herexamen 2013 font 20

MINISTERIE VAN ONDERWIJS EN VOLKSONTWIKKELING
UNIFORM HEREXAMEN VWO 2013
VAK
: SCHEIKUNDE
DATUM : DONDERDAG 25 JULI 2013
TIJD
: 07.15 – 10.15 UUR
Aantal opgaven bij dit vak
Aantal pagina’s
:4
: 12
Controleer zorgvuldig of alle pagina’s in de goede volgorde aanwezig
zijn.
Neem in geval van een afwijking onmiddelijk contact op met een
surveillant.
Calculator en BINAS toegestaan
!! Schrijf alle organische stoffen in structuurformules.
VWO SCHEIKUNDE HEREXAMEN 2013
SUCCES!!!
Pagina 1
OPGAVE 1 (29 punten)
Wanneer stinkdieren zich bedreigd voelen, scheiden zij een vloeistof af
met een zeer onaangename geur. Deze stof is 3-methyl-1-butaanthiol,
een vluchtige vloeistof met als molecuulformule C5H11SH. Deze stof
behoort tot de homologe reeks der thiolen. Thiolen hebben een SHgroep in de koolstofketen.
a. Teken de structuurformule van 3-methyl-1-butaanthiol.
Thiolen kunnen vrij makkelijk door jood geoxideerd worden. Bij deze
oxidatie ontstaat eerst een zogenaamde disulfide, R-S-S-R. Hierbij
stelt R een alkylgroep voor.
Er treedt een reactie op wanneer men ethaanthiol mengt met een
overmaat joodoplossing. Bij deze reactie ontstaat onder andere
ethyldisulfide.
b. Geef de somvergelijking met behulp van halfreacties voor de
bovenstaande reactie.
VWO SCHEIKUNDE HEREXAMEN 2013
Pagina 2
Ethyldisulfide wordt door jood vervolgens verder geoxideerd tot een
sulfonzuur. Sulfonzuur wordt met de formule R – SO3H weergegeven.
c. Geef de halfreactie voor de omzetting van ethyldisulfide naar
ethylsulfonzuur weer.
Vroeger werd ethaanthiol in kleine hoeveelheden aan aardgas
toegevoegd als geurstof. Dit gebeurt tegenwoordig niet meer, omdat bij
de verbranding van het gas ook zwaveldioxide zal ontstaan.
Aardgas zelf bevat een geringe hoeveelheid zwavelverbindingen.
Neem aan dat een bepaald soort aardgas alleen ethaanthiol als
zwavelverbinding bevat.
d. Beschrijf met een eenvoudige proef hoe men kan aantonen of
bovengenoemd aardgas inderdaad ethaanthiol bevat.
e. Bereken de vormingsenthalpie van ethaanthiol, als gegeven is dat de
verbrandingsenthalpie van ethaanthiol -15,90 . 105 J/mol bedraagt.
VWO SCHEIKUNDE HEREXAMEN 2013
Pagina 3
Om het gehalte aan ethaanthiol in eerder genoemd aardgas te
bepalen, verbrandt men 1,0 liter van dit gas volledig en leidt de
verbrandingsproducten door 50 ml 0,0095 M joodoplossing.
f. Geef de somvergelijking met behulp van halfreactie voor de reactie die
plaatsvindt met de joodoplossing. In de vergelijking komen o.a. jodide
en sulfaationen voor.
Het overgebleven jood wordt vervolgens getitreerd met een 0,0416M
natriumthiosulfaatoplossing. Bij deze titratie verbruikt men precies
16,40 ml van de natriumthiosulfaatoplossing.
g. Bereken hoeveel ml ethaanthiol het aardgas per 1,0 liter bevat.
( Vm = 25,0 L/mol)
VWO SCHEIKUNDE HEREXAMEN 2013
Pagina 4
OPGAVE 2 (23 punten)
O
OH
O
Citroenzuur ( figuur 1) is een driewaardig zwak
OH
OH
organisch zuur en heeft als molecuulformule C6H8O7.
O
HO
Het komt onder andere voor in citrusvruchten en
figuur 1
is een natuurlijk conserveermiddel en anti-oxidant.
De pH van een oplossing van 50 gram citroenzuur per liter bedraagt
1,8.
a. Bereken de pKz voor de eerste ionisatiestap met behulp van
bovenstaande gegevens.
Door veelvuldig gebruik van een waterkoker ontstaat een kalkaanslag (
calciumcarbonaat) op het verwarmingselement. De fabrikant biedt een
speciaal voor dit apparaat afgestemde ontkalker ten verkoop aan. De
ontkalker bevat onder andere citroenzuur.
b. Stel de vergelijking op voor de reactie die plaatsvindt bij het ontkalken
van de waterkoker.
VWO SCHEIKUNDE HEREXAMEN 2013
Pagina 5
De zuurkonstanten van citroenzuur voor de tweede en de derde
ionisatiestap bedragen respectievelijk: 1,5.10-5 en 4,0. 10-6. In een
citroenzuuroplossing is het driewaardige negatieve citraat-ion
nauwelijks aanwezig.
c. Leg met behulp van een evenwichtsbeschouwing uit waarom het
driewaardige negatieve citraat-ion nauwelijks aanwezig is.
Uit onderzoek is gebleken dat de tweede ionisatiestap een grote
invloed heeft op de pH van de citroenzuur oplossing. De pH van de
citroenzuuroplossing wordt daarom via de volgende
formule berekend:
+
[ 𝐻3 𝑂 ] =
𝑘𝑧1 .𝑘𝑧2 .[𝐻3 𝑍]
√ [ 2− ] ,waarbij
𝐻𝑍
citroenzuur en de geconjugeerde
base uit de tweede ionisatiestap worden voorgesteld door
respectievelijk 𝐻3 𝑍 𝑒𝑛 𝐻𝑍 2−.
VWO SCHEIKUNDE HEREXAMEN 2013
Pagina 6
Eén liter citroenzuuroplossing waarvan de molariteit 0,15 M bedraagt,
bevat 2.10-4 mol 𝐻𝑍 2− ionen.
d. Bereken de pH van deze citroenzuur-oplossing.
Van citroenzuur ( zie figuur 1) bestaan er meer isomeren. Eén van
deze isomeren heeft een asymmetrisch centrum.
e. Teken de structuurformule van het isomeer met een
asymmetrisch centrum.
O
O
Een tri-ester van citroenzuur is tributylcitraat ( figuur 2).
Tributylcitraat is een gele vloeistof met een vrij hoog
kookpunt en lost heel slecht op in water.
f. Verklaar waarom tributylcitraat slecht oplost in water.
g. Geef de naam van het andere product dat vrijkomt
naast citroenzuur bij de hydrolyse van tributylcitraat?
VWO SCHEIKUNDE HEREXAMEN 2013
O
HO
O
O
O
figuur 2
Pagina 7
OPGAVE 3 (18 punten)
Ricinusolie (ook wel wonderolie genoemd) is een plantaardige olie. De
olie heeft een ontstekingsremmende en verzachtende werking. Het
wordt gebruikt in cosmetische producten, bijvoorbeeld in zepen, daar
het voor een luchtig en stabiel schuim zorgt. Ongeveer 90% van het
vetzuurgehalte van wonderolie is ricinolzuur.
Ricinolzuur is een enkelvoudig onverzadigd vetzuur met 18 C-atomen.
De systematische naam van ricinolzuur is 12-hydroxy-cis-9octadeceenzuur. Ricinolzuur verschilt van de bekende vetzuren
doordat er een hydroxy-groep zit aan het 12de koolstofatoom van de
koolstofketen.
a. Teken de structuurformule van ricinolzuur.
Ricinolzuur komt in triglyceridevorm voor in wonderolie. De
eenvoudigste manier om dit ricinolzuur uit de wonderolie te halen is
middels hydrolyse, gevolgd door verzeping van de gehydrolyseerde
wonderolie.
VWO SCHEIKUNDE HEREXAMEN 2013
Pagina 8
Hydrolyse is een proces waardoor vet zich kan splitsen en er vetzuren
vrijkomen. De hydrolysereactie verloopt beter als er een beetje
natronloog aan het reactiemengsel wordt toegevoegd voordat er
verwarmd wordt.
b. Leg uit waarom de reactie beter verloopt indien er een beetje
natronloog wordt toegevoegd.
De mate van hydrolyse wordt weergegeven door middel van TAN
(Total Acid Number) oftewel het zuurgetal. TAN is een analytische test
om de afbraak van de olie te bepalen.
Voor de bepaling wordt de olie opgelost in ethanol. Wanneer het
triglyceride van ricinolzuur reageert met ethanol, worden alle
glycerylesters omgezet in ethylester van ricinolzuur (ethylricinolaat) en
er ontstaat ook nog glycerol. Om deze esters te scheiden van glycerol
wordt een mengsel van diethylether en water toegevoegd aan het
reactiemengsel.
c. Leg uit in welke laag het glycerol terecht komt.
VWO SCHEIKUNDE HEREXAMEN 2013
Pagina 9
Als een minerale olie een bepaalde hoeveelheid dierlijke olie (vette
olie) bevat, kan middels het verzepingsgetal de hoeveelheid vette olie
worden bepaald. Bij het verzepen worden vrije en in esters gebonden
zuren in de olie omgezet in kalium-zouten met behulp van
kaliumhydroxide.
Het verzepingsgetal is het aantal milligram kaliumhydroxyde nodig om
de aanwezige vrije vetzuren per gram olie, volledig te verzepen.
Een groep leerlingen gaat het verzepingsgetal (Sap) van wonderolie
bepalen en weegt daarvoor 2,18 gram van de olie af in een
erlenmeyer. Om de olie te verzepen doen zij een overmaat van 9,23
mmol kaliumhydroxide bij de olie. Na één uur koken wordt het mengsel
afgekoeld. De overgebleven kaliumhydroxide in het mengsel wordt
getitreerd met 0,520 M zoutzuur. Er was totaal 5,00 ml zoutzuur nodig
voor de titratie.
d. Bereken het verzepingsgetal van de olie.
Zeepfabrikanten gebruiken vaak verzepingsgetallen uitgedrukt
in NaOH in plaats van KOH. Zij hanteren voor de omrekeningsfactor
VWO SCHEIKUNDE HEREXAMEN 2013
Pagina 10
(x), de verhouding tussen de molaire massa's van NaOH en KOH (
noteer als breuk). Dan is de berekening: Sap(NaOH) = Sap (KOH) * x.
e. Bereken Sap (NaOH).
OPGAVE 4 ( 20 punten)
Een elektrochemische cel bestaat uit twee halfcellen, A en B.
Halfcel A bevat een zilverelektrode en een 2,5 M zilvernitraatoplossing.
In halfcel B bevindt zich een zinkelektrode in een 2,0 M zinknitraatoplossing. Als zoutbrug wordt een geconcentreerde kaliumnitraatoplossing gebruikt. De temperatuur is 298 K.
a. Teken de elektrochemische cel zoals hierboven is beschreven.
b. Geef met behulp van halfreacties de totaalreactie die in de cel
plaatsvindt.
c. Leg uit welke elektrode de positieve pool en welke elektrode de
negatieve pool vormt.
d. Bereken de bronspanning van de cel.
VWO SCHEIKUNDE HEREXAMEN 2013
Pagina 11
e. Leg duidelijk de werking van de zoutbrug uit.
EINDE
cijfer 
VWO SCHEIKUNDE HEREXAMEN 2013
score  10
10
Pagina 12