# Eindexamen Scheikunde VWO 2023 tijdvak 1 > Openbaar eindexamen. Bekijk en oefen het examen: https://slimmeexamens.nl/examens/vwo/scheikunde/2023/tijdvak-1 ## Vragen in dit examen ### Vraag 1 – Opgave 1 ### Vraag 2 – Opgave 1 ### Vraag 3 – Opgave 1 ### Vraag 4 – Opgave 1 ### Vraag 5 – Opgave 1 ### Vraag 6 – Opgave 1 ### Vraag 7 – Opgave 1 ### Vraag 8 – Opgave 1 ### Vraag 9 – Opgave 1 ### Vraag 10 – Opgave 1 ### Vraag 11 – Opgave 1 ### Vraag 12 – Opgave 12 ### Vraag 13 – Opgave 13 ### Vraag 14 – Opgave 14 ### Vraag 15 – Opgave 1 ### Vraag 16 – Opgave 1 ### Vraag 17 – Opgave 1 ### Vraag 18 – Opgave 1 ### Vraag 19 – Opgave 1 ### Vraag 20 – Opgave 1 ### Vraag 21 – Opgave 1 ### Vraag 22 – Opgave 1 ### Vraag 23 – Opgave 1 ### Vraag 24 – Opgave 1 ### Vraag 25 – Opgave 1 ## Opgaven (tekst van het examen) ### Pagina 1 Examen VWO 2023 tijdvak 1 dinsdag 23 mei 13.30 - 16.30 uur scheikunde Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage. Achter het correctievoorschrift is een aanvulling op het correctievoorschrift opgenomen. Dit examen bestaat uit 25 vragen. Voor dit examen zijn maximaal 66 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 gevaagd wordt, worden aan het antwoord meestal geen punten toegekend als deze verklaring, uitleg, berekening of afleiding ontbreekt. Geef niet meer antwoorden (redenen, voorbeelden e.d.) dan er worden gevraagd. Als er bijvoorbeeld twee redenen worden gevraagd en je geeft er meer dan twee redenen, dan worden alleen de eerste twee in de beoordeling meegeteld. VW-1028-a-23-1-o ### Pagina 2 Tenzij anders vermeld, is er sprake van standaardomstandigheden: $T = 298 \text{ K en } p = p_0$. Biodiesel uit algen In het project Algaeparc van Wageningen University & Research wordt onderzoek gedaan naar de productie van biodiesel uit algenolie. Algenolie is een mengsel van triglyceriden, dat in een aantal stappen in de algen wordt gevormd: – Door fotosynthese ontstaat eerst glucose, waarbij tevens zuurstof ontstaat. – Glucose wordt vervolgens met een deel van deze zuurstof volledig omgezet tot pyrodruivenzuur ($C_3H_4O_3$) en water. – Pyrodruivenzuur wordt ten slotte omgezet tot algenolie. Uit het onderzoek bleek onder andere dat de algengroei wordt geremd door de ontstane zuurstof. Bij een bepaalde algensoort neemt de vorming van algenolie sterk af als het gehalte zuurstof, dat na de omzettingen is overgebleven in de bioreactor, hoger is dan $44,2 \text{ g m}^{-3}$. De algen groeien in een buisvormige bioreactor die afgesloten is van de buitenlucht. 2p 1 Geef de reactievergelijking van de omzetting van glucose tot pyrodruivenzuur. 4p 2 Bereken de massa in gram pyrodruivenzuur die maximaal per liter is ontstaan als het gehalte zuurstof in de bioreactor $44,2 \text{ g m}^{-3}$ bedraagt. De molaire massa van pyrodruivenzuur bedraagt $88,1 \text{ g mol}^{-1}$. De onverzadigde vetzuren die in de triglyceriden van algenolie zijn gebonden, hebben enkele structuurkenmerken gemeenschappelijk: – De $CH=CH$-groepen hebben uitsluitend de cis-configuratie. – In de koolwaterstoftrest bevindt zich een herhalende atoomgroep die vereenvoudigd kan worden weergegeven als $-(\text{CH}_2-\text{CH}=\text{CH})_n-$. Een voorbeeld van een veelvoorkomend vetzuur in algenolie is linolzuur. Linolzuur kan worden aangeduid met de verkorte notatie $18:2 \omega -6$. Deze verkorte notatie geeft informatie over: – het totaal aantal C-atomen: 18; – het aantal C=C-bindingen: 2; – het plaatsnummer van de eerste $CH=CH$-groep vanaf de $\text{CH}_3$-groep. Het vetzuur DHA in de algenolie heeft als verkorte notatie $22:6 \omega -3$. 3p 3 Teken de structuurformule van DHA. Houd hierbij rekening met de stereochemie. VW-1028-a-23-1-o 2 / 11 ### Pagina 3 ```json { "description": "Dit is een examenpagina die zich richt op scheikunde en chemische technologie, specifiek de productie van biodiesel uit algenolie. De pagina bevat twee opgaven (4 en 5), elk met bijbehorende tekstuele informatie en instructies. Er zijn geen visuele elementen zoals grafieken, tabellen of figuren direct op deze pagina zichtbaar, maar opgave 5 verwijst naar het 'uitwerkbijlage', wat impliceert dat een blokschema onderdeel is van de volledige opgave, waar de student R10, S10, ontbrekende pijlen en stofstromen moet aanbrengen. De visuele elementen voor deze opgave zijn dus elders gesitueerd en de student moet deze mentaal visualiseren om het probleem te begrijpen of op de betreffende uitwerkbijlage de wijzigingen aanbrengen.\n\nDe wiskundige/wetenschappelijke concepten omvatten stoichiometrie (beschreven door een chemische reactievergelijking voor de transesterificatie van algenolie naar biodiesel), molaire massa, dichtheid en rendementberekeningen. Specifieke numerieke waarden worden gegeven, zoals de hoeveelheid algenolie (500 g), de molaire massa van algenolie (884 g mol⁻¹), het verkregen volume biodiesel (0,392 L), de dichtheid van biodiesel (0,874 * 10³ kg m⁻³) en de molaire massa van biodiesel (296 g mol⁻¹).\n\nWat van de student gevraagd wordt, is tweedelig:\n1. Voor opgave 4: Het berekenen van het rendement van de vorming van biodiesel en de uitkomst in het juiste aantal significante cijfers weergeven. Dit vereist inzicht in en toepassing van massabalansen, molaire berekeningen en rendementsformules.\n2. Voor opgave 5: Het completeren van een blokschema op een uitwerkbijlage. Dit omvat het tekenen van specifieke processtappen (reactoren R10 en scheidingsruimtes S10), het tekenen van de ontbrekende processtromen (pijlen) en het benoemen van de stoffen in deze stromen (algenolie, biodiesel, glycerol, methanol). Dit vraagt om begrip van procesflowdiagrammen en de scheiding en reactie van stoffen in een industrieel proces.\n\nDeze pagina is onderdeel van een examen dat scheikundige proceskunde en kwantitatieve analyse test. De focus ligt op praktische toepassingen van chemische principes in de context van duurzame brandstoffen.", "summary": "Examenpagina over biodieselproductie uit algenolie. Bevat ### Pagina 4 Deze examenpagina is een opgavepagina met een introductietekst, een visuele voorstelling en een vraag. De tekst introduceert Gerolsteiner mineraalwater en legt uit dat het wordt gevormd door de reactie van dolomiet met opgelost koolstofdioxide afkomstig uit neerslag of diepere aardlagen. Visueel is er 'figuur 1' aanwezig, een schematische dwarsdoorsnede van de aardkorst. Deze figuur toont de aardoppervlakte en de aardmantel. Neerslag met CO₂ infiltreert de bodem. In de 'dolomiet' laag, aangeduid met de verhoudingsformule CaₓMg₍₁₋ₓ₎CO₃, reageert het met water en CO₂. De figuur geeft aan dat Mg²⁺, Ca²⁺, HCO₃⁻, H₂O, He en CO₂ de producten zijn, met een 'bron' waar deze reactie plaatsvindt. Er zijn stippellijnen die de beweging van stoffen aangeven, zoals de infiltratie van neerslag en de opwaartse beweging van reactieproducten richting de bron. Het figuur toont wortels voor het genereren van CO2. De vraag (vraag 6, 3 punten) vereist dat de student, op basis van figuur 1, de reactievergelijking van dolomiet met opgelost koolstofdioxide opstelt, rekening houdend met de informatie over de waarde van 'x' in de formule van dolomiet. ### Pagina 5 Dit is een examenpagina (pagina 5 van 11) met opgaven die gericht zijn op scheikunde en natuurkunde, met name isotopen, radioactiviteit, chemische analyse en oplosbaarheid. De pagina bevat geen visuele elementen zoals grafieken of tabellen, maar verwijst wel naar externe tabellen (Binas-tabel 25A of ScienceData-tabel 1.11). De hoofdthema's zijn het voorkomen van heliumisotopen (³He en ⁴He) in mineraalwater (Gerolsteiner®), hun herkomst via radioactief verval van ²³⁸U, en de relatie met aardlagen. Er wordt ook aandacht besteed aan de oplosbaarheid van CO₂ en O₂ in water en de onderliggende elektrostatische interacties. Specifieke wiskundige/wetenschappelijke concepten omvatten isotopen, radioactief verval, concentratiebepaling (Molaire concentratie, g L⁻¹), massa- en protonengetal, analytische technieken (massaspectrometrie wordt geïmpliceerd), Lewisstructuren, bindingshoeken, partiële ladingen en elektrostatische interacties. Van de student wordt gevraagd deeltjessymbolen en neutronenaantallen te bepalen, een geschikte analysetechniek te benoemen, een berekening uit te voeren om de herkomst van gassen te verklaren, en Lewisstructuren van CO₂ en H₂O te tekenen, inclusief bindingshoeken, partiële ladingen en elektrostatische interacties. ### Pagina 6 Dit is een examenpagina die deel uitmaakt van een scheikunde-examen, gericht op het begrijpen van zuur-base evenwichten in koolzuurhoudend water. De pagina bevat inleidende tekst over twee soorten mineraalwater: Gerolsteiner Sprudel en SPA Intense, gevolgd door een tabel. De tabel, een visueel element, toont de concentratie (in mg L⁻¹) van bicarbonaat (HCO₃⁻) en koolzuur (H₂CO₃) in beide mineraalwaters. Hierbij valt op dat de concentratie van HCO₃⁻ in Gerolsteiner Sprudel aanzienlijk hoger is dan in SPA Intense, terwijl de H₂CO₃-concentraties vergelijkbaar zijn. Verder wordt een chemische evenwichtsreactie (evenwicht 1) weergegeven voor de dissociatie van koolzuur in water, waarbij H₃O⁺ en HCO₃⁻ ionen ontstaan. Dit is een sleutelconcept in de zuur-base chemie. De pagina vermeldt ook de pH-waarden van beide dranken: 5,95 voor Gerolsteiner Sprudel en 3,95 voor SPA Intense. De student wordt gevraagd om in vraag 11 (3 punten) te verklaren waarom de pH van Gerolsteiner Sprudel hoger is dan die van SPA Intense, gebruikmakend van de gegeven tabelgegevens en de zuurconstante (Kz) van H₂CO₃. Dit vereist inzicht in het verband tussen concentraties van zuren en basen, de zuurconstante en pH, en de toepassing van de Henderson-Hasselbalch vergelijking of vergelijkbare zuur-base evenwichtsconcepten. De pagina is een opgavepagina, te zien aan de genummerde vraag en puntenaanduiding. ### Pagina 7 Glyfosaat Glyfosaat (H2Glyf) wordt wereldwijd op grote schaal gebruikt als onkruidverdelging. In water komt glyfosaat vooral voor in de vorm van Glyf²⁻ en HGlyf⁻. De $K_a$ van HGlyf⁻ bedraagt $2,5 \cdot 10^{-6}$. 4p 12 Bereken hoeveel procent van glyfosaat aanwezig is als HGlyf⁻ bij pH = 7,00. Neem aan dat alleen HGlyf⁻ en Glyf²⁻ aanwezig zijn. Het Glyf²⁻ blokkeert het enzym EPSPS in planten. Dit enzym speelt een belangrijke rol bij de aanmaak van aromatische aminozuren. EPSPS katalyseert de omzetting die is weergegeven in figuur 1. figuur 1 [FIGUUR: Reactieschema met S3P aan de linkerkant, PEP en enzym EPSPS in het midden, en een product met een CH2-groep verbonden aan een C=O groep aan de rechterkant.] Bij deze omzetting ontstaat ook het deeltje X. 1p 13 Geef de formule van het deeltje X. In het mechanisme van de omzetting uit figuur 1 neemt het deeltje PEP eerst een H⁺-ion op. Het gevormde deeltje PEP-H⁺ sterke overeenkomsten met het deeltje Glyf²⁻ wat betreft ladingsverdeling. De structuurformule van Glyf²⁻ is hiernaast weergegeven. In de structuur van het deeltje PEP-H⁺ heeft één C-atoom geen volledig octet. [FIGUUR: Structuurformule van Glyf²⁻.] 2p 14 Teken een mogelijke structuurformule van PEP-H⁺. VW-1028-a-23-1-o ### Pagina 8 De binding van glyfosaat aan EPSPS is onomkeerbaar, waardoor de aanmaak van aromatische aminozuren geheel tot stilstand komt. Onderzoekers hebben een bacterie ontdekt die glyfosaat-resistent is. De resistentie wordt veroorzaakt door een mutatie in de genetische code voor het enzym EPSPS. Het werkzame enzym dat in de bacterie aanwezig is, wordt aangeduid als CP4. In CP4 is op positie 100 een alanine-eenheid aanwezig, waar in EPSPS een glycine-eenheid aanwezig is. 2p 15 Geef op de uitwerkbijlage de symbolen van het basenpaar waarin de genetische code voor CP4 verschilt van EPSPS. Gebruik Binas-tabel 71G of ScienceData-tabel 16.9. Om de wereldvoedselopbrengst te verhogen zijn veel gewassen tegenwoordig genetisch gemodificeerd, zodat met glyfosaat uitsluitend het onkruid wordt bestreden. Per jaar wordt ruim 650.000 ton glyfosaat geproduceerd. Het DEA-proces staat bekend als het meest ‘groene’ van de verschillende productiemethoden. Dit proces start met de omzetting van DEA met natronloog tot DSIDA. Deze reactie is weergegeven in figuur 2. DSIDA is een zout dat bestaat uit $Na^{+}$-ionen en $C_{4}H_{5}NO_{4}^{2-}$-ionen. figuur 2 [FIGUUR: Reactievergelijking van DEA met natronloog tot DSIDA en water] DEA 2p 16 Leg uit, aan de hand van formules uit figuur 2, of de omzetting van DEA tot DSIDA een zuur-basereactie is of een redoxreactie. In een fabriek wordt glyfosaat geproduceerd in batches. Per batch wordt $8,3 \cdot 10^{3}$ kg DSIDA gevormd uit DEA. De omzetting van DEA tot DSIDA heeft een rendement van 86,4%. 4p 17 Bereken de massa in kilogram natriumhydroxide die moet worden gebruikt per batch. VW-1028-a-23-1-o 8 / 11 ### Pagina 9 ```json { "description": "Dit is een examenpagina die betrekking heeft op Lithium-luchtbatterijen (\u201cLithium-luchtbatterij\u201d). De pagina is een opgave-pagina en bevat informatietekst en drie opdrachten (18, 19, 20). \n\nVisuele elementen: \n* **Figuur 1** toont een schematische weergave van een lithium-luchtbatterij. Het schema is eenvoudig en gelabeld met componenten zoals \u201cbehuizing\u201d, \u201cLi\u201d (lithiumelektrode), \u201cmembraan\u201d, \u201cporeuze elektrode\u201d en \u201cO\u2082\u201d (zuurstof). Er is ook een lampje getekend, wat de stroomlevering symboliseert. \n\nWiskundige/wetenschappelijke concepten: \n* **Lithium-luchtbatterijen**: De tekst introduceert dit type batterij en legt uit hoe ze werken door zuurstof uit de lucht als oxidator te gebruiken. Het concept van 'ladingsdichtheid' (hoeveelheid lading per massa-eenheid) wordt toegelicht, waarbij de aluminium-luchtbatterij als vergelijking dient. \n* **Redoxreacties**: De werking van de batterij is gebaseerd op redoxreacties. Halfreactie 1, \u201cLi \u2192 Li\u207a + e\u207b\u201d, beschrijft de oxidatie van lithium. De concepten van reductor en oxidator zijn fundamenteel voor het begrip. \n* **Elektrochemie**: De tekst bespreekt de elektroden, het membraan en de stroomlevering in de batterij. Het verschil tussen positieve en negatieve elektroden is relevant. \n* **Molecuulstructuren en reactiviteit**: De laatste opdracht gaat in op het O\u2082\u207b-ion, waarbij concepten zoals grensstructuren (resonantie) en de stabiliteit/reactiviteit van ionen (oktetregel) worden getoetst. Katalysatoren en polymeren in de poreuze elektrode komen ook kort ter sprake.\n\nVan de student wordt gevraagd:\n* **Berekening en analyse (opdracht 18)**: Aan de hand van een berekening ### Pagina 10 Dit is een opgavepagina van een examen, waarschijnlijk voor scheikunde of biologie, gezien de onderwerpen en concepten. De pagina bevat twee afzonderlijke taken, elk met een inleidende tekst en een vraag. Het eerste deel van de pagina behandelt de ontwikkeling van een eiwitgebaseerd elektrodemateriaal, waarbij de focus ligt op genetische modificatie en de binding van Mn²⁺-ionen aan peptideketens. Visuele elementen zijn de 1-lettersymbolen voor twee peptideketens (A en B): `~ADVYESALPDPAKAAFN~` en `~ADVYESALPDPAEAAFE~`. De student moet de aminozuurvolgordes analyseren om te bepalen welke peptideketen bij een hogere pH de meeste Mn²⁺-ionen kan binden, wat biologische en chemische kennis van aminozuren, pH en ionbindingen vereist. Het concept van genetische modificatie en de eigenschappen van eiwitten zijn hierbij centraal. Het tweede deel van de pagina richt zich op 'het membraan' in de context van een lithium-luchtbatterij. Het introduceert de concepten van polymeren en ionische vloeistoffen. Er is een visueel element: een structurele formule van een organisch molecuul, specifiek een imidazolium-derivaat, waarvan de lading is weggelaten. De student wordt gevraagd de lading van dit ion af te leiden, wat kennis van organische chemie, stikstofhoudende verbindingen en hun ionisatiegedrag vereist. Dit is een typische analysevraag waarbij de student de Lewisstructuur en de valenties van atomen moet begrijpen om de lading te bepalen. Over het algemeen vraagt de pagina om toepassing van kennis in biochemie (eiwitstructuur, pH, ionbindingen) en organische chemie (molecuulstructuur, ladingbepaling). ### Pagina 11 Deze examenpagina is een opgavepagina met drie vragen (vragen 23, 24 en 25) die betrekking hebben op scheikunde, met name polymeren en elektrochemie/energieomzetting in batterijen. Visuele elementen ontbreken; de pagina bestaat volledig uit tekst en één reactievergelijking. Wiskundige/wetenschappelijke concepten die aan bod komen zijn: polyadditie, structuurformules van polymeren (PVDF-HFP uit 1,1-difluoretheen en hexafluorpropeen), smeltbaarheid van polymeren, stoichiometrie en thermodynamica (vormingswarmte, rendement, energieberekeningen in joule) van een lithium-luchtbatterij. Specifiek wordt de reactie 2 Li + O₂ → Li₂O₂ genoemd. Studenten worden gevraagd om: 1) de structuurformule van een gedeelte van het copolymeer te tekenen, 2) uit te leggen hoe de smeltbaarheid van het copolymeer gerelateerd is aan de verwerkbaarheid ervan voor een membraan, en 3) de maximale nuttige energie te berekenen die een lithium-luchtbatterij kan leveren aan de hand van gegeven massa lithium, molaire vormingswarmte en rendement, waarbij het antwoord in het juiste aantal significante cijfers moet worden gegeven. De pagina bevat ook een sectie 'Bronvermelding' en paginanummering (11/11, Pagina: 163).