Hulp bij leren Eindexamens

Scheikunde – havo – 2021 – tijdvak 1 – deel 4

Alle eindexamens

Eindexamen

Groen is niet vers

Vak

Scheikunde

Niveau

Havo

Leerjaar

5

Dit zijn opgaven 24 t/m 28 uit het eindexamen scheikunde havo 2021 tijdvak 1.

Wil je bij opgave 1 starten? Ga dan naar het begin van dit examen.

Groen is niet vers

Hoeveel dagen kun je een verse salade bewaren? En in hoeverre wordt de houdbaarheid beïnvloed door de temperatuur? Een tijd-temperatuur-indicator (TTI), ontworpen door Andrew Mills, laat dit in een oogopslag zien. Deze TTI is een blauwgekleurde, temperatuurgevoelige sticker. Zolang de sticker blauw is, is de salade vers. Als de sticker naar groen of zelfs geel is verkleurd, dan is de salade bedorven. De TTI bestaat uit twee lagen (zie figuur 1). De toplaag van de sticker bestaat uit een folie waarop een mengsel van polymeer A en ammoniumwaterstofcarbonaat (NH4HCO3) is aangebracht. De kleurlaag bestaat uit een folie waarop een mengsel van polymeer B, een weekmaker en de indicator broomfenolblauw (BFB) is aangebracht.

De toplaag van de sticker houdt de TTI blauw zolang de TTI niet wordt gebruikt. Dit komt doordat in deze laag een reactie optreedt waarbij ammoniak ontstaat (reactie 1). Deze ammoniak wordt door de kleurlaag opgenomen en kleurt de indicator (BFB) blauw (reactie 2).

Reactie 1 verloopt langzaam, waardoor een ongebruikte sticker maandenlang houdbaar blijft.

Vraag 24 (2 punten)

Bereken de reactiewarmte van reactie 1 in J per mol NH₄HCO₃ (T = 298 K en p = p₀).

Gebruik Binas-tabel 57 of ScienceData-tabel 9.2.
De vormingswarmte van NH₄HCO₃ is -8,45 x 10⁵ J mol^-1.

Let op: op een examen verwacht een docent de hele berekening zoals in de uitwerking staat.

Vul een antwoord in.

Helaas. Het antwoord is niet juist. Probeer het nog een keer!

Klopt! Het gegeven antwoord is juist.

De reactiewarmte van reactie 1 is 163000 J mol^-1.

Toelichting antwoord:

De reactiewarmte is te berekenen met de formule: -E_begin + E_eind.
E_begin = -8,45 x 10⁵

Gebruik voor E_eindBinas-tabel 57: E_eind= (-0,46 x 10⁵) + (-3,94 x 10⁵) + (-2,42 x 10⁵).

Invullen van de formule geeft dan: – (-8,45 x 10⁵) + [ (-0,46 x 10⁵) + (-3,94 x 10⁵) + (-2,42 x 10⁵)] = 1,63 x 10⁵ (J mol^-1).

Toelichting puntenscore:
- Juiste absolute waarden van de vormingswarmtes = 1 punt.
- Rest van de berekening = 1 punt.
Opmerking
Wanneer een antwoord is gegeven als ‘8,45 – 0,46 – 3,94 – 2,42 = 1,63 x 10⁵ (J mol^–1)’, dit goed rekenen.

Vraag 25 (2 punten)

Een winkelier plakt de TTI op een bakje verse salade en verwijdert de toplaag van de sticker. Daarna verkleurt de indicator geleidelijk van blauw via groen tot geel doordat het gele BFB volgens reactie 3 wordt teruggevormd. Door de kleurverandering wordt zichtbaar hoe vers het product is.

De activeringsenergie van reactie 3 is ongeveer even groot als de activeringsenergie van reacties die plaatsvinden tijdens voedselbederf. Wanneer in plaats van BFB een andere indicator wordt gebruikt, die verkleurt door een reactie met een aanzienlijk hogere activeringsenergie, zou de TTI minder betrouwbaar zijn.

Beredeneer dat een hogere activeringsenergie de TTI minder betrouwbaar maakt. Neem aan dat de overige factoren gelijk zijn.

Er zijn meerdere juiste antwoorden mogelijk. Deze antwoorden zijn allemaal correct:
- Een reactie verloopt als de activeringsenergie wordt overwonnen. Wanneer een indicator wordt gebruikt die verkleurt door een reactie met een aanzienlijk hogere activeringsenergie vinden (bij een bepaalde temperatuur) de reacties van voedselbederf plaats, terwijl de TTI nog niet verkleurt.
- Een reactie met een hogere activeringsenergie komt minder (snel) op gang. De TTI zal dus (bij een bepaalde temperatuur) nog niet verkleurd zijn, terwijl het voedsel al aan het bederven is / bedorven is.
Toelichting puntenscore:
- Inzicht dat een reactie verloopt als de activeringsenergie is overwonnen / inzicht dat een reactie met een hogere activeringsenergie minder (snel) op gang komt = 1 punt.
- De TTI verkleurt niet terwijl de reacties van voedselbederf wel plaatsvinden / de TTI zal niet verkleurd zijn terwijl het voedsel al aan het bederven is / bedorven is = 1 punt.

Vraag 26 (2 punten)

Door het verwijderen van de toplaag kunnen de ammoniakmoleculen die bij reactie 3 ontstaan in de omgevingslucht vrijkomen. Hierdoor is er steeds minder NH₃BFB en zal de TTI steeds geler kleuren. Om vrij te kunnen komen in de omgevingslucht moeten de ammoniakmoleculen door de kleurlaag heen bewegen. Dit gaat gemakkelijker wanneer het polymeer waaruit de kleurlaag bestaat een weekmaker bevat.

Leg uit waardoor een weekmaker ervoor zorgt dat ammoniak gemakkelijker uit de kleurlaag vrijkomt. Formuleer je antwoord op microniveau.

Door weekmakermoleculen worden de ketens (van polymeer B) uiteen geduwd/trekken de polymeerketens/polymeermoleculen elkaar minder sterk aan. (Ammoniakmoleculen verplaatsen zich dan gemakkelijker tussen de polymeerketens/polymeermoleculen en kunnen zo gemakkelijker uit de kleurlaag vrijkomen.)

Toelichting puntenscore:
- Inzicht dat door de weekmaker(moleculen) de afstand tussen de polymeer(moleculen) van de kleurlaag toeneemt / de aantrekkingskracht vermindert tussen de polymeer(moleculen) van de kleurlaag = 1 punt.
- Juist gebruik van de termen op microniveau: weekmakermoleculen en (polymeer)ketens/polymeermoleculen = 1 punt.
Opmerking
Indien een antwoord is gegeven als: ‘Door de weekmakermoleculen komen de ammoniakmoleculen meer vrij te liggen (waardoor ze gemakkelijker uit de kleurlaag vrijkomen).’ maximaal 1 punt toekennen.

Vraag 27 (2 punten)

Leg uit, met behulp van het botsende-deeltjesmodel, dat de TTI in de koelkast (5 °C) langzamer verkleurt dan bij kamertemperatuur (20 °C).

Er zijn meerdere juiste antwoorden mogelijk. Deze antwoorden zijn allemaal correct:
- Bij een lagere temperatuur bewegen de deeltjes langzamer. Hierdoor botsen de deeltjes minder vaak/minder (per tijdseenheid)./Hierdoor is de kans op (effectieve) botsingen lager. (De reactiesnelheid van reactie 3 is dus lager bij 5 °C en de verkleuring verloopt langzamer.)
- Bij een hogere temperatuur hebben de deeltjes meer (bewegings)energie. Hierdoor botsen de deeltjes harder. (De reactiesnelheid van reactie 3 is dus hoger bij 20 °C en de verkleuring verloopt sneller.)
Toelichting puntenscore:
- Juist verband gegeven tussen de temperatuur en de bewegingssnelheid/(bewegings)energie van de deeltjes = 1 punt.
- Juist verband gegeven tussen de bewegingssnelheid/(bewegings)energie en het aantal botsingen / de hardheid van de botsingen = 1 punt.
Opmerkingen
- Indien slechts een juist verband is gegeven tussen de temperatuur/reactiesnelheid en het aantal botsingen, maximaal 1 punt toekennen.
- Wanneer een antwoord is gegeven als: ‘Bij een lagere temperatuur bewegen de deeltjes minder snel, waardoor ammoniak minder gemakkelijk uit de onderste laag kan ontsnappen (en de TTI/indicator dus langzamer verkleurt)’, dit goed rekenen.

Vraag 28 (3 punten)

Uit de TTI komt een kleine hoeveelheid ammoniak vrij. Ammoniak heeft een indringende geur en een lage geurdrempel. De geurdrempel is de laagste concentratie van een gasvormige stof in lucht die waarneembaar is voor de mens. Toch zal de lucht in een koelkast volgens Andrew Mills niet naar ammoniak gaan ruiken, zelfs niet als een koelkast veel TTI’s bevat.

Bereken hoeveel TTI’s in een bepaalde koelkast aanwezig kunnen zijn voordat de geurdrempel overschreden wordt. Ga bij de berekening uit van de volgende gegevens:

Per TTI komt maximaal 9,2 x 10^–⁸ mol ammoniak vrij.
De geurdrempel van ammoniak is 3,7 mg m^-3.
De koelkast heeft een inhoud van 183 L.

Let op: op een examen verwacht een docent de hele berekening zoals in de uitwerking staat.

Vul een antwoord in.

Helaas. Het antwoord is niet juist. Probeer het nog een keer!

Klopt! Het gegeven antwoord is juist.

430 TTI’s of 4,3 x 10² TTI’s

Toelichting antwoord:

Er zijn meerdere juiste berekeningen. Deze berekeningen zijn allemaal correct:
1. Per TTI komt 9,2 x 10^-8 x 17,0 = 1,56 x 10^-6 (g) ammoniak vrij.
  
  In de koelkast mag maximaal 183 x 10^-3 x 3,7 x 10^-3 = 6,77 x 10^-4 (g) ammoniak aanwezig zijn voordat de geurdrempel wordt overschreden.
  
  Dus het maximale aantal TTI’s in de koelkast is (6,77 x 10^-4) : 1,56 x 10^-6 = 4,3 x 10² TTI’s.
2. Per TTI komt 9,2 x 10^-8 x 17,0 = 1,56 x 10^-6 (g) ammoniak vrij.
  
  In de koelkast mogen per m³ (3,7 x 10^-3) : (1,56 x 10^-6) = 2,37 x 10³ TTI’s aanwezig zijn voordat de geurdrempel wordt overschreden.
  
  Dus het maximale aantal TTI’s in de koelkast is 2,37 x 10³ x 183 x 10^-3 = 4,3 x 10² TTI’s.
3. In de koelkast mag maximaal 183 x 10^-3 x 3,7 x 10^-3 = 6,77 x 10^-4 (g) ammoniak aanwezig zijn voordat de geurdrempel wordt overschreden.
  
  Dit komt overeen met (6,77 x 10^-4) : 17,0 = 3,98 x 10^-5 (mol) ammoniak.
  
  Dus het maximale aantal TTI’s in de koelkast is (3,98 x 10^-5) : (9,2 x 10^-8) = 4,3 x 10² TTI’s.
Toelichting puntenscore:

Berekening 1:
- Berekening van de massa ammoniak die vrijkomt per TTI = 1 punt.
- Berekening van de maximale massa ammoniak die in de koelkast aanwezig mag zijn voordat de geurdrempel wordt overschreden = 1 punt.
- Omrekening naar het maximale aantal TTI’s in de koelkast = 1 punt.
Berekening 2:
- Berekening van de massa ammoniak die vrijkomt per TTI = 1 punt.
- Omrekening naar het aantal TTI’s dat per volume-eenheid aanwezig mag zijn voordat de geurdrempel wordt overschreden = 1 punt.
- Omrekening naar het maximale aantal TTI’s in de koelkast = 1 punt.
Berekening 3:
- Berekening van de maximale massa ammoniak die in de koelkast aanwezig mag zijn voordat de geurdrempel wordt overschreden = 1 punt.
- Omrekening naar de chemische hoeveelheid ammoniak = 1 punt.
- Omrekening naar het maximale aantal TTI’s in de koelkast = 1 punt.
Opmerking
Wanneer de uitkomst naar boven is afgerond in plaats van naar beneden, dit hier niet aanrekenen.

Ga naar de volgende opgaven van het eindexamen scheikunde havo 2021 tijdvak 1 deel 5.

Bron: examenblad.nl

Bekijk ook eens

Bekijk meer

Kom je er nog niet uit?

Stap 1

Zoek verder in hulp bij leren

Stap 2

Stel de vraag in de vraagbaak

Eindexamen

Groen is niet vers

Vak

Scheikunde

Niveau

Havo

Leerjaar

5

Groen is niet vers

Vraag 24 (2 punten)

Toelichting antwoord:

Toelichting puntenscore:

Vraag 25 (2 punten)

Toelichting puntenscore:

Vraag 26 (2 punten)

Toelichting puntenscore:

Vraag 27 (2 punten)

Toelichting puntenscore:

Vraag 28 (3 punten)

Toelichting antwoord:

Toelichting puntenscore:

Bekijk ook eens

Eindexamen

Ethyllactaat

Eindexamen

Lithium-ionbatterij

Eindexamen

Bromide in grondwater

Eindexamen

Eiwitvertering

Eindexamen

Palladiumvanger

Eindexamen

Battolyser

Eindexamen

Lood in wijn

Eindexamen

Wasmiddel verwijdert vlekken

Eindexamen

Toner

Eindexamen

Zonnebrandstof

Kom je er nog niet uit?

Examenopgaven over bromide in grondwater - Scheikunde

Chemo en jouw afweer samen tegen kanker

Waarom ik moleculen opsluit