Bespreking gemengde opdrachten

• Scheikunde
• Middelbare school
• vmbo t
• Leerjaar 3

Bespreking

(pak je opgaveblad voor je)

1. Airbags

Een airbag wordt ingeschakeld door een elektronische sensor (botsingdetector). Bij een botsing met een snelheid vanaf ongeveer 20 km/h geeft de sensor binnen 10 milliseconde een elektrisch signaal af. Het signaal gaat naar een ontsteker toe die een vonk afgeeft in de gasgenerator. In de gasgenerator zitten pillen met daarin 60 g natriumazide (NaN3). De vonk verhit het NaN3 waardoor het begint te ontleden. Daarbij ontstaat stikstofgas dat de airbag in ongeveer 25 milliseconden vult.

1. Airbags

a. Behalve stikstof gas ontstaat nog een ander element, welk element is dat?

1. Airbags

a. Behalve stikstof gas ontstaat nog een ander element, welk element is dat?

2 NaN3 --> 2 Na + 3 N2

1. Airbags

b. Wat is een potentieel gevaar van deze stof?

1. Airbags

b. Wat is een potentieel gevaar van deze stof?

Reageert explosief met water

1. Airbags

c. Bereken hoeveel gram stikstof er per seconde vrijkomt bij de ontleding van NaN3

Fout in de vraag: vraag had moeten zijn

"hoevel gram natriumazide wordt er per seconde omgezet"

60 gram NaN3

Airbag vult in 25 ms

1. Airbags

c. Fout in de vraag: vraag had moeten zijn

"hoevel gram natriumazide wordt er per seconde omgezet"

60 gram NaN3

Airbag vult in 25 ms = 0,025 s

60 / 0,025 = 2400 g/s

1. Airbags

d. Uit 1 g NaN3 ontstaat 0,22 g N2. Bereken hoeveel g N2 ontstaat als een airbag afgaat.

1. Airbags

d. Uit 1 g NaN3 ontstaat 0,22 g N2. Bereken hoeveel g N2 ontstaat als een airbag afgaat.

60 * 0,22 = 13,2 g

1. Airbags

e. Bij de thermolyse van KClO3 ontstaan kaliumchloride (KCl) en zuurstof. Geef de reactievergelijking van de ontleding van KClO3.

1. Airbags

e. Bij de thermolyse van KClO3 ontstaan kaliumchloride (KCl) en zuurstof. Geef de reactievergelijking van de ontleding van KClO3.

2 KClO3 --> 2 KCl + 3 O2

2. Kauwgom

Chicle is polyterpeen, een natuurlijk polymeer. Deze stof kwam eind 19e eeuw op de markt als kauwgom. Chicle wordt gewonnen uit de schors van de sapodillaboom. Deze bomen worden ingekeept, waarna het boomsap naar beneden stroomt. Het wordt in zakken opgevangen. Het sap wordt gezeefd en vervolgens ingedampt tot een kleverige, kauwbare substantie overblijft, de zogeheten gombasis (afbeelding ). Dit is de chicle. 

2. Kauwgom

Chicle is polyterpeen, een natuurlijk polymeer. Deze stof kwam eind 19e eeuw op de markt als kauwgom. Chicle wordt gewonnen uit de schors van de sapodillaboom. Deze bomen worden ingekeept, waarna het boomsap naar beneden stroomt. Het wordt in zakken opgevangen. Het sap wordt gezeefd en vervolgens ingedampt tot een kleverige, kauwbare substantie overblijft, de zogeheten gombasis (afbeelding ). Dit is de chicle. 

a. Welke scheidingsmethoden worden toegepast bij de winning van chicle?

2. Kauwgom

Chicle is polyterpeen, een natuurlijk polymeer. Deze stof kwam eind 19e eeuw op de markt als kauwgom. Chicle wordt gewonnen uit de schors van de sapodillaboom. Deze bomen worden ingekeept, waarna het boomsap naar beneden stroomt. Het wordt in zakken opgevangen. Het sap wordt gezeefd en vervolgens ingedampt tot een kleverige, kauwbare substantie overblijft, de zogeheten gombasis (afbeelding ). Dit is de chicle. 

a. Welke scheidingsmethoden worden toegepast bij de winning van chicle?

Filtreren en indampen

2. Kauwgom

Chicle is polyterpeen, een natuurlijk polymeer. Deze stof kwam eind 19e eeuw op de markt als kauwgom. Chicle wordt gewonnen uit de schors van de sapodillaboom. Deze bomen worden ingekeept, waarna het boomsap naar beneden stroomt. Het wordt in zakken opgevangen. Het sap wordt gezeefd en vervolgens ingedampt tot een kleverige, kauwbare substantie overblijft, de zogeheten gombasis (afbeelding ). Dit is de chicle. 

a. Welke scheidingsmethoden worden toegepast bij de winning van chicle?

Filtreren en indampen

2. Kauwgom

b. Kijk naar de figuur. Wat is de molecuulformule van de monomeer?

In vraag stond structuurformule maar dit is fout

2. Kauwgom

b. Kijk naar de figuur. Wat is de molecuulformule van de monomeer?

In vraag stond structuurformule maar dit is fout

Tel atomen:

3xC

8xH

C3H8

2. Kauwgom

c. Wat voor een soort koolwaterstof is dit?

2. Kauwgom

c. Wat voor een soort koolwaterstof is dit?

Alkeen --> heeft dubbele bindingen

2. Kauwgom

d. Stel een reactie vergelijking op waarbij 3 terpeen moleculen met een polymerisatie reactie aan elkaar worden gebonden.

2. Kauwgom

d. Stel een reactie vergelijking op waarbij 3 terpeen moleculen met een polymerisatie reactie aan elkaar worden gebonden.

3 C3H8 --> C9H24

2. Kauwgom

e. Er kan ongeveer 600 g chicle per jaar worden gehaald uit een boom. Per jaar wordt er echter 220.000 kg chicle geproduceerd. Bereken hoeveel bomen hiervoor nodig zijn. 

2. Kauwgom

e. Er kan ongeveer 600 g chicle per jaar worden gehaald uit een boom. Per jaar wordt er echter 220.000 kg chicle geproduceerd. Bereken hoeveel bomen hiervoor nodig zijn. 

600g = 0,6 kg

220.000 / 0,6 = 366.667 bomen

2. Kauwgom

f. Een pakje chicle kauwgom bevat ongeveer 21 g chicle en kost zo’n 2,5 euro. Bereken hoeveel euro de jaarlijks geproduceerde hoeveelheid chicle opleverd met deze prijs.

2. Kauwgom

f. Een pakje chicle kauwgom bevat ongeveer 21 g chicle en kost zo’n 2,5 euro. Bereken hoeveel euro de jaarlijks geproduceerde hoeveelheid chicle opleverd met deze prijs.

220.000 kg                           ???

21g = 0,021kg                       2,5

220.000 * 2,5 / 0,021 = 26,2 miljoen euro

3. Ruimtevaart

De Europese ruimtevaartorganisatie ESA lanceert zo’n zeven keer paar jaar een draagraket, de Ariane, van het lanceerplatform in Frans-Guyana. De draagraket brengt een satelliet in een baan om de aarde. De draagraket bestaat uit een licht omhulsel en stuwstoffen: brandstoffen en zogeheten oxidatiemiddelen. Een Ariane 5-raket is uitgerust met twee hulpraketten (boosters). Die verzorgen het grootste deel van de benodigde stuwkracht bij de lancering. De boosters bevatten een mengsel van ammoniumperchloraat (NH4ClO4), en aluminium. Dit mengsel wordt ontstoken, waarna een supersnelle reactie begint. Bij deze reactie ontstaan Al2O3, waterstofchloridegas, stikstofgas, stoom en heel veel warmte.

3. Ruimtevaart

a. Een oxidatiemiddel is een stof die bij een reactie zuurstof kan leveren. Wat is het oxidatiemiddel in de boosters?

3. Ruimtevaart

a. Een oxidatiemiddel is een stof die bij een reactie zuurstof kan leveren. Wat is het oxidatiemiddel in de boosters?

Ammoniumperchloraat --> de stof bevat de zuurstof atomen waar aluminium mee verbrandt

3. Ruimtevaart

b. Geef de kloppende reactievergelijking van de verbranding in de boosters.

3. Ruimtevaart

b. Geef de kloppende reactievergelijking van de verbranding in de boosters.

 NH4ClO4 +  Al -->  HCl +  N2 +  H2O +  Al2O3

4 NH4ClO4 --> 4 HCl + 2 N2 + 6 H2O + 5 O2

Stel dan een reactie op voor verbranding aluminium

 10 Al + 15 O2 --> 10 Al2O3

3. Ruimtevaart

b. Geef de kloppende reactievergelijking van de verbranding in de boosters.

4 NH4ClO4 --> 4 HCl + 2 N2 + 6 H2O + 5 O2

Stel dan een reactie op voor verbranding aluminium

 20 Al + 15 O2 --> 10 Al2O3

12 NH4ClO4 + 10 Al --> 12 HCl + 6 N2 + 18 H2O + 10 Al2O3

6 NH4ClO4 + 10 Al --> 6 HCl + 3 N2 + 9 H2O + 5 Al2O3

3. Ruimtevaart

In de figuur kan je zien dat in de tweede trap hydrazine met stikstof peroxide reageert. De formules van deze stoffen zijn CH6N2 en N2O4. Bij de verbranding ontstaan stikstof, water en CO2.

c. Geef de kloppende reactievergelijking van deze verbranding.

3. Ruimtevaart

In de figuur kan je zien dat in de tweede trap hydrazine met stikstof peroxide reageert. De formules van deze stoffen zijn CH6N2 en N2O4. Bij de verbranding ontstaan stikstof, water en CO2.

c. Geef de kloppende reactievergelijking van deze verbranding.

  CH6N2 +  N2O4 -->  CO2 + 3 H2O +  N2

links 4 O atomen en rechts 5 O atomen

 4 CH6N2 + 5 N2O4 --> 4 CO2 + 12 H2O + 9 N2

3. Ruimtevaart

Het mengsel in de tweede trap wordt hypergolisch genoemd. Dit betekent dat de stoffen ontbranden op het moment dat ze met elkaar in contact komen.

d. Wat kun je zeggen over de ontbrandingstemperatuur van dit mengsel?

3. Ruimtevaart

Het mengsel in de tweede trap wordt hypergolisch genoemd. Dit betekent dat de stoffen ontbranden op het moment dat ze met elkaar in contact komen.

d. Wat kun je zeggen over de ontbrandingstemperatuur van dit mengsel?

De ontbrandingstemperatuur is zeer laag --> ver onder de "kamertemperatuur"

3. Ruimtevaart

e. In dit figuur kan je de verschillende trappen van de raket zien en hoeveel brandstof erin zit. Bereken hoeveel procent van de massa van de raket brandstof is (1 ton = 1000kg)

3. Ruimtevaart

e. In dit figuur kan je de verschillende trappen van de raket zien en hoeveel brandstof erin zit. Bereken hoeveel procent van de massa van de raket brandstof is (1 ton = 1000kg)

750 ton totale massa

170 + 270 + 1,15 = 441,15 ton brandstof

441,15 / 750 * 100 = 58,8 %