Probleem van de week 4
Uit zout in zoutlagen in de aarde wordt pekel (in water opgelost NaCl)
gewonnen door water in de zoutlaag te pompen en de dan gevormde pekel weer op te pompen.
Uit de pekel kunnen door middel van elektrolyse nuttige producten worden gewonnen. Een manier waarop dat gebeurt is met behulp van elektrolyse waarbij de negatieve elektrode bestaat uit kwik (Hg). Er ontstaat dan natriumamalgaam NaHg door de volgende halfreactie:
Na+ + Hg + e- → NaHg
Aan de andere elektrode wordt chloor gevormd, dat apart wordt weggeleid (1). Door het gevormde natriumamalgaam in water te brengen kan hieruit natronloog worden gemaakt. Daarbij ontstaat naast natronloog en kwik ook waterstofgas. Ook kan natrium worden gemaakt door het natriumamalgaam niet in water te brengen maar door het te thermolyseren.
pekel NaHg water
elektrolyse natronloog (1) (2) (3) afgewerkte pekel Na
vraag 1 Welke stof moet er staan bij (2) in het blokschema?
vraag 2 Welke stof moet er staan bij (3) in het blokschema? Geef de molecuulformule.
vraag 3 Geef de reactievergelijking van de reactie in het meest rechtse vat in de figuur.
De pekel die in de elektrolyseruimte wordt geleid bevat 10,0 massaprocent NaCl en heeft een dichtheid van 1,10.103 kg.m-3.
Je mag aannemen dat de pekel bij de elektrolyse voor 90,0 procent wordt
omgezet in de reactieproducten en dat de omzetting van natriumamalgaam in de producten volledig is. Van het bij de elektrolyse gevormde natriumamalgaam wordt 5,0 procent gebruikt om natrium te maken, de rest wordt gebruikt voor het maken van natronloog.
vraag 4 Laat met een berekening zien hoeveel kilogram NaCl bij de elektrolyse wordt omgezet in chloor en natriumamalgaam als er 1,00 m3 pekel wordt verwerkt.
vraag 5 Laat met een berekening zien hoeveel m3 waterstofgas wordt
gewonnen uit 1,00 m3 pekel. Neem voor het molair volume van een gas 24,0 dm3/mol .
vraag 6 Als het proces een continu proces is en er wordt per uur 20 m3 pekel in de installatie geleid, hoe groot is dan de natriumproductie per dag in kg?
vraag 7 Waarom zou je aan dit proces een hoge Q-factor toekennen en wat zis het argument dat je kunt aanvoeren voor een toch lagere Q-factor?
vraag 8 Uit de pekel worden dus chloor, natrium, natronloog en waterstof gemaakt. Dat zijn allemaal nuttige producten. Wat is dan de atoomeconomie van het totale proces?
