Hulp bij leren Eindexamens

Scheikunde – havo – 2022 – tijdvak 2 – deel 2

eindexamen Alle eindexamens

Eindexamen

Metal fuels

Vak

Scheikunde

Niveau

Havo

Leerjaar

5

Dit zijn opgaven 10 t/m 15 uit het eindexamen scheikunde havo 2022 tijdvak 2.

Je hebt de uitwerkbijlage nodig voor vraag 12, 13 en 15. Deze is bovenaan de pagina te downloaden onder .

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

Metal fuels

De komende jaren zullen steenkolencentrales worden gesloten om de elektriciteitsproductie duurzamer te maken. Een onderzoeksteam van de TU Eindhoven onderzoekt of deze centrales toch nog langer te gebruiken zijn wanneer steenkool wordt vervangen door een zogeheten ‘metal fuel’. Een metal fuel is een metaalpoeder dat verbrand kan worden. Het onderzoeksteam gebruikt hiervoor ijzerpoeder.

De verbrandingsreactie van ijzerpoeder verloopt als volgt:

In deze opgave wordt de productie van elektrische stroom op basis van de verbranding van ijzerpoeder beschreven. Op de uitwerkbijlage is hiervoor een vereenvoudigd en nog onvolledig blokschema gegeven (de uitwerkbijlage kun je downloaden door bovenaan de pagina op de downloadknop te klikken). Eerst wordt ijzerpoeder dat in ruimte I is opgeslagen, gemengd met lucht. In een verbrandingskamer (ruimte II) wordt dit lucht-ijzermengsel tot ontbranding gebracht.

Vraag 10 (2 punten)

Leg uit met behulp van het botsende-deeltjesmodel dat de verbrandingssnelheid van ijzerpoeder hoger wordt, wanneer eenzelfde massa ijzerpoeder met een kleinere deeltjesgrootte wordt gebruikt.

IJzerpoeder met een kleinere deeltjesgrootte heeft een grotere verdelingsgraad/een groter (contact)oppervlak/een groter reactieoppervlak (dan ijzerpoeder met een grotere deeltjesgrootte). Hierdoor vinden er (per tijdseenheid) meer/vaker (effectieve) botsingen plaats (waardoor de reactiesnelheid hoger is/de reactie sneller verloopt).

Toelichting puntenscore:
- Juist verband gegeven tussen de deeltjesgrootte van het ijzerpoeder en de verdelingsgraad/het (contact)oppervlak/het reactieoppervlak = 1 punt.
- Juist verband gegeven tussen de verdelingsgraad/het (contact)oppervlak/het reactieoppervlak en het aantal botsingen = 1 punt.
Opmerking
Ken 1 punt toe indien slechts een juist verband is gegeven tussen de deeltjesgrootte van het ijzerpoeder en het aantal botsingen.

Vraag 11 (1 punt)

De verbranding van ijzerpoeder in ruimte II verloopt specifiek: de zuurstof reageert aan het oppervlak van de ijzerpoederdeeltjes en er vormt zich een korst van ijzeroxide. Dit is weergegeven in figuur 1. De korst wordt steeds dikker en uiteindelijk blijft er een vast deeltje over dat voornamelijk uit Fe₂O₃ bestaat.

Wanneer ijzerpoederdeeltjes reageren in ruimte II nemen ze in massa toe. Wanneer de poederdeeltjes na de verbranding groot en zwaar genoeg zijn, zakken ze naar de onderkant van de verbrandingskamer en komen ze in een opvangruimte terecht (ruimte III).

Geef een verklaring voor het toenemen van de massa van de poederdeeltjes.

Er zijn meerdere juiste antwoorden mogelijk. Deze antwoorden zijn allemaal correct:
- IJzer is/IJzeratomen zijn gebonden aan zuurstof(atomen) waardoor de massa is toegenomen.
- De massa is toegenomen doordat zuurstof erbij is gekomen/zuurstofatomen erbij zijn gekomen.

Vraag 12 (1 punt)

De overgebleven gassen uit de lucht worden in ruimte II verhit, door de warmte die vrijkomt bij de verbranding van ijzerpoeder (de uitwerkbijlage kun je downloaden door bovenaan de pagina op de downloadknop te klikken). De hete gassen worden boven uit ruimte II afgetapt en gebruikt voor de productie van hete stoom. Hiervoor moet de energie van de hete gassen via een apparaat (IV) worden overgedragen aan water. Het symbool voor dit apparaat is in figuur 2 weergegeven. Met de gevormde hete stoom wordt een stoomturbine (V) met elektriciteitsgenerator (VI) aangedreven. De stoom die uit de stoomturbine komt, wordt afgekoeld in een koeler (VII) en het gevormde afgekoelde water wordt weer naar het apparaat (IV) teruggevoerd.

Geef de naam van het apparaat (IV) dat is weergegeven in figuur 2.

Vul een antwoord in.

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

Klopt! Het gegeven antwoord is juist.

warmtewisselaar

Toelichting antwoord:

De naam van het apparaat kun je vinden in Binas-tabel 38B (Scheikundige symbolen).

Vraag 13 (2 punten)

Vul het blokschema op de uitwerkbijlage aan (de uitwerkbijlage kun je downloaden door bovenaan de pagina op de downloadknop te klikken).

Teken het symbool voor het apparaat (IV) en verbind deze met de stoomturbine (V) en met de koeler (VII).
Geef aan welke waterstroom afgekoeld water en welke waterstroom hete stoom bevat.
Noteer de letters van onderstaande stofstromen op de juiste plek in het blokschema:
- A hete gassen
- B afgekoelde gassen

Toelichting antwoord:

Uit de tekst kan worden gehaald dat de hete gassen uit ruimte II worden afgetapt voor productie van hete stoom en dat hiervoor de energie van de hete gassen via een apparaat (IV) moeten worden overgedragen aan water. Het apparaat (IV) komt dus boven ruimte II met daarheen een pijl met de letter A (hete gassen). In apparaat (IV) wordt water verwarmt. Hierdoor koelen de gassen af. Uit apparaat (IV) komt een pijl met de letter B (afgekoelde gassen).

Je kunt ook uit de tekst halen dat met de gevormde hete stoom wordt een stoomturbine (V) met elektriciteitsgenerator (VI) aangedreven. Teken de peil van de stoom uit apparaat (IV) naar de stoomturbine (V) met hierbij de tekst hete stoom.

In de tekst staat dat de stoom die uit de stoomturbine komt, wordt afgekoeld in een koeler (VII) en het gevormde afgekoelde water wordt weer naar het apparaat (IV) teruggevoerd. Teken een pijl van koeler (VII) naar apparaat (IV). Hierbij hoort de tekst afgekoeld water.

Toelichting puntenscore:
- Het getekende apparaat (IV) is op een juiste manier verbonden met de stoomturbine en met de koeler = 1 punt.
- De letters A en B zijn juist geplaatst en de waterstromen “afgekoeld water” en “hete stoom” zijn juist geplaatst = 1 punt.

Vraag 14 (2 punten)

Het ontstane ijzeroxide bestaat voornamelijk uit Fe₂O₃ en is opgevangen in ruimte III. Dit Fe₂O₃ wordt vervolgens in een recyclingproces weer omgezet tot ijzerpoeder. Deze terugwinning van ijzer is mogelijk door Fe₂O₃ te laten reageren met waterstof. Hierbij ontstaan ijzer en water.

Geef de vergelijking voor de reactie van Fe₂O₃ met waterstof.

Fe₂O₃ + 3 H₂ → 2 Fe + 3 H₂O

Toelichting antwoord:

In de tekst staat Fe₂O₃ wordt weer omgezet tot ijzerpoeder door Fe₂O₃ te laten reageren met waterstof en dat hierbij ijzer en water ontstaat. De verschillende atomen kunnen worden teruggevonden in het online periodiek systeem op exactwatjezoekt.nl en/of in Binas-tabel 99. Waterstof is een twee-atomig element, dus H_2.IJzer is Fe en water is H₂O.

Hieruit volgt de formule: Fe₂O₃ + H2 → Fe + H₂O.

Vervolgens moet de formule kloppend worden gemaakt, dus evenveel atomen zowel aan de linker- als de rechterkant van de pijl.

Dit geeft Fe₂O₃ + 3 H2 → 2 Fe + 3 H₂O.

Toelichting puntenscore:
- H₂ voor de pijl en H₂O na de pijl = 1 punt.
- Fe₂O₃ voor de pijl en Fe na de pijl en elementbalans juist in een vergelijking met uitsluitend de juiste formules voor en na de pijl = 1 punt.
Opmerking
Ken 1 punt toe indien de volgende vergelijking is gegeven: Fe₂O₃ + 6 H → 2 Fe + 3 H₂O.

Vraag 15 (2 punten)

In het eerder weergegeven blokschema op de uitwerkbijlage ontbreekt een blok voor het recyclingproces (de uitwerkbijlage kun je downloaden door bovenaan de pagina op de downloadknop te klikken).

Maak op de uitwerkbijlage het blokschema compleet.

Teken een blok voor het recyclingproces.
Teken de pijlen van de ontbrekende stofstromen.
Noteer de nummers van de onderstaande stoffen bij de juiste pijlen.
- 1 ijzer
- 2 ijzeroxide
- 3 water
- 4 waterstof

Toelichting antwoord:

Uit de tekst kan worden gehaald dat het recyclingsproces bestaat uit het terug omzetten van Fe₂O₃ en Fe₂O₃is opgevangen in ruimte III. Teken een pijl vanuit ruimte III van de recyclekamer. Deze stofstroom bestaat uit ijzeroxide (2) en krijgt daarom cijfer 2.

Je kunt ook uit de tekst halen dat voor het omzetten van ijzeroxide naar ijzer waterstof nodig is. Dus er gaat een stofstroom met cijfer 4 (waterstof) naar het blokje recyclingproces. Hieruit komt water met pijl 3 en een pijl met ijzer (1). Deze gaat naar de opslag voor ijzerpoeder I, omdat dit opnieuw gebruikt gaat worden.

Toelichting puntenscore:
- Een blok voor het recyclingproces getekend en het blok verbonden, zowel met ruimte III als met ruimte I = 1 punt
- Pijlen in en uit het getekende blok juist en alle nummers juist = 1 punt
Opmerking
Als in plaats van de juiste nummers, juiste formules of stofnamen zijn gegeven, wordt dit niet fout gerekend.

Ga naar de volgende opgaven van het eindexamen scheikunde havo 2022 tijdvak 2.

Bron: examenblad.nl

Bekijk ook eens

Lees meer

Bekijk alles

Kom je er nog niet uit?

Stap 1

Zoek verder in hulp bij leren

Stap 2

Stel de vraag in de vraagbaak

Eindexamen

Metal fuels

Vak

Scheikunde

Niveau

Havo

Leerjaar

5

Metal fuels

Vraag 10 (2 punten)

Toelichting puntenscore:

Vraag 11 (1 punt)

Vraag 12 (1 punt)

Toelichting antwoord:

Vraag 13 (2 punten)

Toelichting antwoord:

Toelichting puntenscore:

Vraag 14 (2 punten)

Toelichting antwoord:

Toelichting puntenscore:

Vraag 15 (2 punten)

Toelichting antwoord:

Toelichting puntenscore:

Bekijk ook eens

Eindexamen

Examenopgaven over methaan uit hout - scheikunde

Eindexamen

Alcohol in de auto

Eindexamen

Brons

Eindexamen

Maniok

Eindexamen

Hard water

Eindexamen

Zalmbatterijtje

Eindexamen

Examenopgaven over bioPAD® - scheikunde

Eindexamen

Battolyser

Eindexamen

Alcoholen uit CO2

Eindexamen

Houtspons

Kom je er nog niet uit?

Methaan uit hout

Maak kennis met Elvira de technisch verkoopadviseur

Actief aan de slag met vernieuwing