Vraag 1 (2 punten)

1. C₆H₁₂O₆ + O₂ → 2 C₃H₄O₃ + 2 H₂O

   Toelichting antwoord:

   Uit de tekst kun je halen dat glucose met een deel zuurstof volledig wordt omgezet tot pyrodruivenzuur (C₃H₄O₃) en water.

   De molecuulformule voor glucose C₆H₁₂O₆ kun je vinden in Binas tabel 66.

   De reactievergelijking wordt dan C₆H₁₂O₆ + O₂ → C₃H₄O₃ + H₂O.

   De reactievergelijking moet in evenwicht zijn, dus evenveel atomen voor als na de pijl.

   De formule wordt dan C₆H₁₂O₆ + O₂ → 2 C₃H₄O₃ + 2 H₂O.

   Toelichting puntenscore:

   • Links van de pijl C₆H₁₂O₆ en rechts van de pijl C₃H₄O₃ en H₂O = 1 punt.
   • Links van pijl O₂ en de elementbalans in een vergelijking met uitsluitend de juiste formules = 1 punt.

    

Vraag 2 (4 punten)

1. De massa van pyrodruivenzuur die maximaal is ontstaan is 4,87 x 10⁴ gram.

   Toelichting antwoord:

   Er vinden twee reacties plaats die invloed hebben op zuurstof:

   De eerste reactie is 6 CO₂ + 6 H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6 O_2.

   De tweede reactie is C₆H₁₂O₆ + O₂ → 2 C₃H₄O₃ + 2 H₂O.

   Door deze twee reacties bij elkaar op te tellen krijg je 6 CO₂ + 6 H₂O → 2 C₃H₄O₃ + 2 H₂O + 5 O_2.

   Het gehalte zuurstof in de bioreactor 44,2 g m^–3 bedraagt, omrekenen naar gram per liter = 44,2 · 10^-3 g L^–3.

   Dit reken je om naar mol: aantal mol = massa / molaire massa, n=m/M geeft 44,2 · 10^-3 (gram)/ 32,0 (gram mol^-1) = 1,381 · 10^-3 mol O₂ per liter.

   Voor elke 2 mol C₃H₄O₃ ontstaat 5 mol O₂. De molverhouding is dus 2:5.

   Om de C₃H₄O₃ per liter te berekenen = 2/5 x 1,381 · 10³ = 5,525 · 10² mol C₃H₄O₃.

   De molaire massa van pyrodruivenzuur is gegeven en is 88,1 g mol^–1.

   5,53 · 10² (mol) x 88,1 (g mol^-1)= 48719,3 = 4,87 · 10⁴ gram.

   Aanvullend voorbeeld juiste berekening:

   

    

   Toelichting puntenscore:

   • Inzicht dat per 2 mol C₃H₄O₃ er 5 mol O₂ ontstaat = 1 punt.
   • Per liter omrekening van het gehalte O₂ naar de chemische hoeveelheid O₂ = 1 punt.
   • Omrekening naar de chemische hoeveelheid pyrodruivenzuur die ontstaat = 1 punt.
   • Omrekening naar de massa in gram pyrodruivenzuur = 1 punt.

   Opmerking
   Als een onjuist antwoord op vraag 2 het consequente gevolg is van een onjuist antwoord op vraag 1, wordt dit niet aangerekend.

Vraag 3 (3 punten)

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

   

   Toelichting antwoord:

   Uit de tekst kan worden gehaald dat de CH=CH-groepen een cis-configuratie hebben en dat in de koolwaterstofrest zich een herhalende atoomgroep bevind die vereenvoudigd kan worden weergegeven als –(CH=CH–CH₂)–.

   In de tekst staat ook dat DHA als verkorte notatie 22:6 ω-3 heeft. Uit de tekst kun je de volgende informatie halen over de verkorte notatie:

   • het totaal aantal C-atomen: 2
   • het aantal C=C bindingen: 6
   • De positie van de CH=CH-groep vanaf de CH₃-groep is 3.

   In de vraag staat dat er rekening gehouden moet worden met stereochemie. Dit betekent dat de cis-formatie moet worden aangehouden.

   Toelichting puntenscore:

   • De zuurgroep en een hoofdketen van 22 koolstofatomen = 1 punt.
   • De eerste C=C-binding tussen C₃ en C₄, geteld vanaf de CH₃-groep = 1 punt.
   • Zes cis-(CH=CH–CH₂)-groepen en de rest van de structuurformule = 1 punt.

    

Vraag 4 (5 punten)

1. Het rendement van de vorming van biodiesel is 68,2 (%).

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

   1. Rendement = (behaalde opbrengst / theoretisch haalbare opbrengst) x 100%. Dus je moet berekenen wat het theoretisch haalbare aantal liters biodiesel is als je van 500 gram algenolie uitgaan.Er is 500 gram algenolie met een molaire massa van 884 g mol^-1.  Dus aantal mol = massa / molaire massa, n = m/M = 500 (gram)/884 (g mol^-1)= 0,5656… mol algenolie.De mol verhouding tussen de algenolie en de biodiesel is 1 : 3 ,dus voor biodiesel geldt dat het maximaal aantal mol dat geproduceerd kan worden = 3 x 0,5656 = 1,697… mol biodiesel.De molaire massa van biodiesel is M = 296 g/mol, dus massa (m) = aantal mol/ Molaire massa = n x M = 1,70 x 296 = 503,2 gram biodiesel.Dit moet omgerekend naar volume met behulp van dichtheid. De dichtheid van biodiesel is 0,874 · 10³ kg/m³, dit is 0,874 · 10³ g/L.Dus het volume van de biodiesel, volume = m/dichtheid = 503,2 (gram) / 0,874 · 10³ (g/L) = 0,5747  L biodiesel.Het rendement is (behaald / theoretisch haalbaar) x 100% = 0,392 / 0,5747  x 100 = 68,2… %.
   2. 

   Toelichting puntenscore:

   • Omrekening van de massa algenolie naar de chemische hoeveelheid biodiesel = 1 punt.
   • Omrekening naar de massa biodiesel = 1 punt.
   • Omrekening naar het volume biodiesel = 1 punt.
   • Berekening van het rendement in % = 1 punt.
   • Significantie = 1 punt.

   Aanvullend voorbeeld juiste berekening:

   

   Toelichting puntenscore:

   • Omrekening van het volume biodiesel naar de massa biodiesel = 1 punt.
   • Omrekening naar de chemische hoeveelheid algenolie = 1 punt.
   • Omrekening naar de massa algenolie = 1 punt.
   • Berekening van het rendement in % = 1 punt.
   • Significantie = 1 punt.

    

   Aanvullend voorbeeld juiste berekening:

   

   Toelichting puntenscore:

   • Omrekening van de massa algenolie naar de chemische hoeveelheid biodiesel = 1 punt.
   • Omrekening van het volume biodiesel naar de massa biodiesel = 1 punt.
   • Omrekening naar de chemische hoeveelheid biodiesel = 1 punt.
   • Berekening van het rendement in % = 1 punt.
   • Significantie = 1 punt.

    

Vraag 5 (3 punten)

1. 

   Toelichting antwoord:

   Uit de tekst kan worden gehaald dat in reactor 1 wordt algenolie (1) en een ondermaat methanol (4) toegevoegd, dus 1 en 4 gaan R1 in.

   De omzetting in R1 is niet volledig, dus hieruit komt algenolie (1), biodiesel (2), glycerol (3).

   In de tekst staat dat in een scheidingsruimte (S1) wordt de ontstane glycerol (3) gescheiden van de overige stoffen. Dus glycerol (3) gaat uit S1 terwijl biodiesel (2) en glycerol (3) doorgaan naar RS2/RS9.

   Bij RS2/RS9 wordt elke keer methanol (4) toegevoegd en glycerol (3) afgescheiden. Hieruit komt dan algenolie (1) en biodiesel (2). Dit gaat naar R10.

   In de tekst staat dat in R10 wordt een overmaat methanol toegevoegd wordt, zodat de algenolie volledig wordt omgezet tot biodiesel.

   Dus in R10 wordt  methanol (4)  toegevoegd. Uit R10 komt dan biodiesel (2), glycerol (3) en methanol (4). Dit gaat naar S10.

   In de tekst staat dat in S10 de biodiesel wordt afgescheiden van het mengsel afkomstig uit R10. Dus uit S10 komt biodiesel (2) aan een kant en de rest, glycerol (3) en methanol (4), aan de andere kant.

   Toelichting puntenscore:

   • R10 en S10 getekend en de stofstroom van 1 = 1 punt.
   • De stofstroom van 2 = 1 punt.
   • De stofstromen van 3 en 4 = 1 punt.

    

   Opmerkingen

   • Als de instroom van 1,2 en/of de uitstroom van 1,2 rondom RS2 t/m RS9 niet zijn weergegeven, wordt dit niet aangerekend.
   • Als de instromen van 1 en 4 naar R1 als één stofstroom zijn weergegeven, wordt dit niet aangerekend.
   • Als de uitstroom uit S10 van 3 en 4 als afzonderlijke stromen is weergegeven, wordt dit goed gerekend.