hoofdstuk11 - ScheikundeAmadeusLyceum

Pulsar – Chemie havo bovenbouw deel 2 Uitwerkingen Hoofdstuk 11
■■
11 Chemische industrie
■■
11.1 Reactiesnelheid
2 Bij een concentratie die kleiner is dan 16% gaat de
kaars uit.
Bij al deze reacties ontstaat een gas. Let op de tijd
die nodig is om de reactie te laten stoppen en kijk
naar de felheid van de gasontwikkeling.
3 Ook hier geldt: hoe fijner gehakt, hoe groter het
oppervlak, hoe beter het brandt.
1
4 1 De kaars gaat feller branden als de concentratie
zuurstof hoger wordt.
4 Bij verpoederen (= oppervlakte vergroten) neemt
de reactiesnelheid toe.
a Waarnemingen: de reactie met magnesium
verloopt feller en sneller dan die met ijzer.
Conclusie: het ene metaal reageert sneller dan het
andere metaal.
5 Stof is
heel fijn
verdeelde
brandstof.
Deze kan
goed met
lucht
(zuurstof)
gemengd
worden.
De
verbrandi
ng
verloopt
dan heel
snel en
heftig.
b Waarnemingen: de reactie in de buis met het
geconcentreerdere zoutzuur verloopt sneller.
Conclusie: hoe geconcentreerder de oplossing is,
hoe sneller de reactie verloopt.
c Waarnemingen: in een warme oplossing verloopt
de reactie sneller.
Conclusie: hoe hoger de temperatuur, hoe sneller
een reactie verloopt.
d Werkplan: het oppervlak neemt toe naarmate je
het magnesium in kleinere stukjes verdeelt. Je
moet dus magnesiumlint, stukjes magnesium en
magnesiumpoeder onderzoeken.
Waarnemingen: de reactie met magnesiumpoeder
verloopt sneller dan die met het lint.
Conclusie: Hoe fijner een stof verdeeld is, hoe
sneller de stof reageert.
e Waarnemingen: In zonlicht komen er langzaam
belletjes in de oplossing. Met bruinsteen gaat de
reactie veel sneller. Als het staafje wordt
verwijderd, gaat de gasontwikkeling veel
langzamer. Als het staafje wordt teruggeplaatst,
gaat de gasontwikkeling weer sneller. Koolstof
vertoont dit effect niet.
Vragen bij de proef
1 Waterstofperoxide  water en zuurstof
2 H2O2(aq)  2 H2O(l) + O2(g)
2–
3 Denk na: waarin wordt de oplossing bewaard?
In een plastic fles?
Je weet maar nooit. Maar vaak worden deze
oplossingen gewoon in glazen flessen bewaard,
maar dan wel van bruin glas!
5
Bij een exotherme reactie komt warmte vrij.
Hierdoor stijgt de temperatuur. Uit de proeven
blijkt, dat een reactie bij hogere temperatuur
sneller verloopt.
6 a Als alle deeltjes los van elkaar zijn, spreken we
van een gas. Het is dus de gasfase.
b Bij het oplossen van een stof verspreiden de
moleculen of de ionen zich over het totale volume.
Ze zijn los van elkaar en ook hier is dus de fijnste
verdeling.
7 a Zie onderdeel e van de proef in opdracht 1.
Een katalysator versnelt de reactie.
b Een katalysator wordt wel gebruikt, maar niet
verbruikt. In de reactievergelijking staan de stoffen
die verdwijnen en ontstaan. Een katalysator komt
dan ook niet voor in de reactievergelijking.
2 a Denk aan het verschil in reactiviteit tussen edele
en onedele metalen. Zie ook tabel 48 van Binas.
Zilver is een edeler metaal (een zwakkere
reductor) dan ijzer. IJzer zal sneller reageren met
zuurstof.
b Het antwoord staat eigenlijk al bij a: zilver is een
zwakkere reductor dan ijzer.
42
3
Als je een stof fijner verdeelt, kan die stof veel
beter in contact komen met bijvoorbeeld lucht of
water.
Bij een stuk ijzer reageert alleen de buitenkant. Bij
ijzerpoeder reageert veel meer ijzer tegelijk.
© Noordhoff Uitgevers bv
Wat gebeurt er met de temperatuur bij een
exotherme reactie?
8
Zet de hoeveelheid zuurstof uit op de verticale as
en de tijd op de horizontale as.
42
Pulsar – Chemie havo bovenbouw deel 2 Uitwerkingen Hoofdstuk 11
Als je het magnesium fijner verdeelt, kan het
zoutzuur beter in contact komen met magnesium.
De kans op een (effectieve) botsing neemt toe: de
reactie gaat sneller.
13
Zie ook bron 6 en opdracht 12.
1 Als je de temperatuur verhoogt, neemt de
reactiesnelheid toe.
2 Bij verhoging van de temperatuur neemt de
snelheid van de deeltjes van de beginstoffen toe.
3 Bij verhoging van de temperatuur gaan de deeltjes
sneller bewegen. Dit heeft twee gevolgen:
– de kans op een botsing neemt toe.
– de botsing komt harder aan en is daardoor
vaker effectief.
De reactie gaat dus sneller bij hogere temperatuur.
9 a Goed lezen is belangrijk. Schrijf de
reactievergelijking anders eerst in woorden op.
koolstofmonooxide + stikstofdioxide 
koolstofdioxide + stikstof
4 CO(g) + 2 NO2(g) 4 CO2(g) + N2(g)
4 In een hogedrukpan gaat water pas koken bij een
temperatuur van ongeveer 120 °C. De chemische
reactie in de aardappel gaat bij 120 °C sneller dan
bij 100 °C.
b Welke reactie treedt op in die katalysator?
De katalysator versnelt de reactie, die in a wordt
beschreven. Zonder katalysator zouden de giftige
stoffen CO(g) en NO2(g) te veel in de atmosfeer
komen.
10 a Een enzym is een (bio-)katalysator.
b Een vet is een ester. Hydrolyse van een ester is
het omgekeerde van de vorming. Kijk anders nog
eens in hoofdstuk 10.
Bij de hydrolyse van een vet ontstaan glycerol en
vetzuren.
11 a Als je harder rijdt, leg je in dezelfde tijd een groter
afstand af. De kans dat je daarbij op een ander
botst, is groter dan wanneer je maar een kleine
afstand aflegt.
Als het drukker is, kom je gemiddeld vaker iemand
tegen en is dus de kans op een botsing groter.
b Harder rijden = hogere snelheid = hogere
temperatuur.
Drukker = meer mensen per oppervlakte = hogere
concentratie.
12
Zie proef 1b.
In het meer geconcentreerde zoutzuur is de kans
op een botsing (per seconde) tussen H+ ionen en
magnesium groter. Hoe groter de kans op een
botsing, hoe groter de kans op een effectieve
botsing en hoe groter de reactiesnelheid is.
Zie proef 1c.
Hoe warmer het zoutzuur is, hoe sneller de ionen
bewegen. Ze komen daardoor vaker en heftiger in
botsing met magnesium. De kans op een
effectieve botsing neemt toe, De reactie gaat bij
hogere temperatuur sneller.
Zie proef 1d.
© Noordhoff Uitgevers bv
14
Probeer de drie belangrijke factoren zo gunstig
mogelijk te maken.
–
–
–
concentratie: er is zuurstof nodig. In 100%
zuurstof gaat de verbranding het beste.
verdelingsgraad: hak het hout zo fijn mogelijk.
temperatuur: zorg ervoor dat de temperatuur
zo hoog mogelijk wordt met behulp van een
goede schoorsteen en door goed te stapelen.
15 a Per 10 °C stijging gaat de reactie twee maal zo
snel. Bij 20 °C stijging dus 2 x 2 maal zo snel.
Er zijn eigenlijk 10 stappen van 10 °C. De reactie
gaat dus 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 = 2 10
maal zo snel.
b Per 10 °C stijging gaat de reactie twee maal zo
snel. Bij 20 °C stijging dus 2 x 2 maal zo snel.
De reactie gaat 4 maal zo snel: er is vier maal zo
weinig tijd nodig. De aardappelen zijn dus in 5
minuten gaar.
16 a Let op de drie factoren die van belang zijn bij de
reactiesnelheid. Welke van die drie factoren is hier
van belang?
Hoe fijner de tablet verdeeld is, hoe sneller de
reactie verloopt. Grafiek 3 verloopt het steilst, de
reactie gaat daar het snelst.
b Waar hangt de hoeveelheid gas van af?
De hoeveelheid gas die in totaal ontstaat, hangt
samen met de hoeveelheid beginstof die wordt
gebruikt. Bij alle drie de proeven is dat één tablet.
Er ontstaat dus evenveel gas bij elke proef.
c Hoe fijner de tablet verdeeld is, hoe beter de stof
in contact kan komen met water. De verpoederde
43
Pulsar – Chemie havo bovenbouw deel 2 Uitwerkingen Hoofdstuk 11
tablet kan tegelijk reageren. Hoe fijner verdeeld,
hoe sneller de reactie zal verlopen.
17 a Hoe steiler de lijn loopt, hoe sneller de reactie
verloopt.
■■
11.2 Chemische industrie
21
Wat is het kenmerk van een chemische fabriek?
Tussen t = 50 s en t = 100 s loopt de lijn steiler
omhoog dan tussen t = 100 s en t = 150 s. Hoe
steiler de lijn loopt, hoe meer gas er ontstaat in 50
seconden.
a Je kunt een melkfabriek wel of niet tot de
chemische industrie rekenen. Als je alleen let op
de bewerking die de melk ondergaat, dan ligt het
niet voor de hand om het een chemische fabriek te
noemen. Let je echter op de verschillende
producten, die men uit melk kan maken zoals
boter, kaas, yoghurt en karnemelk, dan is het wel
een chemische fabriek.
b Er zijn drie factoren: concentratie, verdelingsgraad
en temperatuur. Welke van deze drie verandert
duidelijk tijdens de proef?
Tijdens de proef daalt de concentratie
waterstofperoxide. (Zie de eerste zin van de
opdracht). De kans op botsingen met de
moleculen waterstofperoxide neemt af en daarmee
de reactiesnelheid.
b In een olieraffinaderij vinden vele scheidingsmethoden en chemische reacties plaats. Een
olieraffinaderij behoort tot de chemische industrie.
c In een schoenfabriek maakt men schoenen uit leer
en andere materialen. Er wordt niet met stoffen
gewerkt, waaruit nieuwe stoffen ontstaan. Het is
dus geen chemische fabriek.
c De reactie is afgelopen als de lijn horizontaal gaat
lopen. Denk aan het stappenschema bij
berekeningen.
Antwoord: 0,67 gram H2O2
Na 350 seconden blijft de lijn op het niveau van
9,8 mmol. Er komt geen zuurstof meer bij: de
reactie is afgelopen.
Stap 1: reactievergelijking: zie tekst.
Stap 2:
gegeven (af te leiden uit grafiek): zuurstof;
gevraagd: waterstofperoxide.
Stap 3: 1 mol O2 ontstaat uit 2 mol H2O2.
Stap 4:
9,8 mmol O2 ontstaat uit 19,6 mmol H2O2.
Er was dus 19,6 mmol H2O2.
Stap 5:
aantal mol H2O2
aantal gram H2O2
1,00
34,01
19,6 x 10–3
...
Er was 19,6 x 10–3 x 34,01 = 666,596 x 10–3 gram
H2O2.
In het juiste aantal significante cijfers: 0,67 gram
H2O2.
18
d Verbrandingsreacties zijn chemische reacties. Een
verbrandingsoven behoort dus tot de chemische
industrie.
22
Bij een exotherme reactie kan de temperatuur te
sterk oplopen en de reactie steeds sneller gaan.
Er kan te veel warmte ontstaan met gevaar van
brand of explosies.
23 a 5%
b Farmaceutica zijn geneesmiddelen.
24
b De lijntjes met pijlen stellen de buizen voor, waar
de stoffen doorheen stromen.
19 a Een katalysator zorgt voor een sterke verlaging
van de uitstoot van stikstofoxiden.
Zwaveldioxide is giftig volgens tabel 97A.
Zwaveldioxide wordt in de atmosfeer omgezet in
zwavelzuur: zure regen.
Zwaveldioxide zorgt voor ademhalingsproblemen.
44
Je kunt op internet het jaarverslag van een groot
chemisch bedrijf bekijken. Hierin zul je voldoende
aanwijzingen vinden.
25 a Een blokschema is een overzichtelijke weergave
van een productieproces.
–
b Het antwoord op deze vraag staat niet in het
artikel. Zie ook tabel 97A van Binas.
Zie ook opdracht 5. Wat weet je van de
reactiesnelheid van een exotherme reactie?
c Een blok stelt een bewerking of chemische reactie
van een stof voor.
26 a In het blokschema moet dus een lijn met pijlen
staan, waarbij de stof als het ware een herkansing
krijgt.
In het schema staat een lijn met het bijschrift
recirculeren. De stoffen gaan terug naar de reactor
om daar opnieuw te kunnen reageren.
c Je mag zelf je standpunt verdedigen.
d De auto-industrie brengt alle extra onkosten bij de
klant in rekening door de prijs van een auto en van
onderdelen (katalysator!) te verhogen.
20 –
© Noordhoff Uitgevers bv
44
b Een fabriek wil zo min mogelijk afval produceren
en zoveel mogelijk product maken.
27
Bij de reactie ontstaan behalve de gewenste
producten ook ongewenste stoffen.
Pulsar – Chemie havo bovenbouw deel 2 Uitwerkingen Hoofdstuk 11
In het blokschema staat na het blok 'reactie' een
blok 'zuivering'. Daarin zal het gewenste product
gescheiden moeten worden van afval en restanten
grondstoffen.
28 a Zie tabel 45A van Binas.
De loodionen vormen samen met de carbonaationen een neerslag, dat je door filtreren kunt
verwijderen.
b Als je dit niet meer weet, kijk dan in hoofdstuk 4.
Maak een overzicht van alle ionsoorten en kijk
welke ionen samen een neerslag kunnen vormen.
Er zijn Pb2+, Na+, CO32– en nog onbekende ionen.
Pb2+(aq) + CO32–(aq)  PbCO3(s)
c Er is dus een mengsel van een vloeistof en een
slecht oplosbare vaste stof.
De vaste stof kan worden verwijderd door het
mengsel door een filter te laten lopen of door de
vaste stof te laten bezinken.
29
Bij indampen raak je het oplosmiddel kwijt. Het
verdampt en ontsnapt.
30
f Lees eerst het artikel goed. Ga dan vervolgens na
wat er met de sulfide-ionen gebeurt. Welke stof
wordt in reactor 2 gebruikt?
In reactor 2 reageert sulfide tot zwavel. Dus:
S2– verandert in S. S2– staat elektronen af en is
dus de reductor. Dan moet zuurstof de oxidator
zijn.
halfreactie reductor: S2–  S + 2e–
halfreactie oxidator: O2 + 2 H2O + 4e–  4 OH–
g Ga na in welke fase de zwavel verkeert en wat de
fase is van de rest van het mengsel.
De zwavel is vast en is aanwezig in afvalwater. Er
is dus een suspensie, die gescheiden kan worden
door filtreren of bezinken.
h Je moet weer de tekst goed lezen en die
vervolgens vertalen in een schema.
A licht basisch sulfaatarm water
B koolstofdioxide
C reductor
D zuurstof
E zwavel
a H2SO4
b Het gaat hier om een zuur-basereactie. Werk
volgens het stappenplan (zie de
geheugensteuntjes).
–
Inventariseren:
verdund zwavelzuur en vaste
calciumhydroxide: H+(aq), SO42–(aq),
Ca(OH)2(s).
– De base is OH–, in het calciumhydroxide.
– In 1 mol calciumhydroxide zit 2 mol OH–. Dit
kan dus met 2 mol H+ reageren.
Ca(OH)2 (s) + 2 H+(aq)  Ca2+(aq) + 2 H2O
Vervolgens kunnen de calciumionen en de
sulfaationen met elkaar reageren: zie tabel 45A.
Ca2+(aq) + SO42–(aq)  CaSO4(s)
Je kunt dit ook in een keer noteren:
Ca(OH)2 (s) + 2 H+(aq) + SO42–(aq)  CaSO4(s) +
2 H2 O
c Gips is calciumsulfaatdihydraat.
CaSO4∙2H2O
i Bereken eerst hoeveel kg sulfaat in 40 m3
afvalwater zit.
Per uur verwerkt de installatie 40 m3 met daarin
40 x 103 x 2,0 = 80 x 103 gram = 80 kg sulfaat.
Er wordt per uur 60 kg sulfaat verwijderd. Dat
betekent (60 : 80) x 100% = 75%.
j Gebruik het stappenschema voor berekeningen.
Stap 1: zie e
Stap 2: gegeven sulfaat, gevraagd zwavel
Stap 3: sulfaat : zwavel = 1 : 1
Stap 4: reken het gegeven (60 kg) om in mol.
De molaire massa van SO42– is 96 g mol–1.
aantal gram SO42–
aantal mol SO42–
96
1,0
60 x 103
...
Hieruit bereken je 625 mol sulfaat.
Stap 5: er ontstaat dus ook 625 mol zwavel.
Stap 6: omrekenen naar gram
aantal mol zwavel
aantal gram zwavel
1,0
32
625
...
d Zie de uitleg bij tabel 45A van Binas.
Calciumsulfaat is matig oplosbaar. Dat betekent
dat een (klein) deel van het calciumsulfaat in
oplossing blijft.
e Voordat je beide halfreacties kunt optellen, moet je
er voor zorgen dat de reductor evenveel
elektronen afstaat als de oxidator opneemt.
Let op dat je na afloop de totaalreactie
vereenvoudigt.
SO42– + 2 CH2O  S2– + 2 H2O + 2 CO2
© Noordhoff Uitgevers bv
Er ontstaat dus 625 x 32 = 20.000 gram zwavel.
Stap 7: controle: het moet in kg en in twee
significante cijfers: 20 kg zwavel per uur.
k Er zijn minder reactoren nodig (dan bij het
THIOPAQ-proces).
Het vereist veel minder investering (dan het
THIOPAQ-proces).
l Voorbeelden van argumenten voor het THIOPAQproces:
Er wordt meer sulfaat verwijderd (dan bij het
45
Pulsar – Chemie havo bovenbouw deel 2 Uitwerkingen Hoofdstuk 11
kalkproces).
Er wordt zwavel gewonnen dat gebruikt kan
worden (bijvoorbeeld voor de productie van
zwavelzuur).
Er blijft minder afval over.
■■
stoffen ook in die verhouding te mengen.
N2 + 3 H2  2 NH3
c Kijk goed naar de reactievergelijking. Gebruik een
deel van het stappenschema.
Stap 1: zie de reactievergelijking in b.
Stap 2:
gegeven stikstof en waterstof
gevraagd: ammoniak.
Stap 3: molverhouding:
waterstof : stikstof : ammoniak = 3 : 1 : 2 =
90 : 30 : 60
Er kan (in theorie) dus 60 mol ammoniak ontstaan.
11.3 Ammoniak
31 a Uit welke niet-ontleedbare stoffen maakt men
ammoniak?
Ammoniak wordt gemaakt uit stikstof en waterstof.
N2(g) + 3 H2(g)  2 NH3(g)
b Waar komt de meeste stikstof voor?
d Kijk nog eens goed in bron 16 en gebruik het
antwoord van c.
Lucht (gratis!) bevat ongeveer 80% stikstof.
Bij een rendement van 20% ontstaat 20% van wat
in theorie mogelijk is. Dus 20% van 60 mol =
12 mol ammoniak.
c Komt waterstof als niet-ontleedbare stof voor op
deze wereld?
Waterstof moet gemaakt worden uit stoffen zoals
water of methaan.
Water: elektrolyse
Methaan: CH4(g) + H2O(g)  CO(g) + 3 H2(g)
36 a Als een gas vloeibaar wordt, dan is de
temperatuur tot onder het kookpunt gedaald.
Welke factoren beïnvloeden de hoogte van het
kookpunt van een stof?
Hoe sterker de deeltjes van een stof elkaar
aantrekken, hoe hoger het kookpunt is van die
stof. Bij een moleculaire stof heb je te maken met
de krachten tussen de moleculen. Dat zijn de
vanderwaalskrachten en eventueel de
mogelijkheid tot het vormen van waterstofbruggen.
Omdat ammoniak, NH3, N-H groepen bevat,
kunnen tussen deze moleculen waterstofbruggen
aanwezig zijn. Daardoor is het kookpunt hoog.
Tussen stikstofmoleculen en tussen
waterstofmoleculen zijn geen waterstofbruggen
mogelijk. Deze stoffen hebben dus een laag
kookpunt.
Als je de gasstroom afkoelt, zul je het kookpunt
van ammoniak als eerste passeren. Ammoniak
wordt dan vloeibaar.
32 a Bij een exotherme reactie komt energie vrij.
b Hoe hoger de temperatuur, hoe sneller de deeltjes
bewegen. Er is dan meer kans op een botsing en
de botsingen komen harder aan.
c Hogere druk betekent vaak: een kleiner volume,
dus een hogere concentratie.
Bij een hogere concentratie is de kans op een
(effectieve) botsing tussen de moleculen groter.
d Een katalysator versnelt de reactie zonder zelf
verbruikt te worden.
33 1 Bij de verbranding van ammoniak ontstaan
stikstofoxiden en water.
2 Dan ontstaan water en stikstofmonooxide.
b Wat zou jij doen met grondstoffen die niet
gereageerd hebben?
Als het ammoniak uit de gasstroom is verwijderd,
bevat de gasstroom nog stikstof en waterstof.
Deze breng je dan natuurlijk weer terug naar de
reactor. Dit heet 'recirculeren' of recyclen.
3 Een katalysator is een reactieversneller. In de
video is dit een platina-net, dat fungeert als
‘aanlegsteiger’ voor de zuurstofmoleculen.
4 De zuurstofmoleculen worden in losse atomen
gesplitst.
5 Stikstofmono-oxide kan bij hogere temperatuur vrij
snel ontleden in stikstof en zuurstof.
34
46
37
Kijk goed naar het lege blokschema. Het proces
begint blijkbaar links, met twee grondstoffen.
Waarom gaat er een pijl terug?
Dat betekent dat slechts 40% van de hoeveelheid
die theoretisch kan ontstaan werkelijk ontstaat.
35 a De molverhouding waterstof : stikstof = 90 : 30 =
3 : 1.
b Schrijf de reactievergelijking eens op.
Waterstof en stikstof reageren in de
molverhouding 3 : 1. Het is dus handig om de
© Noordhoff Uitgevers bv
46
Pulsar – Chemie havo bovenbouw deel 2 Uitwerkingen Hoofdstuk 11
38 a Hoe hoger de druk is, hoe hoger de opbrengst aan
ammoniak is.
b Hoe hoger de temperatuur is, hoe lager de
opbrengst aan ammoniak is.
c Bedenk welke eisen gesteld worden aan een
gastank waarin een hoge druk heerst.
Om niet uit elkaar te barsten, moet de installatie
met zeer dikke wanden worden uitgevoerd. Dit
wordt onbetaalbaar.
d Bedenk welk effect de temperatuur heeft op de
reactiesnelheid.
Als de temperatuur te laag wordt, gaat de
productie van ammoniak te langzaam.
39
Gebruik het stappenschema. Bereken hoeveel
ammoniak in theorie gemaakt kan worden en
vergelijk dat met de werkelijke opbrengst.
Stap 1: N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g)
Stap 2:
gegeven: 20 kmol stikstof en 60 kmol waterstof
gevraagd: ammoniak.
Stap 3: stikstof : waterstof : ammoniak =
1 : 3 : 2 = 20 : 60 : 40.
Stap 4: er kan dus 40 kmol ammoniak ontstaan.
Stap 5: dat betekent 40 x 17 = 680 kg ammoniak.
Er is slechts 120 kg ammoniak ontstaan.
Het rendement is dus (120 : 680) x 100% = 18%.
(afgerond op twee significante cijfers).
40 a De kunstmest wordt gemaakt uit zwavelzuur en
ammoniak.
Aanwezig: zuur: H+(aq); base: NH3(aq)
Het zuur kan één H+ ion afstaan; de base kan één
H+ ion opnemen.
H+(aq) + NH3(aq)  NH4+(aq)
g Let op de verhouding in mol en op de
concentraties van de beide oplossingen. Let op
dat het hier gaat om een oplossing van
zwavelzuur.
De verhouding in mol is H+(aq) : NH3(aq) = 1 : 1.
Een zwavelzuuroplossing levert per mol
zwavelzuur twee mol H+(aq). Dus de verhouding in
mol is: zwavelzuur : ammoniak = 1 : 2.
Omdat de concentraties van de oplossingen aan
elkaar gelijk zijn, moeten de zwavelzuuroplossing
en ammonia in de volumeverhouding van 1 : 2
bijeengebracht worden.
h Hoe verloopt de pH tijdens de reactie?
Bij de reactie verdwijnt H+(aq) uit de zwavelzuuroplossing. Dat betekent dat de pH naar 7 zal gaan.
Als de pH in de buurt van de 7 is, is de oplossing
neutraal. De oplossingen zijn dan in de juiste
verhouding samengebracht.
i Welke scheidingsmethoden ken je?
In de kristallisator wordt een scheidingsmethode
toegepast die je niet geleerd hebt: uitkristalliseren.
Deze methode berust op de oplosbaarheid van
een stof in water.
In de centrifuge wordt een tweede scheidingsmethode toegepast: centrifugeren. De deeltjes
worden gescheiden op grond van een verschil in
dichtheid.
b Ammoniumsulfaat
c Teken de structuurformule van ammoniak. Welke
belangrijke groep komt drie keer voor?
In ammoniakmoleculen komen N-H groepen voor.
Ammoniakmoleculen kunnen daardoor zeer goed
waterstofbruggen vormen met watermoleculen.
d 1 mol zwavelzuur kan twee mol H+ leveren.
H2SO4(l)
2 H+(aq) + SO42–(aq)
e De concentratie van beide oplossingen is 2,5 M.
Antwoord:
4,3 x 102 g ammoniak en 2,5 x 103 g zwavelzuur
In 10 liter water moet dus van beide stoffen 25 mol
worden opgelost.
1,00 mol ammoniak heeft een massa van 17,03 g;
25 mol komt dan overeen met 25 x 17,03 = 426 g.
Het antwoord in het juiste aantal significante cijfers
2 g.
De molaire massa van zwavelzuur is 98,08 g mol–1
25 mol zwavelzuur heeft een massa van
25 x 98,08 = 2452 g. In het juiste aantal
significante cijfers is dat 2,5 x 103 g.
f Het gaat hier om een zuur-basereactie.
© Noordhoff Uitgevers bv
j Kijk naar het blokschema en let op de stofstromen,
die de fabriek verlaten en die geen betrekking
hebben op het gewenste product.
Uit het blokschema blijkt dat bij de kristallisator
waterdamp als afvalstroom optreedt en bij de
centrifuge een vloeistof.
k Elk logisch antwoord is hier goed!
De waterdamp zou je kunnen afkoelen en het
water zou je weer kunnen gebruiken om er
ammoniak en/of zwavelzuur in op te lossen.
In de vloeistof zijn nog opgeloste stoffen aanwezig. Je zou de vloeistof kunnen droogkoken; de
waterdamp dan afkoelen en weer bij het oplossen
van ammoniak en/of zwavelzuur gebruiken. De
opgeloste stof zul je na alle waarschijnlijkheid
moeten afvoeren.
41 a Maak een kloppende reactievergelijking.
47
Voor een kloppende vergelijking moet ureum een
formule hebben met 1 x C, 1 x O, 2 x N en 4 x H.
De formule is dus CON2H4.
b De bacteriën in droge mest komen in actie als ze
in contact komen met ureum. Ureum komt voor in
Pulsar – Chemie havo bovenbouw deel 2 Uitwerkingen Hoofdstuk 11
c De stof wordt via bloed en andere vloeistoffen
verspreid en verdund.
urine. Dus moeten (droge) mest en urine
gescheiden blijven.
42 a Kijk in tabel 12 van Binas. Denk aan de
omrekening van K naar °C.
47 a Wat is additie?
Een additief is een stof die aan voedingsmiddelen
wordt toegevoegd (additie = toevoegen).
De kookpunten van zuurstof, stikstof en argon zijn
90 K, 77 K en 87 K: –183 °C, –196 °C en –186 °C.
Bij –180 °C zijn alle drie de stoffen nog in de
gasfase. De zin klopt dus niet.
b Dat mag je zelf doen. Let op de E-nummers. Die
kun je vinden in tabel 82C van Binas.
b Om drie stoffen te scheiden, zal er meer dan één
bewerking of temperatuur nodig zijn. Er zijn
minstens twee stappen nodig.
c Zoek ook de kookpunten van deze twee stoffen
op.
Water wordt natuurlijk bij 100 °C al vloeibaar en bij
0 °C vast. Koolstofdioxide wordt bij 195 K = –78 °C
vast. Door af te koelen tot ongeveer –80 °C
kunnen water en koolstofdioxide als vaste stoffen
verwijderd worden.
■■
11.4 Giftigheid
c Een kunstmatige zoetstof moet:
– zoet smaken,
– niet dik maken,
– geen ziektes veroorzaken, niet giftig zijn.
48 a Bij acute toxiciteit word je direct ziek als je de stof
binnen krijgt.
Bij chronische toxiciteit gaat het ziek worden meer
sluipend, soms pas na jaren.
b Het no-toxic effectlevel geeft aan hoeveel van een
giftige stof aanwezig mag zijn zonder dat er sprake
is van schadelijke effecten.
49
Je wordt ziek door het teveel aan vet. Er is sprake
van acute toxiciteit.
50
Hier is sprake van een sluipende vergiftiging en
dus van chronische toxiciteit.
43 a Maximaal Aanvaarde Concentratie.
b De MAC-waarde geeft aan hoeveel mg van een
stof per kubieke meter lucht aanwezig mag zijn.
c De MAC-waarde geeft een maximum aan.
51 a Het gas leidt tot bewusteloosheid. Zo hoopte men
de gijzelactie te kunnen beëindigen.
b Opium kan gebruikt worden als pijnstiller.
Hoe giftiger een stof, hoe minder er van aanwezig
mag zijn. Een stof met een lage MAC-waarde is
giftiger.
c De gijzelaars hebben het gas door inademen
binnen gekregen.
d Kijk in tabel 97A van Binas.
d Het effect treedt vrijwel direct op: er is sprake van
acute toxiciteit.
De MAC-waarde van ammoniak is 18 mg m–3.
44
Uit onderzoek kan blijken dat de stof giftiger is dan
men eerst dacht. Ook kan men met betere
apparatuur veel lagere concentraties meten.
52
Het volume van het toilet is 5,625 m3.
De MAC-waarde van chloor is 3 mg m–3.
Er mag dus 3 x 5,625 = 17 mg chloor (afgerond)
aanwezig zijn.
45 a Let op de eenheid van de MAC-waarde.
Er is 500 mg kwik in 4 x 5 x 2,5 = 50 m3.
De concentratie is dus 500 : 50 = 10 mg m–3.
aantal gram chloor
aantal mL bleekwater
b Kijk in tabel 97A van Binas.
De MAC-waarde van kwik is 0,05 mg m–3.
c Tegenwoordig worden elektronische
koortsthermometers gebruikt of thermometers met
een andere vloeistof dan kwik.
46 a Kijk in tabel 95B van Binas.
48
De ADI-waarde van menthol is 0,2.
b Kijk in de kop van tabel 95B van Binas.
De eenheid is mg per kg lichaamsgewicht.
© Noordhoff Uitgevers bv
Ga uit van een toilet van 1,5 x 1,5 x 2,5 m. Zoek
de MAC-waarde op in tabel 97A van Binas.
4
100
17 x 10–3
...
Je mag dus slechts 0,4 mL chloor gebruiken!
■■
Op weg naar het proefwerk
1a
De reactiesnelheid hangt samen met:
– de soort stof
– de verdelingsgraad
– de concentratie
– de temperatuur
– gebruik van een katalysator
48
Pulsar – Chemie havo bovenbouw deel 2 Uitwerkingen Hoofdstuk 11
b Het effect van de verdelingsgraad, concentratie en
de temperatuur is te verklaren met het botsendedeeltjesmodel.
2 a Zijn er giftige natuurlijke stoffen?
Er is geen eenduidig antwoord mogelijk. Er zijn
onschuldige synthetische stoffen en zeer giftige
natuurlijke stoffen en omgekeerd.
b Hoe giftiger een stof, hoe lager de MAC-waarde
en hoe lager de ADI-waarde en hoe hoger de
toxiciteit.
Hoe geconcentreerder het zuur, hoe sneller de
reactie verloopt. Er zal na 4 minuten meer
koolstofdioxide zijn ontsnapt. De massa zal kleiner
zijn dan 2,12 gram.
5 a Dit soort vragen moet je goed lezen. Het proces
verloopt in drie stappen. In fabriek 1 vindt de
eerste stap plaats.
A: steenkool
B: teer en benzeen (of vluchtige componenten)
C: cokes
D: ijzererts of pellets/bolletjes van ijzererts
E: lucht
F: (ruw)ijzer en koolstofdioxide
–
3
f Het zoutzuur bij het tweede experiment is
geconcentreerder dan bij het eerste experiment.
4a
b Cokes bestaat hoofdzakelijk uit koolstof. Wat kan
daarmee gebeuren?
Cokes kan bij aanwezigheid van lucht verbranden.
Dan ontstaat het nutteloze koolstofdioxide.
c Je begint met ijzererts en er ontstaat ijzer. Wat
weet je van de ladingen van ijzer in deze twee
stoffen?
b Als de reactie heel snel gaat, zal de massa van
het bekerglas ook snel veranderen.
Tijdens de proef gaat de lijn minder steil naar
beneden. De reactie gaat dus minder snel.
c Er verdwijnt 2,64 – 1,56 = 1,08 gram
koolstofdioxide.
aantal gram koolstofdioxide
aantal mol koolstofdioxide
44,0
1,00
1,08
...
Dat is 1,08 : 44 = 2,45 x 10–2 mol.
d Werk weer volgens het stappenschema.
10–2
Er ontstnapt 2,45 x
mol CO2.
Er is dus ook 2,45 x 10–2 mol CaCO3 omgezet.
Dat is 2,45 x 10–2 x 100,1 = 2,452 gram CaCO3.
De schelp van 2,64 gram bevat dus 2,452 gram
calciumcarbonaat.
massa van de schelp
massa calciumcarbonaat
2,64
2,452
100%
...
Dat betekent (2,452 : 2,64) x 100% = 92,9%
e Bedenk of er te veel of te weinig koolstofdioxide is
ontsnapt.
Niet alle koolstofdioxide is dus ontsnapt. Je vindt
een te laag volume. Er ontstaat dus meer dan
2,45 x 10–2 mol koolstofdioxide. Het
massapercentage dat in d is berekend is dus te
laag.
© Noordhoff Uitgevers bv
Begin: Fe2O3, opgebouwd uit Fe3+ en O2–
Eind : Fe, met neutrale ijzeratomen.
Het Fe3+ wordt dus omgezet in Fe.
Het is een redoxreactie, omdat de ladingen van
deeltjes veranderen.
d Door de wervelingen worden de stoffen zeer goed
gemengd.
De stoffen zijn zeer fijn verdeeld: ijzererts is
fijngemalen en het koolstofmono-oxide is een gas.
e In de cycloonreactor wordt steenkoolpoeder
gedeeltelijk verbrand. Er ontstaat koolstofmonooxide.
f FeO is opgebouwd uit Fe2+ en O2–.
FeO is dus ijzer(II)oxide.
g FeO is opgebouwd uit Fe2+ en O2–.
Fe2O3 is opgebouwd uit Fe3+ en O2–.
Beide stoffen zijn zouten en dus opgebouwd uit
ionen.
h In de tekst staat: steenkoolpoeder stript het
zuurstofatoom van het ijzermono-oxide.
Steenkoolpoeder bestaat vooral uit koolstof, C.
Ijzermono-oxide is ijzer(II)oxide, FeO.
FeO + C  Fe + CO
i Het nieuwe proces gaat tot 20% efficiënter om met
energie.
De uitstoot van koolstofdioxide is minder.
De vieze productie van cokes is niet meer nodig.
49