Oefentoets Scheikunde TW4 2020
1. Geef de juiste naam van FeCrO4.
2. Geef de verhoudingsformule van aluminiumperchloraat.
███ Een docent heeft een raadsel. Hij heeft drie reageerbuizen voor een kwart gevuld met de volgende kleurloze oplossingen:
A kwik(II)nitraat B zinkchloride C natriumsulfaat
De docent heeft een onbekende kleurloze vloeistof en voegt een beetje aan elk van de reageerbuizen toe. Daarbij zien de toeschouwers het volgende:
buis A: een rood neerslag buis B: geen neerslag buis C: een wit neerslag
3. Beredeneer met behulp van Binas tabel 45A en 65B welke kleurloze oplossing de docent mogelijk heeft toegevoegd.
4. Geef de reactievergelijking van de reactie waarbij de witte neerslag ontstaat.
███ Planten hebben voedingsstoffen nodig om te groeien. Op een zak kunstmest staat vermeld dat deze kalium, fosfor, stikstof, calcium en zwavel bevat. Luuk en Carla moeten uitzoeken of dit klopt. Volgens Luuk klopt de tekst op het etiket niet.
Volgens hem kan er helemaal geen stikstof in kunstmest voorkomen. Volgens Carla is de tekst een beetje slordig. Volgens haar bevat kunstmest zouten waarin de genoemde elementen voorkomen. Die zouten moeten dan wel oplosbaar zijn in water, anders kan de plant die zouten niet opnemen.
5. Leg uit op Luuk gelijk heeft
6. Geef de naam en de verhoudingsformule van een zout dat in kunstmest kan zorgen voor zowel ‘calcium’ als ‘stikstof’.
███ Volgens een bron op internet is aluin een zogenaamd dubbelzout: het is opgebouwd uit drie soorten ionen: kaliumionen, aluminiumionen en sulfaationen.
7. Geef de (eenvoudigste) verhoudingsformule van aluin.
Indien een oplossing van aluin gemeng wordt met natronloog (zie Binas-tabel 66A), ontstaat er een neerslag van aluminiumhydroxide. Bij een dergelijke proef is de oplossing met aluin in overmaat, of de natronloog.
8. Beschrijf kort een proef waarmee bepaald kan worden welke oplossing in overmaat was. Geef daarbij ook de waarnemingen en bijbehorende conclusies aan.
███ De wereldgezondheidsorganisatie WHO (World Health Organisation) heeft voor drinkwater een grenswaarde voor zink van 5,0 g Zn2+/m3 vastgelegd. Bij de analyse van een voorraad drinkwater is ontdekt dat de concentratie zink in het water boven de maximale toegestane hoeveelheid is, namelijk 239 mmol L-1.
9. Laat met een berekening zien dat deze waarde boven de grenswaarde is.
Zink wordt met natriumcarbonaat uit het drinkwater gehaald.
10. Bereken hoeveel gram natriumcarbonaat moet worden toegevoegd aan het drinkwater om precies aan de norm te voldoen. Gebruik:
Neem aan dat zinkcarbonaat totaal niet oplosbaar is
De voorraad drinkwater is 523 m3
Zinkcarbonaat is slecht oplosbaar, maar wel een klein beetje. Bij een concentratie van 5,0 g m-3 zink-ionen kan maximaal 2,0·10-6 molL-1 carbonaat-ionen oplossen.
11. Bereken hoeveel gram natriumcarbonaat extra moeten worden toegevoegd zodat met de maximale oplosbaarheid rekening is gehouden.
███ Het atoommodel van Dalton was revolutionair ten opzicht van de daarvoor gangbare theorieen. Dalton stelde dat alle materie is samengesteld uit kleine, ondeelbare deeltjes (atomen). Hoewel dit model de basis heeft gelegd voor de moderne scheikunde, wordt het model niet meer gebruikt.
12. Geef een voorbeeld op atomair niveau wat niet met het model van Dalton verklaard kan worden.
███ Als atomen overgaan van een hogere naar een lagere energietoestand, wordt er soms licht uitgestraald. Dit gebeurt wanneer energierijke elektronen vanuit een aangeslagen toestand naar een baan met een lagere energie rond de atoomkern springen. De energie die hierbij vrij komt, wordt door het elektron uitgezonden als een foton, dus als elektromagnetische straling. Afhankelijk van het energieverschil kan het zijn dat de uitgezonden straling binnen het golflengtebereik (ca. 400 nm ...
ca. 780 nm) van het voor de mens zichtbare licht ligt. In dat geval spreekt men van luminescentie. (bron: wikipedia)
13. Geef de naam en een korte omschrijving van het atoommodel waarmee luminescentie verklaard kan worden.
Fluorescentie is een vorm van luminescentie. Hierbij wordt een materiaal bestraald met UV licht, voor de mens niet waarneembaar licht met meer energie dan zichtbaar licht. Het materiaal absorbeert de UV straling en zend zichtbaar licht uit.
14. Leg aan de hand van het atoommodel uit hoe dit mogelijk is.
15. Leg uit of het handiger is dat de lichtbron UV licht met een golflengte uitzend of juist UV licht met een breed bereik aan golflengtes.
Fosforescentie is ook een vorm van luminescentie. Het is het verschijnsel dat een stof na te zijn belicht in het donker nog een poos blijft nalichten. Het wordt gebruikt voor “glow in the dark” speelgoed.
16. Leg uit welke stap veel langzamer gebeurd dan dat je op basis van het model zou verwachten.
███ In de zon vinden kernreacties plaats bij ongeveer 15 miljoen graden. Zwaar waterstof (2H) komt in botsing met een ander deeltje waarbij een helium-4 kern ontstaat.
17. Leg uit waarom het niet relevant is bij de temperatuur van de zon te spreken over graden Kelvin of graden Celcius.
18. Geef de vergelijking van de beschreven kernreactie.
███ Hieronder staat het emmissie spectrum van neon.
19. Voorspel (op basis van het emmissie spectrum van neon) het absorpties spectrum van neon.
20. Leg uit hoe astrofysici aan de hand van de kennis over emissiespectra de samenstelling van verre sterrenstelsels kunnen bepalen.
███ Geef de Lewisstructuur van
21. Geef de Lewisstructuur van stikstofgas
22. Geef de Lewisstructuur van het carbonaat-ion
23. Leg uit, op basis van de VSEPR theorie, wat de ruimtelijke structuur van het carbonaat-ion is.
24. Geef nog twee grensstructuren van het carbonaat-ion 25. Geef de gemiddelde structuur van het carbonaat-ion
Antwoorden
1. IJzer(II)chromaat 2. Al(ClO4)3
3. Op basis van A: Nitraat kan niet voor de neerslag zorgen, dus het moet een neerslag van kwik(II) zijn. Volgens Binas-tabel 66B is het negatieve dus I-, S2- of O2-.
Op basis van B: S2- en O2- zouten een neerslag gegeven hebben met Zn2+, dus moet het negatieve ion uit de onbekende oplossing I- zijn.
Het positieve ion geeft geen neerslag met chloride, dus geen Ag+ of Hg+. Pb2+
is ook niet mogelijk omdat Pb2+ niet met het negatieve ion oplost.
Op basis van C: De neerslag moet van het positieve ion uit de onbekende oplossing met sulfaat komen, want Na+ en I- geeft geen neerslag. Dat kan dus nog Ca2+ zijn (onwaarschijnlijk) of Ba2+.
Ik verwacht dus een BaI2-oplossing, maar het kan ook een CaI2-oplossing zijn.
4. Ba2+ (aq) + SO42- (aq) BaSO4 (s)
5. Met de aanduiding “stikstof” kan het atoom of de stof bedoeld worden. Het atoom kan in kunstmest zitten zoals Carla uitlegt. De stof, stikstofgas, is een gas dus kan niet in een vaste stof zitten. Dat is ook zinloos omdat de lucht voor 80% uit stikstofgas bestaat.
6. Calciumnitraat: Ca(NO3)2
7. KAl(SO4)2
8. Eerst de vast stof uit de oplossing filtreren, zodat nieuwe vaste stof duidelijk waargenomen kan worden. Vervolgens twee monsters uit de oplossing nemen.
Voeg aan een monster natronloog toe. Ontstaat er een neerslag? Dan zijn er nog aluminium-ionen aanwezig, en was het aluin in overmaat.
Voeg aan het andere monster een oplossing van aluin toe. Ontstaat er een neerslag? Dan zijn er nog hydroxide ionen aanwezig, en was het de
natronloog in overmaat.
9. 5 g m-3 = 5 mg L-1
Molaire massa zink: 65,38 g mol-1 (of mg mmol-1) 5 / 65,38 = 0,076476 mmol Zn2+ per liter.
Er zit (behoorlijk) meer in het water, dus boven de norm.
10. Er moet 239 mmol - 0,076476 mmol per liter verwijderd worden om exact aan de norm te voldoen.
De watervoorraad is 523·103 liter.
Er moet dus (239 - 0,076476)·523·103 = 124,957·103 mol Zn2+ verwijderd worden, dus ook 124,957 kmol carbonaat worden toegevoegd (reageert 1:1).
124,957·103·105,99 = 13·106 g natriumcarbonaat.
11. Er moet dus aan het eind precies 2,0·10-6 molL-1 carbonaat zijn. Er moet dus 2,0·10-6 molL-1·523·103·105,99 = 110 gram extra worden toegevoegd.
12. Heel veel antwoorden mogelijk, enkele voorbeelden:
a. Kernreacties / radioactiviteit b. Ionen
c. Elektronenstraling
d. Straling dat door materiaal heen gaat e. Elektrische geleiding van een metaaldraad
13. Het atoommodel van Bohr gaat uit van een kleine kern met protonen en neutronen, en elektronen in energieschillen om het atoom heen.
14. Absorptie van licht met exact de energie naar een andere schil wordt
geabsorbeerd waardoor een elektron in een andere energie schil terecht komt.
Bij het terug vallen kan dezelfde soort licht worden uitgezonden, maar het elektron kan ook in meerdere stappen terug vallen, waardoor het meerdere fotonen van elk minder licht uitzend.
UV licht bevat veel energie, fotonen met minder energie kunnen mensen wel zien. Als een elektron in meerdere stappen terug valt, kan er dus zichtbaar licht worden uitgezonden. Vermodelijk worden er ook fotonen uitgezonden die wij niet zien (bijvoorbeeld infrarood).
15. Handiger om een breed bereik te doen. Er wordt alleen een specifiek golflengte geabsorbeerd. Als de licht bron net een andere uitzend, is het effectie niet waarneembaar.
Met een lichtbron met een breed bereik, zit er altijd geschikte UV straling
tussen.
16. In het model vallen elektronen (nagenoeg) direct terug waarbij ze licht
uitzenden. Gezien het uitzenden van het licht vertraagd is, moet het deze stap zijn. Blijkbaar gaat de stap van het terugvallen bij “glow in the dark” veel langzamer.
17. Het verschil tussen Kelvin en Celcius is minder dan 300 graden, dat is niet significant op 15 mijoen graden.
18. 2 2H 4He
19. Absorptie spectra en emissie spectra zijn elkaars inverse voor een element.
De lichtkleuren die in het emissie spectrum uitgezonden worden, zijn exact de lichtkleuren die in het absorptiespectrum geabsorpbeerd worden.
20. Door het ontvangen licht te analyseren en te vergelijken met de bekende spectra van de elementen (of stoffen) kan een schatting gemaakt worden van de chemische samenstelling.
21.
22.
23. Het koolstof atoom in het midden is omringd door 3x een zuurstof atoom, geen vrij elektronen paar. Het carbonaat-ion is dus plat.
24.
25.
