04
Examen VWO
20
scheikunde 1 (nieuwe stijl)
Voorbereidend
Wetenschappelijk
Onderwijs
Tijdvak 1
Woensdag 2 juni
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.
Geef niet meer antwoorden (redenen,
Voor dit examen zijn maximaal 67 punten te voorbeelden e.d.) dan er worden gevraagd.
behalen; het examen bestaat uit 24 vragen. Als er bijvoorbeeld twee redenen worden
Voor elk vraagnummer is aangegeven hoeveel gevraagd en je geeft meer dan twee redenen,
punten met een goed antwoord behaald kunnen dan worden alleen de eerste twee in de
worden. beoordeling meegeteld.
400014-1-26o Begin
, Zink
Bij de winning van zink uit zinkerts blijft doorgaans 95% van het gedolven gesteente achter
in de vorm van zuur slib. Dit slib wordt gedumpt in door dijken omgeven bassins. In april
1998 is bij een zinkmijn in Spanje een dijk van zo’n bassin doorgebroken. Tussen de vijf en
zeven miljoen m3 zuur slib stroomde weg. Een deel van het slib kon met dijken tot stilstand
gebracht worden. Een ander deel kwam in een belangrijk natuurgebied terecht en
veroorzaakte de dood van vele vissen en vogels. Naar aanleiding van deze milieuramp
verscheen in een Nederlandse krant het commentaar van een grondstoffendeskundige:
tekst- Neem wat ijzersulfide, het glimmende mineraal pyriet; zinksulfide of kopersulfide
fragment 1 mag ook. Vermaal het. Voeg water toe. Doe de lakmoesproef. De oplossing zal zuur
blijken. Zwavelzuur, kan nadere analyse nog onthullen. Mits op voldoende grote
schaal uitgevoerd, is dit het recept voor een milieuramp. De schaal van een ertsmijn
bijvoorbeeld. Overal waar sulfidisch gesteente aan het oppervlak wordt gebracht,
ontstaan grote hoeveelheden zuur afvalslib. Dat is een chemische
onvermijdelijkheid.
naar: de Volkskrant van 9 mei 1998
In de eerste regel worden ijzersulfide en pyriet genoemd. In het krantenbericht wordt
daarmee één en dezelfde stof bedoeld. De formule van deze stof is FeS 2 en pyriet is de
triviale naam ervan. De stof is opgebouwd uit ionen.
2p 1 Leg aan de hand van formules van ionen uit of ijzersulfide een juiste systematische naam
voor pyriet is. Ga er daarbij vanuit dat er twee soorten ijzerionen bestaan.
2p 2 Beschrijf hoe de vermelde lakmoesproef moet worden uitgevoerd en wat je dan waarneemt.
Pyriet wordt door zuurstof uit de lucht en water omgezet tot een oplossing die, behalve
H + ionen, ook Fe3+ ionen en SO 4 2– ionen bevat. Deze reactie is een redoxreactie.
De vergelijking van de halfreactie van FeS 2 is hieronder onvolledig weergegeven:
FeS 2 + H 2 O → Fe 3+ + SO 4 2– + H +
In deze vergelijking ontbreken de elektronen en er moeten nog coëfficiënten worden
geplaatst.
3p 3 Geef de volledige vergelijking van de halfreactie van FeS 2 .
2p 4 Leid met behulp van deze halfreactie en de halfreactie van zuurstof de totale
reactievergelijking af van deze omzetting van pyriet door zuurstof en water.
Volgens deskundigen is de dambreuk ontstaan doordat onder de dijken mergel aanwezig is.
Mergel bevat onder andere calciumcarbonaat. Het calciumcarbonaat reageerde met de grote
hoeveelheid H + ionen uit het slib. De dam verloor door deze reactie zijn stabiliteit en brak
door.
3p 5 Geef de vergelijking van de reactie tussen het calciumcarbonaat in de mergel en de
H + ionen waardoor de dambreuk is ontstaan. Neem aan dat het calciumcarbonaat met de
H + ionen reageerde in de molverhouding 1 : 2.
Ruim vier maanden na de ramp werd in de pers melding gemaakt van scherpe kritiek op de
opruimingswerkzaamheden:
tekst- Niet alleen kwam de waterzuivering pas een maand geleden op gang, ook twijfelt
fragment 2 men of de speciaal aangelegde installatie en het meertje waarin het sterk verzuurde
slib werd geneutraliseerd met natriumcarbonaat, goed heeft gefunctioneerd.
naar: NRC Handelsblad van 10 september 1998
400014-1-26o 2 Lees verder
, In een scheikundeles worden de tekstfragmenten besproken. Een leerling brengt naar voren
dat er waarschijnlijk veel natriumcarbonaat nodig is om al het zure slib te neutraliseren. Het
natriumcarbonaat moet naar het meertje worden vervoerd. Het meertje is wellicht niet goed
bereikbaar. Dit zou wel eens één van de redenen kunnen zijn waarom de neutralisatie van
het zure slib zo langzaam verloopt. De leerlingen krijgen opdracht een berekening uit te
voeren om te schatten hoeveel kg natriumcarbonaat naar het meertje moet worden vervoerd.
Ze moeten uitgaan van de volgende veronderstellingen:
· 3 miljoen m3 zuur slib moet in het meertje worden geneutraliseerd;
· 50 volumeprocent van het slib bestaat uit vaste, niet zure bestanddelen;
· de pH van de te neutraliseren vloeistof is 2,5;
· het natriumcarbonaat wordt aangevoerd in de vorm van soda (Na2 CO 3 . 10H 2 O);
· natriumcarbonaat en H + ionen reageren in de molverhouding 1 : 2.
5p 6 Bereken met deze veronderstellingen hoeveel kg soda naar het meertje zou moeten worden
vervoerd. De massa van een mol Na 2 CO 3 . 10H 2 O is 286,2 g.
Nitrosylchloride
Stikstofmonooxide en chloor kunnen met elkaar reageren onder vorming van
nitrosylchloride, NOCl. Het volgende evenwicht stelt zich in:
2 NO + Cl 2 R 2 NOCl
De reactie naar rechts is exotherm.
Men heeft 0,200 mol NO en 0,100 mol Cl 2 samengevoegd in een afgesloten ruimte van
1,0 dm3 . Toen het evenwicht zich had ingesteld, bleek 85% van het Cl2 te zijn omgezet. De
temperatuur was 500 K. Bij deze temperatuur zijn alle bij het evenwicht betrokken stoffen
gasvormig.
5p 7 Bereken de waarde van de evenwichtsconstante van het evenwicht
2 NO + Cl 2 R 2 NOCl bij 500 K.
Men herhaalt het bovenbeschreven experiment bij 750 K.
2p 8 Leg uit of dan in de evenwichtstoestand ook 85% van het Cl2 zal zijn omgezet of dat er
meer of minder dan 85% van het Cl2 is omgezet.
400014-1-26o 3 Lees verder
, Haarkleuring
De buitenkant van een haar, de zogenoemde haarschacht, bestaat hoofdzakelijk uit keratine.
Keratine is een eiwit met een hoog gehalte aan cysteïne-eenheden. Het aminozuur cysteïne
heeft de volgende structuurformule:
O
H2N CH C OH
CH2
SH
Aminozuren worden vaak weergegeven met een drieletter-symbool. Het drieletter-symbool
voor cysteïne is Cys.
De SH groepen van cysteïne-eenheden kunnen in polypeptideketens zogenoemde
zwavelbruggen vormen. Omdat in een keratinemolecuul veel cysteïne-eenheden voorkomen,
worden er ook veel zwavelbruggen gevormd. Hieraan ontleent keratine zijn sterkte. In
figuur 1 is een kenmerkend gedeelte van een keratinemolecuul met twee van deze
zwavelbruggen weergegeven.
H O H O H O
figuur 1
N CH C N CH C N CH C
CH2 CH2 CH2
S OH S
S S
CH2 CH2
N CH C N CH C N CH C
H O H CH2 O H O
C O
OH
In dit gedeelte zijn, behalve cysteïne-eenheden, ook eenheden opgenomen van twee andere
aminozuren. Het hierboven weergegeven fragment kan ook met behulp van drieletter-
symbolen schematisch worden weergegeven.
2p 9 Geef de structuurformules van die twee andere aminozuren.
2p 10 Geef de schematische weergave van dit fragment met behulp van drieletter-symbolen. Geef
hierin de zwavelbruggen met – S – S – weer.
De vorming van een zwavelbrug uit de SH groepen van twee cysteïne-eenheden is een
redoxreactie. De vergelijking van de halfreactie voor de vorming van een zwavelbrug is
hieronder schematisch en onvolledig weergegeven:
~S–H + H–S~ → ~S–S~
In deze vergelijking ontbreken onder andere de elektronen.
3p 11 Geef de volledige vergelijking van de halfreactie voor de vorming van een zwavelbrug uit
de SH groepen van twee cysteïne-eenheden. Gebruik de hierboven gegeven schematische
weergave.
1p 12 Leg uit of voor de vorming van de zwavelbruggen de SH groepen met een oxidator of met
een reductor moeten reageren.
Om haar te kleuren zijn verschillende middelen in de handel. Bij gebruik van sommige
middelen verdwijnt al na enkele wasbeurten de kleurstof uit het haar. De oorzaak daarvan is
dat de stof die voor de kleur zorgt zich aan de buitenkant van de haarschacht hecht en dat
die hechting niet stevig is.
400014-1-26o 4 Lees verder
Examen VWO
20
scheikunde 1 (nieuwe stijl)
Voorbereidend
Wetenschappelijk
Onderwijs
Tijdvak 1
Woensdag 2 juni
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.
Geef niet meer antwoorden (redenen,
Voor dit examen zijn maximaal 67 punten te voorbeelden e.d.) dan er worden gevraagd.
behalen; het examen bestaat uit 24 vragen. Als er bijvoorbeeld twee redenen worden
Voor elk vraagnummer is aangegeven hoeveel gevraagd en je geeft meer dan twee redenen,
punten met een goed antwoord behaald kunnen dan worden alleen de eerste twee in de
worden. beoordeling meegeteld.
400014-1-26o Begin
, Zink
Bij de winning van zink uit zinkerts blijft doorgaans 95% van het gedolven gesteente achter
in de vorm van zuur slib. Dit slib wordt gedumpt in door dijken omgeven bassins. In april
1998 is bij een zinkmijn in Spanje een dijk van zo’n bassin doorgebroken. Tussen de vijf en
zeven miljoen m3 zuur slib stroomde weg. Een deel van het slib kon met dijken tot stilstand
gebracht worden. Een ander deel kwam in een belangrijk natuurgebied terecht en
veroorzaakte de dood van vele vissen en vogels. Naar aanleiding van deze milieuramp
verscheen in een Nederlandse krant het commentaar van een grondstoffendeskundige:
tekst- Neem wat ijzersulfide, het glimmende mineraal pyriet; zinksulfide of kopersulfide
fragment 1 mag ook. Vermaal het. Voeg water toe. Doe de lakmoesproef. De oplossing zal zuur
blijken. Zwavelzuur, kan nadere analyse nog onthullen. Mits op voldoende grote
schaal uitgevoerd, is dit het recept voor een milieuramp. De schaal van een ertsmijn
bijvoorbeeld. Overal waar sulfidisch gesteente aan het oppervlak wordt gebracht,
ontstaan grote hoeveelheden zuur afvalslib. Dat is een chemische
onvermijdelijkheid.
naar: de Volkskrant van 9 mei 1998
In de eerste regel worden ijzersulfide en pyriet genoemd. In het krantenbericht wordt
daarmee één en dezelfde stof bedoeld. De formule van deze stof is FeS 2 en pyriet is de
triviale naam ervan. De stof is opgebouwd uit ionen.
2p 1 Leg aan de hand van formules van ionen uit of ijzersulfide een juiste systematische naam
voor pyriet is. Ga er daarbij vanuit dat er twee soorten ijzerionen bestaan.
2p 2 Beschrijf hoe de vermelde lakmoesproef moet worden uitgevoerd en wat je dan waarneemt.
Pyriet wordt door zuurstof uit de lucht en water omgezet tot een oplossing die, behalve
H + ionen, ook Fe3+ ionen en SO 4 2– ionen bevat. Deze reactie is een redoxreactie.
De vergelijking van de halfreactie van FeS 2 is hieronder onvolledig weergegeven:
FeS 2 + H 2 O → Fe 3+ + SO 4 2– + H +
In deze vergelijking ontbreken de elektronen en er moeten nog coëfficiënten worden
geplaatst.
3p 3 Geef de volledige vergelijking van de halfreactie van FeS 2 .
2p 4 Leid met behulp van deze halfreactie en de halfreactie van zuurstof de totale
reactievergelijking af van deze omzetting van pyriet door zuurstof en water.
Volgens deskundigen is de dambreuk ontstaan doordat onder de dijken mergel aanwezig is.
Mergel bevat onder andere calciumcarbonaat. Het calciumcarbonaat reageerde met de grote
hoeveelheid H + ionen uit het slib. De dam verloor door deze reactie zijn stabiliteit en brak
door.
3p 5 Geef de vergelijking van de reactie tussen het calciumcarbonaat in de mergel en de
H + ionen waardoor de dambreuk is ontstaan. Neem aan dat het calciumcarbonaat met de
H + ionen reageerde in de molverhouding 1 : 2.
Ruim vier maanden na de ramp werd in de pers melding gemaakt van scherpe kritiek op de
opruimingswerkzaamheden:
tekst- Niet alleen kwam de waterzuivering pas een maand geleden op gang, ook twijfelt
fragment 2 men of de speciaal aangelegde installatie en het meertje waarin het sterk verzuurde
slib werd geneutraliseerd met natriumcarbonaat, goed heeft gefunctioneerd.
naar: NRC Handelsblad van 10 september 1998
400014-1-26o 2 Lees verder
, In een scheikundeles worden de tekstfragmenten besproken. Een leerling brengt naar voren
dat er waarschijnlijk veel natriumcarbonaat nodig is om al het zure slib te neutraliseren. Het
natriumcarbonaat moet naar het meertje worden vervoerd. Het meertje is wellicht niet goed
bereikbaar. Dit zou wel eens één van de redenen kunnen zijn waarom de neutralisatie van
het zure slib zo langzaam verloopt. De leerlingen krijgen opdracht een berekening uit te
voeren om te schatten hoeveel kg natriumcarbonaat naar het meertje moet worden vervoerd.
Ze moeten uitgaan van de volgende veronderstellingen:
· 3 miljoen m3 zuur slib moet in het meertje worden geneutraliseerd;
· 50 volumeprocent van het slib bestaat uit vaste, niet zure bestanddelen;
· de pH van de te neutraliseren vloeistof is 2,5;
· het natriumcarbonaat wordt aangevoerd in de vorm van soda (Na2 CO 3 . 10H 2 O);
· natriumcarbonaat en H + ionen reageren in de molverhouding 1 : 2.
5p 6 Bereken met deze veronderstellingen hoeveel kg soda naar het meertje zou moeten worden
vervoerd. De massa van een mol Na 2 CO 3 . 10H 2 O is 286,2 g.
Nitrosylchloride
Stikstofmonooxide en chloor kunnen met elkaar reageren onder vorming van
nitrosylchloride, NOCl. Het volgende evenwicht stelt zich in:
2 NO + Cl 2 R 2 NOCl
De reactie naar rechts is exotherm.
Men heeft 0,200 mol NO en 0,100 mol Cl 2 samengevoegd in een afgesloten ruimte van
1,0 dm3 . Toen het evenwicht zich had ingesteld, bleek 85% van het Cl2 te zijn omgezet. De
temperatuur was 500 K. Bij deze temperatuur zijn alle bij het evenwicht betrokken stoffen
gasvormig.
5p 7 Bereken de waarde van de evenwichtsconstante van het evenwicht
2 NO + Cl 2 R 2 NOCl bij 500 K.
Men herhaalt het bovenbeschreven experiment bij 750 K.
2p 8 Leg uit of dan in de evenwichtstoestand ook 85% van het Cl2 zal zijn omgezet of dat er
meer of minder dan 85% van het Cl2 is omgezet.
400014-1-26o 3 Lees verder
, Haarkleuring
De buitenkant van een haar, de zogenoemde haarschacht, bestaat hoofdzakelijk uit keratine.
Keratine is een eiwit met een hoog gehalte aan cysteïne-eenheden. Het aminozuur cysteïne
heeft de volgende structuurformule:
O
H2N CH C OH
CH2
SH
Aminozuren worden vaak weergegeven met een drieletter-symbool. Het drieletter-symbool
voor cysteïne is Cys.
De SH groepen van cysteïne-eenheden kunnen in polypeptideketens zogenoemde
zwavelbruggen vormen. Omdat in een keratinemolecuul veel cysteïne-eenheden voorkomen,
worden er ook veel zwavelbruggen gevormd. Hieraan ontleent keratine zijn sterkte. In
figuur 1 is een kenmerkend gedeelte van een keratinemolecuul met twee van deze
zwavelbruggen weergegeven.
H O H O H O
figuur 1
N CH C N CH C N CH C
CH2 CH2 CH2
S OH S
S S
CH2 CH2
N CH C N CH C N CH C
H O H CH2 O H O
C O
OH
In dit gedeelte zijn, behalve cysteïne-eenheden, ook eenheden opgenomen van twee andere
aminozuren. Het hierboven weergegeven fragment kan ook met behulp van drieletter-
symbolen schematisch worden weergegeven.
2p 9 Geef de structuurformules van die twee andere aminozuren.
2p 10 Geef de schematische weergave van dit fragment met behulp van drieletter-symbolen. Geef
hierin de zwavelbruggen met – S – S – weer.
De vorming van een zwavelbrug uit de SH groepen van twee cysteïne-eenheden is een
redoxreactie. De vergelijking van de halfreactie voor de vorming van een zwavelbrug is
hieronder schematisch en onvolledig weergegeven:
~S–H + H–S~ → ~S–S~
In deze vergelijking ontbreken onder andere de elektronen.
3p 11 Geef de volledige vergelijking van de halfreactie voor de vorming van een zwavelbrug uit
de SH groepen van twee cysteïne-eenheden. Gebruik de hierboven gegeven schematische
weergave.
1p 12 Leg uit of voor de vorming van de zwavelbruggen de SH groepen met een oxidator of met
een reductor moeten reageren.
Om haar te kleuren zijn verschillende middelen in de handel. Bij gebruik van sommige
middelen verdwijnt al na enkele wasbeurten de kleurstof uit het haar. De oorzaak daarvan is
dat de stof die voor de kleur zorgt zich aan de buitenkant van de haarschacht hecht en dat
die hechting niet stevig is.
400014-1-26o 4 Lees verder
