14.1 Van etheen tot chlooretheen

• Scheikunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 5

12.1 Van etheen tot chlooretheen

begin met een pittige rekenvraag

In Brazilië rijden veel auto's op bio-ethanol. Deze ethanol wordt m.b.v. destillatie gewonnen uit vergist sap van suikerriet. 

Een auto rijdt 15 km op 1,0 liter ethanol.

De dichtheid van ethanol is 0,80 ∙ 103 kg /m3.

a. Bereken hoeveel gram ethanol de auto verbruikt per kilometer. 

De onderstaande reactievergelijking geeft de volledige verbranding van ethanol weer

C2H5OH + 3 O2 → 2 CO2 + 3 H2O

b. Bereken hoeveel mol zuurstof er per kilometer nodig is

1,0 L / 15 km = 0,0666667 L / km

m = p x v = 0,80 ∙ 103 x 0,0666666667 = 53,333 gram

 C2H5OH   +    3 O2  →   2 CO2    +    3 H2O

 53,333 g           111,140 = 1,1 x 102 gram

1,158 mol             3,473 mol

 0,80 ∙ 103 kg /m3 =  0,80 ∙ 103 g /dm3

x 3 

C2H5OH = 46,068 g/mol

O2 = 32,00 g/mol

: 46,068 

x 32,00

Per kilometer heb je dus 1,1 x 102 gram zuurstof nodig. 

Doelen bij 14.1

• Ik kan een werken met een blokschema.  
  
• Ik kan uit een verhaal zelf een blokschema opstellen (met symbolen uit BINAS TB 38B1).   
  
• Ik kan uitleggen wat een batch en continu proces is.  
  
• Ik kan de verschillen uitleggen tussen een batch en een continu proces.  
  
• Ik kan uitleggen wat bulkchemie en fijnchemie voorstellen. 
  
• Ik kan uitleggen wat er gebeurt bij scheidingsmethoden (filtreren, centrifugeren, bezinken, destilleren, extraheren, indampen en adsorberen).  
  
• Ik kan toepassingen noemen van scheidingsmethoden die gebruikt op industriële schaal (Tb 14.1 op pag. 148).  
  

Blokschema

Waarom een blokschema? 

Een blokschema geeft overzicht over hoe een  proces in zijn werking gaat. 

Blokschema:

blokken: processen 

pijlen : stoffen.  

Vragen bij blokschema's

• Vaak lange stukken tekst met veel informatie.
• Typen vragen:

- reactievergelijking opstellen a.d.h.v. gegeven blokschema;

- scheidingsmethoden noemen a.d.h.v. gegeven blokschema;

- pijlen/blokken/processen/stofnamen toevoegen aan incompleet blokschema;

• Elk eindexamen bevat een blokschema opgave.

Lees

Pagina 146 en 147. 

Kijk hierbij ook al in je BINAS TB 38 B1. 

Zuivering van zink

Zink kan uit zinksulfide gehaald worden in vier stappen.

1: Zinksulfide (ZnS) wordt verbrand. Hierbij ontstaat SO₄ en ZnO.

2: ZnO wordt verzuurd met zwavelzuur (H₂SO₄) waarbij ZnSO₄ en water ontstaan.

3: ZnSO₄ en water worden extreem verhit, waardoor Zn, H₂SO₄ en O₂ ontstaan.

4: De drie ontstane stoffen worden uit elkaar gehaald door bezinking. Het zuurstof bubbelt omhoog, het zink zakt naar de bodem en H₂SO₄ blijft in de oplossing achter.

Geef het blokschema.

Zo werkt het

De energie die vrijkomt bij een exotherme reactie kan gebruikt worden om andere stoffen op te warmen. Hierdoor wordt alle energie zo efficiënt mogelijk gebruikt (en worden kosten bespaard)

Warmtewisselaar

Reactie's 

Bij deze reacties zal ook de nodige energie nodig zijn of vrijkomen om alles in goede banen te leiden. 

Hiervoor zijn natuurlijk de warmtewisselaars. 

Je moet hierbij dus ook weer rekenen aan de warmtes. 

Opdracht 2

Laat door middel van een berekening zien dat de reactie van etheen met chloor exotherm is. Neem aan dat je de gegevens in BInas tabel 57B mag gebruiken. 

De vormingswarmte van 1,2-dichloorethaan is -1,70 * 10⁵ J mol^-1 

^{Tip: begin met een reactievergelijking.} 

Uitwerking

C₂H₄ + Cl₂ --> C₂H₄Cl₂

Vormingwarmtes

C₂H₄ = + 0,52  * 10⁵ J/mol --> - 0,52 * 10⁵ J/mol 

Cl₂ = 0  J / mol 

C₂H₄Cl₂ = -1,70 * 10⁵ J 

     E = - 0,52 * 105 + 0 - 1,70 * 105 = -2,22 * 105 J / mol etheen

De totale energie is dus negatief (-), dus is het proces exotherm.  

Continu

Het proces wordt niet onderbroken.

• Proces is goed te automatiseren.
• Geen tijdverlies
• Minder personeel
• De installatie is voor 1 productieproces
• Meestal bulkchemie

Batch

• Er wordt in 1 keer een hoeveelheid gemaakt
• Na afloop wordt de installatie schoongemaakt
• Voor meerdere producten te gebruiken 
• Meestal fijnchemie

Fijnchemie

• Kleine hoeveelheden, ingewikkelde processen (medicijnen)
• Batchproces; Afzonderlijke vaten die niet gekoppeld zijn

Filmpje Janssen:

https://www.youtube.com/watch?v=ffmvwwvaCRQ

Bulkchemie

• Grote hoeveelheden, 24/7 geproduceerd (kunstmest)
• Continue proces; Alle vaten zijn aan elkaar gekoppeld, voortdurende aanvoer/afvoer is geautomatiseerd

filmpje DSM

https://www.youtube.com/watch?v=BwQHIPJxzUI

Oefenopgave

Welk woord hoort bij letter B?

1. afval
2. destillatie
3. extractie
4. filtratie

Scheidingsmethoden

De chemische industrie gebruikt dezelfde methoden voor scheiding die je al kent. 

Kijk ook eens goed naar de toepassingen. 

Leer ze uit je hoofd.!

Om het vet uit pinda's te halen kun je het proces volgen zoals hiernaast in een blokschema staat. Welke scheidingsmethode is methode 2?

1. Filtratie
2. Extractie
3. Destilleren
4. Adsorptie

Om het vet uit pinda's te halen kun je het proces volgen zoals hiernaast in een blokschema staat. Welke scheidingsmethode is methode 3?

1. Filtratie
2. Extractie
3. Destilleren
4. Adsorptie

Aan de slag!

Maken nu gezamenlijk opdracht 4 maken. 

Huiswerk: 3, 5 en 6 (en 4 als die nog niet af is). 

Antwoord vraag 4