Hulp bij leren Eindexamens

Scheikunde – havo – 2022 – tijdvak 3 – deel 4

Alle eindexamens

Eindexamen

Zalmbatterijtje

Vak

Scheikunde

Niveau

Havo

Leerjaar

5

Dit zijn opgaven 17 t/m 22 uit het eindexamen scheikunde havo 2022 tijdvak 3.

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

Zalmbatterijtje

Zalmen leggen grote afstanden af in rivieren. Om deze verplaatsingen te kunnen volgen, wordt een aantal zalmen voorzien van een zendertje. De energie voor deze zendertjes wordt geleverd door zilveroxidebatterijtjes. De volgende halfreacties vinden plaats bij stroomlevering:

Ag₂O + H₂O + 2 e^– → 2 Ag + 2 OH^–
Zn + 2 OH^–→ ZnO + H₂O + 2 e^–

Vraag 18 (2 punten)

De zilveroxidebatterijtjes zijn te groot en te zwaar voor jonge zalm. Daarom hebben Amerikaanse onderzoekers een kleiner en lichter batterijtje, een zogenoemd zalmbatterijtje, ter grootte van een rijstkorrel ontwikkeld. In figuur 1 is de opbouw van het batterijtje schematisch weergegeven.

Het batterijtje wordt als volgt gemaakt:

Een aluminiumgaasje wordt ingesmeerd met een pasta van carbofluor.
Dit gaasje wordt tussen twee dunne laagjes polypropeen (PP) gelegd.
Daarop komt een dun velletje lithium.
Aan de elektroden (het aluminiumgaasje en het lithiumvelletje) zijn koperdraadjes bevestigd.
De vier laagjes worden opgerold en in een kokertje gestopt.
Het kokertje wordt gevuld met elektrolyt en daarna dichtgemaakt.
Alleen de twee koperdraadjes steken uit het kokertje.

De elektrolyt is een organisch oplosmiddel waarin de stof LiPF₆ is opgelost. LiPF₆ bestaat uit twee soorten deeltjes: Li⁺ en PF₆⁻. Carbofluor wordt aangeduid met de formule CF_x. In deze formule is x een getal dat kleiner is dan 1,25.

Wanneer het batterijtje stroom levert, treden de volgende halfreacties op:

CF_x + x e^– → C + x F ^–
Li → Li+ + e^–

Leg uit of de elektrode met carbofluor de positieve of de negatieve elektrode is.

Carbofluor is de oxidator/neemt elektronen op. Dus is de elektrode met carbofluor is de positieve elektrode.

Toelichting puntenscore:
- Carbofluor is de oxidator / neemt elektronen op = 1 punt.
- Consequente conclusie = 1 punt.

Vraag 19 (2 punten)

Figuur 2 toont een microscoopopname van een deel van het laagje polypropeen.

In figuur 2 is te zien dat het polypropeen niet dicht is, maar gaatjes heeft.

Leg uit dat de gaatjes noodzakelijk zijn voor de werking van het batterijtje.

Er zijn meerdere juiste antwoorden mogelijk. Deze antwoorden zijn allemaal correct:
- Als het polypropeen geen gaatjes zou hebben, dan zouden de ionen (uit de elektrolyt) de elektroden niet geleidend met elkaar kunnen verbinden.
- Zonder gaatjes in polypropeen kunnen de ionen (uit de elektrolyt) niet voor een gesloten stroomkring zorgen. Er loopt dan geen stroom.
Toelichting puntenscore:
- Inzicht dat de elektroden geleidend met elkaar in verbinding moeten staan / de stroomkring gesloten moet
  zijn = 1 punt.
- Inzicht dat de elektrolyt ionen bevat = 1 punt.
Opmerkingen
- Geef 1 punt indien een antwoord is gegeven als: ‘De elektrolyt moet kunnen bewegen tussen de elektroden/moet de elektroden (geleidend) met elkaar verbinden.’
- Geef o punten indien een antwoord is gegeven als: ‘Het oplosmiddel moet kunnen bewegen tussen de elektroden.’

Vraag 20 (3 punten)

Geef de structuurformule van een fragment van polypropeen. Dit fragment moet komen uit het midden van een molecuul en drie monomeereenheden bevatten.

Toelichting antwoord:

Teken eerst de drie keer de structuurformule van propeen. Dit kan met behulp van Binas tabel 66D.

Propeen bestaat uit 3 C-atomen met één dubbele binding en voor de rest H-atomen. Daarna komt op de plek van de dubbele binding een enkele binding en binden de losse propeen atomen aan elkaar om polypropeen te vormen. Omdat het om de midden van de keten gaat, komt er aan beide zijden een ~.

Toelichting puntenscore:
- Keten van 6 koolstofatomen met enkelvoudige bindingen ertussen = 1 punt.
- Methylgroepen op de juiste wijze aan de keten verbonden = 1 punt.
- Waterstofatomen op de juiste wijze aan de keten verbonden en de uiteinden van de getekende keten juist weergegeven, bijvoorbeeld met ~ = 1 punt.
Opmerking
Geef 1 punt indien een van de volgende antwoorden is gegeven:

Vraag 21 (2 punten)

Een van de redenen waarom in het zalmbatterijtje lithium wordt gebruikt in plaats van zink, is dat 1,00 gram lithium meer elektronen kan leveren dan 1,00 gram zink.

Toon dit aan met behulp van een berekening.

Gebruik het online periodiek systeem op exactwatjezoekt.nl en/of Binas-tabel 99 om het aantal elektroden wat een atoom kan afstaan of opnemen en de molaire massa’s op te zoeken. Hier komt uit:
- Li → Li⁺ + e^–, dus de molverhouding van lithium tot elektronen is 1 Li : 1 e^–.
- Zn → Zn ²⁺ + 2 e^–, dus de molverhouding van zink tot elektronen is 1 Zn : 2 e^–.
- De molaire massa van Li is 6,941 en van Zn is 65,38.
Gebruik vervolgens de formule n = m/M. De massa is 1 gram.
- Voor lithium: n = m/M = 1 / 6,941 = 0,144 mol. Dus 1 gram lithium levert 0,144 mol elektronen.
- Voor zink: n = m/M = 1 / 65,4 = 0,0153 mol. Dus 1 gram zink levert 2 x 0,0153 = 0,0306 mol elektronen.
1,00 gram lithium levert daarom meer elektronen dan 1,00 g zink.

Toelichting puntenscore:
- Berekening van de chemische hoeveelheden Li en Zn = 1 punt.
- Juiste verwerking van het inzicht dat 1 mol Li 1 mol elektronen levert en 1 mol Zn₂ mol elektronen levert (en conclusie) = 1 punt.

Vraag 22 (3 punten)

Bereken het maximale aantal dagen dat een zalmbatterijtje energie kan leveren voor het zendertje waarmee de zalm is uitgerust. Gebruik hierbij de volgende gegevens:

De massa van het batterijtje is 100 mg.
De verhouding energie/massa van het batterijtje is 799 J g^‒1.
Het zendertje geeft één signaal per drie seconden.
Voor ieder signaal is 1,0 · 10^‒4 J nodig.

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.

Het maximale aantal dagen dat een zalmbatterijtje energie kan leveren voor het zendertje is 27.

Toelichting antwoord:

Er zijn meerdere juiste berekeningen. Deze berekeningen zijn allemaal correct:
1. In de tekst staat dat de massa van de batterij 100 mg is. Dat staat gelijk aan 0,100 gram.
  
  In de tekst staat ook dat de verhouding energie/massa van het batterijtje 799 J g^‒1is. Bij 0,100 gram is dit dus 79,9 J.
  
  Voor ieder signaal is 1,0 · 10^‒4 J nodig, dus de batterij kan 79,9 / 1,0 · 10^‒4 = 7,99 · 10 ⁵signalen leveren.
  
  Het zendertje geeft één signaal per drie seconden. Dit geeft 7,99 · 10 ⁵ x 3 = 239,7 · 10 ⁵ seconde.
  
  Het aantal seconden in een dag is 60 x 60 x 24 = 86400 seconden.
  
  239,7 · 10 ⁵ / 86400 = 27,7 dagen. Het batterijtje kan dus maximaal 27 dagen energie leveren.
Toelichting puntenscore:

Berekening 1 & 2:
- Berekening van de energie in het batterijtje = 1 punt.
- Berekening van de energie die het aantal signalen per dag kost = 1 punt.
- Omrekening naar het maximale aantal dagen dat het batterijtje energie kan leveren = 1 punt.
Berekening 3:
- Berekening van de energie in het batterijtje = 1 punt.
- Omrekening naar het totaal aantal signalen = 1 punt.
- Omrekening naar het maximale aantal dagen dat het batterijtje energie kan leveren = 1 punt.
Opmerking
Wanneer in een overigens juiste berekening het antwoord 28 of 27,7 (dagen) is gegeven, dit goed rekenen.

Ga naar de volgende opgaven van het eindexamen scheikunde havo 2022 tijdvak 3.

Vragen 16 t/m 21 uit eindexamen scheikunde havo 2022 tijdvak 2.

Lees meer

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

Zalmbatterijtje

Vak

Scheikunde

Niveau

Havo

Leerjaar

5

Zalmbatterijtje

Vraag 17 (2 punten)

Toelichting antwoord:

Toelichting puntenscore:

Vraag 18 (2 punten)

Toelichting puntenscore:

Vraag 19 (2 punten)

Toelichting puntenscore:

Vraag 20 (3 punten)

Toelichting antwoord:

Toelichting puntenscore:

Vraag 21 (2 punten)

Toelichting puntenscore:

Vraag 22 (3 punten)

Toelichting antwoord:

Toelichting puntenscore:

Bekijk ook eens

Eindexamen

Battolyser

Eindexamen

Lithium-ionbatterij

Eindexamen

Brons

Eindexamen

Maniok

Eindexamen

Hard water

Eindexamen

Examenopgaven over methaan uit hout - scheikunde

Eindexamen

Examenopgaven over bioPAD® - scheikunde

Eindexamen

Houtspons

Eindexamen

Metal fuels

Eindexamen

BioGlue®

Kom je er nog niet uit?

Examenopgaven over een lithium-ionbatterij - Scheikunde

Een lekker kleurtje

Levende plastics