THS Groene productie 5H

H13 Groene productie

1 / 51

Slide 1: Slide

ScheikundeMiddelbare schoolvwoLeerjaar 6

This lesson contains 51 slides, with interactive quizzes, text slides and 2 videos.

Lesson duration is: 60 min

Items in this lesson

H13 Groene productie

Slide 1 - Slide

Programma

Inkadering
12 principes (binas 97F)
Rendement
Atoomeconomie
E-factor

Slide 2 - Slide

Slide 3 - Video

Wat is het doel van Heineken met al deze aanpassingen?

groene energie gebruiken

het sluiten van grondstof kringlopen

klimaatneutrale brouwerij worden

goedkoper bier brouwen

Slide 4 - Quiz

12 Principes van de groene chemie

De industrie moet zoveel mogelijk rekening houden met mens en milieu.
Hierbij wordt gebruik gemaakt van 12 principes van de groene chemie.
Binas 97F

Slide 5 - Slide

Groene chemie

De chemische industrie let op duurzaamheid bij productie.
Binas Tabel 97F: twaalf uitgangspunten voor groene chemie:
Samengevat dat processen:

Veiliger zijn
Minder grondstoffen en energie gebruiken
Zoveel mogelijk gebruik maken van duurzame grondstoffen
Minder vervuiling geven

Slide 6 - Slide

Gebruik de principes van de groene chemie.
Geef aan bij welk(e) principe(s) de volgende stelling hoort:

Het gebruiken van het afval van suikerriet
om een kunststof te maken.

Binas 97F

1 (vorming afval vermijden)

5 (veiliger oplosmiddelen)

3 (minder schadelijke productiemethoden)

7 (gebruik hernieuwbare grondstoffen)

Slide 7 - Quiz

Geef aan bij welk(e) principe(s)
de volgende stelling hoort:

Fabriek A levert verwarmd water aan fabriek B, die het gebruikt voor het verwarmen van zijn uitgangsstoffen.

Binas 97F

8 (reacties in weinig stappen)

6 (energie-efficiënt ontwerpen)

4 (minder schadelijke stoffen ontwerpen)

7 (gebruik van hernieuwbare grondstoffen)

Slide 8 - Quiz

Geef aan bij welk(e) principe(s)
de volgende stelling hoort:
Het ontwerpen van plastic tassen die afbreekbaar zijn in het milieu.

Binas 97F

6: energie efficiënt ontwerpen

10: ontwerpen met oog op afbraak

11: tussentijdse analyse tbv voorkomen milieuverontreiniging

4: ontwikkelen van minder schadelijke chemische stoffen

Slide 9 - Quiz

Rekenen bij groene chemie (97 F + 37H)

12 principes van groene chemie

Slide 10 - Slide

Atoomeconomie (theoretisch, op basis van RV)

Een optimale atoomeconomie houdt in dat het eindproduct zoveel mogelijk atomen van de in het proces gebruikte beginstoffen bevat.

-> berekenen op basis van molecuulmassa's (niet vergeten: molverhouding!)

A t o o m e c o n o m i e = \frac{​ m a s s a g e w e n s t p r o d u c t ​ ​}{​ m a s s a b e g i n s t o f f e n ​} \cdot 100

Slide 11 - Slide

Rekenvoorbeeld atoomeconomie

Methanol en ethaanzuur reageren in zuur milieu tot methylethanoaat en water. Zie RV. Bereken de atoomeconomie voor de productie van methylethanoaat.

Slide 12 - Slide

Massa beginstoffen: 32,04 + 60,06 = 92,10

Massa gewenste product: 74,08

Atoomeconomie=

Massa gewenste product / massa beginstoffen =

(74,08 / 92,10) *100 % =80,43 %

Slide 13 - Slide

Wat is juist over de atoomeconomie van ijzer(III)chloride in de volgende reactie (max. 30 seconden ):

2 F e + 3 C l^{​ 2 ​ ​} \to 2 F e C l^{​ 3 ​ ​}

timer

0:30

28,6%

40,0%

100%

ik heb een vraag hierover

Slide 14 - Quiz

Wat is juist over de atoomeconomie voor de productie van alcohol in de volgende reactie:

C^{​ 6 ​ ​} H^{​ 12 ​ ​} O^{​ 6 ​ ​} \to 2 C^{​ 2 ​ ​} H^{​ 5 ​ ​} O H + 2 C O^{​ 2 ​ ​}

timer

0:30

groter dan 100%

gelijk aan 100%

kleiner dan 100%

Slide 15 - Quiz

Rendement

In de praktijk wordt de maximale 100% vrijwel nooit gehaald

-> praktische opbrengst is gegeven in de vraag

-> theoretische opbrengst berekenen aan de hand van reactievergelijking

R e n d e m e n t = \frac{​ m a s s a ( w e r k e l i j k e o p b r e n g s t g e w e n s t p r o d u c t ) ​ ​}{​ m a s s a ( t h e o r e t i s c h e o p b r e n g s t g e w e n s t p r o d u c t ) ​} \cdot 100

Slide 16 - Slide

Rekenvoorbeeld:
Bij de additie van water aan 1,0 kg propeen ontstaat 0,80 kg propaan-1-ol.

Bereken het rendement van deze reactie.

Rendement =

(praktische opbrengst / theoretische opbrengst) x 100%

Praktische opbrengst staat in de tekst:

0,80 kg propaan-1-ol

Theoretische opbrengst moet je uitrekenen!

Slide 17 - Slide

Theoretische opbrengst:

m = 1,0 kg propeen, M = 42,016 gram/mol

n = m / M = 1000 gram / 42,016 = 23,8 mol propeen

Slide 18 - Slide

Theoretische opbrengst:

m = 1,0 kg propeen, M = 42,016 gram/mol

n = m / M = 1000 gram / 42,016 = 23,8 mol propeen

molverhouding 1:1, dus ook 23,8 mol propaan-1-ol

M (propaan-1-ol) = 58,82 gram/mol

m = n x M = 23,8 x 58,82 = 1,4 kg propaan-1-ol volgens theorie; praktijk = 0,80 kg

Rendement = 0,80 / 1,4 x 100% = 57 %

Slide 19 - Slide

Welke bewering is juist over rendement...

kan > 100 % zijn

heeft een waarde van 0-100 %

kan negatief zijn

heeft een waarde van 0-1

Slide 20 - Quiz

Stel: In 100 g gemalen koffiebonen zit 75 mg cafeïne.
Na het koffiezetten met 100 g gemalen koffiebonen zit er 40 mg cafeïne in het filtraat.
Bereken het rendement van deze extractie van cafeïne.

Rendement = 187,5%

Rendement = 53,3%

Rendement = 18,8%

Rendement = 40%

Slide 21 - Quiz

Bij de bereiding van zuurstof onstaat 12 g zuurstof uit 40 g kaliumchloraat. Bereken het rendement.

2 K C l O^{​ 3 ​ ​} \to 2 K C l + 3 O^{​ 2^{​ ​ ​} ​ ​}

K= 39,1 Cl=35,45 O= 16

76,6%

30,0%

38,3%

ik heb een vraag hierover

Slide 22 - Quiz

Bereken het rendement voor bereiding ijzer ( RV rechts) als er 12,7 gram ijzer ontstaat uit 20,4 gram ijzer(III)oxide. (2 sign)

timer

3:00

Slide 23 - Open question

E-factor

E-factor, Environmental factor, is het aantal kg afval per kg product.

-> berekenen op basis van RV en bij massa gewenst product rekening houden met rendement! (T37H: m werkelijke opbrengst product)

E f a c t o r = \frac{​ m b e g i n s t o f f e n - m g e w e n s t p r o d u c t ​ ​}{​ m g e w e n s t p r o d u c t ​} =

\frac{​ m a f v a l ​ ​}{​ m p r o d u c t ​}

Slide 24 - Slide

E-factor rekenvoorbeeld

Bereken de E-factor van de volgende reactie, waarbij natrium het gewenste product is en het rendement 80 % is:

Massa beginstoffen = 2 x 58,443 = 116,886 g
Massa gewenste product = 2 x 22,990 x 80% = 36,784 g

(116,886 - 36,784) / 36,784 = 2,2 (kg afval per kg product)

2 N a C l - > 2 N a + C l^{​ 2 ​ ​}

Slide 25 - Slide

Iemand vertelt je dat de E-factor van een bepaald productieproces 0,5 is. Wat betekent dit?

per 0,5 kg product ontstaat 1 kg afval

per 0,5 kg product ontstaat 0,5 kg afval

per kg product onstaat 0,5 kg afval

per kg product ontstaat 1 kg afval

Slide 26 - Quiz

Voor de bereiding van stof x gelden de volgende E-factoren:
Proces 1 : E-factor = 0,8 Proces 2 : E-factor = 0,4 .
Welke stelling is juist?

proces 1 gebruikt meer energie dan proces 2

proces 2 gebruikt meer energie dan proces 1

proces 1 gebruikt meer grondstof dan proces 2

proces 2 gebruikt meer grondstof dan proces 1

Slide 27 - Quiz

Rekenvoorbeeld E-factor

Gegeven is de volgende reactie om maleïnezuuranhydride (C₄H₂O₃) te maken:

C4H8 + 3 O2 -> 3 H2O + C4H2O3

Het rendement van deze reactie is 56%.

Bereken de E-factor.

Slide 28 - Slide

C4H8 + 3 O2 -> 3 H2O + C4H2O3

Het rendement voor de vorming van C4H2O3 is 56%.
Bereken de E-factor

Slide 29 - Open question

Antwoord

C₄H₈ + 3 O₂ -> 3 H₂O + C₄H₂O₃
Het rendement van deze reactie is 56%.
Massa beginstoffen = 56,104 + 3*32,00 = 152,104 g

Massa gewenst product theoretisch = 98,056 g

Massa gewenst product in praktijk = 0,56 * 98,056 = 54,91 g

𝐸−𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 = (𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑏𝑒𝑔𝑖𝑛𝑠𝑡𝑜𝑓𝑓𝑒𝑛 - 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 opbre𝑛𝑔𝑠𝑡 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡) / (𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑜𝑝𝑏𝑟𝑒𝑛𝑔𝑠𝑡 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡 )

E-factor = (152,104 - 54,91) / 54,91 = 1,77

Slide 30 - Slide

Slide 31 - Video

Hoeveel oude mobiele telefoons liggen er bij jou thuis?

Slide 32 - Poll

Slide 33 - Slide

Slide 34 - Slide

De versleten kunstgrasmat met een polypropeen onderlaag en grassprieten van de kunststof LLDPE wordt dan als geheel gesmolten en verwerkt
tot één soort kunststofgranulaat. Dit granulaat kan worden gebruikt om
bijvoorbeeld verkeerspaaltjes van te maken. Geef een argument waarom dit C2C genoemd zou kunnen worden

Slide 35 - Open question

Slide 36 - Slide

Slide 37 - Open question

Slide 38 - Slide

Ik kan rekenen aan rendement, atoomeconomie en E-factor

😒🙁😐🙂😃

Slide 39 - Poll

Slide 40 - Slide

Slide 41 - Slide

Wat is de atoomeconomie van de reactie:

C O + 2 H^{​ 2 ​ ​} \to C H^{​ 3 ​ ​} O H

33 %

66 %

50 %

100 %

Slide 42 - Quiz

Bereken de atoomeconomie voor de vorming van calciumoxide uit calciumcarbonaat. De bijbehorende reactievergelijking is: CaCO₃ --> CaO + CO₂

timer

3:00

Slide 43 - Open question

Voorbeeld

Bij de productie van 1,2-dichloorethaan uit 1,0 ton etheen, waterstofchloride en zuurstof ontstaat 1,5 ton 1,2-dichloorethaan.

2 C₂H₄ + 4 HCl + O₂ -> 2 C₂H₄Cl₂ + 2 H₂O

Bereken de atoomeconomie.

Slide 44 - Slide

Antwoord

2 C₂H₄ + 4 HCl + O₂ -> 2 C₂H₄Cl₂ + 2 H₂O

Massa gewenst product = 2*98,95 = 179,9 g
Massa beginstoffen = 2*28,05 +4*36,458 + 32,00 = 233,9 g
𝐴𝑡𝑜𝑜𝑚𝑒𝑐𝑜𝑛𝑜𝑚𝑖𝑒=(𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑔𝑒𝑤𝑒𝑛𝑠𝑡 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡)/(𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑏𝑒𝑔𝑖𝑛𝑠𝑡𝑜𝑓𝑓𝑒𝑛)∙100%
Atoomeconomie = 179,9 / 233,9 * 100 = 85 %

Slide 45 - Slide

Voorbeeld

Bij de productie van 1,2-dichloorethaan uit 1,0 ton etheen, waterstofchloride en zuurstof ontstaat 1,5 ton 1,2-dichloorethaan.

2 C₂H₄ + 4 HCl + O₂ -> 2 C₂H₄Cl₂ + 2 H₂O

Bereken het rendement.

Slide 46 - Slide

Antwoord

2 C₂H₄ + 4 HCl + O₂ -> 2 C₂H₄Cl₂ + 2 H₂O

1,0 ton etheen = 1,0*10⁶ g etheen

1,0*10⁶ / 28,05 g/mol = 3,6*10⁴ mol etheen

Molverhouding 1:1 dus max 3,6*10⁴mol 1,2-dichloorethaan.

3,6*10⁴ x 98,95 g/mol = 3,5*10⁶ g = 3,5 ton 1,2-dichloorethaan.

𝑅𝑒𝑛𝑑𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡 𝜂=(werkelijke 𝑜𝑝𝑏𝑟𝑒𝑛𝑔𝑠𝑡)/(𝑡ℎ𝑒𝑜𝑟𝑒𝑡𝑖𝑠𝑐ℎ𝑒 𝑜𝑝𝑏𝑟𝑒𝑛𝑔𝑠𝑡)∙100%

Rendement = 1,5 / 3,5 * 100 = 43 %

Slide 47 - Slide

Rendement = praktische opbrengst / theoretische opbrengst x 100%

Rendement = 0,80 / 1,4 x 100% = 57 %

Slide 48 - Slide

Maleinezuuranhydride

Maleinezuuranhydride (C₄H₂O₃) kan ook worden gemaakt door benzeen (C₆H₆) te oxideren met zuurstof waarbij er ook koolstofdioxide en water ontstaat. De kloppende reactievergelijking is:

2 C₆H₆ (l) + 9 O₂ (g) --> 2 C₄H₂O₃ (s) + 4 CO₂ (g) + 4 H₂O (l)

Uit 100 kg benzeen ontstaat 100 kg maleïnezuuranhydride.

Bereken de atoomeconomie, het rendement en de E-factor

Slide 49 - Slide

Uit 100 kg benzeen ontstaat 100 kg maleïnezuuranhydride.
Bereken de atoomeconomie , het rendement en de E-factor.
Voer de E-factor in

2 C6H6 (l) + 9 O2 (g) -> 2 C4H2O3 (s) + 4 CO2 (g) + 4 H2O (l)

Slide 50 - Open question

antwoorden

atoomeconomie 0,441(5)

rendement 79,7%

E-factor 1,84

Slide 51 - Slide