spm1530 Hertentamen 30 augustus 2012
Hertentamen spm1530 30 augustus 2012 14-17 uur
Aanwijzingen:
• U mag gebruik maken van:
– schrijfmateriaal – rekenmachine
– formuleblad en periodiek systeem (afgedrukt achteraan dit tentamen).
• Lees de vragen vooraf door en deel de beschikbare tijd in voor beantwoor- ding van de vragen.
Ommezijde is antwoordvel meerkeuzevragen. LEVER DIT VEL IN.
Dit tentamen bevat 25 vragen, op 10 pagina’s.
Daaronder zijn 21 meerkeuzevragen (40 punten) en drie open vragen (50 punten).
Het totaal aantal te behalen punten is 100. U start met 10 punten.
Pagina: 1 2 3 4 5 6 7 Totaal:
Punten: 2 10 6 11 11 20 30 90
Score:
Met de BONUSVRAAG kunt u 10 extra punten verdienen.
Naam: Studienummer:
Vraagstuk A B C D punten score
1 2
2 2
3 2
4 2
5 2
6 2
7 1
8 1
9 1
10 1
11 2
12 2
13 3
14 2
15 2
16 2
17 3
18 2
19 2
20 2
21 2
Totaal 40
spm1530 Hertentamen 30 augustus 2012
MEERKEUZEVRAGEN
• bij elke deelvraag is slechts ´e´en antwoord juist.
• Een foute keuze geeft aftrek van1/3van het puntenaantal.
• Als u het antwoord niet weet en D – blanco kiest, volgt g´e´en puntenaftrek!
• Beantwoord de vragen op het voorgedrukte antwoordvel en lever dit in!
– begin van de vragen –
Figure 1: Schema van een ”‘hydroskimming”’ raffinaderij Een aantal meerkeuzevragen hebben betrekking op bovenstaande figuur.
1. (2 punten) In figuur 1 geeft een overzichtsschema van een eenvoudige raffinaderij. Dit type raffinaderij staat bekend als een ”‘hydroskimming”’ raffinaderij. De volgende uit- spraak is juist:
A. De flexibiliteit van een een hydroskimming raffinaderij is laag, en er worden rela- tief veel ”‘zware producten”’ gemaakt
B. De flexibiliteit van een een hydroskimming raffinaderij is hoog, en er worden re- latief veel ”‘zware producten”’ gemaakt
C. De flexibiliteit van een een hydroskimming raffinaderij is laag, en er worden rela- tief weinig ”‘zware producten”’ gemaakt
D. blanco
2. (2 punten) Aardolieproducten worden gekarakteriseerd als ”‘licht”’ of ”‘zwaar”’. Voor de een ”‘hydroskimming”’ raffinaderij zoals gegeven in fig. 1 geldt:
A. Het product kerosine is ”‘zwaarder”’ dan diesel.
B. Het product LPG is het ”‘lichtste”’ product
C. Dat de raffinaderij geen ”‘lichte”’ producten kan maken D. blanco
3. (2 punten) In Europa stijgt al enkele jaren het aandeel diesel-aangedreven personenautos.
Omdat de totale vraag naar motorbrandstoffen min of meer constant is, verschuift zo de vraag van benzine naar diesel. Om dit te volgen kan de eigenaar van een ”‘hydroskim- ming”’ raffinaderij:
A. een vacu ¨umdestillatie eenheid toevoegen, zodat residu wordt gesplitst in ”‘zwaar residu”’ en ”‘lang residu”’
B. een andere ruwe olie inkopen en verwerken C. beide gegeven mogelijkheden zijn onjuist D. blanco
4. (2 punten) Ten opzichte van een ”‘hydroskimming”’ raffinaderij wordt een ”‘integrated”’
resp. ”‘complex”’ raffinaderij gekenmerkt door
A. de aanwezigheid van ´e´en of meer geavanceerde conversieprocessen B. grotere productie van zware stookolie en asfalt (per ton ruwe olie) C. geen van beide bovenstaande kenmerken.
D. blanco
5. (2 punten) De werking van elke olieraffinaderij berust in hoofdzaak op:
A. chemische reactie van koolwaterstoffen met verschillende reactiesnelheden B. chemische afsplitsing van waterstof van koolwaterstoffen met verschillende mol-
verhouding C:H
C. fysische scheiding van koolwaterstoffen met verschillende kookpunten D. blanco
6. (2 punten) Zoals aangegeven in 1 wordt de belangrijkste schadelijke emissie naar lucht van een olieraffinaderij, SO2, beperkt door zwavelrecovery voorafgegaan aan HDS- en HDT- units (hydro-desulphurisation resp. hydrotreating). Het verschil tussen deze twee units is:
A. een HDS werkt met lichtere voeding en zwaardere condities (P,T).
B. een HDS werkt met zwaardere voeding en lichtere condities (P,T).
C. een HDS werkt met zwaardere voeding en zwaardere condities (P,T).
D. blanco
spm1530 Hertentamen (vervolg) 30 augustus 2012 7. (1 punt) In Nederland vinden aardolieproducten hun weg hoofdzakelijk naar:
A. export, transport en staalindustrie B. export, transport en petrochemie C. export, transport en verwarming D. blanco
8. (1 punt) Monomeren zijn de bouwstenen van polymeren (kunststoffen, harsen, plastics).
De volgende stoffen zijn monomeren:
A. ethaan en ethanol B. etheen en ethanol
C. etheen en glycol (1,2-diethanol) D. blanco
9. (1 punt) Structuurformules zeggen niets over
A. ... de ruimtelijke orientatie van atomen in een molecuul B. ... welke bindingen zich tussen atomen bevinden C. ... de kleur van een molecuul
D. blanco
10. (1 punt) De volgende structuurformule is juist:
A. H3C C CH3
B. H H
C. O O
D. blanco
11. (2 punten) De juiste structuurformule van 2,2-dimethyl-hexaan is
A. C
H H
H C CH3
CH3 C H
H C H
H C H
H C H
H H
B. C
H
H
CH3 C H
CH3 C H
H C H
H C H
H C H
H H
C. C
H H
H C CH3
CH3 C H
H C H
H C H
H H
D. blanco
pag. 3 van 10
12. (2 punten) Stearinezuur of octadecaanzuur is een verzadigd vetzuur met een lange keten (want ’dec’ in octadecaanzuur staat voor 10). Het komt met name in dierlijke vetten voor, maar sommige plantaardige vetten en oli¨en bevatten ook wat stearinezuur. De volgende uitspraak over de structuurformule van dit zuur is juist:
A. De naamgeving ’zuur’ doelt op een uitgang met ´e´en O-atoom
B. Op basis van deze beschrijving is het gedefini¨eerd waar dubbele binding(en) zich bevinden
C. Zuren bevatten per definitie dubbele bindingen tussen C-atomen D. blanco
13. (3 punten) Vaak wordt bij de weergave van koolwaterstoffen de waterstofatomen weg- gelaten omdat dat eenduidig is te doen. De molmassa van C C C C C, waarin dit is gedaan, is:
A. 64,08 [gram/mol]
B. 66,10 [gram/mol]
C. 68,11 [gram/mol]
D. blanco
14. (2 punten) De volgende uitspraak is juist:
A. Benzine bevat geen koolwaterstoffen
B. De structuurformule en molecuulformule van zuurstof bevatten allebei twee O- atomen
C. Dubbele bindingen hebben geen noemenswaardige rol in de reacties waarbij plas- tics worden gemaakt
D. blanco
15. (2 punten) De volgende uitspraak over zuren is juist:
A. Als je diverse zwakke zuren bij elkaar in water oplost, is de hoeveelheid stof van elk van die zuren daadwerkelijk oplost afhankelijk van de hoeveelheden en keuze van alle gebruikte zuren
B. De zuurgraad loopt linear naar beneden met de concentratie zuur
C. Zeep (zoals klassiek gebruikt in handzeep) en is zuur en maakt daarom zo goed schoon
D. blanco
16. (2 punten) Vrij veel zwaveligzuur (een zwak zuur) lost op in 800 [mL] water. De pH is 6,15. De volgende uitspraak is juist:
A. De Kavoor dit zuur uur is relatief klein.
B. De hoeveelheid zwaveligzuur kan, zonder aanvullende gegevens, worden bere- kend.
C. Als de oplossing wordt aangelengd met water dan gaat de pH verder omlaag.
D. blanco
spm1530 Hertentamen (vervolg) 30 augustus 2012 17. (3 punten) 4,6 [mg] salpeterzuur (HNO3), een sterk zuur, lost op in 500 [mL] water. Welke
uitspraak is juist?
A. de pH is 4,23 B. de pH is 1,04 C. de pH is 3,84 D. blanco
18. (2 punten) Een van de oplosmiddelen in diverse inkten is 1,2,4-trimethylbenzeen. Zoals veel aromatische stoffen is het een stof met effect op het centrale zenuwstelsel: blootstel- ling aan dampen van producten met dit oplosmiddel kan aanleiding geven tot hoofdpijn, vermoeidheid, zenuwachtigheid en slaperigheid. Welke uitspraak is niet juist?
A. 1,2-trimethylbenzeen zou ook kunnen bestaan.
B. 1,1,4-trimethylbenzeen zou ook kunnen bestaan.
C. 1,2,5-trimethylbenzeen zou ook kunnen bestaan.
D. blanco
19. (2 punten) Het Ozon Depletion Potential (ODP) is een maat voor de invloed die een stof, zoals CFK-13 of HFK-134, heeft op de afbraak van de ozonlaag wanneer ge¨emitteerd door de samenleving. Het ODP van een stof S is hoogstwaarschijnlijk gelijk aan nul als:
A. de stof oplost S in water
B. de stof S geen halogeen-atomen bevat C. de stof S niet reageert met hydroxyl D. blanco
20. (2 punten) Het Ozon Depletion Potential (ODP) kan worden uitgedrukt als het aantal mo- len ozon afgebroken per mol van stof S. Voor CFK’s loopt het ODP uiteen van 100 tot wel 10.000. Dit komt omdat:
A. Er een gat in de ozonlaag zit
B. CFK’s heel stabiel zijn juist in de ozonlaag C. CFK’s de afbraak van ozon katalyseren D. blanco
21. (2 punten) Het gat in de ozonlaag wordt in de poolzomer groter. Dat komt doordat...
A. CFK’s chloorradicalen afgeven die zonlicht absorberen
B. de keten van ozon-afbraakreacties stopt bij gebrek aan zonlicht C. de ozonlaag in de poolzomer warmer wordt
D. blanco
pag. 5 van 10
Open vragen
22. (20 punten) Klimaatsysteem. De aarde kent een snelle koolstofkringloop en een grote wa- terkringloop. Figuur 1 geeft de snelle koolstofkringloop weer. Binnen deze koolstofcyclus zijn nog eens een twee (gekoppelde) kringlopen te onderscheiden. De terugkoppeling van CO2-concentratie naar de groeisnelheid van biomassa is echter niet aangegeven: veel plan- ten groeien optimaal als de CO2-concentratie ongeveer 20% hoger is dan de huidige con- centratie in de atmosfeer.
Figure 2: Snelle Koolstofcyclus
(a) Licht toe met behulp van figuur 2 hoe het versterkt broeikaseffect in hoofdzaak is ontstaan en waarom het zo lastig is er iets aan te doen.
(b) Welke koppelingen zijn er tussen het klimaat en de grote waterkringloop?
(c) De Verenigde Staten zijn deze zomer getroffen door een zeer ernstige droogte; het te- kort aan water (neerslag) heeft een groot deel van de oogst in het Mid-Westen verloren doen gaan. Velen zien dit als een teken van klimaatverandering. Klopt dit? Analyseer kort.
In mondiale klimaatmodellen wordt radiative forcing [W/m2] gebruikt als maat om de effecten op het klimaat van zeer uiteenlopende emissies en menselijke ingrepen onder ´e´en noemer te brengen.
(d) Leg met een korte, systematische beschrijving van het versterk broeikaseffect uit wat radiative forcing zo geschikt maakt voor het onder ´e´en noemer brengen van (de effecten van) emissies in relatie tot het broeikaseffect.
Critici van maatregelen in verband met klimaatverandering voeren de groeiversnelling voor biomassa wel aan om aan te geven dat het klimaat en het CO2-gehalte zich vanzelf zullen stabiliseren.
(e) Analyseer en beargumenteer kort met behulp van ten minste ’de snelle koolstofcyclus’
of dat te verwachten is, en zo ja onder welke voorwaarden, zo nee: waarom niet.
spm1530 Hertentamen (vervolg) 30 augustus 2012 (f) Geef aan tot welke problemen een klimaat zou leiden dat bij een (flink) hoger CO2-
niveau is gestabiliseerd.
Methylbromide (CH3Br) werd tot voor kort op grote schaal gebruikt voor grondontsmetting in de tuinbouw. Het heeft echter een sterke broeikaswerking, en draagt flink bij aan de afbraak van de ozonlaag.
(g) Verklaar waarom emissie van methylbromide in de tuinbouw leidt tot afbraak van de ozonlaag.
(h) Leg uit wat de zgn. atmospheric window is.
(i) Hoe kan in het laboratorium de schadelijke broeikaswerking van methylbromide wor- den vastgesteld?
(j) Welke extra gegevens zijn nodig om te schatten of CH3Br een hoog of juist laag Global Warming Potential (GWP-100) zal hebben?
(k) Wat zegt het feit dat CH3Br de ozonlaag afbreekt over het GWP-100 van CH3Br?
23. (16 punten) Zoetwaterverziening Nederland ”‘Een stijgende zeespiegel, afnemende rivieraf- voeren in de zomer, langduriger droogteperioden en indringend zout water via de rivieren en het grondwater zetten de zoetwatervoorziening van het land onder druk. Dit leidt tot schadelijke ge- volgen voor de drinkwater-voorziening, landbouw, scheepvaart en (koel)water gerelateerde econo- mische sectoren.”’ (bron: http://http://www.deltacommissie.com/doc/advies_
samenvatting_en_aanbevelingen.pdf).
In 2008 kwam de (2e) Deltacommissie met haar rapport, nadat zij door de regering ge- vraagd was ”advies uit te brengen over de bescherming van Nederland tegen de gevolgen van klimaatverandering“.
(a) In feite gaat de Deltacommissie hier in op de het zoetwatersysteem van Nederland. Wat zijn grosso modo de functies van dit systeem?
(b) Welke functies krijgen in deze samenvatting g´e´en aandacht van de Deltacommissie?
(c) De functies van ons zoetwatersysteem staan al langer onder druk door vervuiling cq.
grote milieudruk. Beschouw kort de hoofdcategorie¨en van vervuiling cq. kwaliteits- eisen voor oppervlaktewater
(d) Welke vormen van vervuiling cq. milieudruk op het Nederlands zoetwatersysteem zullen verergeren als de voorspelde effecten van klimaatverandering werkelijkheid worden? Licht kort toe.
E´en van de meest besproken aanbevelingen van de Deltacommissie is om het peil van het IJsselmeer met maximaal 1,5 m te verhogen. ”Daarmee kan tot na 2100 onder vrij verval worden gespuid op de Waddenzee. Het peil van het Markermeer wordt niet verhoogd.
Het IJsselmeer behoudt zijn strategische functie als zoetwaterreservoir voor Noord-Nederland, Noord-Holland (...)”’
(e) geef een definitie van duurzaam watergebruik.
(f) leidt peilstijging van het Ijsselmeer tot verduurzaming van het Nederlandse zoetwa- tersysteem? Beargumenteer waarom (niet).
(g) welke mogelijkheden ziet u voor verduurzaming van de Nederlandse zoetwatervoor- ziening? Licht kort toe.
24. (14 punten) Afvalwater
Het Lowlands festival vindt elk jaar plaats in de Flevopolder, op het evenemententerrein van Walibi Flevo bij Biddinghuizen. Gedurende 3 dagen genieten 60.000 liefhebbers van muziek. Het festivalterrein is te beschouwen als een tijdelijk stadje met 60.000 inwoners
pag. 7 van 10
- die overnachten op Lowland campings. De dichtstbijzijnde bebouwing ligt op 20 km afstand. Al het afvalwater opgevangen in de sanitaire voorzieningen van het terrein en campings wordt daarom met tankwagens afgevoerd naar een geschikte afvalwaterzuive- ringsinstallatie (AWZI) in de buurt.
Experts van de LU Wageningen hebben voorgesteld om op een hoek van het terrein een kleine, Individuele Behandelingsinstallatie Afvalwater (een IBA) in te richten, waar al het afvalwater wordt opgeslagen en gedurende de rest van het jaar wordt verwerkt. In een IBA wordt met behulp van micro-organismen het afval afgebroken. Er hoeft g´e´en zuiverings- slib afgevoerd te worden. Het effluent van deze installatie zou dan op het nabijgelegen Veluwemeer kunnen worden geloosd.
(a) met hoeveel extra belasting wordt de AWZI geconfronteerd [v.e.]?
(b) bereken de ontwerpcapaciteit van de IBA.
(c) teken een systeemdiagram waarmee u de inrichting van het IBA systeem voor Low- lands weergeeft en op hoofdlijnen beschrijft.
(d) verklaar waarom de IBA geen of maar zeer weinig ”‘zuiveringsslib”’ produceert.
(e) wat vindt u van het idee om het effluent op het Veluwemeer te lozen? Beargumenteer.
25. (10 punten (bonus)) In ”‘Onderzoekers willen wolken maken (http://nos.nl/artikel/
409460-onderzoekers-willen-wolken-maken.html)”’ wordt een al enige jaren be- kend idee voor geo-engineering op 22 augustus gebracht als nieuwsfeit. Op basis van het ge- geven dat na 9/11 door het ontbreken van vliegtuigcondensporen de gemiddelde tempera- tuur op aarde 1 graad hoger werd hebben onderzoekers geopperd op grote schaal wolken te gaan maken door met speciale schepen op de oceaan grote hoeveelheden zoutkristallen in de atmosfeer te blazen. Door zo condensatiekernen in de atmosfeer te brengen, zou extra wolkvorming optreden, en de aarde kunnen afkoelen. Daarmee biedt dit geo-engineering idee compensatie voor de opwarming die het gevolg is van de uitstoot van broeikasgassen.
Critici vinden dit een zeer gevaarlijk idee - ingrijpen in het wereldwijd klimaatsysteem met globale, continentale en wellicht regionale effecten tot gevolg. Analyseer kort wat deze geo-engineering waar te weeg kan brengen, wat er (on)bekend is over mogelijke effecten en koppelingen, en beargumenteer dan uw standpunt cq. visie: is dit een route die de mensheid op moet gaan?
– – – Einde van de vragen – – –
spm1530 Hertentamen (vervolg) 30 augustus 2012
Formuleblad
• Energie [J]:
Ekin= 12m · v2 Q = Cp· m · ∆T Wmax= Qh·(Th− Tc)
Th
Qc= Qh− Wmax = Qh· Tc
Th E = 2.31 · 10−19·Q1.Q2
r
• Avogadro [moleculen/mol]:
NAvogadro= 6, 022 ∗ 1023
• Straling:
S = k · T4 [W/m2])
k = 5, 67 · 10−8[W/m2/K−4] λpiek= c
Tpiek [m]
ν = c/λ [s−1]
c = 3, 000 · 108 [m/s]
E = h · ν [J]
h = 6.62608 · 10−34[J · s]
• Heisenberg:
∆x · ∆(m · v) ≥ h 4π
• Ideaal gas:
P · V = n · R · T
R = 8.31451 [J/(K · mol)]
• Zuurgraad:
pH = −log(H+)
• Periodiek Systeem:
pag. 9 van 10
118 1A8A 12 H21314151617He 1.0082A3A4A5A6A7A4.003 345678910 LiBeBCNOFNe 6.9419.01210.8112.0114.0116.0019.0020.18 1112131415161718 NaMgAlSiPSClAr 22.9924.31345678910111226.9828.0930.9732.0735.4539.95 192021222324252627282930313233343536 KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKr 39.1040.0844.9647.8850.9452.0054.9455.8558.9358.6963.5565.3869.7272.5974.9278.9679.9083.80 373839404142434445464748495051525354 RbSrYZrNbMoTcRuRhPdAgCdInGeSbTeIXe 85.4787.6288.9191.2292.9195.94(98)101.1102.9106.4107.9112.4114.8118.7121.8127.6126.9131.3 555657727374757677787980818283848586 CsBaLaHfTaWReOsIrPtAuHgTlSnBiPoAtRn 132.9137.3138.9178.5180.9183.9186.2190.2192.2195.1197200.6204.4207.2209(209)(210)(222) 878889104105106107108109110111112 FrRaAcUnqUnpUnhUnsUnoUneUunUuuUub (223)226(227) 5859606162636465666768697071 CePrNdPmSmEuGdTbDyHoErTmYbLu 140.1140.9144.2(145)150.4152.0157.3158.9162.5164.9167.3168.9173.0175.0 90919293949596979899100101102103 ThPaUNpPuAmCmBkCfEsFmMdNoLr 232.0(231)238.0(237)(244)(243)(247)(247)(251)(252)(257)(258)(259)(260)
Figure 3: Periodiek systeem der Elementen
