Examen VWO
scheikunde 1,2
Voorbereidend
Wetenschappelijk
Onderwijs
20 06
Tijdvak 1
Maandag 22 mei
13.30 – 16.30 uur
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.
Voor dit examen zijn maximaal 69 punten te Geef niet meer antwoorden (redenen,
behalen; het examen bestaat uit 24 vragen. voorbeelden e.d.) dan er worden gevraagd.
Voor elk vraagnummer is aangegeven hoeveel Als er bijvoorbeeld twee redenen worden
punten met een goed antwoord behaald kunnen gevraagd en je geeft meer dan twee redenen,
worden. dan worden alleen de eerste twee in de
Bij dit examen hoort een informatieboekje. beoordeling meegeteld.
600025-1-24o Begin
, Ammoniakmonitor
Het Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu (RIVM) verzamelt via een landelijk
meetnet gegevens over de concentraties van een aantal stoffen die in lucht voorkomen,
bijvoorbeeld zwaveldioxide, ozon, stikstofoxiden en ammoniak. De concentratie van
ammoniak wordt gemeten omdat deze stof bijdraagt aan de verzuring van het milieu.
2p 1 Geef aan hoe het komt dat ammoniak bijdraagt aan de verzuring van het milieu.
Op pagina 2 van het informatieboekje dat bij dit examen hoort, staat een artikel dat gaat
over de ontwikkeling van een meetinstrument voor ammoniak, een zogenoemde
ammoniakmonitor. Deze monitor wordt inmiddels op ongeveer tien plaatsen, verspreid over
Nederland, in het landelijke meetnet gebruikt. Lees het artikel en beantwoord vervolgens de
vragen.
In het gedeelte met als kop “Zelf ontwikkelde monitor” wordt de werking van de
ammoniakmonitor beschreven. De werking is gebaseerd op een drietal reacties die na elkaar
verlopen.
3p 2 Geef de reactievergelijkingen van deze drie reacties.
In het artikel wordt het aantal liter lucht genoemd dat per minuut wordt ingeleid (regel 13).
De aanvoer van de in het artikel genoemde vloeistoffen moet zodanig op deze luchtaanvoer
zijn afgestemd dat ook bij hoge ammoniakconcentraties de monitor betrouwbare metingen
doet.
4p 3 Bereken hoeveel mL NaHSO4 oplossing tenminste per week nodig is. Neem als
uitgangspunt voor de berekening het meetbereik waarbinnen de monitor betrouwbare
meetresultaten oplevert.
Een leerling vraagt zich na het lezen van dit artikel af, of het mogelijk is om een
eenvoudigere versie voor een ammoniakmonitor te ontwerpen.
Hij stelt voor om gedestilleerd water door de denuder te leiden en het geleidingsvermogen
van de uitstromende vloeistof te meten om zo de ammoniakconcentratie te bepalen.
De docent reageert hierop met de opmerking dat het natuurlijk te proberen valt, maar dat
zo’n eenvoudigere monitor zeer waarschijnlijk geen betrouwbare meetresultaten met
betrekking tot de ammoniakconcentratie zal geven. Zo zal het meetresultaat onbetrouwbaar
zijn wanneer de lucht ook verontreinigd is met zwaveldioxide. Dat komt omdat opgelost
zwaveldioxide het geleidingsvermogen ook beïnvloedt.
3p 4 Geef de vergelijking van de reactie die plaatsvindt wanneer zwaveldioxide in water oplost
en leg aan de hand van die reactievergelijking uit dat zwaveldioxide het
geleidingsvermogen beïnvloedt.
Bij het testen van de beschreven monitor heeft onder meer de invloed van de
(omgevings)temperatuur op de betrouwbaarheid van de metingen een rol gespeeld.
Men heeft onderzoek gedaan in het temperatuurtraject van 10 °C tot 30 °C.
Uit dit onderzoek bleek dat er sprake is van een duidelijke temperatuurgevoeligheid van de
meetresultaten.
2p 5 Noem twee aspecten van de werking van deze monitor die door de temperatuur worden
beïnvloed.
2p 6 Beschrijf globaal hoe dit onderzoek naar de temperatuurafhankelijkheid van de
meetresultaten kan zijn uitgevoerd.
600025-1-24o 2 Lees verder
, MTBE in benzine
In autobenzine zijn zo’n 200 verschillende stoffen aanwezig, waaronder tolueen en een stof
die met MTBE wordt aangeduid. De structuurformule van MTBE is:
CH3
CH3 C CH3
O
CH3
MTBE
MTBE wordt aan benzine toegevoegd omdat deze stof zorgt voor een betere verbranding
van de benzine in automotoren. In de motor verbrandt MTBE zelf ook.
3p 7 Geef de reactievergelijking, in molecuulformules, voor de volledige verbranding van
MTBE.
Het massaspectrum van MTBE is afgebeeld in figuur 1 op pagina 3 van het
informatieboekje dat bij dit examen hoort.
2p 8 Geef de structuurformule van een ionsoort die de piek bij m/z = 73 kan veroorzaken.
Een methode die wordt toegepast om het MTBE-gehalte van benzine te bepalen, maakt
gebruik van gaschromatografie gevolgd door massaspectrometrie. Er wordt een ijkreeks van
vijf oplossingen van benzine in een oplosmiddel gemaakt. Aan vier van de vijf oplossingen
is een nauwkeurig afgemeten extra hoeveelheid MTBE toegevoegd (zie tabel 1 op pagina 3
van het informatieboekje). Elke oplossing wordt in een gaschromatograaf gescheiden. Van
de MTBE-fractie en de tolueenfractie uit een oplossing worden de massaspectra opgenomen
en met elkaar vergeleken.
Bij massaspectrometrie geldt dat de hoogte van de gemeten pieken in een massaspectrum
recht evenredig is met de hoeveelheid stof die aanwezig is. De piekhoogte van de hoogste
piek in het massaspectrum van MTBE (die bij m/z = 73) wordt gedeeld door de piekhoogte
van de hoogste piek in het massaspectrum van tolueen (die bij m/z = 91). Dit wordt voor
alle vijf de oplossingen gedaan. De uitkomsten van deze berekeningen staan in de laatste
kolom van tabel 1.
De gegevens uit tabel 1 zijn verwerkt in een diagram (diagram 1 op pagina 3 van het
informatieboekje). Op de verticale as van diagram 1 zijn de verhoudingen tussen de
genoemde piekhoogten uitgezet, op de horizontale as de hoeveelheid extra toegevoegde
MTBE. Met behulp van het diagram kan de hoeveelheid MTBE in de onderzochte benzine
worden bepaald.
3p 9 Bereken met behulp van diagram 1 het volumepercentage MTBE in de onderzochte benzine.
De betere verbranding van benzine waaraan MTBE is toegevoegd, wordt veroorzaakt door
de gebonden O atomen die in MTBE aanwezig zijn. Deze O atomen worden tijdens de
verbranding gebruikt, samen met zuurstof uit de lucht. Daardoor ontstaat tijdens de
verbranding minder koolstofmonooxide. In delen van de VS moet in de wintermaanden
minstens 2,7 massaprocent gebonden zuurstof in benzine aanwezig zijn. Door lekkages van
benzinetanks, verkeersongelukken en gewoon morsen bij het tanken, komt benzine in de
bodem terecht en uiteindelijk in het grondwater. Omdat MTBE een kankerverwekkende stof
is, wil men in de VS daarom MTBE vervangen door ethanol. De motoren van nagenoeg alle
auto’s lopen probleemloos op benzine met 10 volumeprocent ethanol.
4p 10 Laat door berekening zien dat het massapercentage O in benzine waarin 10 volumeprocent
ethanol aanwezig is, groter is dan 2,7. Neem bij de berekening aan dat de dichtheid van het
benzine-ethanol mengsel 0,73·10 3 kg m–3 is en dat ethanol de enige zuurstofhoudende
verbinding in het benzine-ethanol mengsel is. Er is onder meer een gegeven uit
Binas-tabel 11 nodig.
600025-1-24o 3 Lees verder
, MZA
MZA is een grondstof voor veel soorten polymeren, onder andere polyesters. De
molecuulformule van MZA is C4H 2O 3; de structuurformule is als volgt:
O
O C C O
C C
H H
MZA
MZA kan worden verkregen uit een stof I met onderstaande structuurformule.
O O
HO C C OH
C C
H H
stof I
Bij deze bereiding van MZA reageren van een molecuul van stof I beide OH groepen met
elkaar onder vorming van een molecuul MZA. Tevens wordt daarbij een molecuul water
gevormd. Een dergelijke reactie kan niet optreden met de stereo-isomeer van stof I.
OH
O C H
C C
O
H C
HO
stereo-isomeer van stof I
4p 11 Geef de systematische naam van stof I en de systematische naam van de stereo-isomeer van
stof I. Noteer je antwoord als volgt:
stof I: …
stereo-isomeer van stof I: …
2p 12 Leg aan de hand van de structuurformule van de stereo-isomeer van stof I uit waarom de
beide OH groepen uit een molecuul van die stereo-isomeer niet met elkaar kunnen reageren.
Een tweede bereidingswijze van MZA is gebaseerd op de reactie van benzeen met zuurstof:
2 C6H 6(l) + 9 O 2(g) → 2 C4H 2O 3(s) + 4 CO 2(g) + 4 H 2O(l)
De aanduidingen (l), (g) en (s) in deze reactievergelijking betekenen dat de betreffende stof
respectievelijk vloeibaar, gasvormig of vast is.
De reactiewarmte voor deze reactie bedraagt – 18,4·10 5 J per mol C6H 6(l) (298 K en p = p 0).
5p 13 Bereken, mede met behulp van gegevens uit Binas-tabel 57, de vormingswarmte van MZA
in J mol–1 (298 K en p = p 0).
Bij de bereiding van MZA uit benzeen wordt uit 1,0 kg benzeen 1,0 kg MZA verkregen.
3p 14 Bereken het rendement van deze vorming van MZA uit benzeen.
600025-1-24o 4 Lees verder
scheikunde 1,2
Voorbereidend
Wetenschappelijk
Onderwijs
20 06
Tijdvak 1
Maandag 22 mei
13.30 – 16.30 uur
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.
Voor dit examen zijn maximaal 69 punten te Geef niet meer antwoorden (redenen,
behalen; het examen bestaat uit 24 vragen. voorbeelden e.d.) dan er worden gevraagd.
Voor elk vraagnummer is aangegeven hoeveel Als er bijvoorbeeld twee redenen worden
punten met een goed antwoord behaald kunnen gevraagd en je geeft meer dan twee redenen,
worden. dan worden alleen de eerste twee in de
Bij dit examen hoort een informatieboekje. beoordeling meegeteld.
600025-1-24o Begin
, Ammoniakmonitor
Het Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu (RIVM) verzamelt via een landelijk
meetnet gegevens over de concentraties van een aantal stoffen die in lucht voorkomen,
bijvoorbeeld zwaveldioxide, ozon, stikstofoxiden en ammoniak. De concentratie van
ammoniak wordt gemeten omdat deze stof bijdraagt aan de verzuring van het milieu.
2p 1 Geef aan hoe het komt dat ammoniak bijdraagt aan de verzuring van het milieu.
Op pagina 2 van het informatieboekje dat bij dit examen hoort, staat een artikel dat gaat
over de ontwikkeling van een meetinstrument voor ammoniak, een zogenoemde
ammoniakmonitor. Deze monitor wordt inmiddels op ongeveer tien plaatsen, verspreid over
Nederland, in het landelijke meetnet gebruikt. Lees het artikel en beantwoord vervolgens de
vragen.
In het gedeelte met als kop “Zelf ontwikkelde monitor” wordt de werking van de
ammoniakmonitor beschreven. De werking is gebaseerd op een drietal reacties die na elkaar
verlopen.
3p 2 Geef de reactievergelijkingen van deze drie reacties.
In het artikel wordt het aantal liter lucht genoemd dat per minuut wordt ingeleid (regel 13).
De aanvoer van de in het artikel genoemde vloeistoffen moet zodanig op deze luchtaanvoer
zijn afgestemd dat ook bij hoge ammoniakconcentraties de monitor betrouwbare metingen
doet.
4p 3 Bereken hoeveel mL NaHSO4 oplossing tenminste per week nodig is. Neem als
uitgangspunt voor de berekening het meetbereik waarbinnen de monitor betrouwbare
meetresultaten oplevert.
Een leerling vraagt zich na het lezen van dit artikel af, of het mogelijk is om een
eenvoudigere versie voor een ammoniakmonitor te ontwerpen.
Hij stelt voor om gedestilleerd water door de denuder te leiden en het geleidingsvermogen
van de uitstromende vloeistof te meten om zo de ammoniakconcentratie te bepalen.
De docent reageert hierop met de opmerking dat het natuurlijk te proberen valt, maar dat
zo’n eenvoudigere monitor zeer waarschijnlijk geen betrouwbare meetresultaten met
betrekking tot de ammoniakconcentratie zal geven. Zo zal het meetresultaat onbetrouwbaar
zijn wanneer de lucht ook verontreinigd is met zwaveldioxide. Dat komt omdat opgelost
zwaveldioxide het geleidingsvermogen ook beïnvloedt.
3p 4 Geef de vergelijking van de reactie die plaatsvindt wanneer zwaveldioxide in water oplost
en leg aan de hand van die reactievergelijking uit dat zwaveldioxide het
geleidingsvermogen beïnvloedt.
Bij het testen van de beschreven monitor heeft onder meer de invloed van de
(omgevings)temperatuur op de betrouwbaarheid van de metingen een rol gespeeld.
Men heeft onderzoek gedaan in het temperatuurtraject van 10 °C tot 30 °C.
Uit dit onderzoek bleek dat er sprake is van een duidelijke temperatuurgevoeligheid van de
meetresultaten.
2p 5 Noem twee aspecten van de werking van deze monitor die door de temperatuur worden
beïnvloed.
2p 6 Beschrijf globaal hoe dit onderzoek naar de temperatuurafhankelijkheid van de
meetresultaten kan zijn uitgevoerd.
600025-1-24o 2 Lees verder
, MTBE in benzine
In autobenzine zijn zo’n 200 verschillende stoffen aanwezig, waaronder tolueen en een stof
die met MTBE wordt aangeduid. De structuurformule van MTBE is:
CH3
CH3 C CH3
O
CH3
MTBE
MTBE wordt aan benzine toegevoegd omdat deze stof zorgt voor een betere verbranding
van de benzine in automotoren. In de motor verbrandt MTBE zelf ook.
3p 7 Geef de reactievergelijking, in molecuulformules, voor de volledige verbranding van
MTBE.
Het massaspectrum van MTBE is afgebeeld in figuur 1 op pagina 3 van het
informatieboekje dat bij dit examen hoort.
2p 8 Geef de structuurformule van een ionsoort die de piek bij m/z = 73 kan veroorzaken.
Een methode die wordt toegepast om het MTBE-gehalte van benzine te bepalen, maakt
gebruik van gaschromatografie gevolgd door massaspectrometrie. Er wordt een ijkreeks van
vijf oplossingen van benzine in een oplosmiddel gemaakt. Aan vier van de vijf oplossingen
is een nauwkeurig afgemeten extra hoeveelheid MTBE toegevoegd (zie tabel 1 op pagina 3
van het informatieboekje). Elke oplossing wordt in een gaschromatograaf gescheiden. Van
de MTBE-fractie en de tolueenfractie uit een oplossing worden de massaspectra opgenomen
en met elkaar vergeleken.
Bij massaspectrometrie geldt dat de hoogte van de gemeten pieken in een massaspectrum
recht evenredig is met de hoeveelheid stof die aanwezig is. De piekhoogte van de hoogste
piek in het massaspectrum van MTBE (die bij m/z = 73) wordt gedeeld door de piekhoogte
van de hoogste piek in het massaspectrum van tolueen (die bij m/z = 91). Dit wordt voor
alle vijf de oplossingen gedaan. De uitkomsten van deze berekeningen staan in de laatste
kolom van tabel 1.
De gegevens uit tabel 1 zijn verwerkt in een diagram (diagram 1 op pagina 3 van het
informatieboekje). Op de verticale as van diagram 1 zijn de verhoudingen tussen de
genoemde piekhoogten uitgezet, op de horizontale as de hoeveelheid extra toegevoegde
MTBE. Met behulp van het diagram kan de hoeveelheid MTBE in de onderzochte benzine
worden bepaald.
3p 9 Bereken met behulp van diagram 1 het volumepercentage MTBE in de onderzochte benzine.
De betere verbranding van benzine waaraan MTBE is toegevoegd, wordt veroorzaakt door
de gebonden O atomen die in MTBE aanwezig zijn. Deze O atomen worden tijdens de
verbranding gebruikt, samen met zuurstof uit de lucht. Daardoor ontstaat tijdens de
verbranding minder koolstofmonooxide. In delen van de VS moet in de wintermaanden
minstens 2,7 massaprocent gebonden zuurstof in benzine aanwezig zijn. Door lekkages van
benzinetanks, verkeersongelukken en gewoon morsen bij het tanken, komt benzine in de
bodem terecht en uiteindelijk in het grondwater. Omdat MTBE een kankerverwekkende stof
is, wil men in de VS daarom MTBE vervangen door ethanol. De motoren van nagenoeg alle
auto’s lopen probleemloos op benzine met 10 volumeprocent ethanol.
4p 10 Laat door berekening zien dat het massapercentage O in benzine waarin 10 volumeprocent
ethanol aanwezig is, groter is dan 2,7. Neem bij de berekening aan dat de dichtheid van het
benzine-ethanol mengsel 0,73·10 3 kg m–3 is en dat ethanol de enige zuurstofhoudende
verbinding in het benzine-ethanol mengsel is. Er is onder meer een gegeven uit
Binas-tabel 11 nodig.
600025-1-24o 3 Lees verder
, MZA
MZA is een grondstof voor veel soorten polymeren, onder andere polyesters. De
molecuulformule van MZA is C4H 2O 3; de structuurformule is als volgt:
O
O C C O
C C
H H
MZA
MZA kan worden verkregen uit een stof I met onderstaande structuurformule.
O O
HO C C OH
C C
H H
stof I
Bij deze bereiding van MZA reageren van een molecuul van stof I beide OH groepen met
elkaar onder vorming van een molecuul MZA. Tevens wordt daarbij een molecuul water
gevormd. Een dergelijke reactie kan niet optreden met de stereo-isomeer van stof I.
OH
O C H
C C
O
H C
HO
stereo-isomeer van stof I
4p 11 Geef de systematische naam van stof I en de systematische naam van de stereo-isomeer van
stof I. Noteer je antwoord als volgt:
stof I: …
stereo-isomeer van stof I: …
2p 12 Leg aan de hand van de structuurformule van de stereo-isomeer van stof I uit waarom de
beide OH groepen uit een molecuul van die stereo-isomeer niet met elkaar kunnen reageren.
Een tweede bereidingswijze van MZA is gebaseerd op de reactie van benzeen met zuurstof:
2 C6H 6(l) + 9 O 2(g) → 2 C4H 2O 3(s) + 4 CO 2(g) + 4 H 2O(l)
De aanduidingen (l), (g) en (s) in deze reactievergelijking betekenen dat de betreffende stof
respectievelijk vloeibaar, gasvormig of vast is.
De reactiewarmte voor deze reactie bedraagt – 18,4·10 5 J per mol C6H 6(l) (298 K en p = p 0).
5p 13 Bereken, mede met behulp van gegevens uit Binas-tabel 57, de vormingswarmte van MZA
in J mol–1 (298 K en p = p 0).
Bij de bereiding van MZA uit benzeen wordt uit 1,0 kg benzeen 1,0 kg MZA verkregen.
3p 14 Bereken het rendement van deze vorming van MZA uit benzeen.
600025-1-24o 4 Lees verder
