Je moet de definitie van een zouthydraat kennen en weten hoe deze dissocieert in water. Je moet de formules van veelvoorkomende ionen en de bijbehorende ladingen kennen. Ook moet je de betekenis van toestandsaanduidingen (s, l, aq) kennen. Wat moet je kunnen: Je moet een kloppende oplosvergelijking kunnen opstellen voor een zouthydraat, waarbij je het zout splitst in de juiste ionen en het kristalwater correct verwerkt. Je moet de juiste toestandsaanduidingen kunnen toevoegen aan elke stof in de vergelijking. Waar op letten: Let goed op het kristalwater (6H₂O) in bischofiet; dit komt vrij als vloeibaar water (l). Zorg ervoor dat het zout MgCl₂ volledig dissocieert in de afzonderlijke ionen (Mg²⁺ en 2Cl⁻) met de juiste ladingen en stoichiometrie. Controleer of alle toestandsaanduidingen correct zijn (s voor vast, aq voor opgelost in water, l voor vloeibaar water). Kernbegrippen: oplosvergelijking, zouthydraat, ionen, toestandsaanduidingen, dissociatie Veelgemaakte fouten: - Vergeten van het kristalwater (6H₂O) in de reactievergelijking. - Incorrecte toestandsaanduidingen, met name voor het water dat vrijkomt ((l) en niet (aq)). - Het niet opsplitsen van het zout MgCl₂ in zijn ionen (Mg²⁺ en 2Cl⁻). - Incorrecte ladingen of stoichiometrie van de ionen. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-2/vraag/9 ## Vraag 10 – Structuurformule van ethaan-1,2-diol (2 punten) 2p 10 Geef de structuurformule van ethaan-1,2-diol. Doordat in het water een kleine hoeveelheid zuurstof is opgelost, kan corrosie van de metalen buis optreden. Aan het water wordt daarom een kleine hoeveelheid natriumsulfiet-oplossing (Na₂SO₃) toegevoegd, waardoor corrosie wordt verhinderd. In de buis treden de volgende halfreacties op: SO_3^2- + H_2O → SO_4^2- + 2H^+ + 2e^- (halfreactie a) O_2 + 2 H_2O + 4 e^- → 4 OH^- (halfreactie b) Bij de omzetting van sulfiet tot sulfaat blijkt de pH van de oplossing in de buis niet te veranderen. Wat kun je verwachten: Je moet de structuurformule van ethaan-1,2-diol kunnen tekenen, gebaseerd op de systematische naamgeving. Wat moet je kennen: Je moet de regels van systematische naamgeving kennen voor alkanen en alcoholen, inclusief de betekenis van voorvoegsels (zoals 'eth-') en achtervoegsels (zoals '-diol') en nummers die de positie van functionele groepen aangeven. Wat moet je kunnen: Je moet een systematische naam kunnen omzetten naar een correcte structuurformule, waarbij je rekening houdt met het aantal koolstofatomen, het aantal en de positie van hydroxylgroepen, en de juiste valentie van alle atomen (vooral koolstof en waterstof). Waar op letten: Let op het juiste aantal koolstofatomen ('ethaan' = 2 C-atomen), het aantal OH-groepen ('-diol' = 2 OH-groepen) en hun plaatsing ('1,2-'). Zorg ervoor dat elk koolstofatoom vier bindingen heeft en elk waterstofatoom één binding. Vergeet geen waterstofatomen toe te voegen om de valenties te verzadigen. Kernbegrippen: systematische naamgeving, structuurformules, alkanen, alcoholen, functionele groepen, hydroxylgroep Veelgemaakte fouten: - Verkeerd aantal koolstofatomen (niet 'eth-'). - Verkeerde plaatsing van de OH-groepen (bijv. beide op C1, wat ethaan-1,1-diol is). - Onjuist aantal bindingen voor koolstof (niet 4) of waterstof (niet 1). - Vergeten van waterstofatomen. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-2/vraag/10 ## Vraag 11 – Redoxreactie en pH-verandering bij corrosiepreventie (3 punten) Doordat in het water een kleine hoeveelheid zuurstof is opgelost, kan corrosie van de metalen buis optreden. Aan het water wordt daarom een kleine hoeveelheid natriumsulfiet-oplossing (Na₂SO₃) toegevoegd, waardoor corrosie wordt verhinderd. In de buis treden de volgende halfreacties op: SO₃²⁻ + H₂O → SO₄²⁻ + 2H⁺ + 2e⁻ (halfreactie a) O₂ + 2 H₂O + 4 e⁻ → 4 OH⁻ (halfreactie b) Bij de omzetting van sulfiet tot sulfaat blijkt de pH van de oplossing in de buis niet te veranderen. 3p 11 Voer de volgende opdrachten uit: – Leid de vergelijking af van de totale reactie die in de buis optreedt. – Licht toe dat uit de vergelijking van de totale reactie blijkt dat de pH niet verandert door de omzetting van sulfiet tot sulfaat. Wat kun je verwachten: Je moet de vergelijking van een totale redoxreactie afleiden uit gegeven halfreacties en vervolgens uitleggen waarom de pH van de oplossing niet verandert tijdens deze reactie. Wat moet je kennen: Je moet de concepten van redoxreacties, halfreacties en totaalreacties kennen. Ook is kennis van pH en neutralisatie van belang. Wat moet je kunnen: Je moet halfreacties kunnen combineren tot een totaalreactie, waarbij je elektronen en eventueel H⁺, OH⁻ en H₂O deeltjes correct wegstreept. Daarnaast moet je kunnen beredeneren wat het effect is van de gevormde of verbruikte deeltjes op de pH van een oplossing. Waar op letten: Let goed op de vermenigvuldigingsfactoren om het aantal elektronen in de halfreacties gelijk te maken. Zorg ervoor dat je alle deeltjes (elektronen, H⁺, OH⁻, H₂O) correct wegstreept of combineert. Vergeet niet een duidelijke toelichting te geven waarom de pH niet verandert, gebaseerd op de uiteindelijke totaalreactie. Kernbegrippen: redoxreactie, halfreactie, totaalreactie opstellen, pH, neutralisatie Veelgemaakte fouten: - Verkeerde vermenigvuldigingsfactor voor de halfreacties gebruiken. - Elektronen niet correct wegstrepen. - H⁺ en OH⁻ niet herkennen als deeltjes die de pH beïnvloeden en die elkaar kunnen neutraliseren. - Vergeten watermoleculen weg te strepen na het combineren van H⁺ en OH⁻. - Onvolledige toelichting geven voor de constante pH. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-2/vraag/11 ## Vraag 12 – Corrosie voorkomen met sulfiet (1 punt) 1p 12 Verklaar dat het toevoegen van sulfiet-ionen corrosie verhindert. De MgCl₂-oplossing die uit de bodem wordt gewonnen, wordt verzameld in bezinkbakken. Aan de MgCl₂-oplossing wordt de vaste stof dolime toegevoegd. Dolime is een mengsel van de stoffen calciumoxide en magnesiumoxide. Wanneer dolime aan de MgCl₂-oplossing wordt toegevoegd, treedt reactie 1 op. Door reactie 1 ontstaan de vaste stof magnesiumhydroxide (Mg(OH)₂) en een oplossing van calciumchloride (CaCl₂). \undersetdolimeCaO + MgO + 2 H_2O + Mg^2+ → 2 Mg(OH)_2 + Ca^2+ \quad (reactie 1) Wat kun je verwachten: Je moet uitleggen hoe sulfiet-ionen corrosie tegengaan, gebaseerd op de gegeven reacties en context. Wat moet je kennen: Je moet de begrippen 'corrosie', 'redoxreactie', 'oxidator' en 'reductor' kennen. Ook moet je weten dat zuurstof vaak de oorzaak is van corrosie. Wat moet je kunnen: Je moet de rol van sulfiet als reductor kunnen identificeren en uitleggen hoe het reageert met zuurstof, waardoor zuurstof niet meer met het metaal kan reageren. Waar op letten: Let erop dat je expliciet vermeldt dat zuurstof de corrosie veroorzaakt en dat sulfiet met zuurstof reageert *in plaats van* met het metaal. Benoem dat sulfiet de zuurstof 'wegvangt'. Kernbegrippen: redoxreactie, corrosie, oxidator, reductor, concurrerende reacties Veelgemaakte fouten: - Niet expliciet benoemen dat zuurstof de oorzaak is van de corrosie. - Vergeten te vermelden dat de zuurstof nu met sulfiet reageert *in plaats van* met het metaal van de buis. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-2/vraag/12 ## Vraag 13 – Stoichiometrische berekening: Mg(OH)₂ productie uit MgCl₂ (2 punten) De MgCl₂-oplossing die uit de bodem wordt gewonnen, wordt verzameld in bezinkbakken. Aan de MgCl₂-oplossing wordt de vaste stof dolime toegevoegd. Dolime is een mengsel van de stoffen calciumoxide en magnesiumoxide. Wanneer dolime aan de MgCl₂-oplossing wordt toegevoegd, treedt reactie 1 op. Door reactie 1 ontstaan de vaste stof magnesiumhydroxide (Mg(OH)₂) en een oplossing van calciumchloride (CaCl₂). CaO + MgO + 2 H₂O + Mg²⁺ → 2 Mg(OH)₂ + Ca²⁺ (reactie 1) (onder CaO + MgO staat een accolade met het woord dolime) Bereken hoeveel ton Mg(OH)₂ gemaakt kan worden uitgaande van 1,0 ton MgCl₂ en voldoende dolime. 1,0 ton = 1,0·10³ kg. Wat kun je verwachten: Je moet de massa van een product berekenen, uitgaande van de massa van een reactant en een gegeven reactievergelijking. Dit omvat het omrekenen van eenheden, het gebruik van molaire massa's en molverhoudingen. Wat moet je kennen: Je moet de concepten van stoichiometrie, mol, molaire massa en molverhoudingen kennen. Ook moet je weten hoe je eenheden correct omrekent (bijvoorbeeld ton naar gram en vice versa). Wat moet je kunnen: Je moet in staat zijn om: 1. De molaire massa van stoffen te berekenen. 2. Massa om te zetten naar mol en mol naar massa. 3. De juiste molverhouding uit een reactievergelijking te halen. 4. Eenheden correct om te rekenen (ton, kg, gram). Waar op letten: Let goed op de volgende punten: * Zet de gegeven massa (1,0 ton MgCl₂) om naar gram voordat je de chemische hoeveelheid (mol) berekent. * Gebruik de juiste molaire massa's voor MgCl₂ en Mg(OH)₂. * De molverhouding tussen MgCl₂ (via Mg²⁺) en Mg(OH)₂ is 1:2. Dit is cruciaal voor de berekening. * Reken het eindantwoord terug naar ton, zoals gevraagd in de vraag. * Laat je niet afleiden door 'dolime'; de vraag specificeert dat er 'voldoende dolime' is, wat betekent dat MgCl₂ de beperkende factor is. Kernbegrippen: stoichiometrie, rekenen met mol, molaire massa, molverhouding, eenheden omrekenen Veelgemaakte fouten: - Vergeten de massa om te rekenen van ton naar gram. - Incorrecte molverhouding gebruiken (de verhouding MgCl₂ : Mg(OH)₂ is 1:2, afgeleid van Mg²⁺ : Mg(OH)₂). - Verkeerde molaire massa's gebruiken. - Het eindantwoord niet terugrekenen naar ton. - Verward raken door de aanwezigheid van 'dolime' en denken dat het een beperkende factor is. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-2/vraag/13 ## Vraag 14 – Blokschema van een chemisch proces (4 punten) Maak het blokschema op de uitwerkbijlage compleet. - Teken de ontbrekende reactor (R) en scheidingsruimte (S) in het blokschema. Houd hierbij rekening met de plaats waar de stofstromen de bezinkbak verlaten. - Teken de ontbrekende pijlen. - Noteer de nummers van de stoffen bij de juiste pijl. 1 vast CaCl₂ 2 vast Mg(OH)₂ 3 vast MgO 4 CaCl₂-oplossing 5 vast dolime 6 water (vloeibaar of gasvormig) - Je mag de nummers vaker dan één keer gebruiken. Wat kun je verwachten: Je moet een onvolledig blokschema aanvullen met ontbrekende procesonderdelen (reactor en scheidingsruimte), stofstromen en de bijbehorende stoffen. Dit vereist inzicht in chemische processen en scheidingsmethoden. Wat moet je kennen: Je moet de betekenis van een blokschema kennen en de symbolen voor een reactor (R) en scheidingsruimte (S). Daarnaast is kennis van de stoffen en hun aggregatietoestanden (vast, vloeibaar, gasvormig) essentieel, evenals basiskennis van chemische reacties en scheidingsmethoden zoals bezinken en indampen. Wat moet je kunnen: Je moet een blokschema kunnen lezen en interpreteren, en op basis van een beschrijving procesonderdelen en stofstromen correct kunnen plaatsen en labelen. Dit omvat het tekenen van pijlen voor stofstromen en het noteren van de juiste stoffen bij deze pijlen. Waar op letten: Let goed op de plaats waar de stofstromen de bezinkbak verlaten (bovenkant voor oplossing, onderkant voor vaste stof). Zorg ervoor dat de stroom van stof 2 (vast Mg(OH)₂) correct wordt gesplitst. Verbind de reactor (R) en scheidingsruimte (S) logisch met de juiste in- en uitgaande stofstromen. Controleer of de producten van de reacties in R en S correct zijn weergegeven. Kernbegrippen: blokschema, procesindustrie, scheidingsmethoden, bezinken, indampen, reactor, stofstroom Veelgemaakte fouten: - Vaste stof (precipitaat) verlaat de bezinkbak aan de bovenkant en de oplossing aan de onderkant (verkeerde dichtheden). - Vergeten de stroom van Mg(OH)₂ te splitsen zoals beschreven in de tekst. - De verkeerde stoffen aan de reactor (R) of scheidingsruimte (S) koppelen. - De producten van de reacties in R en S verwarren. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-2/vraag/14 ## Vraag 15 – Afleiden van de formule van een fosfide-ion uit een verhoudingsformule (2 punten) 2p 15 Leid met behulp van de verhoudingsformule Mg_3P_2 de formule van het fosfide-ion af. Bij de reactie van magnesiumfosfide met waterdamp ontstaan uitsluitend de stoffen fosfine (PH_3) en magnesiumhydroxide (Mg(OH)_2). Wat kun je verwachten: Je moet de formule van een ion kunnen afleiden uit de verhoudingsformule van een zout, door gebruik te maken van de elektroneutraliteit van de verbinding en de bekende lading van één van de ionen. Wat moet je kennen: Je moet de lading van magnesiumionen (Mg²⁺) kennen. Je moet het principe van elektroneutraliteit van zouten begrijpen, wat betekent dat de totale positieve lading gelijk moet zijn aan de totale negatieve lading. Wat moet je kunnen: Je moet de totale positieve lading kunnen berekenen op basis van het aantal en de lading van de positieve ionen. Je moet vervolgens de totale negatieve lading kunnen bepalen en deze verdelen over het aantal negatieve ionen om de lading per ion af te leiden. Tot slot moet je de formule van het ion correct kunnen opschrijven. Waar op letten: Let goed op de lading van het magnesiumion (Mg²⁺). Vergeet niet de totale negatieve lading te delen door het aantal fosforatomen (2) om de lading per fosfide-ion te vinden. Zorg ervoor dat je de afleiding duidelijk en stapsgewijs presenteert, want een correct antwoord zonder afleiding of met een foutieve afleiding levert geen punten op. Kernbegrippen: ionen, zouten, verhoudingsformule, lading van ionen, elektroneutraliteit Veelgemaakte fouten: - De lading van een magnesiumion niet weten (Mg is een aardalkalimetaal en vormt dus Mg²⁺ ionen). - Vergeten te delen door het aantal fosforatomen (2) om de lading per ion te vinden. - Een rekenfout maken bij het vermenigvuldigen van 3 x 2+. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-2/vraag/15 ## Vraag 16 – Reactievergelijking opstellen: Magnesiumfosfide en Waterdamp (2 punten) Bij de reactie van magnesiumfosfide met waterdamp ontstaan uitsluitend de stoffen fosfine (PH₃) en magnesiumhydroxide (Mg(OH)₂). Geef de vergelijking van deze reactie. Wat kun je verwachten: Je krijgt een beschrijving van een chemische reactie en de namen van de beginstoffen en reactieproducten. Je moet de volledige en gebalanceerde reactievergelijking opstellen. Wat moet je kennen: Je moet de chemische formules van de genoemde stoffen kennen of kunnen afleiden. In dit geval zijn de formules van de producten (fosfine en magnesiumhydroxide) gegeven. Je moet ook de basisprincipes van het balanceren van reactievergelijkingen beheersen, inclusief de wet van behoud van massa. Wat moet je kunnen: Je moet in staat zijn om een reactievergelijking op te stellen door de juiste formules van reactanten en producten te noteren en deze vervolgens te balanceren, zodat het aantal atomen van elk element aan beide zijden van de pijl gelijk is. Let hierbij goed op samengestelde ionen zoals de hydroxidegroep (OH). Waar op letten: Let op het correct noteren van de chemische formules, zelfs als ze in de vraagtekst staan. Zorg ervoor dat alle atomen (Mg, P, H, O) aan beide zijden van de reactiepijl in gelijke aantallen voorkomen. Wees extra alert bij het balanceren van de (OH)-groep in magnesiumhydroxide; behandel deze als een eenheid waar mogelijk om tel-fouten te voorkomen. Kernbegrippen: Reactievergelijking opstellen, Balans van atomen, Stoichiometrie, Chemische formules Veelgemaakte fouten: - Incorrecte coëfficiënten gebruiken bij het balanceren van de reactievergelijking. - Verkeerde chemische formules voor de stoffen gebruiken, hoewel deze in de opgave gegeven zijn. - De (OH)-groep in magnesiumhydroxide niet als eenheid zien bij het balanceren, wat kan leiden tot fouten in het tellen van H- en O-atomen. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-2/vraag/16 ## Vraag 17 – Berekening van het aantal magnesiumfosfidepillen voor een specifieke fosfineconcentratie (3 punten) Op de website van een leverancier van magnesiumfosfidepillen staat het volgende vermeld: 1 magnesiumfosfidepil zal maximaal 0,20 gram fosfine vormen. 3p 17 Bereken hoeveel magnesiumfosfidepillen minimaal in het ruim van het schip uit het tekstfragment zijn gelegd om een concentratie fosfine van 300 massa-ppm te krijgen. Gebruik de volgende aannames: – De dichtheid van de lucht in het ruim was 1,293 kg m⁻³. – Het volume van het ruim van het schip was 925 m³. Wat kun je verwachten: Je moet berekenen hoeveel magnesiumfosfidepillen nodig zijn om een bepaalde concentratie fosfine (in massa-ppm) te bereiken in een gegeven volume lucht, rekening houdend met de dichtheid van de lucht en de fosfineproductie per pil. Wat moet je kennen: Je moet de definities en formules kennen voor dichtheid, concentratie (inclusief massa-ppm) en het omrekenen van eenheden (gram naar kilogram). Wat moet je kunnen: Je moet in staat zijn om: 1. De massa van de lucht in het ruim te berekenen met behulp van de dichtheid en het volume. 2. De benodigde massa fosfine te berekenen op basis van de massa-ppm concentratie en de totale massa lucht. 3. Het aantal pillen te berekenen door de totale benodigde massa fosfine te delen door de fosfineproductie per pil. 4. Consistent omgaan met eenheden (bijvoorbeeld gram en kilogram). Waar op letten: Let goed op de volgende punten: * Zorg ervoor dat je massa-ppm correct interpreteert (delen door 1.000.000, niet door 1000). * Wees consistent met je eenheden; reken alle massa's om naar gram of kilogram voordat je gaat rekenen. * Voorkom tussentijdse afrondingsfouten die de einduitkomst kunnen beïnvloeden. Kernbegrippen: dichtheid, concentratie, massa-ppm, eenheden omrekenen Veelgemaakte fouten: - Verkeerd gebruik van massa-ppm (bijvoorbeeld delen door 1000 i.p.v. 1.000.000). - Eenheidsfout: grammen en kilograms door elkaar gebruiken zonder om te rekenen. - Afrondingsfouten door tussentijds afronden. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-2/vraag/17 ## Vraag 18 – Veiligheidsinspectie: H-zinnen en gezondheid (2 punten) Een veiligheidsinspecteur die de lading van een binnenvaartschip controleert, moet rekening houden met de aanwezigheid en bijbehorende gevaren van fosfine. Op de veiligheidskaart van fosfine staan de volgende H-zinnen vermeld: H220, H250, H280, H314, H318, H330, H400. Niet alle H-zinnen zijn van belang voor de gezondheid van de veiligheidsinspecteur. 2p 18 Geef het nummer van een van deze H-zinnen die niet van belang is voor de gezondheid van de veiligheidsinspecteur en leg uit waarom deze H-zin niet van belang is. Gebruik Binas-tabel 97E of ScienceData-tabel 38.3. Noteer je antwoord als volgt: – nummer H-zin: ... – uitleg: ... Wat kun je verwachten: Je moet een H-zin identificeren die niet relevant is voor de gezondheid van een veiligheidsinspecteur en dit kunnen uitleggen. Wat moet je kennen: De betekenis van verschillende H-zinnen, zoals te vinden in Binas-tabel 97E of ScienceData-tabel 38.3. Wat moet je kunnen: De betekenis van H-zinnen interpreteren en toepassen op een specifieke situatie (de gezondheid van een inspecteur). Waar op letten: Kies een H-zin die een gevaar beschrijft dat niet direct van invloed is op de gezondheid van de menselijke inspecteur in de gegeven context. Vermijd H-zinnen die wel relevant zijn voor de gezondheid, zoals die betrekking hebben op inademing of huidcontact. Kernbegrippen: Gevarensymbolen, H-zinnen, Risicoanalyse, Veiligheid Veelgemaakte fouten: - Een H-zin kiezen die wel relevant is voor de gezondheid van de inspecteur (bijv. H330 - dodelijk bij inademing, H314 - veroorzaakt brandwonden). - Een correcte H-zin kiezen maar een onjuiste of onvolledige uitleg geven. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-2/vraag/18 ## Vraag 19 – Verbrandingsreactie van fosfine (3 punten) 3p 19 Geef de vergelijking van de verbrandingsreactie van fosfine. Spontane ontbranding komt doordat de reactie waarbij fosfine ontstaat exotherm is. De temperatuur stijgt als gevolg hiervan, waardoor fosfine kan ontbranden. Daarom bevatten magnesiumfosfidepillen ammoniumcarbamaat (NH_2CO_2NH_4). De aanwezigheid van ammoniumcarbamaat in de pillen verkleint de kans op spontane ontbranding. Als de temperatuur boven de 60 °C komt, zal ammoniumcarbamaat ontleden volgens reactie 1. NH_2CO_2NH_4 (s) → 2NH_3 (g) + CO_2 (g) (reactie 1) Wat kun je verwachten: Je moet de vergelijking van de verbrandingsreactie van fosfine kunnen opstellen. Dit betekent dat je de juiste reactanten en producten moet identificeren en de reactievergelijking kloppend moet maken. Wat moet je kennen: Je moet weten wat een verbrandingsreactie inhoudt (reactie met zuurstof). Je moet de formule van fosfine (PH₃) en fosforzuur (H₃PO₄) kennen of kunnen afleiden. Kennis van naamgeving van zuren is hierbij nuttig. Wat moet je kunnen: Je moet een reactievergelijking kunnen opstellen en kloppend maken (elementenbalans). Waar op letten: Let goed op de juiste formules van de stoffen, met name fosforzuur (H₃PO₄) en niet fosforigzuur (H₃PO₃). Zorg ervoor dat de elementenbalans correct is voor alle atomen (P, H, O). Vergeet niet dat zuurstof (O₂) een reactant is bij een verbrandingsreactie. Kernbegrippen: verbrandingsreactie, reactievergelijking opstellen, elementenbalans, naamgeving zuren Veelgemaakte fouten: - Verkeerde formule voor fosforzuur gebruiken (bijvoorbeeld H₃PO₃, fosforigzuur, in plaats van H₃PO₄). - Fouten maken bij het kloppend maken van de reactievergelijking (de elementenbalans). - Vergeten dat zuurstof (O₂) een reactant is bij een verbrandingsreactie. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-2/vraag/19 ## Vraag 20 – Berekening van Reactiewarmte met Vormingswarmtes (3 punten) Spontane ontbranding komt doordat de reactie waarbij fosfine ontstaat exotherm is. De temperatuur stijgt als gevolg hiervan, waardoor fosfine kan ontbranden. Daarom bevatten magnesiumfosfidepillen ammoniumcarbamaat (NH₂CO₂NH₄). De aanwezigheid van ammoniumcarbamaat in de pillen verkleint de kans op spontane ontbranding. Als de temperatuur boven de 60 °C komt, zal ammoniumcarbamaat ontleden volgens reactie 1. NH₂CO₂NH₄ (s) → 2 NH₃ (g) + CO₂ (g) (reactie 1) 3p 20 Bereken de reactiewarmte van reactie 1 per mol ammoniumcarbamaat. Gebruik: – Binas-tabel 57 of ScienceData-tabel 9.2; – de vormingswarmte van ammoniumcarbamaat: -6,43·10⁵ J mol⁻¹. Wat kun je verwachten: Je moet de reactiewarmte van een gegeven reactie berekenen met behulp van vormingswarmtes. Dit doe je door de vormingswarmtes van de producten en reactanten te gebruiken, waarbij je rekening houdt met de stoichiometrische coëfficiënten. Wat moet je kennen: Je moet de definitie van reactiewarmte en vormingswarmte kennen. Ook moet je de Wet van Hess beheersen, die stelt dat de reactiewarmte gelijk is aan de som van de vormingswarmtes van de producten min de som van de vormingswarmtes van de reactanten (ΔH_reactie = ΣΔH_vorming(producten) - ΣΔH_vorming(reactanten)). Je moet weten hoe je Binas-tabel 57 of ScienceData-tabel 9.2 gebruikt om vormingswarmtes op te zoeken. Wat moet je kunnen: Je moet in staat zijn om de juiste vormingswarmtes op te zoeken in Binas of ScienceData. Je moet de Wet van Hess correct toepassen, inclusief het verwerken van de stoichiometrische coëfficiënten. Je moet nauwkeurig kunnen rekenen met positieve en negatieve getallen en de juiste eenheden gebruiken. Waar op letten: Let goed op het correct overnemen van de vormingswarmtes uit Binas/ScienceData. Vergeet niet de stoichiometrische coëfficiënten (zoals de '2' voor NH₃) mee te nemen in je berekening. Controleer of je de formule correct toepast (producten min reactanten) en wees extra alert op tekenfouten, vooral bij dubbele minnen. Kernbegrippen: reactiewarmte, vormingswarmte, wet van Hess, endotherme reactie Veelgemaakte fouten: - Verkeerd overnemen van waarden uit Binas. - Vergeten van de stoichiometrische coëfficiënten (de '2' voor NH₃). - Fout in de formule: reactanten - producten in plaats van producten - reactanten. - Teken-fouten bij het berekenen, vooral met de dubbele min ( -- = + ). Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-2/vraag/20 ## Vraag 21 – Spontane ontbranding van fosfine voorkomen (2 punten) De kans op spontane ontbranding van fosfine is het grootst dicht bij de pil, waar de fosfineconcentraties hoog kunnen oplopen. De ontleding van ammoniumcarbamaat (reactie 1) verkleint deze kans op twee manieren: – Manier 1: de ontleding van ammoniumcarbamaat is endotherm. – Manier 2: bij de ontleding van ammoniumcarbamaat ontstaan gassen. Leg voor elke manier uit hoe deze de kans op spontane ontbranding van fosfine verkleint. Noteer je antwoord als volgt: Manier 1: ... Manier 2: ... Wat kun je verwachten: Je moet uitleggen hoe twee specifieke eigenschappen van de ontleding van ammoniumcarbamaat de kans op spontane ontbranding van fosfine verkleinen. Je antwoord moet duidelijk de oorzaak en het gevolg beschrijven voor elke manier. Wat moet je kennen: Je moet de concepten van endotherme en exotherme reacties begrijpen, inclusief hun effect op temperatuur. Daarnaast moet je weten wat nodig is voor een verbrandingsreactie (brandstof, oxidator, ontbrandingstemperatuur) en hoe concentraties van gassen de reactiesnelheid en kans op ontbranding beïnvloeden. Wat moet je kunnen: Je moet in staat zijn om een causaal verband te leggen tussen de eigenschappen van een chemische reactie (endotherm, gasvorming) en de omstandigheden die nodig zijn voor een andere reactie (spontane ontbranding). Dit betekent dat je de effecten van temperatuur en concentratie op reacties moet kunnen verklaren. Waar op letten: Let erop dat je voor elke manier een volledige uitleg geeft. Voor manier 1, leg uit hoe 'endotherm' leidt tot een temperatuurdaling en hoe dit de ontbrandingstemperatuur beïnvloedt. Voor manier 2, leg uit hoe 'ontstaan van gassen' de concentratie van fosfine of zuurstof beïnvloedt en waarom dit de kans op ontbranding verkleint. Vermijd algemene uitspraken zonder concrete link naar de ontbranding. Kernbegrippen: Endotherme en exotherme reacties, Reactiewarmte, Verbrandingsreactie, Reactieomstandigheden, Concentratie Veelgemaakte fouten: - Voor manier 1: niet expliciet de link leggen tussen 'endotherm', 'temperatuurdaling' en het 'niet bereiken van de ontbrandingstemperatuur'. - Voor manier 2: alleen noemen dat er gassen ontstaan, zonder uit te leggen wat het effect daarvan is op de concentratie van fosfine of zuurstof. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-2/vraag/21 ## Vraag 22 – Samenstelling van de U-235 atoomkern (2 punten) 2p 22 Hoeveel protonen en neutronen bevat de kern van een atoom U-235? Noteer je antwoord als volgt: Aantal protonen: ... Aantal neutronen: ... Tot nu toe wordt uraan in de vorm van toerts afgegraven uit mijnen. Bij een jaarlijkse wereldwijde behoefte van 6,0 × 10^7 kg uraan zullen deze mijnen een voorraad uraan hebben voor slechts 80 jaar. Zeewater is een veel grotere bron van uraan. Winning van uraan uit zeewater staat daarom in de belangstelling. Een probleem hierbij is echter dat het gehalte in zeewater laag is: 3,38 × 10^-9 kg uraan per L. Wat kun je verwachten: Je moet het aantal protonen en neutronen in de kern van een specifieke isotoop (U-235) bepalen. De vraag bevat ook contextinformatie over uraanwinning, maar deze is niet direct nodig voor het beantwoorden van de kernvraag. Wat moet je kennen: Je moet weten dat het atoomnummer (Z) het aantal protonen aangeeft en dat dit uniek is voor elk element. Je moet ook weten dat het massagetal (A) de som is van het aantal protonen en neutronen in de kern. Kennis van het periodiek systeem (Binas tabel 99 of 40A) is essentieel om het atoomnummer van uraan te vinden. Wat moet je kunnen: Je moet het atoomnummer van een element kunnen opzoeken in het periodiek systeem. Je moet het aantal neutronen kunnen berekenen door het atoomnummer af te trekken van het massagetal (A - Z). Waar op letten: Let goed op dat je het atoomnummer (aantal protonen) niet verwart met het massagetal of het aantal neutronen. Voer de aftreksom voor het aantal neutronen zorgvuldig uit om rekenfouten te voorkomen. De contextinformatie over uraanwinning is afleidend; focus op de vraag over protonen en neutronen. Kernbegrippen: atoomnummer, massagetal, isotopen, protonen, neutronen, atoomkern Veelgemaakte fouten: - Het massagetal (235) verwarren met het aantal neutronen. - Het atoomnummer (92) verwarren met het aantal neutronen. - Een rekenfout maken bij de aftreksom. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-2/vraag/22 ## Vraag 23 – Uraanwinning uit zeewater: volume berekenen (2 punten) 2p 23 Bereken het volume aan zeewater in m^3, dat minimaal nodig is om de jaarlijkse wereldwijde behoefte aan uraan uit zeewater te halen. Geef de uitkomst in het juiste aantal significante cijfers. In zeewater is uraan vooral aanwezig in de vorm van het UO_2^2+-ion. De winning van uraan uit zeewater is nog experimenteel. Voor deze winning worden polymeren gebruikt die in staat zijn om UO_2^2+-ionen te binden. De basis van dit polymeer is het peptide omiganan. De aminozuurvolgorde van omiganan is als volgt: Ile-Leu-Arg-Trp-Pro-Trp-Trp-Pro-Trp-Arg-Arg-Lys (omiganan) Omiganan is in staat om water te binden. Wat kun je verwachten: Je moet het volume zeewater berekenen dat nodig is om een bepaalde hoeveelheid uraan te winnen. Hierbij is het belangrijk om concentraties en eenheden correct te gebruiken en de uitkomst in het juiste aantal significante cijfers te geven. Wat moet je kennen: Je moet weten hoe je een concentratieberekening uitvoert om een volume te bepalen. Daarnaast is kennis van eenheden omrekenen (L naar m³) en de regels voor significante cijfers essentieel. Wat moet je kunnen: Je moet een berekening kunnen uitvoeren waarbij je de totale benodigde massa deelt door de concentratie om het volume te vinden. Vervolgens moet je dit volume kunnen omrekenen naar de gevraagde eenheid (m³) en de uitkomst in het juiste aantal significante cijfers kunnen weergeven. Waar op letten: Let goed op het omrekenen van liters naar kubieke meters (1 m³ = 1000 L). Controleer of je de breuk correct hebt opgesteld (massa / concentratie). Zorg ervoor dat je de significantieregels correct toepast; de uitkomst moet in dit geval twee significante cijfers hebben. Kernbegrippen: concentratieberekening, eenheden omrekenen, significantie Veelgemaakte fouten: - Vergeten om te rekenen van L naar m³. - Incorrecte toepassing van significantieregels (antwoord moet in 2 significante cijfers, gebaseerd op '6,0·10⁷ kg'). - De breuk omdraaien (concentratie delen door massa). Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-2/vraag/23 ## Vraag 24 – Aminozuren en waterbinding (2 punten) 2p 24 Voer de volgende opdrachten uit: - Geef het 3-lettersymbool van één aminozuur-eenheid in een omigananmolecuul waarvan de restgroep één of meerdere watermoleculen kan binden. - Geef ook het structuurkenmerk van deze restgroep dat voor deze binding verantwoordelijk is. Wat kun je verwachten: Je moet een aminozuur uit een gegeven peptideketen identificeren waarvan de restgroep water kan binden. Daarnaast moet je het specifieke structuurkenmerk van die restgroep benoemen dat verantwoordelijk is voor deze waterbinding. Wat moet je kennen: Kennis van de structuur van aminozuren, in het bijzonder de variatie in restgroepen (zijketens). Begrip van polariteit en de vorming van waterstofbruggen. Je moet weten welke functionele groepen in restgroepen polair zijn en waterstofbruggen kunnen vormen met watermoleculen. Wat moet je kunnen: De aminozuurvolgorde van een peptide kunnen analyseren. Polaire restgroepen kunnen herkennen die waterstofbruggen kunnen vormen. Specifieke functionele groepen (zoals NH- of NH₂-groepen) in restgroepen kunnen benoemen die verantwoordelijk zijn voor waterbinding. Waar op letten: Kies een aminozuur met een polaire restgroep, niet een apolaire. Benoem een structuurkenmerk van de *restgroep*, niet van de peptidebinding. Zorg dat het benoemde kenmerk daadwerkelijk waterstofbruggen kan vormen (bijvoorbeeld een NH- of NH₂-groep). Kernbegrippen: aminozuren, peptiden, restgroepen, waterstofbruggen, polaire groepen Veelgemaakte fouten: - Een aminozuur kiezen met een apolaire (hydrofobe) restgroep, zoals Ile, Leu of Pro. - Het structuurkenmerk van de peptidebinding (ruggengraat) noemen in plaats van de restgroep. - Een onjuiste functionele groep aanwijzen in de restgroep. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-2/vraag/24 ## Vraag 25 – Bepaling van gebonden UO₂²⁺-ionen aan hydrogel (2 punten) Als omiganan gecrosslinkt wordt, ontstaat een hydrogel. Een hydrogel is een vaste, onoplosbare stof die gebonden water bevat. Behalve water kan deze hydrogel ook UO₂²⁺-ionen uit het zeewater binden. Zo kan de hydrogel UO₂²⁺-ionen uit zeewater halen. Andere ionen in zeewater worden namelijk niet of in veel mindere mate aan de hydrogel gebonden. Onderzoekers wilden de massa aan UO₂²⁺-ionen bepalen die per gram hydrogel gebonden kan worden. Dit onderzoek werd als volgt uitgevoerd: Stap 1: Een bepaalde hoeveelheid hydrogel werd in een bak gelegd waar zeewater doorheen werd gepompt. Stap 2: Na enkele weken werd de hydrogel uit de bak met zeewater gehaald en spoelden de onderzoekers de hydrogel met gedestilleerd water. Stap 3: De hydrogel werd in een oplossing van de stof EDTA gelegd. Hierdoor kwamen de UO₂²⁺-ionen weer los van de hydrogel en bonden aan EDTA-ionen. Stap 4: UO₂²⁺-ionen werden weer losgemaakt van EDTA-ionen en de massa van de UO₂²⁺-ionen werd bepaald. 2p 25 Voer de volgende opdrachten uit: - Geef een reden waarom het in dit onderzoek nodig is om de hydrogel in stap 2 te spoelen. - Licht toe of het overslaan van dit spoelen leidt tot een te hoge of te lage uitkomst van de bepaling van de massa gebonden UO₂²⁺-ionen. Wat kun je verwachten: Je moet de functie van een specifieke stap in een experimentele procedure kunnen uitleggen en de invloed van het weglaten van deze stap op de meetresultaten kunnen beredeneren. Wat moet je kennen: Je moet de basisprincipes van experimentele procedures en zuiveringsmethoden kennen, evenals het concept van adsorptie en systematische fouten. Wat moet je kunnen: Je moet een reden kunnen geven voor een zuiveringsstap in een experiment en kunnen toelichten of het overslaan van deze stap leidt tot een te hoge of te lage uitkomst van de bepaling. Waar op letten: Let goed op het onderscheid tussen UO₂²⁺-ionen die daadwerkelijk aan de hydrogel 'gebonden' zijn en ionen die alleen aan het oppervlak 'kleven' (niet-gebonden). Denk na over de invloed van deze niet-gebonden ionen op de uiteindelijke massabepaling. Kernbegrippen: experimentele procedure, systematische fout, zuiveringsmethode, adsorptie Veelgemaakte fouten: - Verwarring tussen gebonden en niet-gebonden (adherende) ionen. - Incorrect redeneren over de richting van de fout (te hoog vs. te laag). Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-2/vraag/25 ## Vraag 26 – Zuur/base reactie van Y²⁻ naar Y⁴⁻ (2 punten) 2p 26 Leg uit of er een zuur of een base nodig is om Y^2- om te zetten tot Y^4-. Gebruik figuur 1. De hydrogel kan na stap 3 worden hergebruikt. Na het uitvoeren van de stappen 1 tot en met 4 werd per gram gebruikte hydrogel 2,99\cdot10^-5 mol UO_2^2+-ionen verkregen. Dit proces is voor verbetering vatbaar, omdat er erg grote hoeveelheden hydrogel nodig zijn om de wereldwijde jaarlijkse behoefte aan uraan voor kerncentrales te kunnen leveren. Wat kun je verwachten: Je moet uitleggen of een zuur of een base nodig is om Y²⁻ om te zetten naar Y⁴⁻, waarbij je figuur 1 gebruikt. De uitleg moet gebaseerd zijn op het afstaan of opnemen van H⁺-ionen. Wat moet je kennen: De definities van een zuur (protondonor) en een base (protonacceptor). Hoe je de lading van een ion interpreteert in relatie tot protondonatie/acceptatie. De structuurformule van Y²⁻ (EDTA) en de functionele groepen die H⁺-ionen kunnen afstaan. Wat moet je kunnen: De structuurformule in figuur 1 interpreteren om te bepalen welke groepen H⁺-ionen kunnen afstaan. Afleiden dat de omzetting van Y²⁻ naar Y⁴⁻ betekent dat er H⁺-ionen worden afgestaan. Concluderen of er een zuur of een base nodig is om de afgestane H⁺-ionen op te nemen. Waar op letten: Verwar zuur en base niet: een zuur staat H⁺ af, een base neemt H⁺ op. Zorg dat je uitleg duidelijk maakt dat H⁺-ionen worden afgestaan, niet alleen dat de lading negatiever wordt. Gebruik figuur 1 om te onderbouwen welke groepen H⁺-ionen afstaan. Kernbegrippen: zuur-base reacties, protondonatie, protonacceptatie, structuurformule interpretatie Veelgemaakte fouten: - Verwarren van zuur en base. - Niet correct afleiden uit de structuurformule dat er H⁺-ionen worden afgestaan. - Alleen concluderen dat de lading negatiever wordt zonder de oorzaak (afstaan H⁺) te noemen. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-2/vraag/26 ## Vraag 27 – Berekening van benodigde hydrogel voor uraanwinning (4 punten) 4p 27 Bereken hoeveel kg hydrogel nodig is om de wereldwijde jaarlijkse behoefte aan uraan (U) voor kerncentrales te kunnen leveren. Geef de uitkomst in het juiste aantal significante cijfers. Ga uit van de volgende gegevens en aannames: − De gel wordt per jaar 17 keer gebruikt. − De wereldwijde jaarlijkse behoefte aan U is 6,0\cdot10^7 kg. − De molaire massa van U is 238 g mol-1. − Bij de omzetting van UO_2^2+-ionen naar U treedt geen verlies op. Wat kun je verwachten: Je moet de benodigde massa hydrogel berekenen om de wereldwijde jaarlijkse behoefte aan uraan te dekken, rekening houdend met hergebruik van de hydrogel en de juiste significantie. Wat moet je kennen: Stoichiometrie en rekenen met mol Molaire massa (U = 238 g mol⁻¹) Eenheden omrekenen (g naar kg en vice versa) Regels voor significante cijfers Wat moet je kunnen: De massa uraan per gram hydrogel per ronde berekenen. De totale massa uraan die per gram hydrogel per jaar kan worden verkregen, berekenen (rekening houdend met hergebruik). De totale benodigde massa hydrogel berekenen. Het eindantwoord in het juiste aantal significante cijfers geven. Waar op letten: Vergeet niet de factor 17 (hergebruik) correct toe te passen. Let goed op de eenheidsconversies, vooral tussen gram en kilogram. Zorg dat het eindantwoord het juiste aantal significante cijfers heeft (2, gebaseerd op 6,0·10⁷ kg). Voorkom tussentijds afronden om nauwkeurigheid te behouden. Kernbegrippen: stoichiometrie, rekenen met mol, molaire massa, eenheden omrekenen, significantie Veelgemaakte fouten: - De factor 17 (hergebruik) vergeten of verkeerd toepassen (bijvoorbeeld vermenigvuldigen waar gedeeld moet worden). - Fouten in eenheidsconversie, met name tussen gram en kilogram. - Het toepassen van een onjuist aantal significante cijfers in het eindantwoord (het moet 2 zijn, gebaseerd op 6,0·10⁷ kg). - Tussentijds afronden, wat kan leiden tot een afwijkend eindantwoord. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-2/vraag/27 ## Vraag 28 – Halfreactie kloppend maken in basisch milieu (2 punten) 2p 28 Neem halfreactie b over en maak deze kloppend. ➤➤ Wat kun je verwachten: Je krijgt een halfreactie die je kloppend moet maken. Dit betekent dat zowel de atoombalans als de ladingsbalans correct moet zijn. De halfreactie vindt plaats in een basisch milieu, wat betekent dat je OH⁻-ionen en H₂O-moleculen mag gebruiken om de reactie te balanceren. Wat moet je kennen: De basisprincipes van redoxreacties en halfreacties. De stappen voor het opstellen van reactievergelijkingen in een basisch milieu. Hoe je de atoombalans (N, H, O) en de ladingsbalans controleert. Wat moet je kunnen: Waterstof- en zuurstofatomen balanceren met H₂O en OH⁻ in een basisch milieu. Het aantal elektronen bepalen om de ladingsbalans kloppend te maken. Alle coëfficiënten correct noteren in de uiteindelijke halfreactie. Waar op letten: Zorg ervoor dat je alle coëfficiënten voor alle deeltjes noteert. Wees nauwkeurig bij het balanceren van waterstof- en zuurstofatomen met H₂O en OH⁻, specifiek voor een basisch milieu. Controleer goed of het aantal elektronen klopt voor een correcte ladingsbalans. Kernbegrippen: redoxreactie, halfreactie, opstellen van reactievergelijkingen, atoombalans, ladingsbalans, basisch milieu Veelgemaakte fouten: - Vergeten de coëfficiënten voor alle deeltjes te noteren. - Foutief balanceren van de waterstof- of zuurstofatomen met H₂O en OH⁻. - Incorrect bepalen van het aantal elektronen dat nodig is voor een kloppende ladingsbalans. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-2/vraag/28 ## Vraag 29 – Elektrische geleidbaarheid van vaste MnO₂ (2 punten) De C-MnO₂-elektrode bevat 20 massaprocent MnO₂. MnO₂ dient als katalysator en niet als geleidend materiaal. Leg uit aan de hand van de microstructuur van MnO₂ dat deze stof geen elektrische stroom kan geleiden in vaste toestand. Gebruik in je antwoord begrippen op microniveau. Wat kun je verwachten: Je moet uitleggen waarom vast MnO₂ geen elektrische stroom geleidt, door te verwijzen naar de microstructuur van de stof en begrippen op microniveau te gebruiken. Wat moet je kennen: De definitie van elektrische geleidbaarheid. Het verschil tussen ionbinding en metaalbinding. De eigenschappen van een ionrooster. De relatie tussen de microstructuur van een stof en de mobiliteit van ladingsdragers. Wat moet je kunnen: Uitleggen waarom zouten in vaste toestand geen stroom geleiden. Begrippen op microniveau (zoals ionen, ionrooster) correct toepassen in een verklaring. Het onderscheid maken tussen geleiding door ionen en geleiding door elektronen. Waar op letten: Verwar ionaire geleiding (door bewegende ionen in vloeibare/opgeloste toestand) niet met metallische geleiding (door vrije elektronen). Specificeer altijd dat het om de vaste toestand gaat, want in gesmolten toestand of opgelost geleiden zouten wel. Gebruik expliciet begrippen op microniveau, zoals 'ionen' en 'ionrooster'. Kernbegrippen: elektrische geleidbaarheid, ionbinding, ionrooster, zouten, microstructuur, mobiliteit van ladingsdragers Veelgemaakte fouten: - Verwarring tussen ionaire en metallische geleiding (vrije elektronen). - Niet specificeren van de vaste toestand (in gesmolten toestand of opgelost geleiden zouten wel). - Het niet gebruiken van termen op microniveau (ionen, ionrooster). Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-2/vraag/29 ## Vraag 30 – De C-MnO₂-elektrode in een brandstofcel: positief of negatief? (2 punten) 2p 30 Leg uit of de C-MnO_2-elektrode de positieve of de negatieve elektrode van de brandstofcel is. In een waterstof-brandstofcel reageren waterstof en zuurstof tot water. Het gebruik van ammoniak als brandstof komt neer op dezelfde reactie, maar dan in twee stappen. Stap 1: Waterstof en stikstof worden omgezet tot ammoniak (reactie 1). Stap 2: In een ammoniak-brandstofcel reageren ammoniak en zuurstof tot stikstof en water. In figuur 2 zijn de energie-effecten in de waterstof-brandstofcel (Δ E_1) en in de ammoniak-brandstofcel (Δ E_3) weergegeven in één energiediagram. figuur 2 waterstof-brandstofcel ammoniak-brandstofcel energie ↑ H_2 + O_2 + N_2 Δ E_2 NH_3 + O_2 Δ E_1 Δ E_3 H_2 O + N_2 H_2 O + N_2 Uit figuur 2 blijkt dat de ammoniak-brandstofcel minder energie levert per mol waterstof dan de waterstof-brandstofcel. Wat kun je verwachten: Je moet uitleggen of de C-MnO₂-elektrode de positieve of negatieve elektrode is in een brandstofcel, gebaseerd op de reacties die er plaatsvinden. Wat moet je kennen: Je moet de definities van oxidatie en reductie kennen, en weten hoe deze processen zich verhouden tot de positieve en negatieve elektroden in een galvanische cel (zoals een brandstofcel). Je moet ook weten dat de oxidator reageert aan de positieve elektrode en elektronen opneemt. Wat moet je kunnen: Je moet de informatie uit de vraag en eventuele bijlagen (zoals figuur 1) kunnen interpreteren om te bepalen welke reactie aan welke elektrode plaatsvindt. Vervolgens moet je logisch kunnen redeneren om de aard van de elektrode (positief/negatief) te bepalen en dit te onderbouwen met een correcte uitleg. Waar op letten: Let goed op het verschil tussen een galvanische cel (brandstofcel) en een elektrolytische cel. In een brandstofcel is de positieve elektrode de plaats waar reductie plaatsvindt (elektronen worden opgenomen) en de negatieve elektrode de plaats waar oxidatie plaatsvindt (elektronen worden afgestaan). Verwar dit niet met anode/kathode, want de termen positief/negatief zijn direct gekoppeld aan de elektronenstroom. Kernbegrippen: elektrochemische cel, brandstofcel, oxidatie, reductie, positieve elektrode, negatieve elektrode, oxidator, reductor Veelgemaakte fouten: - Verwarring tussen de definitie van de positieve/negatieve elektrode in een galvanische cel (die stroom levert, zoals een brandstofcel) en een elektrolytische cel (die stroom verbruikt). - Verwarring tussen anode/kathode en positieve/negatieve pool. In een galvanische cel is de positieve pool de kathode (reductie) en de negatieve pool de anode (oxidatie). Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-2/vraag/30 ## Vraag 31 – Energie-effecten in brandstofcellen: waterstof versus ammoniak (2 punten) In een waterstof-brandstofcel reageren waterstof en zuurstof tot water. Het gebruik van ammoniak als brandstof komt neer op dezelfde reactie, maar dan in twee stappen. Stap 1: Waterstof en stikstof worden omgezet tot ammoniak (reactie 1). Stap 2: In een ammoniak-brandstofcel reageren ammoniak en zuurstof tot stikstof en water. In figuur 2 zijn de energie-effecten in de waterstof-brandstofcel (ΔE₁) en in de ammoniak-brandstofcel (ΔE₃) weergegeven in één energiediagram. Uit figuur 2 blijkt dat de ammoniak-brandstofcel minder energie levert per mol waterstof dan de waterstof-brandstofcel. Leg uit aan de hand van figuur 2 of stap 1 een exotherme of een endotherme reactie is. Wat kun je verwachten: Je moet uitleggen of een specifieke reactie (stap 1: vorming van ammoniak) exotherm of endotherm is, gebaseerd op een energiediagram (figuur 2). Wat moet je kennen: De definitie van een exotherme reactie (energie komt vrij, energieniveau van producten lager dan beginstoffen). De definitie van een endotherme reactie (energie wordt opgenomen, energieniveau van producten hoger dan beginstoffen). Hoe je een energiediagram interpreteert, met name de richting van de pijlen en de relatieve energieniveaus van beginstoffen en producten. Wat moet je kunnen: Een energiediagram correct aflezen en de verschillende energieveranderingen (ΔE₁, ΔE₂, ΔE₃) aan de juiste reactiestappen koppelen. De energieverandering (ΔE) van een reactie bepalen aan de hand van de energieniveaus van beginstoffen en producten in een diagram. Op basis van de energieverandering concluderen of een reactie exotherm of endotherm is. Waar op letten: Verwar de verschillende energieveranderingen (ΔE₁, ΔE₂, ΔE₃) niet met elkaar; zorg dat je de juiste pijl bij stap 1 (reactie 1) zoekt. Let goed op de richting van de pijl die bij stap 1 hoort: wijst deze omhoog (energie opgenomen) of omlaag (energie vrijgekomen)? Koppel de waarneming in het diagram (pijlrichting of relatieve energieniveaus) direct aan de conclusie (exotherm of endotherm). Kernbegrippen: energiediagram, exotherme reactie, endotherme reactie, enthalpieverandering Veelgemaakte fouten: - Verwarren van de verschillende energieveranderingen (ΔE₁, ΔE₂, ΔE₃) en welke bij welke stap hoort. - Onjuist interpreteren van de richting van de pijl in het energiediagram (omlaag is exotherm, omhoog is endotherm). Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-2/vraag/31 ## Vraag 32 – Reactievergelijking opstellen: Verbranding van ammoniak (3 punten) Stoffen die reageren in een brandstofcel, zouden ook direct verbrand kunnen worden. Bij de verbranding van ammoniak ontstaan dan niet alleen N₂ en H₂O; onder bepaalde omstandigheden kunnen dan ook stikstofoxides gevormd worden. Stikstofoxides hebben een negatief effect op het milieu. 32 Geef de reactievergelijking voor de verbranding van ammoniak, waarbij uitsluitend stikstofmono-oxide en water gevormd worden. Wat kun je verwachten: Je moet de reactievergelijking opstellen voor de verbranding van ammoniak, waarbij stikstofmono-oxide en water de enige producten zijn. Dit betekent dat je de juiste formules moet gebruiken en de vergelijking correct moet balanceren. Wat moet je kennen: Je moet de chemische formules van ammoniak (NH₃), zuurstof (O₂), stikstofmono-oxide (NO) en water (H₂O) kennen. Ook moet je weten dat bij een verbrandingsreactie zuurstof (O₂) een van de beginstoffen is. Wat moet je kunnen: Je moet een reactievergelijking kunnen opstellen en balanceren. Dit omvat het correct plaatsen van beginstoffen en producten en het zorgen voor een kloppende atomenbalans (N, H en O) aan beide zijden van de pijl door middel van coëfficiënten. Waar op letten: Let goed op de gevraagde producten: uitsluitend stikstofmono-oxide (NO) en water (H₂O). Zorg ervoor dat je zuurstof (O₂) als reactant meeneemt. Controleer nauwkeurig de balans van alle atomen (N, H, O) nadat je de coëfficiënten hebt bepaald. Kernbegrippen: reactievergelijking opstellen, verbrandingsreactie, atomenbalans, coëfficiënten Veelgemaakte fouten: - Vergeten van zuurstof (O₂) als reactant bij een verbranding. - Incorrecte chemische formules voor de stoffen (NH₃, O₂, NO, H₂O). - Fouten bij het balanceren van de atomen, met name de zuurstofatomen. - Het vormen van een ander stikstofoxide dan het gevraagde stikstofmono-oxide (NO), bijvoorbeeld NO₂. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-2/vraag/32 ## Vraag 33 – Negatieve effecten van stikstofoxides op het milieu (1 punt) 1p 33 Geef een negatief effect van stikstofoxides op het milieu. Bronvermelding Een opsomming van de in dit examen gebruikte bronnen, zoals teksten en afbeeldingen, is te vinden in het bij dit examen behorende correctievoorschrift. einde Wat kun je verwachten: Je moet een specifiek negatief effect van stikstofoxides op het milieu kunnen benoemen. Wat moet je kennen: Je moet de belangrijkste negatieve milieu-effecten van stikstofoxides (NOx) kennen, zoals smogvorming, aantasting van de ozonlaag, zure depositie, en hun rol als broeikasgas of giftig gas. Wat moet je kunnen: Je moet een van de bekende negatieve effecten van stikstofoxides op het milieu correct kunnen formuleren. Waar op letten: Let op dat je een specifiek effect noemt en niet een algemene uitspraak doet zoals 'slecht voor het milieu'. Verwar stikstofoxides niet met andere gassen zoals CO₂ of SO₂. Kernbegrippen: stikstofoxiden, luchtvervuiling, milieuchemie, zure regen, smog, ozonlaag, broeikasgas Veelgemaakte fouten: - Verwarring met effecten van andere gassen zoals CO₂ (alleen broeikasgas) of SO₂ (vooral zure regen). - Geven van een te algemeen antwoord zoals 'slecht voor het milieu' zonder een specifiek effect te noemen. Meer: https://slimmeexamens.nl/examens/havo/scheikunde/2024/tijdvak-2/vraag/33 ## Vragen in dit examen ### Vraag 4 – Scheidingsmethoden en stofeigenschappen Wat kun je verwachten: Je moet een andere scheidingsmethode kunnen noemen die gebaseerd is op hetzelfde principe als bezinken, en de bijbehorende stofeigenschap kunnen benoemen. Wat moet je kennen: Je moet de verschillende scheidingsmethoden kennen en weten op welke stofeigenschappen deze berusten. Specifiek moet je weten dat bezinken en centrifugeren beide berusten op een verschil in dichtheid. Wat moet je kunnen: Je moet de juiste scheidingsmethode en de bijbehorende stofeigenschap kunnen identificeren en correct noteren. Waar op letten: Let goed op de vraagstelling: 'de andere scheidingsmethode' en 'op welk verschil in stofeigenschap deze scheidingsmethode berust'. Zorg ervoor dat de gekozen methode op hetzelfde verschil in stofeigenschap berust als bezinken. Verwar dichtheid niet met deeltjesgrootte. Kernbegrippen: scheidingsmethoden, stofeigenschappen, dichtheid, bezinken, centrifugeren ### Vraag 6 – Oplosbaarheid van geurstoffen in wijn en de hypothese van Danilo Wat kun je verwachten: Je moet uitleggen welke geurstof (3-MHA of 3-MH) beter oplost in wijn op microniveau, hierbij de structuurformules en het soort binding betrekken. Vervolgens moet je beoordelen of Danilo's hypothese hiermee in overeenstemming is. Wat moet je kennen: De begrippen intermoleculaire krachten en waterstofbruggen. De relatie tussen functionele groepen (zoals hydroxylgroep en estergroep) en de mogelijkheid tot het vormen van waterstofbruggen. Het concept van oplosbaarheid en hoe dit samenhangt met intermoleculaire krachten. Hoe je een hypothese toetst aan de hand van gegeven data. Wat moet je kunnen: Structuurformules interpreteren om functionele groepen te identificeren. Redeneren op microniveau over de interacties tussen moleculen (bijvoorbeeld tussen geurstoffen en watermoleculen in wijn). De aanwezigheid van specifieke functionele groepen koppelen aan het soort intermoleculaire krachten dat gevormd kan worden. Een logische conclusie trekken over de oplosbaarheid op basis van de gevormde bindingen. Gegevens uit een tabel (geurdrempel) gebruiken om een hypothese te bevestigen of te ontkrachten. Waar op letten: Zorg ervoor dat je uitleg over de oplosbaarheid expliciet op microniveau is, dus spreek over moleculen en de bindingen daartussen. Vergeet niet de OH-groep van 3-MH te benoemen als de oorzaak van waterstofbrugvorming met watermoleculen. Vergelijk 3-MH en 3-MHA direct met betrekking tot hun vermogen om waterstofbruggen te vormen. Beantwoord beide delen van de vraag: zowel de uitleg over oplosbaarheid als de beoordeling van Danilo's hypothese. Controleer of je conclusie over Danilo's hypothese consistent is met de gegeven geurdrempelwaarden. Kernbegrippen: intermoleculaire krachten, waterstofbruggen, oplosbaarheid, functionele groepen, hydroxylgroep, estergroep, hypothese toetsen ## Opgaven (tekst van het examen) ### Pagina 1 Examen HAVO 2024 tijdvak 2 maandag 24 juni 13.30 - 16.30 uur scheikunde Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage. Gebruik zo nodig het informatieboek Binas of ScienceData. Dit examen bestaat uit 33 vragen. Voor dit examen zijn maximaal 78 punten te behalen. Voor elk vraagnummer staat hoeveel punten met een goed antwoord kunnen worden. Als bij een vraag een verklaring, uitleg, berekening of afleiding gevraagd wordt, worden aan het antwoord meestal geen punten toegekend als deze verklaring, uitleg, berekening of afleiding ontbreekt. Geef niet meer antwoorden (redenen, voorbeelden e.d.) dan er worden gevraagd. Als er bijvoorbeeld twee redenen worden gevraagd en je geeft meer dan twee redenen, dan worden alleen de eerste twee in de beoordeling meegeteld. HA-1028-a-24-2-o ### Pagina 2 Ga verder op de volgende pagina. HA-1028-a-24-2-o 2 / 16 lees verder ►►► ### Pagina 3 Passievruchtaroma in sauvignon blanc Wijn wordt gemaakt uit druivensap waaraan gist wordt toegevoegd. In de gistcellen vinden verschillende reacties plaats. Bij een van die reacties wordt glucose uit druivensap omgezet tot kooldioxide en ethanol. 3p 1 Geef de vergelijking voor deze omzetting in molecuulformules. Sauvignon blanc is een witte wijn met een passievruchtaroma. Dit aroma wordt onder meer veroorzaakt door de stof 3-MH. De stof 3-MH is niet aanwezig in druivensap, maar wordt door gistcellen gevormd uit de geurloze stof glutathion-3-MH. In figuur 1 zijn de structuurformules van glutathion-3-MH en 3-MH gegeven. figuur 1 [FIGUUR: Structuurformules van glutathion-3-MH en 3-MH] Glutathion-3-MH is opgebouwd uit een tripeptide en een molecuul 3-MH. De laatste twee eenheden van het tripeptide zijn een cysteïne- en een glycine-eenheid. De eerste aminozuur-eenheid van het tripeptide is anders gekoppeld dan de andere eenheden. Bij deze aminozuur-eenheid is de restgroep via een peptidebinding gekoppeld aan de cysteïne-eenheid. 2p 2 Voer de volgende opdrachten uit: - Geef de naam van deze eerste aminozuur-eenheid. Gebruik Binas-tabel 67H1 of ScienceData-tabel 13.7c. - Licht toe waarom de restgroepen van cysteïne en glycine niet via een peptidebinding kunnen koppelen en de restgroep van de eerste aminozuur-eenheid wel. HA-1028-a-24-2-0 3/16 lees verder ### Pagina 4 De omzetting van glutathion-3-MH naar 3-MH vindt plaats in drie stappen (figuur 2). figuur 2 [FIGUUR: Een schematische weergave van een reactieketen met drie stappen: stap 1, stap 2, stap 3. De reactanten zijn glutathion-3-MH, 3-MH-Cys-Gly, 3-MH-Cys en 3-MH.] stap 1 stap 2 stap 3 glutathion-3-MH → 3-MH-Cys-Gly → 3-MH-Cys → 3-MH Deze stappen vinden plaats onder invloed van enzymen. 1p 3 Geef een verklaring waarom het enzym dat stap 1 katalyseert niet ook stap 2 kan katalyseren. Na het vergisten wordt de gist door middel van bezinken en afschenken gescheiden van de wijn. Dit proces zou sneller uitgevoerd kunnen worden door een andere scheidingsmethode toe te passen. Deze methode berust op hetzelfde verschil in stofeigenschap als bezinken. 2p 4 Geef de naam van de andere scheidingsmethode en geef aan op welk verschil in stofeigenschap deze scheidingsmethode berust. Noteer je antwoord als volgt: scheidingsmethode: ... verschil in stofeigenschap: ... In sauvignon blanc is nog een andere stof aanwezig die bijdraagt aan het passievruchtaroma: 3-MHA (figuur 3). De stof 3-MHA is de ester van 3-MH en één andere stof. figuur 3 [FIGUUR: Twee chemische structuren. De eerste structuur is een ester van 3-MH met een carbonylgroep. De tweede structuur is de alcohol 3-MH.] $CH_3-CH_2-CH_2-CH-CH_2-CH_2-O-\underset{||}{C}-CH_3$ $CH_3-CH_2-CH_2-CH-CH_2-CH_2-OH$ | | S S | | H H 3-MHA 3-MH Tijdens de opslag van de wijn kan hydrolyse van 3-MHA plaatsvinden. Op de uitwerkbijlage is de hydrolyse van 3-MHA onvolledig weergegeven. 2p 5 Maak op de uitwerkbijlage de vergelijking van de hydrolyse van 3-MHA compleet. Gebruik structuurformules voor koolstofverbindingen. ### Pagina 5 Om een geurstof in wijn te kunnen waarnemen, moet de geurdrempel van die geurstof worden overschreden. De geurdrempel wordt hier gedefinieerd als de minimale concentratie die de geurstof in wijn moet hebben om door mensen waargenomen te kunnen worden. De geurdrempel van 3-MHA is $4,0 \text{ ng L}^{-1}$ en de geurdrempel van 3-MH is $60 \text{ ng L}^{-1}$. Havoleerling Danilo formuleert de volgende hypothese: De geurdrempel van een geurstof in wijn is hoger naarmate de geurstof beter in de wijn oplost. Wijn bestaat voor het grootste deel uit water. 4p 6 Voer de volgende opdrachten uit: - Leg uit op microniveau welke geurstof beter in wijn oplost: 3-MHA of 3-MH. Gebruik de structuurformules uit figuur 3 en verwerk in je antwoord het soort binding dat hierbij betrokken is. - Geef aan of Danilo's hypothese hiermee in overeenstemming is. Hoe sterk het passievruchtaroma in wijn wordt waargenomen, kan worden berekend met de Odour Activity Value (OAV). $OAV = \frac{\text{concentratie van de geurstof in de wijn}}{\text{geurdrempel van de geurstof in de wijn}}$ In tabel 1 staan gegevens over de concentraties 3-MH en 3-MHA in een bepaalde fles sauvignon blanc. tabel 1 | geurstof | concentratie in vloeistof (ng/L) | geurdrempel (ng/L) | OAV | |---|---|---|---| | 3-MHA | $2,50 \cdot 10^3$ | 4,0 | $6,3 \cdot 10^2$ | | 3-MH | $1,80 \cdot 10^4$ | 60 | $3,0 \cdot 10^2$ | De totale OAV van 3-MH en 3-MHA bij elkaar opgeteld is volgens tabel 1 gelijk aan $9,3 \cdot 10^2$. Wanneer sauvignon blanc lang bewaard wordt, zal het passievruchtaroma minder sterk worden. Een oorzaak hiervan is de omzetting van 3-MHA tot 3-MH. De totale OAV neemt hierdoor af. Na een bepaalde tijd is 50% van de 3-MHA in tabel 1 omgezet tot 3-MH. 4p 7 Bereken de nieuwe totale OAV. Gebruik de volgende gegevens: - waarden uit tabel 1 - uit 1,3 gram 3-MHA wordt 1,0 gram 3-MH gevormd. HA-1028-a-24-2-o ### Pagina 6 Producten uit bischofiet In hoogovens wordt ijzererts omgezet tot vloeibaar ijzer. De wanden van hoogovens moeten dus bestand zijn tegen zeer hoge temperaturen. Deze wanden worden daarom gemaakt van een hittebestendige stof zoals magnesiumoxide ($MgO$). 2p 8 Voer de volgende opdrachten uit: - Geef de minimumtemperatuur waartegen een hoogovenwand bestand moet zijn. Gebruik Binas-tabel 40A of ScienceData-tabel 8.1. - Leg uit aan de hand van een getalwaarde uit Binas-tabel 42A of ScienceData-tabel 8.3 dat magnesiumoxide vast is bij deze minimumtemperatuur. Magnesiumoxide wordt gemaakt uit bischofiet: $MgCl_2 \cdot 6H_2O$. Bischofiet is een vaste stof die kan worden gewonnen uit een meters dikke bischofiet-laag die zich op ongeveer anderhalve kilometer onder de grond bevindt. Door een metalen buis wordt water in deze laag geïnjecteerd. Het bischofiet lost hierin op. 3p 9 Geef de vergelijking van dit oplossen van bischofiet. Geef ook de toestandsaanduidingen. Doordat het bischofiet oplost, ontstaat een ruimte die een caverne wordt genoemd. Deze caverne is gevuld met een oplossing van magnesiumchloride ($MgCl_2$). Op deze oplossing wordt een vloeistoflaag aangebracht die dak-olie wordt genoemd. De dak-olie voorkomt dat de zoutlagen boven de bischofiet-laag oplosen, zie figuur 1. figuur 1 [FIGUUR: Schematische weergave van een caverne die ontstaat door het oplossen van bischofiet. Water wordt geïnjecteerd in de bischofietlaag, waardoor een magnesiumchloride-oplossing ontstaat. Bovenop de oplossing ligt een laag dak-olie. Er zijn putten om water te injecteren en de oplossing af te voeren. Boven de ondergrond bevinden zich bomen en een bovengrondse laag.] bovenste grondlaag zoutlagen dak-olie caverne bischofiet-laag HA-1028-a-24-2-o 6 / 16 lees verder ►►► ### Pagina 7 Een aantal stoffen is onderzocht op bruikbaarheid als dak-olie. Ethaan-1,2-diol is ook onderzocht, maar bleek ongeschikt. 2p 10 Geef de structuurformule van ethaan-1,2-diol. Doordat in het water een kleine hoeveelheid zuurstof is opgelost, kan corrosie van de metalen buis optreden. Aan het water wordt daarom een kleine hoeveelheid natriumsulfiet-oplossing (Na$_2$SO$_3$) toegevoegd, waardoor corrosie wordt verhinderd. In de buis treden de volgende halfreacties op: SO$_3^{2-}$ + H$_2$O $\rightarrow$ SO$_4^{2-}$ + 2H$^+$ + 2 e$^-$ (halfreactie a) O$_2$ + 2 H$_2$O + 4 e$^-$ $\rightarrow$ 4 OH$^-$ (halfreactie b) Bij de omzetting van sulfiet tot sulfaat blijkt de pH van de oplossing in de buis niet te veranderen. 3p 11 Voer de volgende opdrachten uit: - Leid de vergelijking af van de totale reactie die in de buis optreedt. - Licht toe dat uit de vergelijking van de totale reactie blijkt dat de pH niet verandert door de omzetting van sulfiet tot sulfaat. 1p 12 Verklaar dat het toevoegen van sulfiet-ionen corrosie verhindert. De MgCl$_2$-oplossing die uit de bodem wordt gewonnen, wordt verzameld in bezinkbakken. Aan de MgCl$_2$-oplossing wordt de vaste stof dolime toegevoegd. Dolime is een mengsel van de stoffen calciumoxide en magnesiumoxide. Wanneer dolime aan de MgCl$_2$-oplossing wordt toegevoegd, treedt reactie 1 op. Door reactie 1 ontstaan de vaste stof magnesiumhydroxide (Mg(OH)$_2$) en een oplossing van calciumchloride (CaCl$_2$). [FIGUUR: Reactievergelijking met Mg(OH)$_2$ en CaCl$_2$ als reactieproducten, waarbij dolime wordt gevormd uit CaO en MgO] 2p 13 Bereken hoeveel ton Mg(OH)$_2$ gemaakt kan worden uitgaande van 1,0 ton MgCl$_2$ en voldoende dolime. 1,0 ton = 1,0 $\cdot$ 10$^3$ kg. HA-1028-a-24-2-o lees verder ### Pagina 8 Het Mg(OH)₂ bezinkt. Het grootste deel van het Mg(OH)₂ wordt in een reactor (R) ontleed tot MgO en water. Een klein deel van het Mg(OH)₂ wordt afgevoerd en verkocht. De CaCl₂-oplossing wordt in een scheidingsruimte (S) ingedampt. In figuur 2 en op de uitwerkbijlage is een blokschema van dit proces schematisch en onvolledig weergegeven. In dit proces worden de volgende stoffen geproduceerd: CaCl₂, Mg(OH)₂ en MgO. figuur 2 [FIGUUR: Een schematische weergave van een proces met twee ingangen aan de linkerkant, die naar een vat leiden dat is gelabeld met 'bezinkbak'. Er zijn twee uitgangen aan de rechterkant van het vat, één aan de bovenkant en één aan de onderkant.] 4p 14 Maak het blokschema op de uitwerkbijlage compleet. - Teken de ontbrekende reactor (R) en scheidingsruimte (S) in het blokschema. Houd hierbij rekening met de plaats waar de stofstromen in de bezinkbak verlaten. - Teken de ontbrekende pijlen. - Noteer de nummers van de stoffen bij de juiste pijl. 1 vast CaCl₂ 2 vast Mg(OH)₂ 3 vast MgO 4 CaCl₂-oplossing 5 vast doliine 6 water (vloeibaar of gasvormig) - Je mag de nummers vaker dan één keer gebruiken. HA-1028-a-24-2-0 lees verder ►►► ### Pagina 9 Fosfine in binnenvaartschepen Fosfine ($\text{PH}_3$) is een brandbaar en zeer giftig gas. Het wordt gebruikt voor bestrijding van ongedierte, bijvoorbeeld in de lading van een schip. tekstfragment Bij een meting op een schip in Utrecht werden concentraties fosfine gemeten van meer dan 300 massa-ppm. Voor mensen is de stof al gevaarlijk vanaf een concentratie van 0,5 massa-ppm. Fosfine wordt niet als gas in het ruim van een schip verspreid, maar er worden pillen met magnesiumfosfide in het ruim van het schip gelegd. Het magnesiumfosfide in de pillen zal langzaam reageren met waterdamp, waarbij gasvormige fosfine wordt gevormd. naar: nos.nl (zomer 2021) De verhoudingsformule van magnesiumfosfide is $\text{Mg}_3\text{P}_2$. 2p 15 Leid met behulp van de verhoudingsformule $\text{Mg}_3\text{P}_2$ de formule van het fosfide-ion af. Bij de reactie van magnesiumfosfide met waterdamp ontstaan uitsluitend de stoffen fosfine ($\text{PH}_3$) en magnesiumhydroxide ($\text{Mg(OH)}_2$). 2p 16 Geef de vergelijking van deze reactie. Op de website van een leverancier van magnesiumfosfidepillen staat het volgende vermeld: 1 magnesiumfosfidepil zal maximaal 0,20 gram fosfine vormen. 3p 17 Bereken hoeveel magnesiumfosfidepillen minimaal in het ruim van het schip uit het tekstfragment zijn gelegd om een concentratie fosfine van 300 massa-ppm te krijgen. Gebruik de volgende aannames: – De dichtheid van de lucht in het ruim was 1,293 $\text{kg m}^{-3}$. – Het volume van het ruim van het schip was 925 $\text{m}^3$. HA-1028-a-24-2-o 9 / 16 lees verder ### Pagina 10 Een veiligheidsinspecteur die de lading van een binnenvaartschip controleert, moet rekening houden met de aanwezigheid en bijbehorende gevaren van fosfine. Op de veiligheidskaart van fosfine staan de volgende H-zinnen vermeld: H220, H250, H280, H314, H318, H330, H400. Niet alle H-zinnen zijn van belang voor de gezondheid van de veiligheidsinspecteur. 2p 18 Geef het nummer van een van deze H-zinnen die niet van belang is voor de gezondheid van de veiligheidsinspecteur en leg uit waarom deze H-zin niet van belang is. Gebruik Binas-tabel 97E of ScienceData-tabel 38.3. Noteer je antwoord als volgt: – nummer H-zin: ... – uitleg: ... Ook de brandbaarheid van fosfine kan tot gevaarlijke situaties leiden. Als de concentratie fosfine in de lucht hoog genoeg wordt, kan fosfine spontaan ontbranden. Bij deze verbrandingsreactie wordt uitsluitend fosforzuur gevormd. 3p 19 Geef de vergelijking van de verbrandingsreactie van fosfine. Spontane ontbranding komt doordat de reactie waarbij fosfine ontstaat exotherm is. De temperatuur stijgt als gevolg hiervan, waardoor fosfine kan ontbranden. Daarom bevatten magnesiumfosfidepillen ammoniumcarbamaat (NH$_2$CO$_2$NH$_4$). De aanwezigheid van ammoniumcarbamaat in de pillen verkleint de kans op spontane ontbranding. Als de temperatuur boven de 60 $^\circ$C komt, zal ammoniumcarbamaat ontleden volgens reactie 1. NH$_2$CO$_2$NH$_4$ (s) $\rightarrow$ 2 NH$_3$ (g) + CO$_2$ (g) (reactie 1) 3p 20 Bereken de reactiewarmte van reactie 1 per mol ammoniumcarbamaat. Gebruik: – Binas-tabel 57 of ScienceData-tabel 9.2; – de vormingswarmte van ammoniumcarbamaat: $-6,43 \cdot 10^5$ J mol$^{-1}$. De kans op spontane ontbranding van fosfine is het grootst dicht bij de pil, waar de fosfineconcentraties hoog kunnen oplopen. De ontleding van ammoniumcarbamaat (reactie 1) verkleint deze kans op twee manieren: – Manier 1: de ontleding van ammoniumcarbamaat is endotherm. – Manier 2: bij de ontleding van ammoniumcarbamaat ontstaan gassen. 2p 21 Leg voor elke manier uit hoe deze de kans op spontane ontbranding van fosfine verkleint. Noteer je antwoord als volgt: Manier 1: ... Manier 2: ... HA-1028-a-24-2-o 10 / 16 lees verder ► ► ► ### Pagina 11 Uraan uit zeewater Uraan kent verschillende toepassingen. Het bekendst is de toepassing als energiebron voor kerncentrales. Hiervoor is de isotoop U-235 nodig. 2p 22 Hoeveel protonen en neutronen bevat de kern van een atoom U-235? Noteer je antwoord als volgt: Aantal protonen: ... Aantal neutronen: ... Tot nu toe wordt uraan in de vorm van erts afgegraven uit mijnen. Bij een jaarlijkse wereldwijde behoefte van $6,0 \cdot 10^7$ kg uraan zullen deze mijnen een voorraad uraan hebben voor slechts 80 jaar. Zeewater is een veel grotere bron van uraan. Winning van uraan uit zeewater staat daarom in de belangstelling. Een probleem hierbij is echter dat het gehalte in zeewater laag is: $3,38 \cdot 10^{-9}$ kg uraan per L. 2p 23 Bereken het volume aan zeewater in $m^3$, dat minimaal nodig is om de jaarlijkse wereldwijde behoefte aan uraan uit zeewater te halen. Geef de uitkomst in het juiste aantal significante cijfers. In zeewater is uraan vooral aanwezig in de vorm van het $\text{UO}_{2^{2+}}$-ion. De winning van uraan uit zeewater is nog experimenteel. Voor deze winning worden polymeren gebruikt die in staat zijn om $\text{UO}_{2^{2+}}$-ionen te binden. De basis van dit polymeer is het peptide omiganan. De aminozuurvolgorde van omiganan is als volgt: Ile-Leu-Arg-Trp-Pro-Trp-Trp-Pro-Trp-Arg-Arg-Lys (omiganan) Omiganan is in staat om water te binden. 2p 24 Voer de volgende opdrachten uit: – Geef het 3-lettersymbool van één aminozuur-eenheid in een omigananmolecuul waarvan de restgroep één of meerdere watermoleculen kan binden. – Geef ook het structuurkenmerk van deze restgroep dat voor deze binding verantwoordelijk is. HA-1028-a-24-2-o 11 / 16 lees verder ### Pagina 12 Als omiganan gecrosslinkt wordt, ontstaat een hydrogel. Een hydrogel is een vaste, onoplosbare stof die gebonden water bevat. Behalve water kan deze hydrogel ook $UO_2^{2+}$-ionen uit het zeewater binden. Zo kan de hydrogel $UO_2^{2+}$-ionen uit zeewater halen. Andere ionen in zeewater worden namelijk niet of in veel mindere mate aan de hydrogel gebonden. Onderzoekers wilden de massa aan $UO_2^{2+}$-ionen bepalen die per gram hydrogel gebonden kan worden. Dit onderzoek werd als volgt uitgevoerd: Stap 1: Een bepaalde hoeveelheid hydrogel werd in een bak gelegd waar zeewater doorheen werd gepompt. Stap 2: Na enkele weken werd de hydrogel uit de bak met zeewater gehaald en spoelden de onderzoekers de hydrogel met gedestilleerd water. Stap 3: De hydrogel werd in een oplossing van de stof EDTA gelegd. Hierdoor kwamen de $UO_2^{2+}$-ionen weer los van de hydrogel en bonden aan EDTA-ionen. Stap 4: $UO_2^{2+}$-ionen werden weer losgemaakt van EDTA-ionen en de massa van de $UO_2^{2+}$-ionen werd bepaald. 2p 25 Voer de volgende opdrachten uit: - Geef een reden waarom het in dit onderzoek nodig is om de hydrogel in stap 2 te spoelen. - Licht toe of het overslaan van dit spoelen leidt tot een te hoge of te lage uitkomst van de bepaling van de massa gebonden $UO_2^{2+}$-ionen. ### Pagina 13 In stap 3 kwamen de $UO_2^{2+}$ -ionen los van de hydrogel omdat deze ionen beter binden met EDTA-ionen dan met de hydrogel. In het onderzoek werd een oplossing van het zout $Na_2$-EDTA gebruikt. In figuur 1 is de structuurformule van de vaste stof $Na_2$-EDTA weergegeven. figuur 1 [FIGUUR: De structuurformule van het natriumzout van EDTA.] $Na_2$-EDTA in water ontstaan vrije EDTA-ionen. Deze ionen worden weergegeven met de formule $Y^{2-}$. Door de pH te veranderen kan men $Y^{2-}$ -ionen omzetten tot $Y^{4-}$-ionen. Per $Y^{4-}$-ion kan één $UO_2^{2+}$-ion worden gebonden. 2p 26 Leg uit of er een zuur of een base nodig is om $Y^{2-}$ om te zetten tot $Y^{4-}$. Gebruik figuur 1. De hydrogel kan na stap 3 worden hergebruikt. Na het uitvoeren van de stappen 1 tot en met 4 werd per gram gebruikte hydrogel 2,99· $10^{-5}$ mol $UO_2^{2+}$ -ionen verkregen. Dit proces is voor verbetering vatbaar, omdat er erg grote hoeveelheden hydrogel nodig zijn om de wereldwijde jaarlijkse behoefte aan uraan voor kerncentrales te kunnen leveren. 4p 27 Bereken hoeveel kg hydrogel nodig is om de wereldwijde jaarlijkse behoefte aan uraan (U) voor kerncentrales te kunnen leveren. Geef de uitkomst in het juiste aantal significante cijfers. Ga uit van de volgende gegevens en aannames: – De gel wordt per jaar 17 keer gebruikt. – De wereldwijde jaarlijkse behoefte aan U is 6,0· $10^7$ kg. – De molaire massa van U is 238 g mol$^{-1}$. – Bij de omzetting van $UO_2^{2+}$ -ionen naar U treedt geen verlies op. HA-1028-a-24-2-o lees verder ► ► ► ### Pagina 14 Ammoniak-brandstofcel De meeste auto's met een brandstofcel gebruiken waterstof als brandstof. Om een 'volle' tank waterstof te krijgen, moet waterstof onder zeer hoge druk worden opgeslagen. Dit opslaan onder hoge druk is niet nodig als waterstof met stikstof uit de lucht eerst wordt omgezet tot ammoniak. $N_2 + 3 H_2 \rightarrow 2 NH_3$ (reactie 1) Ammoniak is ook geschikt als brandstof in een brandstofcel en kan gemakkelijker vloeibaar gemaakt worden dan waterstof. In figuur 1 is een ammoniak-brandstofcel schematisch weergegeven. figuur 1 [FIGUUR: Schematische weergave van een ammoniak-brandstofcel met aan de linkerzijde waterinvoer met zuurstof en aan de rechterzijde ammoniakinvoer. Er is een membraan in het midden en aan weerszijden elektrodes met daarin OH⁻ ionen die bewegen van links naar rechts. Een lampje is aangesloten over de elektrodes.] $H_2 O + lucht (zonder O_2)$ $lampje$ $H_2 O + N_2$ $OH^-$ $\rightarrow$ $OH^-$ C-MnO2-elektrode C-Ni-elektrode membraan $H_2 O + lucht (met O_2)$ $NH_3$ In deze brandstofcel reageert zuurstof aan de C-MnO2-elektrode volgens halfreactie a: $O_2 + 2 H_2 O + 4 e^- \rightarrow 4 OH^-$ (halfreactie a) Aan de C-Ni-elektrode reageert ammoniak volgens halfreactie b. Halfreactie b is hieronder onvolledig weergegeven: de coëfficiënten ontbreken. $NH_3 + OH^- \rightarrow N_2 + H_2 O + e^-$ (halfreactie b) 2p 28 Neem halfreactie b over en maak deze kloppend. HA-1028-a-24-2-o 14 / 16 lees verder ►►► ### Pagina 15 De C-MnO₂-elektrode bevat 20 massaprocent MnO₂. MnO₂ dient als katalysator en niet als geleidend materiaal. 29 Leg uit aan de hand van de microstructuur van MnO₂, dat deze stof geen elektrische stroom kan geleiden in vaste toestand. Gebruik in je antwoord begrippen op microniveau. 30 Leg uit of de C-MnO₂-elektrode de positieve of de negatieve elektrode is. In een waterstof-brandstofcel reageren waterstof en zuurstof tot water. Het gebruik van ammoniak als brandstof komt neer op dezelfde reactie, maar dan in twee stappen. Stap 1: Waterstof en stikstof worden omgezet tot ammoniak (reactie 1). Stap 2: In een ammoniak-brandstofcel reageren ammoniak en zuurstof tot stikstof en water. In figuur 2 zijn de energie-effecten in de waterstof-brandstofcel ($\Delta E_1$) en in de ammoniak-brandstofcel ($\Delta E_2$) weergegeven in één energiediagram. figuur 2 [FIGUUR: Energiediagram met aan de linkerkant de reactanten H₂, O₂, N₂ en aan de rechterkant de producten H₂O, N₂ en NH₃ + O₂. De energieniveaus zijn weergegeven met pijlen. De overgang van H₂, O₂, N₂ naar een hoger energieniveau is gemarkeerd met $\Delta E_1$. De overgang van dit hogere energieniveau naar NH₃ + O₂ is gemarkeerd met $\Delta E_2$. De overgang van H₂, O₂, N₂ naar H₂O + N₂ is gemarkeerd met $\Delta E_3$.] Uit figuur 2 blijkt dat de ammoniak-brandstofcel minder energie levert per mol waterstof dan de waterstof-brandstofcel. 31 Leg uit aan de hand van figuur 2 of stap 1 een exotherme of een endotherme reactie is. Let op: de laatste vragen van dit examen staan op de volgende pagina. HA-1028-a-24-2-o lees verder ▶▶▶ ### Pagina 16 Stoffen die reageren in een brandstofcel, zouden ook direct verbrand kunnen worden. Bij de verbranding van ammoniak ontstaan dan niet alleen $N_2$ en $H_2O$; onder bepaalde omstandigheden kunnen dan ook stikstofoxides gevormd worden. Stikstofoxides hebben een negatief effect op het milieu. 32 Geef de reactievergelijking voor de verbranding van ammoniak, waarbij uitsluitend stikstofmono-oxide en water gevormd worden. 33 Geef een negatief effect van stikstofoxides op het milieu. 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-24-2-o 16 / 16 einde