Tb151-01_02; - Opdracht/Deeltoets II;
Dinsdag 16April, 2002, 13:45-15:45
Deze deeltoets bestaat uit 4 vraagstukken. De beschikbare tijd is 2 uur.
Je mag uitsluitend gebruiken: een rekenmachine, schrijfmateriaal, uitgereikte kopie periodiek systeem 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 (30 punten)
Lees onderstaand bericht uit de NRC van 13.04.02 en beantwoord de volgende deelvragen.
a) Wat zijn de belangrijkste 'energy sinks' binnen het 'ruimteschip aarde'
b) Teken (1) een eenvoudig maar volledig systeemdiagram voor de energiehuishouding van het ruimteschip aarde, waarin (2) zo volledig mogelijk is aangegeven de rol(len) van de aardkorst of lithosfeer (diepte 0-10 km), die ze speelt (3) in interactie met de atmosfeer. Combineer dus je kennis uit tb151 met de informatie in bovenstaand stukje!
c) Het bestaan van 'energy sinks' en de in het stukje genoemde warmtefluxen of warmtestromen lijken aan te geven dat er een onbalans is in de aardse energiehuishouding. Met welke grootheid wordt meestal gewerkt als het gaat om de (gemiddelde) aardse energiehuishouding, en in welke eenheid staat deze grootheid?
d) Het belangrijkste fenomeen dat volgens de IPCC van invloed is op de energiehuishouding van de aarde is het broeikaseffect. Geef, mogelijk ondersteund met je schema gegeven in b) een korte omschrijving van het broeikaseffect (i.e. ongeveer 30 woorden).
e) Verklaar waarom methaan en lachgas (N2O) een veel sterkere broeikaswerking hebben dan CO2
per mol gas dat zich op enig moment in de atmosfeer bevindt
Vraagstuk 2 (30 punten)
Bij luchtverontreiniging speelt chemie van radicalen een grote rol. Met name het hydroxyl radicaal (OH•) speelt een zeer belangrijke rol in de atmosfeer. Dit radicaal wordt wel de atmosferische stofzuiger genoemd.
De vorming van een relatief kleine hoeveelheid hydroxylradicalen vindt continu plaats in de atmosfeer in de aanwezigheid van ozon. Ozon kan worden gesplitst door licht met de juiste golflengte. Daarbij ontstaat dan zuurstof en een aangeslagen zuurstof radicaal O*. Dat aangeslagen radicaal heeft voldoende energie om te reageren met water onder de vorming van twee hydroxyl radicalen.
NO reageert met hydroxyl onder vorming van NO2 en een H• radicaal. Het waterstofradicaal reageert met water tot nieuwe hydroxyl radicalen. Het NO2 reageert met hydroxyl tot salpeterzuur, HNO3
a) Wat is een radicaal? Waarom is een radicaal zo reactief?
b) Beschrijf wat er gebeurt als een hydroxylradicaal in de atmosfeer reageert met een waterstofradicaal. Waarom is het niet waarschijnlijk dat dit gebeurt in de atmosfeer?
c) Schrijf de boven beschreven reacties uit als reactievergelijkingen. Verklaar nu waarom een heel kleine hoeveelheid ozon in lagere luchtlagen de atmosfeer kan ontdoen van stikstofmonoxide, NO.
d) De bovenbeschreven reactiecyclus (vraagstuk d) komt tot een einde als er veel NO2 in de atmosfeer aanwezig is. Wat is dus de juiste benaming voor NO2 in deze cyclus. En die van hydroxyl?
e) NO2 is een molecuul dat een ongepaard electron heeft. Verklaar dit met behulp van het periodiek systeem.
f) Aan welk milieuthema draagt NO2 in belangrijke mate bij? Licht kort toe.
Naam: ………
Studienummer: ………….. LEVER ÉÉN EXEMPLAAR VAN DIT BLAD IN!
Vraagstuk 3 (14 punten)
a) De Albedo van de aarde wordt NIET mede bepaald door:
0 de grootte van de ijskappen aan de polen 0 de gemiddelde mate van bewolking 0 de grootte van woestijnen
0 de hoeveelheid zonnestraling
b) Een stof heeft een groot 'Ozone depletion potential'. Dan moet gelden:
0 Alleen anthropogene uitstoot van de stof draagt bij aan de afbraak van de ozonlaag
0 De stof wordt, eenmaal in de atmosfeer nauwelijks afgebroken, maar vormt gedurende vele jaren radicalen die schadelijk zijn voor ozon
0 De stof wordt, eenmaal in de atmosfeer, snel afgebroken en vormt daarbij veel radicalen die schadelijk zijn voor ozon. Daardoor wordt de ozonlaag snel dunner.
c) Geef aan welke uitspraak (of uitspraken) juist is (zijn):
0 Het gat in de ozonlaag boven Antarctica wordt zomers groter omdat de ijskap ter plekke dan smelt
0 Het gat in de ozonlaag boven Antarctica wordt zomers groter omdat er zomers meer stoffen met Ozon Depletion Potential worden uitgestoten
0 Het gat in de ozonlaag bove Antarctica wordt zomers groter omdat de zon dan schijnt d) Geef aan welke uitspraak (of uitspraken) juist is (zijn):
De uitstoot van zwavel (in de vorm van zwaveldioxide, SO2) draagt (uiteindelijk) bij aan:
0 het versterken van het broeikaseffect 0 het verzwakken van het broeikaseffect 0 verzuring
0 vernietiging van de ozonlaag 0 vorming van smog
0 wolkvorming in de atmosfeer
Vraagstuk 4 (ZOZ)
--- ZIE OMMEZIJDE --- ---
Vraagstuk 4 (16 punten)
a) Een foton met golflengte van 10 nm heeft juist voldoende energie voor het splitsen van CO2
Bereken de hoeveelheid energie nodig voor het splitsen van CO2
• Getal van Avogadro = 6.0 * 1023 [mol-1]
• Constante van Planck: h = 6.626*10-34 [J.s]
• De lichtsnelheid c = 3 * 108 [m/s]
De golflengte van één foton:………
………
…
b) Fotonen met een golflengte die ….
0 groter is 0 kleiner is
…dan gegeven onder a) kunnen ook CO2 splitsen
c) De overeenkomst(en) tussen het model van Bohr en het Quantummechanische model van atomen is (zijn)
0 beide gaan uit van een enkele afstand van electronen rond een atoomkern 0 beide gaan uit van quantisering van energie
0 beide verklaren de atoomspectra van alle atomen in het periodiek systeem adequaat 0 beide zijn een gereduceerde voorstelling van de werkelijkheid
(geef aan welke uitspraak (uitspraken) juist is/zijn)
Een onbekend element Xy is niet een metaal, en heeft een valentie-electronen configuratie ns2np4 Waarin n een geheel getal groter dan 1.
d) Wat is de identiteit van de lichtste van de elementen met deze electronenconfiguratie
………
………
………
e) Om welk ANDER element kan het alleen maar gaan als het aantal electronen in d-orbitalen van het element gelijk is aan 10.
………
……
f) Welke verbinding vormt dit element Xy met Cesium, Cs
0 Cs3Xy 0 Cs2Xy 0 CsXy 0 CsXy2 0 CsXy3
