Tb151-02_03; - Opdracht/Deeltoets II; 10 maart 2003,

Tb151-02_03; - Opdracht/Deeltoets II;

10 maart 2003, 13:45-15:45

Deze deeltoets bestaat uit 3 vraagstukken. De beschikbare tijd is 2 uur.

Je mag uitsluitend gebruiken: een rekenmachine, schrijfmateriaal, uitgereikte kopie periodiek systeem en het formuleblad op de laatste pagina van deze opdracht/deeltoets.

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: broeikaseffect (30 punten)

a) Noem naast CO2 twee gassen waarvan emissie naar de atmosfeer een significante bijdrage leveren aan versterking van het broeikaseffect.

b) Welk effect heeft de aanwezigheid van broeikasgassen in de atmosfeer op de energiehuishouding van de aarde? Geef met name aan waarom we spreken van een versterkt broeikaseffect?

c) Onderstaande figuur uit Spiro heeft te maken met het broeikaseffect. Wat geeft dit plaatje weer?

d) Leg nu aan de hand van een korte systeembeschrijving van de energiehuishouding van de aarde uit dat we na metingen aan gas X in een laboratorium kunnen vaststellen of dat gas X een

broeikaswerking heeft.

e) Leg uit hoe je (onder andere) met behulp van bovenstaande figuur en laboratoriummetingen een eerste inschatting kunt maken van de mate waarin gas X bij zal dragen aan versterking van het broeikaseffect.

f) Hoe komt het dat de meningen verdeeld zijn over het feit of het (versterkt) broeikaseffect wel een probleem is? Noem een argument voor en een argument tegen het feit of het (versterkt)

broeikaseffect een probleem is. Geef een voorbeeld van een persoon of organisatie van beide meningen.

g) Leg uit waarom het versterkt broeikaseffect, indien realiteit, een veel lastiger op te lossen probleem is dan bijvoorbeeld het voorkomen van de uitstoot van schadelijke emissies zoals CO, SO2 en CFK's

z.o.z.

Vraagstuk 2: zwavel (25 punten)

Bovenstaand plaatje uit Spiro schetst een beeld van de mondiale zwavelcyclus. De hoeveelheden zijn aangegeven als Tera Gram (Tg) zwavel per jaar

a) Hoe zouden we deze massa eenheid als tb-ingenieur uitdrukken? Geef de omrekening.

b) Aangegeven is dat 'human mining en extraction' voorafgaat aan uitstoot in fabrieken e.d.. Hoeveel zwaveldioxide uitstoot wordt klaarblijkelijk voorkomen door rookgasreiniging, H2S verwijdering etc.?

c) In welke sectoren van de economie cq. welke humane activiteiten vindt (veel) SO2 uitstoot plaats?

d) Voor welk(e) milieuthema(‘s) dient men bij beleidsontwikkeling rekening te houden met uitstoot van zwaveldioxide (SO2). Licht kort toe.

e) Vertaal het plaatje naar een geschikt systeemdiagram voor deelvraag f). Bedenk daarbij welke systeemelementen van belang zijn.

f) Bepaal met behulp van uw systeemdiagram en een massabalans of er volgens de gegeven accumulatie van zwavel plaats vindt in land, zee of atmosfeer? Hoeveel?

Vraagstuk 3: luchtverontreiniging en fotochemie (35 punten)

Bij bijna alle vormen van luchtverontreiniging (m.u.v. CO2) speelt de 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, en is in de atmosfeer in zeer kleine concentraties aanwezig. Het wordt gevormd onder de invloed van zonlicht.

a) Wat is een radicaal? Waarom is een radicaal zo reactief?

b) Reacties met radicalen zijn vaak onderdeel van kettingreacties die pas plaats gaan vinden in de atmosfeer onder de invloed van zonlicht. Welke onderdelen bevat een kettingreactie, geef dit schematisch weer.

c) Verklaar nu kort waarom een hydroxyl radicaal de atmosferische stofzuiger wordt genoemd.

De emissie van veel gassen met chlooratomen zijn verboden, omdat deze een lange verblijftijd kennen in de atmosfeer, en halogeenradicalen vormen die de ozonlaag afbreken.

De halogeenradicalen (Cl^•, Br^•, F^•, I^•) worden afgesplitst door energierijke fotonen.

d) De golflengte van een foton dat nog net chloor van CFK-11 kan splitsen is 400 nm. Bereken de hoeveelheid energie nodig voor het afsplitsen van een chloorradicaal

e) Kunnen fotonen met een grotere golflengte het chlooratoom ook afsplitsen? Beargumenteer.

f) Hoeveel valentie-elektronen heeft een chloorradicaal Cl^•.?

Een onbekend element Xy is niet een metaal, en heeft een valentie-elektronen configuratie ns²np⁴ Waarin n een geheel getal groter dan 1.

g) Waarom moet n groter dan 1 zijn?

h) Wat is de identiteit van de lichtste van de elementen met deze elektronenconfiguratie

i) Welke verbinding vormt dit element Xy met Cesium, Cs. (Geef de reactieverhouding van Xy met Cs). (Indien je de identiteit van Xy niet hebt kunnen bepalen, maak dan een aanname!)

Formuleblad TB151

Energie: Ekin = ½ mv² [J]

Q = Cp×m×∆T [J]

Wmax = Qh×(Th – Tc) / Th

Qc= Qh – Wmax = Qh × Tc / Th

19 1 2

2.31 10 Q Q

E r

= × − × [J]

Avogadro: N = 6,022 * 10²³ [moleculen/mol]

Straling: λ_piek

piek

c

=T [m]

S = kT⁴ (k = 5,67 * 10^-8 [W/m²]) E = h*f = h*c/λ [J]

h = 6.62608 * 10^-34 [Js]

c = 3,000 * 10⁸ [m/s]

Heisenberg: ∆ ∆( ) 4 x mv h

⋅ ≥ π

Ideaal gas: PV

nRT (R = 0,0821 [atm L K

]) (L = liter)

Zuurgraad: pH= -log[H⁺]

Molgewichten: Waterstof H 1

[g/mol] Koolstof C 12

Stikstof N 14

Chloor Cl 35,5

Natrium Na 23