spm1530 Tentamen 5 juli 2012
Tentamen spm1530 5 juli 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 21meerkeuzevragen (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 8 Totaal:
Punten: 2 10 6 11 11 20 10 20 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 Tentamen 5 juli 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: Kookpuntscurve
Een aantal meerkeuzevragen hebben betrekking op bovenstaande figuur.
1. (2 punten) In figuur 1 zijn de kookpuntscurves van drie soorten ruwe olie gegeven. De informatie in de figuur ondersteunt de volgende uitspraak:
A. Bachaquero kan niet gedestilleerd worden in een olieraffinaderij, Cumarebo wel B. Voor de prijs (USD/vat) geldt: Bachaquero > Indonesi¨e > Cumarebo
C. Bachaquero is een erg zware ruwe olie, Cumarebo juist relatief licht D. blanco
2. (2 punten) In Indonesi¨e produceert en gebruikt men vooral normale benzine met een Re- search Octane Number (RON) of ”‘octaangetal”’ van (minimaal) 91. De informatie in figuur figuur 1 ondersteunt de volgende uitspraak:
A. de ruwe oliesoort ”‘Indonesi¨e”’ is niet geschikt om te verwerken in een hydros- kimming refinery
B. uit de ruwe oliesoort ”‘Indonesi¨e”’ kan zelfs met een hydroskimming refinery benzine, kerosine en diesel worden gemaakt
C. om uit de ruwe oliesoort ”‘Indonesi¨e”’ benzine, kerosine en diesel te maken dient de raffinaderij minstens ”‘integrated”’ of ”‘semi-complex”’ te zijn
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 kunnen olieraffinaderijen:
A. Cumarebo-olie (figuur 1) vervangen door Indonesi¨e-olie in dezelfde raffinaderij B. een vacu ¨umdestillatie eenheid toevoegen, zodat ”‘zwaar residue”’ en ”‘lang resi-
due”’ apart worden verkregen
C. beide gegeven mogelijkheden zijn onjuist D. blanco
4. (2 punten) Uit figuur 1 valt af te lezen dat Bachaquero voor zo’n 70 vol.% bestaat uit lang residue. Een raffinaderij voor de verwerking van Bachaquero zal daarom waarschijnlijk gekenmerkt worden door
A. de aanwezigheid van vacu ¨umdestillatie- en ´e´en of meer geavanceerde conversie- processen
B. de aanwezigheid van destillatie en ´e´en of meer geavanceerde conversieprocessen C. de aanwezigheid van een vacu ¨um destillatie eenheid en een katalytische kraker D. blanco
5. (2 punten) Een systeemdecompositie van een olieraffinaderij zal laten zien dat een raffina- derij bestaat uit de volgende typen systeemelementen:
A. opslag, destillatie, kraken, zwavelverwijdering, reforming, afmengen B. opslag, scheiding, conversie, reiniging, menging
C. scheiding, conversie, verbranding, reininging, menging D. blanco
6. (2 punten) De belangrijkste schadelijke emissie naar lucht van een olieraffinaderij is SO2. Deze uitstoot wordt beperkt door gebruik van hydro-desulphurisation. Dit proces heeft als doel
A. de zwavel uit te stoten als H2S
B. de zwavel los te maken uit de olie als H2S C. elementaire zwavel uit ruwe olie te produceren D. blanco
spm1530 Tentamen (vervolg) 5 juli 2012 7. (1 punt) In brede zin produceert de polymeerindustrie plastics, harsen, verven en lakken.
De directe toeleveranciers van de polymeerindustrie zijn:
A. de chemie en petrochemie
B. de aardolieraffinage en petrochemie C. de aardolieraffinage en chemie D. blanco
8. (1 punt) Monomeren zijn de bouwstenen van polymeren (kunststoffen, harsen, plastics).
De volgende stoffen zijn monomeren:
A. ethaan en propaan B. propeen en butadieen C. etheen en benzeen D. blanco
9. (1 punt) Vetten zijn, net als plastics, koolwaterstoffen. Het wordt vaak aangeraden om onverzadigde vetten te nuttigen, en verzadigde vetten te mijden. Verzadigde vetten on- derscheiden zich van onverzadigde vetten doordat verzadigde vetten...
A. ... niet zullen reageren met waterstof B. ... g´e´en ringstructuren bevatten C. ... meer koolstofmoleculen bevatten D. blanco
10. (1 punt) De volgende structuurformule met een dubbele binding is juist:
A. H3C CH3
B. H H
C. O O
D. blanco
11. (2 punten) De juiste structuurformule van 1,2-dibroom-etheen is
A. C
Br H
H C Br
H C H
H H
B. C
Br
H
C Br
H
C. C
Br
H
C Br
C H
H H
D. blanco
pag. 3 van 10
12. (2 punten) Palmitole¨ınezuur is een enkelvoudig onverzadigd vetzuur met zestien koolstofato- men in een onvertakte keten en is een veel voorkomend onderdeel van de vetten in mense- lijk en dierlijk vetweefsel. Het komt voor in alle weefsels maar komt voor in hogere concen- traties in de lever. Het wordt gesynthetiseerd uit palmzuur door het enzym δ-9-desaturase.
De volgende uitspraak over de structuurformule van dit zuur is juist:
A. De naamgeving ’zuur’ duidt op een COH uitgang in de structuurformule
B. Op basis van de beschrijving is het niet gedefini¨eerd waar de 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 wegge- laten omdat dat eenduidig is te doen. De molmassa van C C C C C C, waarin dit is gedaan, is:
A. 126,4 [gram/mol]
B. 84,16 [gram/mol]
C. 82,14 [gram/mol]
D. blanco
14. (2 punten) De volgende uitspraak over zuren is juist:
A. All´e´en koolwaterstoffen met een ‘zuur-uitgang’ verlagen de pH B. Zwaveligzuur is een sterker zuur dan zwavelzuur
C. Door bufferwerking kan het probleem van zure depositie lang onopgemerkt blij- ven
D. blanco
15. (2 punten) De volgende uitspraak over zuren is juist:
A. Het oplossen in water van een zwak zuur kun je beschrijven met een evenwichts- reactie
B. Een oplossing met een pH van 2 is twee keer zo zuur als een oplossing met pH 4 C. De pH is niet afhankelijk van de concentratie OH−
D. blanco
16. (2 punten) Zoutzuur, een sterk zuur, lost op in 800 [mL] water. De pH is 2,31. De volgende uitspraak is juist:
A. De Kavoor zoutzuur is relatief klein.
B. De hoeveelheid zoutzuur kan worden berekend.
C. Als de oplossing wordt aangelengd met water dan gaat de pH verder omlaag.
D. blanco
spm1530 Tentamen (vervolg) 5 juli 2012 17. (3 punten) 2,3 [mg] salpeterzuur (HNO3), een sterk zuur, lost op in 500 [mL] water. Welke
uitspraak is juist?
A. de pH is 4,14 B. de pH is 1,14
C. Met deze gegevens is de pH niet te bepalen D. blanco
18. (2 punten) Pyridine, ook wel azabenzeen genoemd, is herkenbaar aan een zeer sterkte geur, het komt voor in tal van voedingsmiddelen, tabak en essenti¨ele oli¨en. Het is schade- lijk en kan duizeligheid, misselijkheid, slapeloosheid, oogirritatie en lever- en nierschade veroorzaken. Pyridine is een aromatische verbinding met als formule C5H5N. Pyridine is ontvlambaar en is een base. Welke uitspraak is niet juist?
A. Pyridine heeft een ringstructuur
B. Als pyridine verbrandt, ontstaan koolstofdioxide en water C. Pyridine reageert spontaan met water
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 stof S hangt niet samen met:
A. de oplosbaarheid van stof S in water B. de stabiliteit van stof S in de atmosfeer C. de reactiviteit van stof S 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 chloor-fluor-koolwaterstoffen geldt dat het ODP:
A. kleiner is dan het aantal halogeenatomen per mol S B. gelijk is aan het aantal halogeenatomen per mol S C. groter is dan het aantal halogeenatomen per mol S D. blanco
21. (2 punten) Zonlicht kan chloor-radicalen afsplitsen van CFK’s. Waarom zijn chloorradica- len zo gevaarlijk en reactief?
A. een chloorradicaal is een energierijke verbinding
B. een chloorradicaal vertegenwoordigt een sterk verhoogde energietoestand C. een chloorradicaal vertegenwoordigt een sterk verlaagde energietoestand D. blanco
pag. 5 van 10
Open vragen
22. (20 punten) Klimaatsysteem. Onderstaande figuur geeft een samenvatting voor beleidsma- kers van de thans beschikbare wetenschappelijke kennis van het versterkt broeikaseffect.
Uit de figuur blijkt dat het versterkt broeikaseffect volgens de laatste assessment van het
Figure 2: Radiative Forcing
IPCC heeft geleid tot een onbalans die is opgelopen tot ± 1.6 [W/m2].
(a) Het broeikaseffect is op hoofdlijnen te begrijpen met een energiebalans voor ’het sys- teem aarde’. Teken een correct systeemdiagram en leg daarmee kort uit hoe deze ener- giebalans in elkaar zit.
(b) De door de aarde geaccumuleerde energie komt vooral terecht in de oceanen, waar- door de waterkringloop cq. waterhuishouding wordt be¨ınvloedt. Benoem minstens
´e´en wereldwijd optredend effect ´en minstens ´e´e continentaal of regionaal effect van deze broeikas/waterkringloop koppeling.
(c) De mate van broeikaswerking van een broeikasgas S wordt uitgedrukt in het ”‘Global- Warming-Potential”’-100, GWP-100. Leg uit hoe deze maat in elkaar zit.
(d) Naast de stabiliteit van een stof S in de atmosfeer hangt het GWP-100 af van een ei- genschap van die stof S die in relatie staat tot het zgn. ”‘atmospheric window”’. Leg uit om welke eigenschap het gaat, en wat de relatie is met het atmospheric window.
(e) Zwaveldioxide, SO2, is g´e´en broeikasgas, maar SO2-uitstoot heeft door depositie van uiteindelijk zure regen wel degelijk een effect op de broeikaswerking van de atmosfeer.
Leg kort uit.
spm1530 Tentamen (vervolg) 5 juli 2012 (f) Beschrijf twee stabiliserende en twee destabiliserende koppelingen in het klimaatsys-
teem, en geef aan welke voordelen respectievelijk problemen deze opleveren.
23. (10 punten) Hieronder staat een kopie van de illustratie van “The worlds fresh water sup- ply” (Environmental Science Figure 11-2).
Figure 3: Zoet water - overzicht wereld
Bovenstaande figuur zijn de voorraden aanwezig in de de grote waterkringloop.De to- tale hoeveelheid water die jaarlijks circuleert in de grote waterkringloop wordt geschat op 40.000 [km3]. Deze hoeveelheid is ongeveer een factor 10-20 groter dan wat de mensheid jaarlijks nodig heeft. In veel landen is er echter watertekort, en ook in Nederland is de hoeveelheid zoet water begrensd.
(a) Beschrijf de grote waterkringloop kort (±3 zinnen).
(b) Leg op basis van een korte systeemanalyse en argumentatie uit waarom wereldwijd zoetwater tekort een feit is cq. op veel plaatsen dreigt te ontstaan.
(c) Waarom is de onttrekking van grondwater eerder deel van het probleem dan van de oplossing?
(d) Beschouw kort het Nederlandse watersysteem en leg uit welke knelpunten er zijn in de Nederlandse zoetwatervoorziening
(e) Welke oplossingenrichtingen zijn volgens u kansrijk voor Nederland? Beargumenteer.
pag. 7 van 10
24. (20 punten) Industrieel en stedelijk afvalwater Een industri¨ele afvalwaterzuiveringsin- stallatie (I-AWZI) van een fabriek voor het schoonmaakmiddel WC-eend verwerkt 1000 [m3] industrieel afvalwater per dag dat als verontreiniging all´e´en 2 [gew.%] mierezuur (HCOOH) bevat. Het verwijderings rendement op BOD van de installatie is 90%. De bio- technoloog verantwoordelijk voor de I-AWZI schat dat de micro-organismen in de instal- latie gemiddeld 50% van de mierezuur-input nodig hebben om in leven te blijven.
(a) Afwaterzuiveringsinstallaties spelen een belangrijke rol in het beheer van de opper- vlaktewaterkwaliteit. Geef kort aan welke typen waterkwaliteit beschermd worden door stedelijke afvalwaterzuiveringsinstallaties (rioolwaterzuiveringsinstallaties, RWZI’s of R-AWZI’s).
(b) BOD is een afkorting van Biological Oxygen Demand. (i) Leg uit voor welke grootheid een indicator waarde wordt bepaald als de BOD van afvalwater wordt gemeten? (ii) In welke eenheid wordt de BOD uitgedrukt?
(c) De capaciteit van stedelijk afvalwaterzuiveringsinstallaties wordt uitgedrukt in [v.e.]’s.
Waarvoor staat deze afkorting, en waarom is deze niet direct toepasselijk op de be- schreven industri¨ele AWZI?
(d) Schrijf de afbraakreactie van mierezuur in de beschreven installatie uit
(e) Teken een principe schema van deze industri¨ele afvalwaterzuiveringsinstallatie (dus niet van een standaard AWZI !!)
(f) Bereken de BOD van de industri¨ele afvalwaterzuiveringsinstallatie
(g) Maak een schatting van de hoeveelheid afvalzuiveringsslib (als droge stof) die de in- stallatie produceert.
25. (10 punten (bonus)) In het college zijn ”‘water, industrie en klimaat”’ besproken. In de me- dia wijzen vele organisaties en experts op een nakende, wereldwijde, gekoppelde “water-, klimaat- en (energie)grondstoffencrisis”. Analyseer en geef kort uw visie op de ontwikke- ling van de energievoorziening in relatie tot klimaatverandering en duurzame ontwikke- ling in de 21eeeuw.
– – – Einde van de vragen – – –
spm1530 Tentamen (vervolg) 5 juli 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 4: Periodiek systeem der Elementen
