Oefentoets TW 2

Oefentoets TW 2

Onbekende brandstof

Stof X is een brandbare vloeistof. Bij volledige verbranding van 100,0 g van stof X ontstaan er als enige stoffen 109,12 g koolstofdioxide, 55,98 g water en 44,02 g chloorgas.

1 Leg uit welke elementen er op grond van bovenstaande gegevens zeker in de brandstof zitten en van welke weet je het niet zeker.

2 Leid de verhoudingsformule van stof X af uit deze gegevens. Geef niet alleen de uitkomst maar ook de afleiding.

De damp van stof X is per liter ongeveer 10% zwaarder dan chloorgas.

3 Leg uit dat je met dit extra gegeven de molecuulformule van stof X kan bepalen en leid de molecuulformule af.

Waterstofchloride

Zoutzuur wordt gemaakt door waterstofchloride op te lossen in water. Waterstof chloride kan gemaakt worden uit de gassen waterstof en chloorgas, beide gassen lossen slecht op in water.

In een laboratorium gassen te laten reageren kan gevaarlijk zijn. De gassen kunnen gevaarlijk zijn dus mogen niet ontsnappen. Ook is het mogelijk dat er, als gevolg van een reactie, een hoge of juist lage druk ontstaat waar het glaswerk slecht tegen kan.

Bij de reactie tussen 100 ml waterstofgas en 100 ml chloorgas tot waterstofchloride veranderd de druk niet, er wordt precies 200 ml waterstofchloride gevormd. Na de reactie blijkt dat de volledige inhoud van het glaswerk goed oplosbaar is in water.

4 Leg uit waaruit blijkt dat er een reactie heeft plaats gevonden

5 Leg uit dat, op basis van dit experiment, de volgende reactievergelijking niet juist kan zijn: H (g) + Cl (g)  HCl (g)

Van annanas naar zweetvoeten

De onderstaande brandbare (EBO) stof heeft een op ananas gelijkende geur. Het is een kleurloze vloeistof die bij −98 °C smelt. Het kookt bij 121 °C.

Scheikundige noemen dergelijke verbinding een ester. Esters worden gemaakt door een condensatie reactie van twee stoffen. Een ester kan ook weer via hydrolyse omgezet worden in de grondstoffen waaruit deze gemaakt is.

6 Geef de reactievergelijking van de hydrolyse van EBO in structuurformules.

Een van de grondstoffen ruikt sterk naar zweetvoeten.

7 Geef de systematische naam van die stof.

Zowel EBO als beide grondstoffen voor EBO zijn brandbare stoffen.

8 Leg uit welke van de drie stoffen de hoogste verbrandingswarmte, uitgedrukt in J mol^-1, heeft.

9 Geef de reactievergelijking van de volledige verbranding van EBO.

10 Berekend met behulp van bindingsenergieen de reactiewarmte van de volledige verbranding van EBO.

Bier maken

Mouten is het verwerken van een zeker graan, meestal gerst, tot gekiemde,

gedroogde korrels: mout. Het mouten vindt plaats in een mouterij. Het mouten is van belang om in de gerst de enzymen te vormen die nodig zijn om tijdens het

brouwproces het zetmeel om te kunnen zetten tot suikers.

Het brouwgerst wordt tijdens het mouten in water geweekt en gewassen en

vervolgens enkele dagen in een warme ruimte, de kiemkast, neergelegd. De vochtige gerst gaat door de warmte ontkiemen (er groeit een worteltje uit). Bij het ontkiemen worden er enzymen, alfa- en bèta-amylase, gevormd die het in de korrel aanwezige zetmeel kunnen omzetten in suikers.

Het ontkiemen wordt gestopt door de gekiemde korrels over te brengen naar een droge ruimte en er warme lucht doorheen te blazen, het eesten, om aldus de korrels te drogen. Het product dat zo ontstaat heet mout.

11 Geef de naam van de type reactie waarbij zetmeel wordt omgezet tot suikers.

12 Leg uit waarom mouten nodig is voor het maken van suikers.

Dora en Boots gaan bier maken. In 17,3 liter water zit 1,93 kg maltose.

13 Geef de reactievergelijking voor het vergisten van maltose. Gebruik Binas- tabel 67F2.

14 Leg uit of vergisting een endotherme of exotherme reactie is. Je mag ook de reactiewarmte aan de hand van bindingsenergieën berekenen.

15 Bereken de massa ethanol die uit de maltose verkregen kan worden.

16 Bereken het volume % ethanol in de oplossing. Gebruik:

 Binas-tabel 11.

 Neem aan dat het volume nog steeds 17,3 liter is.

Na het brouwen blijkt in het bier van Dora en Boots 5,71 volume % ethanol aanwezig te zijn.

17 Bereken het rendement.

Dora en Boots zijn niet tevreden met hun product. Ze besluiten hun product dubbel te destilleren. Na destillatie heeft hun drank 41,9 volume % ethanol aanwezig.

18 Bereken het volume van de drank die Dora en Boots hebben gemaakt. Neem aan alle ethanol in het destillaat terecht is gekomen en dat het volume van een water-ethanol mengsel gelijk is aan de som van de losse volumes.

Losse vragen

19 Geef de structuurformule van diwaterstofcarbonaat, H2CO3

20 Geef de systematische naam van onderstaande verbindingen

Antwoorden

1

Er wordt verbrand, dus alleen het element zuurstof wordt toegevoegd.

Alle overige elementen (C, H en Cl) moeten uit stof X komen.

Stof X kan ook zelf zuurstof bevatten, maar dat weten we niet zeker omdat het ook is toegevoegd.

2

Massabalans

109,12 + 55,98 + 44,02 – 100 = 109,12 g O2

Molaire massa’s

109,12 g CO2 = 109,12

44,01 = 2,479436 mol CO2

55,98 g H2O = 55,98

18,015 = 3,107410 mol H2O

44,02 g Cl2 = 44,02

70,9 = 0,620874 mol Cl2

109,12 g O2 = 109,12

32,00 = 3,41 mol O2

Normeren naar 1 mol van de kleinste waarde, dus 1 mol Cl2

2,479436 / 0,620874 = 3,993459 mol CO2 ≈ 4 mol CO2

3,107410 / 0,620874 = 5,004893 mol H2O ≈ 5 mol H2O 0,620874 / 0,620874 = 1 mol Cl2

3,41 / 0,620874 = 5,492254 mol O2 ≈ 5,5 mol O2

(eventueel normering x2 om gehele getallen te krijgen) Reactievergelijking

Stof X + 5,5 O2  4 CO2 + 5 H2O + 1 Cl2

Stof X bevat dus 4 C

10 H

2 Cl

4·2 + 5·1 - 5,5·2 = 2 O Formule

C2H5ClO of C4H10Cl2O2 of C6H15Cl3O3 of …

3

Avogadro, volume gas wordt bepaald door aantal deeltjes. Dus massaverhouding gassen is verhouding massa per portie / molaire massa.

Cl2: 70,9 (g mol^-1), 10% zwaarder dus stof X heeft ongeveer een molecuulmassa van 78 g mol^-1. Mogelijke moleculen met de gevonden verhouding:

C2H5ClO: 80,51 (g mol^-1) C4H10Cl2O2: 161,02 (g mol^-1) C6H15Cl3O3: 241,53 (g mol^-1) Dus C2H5ClO

4

Waterstofgas en chloorgas zijn slecht oplosbaar in water. Na de reactie is de volledige inhoud goed oplosbaar in water. Waterstofgas en chloorgas zijn dus verdwenen.

5

Avogadro zegt dat het aantal deeltjes gelijk is voor gelijk volume. 200 mL gas blijft 200 mL gas, dus het aantal deeltjes blijft gelijk. Bij de gegeven reactievergelijking halveren het aantal deeltjes, dat kan dus niet.

6

+  +

7

Een van de grondstoffen is ethanol / alcohol, die ruikt niet naar zweetvoeten. Het moet dus de andere stof zijn. De andere stof is butaanzuur.

8

Vraag gaat over de energiewaarde per mol. EBO is een groter molecuul met meer koolstof en waterstof atomen. Deze stof heeft dus de grootste verbrandingswaarde per mol.

9

C6H12O2 + 8 O2  6 CO2 + 6 H2O

10

Binding Aantal gevormd Energie per binding Totaal energie C-C -4 -3,5 (·10⁵ J mol^-1) 14,0 (·10⁵ J mol^-1) C-H (overige) -12 -4,1 (·10⁵ J mol^-1) 49,2 (·10⁵ J mol^-1) C-O -2 -3,5 (·10⁵ J mol^-1) 7,0 (·10⁵ J mol^-1) C=O -1 -8,0 (·10⁵ J mol^-1) 8,0 (·10⁵ J mol^-1)

O=O -8 -4,98 (·10⁵ J mol^-1) 39,84 (·10⁵ J mol^-1)

C=O (CO2) +12 -8,04 (·10⁵ J mol^-1) -96,48 (·10⁵ J mol^-1) H-O (H2O) +12 -4,635 (·10⁵ J mol^-1) -55,62 (·10⁵ J mol^-1)

Totaal (som): -34,1·10⁵ J mol^-1

11 Hydrolyse

12

Bij het mouten wordt amylase gevormd. Dit enzym zorgt voor de omzetting van zetmeel (amylose) in glucose / suikers. Zonder het enzym wordt het zetmeel niet afgebroken.

13

Hydrolyse van maltose:

C12H22O11 + H2O  2 C6H12O6

Vergisting:

C6H12O6  2 CO2 + 2 C2H5OH Samenvoegen:

C12H22O11 + H2O  4 CO2 + 4 C2H5OH

14

Gist gebruikt suiker als brondstof, de reactie moet dus wel exotherm zijn zodat de gist cellen kunnen leven van de vrijgekomen energie.

15

Molaire massa maltose (C12H22O11)

Massa 342,30 g (Binas-tabel 98) 1,93 · 10³ g

Porties 1 mol 1,93 · 10³ / 342,30 = 5,6383 mol

Reactievergelijking

C12H22O11 1 mol 5,6383 mol

C2H5OH 4 mol 5,6383 · 4 = 22,5533 mol

Molaire massa C2H5OH

Massa 46,069 g (Binas-tabel 98) 22,5533 · 46,069 = 1,04 kg

Porties 1 mol 22,5533 mol

16

Dichtheid C2H5OH

Massa 0,80 kg (Binas-tabel 11) 1,04 kg

Volume 1 liter 1,04 / 0,80 = 1,29876 liter

Volume verhouding (pro-cent, dus per 100)

C2H5OH 1,29876·100 / 17,3 = 7,5 % 1,29876 liter

Oplossing 100 liter 17,3 liter

17

5,71 / 7,5 · 100% = 76%

18

Het volume ethanol in het bier is gelijk aan het volume ethanol in de sterke drank. Dus eerst berekenen hoeveel ethanol er in de gemaakte oplossing zit:

Volume verhouding

C2H5OH 5,71 liter 17,3 · 5,71 / 100 = 0,98783 liter

Sterke drank 100 liter 17,3 liter

De hoeveelheid ethanol is nu bekend, het volume percentage ook. Dus nu kan het totale volume berekend worden.

Volume verhouding

C2H5OH 41,9 liter 0,98783 liter

Sterke drank 100 liter 100 · 0,98783 / 41,9 = 2,4 liter

19

20

hexa-3,5-dieenzuur 2-chloor-3-ethylpentaan 7-fluro-2-methyldec-3-yndizuur