Tb151-02_03; - Opdracht/Deeltoets II; UITWERKING 10 maart 2003, 13:45-15:45
Deze deeltoets bestaat uit 3 vraagstukken. De beschikbare tijd is 2 uur.
Je mag uitsluitend gebruiken: een rekenmachine, schrijfmateriaal, uitgereikte kopie periodiek systeem en het formuleblad op de laatste pagina van deze opdracht/deeltoets.
Lees alle vraagstukken eerst snel door, en deel dan je tijd in per vraagstuk. Succes!
NB: u start met een saldo van 10 punten; totaal aantal punten te behalen is 100.
Gebruik systeemdenken om je antwoorden te formuleren, te beargumenteren, en te motiveren! Succes!
Vraagstuk 1: broeikaseffect (30 punten) a) H2O en CH4.
b) Door de aanwezigheid van broeikasgassen in de atmosfeer wordt meer energie vastgehouden binnnen het systeem aarde. De totale energie binnen deze grenzen neemt gemiddeld dus toe. We spreken van een versterkt broeikaseffect, omdat het broeikaseffect al heerst maar de mens alleen zorgt voor toename van dit effect.
c) Het plaatje geeft weer hoe straling van de aarde wordt geabsorbeerd door H2O en CO2. Dit is afhankelijk van de golflengte van de straling. Tevens is een atmospheric window te zien. Hier is veel kans op versterking van het broeikaseffect omdat deze straling nog nauwelijks wordt geabsorbeerd.
d) Gas X heeft een broeikaswerking indien het significant bijdraagt in de absorbtie van straling.
Indien gemeten wordt dat stof X straling absorbeert, dan heeft deze een broeikaswerking.
e) De mate waarin gas X bijdraagt aan het broeikaseffect hangt af van welke straling stof X
absorbeert. Indien stof X straling uit het atmospheric window absorbeert, is er heel veel straling die kan worden geabsorbeerd en zal de versterking van het broeikaseffect sterker zijn dan indien gas X vooral straling absorbeert die zich bevindt in het al (gedeeltelijk) geabsorbeerde deel door H2O en CO2.
f) Er kan niet met zekerheid aangetoond worden dat het (versterkt) broeikaseffect een probleem is.
Hoewel we nu in een temperatuurstijging zitten die opmerkelijk veel correlatie vertoont met de hoeveelheid broeikasgassen (argument voor), waren we in de jaren 50 bang voor een
temperatuurdaling. Toen stootten we zelfs bewust extra CO2 de atmosfeer in. (argument tegen). De onzekerheid zorgt dus voor de verdeeldheid van meningen, zeker omdat het probleem wordt uitgelegd zoals men het wil horen. In Amerika staat de regering vooral achter het argument tegen.
Milieuorganisaties zijn voor het feit dat er iets aan het broeikaseffect gedaan moet worden.
g) Het versterkt broeikaseffect bestaat nu al, en de lucht ‘zuiveren’ ervan is onmogelijk door de grote verspreiding over geheel de aarde. De uitstoot kan dus alleen voorkomen worden. Echter, bij elke verbrandingsreactie komt CO2 vrij. De behoefte naar deze reacties is bijzonder groot. Veel toepassingen maken gebruik van broeikaseffect versterkende reacties.
Vraagstuk 2: zwavel (25 punten)
a) Tg is 1012gram = 109 kg = 106 ton = Mton.
b) 162 – 58 = 104 Tg c) …
d) … e)
bodem 135 zee 165 atmosfeer
66
174 75
130
f) Bodem: +66 +135 – 75 – 130 = -4 Zee: +130 +174 – 135 – 165 = 4 Atmosfeer: +75 + 165 – 174 – 66 = 0
Er vindt accumulatie plaats in zee, afkomstig van de bodem. 4 Tg per jaar.
Vraagstuk 3: luchtverontreiniging en fotochemie (35 punten)
a) Een radicaal is een molecuul of atoom met een ongebonden elektron. Dit elektron zorgt voor een zeer hoog energieniveau, en daarom wil deze graag een binding aangaan om dit niveau te verlagen, met een hoge reactiviteit als gevolg.
b) Initiatie: vorming van radicaal, zorgen voor opstarten van kettingreactie Propagatie: kettingreactie waarbij het radicaal steeds teruggevormd wordt.
Terminatie: nevenreactie waardoor het radicaal wegreageert en niet meer actief is.
c) Er is een kleine hoeveelheid hydroxyl nodig om heel veel te kunnen wegreageren doordat het radicaal steeds teruggevormd wordt. Door de grote reactiviteit kunnen veel schadelijke stoffen onschadelijk worden gemaakt.
De emissie van veel gassen met chlooratomen zijn verboden, omdat deze een lange verblijftijd kennen in de atmosfeer, en halogeenradicalen vormen die de ozonlaag afbreken.
De halogeenradicalen (Cl•, Br•, F•, I•) worden afgesplitst door energierijke fotonen.
d) E = h*f = h*c/λ = 6.62608 * 10-34 * 3,000 * 108 / 400 * 10-9 = 5,0 * 10-19 [J].
e) Grotere golflengte Æ Kleinere energie Æ onvoldoende energie Æ Nee!
f) Cl• is ongeladen, groep 7 in periodiek systeem, daardoor 7 valentie-elektronen.
Een onbekend element Xy is niet een metaal, en heeft een valentie-elektronen configuratie ns2np4 Waarin n een geheel getal groter dan 1.
g) Bij n = 1 geen p orbitaal.
h) O.
i) Cs: groep 1, wordt dus bij binding Cs+. O: groep 6 wordt O2-
Totaal ongeladen Æ Cs : O = 2 : 1, oftewel Cs2O.
