vwo eindexamen scheikunde

VWO SCHEIKUNDE EXAMEN 2015-2016 Pagina 1 van 4 MINISTERIE VAN ONDERWIJS, WETENSCHAP EN CULTUUR

UNIFORM ...EXAMEN VWO 2016

VAK : SCHEIKUNDE

DATUM :

TIJD :

Aantal opgaven bij dit vak : 4

Aantal pagina’s : 4

Controleer zorgvuldig of alle pagina’s in de goede volgorde aanwezig zijn. Neem in geval van een afwijking onmiddellijk contact op met een surveillant.

Calculator en BINAS toegestaan SUCCES!

OPGAVE 1(26 punt)

Sorbinezuur is een éénwaardig zuur met een molaire massa van 112 g/mol en een pKz-waarde van 4,76. Dit zuur wordt als conserveermiddel toegevoegd aan onder andere vruchtensappen.

De systematische naam van sorbinezuur is trans,trans-2,4-hexadiëenzuur. 2p a. Geef de structuurformule van sorbinezuur.

4p b. Geef de ionisatievergelijking van sorbinezuur in water met behulp van molecuulformules.

De conserverende werking van sorbinezuur wordt toegeschreven aan uitsluitend de niet-geïoniseerde sorbinezuurmoleculen. Hoe groter de concentratie aan niet-geïoniseerde sorbinezuurmoleculen, des te sterker de conserverende werking.

2p c. Leg uit of een oplossing met pH = 3,2 of een oplossing met pH = 4,0 een sterkere conserverende werking zal hebben.

5p d. Bereken hoeveel gram sorbinezuur is opgelost in 1 liter water om een pH van 3,2 te verkrijgen.

5p e. Bereken in welke volumeverhouding men 0,40 M sorbinezuur oplossing aan 0,35 M natriumsorbaat oplossing moet toevoegen om een oplossing te verkrijgen met pH = 5,0. Een grondstof die gebruikt wordt bij de productie van sorbinezuur is crotonaldehyde. Crotonaldehyde is erg reactief vanwege de aldehyde-groep en de dubbele binding in de koolstofketen. De

systematische naam van crotonaldehyde is 2-butenal.

VWO SCHEIKUNDE EXAMEN 2015-2016 Pagina 2 van 4 Als men crotonaldehyde laat reageren met propaandizuur ontstaat sorbinezuur. Naast sorbinezuur ontstaan bij deze reactie nog twee andere gasvormige stoffen. Worden deze twee gasvormige stoffen eerst geleid door wit kopersulfaat en daarna door kalkwater dan worden er zichtbare veranderingen waargenomen namelijk wit kopersulfaat wordt blauw en kalkwater wordt troebel wit.

5p g. Geef de reactievergelijking voor de productie van sorbinezuur uit crotonaldehyde en propaandizuur (organische stoffen in structuurformules).

OPGAVE 2(20 punt)

Voor de productie van waterstof heeft Michael Hoffmann het volgende apparaat ontwikkeld:

Dit apparaat bestaat uit een ruimte gevuld met natriumchlorideoplossing (de electrolyt), waaraan twee electroden zijn aangebracht. De ene electrode is van staal die regelmatig vervangen moet worden. De andere electrode is van titaan(IV)oxide met daaromheen een laag bismut. Als men het apparaat onder spanning zet, komt er altijd waterstofgas vrij en ontstaan er ijzer-ionen.

3p a. Maak een schematische tekening van de door Hoffmann beschreven apparaat. 2p b. Leg uit waarom de stalen electrode regelmatig vervangen moet worden.

2p c. Beredeneer of bovenstaande opstelling een elektrochemische cel of een elektrolyse- opstelling is.

4p d. Geef de halfreacties die optreden bij de positieve en negatieve electrode.

De bestaande kwantitatieve relaties tussen electriciteit en chemische veranderingen werden voor het eerst beschreven door Michael Faraday in 1832. De hoeveelheid lading die overeenkomt met 1 mol electronen wordt de constante van Faraday genoemd en bedraagt 96485 Coulomb.

Neem aan dat 1 Ampere = 1 Coulomb per seconde.

5p e. Bereken na hoeveel minuten 1,5 liter waterstofgas geproduceerd wordt bij een stroomsterkte van 5 Ampere (T = 298 K en p = p0).

Indien in het water echter de toxische arsenietionen, AsO33-(aq), voorkomen, worden deze ionen met het bovenstaande apparaat van Hoffman omgezet in de minder toxische arsenaationen, AsO43-(aq). De standaardelectrodepotentiaal voor het redoxkoppel AsO33-/ AsO43- bedraagt -0,52 V bij T = 298 K. 2p f. Geef de halfreactie voor de omzetting van arseniet- in arsenaationen.

VWO SCHEIKUNDE EXAMEN 2015-2016 Pagina 3 van 4 OPGAVE 3 (21 punt)

De stof kaliumhexacyanoferraat(III) wordt ook wel rood bloedloogzout genoemd. Een kaliumhexacyanoferraat(III) oplossing bestaat onder andere uit 𝐹𝑒(𝐶𝑁)₆3− _ionen.

Indien aan een kaliumhexacyanoferraat(III) oplossing een overmaat waterstofperoxide oplossing wordt toegevoegd, treedt de volgende reactie op:

2 𝐹𝑒(𝐶𝑁)₆3−_{(𝑎𝑞) + 𝐻}

2𝑂2(𝑎𝑞) → 2 𝐹𝑒(𝐶𝑁)64−(𝑎𝑞) + 𝑂2(𝑔) + 2𝐻+(𝑎𝑞) 2p a. Leg uit welke kleurverandering bij deze reactie wordt waargenomen.

Een leerling krijgt de opdracht het gehalte aan 𝐾3𝐹𝑒(𝐶𝑁)6 in een oplossing te bepalen. Voor deze bepaling gebruikt hij het volgende voorschrift:

 Pipetteer 10 mL van de 𝐾3𝐹𝑒(𝐶𝑁)6 𝑜𝑝𝑙𝑜𝑠𝑠𝑖𝑛𝑔 in een erlenmeyer.  Voeg vervolgens 25 mL 0,20 M KI(aq) en 5 mL 4,0 M HCl(aq) toe.

Bij de reactie tussen kaliumhexacyanoferraat(III) en kaliumjodide treedt er een evenwicht op. Hierbij wordt er onder andere jood gevormd.

5p b. Geef de somvergelijking met behulp van halfreacties voor de reactie die in de erlenmeyer optreedt.

Het proefvoorschrift gaat verder:

 Titreer het onstane jood met 𝑁𝑎2𝑆2𝑂3(aq) van roodbruin naar geel.

 Voeg 1 mL zetmeel toe en titreer de blauwpaarse oplossing tot kleuromslag.

Na enige tijd wordt de oplossing echter weer blauwpaars. Zuurstof is niet de veroorzaker hiervan. 2p c. Verklaar deze blauwpaarse kleuring in het eindpunt.

Deze blauwpaarse kleuring kan hij voorkomen door vóór de titratie aan de oplossing 10 mL 30 massa% ZnSO4(aq) toe te voegen, waarbij 𝑍𝑛₂𝐹𝑒(𝐶𝑁)₆ neerslaat.

4p d. Geef de vergelijking van de reactie die optreedt bij toevoeging van ZnSO4(aq). 2p e. Leg uit dat nadat het eindpunt is bereikt, de blauwpaarse kleuring nu niet meer zal

optreden.

Voor de bovenstaande titratie heeft de leerling precies 37,70 mL 0,085 Molair 𝑁𝑎₂𝑆₂𝑂₃(aq) verbruikt. 6p f. Bereken het massapercentage van 𝐾₃𝐹𝑒(𝐶𝑁)₆ in de oorspronkelijke oplossing. Neem

VWO SCHEIKUNDE EXAMEN 2015-2016 Pagina 4 van 4 OPGAVE 4 (23 punt)

Caprolactam (figuur 1) is een organische verbinding met als brutoformule C6H11NO en wordt onder meer gebruikt voor de productie van nylon 6. Een grondstof voor de

bereiding van caprolactam is cyclohexanon.

De bereiding van cyclohexanon vindt in twee stappen plaats: Stap 1 : De hydrogenering van fenol tot cyclohexanol

Stap 2: De oxidatie van cyclohexanol met natriumdichromaat en zwavelzuur. 3p a. Geef de hydrogenering van fenol weer in structuurformules.

5p b. Geef de somvergelijking met behulp van halfreacties voor stap 2 (organische stoffen in structuurformules).

Door een reactie van cyclohexanon met hydroxylamine (NH2OH) ontstaat uiteindelijk caprolactam. Caprolactam ondergaat eerst een ringopenings-reactie: de ring wordt geopend door een reactie met water waarbij er een alifatische verbinding gevormd wordt. Daarna ondergaat deze verbinding een reactie waarbij het polymeer Nylon-6 ontstaat.

2p c. Tot welke reactietype behoort de ringopeningsreactie van caprolactam? Motiveer je antwoord.

3p d. Teken een stukje van het polymeer Nylon-6 bestaande uit drie monomeer eenheden. Verwarmt men echter cyclohexanol met geconcentreerd zwavelzuur als katalysator, dan ontstaat er onder andere cyclohexeen.

3p e. Geef de vergelijking van deze reactie in structuurformules. 1p f. Tot welk reactietype behoort deze reactie?

6p g. Bereken de enthalpieverandering (kJ/mol) van de reactie bij onderdeel e (gebruik tabel 58). EINDE 𝑪𝒊𝒋𝒇𝒆𝒓 =𝒔𝒄𝒐𝒓𝒆 + 𝟏𝟎 𝟏𝟎 NH O figuur 1