Hulp bij leren Eindexamens

Scheikunde – havo – 2023 – tijdvak 1 – deel 5

eindexamen Alle eindexamens

Eindexamen

Scheepvaart over op LNG?

Vak

Scheikunde

Niveau

Havo

Leerjaar

5

Dit zijn opgaven 28 t/m 34 uit het eindexamen scheikunde havo 2023 tijdvak 1.

Je hebt de uitwerkbijlage nodig voor vraag 30 en 33. Deze is bovenaan de pagina te downloaden onder .

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

Scheepvaart over op LNG?

Schepen varen grotendeels op stookolie. Stookolie is een van de destillatiefracties van aardolie. Deze fractie bevat behalve koolwaterstoffen ook zwavelverbindingen. Daardoor komt bij de verbranding in de scheepsmotoren zwaveldioxide (SO₂) vrij. De uitstoot van zwaveldioxide, maar ook van koolstofdioxide, stikstofoxiden en fijnstof leidt in havens en steden tot milieuproblemen.

Vraag 29 (4 punten)

Een groot cruiseschip verbruikt zoʼn 2,4 x 10⁵ kg stookolie per dag. Volgens nieuwe milieueisen moet het gehalte zwavel in stookolie wereldwijd omlaag. In Europa geldt de norm van 0,1 massaprocent S.

Bereken het aantal kg zwaveldioxide (SO₂) dat maximaal ontstaat bij de verbranding van 2,4 x 10⁵ kg stookolie die voldoet aan de Europese norm. Geef de uitkomst in het juiste aantal significante cijfers.

Geef de uitkomst in het juiste aantal significante cijfers en gebruik ^ als het exponent in je antwoord (6,7×10^-2 = 6,7×10^-2).

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.

Er ontstaat maximaal 5 x 10² kg zwaveldioxide.

Toelichting antwoord:

De massa zwavel in 2,4 x 10⁵ kg stookolie is 2,4 x 10⁵ x (0,1/10²) = 2,4 x 10² (kg).

De relatieve atoommassa’s van zwavel en zwaveldioxide zijn terug te vinden in het online periodiek systeem op exactwatjezoekt.nl en/of in Binas-tabel 99.
- De relatieve atoommassa van zwavel = 32,06. Het aantal mol zwavel in 2,4 x 10⁵ kg stookolie is (2,4 x 10² x 10³) / 32,1 = 7,5 x 10³ (mol).
- De relatieve atoommassa van zwaveldioxide = 32,06 + O₂ = 32,1 + 16,0 + 16,0 = 64,1. Het aantal kg zwaveldioxide dat maximaal ontstaat is dus (7,5 x 10³x 64,1) / 10³ = 5 x 10² (kg).
Toelichting puntenscore:
- Verwerking van 0,1% (S) = 1 punt.
- Omrekening naar de chemische hoeveelheid zwavel = 1 punt.
- Omrekening naar de massa in kg zwaveldioxide = 1 punt.
- Significantie = 1 punt.
Opmerkingen
- Als de uitkomst in twee significante cijfers is gegeven, dit goed rekenen.
- Als is gerekend met 0,15% in plaats van met 0,1%, dit niet aanrekenen.

Vraag 30 (2 punten)

LNG (liquified natural gas, ofwel vloeibaar aardgas) is een zwavelvrij alternatief voor stookolie. LNG wordt gemaakt uit aardgas. Aardgas bestaat voornamelijk uit methaan, met kleine hoeveelheden koolstofdioxide, waterstofsulfide (H₂S) en waterdamp. In figuur 1 is het productieproces van LNG vereenvoudigd en onvolledig weergegeven.

In ruimte I worden CO₂ en H₂S door middel van een waterige oplossing (oplossing A) uit het aardgas verwijderd. In ruimte II wordt het ontstane mengsel gescheiden. Hierbij worden de gassen CO₂ en H₂S afgescheiden van oplossing A en in een ander proces verder verwerkt. Oplossing A wordt volledig gerecirculeerd. Neem hierbij aan dat er geen verlies optreedt van water uit oplossing A.

Het gereinigde aardgas wordt ‘gedroogd’ in ruimte III. De waterdamp die nog in het aardgas aanwezig is, wordt hier verwijderd. Het gedroogde aardgas gaat naar ruimte IV. Hier wordt het afgekoeld tot het aardgas vloeibaar is geworden. Dit vloeibare aardgas heet LNG. Vervolgens wordt LNG in grote tanks opgeslagen. Het onvolledige blokschema is op de uitwerkbijlage (deze is bovenaan de pagina te downloaden) nogmaals weergegeven.

Maak het blokschema compleet.

Noteer op de stippellijntjes de juiste nummers van de volgende stoffen
1. CO₂
2. gedroogd aardgas
3. H₂O
4. H₂S
5. oplossing A
Je moet sommige nummers meer dan één keer gebruiken.
Verwerk het hergebruik van oplossing A.

Toelichting antwoord:
1. CO₂ wordt in ruimte I van het aardgas verwijderd, In ruimte II wordt CO₂ verder afgescheiden van de oplossing A.
2. Gedroogd aardgas ontstaat na ruimte III.
3. H₂O wordt verwijderd in ruimte III.
4. H₂S wordt in ruimte I van het aardgas verwijderd, In ruimte II wordt H₂S verder afgescheiden van de oplossing A.
5. Oplossing A helpt om de stoffen uit het aardgas te verwijderen, deze oplossing wordt weer hergebruikt.
Toelichting puntenscore:
- Uitsluitend de cijfers van ontbrekende stoffen bij de juiste pijlen geplaatst = 1 punt.
- Recirculatie van stofstroom 5 weergegeven als gesloten stofstroom van ruimte II naar ruimte I = 1 punt.
Opmerkingen
- Als de stoffen zijn weergegeven met de juiste naam of formule, dit niet aanrekenen.
- Als bij de stofstroom uit I naar II behalve nummer 1 en 4 en 5 ook nummer 3 is gegeven en/of bij de recirculatie behalve nummer 5 ook nummer 3 is gegeven, dit niet aanrekenen.
- Als de uitstroom van stof 1 en 4 is weergegeven als twee afzonderlijke stofstromen, dit goed rekenen.

Vraag 31 (2 punten)

Methyldiëthanolamine (afgekort MDEA) is een stof die vaak wordt gebruikt in oplossing A.

Leg uit dat MDEA oplosbaar is in water. Gebruik in je uitleg de structuurformule van MDEA.

Er zijn meerdere juiste antwoorden mogelijk. Deze antwoorden zijn allemaal correct:
- MDEA-moleculen bevatten OH-groepen/hydroxylgroepen en kunnen daarmee waterstofbruggen vormen (met watermoleculen/H₂O-moleculen. Dus MDEA is oplosbaar in water).
- MDEA-moleculen bevatten OH-groepen/hydroxylgroepen. MDEA is hydrofiel/polair (en dus is MDEA oplosbaar in water).
Toelichting puntenscore:
- MDEA(-moleculen) bevat(ten) OH (-groepen)/hydroxylgroep(en) = 1 punt.
- MDEA(-moleculen) vormt/vormen dus waterstofbruggen / MDEA is hydrofiel/polair = 1 punt.
Opmerkingen
- Een antwoord als het volgende goed rekenen: MDEA bevat een N-atoom dat waterstofbruggen kan maken (met watermoleculen).
- Een antwoord als het volgende goed rekenen: MDEA bevat OH en kan daarmee waterstofbruggen vormen.

Vraag 32 (2 punten)

In ruimte III wordt gereinigd aardgas ‘gedroogd’. Dit drogen gebeurt met behulp van een zogeheten ‘moleculaire zeef’ (figuur 2). Een moleculaire zeef is geen zeef zoals we die uit de keuken kennen. Het zijn korrels van een stof met veel kleine poriën. Watermoleculen kunnen in de poriën, maar methaanmoleculen zijn daarvoor te groot. In de poriën worden de watermoleculen gebonden. Een moleculaire zeef maakt gebruik van twee scheidingsmethoden.

Geef de namen van deze twee scheidingsmethoden.

Vul bij het antwoord alle antwoorden in met een spatie tussen elk antwoord.

Vul een antwoord in.

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

Klopt! Het gegeven antwoord is juist.

Filtratie/Zeven en adsorptie.

Toelichting antwoord:

Het opnemen in de poriën is de adsorptie en de methaanmoleculen die langs de korrels heen bewegen is de filtratie/het zeven.

Toelichting puntenscore:
- Filtratie/Zeven juist = 1 punt.
- Adsorptie juist = 1 punt.

Vraag 33 (3 punten)

Als het water niet zou worden verwijderd in ruimte III, zou het water in ruimte IV tot problemen leiden. Dit kan worden afgeleid uit de temperatuurgrenzen waarbinnen in ruimte IV vloeibaar aardgas (vloeibaar methaan) wordt verkregen.

Leg uit dat water in ruimte IV tot problemen leidt. Voer hiervoor op de uitwerkbijlage de volgende opdrachten uit:

Leid de temperatuurgrenzen af waarbinnen in ruimte IV vloeibaar aardgas wordt verkregen. Gebruik Binas-tabel 42 of ScienceData-tabel 8.3.
Geef aan waarom water in ruimte IV tot problemen leidt.
Geef een voorbeeld van een probleem dat kan ontstaan wanneer water achterblijft in ruimte IV.

Temperatuurgrenzen waarbinnen in ruimte IV vloeibaar aardgas wordt verkregen:
- (iets boven) 91 K/–182 °C en (iets onder) 112 K/–161 °C (Binas tabel 42)
- (iets boven) 91 K/–182 °C en (iets onder) 111 K/–162 °C (ScienceData tabel 8.3)
Water in ruimte IV leidt tot problemen omdat (de temperatuur in ruimte IV is lager dan het smeltpunt van water en) water zal bevriezen/stollen (in ruimte IV).

Er zijn meerdere juiste voorbeelden van problemen. Deze antwoorden zijn allemaal correct:
- Door het gevormde ijs kan de reactor verstopt raken.
- Doordat het water bevriest (en uitzet als gevolg daarvan) kan de reactor barsten.
- Na verloop van tijd zal ruimte IV (te) vol raken met ijs (als het water/ijs niet wordt afgevoerd). Het rendement is daardoor lager.
- Methaan wordt in ijs ingekapseld waardoor het rendement lager wordt.
Toelichting puntenscore:
- Juiste temperatuurgrenzen van ruimte IV = 1 punt.
- Inzicht dat water in ruimte IV bevriest = 1 punt.
- Juist voorbeeld van een probleem = 1 punt.

Vraag 34 (2 punten)

In discussies over duurzaamheid van brandstoffen wordt de volgende stelregel gehanteerd: “Hoe lager de C/H-verhouding in een brandstof is, hoe meer energie er zal vrijkomen bij de verbranding van 1 gram stof en hoe minder CO₂ er wordt gevormd per kJ geproduceerde energie.” De C/H-verhouding berekent men als volgt:

Laat zien welke stof het duurzaamst is: LNG (vloeibaar methaan) of stookolie (C₃₀H₆₂). Gebruik in je uitleg een berekening van de C/H-verhoudingen van beide stoffen.

LNG bestaat uit methaan, de molecuulformule van methaan is CH₄. Methaan heeft een C-atoom en vier H-atomen. De C/H-verhouding is bij LNG dus 1/4 = 0,25.

De molecuulformule van stookolie is C₃₀H₆₂. Stookolie heeft 30 C-atomen en 62 H-atomen. De C/H verhouding is bij stookolie dus 30/62 = 0,48.

De verhouding is bij LNG lager en dus is LNG het duurzaamst, aangezien er per joule vrijgekomen energie minder CO₂ geproduceerd wordt.

Toelichting puntenscore:
- Juiste C/H-verhouding voor LNG = 1 punt.
- Juiste C/H-verhouding voor stookolie en consequente conclusie = 1 punt.

Dit is het einde van het examen scheikunde havo 2023 tijdvak 1.

Bron: examenblad.nl

Bekijk ook eens

Scheikunde | Havo | 5

Eindexamen

Palladiumvanger

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

Scheepvaart over op LNG?

Vak

Scheikunde

Niveau

Havo

Leerjaar

5

Scheepvaart over op LNG?

Vraag 28 (1 punt)

Vraag 29 (4 punten)

Toelichting antwoord:

Toelichting puntenscore:

Vraag 30 (2 punten)

Toelichting antwoord:

Toelichting puntenscore:

Vraag 31 (2 punten)

Toelichting puntenscore:

Vraag 32 (2 punten)

Toelichting antwoord:

Toelichting puntenscore:

Vraag 33 (3 punten)

Toelichting puntenscore:

Vraag 34 (2 punten)

Toelichting puntenscore:

Bekijk ook eens

Eindexamen

Palladiumvanger

Eindexamen

Battolyser

Eindexamen

Lood in wijn

Eindexamen

Wasmiddel verwijdert vlekken

Eindexamen

Toner

Eindexamen

Ethyllactaat

Eindexamen

Lithium-ionbatterij

Eindexamen

Bromide in grondwater

Eindexamen

Groen is niet vers

Eindexamen

Eiwitvertering

Kom je er nog niet uit?

Examenopgaven over uitstoot - Scheikunde

Tim onderzoekt waterstof als grondstof

Zet je in voor een schoner milieu