Lithium-ionbatterij
Alle eindexamens

Eindexamen

Lithium-ionbatterij

Dit zijn opgaven 9 t/m 17 uit het eindexamen Scheikunde – havo – 2021 – tijdvak 1.
Ga naar het begin van dit examen.

De uitwerking vind je met de knop ‘Toon uitwerking’. Let op, als er geen ‘Controleer antwoord’ knop staat, moet je zelf je antwoord controleren met behulp van de uitwerking.

Lithium-ionbatterij

In veel mobiele telefoons zit een lithium-ionbatterij. Deze batterijen zijn licht, kunnen veel energie leveren en zijn snel op te laden. Het basisontwerp van een lithium-ionbatterij is in figuur 1 schematisch weergegeven.

Elektrode A bevat onder andere het metaal lithium (Li). Elektrode B bevat Li+-ionen. Tussen beide elektroden bevindt zich een elektrolyt, dat bestaat uit een polymeer waarin zich een vloeibaar lithiumzout bevindt. Een veelgebruikt polymeer is PEO. De formule van PEO is (CH2CH2O)n. In figuur 2 is een vergroting van het elektrolyt schematisch weergegeven. Hierin is te zien hoe een Li+-ion van polymeerketen naar polymeerketen
wordt doorgegeven, doordat telkens een ander groepje O-atomen het Li+-ion bindt. De binding komt tot stand doordat de O-atomen in PEO enigszins negatief geladen zijn. Dit is het gevolg van een polaire atoombinding tussen de C-atomen en de O-atomen in PEO. Tijdens de stroomlevering bewegen Li+-ionen van elektrode A naar elektrode B.

 

Vraag 9 (1 punt)

Leg uit of figuur 2 een weergave is op microniveau.

Vraag 10 (2 punten)

Geef aan of PEO een thermoplast of een thermoharder is. Licht je antwoord toe aan de hand van een structuurkenmerk uit figuur 2.

Vraag 11 (2 punten)

Een docente bespreekt met haar leerlingen de elektrische geleiding in PEO. Een leerling vraagt of polyetheen ook gebruikt kan worden als elektrisch geleidend polymeer.

Teken een fragment uit het midden van de structuurformule van polyetheen. In het getekende fragment moeten drie monomeereenheden zijn verwerkt.

Vraag 12 (2 punten)

Leg uit, aan de hand van de structuurformule van polyetheen, of polyetheen Li+-ionen kan binden.

Vraag 13 (2 punten)

De halfreacties die in deze batterij optreden tijdens stroomlevering zijn hieronder vereenvoudigd weergegeven:

halfreactie 1: LiC6 -> 6 C + Li+ + e
halfreactie 2: CoO2 + Li+ + e -> LiCoO2

Geef aan welke halfreactie optreedt aan elektrode A en vermeld ook of dit de positieve of de negatieve elektrode is.

Noteer je antwoord als volgt:
Aan elektrode A treedt halfreactie … op. Dit is dus de … elektrode.

Je kunt je antwoorden checken met de ‘Controleer antwoord’ knop. Geef de antwoorden voor de …  met een spatie ertussen. 

Vul een antwoord in.

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

Klopt! Het gegeven antwoord is juist.

Vraag 14 (2 punten)

CoO2 kan worden opgevat als een zout dat bestaat uit kobaltionen en oxide-ionen. LiCoO2 kan worden opgevat als een zout dat bestaat uit lithiumionen, kobaltionen en oxide-ionen. Uit de formules CoO2 en LiCoO2 kan worden afgeleid dat de kobaltionen in CoO2 en in LiCoO2 niet dezelfde lading hebben.

Geef de lading van het kobaltion in CoO2 en van het kobaltion in LiCoO2.
Noteer je antwoord als volgt:
De lading van het kobaltion in CoO2 is …
De lading van het kobaltion in LiCoO2 is …

Je kunt je antwoorden checken met de ‘Controleer antwoord’ knop. Geef de antwoorden voor de …  met een spatie ertussen. 

Vul een antwoord in.

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

Klopt! Het gegeven antwoord is juist.

Vraag 15 (2 punten)

In een bepaalde lithium-ionbatterij kan maximaal 0,053 mol elektronen worden overgedragen tussen de twee elektroden, voordat deze batterij weer opgeladen moet worden.

Bereken hoeveel gram CoO2 deze batterij minstens bevat. Gebruik de vergelijking van halfreactie 2.

Je kunt je antwoord checken met de ‘Controleer antwoord’ knop.
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.

Vraag 16 (3 punten)

Veel luchtvaartmaatschappijen hebben vanwege brandgevaar speciale eisen gesteld aan het vervoeren van oplaadbare lithium-ionbatterijen in het laadruim van passagiersvliegtuigen. Het polymeer PEO ontbrandt namelijk gemakkelijk. Bovendien kan de warmte die bij de verbranding vrijkomt ervoor zorgen dat ook andere batterijen ontbranden.

Geef de reactievergelijking van de volledige verbranding van PEO.
De formule van PEO is (CH2CH2O)n.

vraag 17 (2 punten)

In figuur 3 staan vier energiediagrammen. In deze diagrammen behoort het linker energieniveau bij de beginstoffen en het rechter energieniveau bij de reactieproducten.

Leg uit welk energiediagram het best in overeenstemming is met de verbranding van het polymeer PEO. Gebruik in je antwoord informatie uit deze opgave.

Ga naar de volgende opgaven van dit eindexamen > Scheikunde – havo – 2021 – tijdvak 1 – deel3

Bron: examenblad.nl

 

Bekijk ook eens

studiehulp icoon Ethyllactaat
Scheikunde | Havo | 5
Eindexamen
Ethyllactaat
Vragen 1 t/m 8 uit eindexamen Scheikunde - havo - 2021 - tv 1
Lees meer
studiehulp icoon Bromide in grondwater
Scheikunde | Havo | 5
Eindexamen
Bromide in grondwater
Vragen 18 t/m 23 uit eindexamen Scheikunde - havo - 2021 - tv 1
Lees meer
studiehulp icoon Groen is niet vers
Scheikunde | Havo | 5
Eindexamen
Groen is niet vers
Vragen 24 t/m 28 uit eindexamen Scheikunde - havo - 2021 - tv 1
Lees meer
studiehulp icoon Eiwitvertering
Scheikunde | Havo | 5
Eindexamen
Eiwitvertering
Vragen 29 t/m 37 uit eindexamen Scheikunde - havo - 2021 - tv 1
Lees meer
studiehulp icoon Elektrochemische cel: hoe ziet die eruit? Indicatie dat de post een filmpje is
Scheikunde | Havo | Vwo | 5 | 6
Uitlegfilmpje
Elektrochemische cel: hoe ziet die eruit?
Noor legt uit uit welke componenten een EC bestaat.
Bekijk het filmpje
studiehulp icoon Waar zitten de + en - elektrode in een EC? Indicatie dat de post een filmpje is
Scheikunde | Havo | Vwo | 5 | 6
Uitlegfilmpje
Waar zitten de + en - elektrode in een EC?
Lotte laat je zien waar ze zitten in een elektrochemische cel.
Bekijk het filmpje
studiehulp icoon Hoe bewegen elektronen en ionen in een EC? Indicatie dat de post een filmpje is
Scheikunde | Havo | Vwo | 5 | 6
Uitlegfilmpje
Hoe bewegen elektronen en ionen in een EC?
Noor laat de richting in een elektrochemische cel zien.
Bekijk het filmpje
studiehulp icoon Hoe werkt de waterstofbrandstofcel? Indicatie dat de post een filmpje is
Scheikunde | Havo | Vwo | 5 | 6
Uitlegfilmpje
Hoe werkt de waterstofbrandstofcel?
Noor legt het uit en laat zien welke er reacties plaatsvinden.
Bekijk het filmpje
studiehulp icoon Goede wijn
Scheikunde | Havo | 5
Eindexamen
Goede wijn
Vragen 14 t/m 21 uit eindexamen Scheikunde - havo - 2022 - tv 1
Lees meer
studiehulp icoon Zonnebrandstof
Scheikunde | Havo | 5
Eindexamen
Zonnebrandstof
Vragen 1 t/m 9 uit eindexamen Scheikunde - havo - 2023 - tv1
Lees meer