Een groep leerlingen gaat het verzepingsgetal (Sap) van

MINISTERIE VAN ONDERWIJS EN VOLKSONTWIKKELING
UNIFORM HEREXAMEN VWO 2013
VAK
DATUM
TIJD
: SCHEIKUNDE
: DONDERDAG 25 JULI 2013
: 07.15 – 10.15 UUR
Aantal opgaven bij dit vak
Aantal pagina’s
:4
:4
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.
SUCCES!!!
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 SH-groep 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.
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.
VWO SCHEIKUNDE HEREXAMEN 2013
Pagina 1
e. Bereken de vormingsenthalpie van ethaanthiol, als gegeven is dat de verbrandingsenthalpie
van ethaanthiol -15,90 . 105 J/mol bedraagt.
f.
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.
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)
OPGAVE 2 (23 punten)
OH
O
Citroenzuur ( figuur 1) is een driewaardig zwak organisch zuur en heeft
als molecuulformule C6H8O7. Het komt onder andere voor in citrusvruchten en
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.
OH
OH
HO
O
figuur 1
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.
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]
,waarbij citroenzuur en de geconjugeerde base uit de tweede
[𝐻𝑍 2− ]
ionisatiestap worden voorgesteld door respectievelijk 𝐻3 𝑍 𝑒𝑛 𝐻𝑍 2− .
VWO SCHEIKUNDE HEREXAMEN 2013
O
Pagina 2
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.
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?
O
O
O
HO
O
O
O
figuur 2
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-9-octadeceenzuur. 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.
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 3
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 (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 zinknitraat-oplossing.
Als zoutbrug wordt een geconcentreerde kaliumnitraat-oplossing gebruikt.
De temperatuur is 298 K.
a.
b.
c.
d.
e.
Teken de elektrochemische cel zoals hierboven is beschreven.
Geef met behulp van halfreacties de totaalreactie die in de cel plaatsvindt.
Leg uit welke elektrode de positieve pool en welke elektrode de negatieve pool vormt.
Bereken de bronspanning van de cel.
Leg duidelijk de werking van de zoutbrug uit.
EINDE
cijfer 
VWO SCHEIKUNDE HEREXAMEN 2013
score  10
10
Pagina 4