Vraag 1 (2 punten)

1. De E-factor is 0,74.

   Toelichting antwoord:

   De E-factor is te berekenen met de formule:

   $E–factor=\frac{massa beginstoffen – massa werkelijke opbrengst}{massa werkelijke opbrengst}$

   Er zijn meerdere juiste berekeningen. Deze berekeningen zijn allemaal correct:

   1. Uitgaande van 1 mol bisfenol-A geldt voor deze reactievergelijking dat: massa beginstoffen = massa 1 mol bisfenol-A + massa Fosgeen + 2 x massa NaOH = 228 + 98,9 + 2 x 40,0 = 406,9 (g).
       
      De massa werkelijke opbrengst = 1 mol monomeereenheid polycarbonaat x rendement = (254 x  0,92) = 233,68 (g).
       
      Invullen van de formule geeft: (406,9 – 233,68)/ (233,86) = 0,74127…. = afgerond 0,74.
   2. 

    

   Toelichting puntenscore:

   • Gebruik van de juiste molaire massa’s en verwerking van de bijbehorende coëfficiënten = 1 punt.
   • De rest van de berekening juist = 1 punt.

Vraag 2 (3 punten)

1. De vormingswarmte van DMC is -4,89 x 10⁵ J per mol.

   Toelichting antwoord:

   De vormingswarmte is te berekenen met behulp van de formule van de reactiewarmte: reactiewarmte = -vormingswarmte beginstoffen + vormingswarmte reactieproducten = -E_begin + E_eind.

   De reactiewarmte is gegeven en is +0,67 x 10⁵ J per mol DMC.

   E_{begin =} de vormingswarmte van 2 CH₃OH + de vormingswarmte van CO₂.

   • De vormgingswarmte van CH₃OH is gegeven = –2,02 x 10⁵ J mol^–1.
   • De vormingswarmte van CO₂ is terug te vinden in Binas-tabel 57 en is -3,94 x 10⁵ J mol^–1.

   Dus E_begin = 2 x (-2,02 x 10⁵) + (-3,94 x 10⁵).

   E_eind =  de vormingswarmte van  DMC + de vormingswarmte van H₂O(g).

   • De vormgingswarmte van DMC wil je te weten komen.
   • De vormingswarmte van H₂O(g) is terug te vinden in Binas-tabel 57 en is -2,42 x 10⁵ J mol^–1.

   Dus E_eind = (E_DMC) + (-2,42 x 10⁵).

   Invullen van de formule geeft: +0,67 x 10⁵ = -[2 x (-2,02 x 10⁵) + (-3,94 x 10⁵)]  + [(E_DMC)+(-2,42 x 10⁵)].
   Herschrijven geeft: (E_DMC) =  +0,67 x 10⁵ + [2 x (-2,02 x 10⁵) + (-3,94 x 10⁵)] -(-2,42 x 10⁵) = -4,89 x 10⁵.

   Dus de vormingswarmte van DMC is -4,89 x 10⁵ J mol^-1.

   Toelichting puntenscore:

   • Juiste absolute waardes van de vormingswarmtes = 1 punt.
   • Verwerking van de coëfficiënten = 1 punt.
   • Rest van de berekening juist en de eenheid juist.

    

   Opmerking
   De volgende berekening goed rekenen: +0,67 – 2 x 2,02 – 3,94 + 2,42 = -4,89 x 10⁵ J mol^-1.

Vraag 3 (3 punten)

1. 

   Toelichting antwoord:

   Met katalysator is de energie in de geactiveerde toestand lager dan zonder katalysator.

   Toelichting puntenscore:

   • Het niveau van de geactiveerde toestand in energiediagram 1 hoger getekend dan in energiediagram 2 en bijschrift juist = 1 punt.
   • Het niveau van de reactieproducten in energiediagram 1 hoger dan het niveau van de beginstoffen en lager dan het niveau van de geactiveerde toestand getekend en bijschrift juist = 1 punt.
   • Het niveau van de reactieproducten in energiediagram 2 op dezelfde hoogte getekend als in energiediagram 1 en bijschrift juist = 1 punt.

    

   Opmerking
   Als in het antwoord bij één of meer van de getekende energieniveaus geen bijschrift of een onjuist bijschrift is gezet, dit slechts eenmaal aanrekenen.

Vraag 4 (2 punten)

1. 

   Toelichting antwoord:

   De evenwichtsvoorwaarde is te berekenen met: K = concentraties rechts van de pijl / concentraties links van de pijl.

   Toelichting puntenscore:

   • K = (Q) en inzicht dat stoffen links van de pijl in de noemer van Q staan en stoffen rechts van de pijl in de teller van Q = 1 punt.
   • In Q de concentraties / de partiële drukken opgenomen met de juiste exponenten en vermenigvuldigd = 1 punt.

    

   Opmerking
   Als de kandidaat K_z noteert in plaats van K, dit niet aanrekenen.

Vraag 5 (2 punten)

1. Het water/Een reactieproduct wordt aan het reactiemengsel onttrokken. Het evenwicht verschuift daardoor naar rechts/wordt aflopend (waardoor het rendement van de vorming van DMC omhoog gaat).

   Toelichting puntenscore:

   • Water/Een reactieproduct wordt onttrokken aan het evenwicht = 1 punt.
   • Het evenwicht verschuift naar rechts/wordt aflopend= 1 punt.

Vraag 6 (4 punten)

1. Er zijn meerdere juiste mogelijkheden. Deze antwoorden zijn allemaal correct:

   • De structuurformule van cyanopyridine is .
      
     In een molecuul picolinamide komt een NH-/CO-/NH₂-groep voor en in een molecuul cyanopyridine niet. Moleculen picolinamide vormen dus onderling waterstofbruggen (en moleculen cyanopyridine niet, waardoor het kookpunt van picolinamide hoger is).
   • De structuurformule van cyanopyridine is .
      
     Een molecuul picolinamide heeft een grotere molecuulmassa (C₆H₆N₂O, massa = ±122 u)/is een groter molecuul dan een molecuul cyanopyridine (C₆H₄N₂, massa = ±104 u). Moleculen picolinamide hebben dus sterkere vanderwaalsbindingen met elkaar dan moleculen cyanopyridine (waardoor het kookpunt van picolinamide hoger is).

    

   Toelichting puntenscore:

   • Een structuurformule die voldoet aan de molecuulformule C₆H₄N₂ = 1 punt.
   • De ~C≡N-groep juist = 1 punt.
   • Een relevant verschil in de structuur/massa/grootte van de moleculen van beide stoffen = 1 punt.
   • De soort binding die hiermee samenhangt = 1 punt.

Vraag 7 (3 punten)

1. 

   Toelichting antwoord:

   Cyanopyridine en picolinamide worden in S1 gescheiden tot afzonderlijke stromen dus worden daar aan vast getekend.

   Vervolgens wordt picolinamide in reactor 4 volledig omgezet in water en cyanopyridine.

   Ten slotte wordt cyanopyridine weer hergebruikt, terwijl het water als afvalstroom de fabriek verlaat.

   Toelichting puntenscore:

   • R4 en de stofstroom van 3/water juist = 1 punt.
   • De stofstroom van 2/picolinamide juist en 1 en 2 op de juiste plaats bij de stofstromen uit S1 = 1 punt (dit scorepunt altijd toekennen ongeacht het gegeven antwoord, vanwege onduidelijkheid in de vraagstelling).
   • De stofstroom van 1/cyanopyridine juist = 1 punt (dit scorepunt altijd toekennen ongeacht het gegeven antwoord, vanwege onduidelijkheid in de vraagstelling).

    

   Opmerkingen

   • Als uit het antwoord blijkt dat in het proces netto geen cyanopyridine wordt verbruikt, dit goed rekenen.
   • Als één of meer extra stofstromen bij of tussen R1/S1/R4 zijn getekend, voor deze vraag maximaal 2 scorepunten toekennen.

Vraag 8 (3 punten)

1. In reacties 1 en 2 wordt evenveel methanol verbruikt als gevormd, dus daar wordt netto geen methanol verbruikt.

   In R1 reageert methanol ook met picolinamide/tot stof Z.

   Methanol wordt dus verbruikt./Er is aanvoer van buiten nodig./De recirculatie is niet gesloten.

   Toelichting puntenscore:

   • Notie dat in reacties 1 en 2 netto geen methanol wordt verbruikt = 1 punt.
   • In R1 reageert methanol (ook) met picolinamide / tot stof Z = 1 punt.
   • Consequente conclusie = 1 punt.