11.1 Milieugevolgen van brandstoffen

• Scheikunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 5

11.1 Milieu gevolgen van brandstofffen

Leerdoelen van 11.1

Verbranding van fossiele brandstoffen levert een toename van CO₂  (g) in de atmosfeer. 

De verbranding van biobrandstoffen is CO₂  neutraal. 

Waterstof is een alternatieve brandstof, bij de verbranding ontstaat geen CO_2. 

In de katalysator vindt naverbranding plaats, hierdoor beperk je de uitstoot van schadelijke stoffen.

Zure depositie ontstaat door NO_x en SO₂ uitstoot bij de verbranding van brandstoffen. We kunnen de zuurgraad van grond neutraliseren door het strooien van calciumcarbonaat.

Discussie over fossiele brandstoffen

Fossiele- en biobrandstoffen

Ondanks de milieudoelstellingen gebruiken we nog steeds fossiel brandstoffen, we kennen de voor- en nadelen heel goed..

1. We stoken de voorraad fossiele brandsstoffen in korte tijd op.

2. De uitstoot van koolstofdioxide is mede de oorzaak van het versterkte broeikaseffect.

Alternatieven fossielebrandstoffen

Bio-brandstof

Waterstof en electriciteit.

Waterstofgas

Waterstof geeft in de juiste mengverhouding met zuurstof een explosie.

Technisch gezien is het goed mogelijk om een automotor geschikt te maken voor het rijden op waterstof.

Opslag en transport van waterstof zijn wel een probleem., voordat waterstof een goed alternatief is moeten we de infrastructuur aanpassen.

2H₂ (g) + O₂ (g) --> 2H₂O (l)

Fotosynthese

Planten kunnen de energie van de zon vastleggen, dit is een bijzondere reactie, de fotosynthese.

6CO₂(g) + 6H₂O(g) --> C₆H₁₂O₆(s) + 6O₂(g)

De gevormde glucose is de basis voor allerlei energierijke stoffen te maken.

Biobrandstoffen

Fossiele brandstoffen

Bij de verbranding van fossiele brandstoffen komt er CO₂ vrij dat duizenden jaren geleden door bomen en planten is vastgelegd.

Het gevolg is een netto verhoging van het CO₂ gehalte in de atmosfeer.

Werking katalysator

Bij de verbranding van benzine in een automotor ontstaan naast CO₂ en H₂O ook roet en stikstofoxiden. In de uitlaat vindt m.b.v een katalysator een naverbranding plaats.

 

CO(g) omgezet tot CO₂

Stikstofoxiden omgezet tot N₂

Onverbrande koolwaterstoffen reageren tot CO₂ en H₂O

Zure depositie

Zure depositie ontstaat wanneer SO2 NO NO2 en vluchtige koolwaterstoffen in de atmosfeer komen.

Deze stoffen reageren met elkaar tot onder andere zwavelzuur, salpeterzuur en zouten.

Zure regen is maar een deel van de zure depositie

Neutraliseren van zure depositie

De daling van de pH-waarde van de bodem als gevolg van zure regen kunnen we neutraliseren met calciumcarbonaat.

Geef hiervan de kloppende reactievergelijking:

Antwoord:

1. Wat is calciumcarbonaat: CaCO₃

_{2. Welke deeltje is de oorzaak van de zure eigenschappen: H}+ 

3. Wat is de base deeltje dat kan reageren met H⁺

   CaCO₃(s) + 2H⁺(aq) --> H₂O (l) + CO₂(g) + Ca²⁺(aq)

Smog

Smog is mist die door rook en uitlaatgassen is verontreinigd.

Wat is de betekenis van het begrip CO2 neutraal?

1. Bij de verbranding is er geen uitstoot van CO2
2. biobrandstoffen hebben geen uitstoot
3. De snelle koolstofkringloop is CO2 neutraal
4. waterstof en biobrandstoffen hebben geen uitstoot

Welke uitspraak is / zijn juist:
1. Zure depositie bestaat uit zure regen.
2. Zure regen is een deel van de zure depositie

1. alleen 1
2. alleen 2
3. beide zijn juist
4. beide zijn onjuist

Welke uitspraak is juist
1. Waterstof is als brandstof altijd milieuvriendelijk
2. Bij de verbranding van waterstof is er geen uitstoot van koolstofdioxide.

1. beide zijn juist
2. alleen 1 is juist
3. beide zijn onjuist
4. alleen 2 is juist

Welke bewering is juist:
1. zure regen leidt tot een daling van de pH.
2. In een kalkrijke bodem wordt de zure regen geneutraliseerd door het aanwezige calciumcarbonaat.

1. alleen 1
2. alleen 2
3. beide juist
4. beide onjuist

pH berekenining / herhaling

pH = -log [ H⁺ ]

[ H⁺ ] = 10 ^-pH

[OH] = 10^-pOH

^{pOH = - log [OH]}

pH + pOH = 14

Opgave 7a

pH = 1,87

[H⁺] = 10^-1,87 = 0,0135 mol per liter

1 m³ regenwater is 1000 liter, er is dan:

0,01348 x 1000 = 13,5 mol H⁺ aanwezig.

Let op bij pH tellen alleen de cijfers achter de komma in de significantie. ( 1,87 is dus 2 significant.)

Antwoord: 14 mol H⁺ per m³

Opgave 7b

Salpeterzuur:

50% H⁺ a.g.v salpeterzuur dus 14 / 2 = 7 mol H⁺

HNO₃  -->  H⁺ + NO^3-

Dus ook 7 mol HNO₃

7 mol x 63,013 g per mol = 441 gram opgelost

2 significant: 4,4 x 10² gram.

Opgave 7b

Zwavelzuur

50% H+ a.g.v zwavelzuur dus 14 / 2 = 7 mol H⁺

H₂SO₄  --> 2H⁺ + SO₄^2-

Dus ook 7 : 2 = 3,5 mol H₂SO₄

3,5 mol x 98,079 g per mol = 343 gram H₂SO₄ opgelost

2 significant: 3,4 x 102 gram.

Aan de slag

Maak  2 t/m 10.

Opgave 9 is een opgave op examenniveau, maak deze opgave thuis. We werken de opgave uit in de les.

Toets bespreken