Test Scheikunde – Havo 5 – Periode 3
1 Geef voor de volgende redoxreacties de halfreacties: a Mg + S → MgS
b 2Na + Cl2 → 2NaCl c 2Zn + O2 → 2ZnO
2 Geef de halfreacties en de reactievergelijking voor de volgende redoxreacties: a zink + opgelost kopersulfaat
b koper + opgelost zilvernitraat c zink + opgelost loodnitraat
3. Geef aan of er in de volgende gevallen een reactie zal plaatsvinden. Geef, indien er een reactie is, ook de reactievergelijking. (Let op: Zowel redox als neerslagreacties kunnen plaatsvinden!)
a. In een bak met zilvernitraatoplossing wordt een koperen staaf neergezet. b. In een bak met aangezuurde goudnitraatoplossing wordt een platina staaf gezet.
c. In een bak met joodoplossing wordt een stuk lood gelegd.
d. Een oplossing van ijzer(II)chloride wordt gemengd met een oplossing van natriumsulfaat
4. In een bakje met natriumjodide-oplossing worden 2 loden elektroden gehangen. Deze twee elektroden worden aangesloten op een batterij.
a. Geef de reactie die optreed bij de negatieve elektrode. b. Geef de reactie die optreed bij de positieve elektrode.
c. De stof die bij de positieve elektrode is ontstaan, zal mogelijk ook nog een keer kunnen reageren met 1 van de andere aanwezige stoffen. Geef hiervan de reactievergelijking.
d. Beschrijf wat je ziet gebeuren bij de twee elektroden. 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 2
5. Aluminium is een metaal wat nog maar een jaar of 100 wordt gebruikt. Dit heeft er vooral mee te maken dat het productieproces voor het maken van aluminium nogal ingewikkeld is.
Het aluminiumerts bevat veel aluminiumoxide. Dit wordt gesmolten en als vloeibaar zout in een bak gegoten. In deze bak hangen een grote platinum-elektrode en een aluminium-elektrode. Door middel van elektrolyse wordt het aluminiumoxide omgezet naar aluminium en een andere stof.
De platinum-elektrode is aangesloten op de positieve kant van een spanningsbron. De aluminium-elektrode is aangesloten op de negatieve kant van een spanningsbron. a. Teken deze situatie, en geef aan welke stoffen er waar aanwezig zijn.
b. Geef de reactie die plaatsvindt bij de negatieve elektrode. c. Geef de reactie die plaatsvindt bij de positieve elektrode.
Bij dit proces loopt er een stroom die 10,0 mol elektronen per seconde naar de negatieve elektrode stuurt.
d. Hoeveel gram aluminium wordt er per seconde gevormd?
6. Een goedkope batterij bestaat uit een koolstof elektrode, een zinken elektrode en daar tussenin een mengsel van water, en aangezuurd mangaanoxide.
a. Geef de halfreactie van de oxidator b. Geef de halfreactie van de reductor c. Wat is de positieve elektrode?
d. Als dit type batterij ergens een tijd lang ligt, dan kan deze gaan “lekken”. Wat is een gevaarlijkere batterij om op te ruimen? Een oude of een nieuwe? Leg ook uit waarom. 4 3 3 3 3 2 3
7. Groene diesel
(opgave uit examen HAVO 2005-II scheikunde)
Bij ECN (Energieonderzoek Centrum Nederland) in Petten is men in staat om dieselolie te maken uit snippers wilgenhout. Om deze zogenoemde groene diesel te kunnen maken moet het wilgenhout eerst worden omgezet in voornamelijk koolstofmono-oxide en waterstof. In het laboratorium van ECN staat een proefopstelling voor de productie van koolstofmono-oxide en waterstof. In onderstaand blokschema is deze opstelling vereenvoudigd weergegeven:
De houtsnippers bestaan voornamelijk uit het polysacharide cellulose (zie Binas-tabel 67 A3). In ruimte 1 worden de houtsnippers bij een temperatuur van 850 °C met zuurstof omgezet tot koolstofmono-oxide en waterstof. Hierbij ontstaan verontreinigingen zoals ammoniak (NH3), teer, roet en as. Teer is een verzamelnaam voor organische verbindingen met kookpunten tussen de 80 °C en 350 °C.
Om maximale hoeveelheden koolstofmono-oxide en waterstof te krijgen, moet in ruimte 1 precies de juiste hoeveelheid zuurstof worden toegevoerd. Wanneer te veel zuurstof wordt toegevoerd ontstaat minder waterstof, wanneer te weinig zuurstof wordt toegevoerd ontstaat minder koolstofmono-oxide.
a. Leg uit hoe het komt dat bij een teveel aan zuurstof minder waterstof ontstaat en bij een tekort aan zuurstof minder koolstofmono-oxide ontstaat.
b. Leg uit of ammoniak kan ontstaan door ontleding van cellulose.
Ruimte 2 bevat een stoffilter. Een stoffilter is een filter dat vaste stoffen tegenhoudt en gassen doorlaat. Met behulp van zo’n stoffilter worden in ruimte 2 het roet en de as verwijderd.
c. Welke temperatuur moet het stoffilter in ruimte 2 minimaal hebben om de gewenste scheiding te laten plaatsvinden? Geef een verklaring voor je antwoord.
In ruimte 3 wordt het teer gescheiden van koolstofmono-oxide, waterstof en ammoniak. Hierbij wordt het teer met behulp van een oplosmiddel uit het gasmengsel gehaald. In ruimte 4 wordt dat oplosmiddel van het teer gescheiden. Het oplosmiddel wordt opnieuw gebruikt. d. Van welke scheidingsmethode wordt gebruik gemaakt in ruimte 3 en van welke
scheidingsmethode in ruimte 4? Noteer je antwoord als volgt: in ruimte 3: … in ruimte 4: … 3 2 2 2
8. H2S-verwijdering
(opgave uit examen HAVO 2004-II scheikunde)
Waterstofsulfide (H2S) is een milieuvervuilend gas dat bij verschillende industriële chemische processen vrijkomt.
In het laboratorium is een methode ontwikkeld om waterstofsulfide uit een gasmengsel te verwijderen. Hierbij wordt het gasmengsel door een joodoplossing geleid. Bij de reactie die optreedt, ontstaat vast zwavel.
H2S + I2 → S + 2 H+ + 2 I– (reactie 1)
a. Geef de naam van een scheidingsmethode die geschikt is om de gevormde zwavel te verwijderen.
De oplossing van waterstofjodide die overblijft na het verwijderen van zwavel, wordt geëlektrolyseerd.
De vergelijking van de totale redoxreactie die hierbij plaatsvindt, is: 2 H+ + 2 I– → H2 + I2 (reactie 2)
De joodoplossing die bij reactie 2 is ontstaan, wordt opnieuw gebruikt om waterstofsulfide uit hetgasmengsel te verwijderen. De zwavel die na reactie 1 afgescheiden is en het
waterstofgas dat in reactie 2 gevormd is, kunnen nuttig gebruikt worden.
Van het hierboven beschreven proces waarbij waterstofsulfide uit een gasmengsel wordt verwijderd, kan een blokschema getekend worden. In dit schema moeten drie blokken worden opgenomen: twee reactoren en één scheidingsruimte. Elk blok moet één van de volgende aanduidingen bevatten:
reactor 1; reactor 2; scheidingsruimte.
De stofstromen moeten met pijlen worden aangegeven. De volgende stoffen en mengsels moeten met behulp van de cijfers 1 t/m 6 bij de pijlen worden weergegeven:
1: gasmengsel met H2S 2: gasmengsel zonder H2S 3: oplossing van HI 4: oplossing van I2 5: waterstof 6: zwavel
b. Teken een blokschema van het hierboven beschreven proces waarmee waterstofsulfide uit een gasmengsel verwijderd wordt. Vermeld in elk blok de juiste aanduiding en vermeld de stoffen en mengsels bij de juiste pijlen.
2
9. 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
Door het gevormde natriumamalgaam in water te brengen wordt hieruit natronloog gemaakt. Daarbij ontstaat ook waterstofgas.
Bij de elektrolyse ontstaat natuurlijk niet alleen natriumamalgaam, maar er ontstaat nog een ander in de chemie zeer bruikbaar product.
pekel NaHg water
elektrolyse natronloog (1) (2) (3) afgewerkte pekel
a Welk product moet er staan bij (1)? b Welke stof moet er staan bij (2)? c Welke stof moet er staan bij (3)?
d Geef de reactievergelijking van de reactie in het rechter 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. Het volume van een mol waterstofgas is onder de heersende omstandigheden 24,0 liter per mol.
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. e Laat met een berekening zien hoeveel kilogram NaCl bij de elektrolyse wordt omgezet
in product (1) en natriumamalgaam als er 1,00 m3 pekel wordt verwerkt.
f Laat met een berekening zien hoeveel m3 waterstofgas wordt gewonnen uit 1,00 m3 pekel. 2 2 2 2 5 5
