Examen HAVO
2021
tijdvak 1
maandag 31 mei
13.30 - 16.30 uur
scheikunde
Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage.
Gebruik zo nodig het informatieboek Binas of ScienceData.
Achter het correctievoorschrift is een aanvulling op het correctievoorschrift opgenomen.
Dit examen bestaat uit 37 vragen.
Voor dit examen zijn maximaal 78 punten te behalen.
Voor elk vraagnummer staat hoeveel punten met een goed antwoord behaald
kunnen worden.
Als bij een vraag een verklaring, uitleg, berekening of afleiding gevraagd wordt,
worden aan het antwoord meestal geen punten toegekend als deze verklaring,
uitleg, berekening of afleiding ontbreekt.
Geef niet meer antwoorden (redenen, voorbeelden e.d.) dan er worden gevraagd.
Als er bijvoorbeeld twee redenen worden gevraagd en je geeft meer dan twee
redenen, dan worden alleen de eerste twee in de beoordeling meegeteld.
HA-1028-a-21-1-o
, Ethyllactaat
In de elektronica-industrie worden printplaten gemaakt. Tijdens het
productieproces van deze printplaten worden hydrofobe stoffen gebruikt
die later weer verwijderd moeten worden. Voor het verwijderen van deze
stoffen kan ethyllactaat worden gebruikt. Ethyllactaat wordt gevormd uit
melkzuur (C3H6O3) en ethanol. Hieronder zijn de structuurformules van
melkzuur en ethyllactaat weergegeven.
Melkzuur wordt op industriële schaal gemaakt door omzetting van
sachariden met behulp van micro-organismen. Een voorbeeld van zo’n
sacharide is sacharose (C12H22O11). Voor de omzetting van sacharose tot
melkzuur is ook water nodig.
2p 1 Geef de vergelijking in molecuulformules van de omzetting van sacharose
tot melkzuur.
Ethyllactaat heeft een uitstekend reinigend vermogen. Bovendien is
ethyllactaat zowel met hydrofobe stoffen als met water mengbaar. Een
voorwerp dat gereinigd is met ethyllactaat, kan daarna gespoeld worden
met water.
2p 2 Leg uit, aan de hand van de structuurformule, dat ethyllactaat zowel met
een hydrofobe stof als met water mengbaar is.
In een fabriek kan ethyllactaat volgens een continuproces worden
gemaakt uit melkzuur en ethanol. De vergelijking van deze omzetting is
hieronder weergegeven.
C3H6O3 + C2H6O C5H10O3 + H2O (reactie 1)
Op de uitwerkbijlage bij dit examen is het onvolledige blokschema van het
continuproces weergegeven. In dit blokschema ontbreken enkele
stofstromen en de namen van de bijbehorende stoffen.
In reactor R1 worden een ruime overmaat ethanol en een
melkzuuroplossing geleid. In aanwezigheid van een katalysator wordt het
reactiemengsel krachtig geroerd. Hierbij wordt een groot deel van het
melkzuur omgezet tot ethyllactaat. Ook treden nevenreacties op waarbij
esters ontstaan, zoals de ester van twee moleculen melkzuur.
2p 3 Geef de structuurformule van de ester van twee moleculen melkzuur.
HA-1028-a-o lees verder ►►►
, Voortdurend wordt een deel van het reactiemengsel uit reactor R1
overgebracht naar scheidingsruimte S1. Dit reactiemengsel bestaat uit
ethanol, ethyllactaat, melkzuur, water en de esters die zijn ontstaan door
nevenreacties. In scheidingsruimte S1 verdampen water, ethanol en
ethyllactaat.
2p 4 Geef de namen van de twee bindingstypen die worden verbroken bij het
verdampen in scheidingsruimte S1.
De stoffen die niet verdampen, worden vanuit scheidingsruimte S1
teruggevoerd naar reactor R1. In reactor R1 wordt een gedeelte van de
esters die zijn ontstaan door nevenreacties, omgezet tot melkzuur.
De damp uit scheidingsruimte S1 wordt naar scheidingsruimte S2
gebracht. Hier wordt ethyllactaat als vloeistof afgescheiden. In
scheidingsruimte S3 worden water en ethanol gescheiden. Water wordt
afgevoerd.
3p 5 Maak het blokschema op de uitwerkbijlage compleet.
Teken de pijlen van de ontbrekende stofstromen. Houd daarbij
rekening met hergebruik van stoffen.
Noteer de nummers van de onderstaande stoffen bij de juiste pijlen.
1 ethanol
2 ethyllactaat
3 melkzuur
4 esters die zijn ontstaan door nevenreacties
5 water
Alle nummers moeten meer dan één keer worden gebruikt.
Volgens de fabrikant kan de productie van ethyllactaat duurzaam worden
genoemd. De fabrikant onderbouwt deze bewering aan de hand van de
atoomeconomie van reactie 1.
2p 6 Bereken de atoomeconomie voor de vorming van ethyllactaat volgens
reactie 1. Gebruik Binas-tabel 37H of ScienceData-tabel 1.7.7.
1p 7 Geef aan waarom een hoge atoomeconomie duurzaam is.
Volgens de fabrikant voldoet het proces door de hoge atoomeconomie
aan uitgangspunt 2 van de groene chemie. Omdat de fabrikant
plantaardige sachariden gebruikt, kan hij ook een ander uitgangspunt van
de groene chemie als argument gebruiken om de productie van
ethyllactaat duurzaam te noemen.
2p 8 Leg uit welk ander uitgangspunt van de groene chemie dit is.
Gebruik Binas-tabel 97F of ScienceData-tabel 38.6
Noteer je antwoord als volgt:
Er worden plantaardige sachariden gebruikt, dus kan de fabrikant
uitgangspunt nummer … gebruiken, omdat …
HA-1028-a- o lees verder ►►►
, Lithium-ionbatterij
In veel mobiele telefoons zit een lithium-ionbatterij. Deze batterijen zijn
licht, kunnen veel energie leveren en zijn snel op te laden. Het
basisontwerp van een lithium-ionbatterij is in figuur 1 schematisch
weergegeven.
figuur 1
Elektrode A bevat onder andere het metaal lithium (Li). Elektrode B bevat
Li+-ionen. Tussen beide elektroden bevindt zich een elektrolyt, dat
bestaat uit een polymeer waarin zich een vloeibaar lithiumzout bevindt.
Een veelgebruikt polymeer is PEO. De formule van PEO is (CH2CH2O)n.
In figuur 2 is een vergroting van het elektrolyt schematisch weergegeven.
Hierin is te zien hoe een Li+-ion van polymeerketen naar polymeerketen
wordt doorgegeven, doordat telkens een ander groepje O-atomen het
Li+-ion bindt. De binding komt tot stand doordat de O-atomen in PEO
enigszins negatief geladen zijn. Dit is het gevolg van een polaire
atoombinding tussen de C-atomen en de O-atomen in PEO. Tijdens de
stroomlevering bewegen Li+-ionen van elektrode A naar elektrode B.
figuur 2
1p 9 Leg uit of figuur 2 een weergave is op microniveau.
2p 10 Geef aan of PEO een thermoplast of een thermoharder is. Licht je
antwoord toe aan de hand van een structuurkenmerk uit figuur 2.
HA-1028-a-o lees verder ►►►
2021
tijdvak 1
maandag 31 mei
13.30 - 16.30 uur
scheikunde
Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage.
Gebruik zo nodig het informatieboek Binas of ScienceData.
Achter het correctievoorschrift is een aanvulling op het correctievoorschrift opgenomen.
Dit examen bestaat uit 37 vragen.
Voor dit examen zijn maximaal 78 punten te behalen.
Voor elk vraagnummer staat hoeveel punten met een goed antwoord behaald
kunnen worden.
Als bij een vraag een verklaring, uitleg, berekening of afleiding gevraagd wordt,
worden aan het antwoord meestal geen punten toegekend als deze verklaring,
uitleg, berekening of afleiding ontbreekt.
Geef niet meer antwoorden (redenen, voorbeelden e.d.) dan er worden gevraagd.
Als er bijvoorbeeld twee redenen worden gevraagd en je geeft meer dan twee
redenen, dan worden alleen de eerste twee in de beoordeling meegeteld.
HA-1028-a-21-1-o
, Ethyllactaat
In de elektronica-industrie worden printplaten gemaakt. Tijdens het
productieproces van deze printplaten worden hydrofobe stoffen gebruikt
die later weer verwijderd moeten worden. Voor het verwijderen van deze
stoffen kan ethyllactaat worden gebruikt. Ethyllactaat wordt gevormd uit
melkzuur (C3H6O3) en ethanol. Hieronder zijn de structuurformules van
melkzuur en ethyllactaat weergegeven.
Melkzuur wordt op industriële schaal gemaakt door omzetting van
sachariden met behulp van micro-organismen. Een voorbeeld van zo’n
sacharide is sacharose (C12H22O11). Voor de omzetting van sacharose tot
melkzuur is ook water nodig.
2p 1 Geef de vergelijking in molecuulformules van de omzetting van sacharose
tot melkzuur.
Ethyllactaat heeft een uitstekend reinigend vermogen. Bovendien is
ethyllactaat zowel met hydrofobe stoffen als met water mengbaar. Een
voorwerp dat gereinigd is met ethyllactaat, kan daarna gespoeld worden
met water.
2p 2 Leg uit, aan de hand van de structuurformule, dat ethyllactaat zowel met
een hydrofobe stof als met water mengbaar is.
In een fabriek kan ethyllactaat volgens een continuproces worden
gemaakt uit melkzuur en ethanol. De vergelijking van deze omzetting is
hieronder weergegeven.
C3H6O3 + C2H6O C5H10O3 + H2O (reactie 1)
Op de uitwerkbijlage bij dit examen is het onvolledige blokschema van het
continuproces weergegeven. In dit blokschema ontbreken enkele
stofstromen en de namen van de bijbehorende stoffen.
In reactor R1 worden een ruime overmaat ethanol en een
melkzuuroplossing geleid. In aanwezigheid van een katalysator wordt het
reactiemengsel krachtig geroerd. Hierbij wordt een groot deel van het
melkzuur omgezet tot ethyllactaat. Ook treden nevenreacties op waarbij
esters ontstaan, zoals de ester van twee moleculen melkzuur.
2p 3 Geef de structuurformule van de ester van twee moleculen melkzuur.
HA-1028-a-o lees verder ►►►
, Voortdurend wordt een deel van het reactiemengsel uit reactor R1
overgebracht naar scheidingsruimte S1. Dit reactiemengsel bestaat uit
ethanol, ethyllactaat, melkzuur, water en de esters die zijn ontstaan door
nevenreacties. In scheidingsruimte S1 verdampen water, ethanol en
ethyllactaat.
2p 4 Geef de namen van de twee bindingstypen die worden verbroken bij het
verdampen in scheidingsruimte S1.
De stoffen die niet verdampen, worden vanuit scheidingsruimte S1
teruggevoerd naar reactor R1. In reactor R1 wordt een gedeelte van de
esters die zijn ontstaan door nevenreacties, omgezet tot melkzuur.
De damp uit scheidingsruimte S1 wordt naar scheidingsruimte S2
gebracht. Hier wordt ethyllactaat als vloeistof afgescheiden. In
scheidingsruimte S3 worden water en ethanol gescheiden. Water wordt
afgevoerd.
3p 5 Maak het blokschema op de uitwerkbijlage compleet.
Teken de pijlen van de ontbrekende stofstromen. Houd daarbij
rekening met hergebruik van stoffen.
Noteer de nummers van de onderstaande stoffen bij de juiste pijlen.
1 ethanol
2 ethyllactaat
3 melkzuur
4 esters die zijn ontstaan door nevenreacties
5 water
Alle nummers moeten meer dan één keer worden gebruikt.
Volgens de fabrikant kan de productie van ethyllactaat duurzaam worden
genoemd. De fabrikant onderbouwt deze bewering aan de hand van de
atoomeconomie van reactie 1.
2p 6 Bereken de atoomeconomie voor de vorming van ethyllactaat volgens
reactie 1. Gebruik Binas-tabel 37H of ScienceData-tabel 1.7.7.
1p 7 Geef aan waarom een hoge atoomeconomie duurzaam is.
Volgens de fabrikant voldoet het proces door de hoge atoomeconomie
aan uitgangspunt 2 van de groene chemie. Omdat de fabrikant
plantaardige sachariden gebruikt, kan hij ook een ander uitgangspunt van
de groene chemie als argument gebruiken om de productie van
ethyllactaat duurzaam te noemen.
2p 8 Leg uit welk ander uitgangspunt van de groene chemie dit is.
Gebruik Binas-tabel 97F of ScienceData-tabel 38.6
Noteer je antwoord als volgt:
Er worden plantaardige sachariden gebruikt, dus kan de fabrikant
uitgangspunt nummer … gebruiken, omdat …
HA-1028-a- o lees verder ►►►
, Lithium-ionbatterij
In veel mobiele telefoons zit een lithium-ionbatterij. Deze batterijen zijn
licht, kunnen veel energie leveren en zijn snel op te laden. Het
basisontwerp van een lithium-ionbatterij is in figuur 1 schematisch
weergegeven.
figuur 1
Elektrode A bevat onder andere het metaal lithium (Li). Elektrode B bevat
Li+-ionen. Tussen beide elektroden bevindt zich een elektrolyt, dat
bestaat uit een polymeer waarin zich een vloeibaar lithiumzout bevindt.
Een veelgebruikt polymeer is PEO. De formule van PEO is (CH2CH2O)n.
In figuur 2 is een vergroting van het elektrolyt schematisch weergegeven.
Hierin is te zien hoe een Li+-ion van polymeerketen naar polymeerketen
wordt doorgegeven, doordat telkens een ander groepje O-atomen het
Li+-ion bindt. De binding komt tot stand doordat de O-atomen in PEO
enigszins negatief geladen zijn. Dit is het gevolg van een polaire
atoombinding tussen de C-atomen en de O-atomen in PEO. Tijdens de
stroomlevering bewegen Li+-ionen van elektrode A naar elektrode B.
figuur 2
1p 9 Leg uit of figuur 2 een weergave is op microniveau.
2p 10 Geef aan of PEO een thermoplast of een thermoharder is. Licht je
antwoord toe aan de hand van een structuurkenmerk uit figuur 2.
HA-1028-a-o lees verder ►►►
