Tentamen spm1530 5 juli 2013 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 beantwoord- ing van de vragen.
Ommezijde is antwoordvel meerkeuzevragen. LEVER DIT VEL IN.
Dit tentamen bevat 24 vragen, op 13 pagina’s.
Daaronder zijn 20 meerkeuzevragen (40 punten) en twee open vragen (50 punten).
Het totaal aantal te behalen punten is 100. U start met 10 punten.
Pagina: 2 3 4 5 6 7 9 Totaal:
Punten: 6 6 11 10 6 20 30 89
Score:
Met de BONUSVRAAG kunt u 10 extra punten verdienen.
Toelichting meerkeuzevragen
• bij elke deelvraag is slechts ´e´en antwoord juist.
• Een foute keuze geeft aftrek van1/3van het puntenaantal.
• Aanvinken van meer dan ´e´en vakje per vraag wordt gerekend als een foute keuze
• Als u het antwoord niet weet en D – blanco kiest, volgt g´e´en puntenaftrek!
Naam:
Studienummer:
Vraagstuk A B C D punten score
1 2
2 2
3 2
4 2
5 4
6 1
7 3
8 3
9 2
10 2
11 3
12 2
13 1
14 2
15 1
16 2
17 1
18 2
19 1
20 2
Totaal 40
– begin van de vragen –
Figure 1: Schema van een ”Integrated”’ raffinaderij
Een aantal meerkeuzevragen hebben betrekking op bovenstaande figuur 1. Deze geeft een overzichtsschema van een complexe raffinaderij. Dit type raffinaderij staat bekend als een ”‘in- tegrated”’ raffinaderij.
1. (2 punten) Aardolies worden gekarakteriseerd als ”‘licht”’ of ”‘zwaar”’. Voor een ”integ- rated”’ raffinaderij zoals gegeven in fig. 1 geldt dat:
A. Uit lichte olies toch relatief veel zware producten kunnen worden gemaakt B. Uit zware olies toch relatief veel lichte producten kunnen worden gemaakt C. Geen van deze uitspraken is juist
D. blanco
2. (2 punten) De volgende uitspraak is juist: ’De flexibiliteit van een een integrated raffina- derij is ...
A. ... hoog; inzet van conversie-processen maakt dat het aandeel ”‘zware producten”’
klein kan blijven’
B. ... hoog; de inzet van conversie-processen vraagt dat de inzet van ”‘zware ruwe oliesoorten”’ klein moet blijven’
C. ... laag omdat de inzet van conversie-processen om een nauwkeurig waterstofbal- ans vraagt’
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 ”integrated”’
raffinaderij:
A. een andere pakket aan ruwe olies in te kopen en te verwerken
B. haar kraker(s) onder zwaardere condities (druk, temperatuur) te laten werken C. beide gegeven mogelijkheden zijn onjuist
D. blanco
4. (2 punten) Ten opzichte van een integrated raffinaderij wordt een hydroskimming raffinaderij gekenmerkt door
A. het geheel ontbreken van conversieprocessen
B. een 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 vraagt om de uitvoering van chemische reacties van koolwaterstoffen.
A. Inderdaad; vrijmaken van en reactie met waterstof is altijd nodig om de kwaliteit- seisen voor benzine te kunnen halen
B. Dit klopt niet; er zijn ook raffinaderijen waar all´e´en fysische scheiding van kool- waterstoffen, destillatie, plaatsvindt
C. Dit klopt niet; als de eisen t.a.v. ontzwaveling minder streng zijn dan in de EU is chemie in de raffinaderij niet nodig.
D. blanco
6. (2 punten) Zoals aangegeven in 1 betreft de belangrijkste milieumaatregel de verwijdering en terugwinning van zwavel. De volgende uitspraak is juist: ’De terugwinning van zwavel in een olieraffinaderij...
A. ...verloopt op een vergelijkbare manier als bij kolencentrales B. ... werkt op basis van chemische ontsluiting met waterstof
C. ... leidt tot productie en afzet van grote hoeveelheden zwavelwaterstof, H2S.
D. blanco
7. (1 punt) Van aardolie afgeleide producten zijn:
A. in de landbouw: diesel, kunstmest en landbouwplastic B. voor de consument: autobrandstof, plastics en elektriciteit C. in de bouw: diesel, dakteer en polystyreen-isolatieplaten.
D. blanco
8. (1 punt) Monomeren zijn de bouwstenen van polymeren (kunststoffen, harsen, plastics).
De volgende stoffen zijn monomeren:
A. propeen en 2-propanol
B. propeen en propaanglycol (1,3-dipropanol) C. propaan en propaanglycol (1,3-dipropanol) D. blanco
9. (1 punt) Verhoudingsformules zeggen iets over het moleculair gewicht van van organische verbindingen ...
A. ... voorzover het monomeren betreft
B. ... dat wil zeggen, alle organische verbindingen C. ... voorzover het polymeren betreft
D. blanco
10. (1 punt) De volgende structuurformule met een dubbele binding is juist:
A. H3C CH3
B. H3C CH CH2
C. H3C CH C CH3
D. blanco
11. (2 punten) Bij de juiste structuurformule van 2,2-dimethyl-3-hexeen is het zo dat A. er zich g´e´en dubbele binding direct naast een methylgroep bevindt
B. de langste koolstofketen in het molecuul 7 koolstofatomen bevat C. er meer dan ´e´en dubbele binding is
D. blanco
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 is juist:
A. De naamgeving ’verzadigd’ doelt op de reactie met waterstof. Voor verzadigde verbindingen zal die niet plaatsvinden
B. De naamgeving en beschrijving maakt duidelijk dat stearinezuur g´e´en enkele dubbele binding bevat
C. Vetzuren bevatten altijd dubbele bindingen tussen C-atomen D. blanco
13. (3 punten) Vaak wordt bij de weergave van koolwaterstoffen de waterstofatomen weggelaten omdat dat eenduidig is te doen. De molmassa van C C C C, waarin dit is gedaan, is:
A. 54 [gram/mol]
B. 56 [gram/mol]
C. 58 [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 plastics worden gemaakt
D. blanco
15. (2 punten) De volgende uitspraak over zuren is juist:
Als je een mix van zwakke en sterke zuren oplost, dan ...
A. ... kun je de pH berekenen door te starten met het zwakke zuur B. ... kun je de pH berekenen door te starten met het sterke zuur C. ... maakt de bijdrage van het zwakke zuur per definitie niet uit D. blanco
16. (2 punten) De volgende uitspraak over zuren en basen is juist. Als je een mix van een zwak zuur met een sterke base oplost, dan ...
A. ...is het resultaat een basische oplossing B. ...is het resultaat een zure oplossing
C. ...is aanvullende informatie nodig om te bepalen of het resultaat een zure of basis- che oplossing is
D. blanco
17. (2 punten) Onder welke conditie is een pH-berekening kwadratisch, maar kan de kwad- raat wel veilig worden vermeden?
A. Als kan worden aangenomen dat het gedeelte van een zwak zuur of een zwakke base dat daadwerkelijk oplost relatief klein is
B. Als er naast een zwak zuur of een zwakke base ook een sterk zuur of een sterke base wordt opgelost
C. Als er alleen sterke zuren of basen worden opgelost D. blanco
18. (2 punten) Wanneer zure depositie plaatsvindt in een meer waar een buffer aanwezig is, dan is het zo dat
A. De pH gedurende lange tijd niet of nauwelijks waarneembaar daalt, om vervol- gens ineens snel te dalen
B. De pH gedurende lange tijd niet of nauwelijks waarneembaar stijgt, om vervol- gens ineens snel te dalen
C. De pH niet of nauwelijks zal veranderen, ook niet na zeer lange tijd D. blanco
19. (2 punten) Welke uitspraak is juist?
A. Zuurstofradicalen spelen geen rol bij de vorming van ozon B. Zuurstofradicalen spelen geen rol bij de afbraak van ozon C. Geen van de twee voorgaande uitspraken is juist
D. blanco
20. (2 punten) Het Ozon Depletion Potential (ODP) kan worden uitgedrukt als het aantal molen ozon afgebroken per mol van stof S. Voor CFK’s loopt het ODP uiteen van 100 tot wel 10.000. Dit komt omdat:
A. de mate van absorptie van UV-straling door CFK’s verschilt B. sommige CFK’s stabiel zijn ´en vooral veel fluorradicalen afgeven
C. de stabiliteit van CFK’s en het aantal halogeenradicalen per molecuul verschilt D. blanco
21. (2 punten) Afbraak van c.q. het gat in de ozonlaag is ernstig omdat ...
A. daardoor de opwarming van de aarde versnelt
B. de ozonlaag schadelijke, energierijke UV-straling van de zon tegenhoudt C. dat een signaal dat ozon juist meer bijdraagt aan zomersmog
D. blanco
OPEN VRAGEN
22. (20 punten) Broeikaseffect.
Figure 2: Gemiddelde maandelijkse CO2-concentratie
(a) In de onderstaande figuur1is de zwarte lijn de CO2-concentratie gecorrigeerd voor seizoens- variatie, de rode lijn geeft het werkelijk maandelijks gemiddelde weer (op basis van de metin- gen). Op 9 mei 2013 lag de op Mauna Loa, Hawaii gemeten concentratie van CO2 voor het eerst gedurende een hele dag boven de 400 [ppm]. CO2 ”is niet het enige ‘long lived green- house gas’ dat een rol speelt bij het broeikaseffect: [de concentratie van] CH4 is maar liefst 140% boven het pre-industri¨ele niveau; ozon en de CFK’s doen ook mee.”2
i. Wat wordt bedoeld met ”het pre-industri¨ele niveau”? (van CO2, CH4en andere broeikasgassen)
ii. Geef de oorzaken van het oplopen van de CO2-concentratie van 280 [ppm] in het pre-industri¨ele niveau naar 400 [ppm]
iii. Waarom is ten gevolge van de oorzaken bedoeld in b) de CO2-concentratie niet opgelopen naar 450-460 [ppm]?
iv. Leg uit, onder meer aan de hand van de ’snelle koolstofcyclus’, dat de rode lijn in de bovenstaande figuur een jaarcyclische variatie te zien geeft.
(b) Het broeikaseffect en het versterkt broeikaseffect be¨ınvloeden de energiebalans van de aarde.
In haar ’Samenvatting voor beleidsmakers’ gebruikt het IPCC het begrip ”Radiative Forcing”
om de verschillende invloeden van de mens op de energiebalans van de aarde samen te vatten en te kunnen vergelijken. Zo is bijvoorbeeld het effect van de oplopende CO2-concentratie te vergelijken met de veranderende aanwezigheid van CH4, lachgas (N2O) en CFK’s in de atmosfeer.
1bron:http://www.esrl.noaa.gov/gmd/webdata/ccgg/trends/co2_trend_mlo.pdf
2Reactie Bob Brand, http://www.nrc.nl/klimaat/2013/05/10/gedemoniseerd-kooldioxide-overschrijdt-een-grens/
i. Teken een zo eenvoudig mogelijk maar correct systeemdiagram waarmee u de energiebalans van de aarde uitlegt. Licht kort toe en benoem tenminste de drie belangrijkste energiestromen.
ii. Verklaar kort wat het begrip ”Radiative Forcing” (RF) inhoudt en geef aan in welke eenheid ze wordt uitgedrukt.
iii. Broeikasgassen kennen een positieve RF. Noem minstens ´e´en ontwikkeling of effect met een negatieve RF.
iv. Wat is de GWP-100 en waarom is de GWP-100 van het broeikasgas water gelijk aan nul?
(c) 450 [ppm] wordt gezien als de zogenaamde 2-graden grens. Volgens klimaatwetenschap- pers kan het klimaat ’op hol slaan’ als we hierboven komen. Momenteel bestaan bij klimaat- wetenschappers al grote zorgen over de opwarming van de Noordpool, die lijkt te versnellen onder meer door de zogenaamde ijs-albedo koppeling.
i. Noem naast verdere temperatuurstijging minstens twee gevolgen van het ver- sterkt broeikaseffect op de oceanen
ii. Beschrijf twee gevolgen van het versterkt broeikaseffect op de hydrologische krin- gloop (mondiaal of regionaal).
iii. Leg de ijs-albedo koppeling kort uit
iv. Welke andere destabiliserende koppeling in het klimaatsysteem kan getriggerd worden door de opwarming van het uiterste Noorden van Canada en Siberi¨e?
Licht kort toe.
23. (30 punten) Waterkwaliteit verbetert langzaam
De waterkwaliteit in het gebied van het Hoogheemraadschap van Delfland is nog niet goed. Dit beeld van de afgelopen jaren wordt bevestigd in de Waterkwaliteitsrapportage 2012. (...). [Deze rapportage] ... bevestigt het beeld van de afgelopen jaren dat de water- kwaliteit verbeterd moet worden. Dit wordt in het gebied van Delfland vooral veroorzaakt door meststoffen (stikstof en fosfaat) en bestrijdingsmiddelen. (...) Delfland [heeft] in 2012 met het project Juist (nu) aansluiten met gemeenten en de glastuinbouwsector een belan- grijke stap gezet om emissies van meststoffen en bestrijdingsmiddelen te reduceren. Eind 2012 was negentig procent van de glastuinbouwbedrijven aangesloten op de riolering of in procedure. (...) Alleen door dergelijke stappen kan de waterkwaliteit verbeterd worden3.
(a) Het bovenstaande persbericht gaat vooral in op de chemische waterkwaliteit. Welke andere typen waterkwaliteit zijn er?
(b) In het persbericht wordt de glastuinbouw genoemd als bron van meststoffen (stikstof en fosfaat).
i. Waarom zijn meststoffen een probleem?
ii. Beschrijf kort via welke andere route(s) de meststof stikstof in het watersysteem van Delfland terechtkomt.
(c) Het oppervlaktewatersysteem van Delfland maakt deel uit van ’de grote waterkrin- gloop’. De glastuinbouwbedrijven gebruiken in hoofdzaak regenwater als gietwater in hun bedrijven. Zomers wordt bij gebrek aan voldoende neerslag zoet water uit het Brielse meer aangevoerd per pijpleiding.
i. Beschrijf de grote waterkringloop kort
ii. Benoem de plaats van het watersysteem van Delfland daarin
iii. Heeft het project ”Juist (nu) aansluiten” lokaal een grote invloed op deze krin- gloop? Licht kort toe.
iv. Is het gebruik van regenwater als gietwater een voorbeeld van duurzaam wa- tergebruik? Waarom(niet)?
(d) In het gebied van Delfland is ongeveer 3000 hectare glastuinbouw, terwijl gemiddeld een bedrijf 15 hectare beslaat en er zo’n 10 mensen per bedrijf wonen cq. werken. De hoeveelheid neerslag in Delfland is 850 [mm] per jaar. Naast de glasopstanden worden ook de woonhuizen en bedrijfspanden op het riool aangesloten. Dit riool brengt het afvalwater naar een afvalwaterzuiveringsinstallatie (awzi) die all´e´en afvalwater uit het glastuinbouwgebied verwerkt en zo is afgestemd op de bestrijdingsmiddelen die in het afvalwater zitten. De BOD ten gevolge van bestrijdingsmiddelen bedraagt 1 [mg/l]. De inrichting van deze awzi is niet anders dan van andere awzi’s.
i. Beschrijf kort het proces gebruikt in c.q. de inrichting van de awzi ii. Om hoeveel v.e. gaat het voor alle glastuinbouwbedrijven?
iii. Hoeveel water wordt jaarlijks naar de awzi gevoerd afkomstig van de glastuin- bouw?
iv. Leg uit hoe u een schatting kunt maken van de hoeveelheid bestrijdingsmiddelen [kg/jaar] (u hoeft de berekening niet uit te voeren).
(e) De laatste zin uit het persbericht suggereert dat ”de waterkwaliteit” in Delfland nu zal gaan verbeteren. In het bestuur van Delfland is enerzijds veel steun voor het project
”Juist (nu) aansluiten”, anderzijds verwacht men dat het nog lang zal duren voordat verbetering van de waterkwaliteit zichtbaar en meetbaar zal worden. Leg uit.
3Persbericht Hoogheemraadschap van Delfland, 1 juli 2013
caption 1 caption 2 caption 3
label 1 28 18 [GJ/ton]
een ander label (bla die bla) 90.0 80 [gew.%]
Table 1: titel tabel (a) deelvraag
i. subvraag ii. subvraag (b) deelvraag (c) deelvraag
24. (10 punten (bonus)) de bonusvraag
– Einde van de vragen –
– Deze pagina is bewust blanco –
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 ν = c/λ[s−1J]
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)]
1[atm] = 101, 235[J]
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 RbSrYZrNbMoTcRuRhPdAgCdIn Sn Sb Te I Xe 85.4787.6288.9191.2292.9195.94(98)101.1102.9106.4107.9112.4114.8118.7121.8127.6126.9131.3 555657727374757677787980818283848586 CsBaLaHfTaWReOsIrPtAuHgTl Pb Bi PoAtRn 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
