Examen VWO
2010
tijdvak 1
woensdag 26 mei
13.30 - 16.30 uur
scheikunde
tevens oud programma scheikunde 1,2
Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage.
Dit examen bestaat uit 26 vragen.
Voor dit examen zijn maximaal 72 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.
VW-1028-a-10-1-o
, Nikkel
Sommige soorten nikkelhoudend erts bevatten pentlandiet. Pentlandiet wordt
vaak weergegeven met de formule Fe4 Ni5 S8 . Bij de industriële bereiding van
nikkel uit pentlandiet zet men eerst het pentlandiet met zuurstof uit de lucht om
tot nikkel(II)oxide. Het zwaveldioxide dat bij deze reactie tevens ontstaat, moet
zoveel mogelijk worden verwijderd uit de gassen die de fabriek uitstoot. Daarom
moet de concentratie van het zwaveldioxide in het uitgestoten gas steeds
worden gecontroleerd. Bij zo’n bepaling worden de gassen eerst geleid in een
oplossing van jood. Met zwaveldioxide treedt dan de volgende reactie op:
I2 + SO2 + 2 H2O → 2 I– + SO42– + 4 H+
Vervolgens wordt de ontstane oplossing getitreerd.
3p 1 Beschrijf globaal hoe zo’n bepaling van de concentratie zwaveldioxide in de
gassen die de fabriek uitstoot, kan worden uitgevoerd.
− Vermeld in je beschrijving of stoffen al dan niet in overmaat moeten worden
toegevoegd en van welke stoffen en/of oplossingen de hoeveelheid en/of
molariteit bekend moet zijn.
− Noem in je beschrijving een oplossing waarmee kan worden getitreerd nadat
de reactie met de joodoplossing heeft plaatsgevonden.
− In je beschrijving hoef je niet te vermelden hoe het eindpunt van de titratie
kan worden bepaald.
Bij de bereiding van zeer zuiver nikkel speelt de stof nikkeltetracarbonyl,
Ni(CO)4, een belangrijke rol. Deze stof ontstaat als men nikkel laat reageren
met koolstofmonooxide. Dit is een evenwichtsreactie:
Ni(s) + 4 CO(g) →
← Ni(CO) 4 (g) (evenwicht 1)
Dit evenwicht ligt bij 330 K uiterst rechts en bij 500 K is het evenwicht vrijwel
aflopend naar links. Op dit verschil in ligging van het evenwicht is de productie
van zeer zuiver nikkel gebaseerd.
De waarde van de evenwichtsconstante van evenwicht 1 is afhankelijk van de
temperatuur. Men kan de evenwichtsconstante bij 330 K aanduiden als K330 en
bij 500 K als K500.
2p 2 Leg met behulp van de hierboven vermelde gegevens uit of de reactie naar
rechts van bovengenoemd evenwicht exotherm is of endotherm.
3p 3 Geef de evenwichtsvoorwaarde voor evenwicht 1 en leg uit of K330 groter of
kleiner is dan K500.
VW-1028-a-10-1-o 2 lees verder ►►►
, Het nikkel(II)oxide dat uit het pentlandiet ontstaat, bevat nog verontreinigingen.
Bij de omzetting van dit ruwe nikkel(II)oxide tot nikkel laat men het
nikkel(II)oxide eerst reageren met waterstof. Het voor deze reactie benodigde
waterstof verkrijgt men door methaan (aardgas) met stoom te laten reageren.
Hieronder is het proces voor de bereiding van nikkel uit ruw nikkel(II)oxide
beschreven.
− Methaan en stoom laat men in een reactor (reactor 1) reageren. Hierbij
ontstaan waterstof, koolstofmonooxide en koolstofdioxide.
− Het gasmengsel uit reactor 1 gaat naar een scheidingsruimte
(scheidingsruimte 1). Bij de scheidingen die daar plaatsvinden, worden de
drie gassen afzonderlijk verkregen.
− In een volgende reactor (reactor 2) laat men het ruwe nikkel(II)oxide
reageren met waterstof. In deze reactor gebruikt men overmaat waterstof. Er
ontstaan waterdamp en ruw nikkel. Dit ruwe nikkel bevat nog
verontreinigingen.
− Het gasmengsel van waterdamp en niet-gereageerd waterstof wordt naar
een scheidingsruimte (scheidingsruimte 2) geleid, waar het wordt afgekoeld.
− Het ruwe nikkel wordt naar de derde reactor (reactor 3) geleid. Daar laat
men het bij 330 K reageren met koolstofmonooxide. In reactor 3 is constant
overmaat koolstofmonooxide aanwezig. Alle nikkel wordt in deze reactor
omgezet tot nikkeltetracarbonyl. De overgebleven verontreinigingen zijn
vaste stoffen en worden als afval afgevoerd.
− Het nikkeltetracarbonyl en de overmaat koolstofmonooxide worden naar
reactor 4 geleid. Daar wordt bij 500 K alle nikkeltetracarbonyl omgezet tot
nikkel en koolstofmonooxide. Het ontstane nikkel is zeer zuiver.
Een onvolledig blokschema voor dit proces staat op de uitwerkbijlage die bij dit
examen hoort.
4p 4 Maak het blokschema op de uitwerkbijlage compleet door het plaatsen van
blokken voor scheidingsruimte 2 en reactor 3 en reactor 4. Teken in het
blokschema ook de ontbrekende stofstromen. Houd daarbij rekening met
hergebruik van stoffen; water dat uit scheidingsruimte 2 komt, wordt niet
hergebruikt.
5p 5 Bereken hoeveel m3 methaan (298 K, p = p0 ) nodig is voor de productie van
1,0 ton nikkel. Ga daarbij uit van de volgende gegevens:
− koolstofmonooxide en koolstofdioxide ontstaan in reactor 1 in de
molverhouding 2 : 1;
− nikkel(II)oxide en waterstof reageren in reactor 2 in de molverhouding 1 : 1;
− een ton is 103 kg.
VW-1028-a-10-1-o 3 lees verder ►►►
, Slechte smaak
Eén van de angsten van bierbrouwers is dat hun product O O
een slechte smaak heeft. Een slechte smaak kan worden
H3C C C CH3
veroorzaakt door diacetyl (zie de structuurformule
hiernaast). Diacetyl geeft bier een botersmaak. diacetyl
De concentratie diacetyl in bier kan met behulp van gaschromatografie worden
bepaald. Daartoe moet tenminste twee keer een chromatogram worden
opgenomen.
3p 6 Geef aan wat je bij het opnemen van beide chromatogrammen moet injecteren
en geef aan hoe je uit de verkregen chromatogrammen de concentratie diacetyl
kunt bepalen.
Tijdens het brouwen van bier wordt in gistcellen glucose in een aantal stappen
enzymatisch omgezet. Daarbij wordt onder andere pyrodruivenzuur gevormd,
een stof met de molecuulformule C3 H4 O3 . Een groot deel van het
pyrodruivenzuur wordt door de gistcellen omgezet tot ethanol. De gistcellen
zullen echter uit pyrodruivenzuur ook de stof α-acetomelkzuur vormen. Bij de
vorming van α-acetomelkzuur uit pyrodruivenzuur ontstaat één andere stof.
α-Acetomelkzuur heeft de molecuulformule C5 H8 O4 .
4p 7 Geef de reactievergelijking voor het ontstaan van α-acetomelkzuur uit
pyrodruivenzuur. Noteer daarin pyrodruivenzuur en α-acetomelkzuur in
structuurformule; gebruik daarbij de volgende gegevens:
− de systematische naam van pyrodruivenzuur is: 2-oxo-propaanzuur;
− de systematische naam van α-acetomelkzuur is: 2-hydroxy-2-methyl-3-oxo-
butaanzuur;
− het voorvoegsel ‘oxo’ geeft aan dat in het molecuul de groep C = O aanwezig
is (zie Binas-tabel 66D).
Een deel van het ontstane α-acetomelkzuur wordt buiten de gistcel omgezet tot
diacetyl. Het gevormde diacetyl kan door de gistcellen weer worden opgenomen
en enzymatisch worden omgezet tot acetoïne. Acetoïne is minder nadelig voor
de smaak van het bier dan diacetyl.
In een artikel dat onder andere over de vorming en omzetting van diacetyl gaat,
wordt de omzetting van diacetyl tot acetoïne als volgt schematisch
weergegeven:
CH3 CH3
2 H+
C O C O
C O HO C H
CH3 CH3
2p 8 Is de omzetting van diacetyl tot acetoïne een zuur-base reactie of een
redoxreactie? Geef een verklaring voor je antwoord.
VW-1028-a-10-1-o 4 lees verder ►►►
2010
tijdvak 1
woensdag 26 mei
13.30 - 16.30 uur
scheikunde
tevens oud programma scheikunde 1,2
Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage.
Dit examen bestaat uit 26 vragen.
Voor dit examen zijn maximaal 72 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.
VW-1028-a-10-1-o
, Nikkel
Sommige soorten nikkelhoudend erts bevatten pentlandiet. Pentlandiet wordt
vaak weergegeven met de formule Fe4 Ni5 S8 . Bij de industriële bereiding van
nikkel uit pentlandiet zet men eerst het pentlandiet met zuurstof uit de lucht om
tot nikkel(II)oxide. Het zwaveldioxide dat bij deze reactie tevens ontstaat, moet
zoveel mogelijk worden verwijderd uit de gassen die de fabriek uitstoot. Daarom
moet de concentratie van het zwaveldioxide in het uitgestoten gas steeds
worden gecontroleerd. Bij zo’n bepaling worden de gassen eerst geleid in een
oplossing van jood. Met zwaveldioxide treedt dan de volgende reactie op:
I2 + SO2 + 2 H2O → 2 I– + SO42– + 4 H+
Vervolgens wordt de ontstane oplossing getitreerd.
3p 1 Beschrijf globaal hoe zo’n bepaling van de concentratie zwaveldioxide in de
gassen die de fabriek uitstoot, kan worden uitgevoerd.
− Vermeld in je beschrijving of stoffen al dan niet in overmaat moeten worden
toegevoegd en van welke stoffen en/of oplossingen de hoeveelheid en/of
molariteit bekend moet zijn.
− Noem in je beschrijving een oplossing waarmee kan worden getitreerd nadat
de reactie met de joodoplossing heeft plaatsgevonden.
− In je beschrijving hoef je niet te vermelden hoe het eindpunt van de titratie
kan worden bepaald.
Bij de bereiding van zeer zuiver nikkel speelt de stof nikkeltetracarbonyl,
Ni(CO)4, een belangrijke rol. Deze stof ontstaat als men nikkel laat reageren
met koolstofmonooxide. Dit is een evenwichtsreactie:
Ni(s) + 4 CO(g) →
← Ni(CO) 4 (g) (evenwicht 1)
Dit evenwicht ligt bij 330 K uiterst rechts en bij 500 K is het evenwicht vrijwel
aflopend naar links. Op dit verschil in ligging van het evenwicht is de productie
van zeer zuiver nikkel gebaseerd.
De waarde van de evenwichtsconstante van evenwicht 1 is afhankelijk van de
temperatuur. Men kan de evenwichtsconstante bij 330 K aanduiden als K330 en
bij 500 K als K500.
2p 2 Leg met behulp van de hierboven vermelde gegevens uit of de reactie naar
rechts van bovengenoemd evenwicht exotherm is of endotherm.
3p 3 Geef de evenwichtsvoorwaarde voor evenwicht 1 en leg uit of K330 groter of
kleiner is dan K500.
VW-1028-a-10-1-o 2 lees verder ►►►
, Het nikkel(II)oxide dat uit het pentlandiet ontstaat, bevat nog verontreinigingen.
Bij de omzetting van dit ruwe nikkel(II)oxide tot nikkel laat men het
nikkel(II)oxide eerst reageren met waterstof. Het voor deze reactie benodigde
waterstof verkrijgt men door methaan (aardgas) met stoom te laten reageren.
Hieronder is het proces voor de bereiding van nikkel uit ruw nikkel(II)oxide
beschreven.
− Methaan en stoom laat men in een reactor (reactor 1) reageren. Hierbij
ontstaan waterstof, koolstofmonooxide en koolstofdioxide.
− Het gasmengsel uit reactor 1 gaat naar een scheidingsruimte
(scheidingsruimte 1). Bij de scheidingen die daar plaatsvinden, worden de
drie gassen afzonderlijk verkregen.
− In een volgende reactor (reactor 2) laat men het ruwe nikkel(II)oxide
reageren met waterstof. In deze reactor gebruikt men overmaat waterstof. Er
ontstaan waterdamp en ruw nikkel. Dit ruwe nikkel bevat nog
verontreinigingen.
− Het gasmengsel van waterdamp en niet-gereageerd waterstof wordt naar
een scheidingsruimte (scheidingsruimte 2) geleid, waar het wordt afgekoeld.
− Het ruwe nikkel wordt naar de derde reactor (reactor 3) geleid. Daar laat
men het bij 330 K reageren met koolstofmonooxide. In reactor 3 is constant
overmaat koolstofmonooxide aanwezig. Alle nikkel wordt in deze reactor
omgezet tot nikkeltetracarbonyl. De overgebleven verontreinigingen zijn
vaste stoffen en worden als afval afgevoerd.
− Het nikkeltetracarbonyl en de overmaat koolstofmonooxide worden naar
reactor 4 geleid. Daar wordt bij 500 K alle nikkeltetracarbonyl omgezet tot
nikkel en koolstofmonooxide. Het ontstane nikkel is zeer zuiver.
Een onvolledig blokschema voor dit proces staat op de uitwerkbijlage die bij dit
examen hoort.
4p 4 Maak het blokschema op de uitwerkbijlage compleet door het plaatsen van
blokken voor scheidingsruimte 2 en reactor 3 en reactor 4. Teken in het
blokschema ook de ontbrekende stofstromen. Houd daarbij rekening met
hergebruik van stoffen; water dat uit scheidingsruimte 2 komt, wordt niet
hergebruikt.
5p 5 Bereken hoeveel m3 methaan (298 K, p = p0 ) nodig is voor de productie van
1,0 ton nikkel. Ga daarbij uit van de volgende gegevens:
− koolstofmonooxide en koolstofdioxide ontstaan in reactor 1 in de
molverhouding 2 : 1;
− nikkel(II)oxide en waterstof reageren in reactor 2 in de molverhouding 1 : 1;
− een ton is 103 kg.
VW-1028-a-10-1-o 3 lees verder ►►►
, Slechte smaak
Eén van de angsten van bierbrouwers is dat hun product O O
een slechte smaak heeft. Een slechte smaak kan worden
H3C C C CH3
veroorzaakt door diacetyl (zie de structuurformule
hiernaast). Diacetyl geeft bier een botersmaak. diacetyl
De concentratie diacetyl in bier kan met behulp van gaschromatografie worden
bepaald. Daartoe moet tenminste twee keer een chromatogram worden
opgenomen.
3p 6 Geef aan wat je bij het opnemen van beide chromatogrammen moet injecteren
en geef aan hoe je uit de verkregen chromatogrammen de concentratie diacetyl
kunt bepalen.
Tijdens het brouwen van bier wordt in gistcellen glucose in een aantal stappen
enzymatisch omgezet. Daarbij wordt onder andere pyrodruivenzuur gevormd,
een stof met de molecuulformule C3 H4 O3 . Een groot deel van het
pyrodruivenzuur wordt door de gistcellen omgezet tot ethanol. De gistcellen
zullen echter uit pyrodruivenzuur ook de stof α-acetomelkzuur vormen. Bij de
vorming van α-acetomelkzuur uit pyrodruivenzuur ontstaat één andere stof.
α-Acetomelkzuur heeft de molecuulformule C5 H8 O4 .
4p 7 Geef de reactievergelijking voor het ontstaan van α-acetomelkzuur uit
pyrodruivenzuur. Noteer daarin pyrodruivenzuur en α-acetomelkzuur in
structuurformule; gebruik daarbij de volgende gegevens:
− de systematische naam van pyrodruivenzuur is: 2-oxo-propaanzuur;
− de systematische naam van α-acetomelkzuur is: 2-hydroxy-2-methyl-3-oxo-
butaanzuur;
− het voorvoegsel ‘oxo’ geeft aan dat in het molecuul de groep C = O aanwezig
is (zie Binas-tabel 66D).
Een deel van het ontstane α-acetomelkzuur wordt buiten de gistcel omgezet tot
diacetyl. Het gevormde diacetyl kan door de gistcellen weer worden opgenomen
en enzymatisch worden omgezet tot acetoïne. Acetoïne is minder nadelig voor
de smaak van het bier dan diacetyl.
In een artikel dat onder andere over de vorming en omzetting van diacetyl gaat,
wordt de omzetting van diacetyl tot acetoïne als volgt schematisch
weergegeven:
CH3 CH3
2 H+
C O C O
C O HO C H
CH3 CH3
2p 8 Is de omzetting van diacetyl tot acetoïne een zuur-base reactie of een
redoxreactie? Geef een verklaring voor je antwoord.
VW-1028-a-10-1-o 4 lees verder ►►►
