bij dit examen
Een bepaalde munt heeft een massa van 7,50 gram. De munt bestaat uit nikkel en messing.
Messing is een legering van koper en zink.
Peter heeft van zijn docent scheikunde de opdracht gekregen om het massapercentage
nikkel en koper van zo'n munt te bepalen. Daartoe moet de munt eerst volledig worden
omgezet tot een oplossing van zouten van deze metalen. Peter gebruikt daar een oplossing
van salpeterzuur voor. De reactie van een metaal met een salpeterzuuroplossing is een
redoxreactie.
12p
Leg aan de hand van getalwaarden uit Binas uit dat verwacht mag worden dat koper, nikkel
en zink reageren met een oplossing van salpeterzuur.
Peter heeft in zijn werkplan een methode opgenomen die veel wordt gebruikt om
nikkelgehaltes te bepalen. Hierbij wordt aan een oplossing die nikkelionen bevat een
overmaat ammonia toegevoegd. Vervolgens wordt een kleurloze oplossing van
dimethylglyoxim toegevoegd. Hierbij ontstaat een neerslag. Na weging van het neerslag kan
het nikkelgehalte worden berekend.
Dimethylglyoxim heeft de molecuulformule C4H8N2O2 en is een éénwaardig zwak zuur. Het
wordt in het vervolg van deze opgave weergegeven als HDim.
In onderstaande tabel zijn enkele gegevens te vinden die voor het onderzoek van belang
zijn.
Ionsoort Cu 2+ Ni 2+ Zn 2+ Reactieproduct na toevoeging van ammonia complex ion: Cu(NH ) 2+ 3 4 opgelost, blauw complex ion: Ni(NH ) 2+ 3 6 opgelost, kleurloos complex ion: Zn(NH ) 2+ 3 4 opgelost, kleurloos Reactieproduct na toevoeging van ammonia en vervolgens een oplossing van dimethylglyoxim complex ion: Cu(HDim) 2+ opgelost, bruin Ni(Dim) 2 neerslag geen reactie
Nadat het werkplan is goedgekeurd, is Peter met de bepaling van het nikkelgehalte
begonnen. Hij heeft de munt volledig opgelost en de oplossing vervolgens met water
aangevuld tot een volume van 100,0 mL. Deze oplossing noemt hij voortaan oplossing A.
Aan 10,0 mL van oplossing A voegt hij een overmaat ammonia toe. Vervolgens druppelt hij
zoveel van een oplossing van dimethylglyoxim toe, dat alle nikkelbevattende ionen zijn
neergeslagen als Ni(Dim)2. Daarna filtreert hij de suspensie en spoelt het residu na met
gedestilleerd water. Hij voegt het spoelwater volledig toe aan het filtraat. Hij droogt het
residu en weegt het. De massa blijkt 258 mg te zijn.
23p
Bereken uit bovenstaande gegevens het aantal gram nikkel in de munt. De massa van een
mol Ni(Dim)2 is 289 g.
Peter wil het kopergehalte van de munt colorimetrisch bepalen en gebruikt daarvoor het
filtraat dat hij bij de nikkelbepaling heeft overgehouden. In het filtraat is Cu(HDim)2+ de
enige koperbevattende ionsoort. De lichtbruine kleur van het filtraat wordt uitsluitend
veroorzaakt door Cu(HDim)2+ ionen.
Hij vult het filtraat aan met water tot een volume van 250,0 mL. Deze oplossing noemt hij
oplossing B.
Vervolgens maakt hij een ijkreeks met vijf standaardoplossingen. Elk van deze vijf
oplossingen is gemaakt door ammonia, een oplossing van kopersulfaat en een oplossing van
HDim samen te voegen en het mengsel vervolgens met water aan te vullen tot 250,0 mL. De
oplossingen verschillen alleen in de hoeveelheid van de toegevoegde oplossing van
kopersulfaat. Ook in deze oplossingen is Cu(HDim)2+ de enige koperbevattende ionsoort.
Peter maakt ook een blanco-oplossing door ammonia en een oplossing van HDim samen te
voegen en het mengsel vervolgens met water aan te vullen tot 250,0 mL.
Van elk van de vijf standaardoplossingen meet hij de extinctie, waarbij hij de extinctie van
de blanco-oplossing op 0,00 instelt. Hij verwerkt de resultaten van de metingen in een
diagram. Dit diagram is weergegeven op de bijlage bij deze opgave.
Ten slotte meet Peter de extinctie van oplossing B. Ook bij deze meting stelt hij de extinctie
van de blanco-oplossing in op 0,00. De extinctie van oplossing B blijkt 0,65 te zijn.
33p
Bepaal de [Cu(HDim)
2+] (in mol L
–1) in oplossing B. Geef daarbij op de bijlage aan hoe
deze concentratie uit het diagram is afgeleid.
42p
Bereken het massapercentage koper in de munt.
Koolstofatomen uit verschillende moleculen kunnen aan elkaar worden gekoppeld. Wanneer
men bijvoorbeeld 1-chloorpropaan, in ether als oplosmiddel, laat reageren met natrium,
vindt de volgende koppelingsreactie plaats:
Op soortgelijke wijze kan ook 2,3-dimethylpentaan bereid worden. Hiertoe laat men een
mengsel van twee verschillende monochlooralkanen met een onvertakte koolstofketen
reageren met natrium. Behalve 2,3-dimethylpentaan ontstaan hierbij nog twee alkanen.
Deze twee alkanen zijn geen isomeren van 2,3-dimethylpentaan.
52p
Geef de structuurformules van de twee
onvertakte monochlooralkanen die voor deze
koppelingsreactie nodig zijn.
62p
Geef de structuurformules van de twee alkanen die naast 2,3-dimethylpentaan zullen
ontstaan.
De reactie waarbij koolstofatomen uit verschillende moleculen aan elkaar worden
gekoppeld, is onlangs door onderzoekers gebruikt om diamant te maken. Zij gingen uit van
tetrachloormethaan (’tetra’, CCl4) als halogeenalkaan en lieten dat in een afgesloten
reactievat met een grote overmaat natrium reageren in de aanwezigheid van stukjes kobalt
als katalysator. Na geruime tijd verwarmen bleek het reactievat een mengsel te bevatten van
de katalysator kobalt, het overgebleven natrium en de reactieproducten grafiet, fijnverdeeld
diamantpoeder en natriumchloride. De vergelijking van de opgetreden reactie is:
CCl4 + 4 Na → C (diamant en grafiet) + 4 NaCl
De vorming van grafiet uit tetra en natrium is exotherm.
73p
Bereken voor de reactie CCl
4(l)+ 4 Na(s)
→ C(s, grafiet) + 4 NaCl(s) de
enthalpieverandering (reactiewarmte) in joule per mol grafiet (T = 298 K, p = p0).
Na beëindiging van de reactie moest het koolstofpoeder gescheiden worden van de overige
stoffen (het overgebleven natrium, de stukjes kobalt en het gevormde natriumchloride). Bij
de te volgen werkwijze zijn de onderstaande gegevens over kobalt en natrium van belang.
- Kobalt is een onedel metaal. Bij toevoeging van geconcentreerd zoutzuur treedt een
reactie op, waarbij een oplossing van kobaltchloride wordt gevormd.
- Als natrium in contact komt met water, vindt een heftige reactie plaats, waarbij
gevaarlijke nevels/stoffen ontstaan. Daarom mag natrium niet in contact komen met
water.
- Natrium reageert langzaam met ethanol. Daarbij ontstaat onder andere een natriumzout
dat goed oplosbaar is in ethanol.
84p
Beschrijf, onder andere met behulp van bovenstaande gegevens, een werkwijze om uit het
verkregen mengsel (kobalt, koolstofpoeder, natrium en natriumchloride) de koolstof als een
droog poeder af te scheiden.
opgave 1Fles wijn
Wijn bevat alcohol (ethanol, C2H6O) die ontstaan is door vergisting van glucose.
93p
Geef de vergelijking voor de vergisting van glucose in molecuulformules.
Wijn bevat behalve alcohol ook een aantal opgeloste zuren. Eén van die zuren heeft de
volgende structuurformule:
103p
Geef de systematische naam van dit zuur.
Door de aanwezigheid van opgeloste zuren heeft wijn een pH die tussen 2,9 en 3,9 ligt.
Ondanks deze lage pH vinden veel mensen de smaak van wijn niet onaangenaam.
In een aangebroken fles wijn wordt dikwijls in de loop van enkele dagen een deel van de
alcohol door reactie met zuurstof omgezet tot azijnzuur. Dit gebeurt onder invloed van een
bepaalde soort bacteriën. Deze bacteriën zijn alleen werkzaam als de zuurstofconcentratie
in de wijn boven een grenswaarde uitkomt. De aanwezigheid van azijnzuur in wijn zorgt
voor een onaangename smaak.
112p
Geef de vergelijking van de bedoelde omzetting van ethanol tot azijnzuur. Schrijf daarbij de
koolstofverbindingen in structuurformules.
Bij een geopende fles wijn duurt het enkele uren voordat de zuurstof die in de wijn oplost
en de zuurstof in de lucht boven de wijn met elkaar in evenwicht zijn. Vanaf dat moment
geldt:
O
2 (wijn)
O
2 (lucht)
met:
![([O2(lucht)])/([O (wijn)])2](fx/p04-299-392-347-c7062fc9.webp)
=
KBij 20 °C geldt voor de waarde van de evenwichtsconstante K = 29.
Een fles wijn met een inhoud van 720 mL wordt ontkurkt. Op dat moment bevat de wijn
nog geen opgeloste zuurstof. Er wordt wijn uitgeschonken, in de fles blijft 360 mL wijn
achter. De fles wordt niet afgesloten.
124p
Bereken het aantal mg zuurstof dat na enkele uren, als het evenwicht zich heeft ingesteld,
aanwezig is in de 360 mL wijn in de fles. Het molair volume van een gas is bij de heersende
temperatuur (20 °C) en druk (1,0 bar) 24 dm3 mol–1. Lucht bevat 21 volumeprocent zuurstof.
Om de hoeveelheid zuurstof die in wijn oplost te verminderen en dus de vorming van
azijnzuur tegen te gaan, kan een aangebroken fles wijn worden afgesloten met een kurk.
Er zijn echter ook speciale luchtpompjes in de handel die meer effect hebben dan een kurk.
Op een geopende fles wijn die langere tijd bewaard moet worden, plaatst men een rubberen
dopje. In het dopje zit een opening die als ventiel werkt. Met het pompje wordt via dit
ventiel de druk in de fles verlaagd van 1,0 bar tot 0,25 bar. De zuurstofconcentratie in de
lucht boven de wijn wordt door de drukverlaging een kwart van de oorspronkelijke
zuurstofconcentratie. De hoeveelheid zuurstof die vervolgens in de
wijn gaat oplossen wordt hierdoor veel minder. De hoeveelheid
opgeloste zuurstof kan dan namelijk nooit groter zijn dan een kwart
van de hoeveelheid zuurstof die oplost zonder drukverlaging.
Een fles wijn van 720 mL wordt voor de helft uitgeschonken (nog
360 mL wijn in de fles met 360 mL lucht daarboven, zie de figuur
hiernaast). Daarna wordt de druk in de fles verlaagd van 1,0 bar tot
0,25 bar. Dan blijkt dat in de wijn zelfs nog wat minder zuurstof
oplost dan een kwart van de bij vraag 12 berekende hoeveelheid.
De temperatuur verandert tijdens het wegpompen van de lucht niet.
133p
Leg uit dat de hoeveelheid zuurstof die in dit geval in de wijn zal oplossen minder is dan
een kwart van de bij vraag 12 berekende hoeveelheid.
Om het ontstaan van azijnzuur tegen te gaan, voegt men in sommige wijnsoorten sulfiet aan
de wijn toe, voordat de wijn de fles in gaat. De werking van het sulfiet berust onder andere
op het feit dat de bacteriën die alcohol tot azijnzuur omzetten door het sulfiet worden
gedood.
142p
Geef nog een verklaring voor het feit dat sulfiet het ontstaan van azijnzuur tegengaat.
Een groepje leerlingen krijgt als practicumopdracht het sulfietgehalte van witte wijn te
bepalen. In het practicumvoorschrift staat onder meer:
Pipetteer 10,0 mL van een 0,0500 M joodoplossing in een erlenmeyer van 300 mL.
Voeg ongeveer 150 mL water toe en zuur aan met 5 mL 1 M zwavelzuur. Voeg langzaam
100,0 mL van de witte wijn toe onder voortdurend roeren. Het sulfiet reageert met een
deel van het jood:
SO32– + H2O + I2 → SO42– + 2 H+ + 2 I–
Titreer het jood dat na deze reactie nog over is met een 0,0400 M oplossing van
natriumthiosulfaat.
Gebruik zetmeel als indicator.
Er blijkt 12,1 mL van de oplossing van natriumthiosulfaat nodig te zijn.
155p
Bereken het aantal mg sulfiet per liter van de onderzochte witte wijn.
opgave 2Leerlooien
Leer wordt gemaakt van huiden van dieren. Hierbij ondergaan de huiden eerst een aantal
bewerkingen waarbij hoofdzakelijk collageen overblijft.
Collageen is een eiwit dat voor de stevigheid van weefsels zorgt.
In een artikel over de bereiding van leer staat het volgende over collageen.
Collageen wordt allereerst gekenmerkt door het
hoge gehalte glycine: één glycine-eenheid op elke
derde plaats in de aminozuurketen. Ook heeft het
een hoog gehalte proline. In de aminozuurketen
zitten de glycine-eenheden en proline-eenheden
vaak naast elkaar. En tenslotte heeft het een
kenmerkend hoog gehalte hydroxyproline. Meestal
zit een hydroxyproline-eenheid naast een proline-
eenheid.
De aanwezigheid van proline zorgt ervoor dat de
keten een linksdraaiende spiraal wordt. De
aanwezigheid van glycine op elke derde plaats
zorgt ervoor dat drie van die spiralen in elkaar
draaien tot een drievoudige, rechtsdraaiende
spiraal (zie de figuur hiernaast). De aanwezigheid
van hydroxyproline heeft een sterk stabiliserend
effect door waterstofbruggen.
naar: Chemical Society Reviews
In het tekstfragment worden aminozuren genoemd die kenmerkend zijn voor collageen. Ook
kan uit het tekstfragment worden afgeleid welke aminozuurvolgorde kenmerkend is voor
collageen. Deze informatie kan samengevat worden in een structuurformule van een stukje
uit het midden van de eiwitketen. Om alle informatie weer te geven moet dit stukje bestaan
uit vier aminozuureenheden.
164p
Geef een structuurformule van zo’n stukje eiwit dat uit vier aminozuureenheden bestaat. Dit
stukje moet beginnen met een glycine-eenheid en het komt uit het midden van het
eiwitmolecuul. De structuurformule van hydroxyproline is:
In een bepaalde zin in het tekstfragment wordt de secundaire structuur van collageen
beschreven.
172p
Schrijf de zin uit het tekstfragment over waarin de secundaire structuur wordt beschreven.
Na het vrijmaken van het collageen vindt het zogenoemde looien plaats. Bij het looien van
leer worden de eiwitketens aan elkaar gekoppeld, waardoor het leer minder krimpt onder
invloed van verschillen in temperatuur en vochtigheidsgraad. Ook is gelooid leer beter
bestand tegen de inwerking van micro-organismen.
Voor het looien van leer wordt veelal gebruik gemaakt van chroom(III)sulfaat. Deze stof
wordt bereid door zwaveldioxide te laten reageren met chroomzuur (H2CrO4). Hierbij
ontstaat chroom(III)sulfaat als enige chroom- en zwavelbevattende verbinding. Behalve
chroom(III)sulfaat ontstaat bij deze reactie één andere stof.
183p
Geef de reactievergelijking van de bereiding van chroom(III)sulfaat uit zwaveldioxide en
chroomzuur.
De koppeling van de eiwitketens wordt veroorzaakt door chroom(III)ionen en geïoniseerde
COOH groepen uit de zijketens van aminozuureenheden zoals asparaginezuur en
glutaminezuur. Voor het verkrijgen van gelooid leer van goede kwaliteit wordt tijdens het
looiproces, dat plaatsvindt in een oplossing van chroom(III)sulfaat, het ionisatiepercentage
van de COOH groepen voortdurend geregeld. Dit bereikt men door de keuze van de pH.
194p
Bereken hoeveel procent van de COOH groepen van de asparaginezuureenheden van
collageen zijn geïoniseerd bij pH = 3,00. Bij deze berekening mogen de COOH groepen en
de COO– groepen beschouwd worden als opgelost. De Kz van asparaginezuureenheden in
collageen heeft een waarde van 1,6·10–4.
Bij het looien ontstaat tussen de ketens een koppeling, die als volgt schematisch kan worden
weergegeven:
Gelooid leer heeft een goede kwaliteit als de koppelingen tussen de eiwitketens niet alleen
aan het oppervlak maar ook in het binnenste van het collageen ontstaan. Daartoe wordt
gestart bij een pH waarbij de chroom(III)ionen eerst in het collageen kunnen binnendringen.
Vervolgens verandert men de pH zodanig dat de koppelingen tussen de ketens tot stand
komen.
202p
Leg uit of men, nadat de chroom(III)ionen het collageen zijn binnengedrongen, de pH moet
verlagen of verhogen om de koppelingen tussen de ketens tot stand te brengen.
Let op: de laatste vragen van dit examen staan op de volgende pagina.
opgave 3Heavy metal
Bij een bepaald industrieel proces ontstaat afvalwater dat Cu2+ ionen bevat. Voordat dit
afvalwater mag worden geloosd, moet de [Cu2+] verlaagd worden tot de toegestane waarde.
Daartoe wordt aan het afvalwater natronloog toegevoegd. Hierbij ontstaat een neerslag. Dit
neerslag wordt afgefiltreerd en kan door het toevoegen van een oplossing van een stof X
worden omgezet tot een oplossing van koper(II)sulfaat. Deze koper(II)sulfaatoplossing kan
weer als grondstof worden gebruikt. Stof X is een sterk zuur.
211p
Geef de naam van stof X.
223p
Geef de vergelijking van de reactie die optreedt als aan het neerslag een oplossing van
stof X wordt toegevoegd.
Men heeft een proces ontwikkeld waarbij Cu2+ uit het afvalwater wordt verwijderd met
behulp van elektrolyse in plaats van neerslagvorming. Deze elektrolyse is zo ontworpen dat
al het Cu2+ bevattend afvalwater door een sponsachtige koolstofelektrode S stroomt; hierin
wordt het Cu2+ omgezet tot Cu. Er stroomt voortdurend Cu2+ bevattend afvalwater in deze
sponsachtige elektrode en gezuiverd afvalwater uit de sponsachtige elektrode. De andere
elektrode P is een koolstofplaat, waarlangs een oplossing van een elektrolyt wordt gepompt.
Om menging van de vloeistofstromen in het elektrolysevat te voorkomen, is een membraan
aangebracht.
234p
Teken de hierboven beschreven elektrolyse-opstelling schematisch. Geef in deze tekening
de volgende onderdelen weer:
• het elektrolysevat;
• de spanningsbron en de verbindingskabels van de spanningsbron naar de elektroden;
• de sponsachtige koolstofelektrode S als een gearceerd deel van het elektrolysevat; geef ook
aan of deze elektrode verbonden is met de pluspool of met de minpool van de
spanningsbron;
• de koolstofelektrode P; geef ook aan of deze elektrode verbonden is met de pluspool of met
de minpool van de spanningsbron;
• het membraan als een stippellijn;
• de vloeistofstromen die het elektrolysevat in- en uitgaan als pijlen met de bijschriften:
- Cu2+ bevattend afvalwater
- gezuiverd afvalwater
- elektrolytoplossing in
- elektrolytoplossing uit.
Bij de uitvoering van zo’n zuiveringsproces wil men uit afvalwater 100 gram Cu2+ per m3
afvalwater verwijderen. Van de stroom die door de elektrolysecel gaat, wordt 45 A
(A betekent ampère; 1 ampère = 1 coulomb per seconde) gebruikt voor de omzetting van
Cu2+ tot Cu. Uitgaande van deze gegevens kan men berekenen hoeveel m3 afvalwater men
per uur door de reactor kan leiden om de gewenste zuivering te bereiken.
244p
Geef deze berekening. Gebruik hierbij onder andere tabel 7 van Binas.
+ 
+ 
+ 
