De snelheidsvergelijking luidt:

  1. s = k[HI]

31s = k[C2H5I]

32s = k[HI][C2H5I]

33s = k[HI]2[C2H5I]2

34Bij welk van onderstaande omzettingen is het begindeeltje een reductor?



  1. N2  2 NH3

35N2O4  2 NO2

36NO2  NO3

372 NO3  N2O5

Fysische Chemie

38Voor een reactie

A

B

+

C

geldt s = k[

A

]. Welke grafiek levert een rechte lijn?



  1. 1/[

    A

    ] vs tijd

39[

A

] vs tijd

40[

A

] vs 1/tijd

41ln[

A

] vs tijd

42In welk van onderstaande rijtjes zijn de stoffen gerangschikt naar toenemende standaardentropie?



  1. Cl2(g), NaCl(s), Na(s)

43Na(s), NaCl(s), Cl2(g)

44Na(s), Cl2(g), NaCl(s)

45NaCl(s), Na(s), Cl2(g)

46Welke punten in dit fasediagram geven omstandigheden van druk en temperatuur weer, waarbij vloeistof aanwezig is?



  1. a, b en g

47a, c, d en f

48a, c, d en g

49c, d, e en g

50Van het evenwicht H2(g) + I2(g) 2 HI(g) is de reactie-enthalpie +51,8 kJ. Door welke verandering neemt de evenwichtshoeveelheid van HI(g) toe?



  1. alleen I

51alleen II

52zowel I als II

53geen van beide

54Het ionisatie-evenwicht van benzeencarbonzuur wordt weergegeven door:

C6H5COOH(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + C6H5COO(aq).

Bij een bepaalde T geldt voor 0,045 M C6H5COOH-oplossing [H3O+(aq)] = 1,7103. De Kz van benzeencarbonzuur is bij deze T:



  1. 6,4105

556,7105

567,7105

573,8102

Structuur

58Welke van onderstaande rij deeltjes hebben evenveel elektronen?



  1. Fe2+, Co2+, Ni2+,

59K+, Cl, S2

60Li+, Na+, K+,

61Mg, Ca, Sr

62Hoeveel ongepaarde elektronen heeft een ijzeratoom in zijn grondtoestand?



  1. 0

632

644


656

66Welke van onderstaande bindingen is het minst polair?



  1. BCl

67OF

68PF


69SiN

70Welk van onderstaande deeltjes heeft een Lewisstructuur die het meest lijkt op die van het carbonaation?



  1. CH3+

71NO3

72PO43

73SO32

74Het nitrietion heeft twee belangrijke grensstructuren. De lengte van de NO-binding in nitriet



  1. is vergelijkbaar met een dubbele NO-binding

75is vergelijkbaar met een drievoudige NO-binding

76zit tussen een enkele en dubbele NO-binding in

77zit tussen een dubbele en drievoudige NO-binding in

78Hoeveel isomere alcoholen (geen optische isomeren) zijn er met de molecuulformule C4H10O?



  1. 2

793

804


815

  1. EDTA-titratie (13 punten)

Alle gegevens in deze opgave gelden bij 298 K.

Een methode om de molariteit van calciumzouten in oplossing te bepalen is titreren met het natriumzout van ethyleendiaminetetraazijnzuur, voor te stellen met Na4Y. Bij deze titratie buffert men op pH = 12. Het eindpunt van de titratie wordt met behulp van een speciale indicator zichtbaar gemaakt. Het Y4 vormt met Ca2+ een complex. Men noemt deze methode daarom een complexometrische titratie. De vergelijking voor de complexvorming is:

Ca2+(aq) + Y4(aq) CaY2(aq)

De hierbij behorende evenwichtsconstante wordt stabiliteitsconstante, Kst, genoemd:

= Kst

Ook met zouten van andere metalen zijn complexometrische titraties, waarbij de metaalionen met Y4– reageren in de molverhouding 1 : 1, mogelijk. Het equivalentiepunt van zo’n complexometrische titratie is niet goed te bepalen wanneer de waarde van Kst klein is.



  1. Leg uit dat het equivalentiepunt van zo’n complexometrische titratie niet goed te bepalen is wanneer de waarde van Kst klein is. 2

Een complexometrische titratie als hierboven geschetst is voldoende nauwkeurig uitvoerbaar als Kst × M > 108. Hierbij is M de molariteit van het te titreren metaalzout.

Voor de trapsgewijze protolyse van ethyleendiaminetetraazijnzuur, H4Y, gelden de in tabel vermelde gegevens.


tabel

Zowel oplossingen van het zuur als van de zouten ervan worden als titratievloeistof gebruikt. Al deze oplossingen worden aangeduid met de verzamelnaam EDTA.

Bij de titratie met EDTA kan alleen met Y4 een metaalcomplex worden gevormd en niet met HY3 enz.

Voert men een titratie met EDTA uit bij een pH = 12 dan is het niet in het metaalcomplex gebonden EDTA hoofdzakelijk als Y4 aanwezig.

82Leg uit dat bij pH = 12,00 EDTA hoofdzakelijk als Y4 aanwezig is. 4

De meeste metaalzouten zijn in een oplossing met pH = 12 niet titreerbaar, o.a. door hydroxidevorming.

Men kan deze metaalzouten vaak wel bij een lagere pH met EDTA titreren, maar dan moet de voorwaarde Kst × M > 108 gecorrigeerd worden. Bij deze voorwaarde gaat men er namelijk van uit dat alle EDTA als Y4 aanwezig is.

Bij lagere pH is echter slechts een deel van de EDTA als Y4 aanwezig.

De voorwaarde voor uitvoerbaarheid van de titratie wordt daarom gecorrigeerd met een factor f

f = , waarbij molariteit EDTA = [Y4] + [HY3] + [H2Y2] + [H3Y] + [H4Y].

83Bereken met behulp van de gegeven zuurconstanten de waarde van f bij een pH = 10,00. 3

Ook bij andere pH-waarden is f te berekenen.

De voorwaarde voor uitvoerbaarheid van titraties met EDTA is nu:

× M > 108 of log Kst + log M  log f > 8.

In tabel zijn waarden van log f gegeven bij verschillende pH-waarden.

tabel


In tabel zijn waarden van log Kst van verschillende metalen gegeven.

tabel


84Leg uit dat niet aan de gestelde voorwaarde wordt voldaan, als een oplossing met [Ca2+] = circa 0,1 bij pH = 5 met EDTA wordt getitreerd. 2

85Bereken de laagste gehele pH-waarde waarbij voor een titratie van 0,1 molair Ni-zout met EDTA nog aan de gestelde voorwaarde wordt voldaan. 2



  1. Vernikkelen (16 punten)

In een bekerglas bevindt zich een 1 molair lood(II)nitraatoplossing, waarin een loodstaaf is geplaatst. In een ander bekerglas bevindt zich een 1 molair nikkel(II)nitraatoplossing, waarin een nikkelstaaf is geplaatst. De oplossingen zijn verbonden met een zoutbrug. Zie figuur .

figuur


Tussen beide staven bestaat nu een potentiaalverschil gelijk aan het verschil tussen de normaalredoxpotentialen (standaardelektrodepotentialen) van de redoxkoppels Pb/Pb2+ en Ni/Ni2+. De positieve pool van een variabele gelijkspanningsbron wordt nu verbonden met de positieve pool van de zojuist beschreven galvanische cel. De negatieve pool van de variabele gelijkspanningsbron wordt verbonden met de negatieve pool van de galvanische cel. Bij het opvoeren van het potentiaalverschil van de gelijkspanningsbron begint elektrolyse op te treden als het potentiaalverschil van de gelijkspanningsbron iets groter is dan dat van de galvanische cel. Redoxpotentialen zijn concentratieafhankelijk. In figuur is voor enkele redoxkoppels de redoxpotentiaal uitgezet tegen de negatieve logaritme van de betrokken ionconcentratie.

figuur


86Leid, alleen gebruik makend van figuur , de betrekking af die het verband geeft tussen de redoxpotentiaal van het koppel Ni/Ni2+ en log[Ni2+(aq)]. 3

De beschreven elektrolyse stopt als het aangelegde potentiaalverschil niet voortdurend wordt opgevoerd.

871. Geef de vergelijkingen van de reacties aan beide elektroden als elektrolyse optreedt. Noteer je antwoord als volgt: 2
reactie bij de positieve elektrode: …
reactie bij de negatieve elektrode: …

2. Leg uit waarom het aangelegde potentiaalverschil voortdurend moet worden opgevoerd om de elektrolyse te laten voortgaan. 3

Wanneer men een oplossing van een mengsel van zouten elektrolyseert, zal in principe - mits het aangelegde potentiaalverschil niet te hoog is - aan de negatieve pool alleen dat metaal neerslaan dat de hoogste redoxpotentiaal heeft.

In een bekerglas bevindt zich 1 liter 1,0 molair oplossing van nikkel(II)nitraat.

Het gebruikte nikkel(II)nitraat is verontreinigd met een weinig lood(II)nitraat.

In deze oplossing plaatst men twee platina-elektroden, waartussen men een potentiaalverschil aanlegt dat net groot genoeg is om nikkel aan de negatieve elektrode te laten ontstaan.

88Leid uit figuur af hoe groot de lood(II)concentratie hoogstens mag zijn om bij het begin van de elektrolyse op de negatieve elektrode nog net geen lood te doen ontstaan. 3

IJzeren voorwerpen worden vaak tegen roesten beschermd door er met behulp van elektrolyse een laagje nikkel op aan te brengen. Oplossingen van nikkel(II)zouten reageren zuur. Bij elektrolyse van een nikkel(II)nitraatoplossing ontstaat behalve nikkel ook waterstof. Door deze waterstofontwikkeling ontstaat geen gladde nikkellaag. De waterstofontwikkeling kan worden tegengegaan door de oplossing basisch te maken met ammonia; hierbij ontstaat geen neerslag van nikkel(II)hydroxide, maar blijft het nikkel(II) in oplossing als Ni(NH3)62+(aq). Van het evenwicht:


Ni2+(aq) + 6 NH3(aq) Ni(NH3)62+(aq) heeft de evenwichtsconstante de waarde 4,0108.

Voor het vernikkelen kan een oplossing worden gebruikt waarin per liter 0,10 mol nikkel(II)nitraat en 1,0 mol ammoniak zijn opgelost. De pH van deze oplossing is 11,7.

Men kan berekenen dat in deze oplossing de concentratie van Ni2+(aq) 6,1108 mol L1 is.

89Laat met behulp van een berekening zien dat in deze oplossing de concentratie van Ni2+(aq) 6,1108 mol L1 is. Ga ervan uit dat de verandering van de concentratie van NH3 ten gevolge van de reactie van ammoniak met water te verwaarlozen is. 3

90Leg mede aan de hand van figuur 2 uit dat voor een elektrolytische vernikkeling zonder waterstofontwikkeling deze oplossing met pH = 11,7 gebruikt kan worden. 2


  1. Zuurstoflek (22 punten)

Een grote oliemaatschappij had bijna een half jaar lang steeds terugkerende productieproblemen in een ethyleenkraker bij een Europese raffinaderij. Deze leken te worden veroorzaakt door de vorming van een storende taaie witte vaste stof die ergens in de kraker werd gevormd als bijproduct in de productie van ethyleen (etheen, C2=) en propyleen (propeen, C3=) uit de benzine- en dieselolie-achtige raffinaderijproducten nafta of gasolie. Zo’n ethyleenkraker breekt bij zeer hoge temperaturen (550-600 ºC) de in deze raffinaderij producten aanwezige normaal- en iso-alkanen, cyclo-paraffinen en (mono-, di- en tri-) aromaten onder zeer zware thermische 'kraak'-condities af tot de zeer kleine etheen- en propeen-moleculen in ca. een 2 : 1 tot 3 : 2 verhouding van C2=/C3=. Vandaar de naam ethyleenkraker. In dit proces wordt naast ethyleen dus altijd een substantiële hoeveelheid propeen gevormd, en tevens kleinere en grotere bijproducten, bv gas (C1, methaan), MAPD (methyl-acetyleen en propadieen), vele C4 en C5 olefines en diolefines (olefine is een oude maar nog veel gebruikte naam voor alkeen!), en ook wat hogere alkanen, naftenen en aromaten (pyrolysebenzine). Methaan is fornuisbrandstof, de lagere (di)-olefines gaan deels naar benzines, de pyrolyse-benzine wordt gehydrogeneerd (met waterstof behandeld) en gaat dan ook naar benzine of gasolie of evt. ook raffinaderijbrandstof.
In de industrie worden stoffen vaak aangeduid met niet-systematische (triviale) namen. Bijvoorbeeld ethyleen, propyleen, olefinen.
Ook van één van de stoffen die in MADP voorkomen is een triviale naam gegeven.

91Geef de structuurformules van de stoffen die in MADP zitten. 5


Geef de systematische naam van de stof uit MADP waarvan de triviale naam is gegeven.

92Geef de structuurformule van een vertakt C5 diolefine. 2

Het storende vaste witte bijproduct werd op verschillende manieren geanalyseerd. Hier volgen enkele analyseresultaten.

Het witte product:



  1. bevat ca. 40 massa% zuurstof (elementanalyse);

  2. is hoogmoleculair (massaspectrometrie);

  3. bevat veel zuurgroepen (titratie met natronloog);

  4. lost tijdens de titratie met natronloog slechts een klein beetje op en zwelt op .

De krakertechneuten kwamen er niet uit wat de oorzaak van het ontstaan van het witte vaste bijproduct was. Ze hadden haast want er waren teveel dure procesuren verloren gegaan, de kraker moest weer op volle capaciteit gaan draaien.

Een te hulp geroepen organisch chemicus met analytische instelling trok uit de analysegegevens de conclusie dat in de kraker een luchtlek moest zitten, waardoor zuurstof in de kraker kon komen. Die zuurstof zette kennelijk propeen om tot acrylzuur, dat daarna ging polymeriseren.

De structuurformule van acrylzuur is als volgt:

Men veronderstelt dat de omzetting van propeen tot acrylzuur in drie stappen verloopt. In de eerste stap wordt een alcohol gevormd, dat in de twee daarna volgende stappen verder wordt omgezet.

93Geef de reactievergelijkingen voor deze drie stappen. Geef daarbij structuurformules van de organische verbindingen die achtereenvolgens worden gevormd. 4

Het witte vaste bijproduct is niet een polymeer van uitsluitend acrylzuur. Het is een zogenoemd copolymeer van acrylzuur en wellicht etheen.

94Geef de structuurformule van een deel uit het midden van een molecuul van zo’n copolymeer. Teken daarin drie acrylzuureenheden en één etheeneenheid. 3

95Bereken in welke verhouding de acrylzuureenheden en etheeneenheden in het copolymeer voorkomen. Ga ervan uit dat het copolymeer 40,0 massaprocent O bevat. Geef de verhouding als gehele getallen. 4

Tijdens de titratie met natronloog bleek dat de witte vaste stof niet oploste. De stof zwol op (nam in volume toe).

96Waarom zwelt het polymeer op in natronloog? 2

In een sterk basische oplossing zal een zure stof altijd beter of zelfs goed oplossen.

97Geef een mogelijke reden waarom de witte vaste stof tijdens de titratie met natronloog niet oplost. 2


naam, huisadres, telefoon en e-mailadres

Antwoordblad meerkeuzevragen van voorronde 2 van de Nationale Scheikundeolympiade 2007


NATIONALE SCHEIKUNDEOLYMPIADE

ANTWOORDMODEL VOORRONDE 2


(de week van)

woensdag 11 april 2007




  1. Deze voorronde bestaat uit 20 meerkeuzevragen verdeeld over 4 onderwerpen en 3 open vragen met in totaal 17 deelvragen



  2. De maximumscore voor dit werk bedraagt 91 punten (geen bonuspunten)



  3. Bij elke opgave is het aantal punten vermeld dat juiste antwoorden op de vragen oplevert



  4. Bij de correctie van het werk moet bijgaand antwoordmodel worden gebruikt. Daarnaast gelden de algemene regels, zoals die bij de correctievoorschriften voor het CSE worden verstrekt.



  1. Meerkeuzevragen (40 punten)

Per juist antwoord (motivatie niet gevraagd) 2

  1. EDTA-titratie (13 punten)

  1. Maximumscore 2
    Wanneer Kst klein is, dan ligt het evenwicht (Mn+ + Y4– MY(4–n)–), naar links. D.w.z. dat het evenwicht niet voldoende aflopend is, zodat er bij het equivalentiepunt, zowel veel vrije metaalionen als Y4-ionen aanwezig zullen zijn.

Het evenwicht (Mn+ + Y4– MY(4–n)– ) ligt links bij kleine Kst 1

Zodat er bij het equivalentiepunt zowel veel vrije metaalionen als Y4-ionen aanwezig zullen zijn 1

118Maximumscore 4
HY3 +H2O Y4 + H3O+ = 55  [Y4] = 55[Y3].

Evenzo kan worden aangetoond m.b.v. de andere Kz-waarden (zie tabel 4), dat [HY3] » [H2Y2] » [H3Y] » [H4Y] bij pH = 12. In de totale EDTA-concentratie zijn de bijdragen van [HY3], [H2Y2], [H3Y] resp. [H4Y] dus klein tot uiterst klein.

Juiste evenwichtsvoorwaarde voor de vierde stap, bijvoorbeeld genoteerd als (eventueel reeds gedeeltelijk ingevuld) 1

Berekening pH: 1,0∙10–12 1

Laten zien dat verhouding >1 1

Rest van de uitleg (en conclusie) 1


119Maximumscore 3
pH = 10,00  [H3O+] = 1,0∙1010   [Y4] = × [HY3] = 0,55[HY3]

en K3 = 6,9107 =  [HY3] = × [H2Y2] = 6,9103[H2Y2]

Op gelijke wijze toont men aan: [HY3] » [H3Y] en [HY3] » [H4Y].

Zodat EDTA bij pH = 10,0 bijna uitsluitend voorkomt in de vormen Y4 en HY3 

f = = 2,8 (log f = 0,45).

Berekening dat bij pH = 10,00 [Y4] = 0,55[HY3] en dat [HY3] = 6,9103[H2Y2] 1

Notie dat [H2Y2–], [H3Y–] en [H4Y] te verwaarlozen zijn ten opzichte van [Y4–] en [HY3–] 1

Rest van de berekening 1


Opmerking: Volgens de opgave moeten de zuurconstanten worden gebruikt bij de berekening van f; het is dus niet toegestaan tabel 4.2 te gebruiken (die log f = 0,4 oplevert, omdat in deze tabel tot op één decimaal wordt afgerond). Wanneer f is berekend met behulp van een gegeven uit tabel 4.2 dan geen punten toekennen.

120Maximumscore 2


Indien de benodigde waarden worden afgelezen uit de tabellen 4.2 en 4.3 geldt:

log Kst = 10,7 (Ca2+) en log f = 6,4 (pH = 5).

[Ca2+] = 0,1 mol L1  M = 0,1 molair  log M = 1.

Zodat: log Kst + log M  log f = 10,7  1  6,4 = 3,3 waarbij niet voldaan is aan de voorwaarde voor uitvoerbaarheid: log Kst + log M  log f > 8.

Juist opzoeken van log Kst en log f 1

Notie dat log M 1


121Maximumscore 2
Er zal dan moeten gelden: 18,6  1  log f > 8  log f > 9,6  log f < 9,6.

De grootste waarde voor log f die hieraan voldoet is 8,4  pH = 4 is de laagste (gehele) pH-waarde waarvoor nog aan de gestelde voorwaarde is voldaan. Bij pH  3 is deze titratie dus niet op nauwkeurige wijze uit te voeren.

Berekening van de grootste waarde van log f die aan de gestelde voorwaarde voldoet 1

Conclusie 1


  1. Vernikkelen (16 punten)

  1. Maximumscore 3
    Een dergelijke rechte lijn heeft als vergelijking = m × log[Ni2+] + n (algemeen: y = mx + n) waarin n het afgesneden stuk is van de V-as. Immers V = n voor log[ion] = 0;

n = 0,25 V voor het koppel Ni/Ni2+. m is de richtingscoëfficiënt van de rechte, m.a.w. m is gelijk aan de tangens van de hoek die de rechte maakt met de as van log[ion], die bv. te berekenen is als m = = 0,03 V. m is eveneens te berekenen door een punt van de rechte in de vergelijking te substitueren, bv. de redoxpotentiaal = 0,40 V als log[ion] = 5,0.

Substitutie levert: 0040 = m × 5,0  0,25  5,0 m = 0,15  m = 0,03 V.

De totale vergelijking is dus: V = 0,03 log[Ni2+]  0,25 (in volt).

Notie dat (uit het feit dat er sprake is van een rechtlijnig verband) de vergelijking is van de vorm: = m × log[Ni2+] + n 1

Juiste berekening van n 1

Juiste berekening van m 1

Opmerking: Op deze grafische wijze is voor het koppel Ni/Ni2+ de Nernstvergelijking afgeleid; voor metalen in aanwezigheid van hun tweewaardige ion luidt deze i.h.a.: V = Vo + log [ion] , zie ook Binastabel 36.

Je mag deze vergelijking niet bij de beantwoording van onderdeel 1 gebruiken, maar je weet hierdoor wel wat de uitkomst van de wiskundige afleiding moet zijn.

122Maximumscore 2
1. De positieve pool (hier: minder negatieve) is die van lood (Pb is edeler dan Ni). Als de positieve pool van de gelijkspanningsbron aan de Pb-staaf wordt verbonden. worden aan de staaf elektronen onttrokken: Pb(s)  Pb2+(aq) + 2 e.

De nikkelstaaf vormt de (meer) negatieve pool. Verbonden met de negatieve pool van een gelijkspanningsbron worden er extra elektronen op de Ni-staaf gebracht waardoor (positieve) ionen uit de oplossing deel kunnen gaan uitmaken van de staaf: Ni2+(aq) + 2 e  Ni(s).

Reactie bij de positieve elektrode: Pb(s)  Pb2+(aq) + 2 e 1

Reactie bij de negatieve elektrode: Ni2+(aq) + 2 e  Ni(s) 1

Indien in een overigens juist antwoord evenwichtspijlen zijn gebruikt 1

Indien in een overigens juist antwoord de reacties aan de verkeerde elektroden zijn gegeven 1

Indien het volgende antwoord is gegeven:
Reactie bij de positieve elektrode: Ni(s)  Ni2+(aq) + 2 e
Reactie bij de negatieve elektrode: Pb2+(aq) + 2 e  Pb(s) 1 Opmerking: Evenwichtspijlen in de genoemde reacties geven een foutief beeld. Er is nl. altijd sprake van een heengaande en een teruggaande reactie, maar indien elektrolyse optreedt overheersen bovenstaande reacties en als de opstelling werkt als galvanisch element treedt het omgekeerde in hoofdzaak op: Pb2+(aq) + 2e  Pb(s) en Ni(s)  Ni2+(aq) + 2 e.
Maximumscore 3
2. Het voor elektrolyse benodigde potentiaalverschil moet minimaal gelijk zijn aan de spanning die de opstelling als galvanisch element kan leveren (de z.g. tegen-emk of polarisatiespanning), dus gelijk aan het verschil van de redoxpotentialen van Ni- en Pb-staaf (in aanwezigheid van hun ionen).

Deze redoxpotentialen zijn o.a. afhankelijk van de concentratie van de ionen in oplossing.

Volgens onderdeel  neemt [Pb2+] toe, zodat ook toeneemt (zie bv. fig. 2); [Ni2+] neemt af, dus neemt af tijdens de elektrolyse. Omdat de aangelegde elektrolysespanning minimaal  moet bedragen. zal deze tijdens de elektrolyse moeten worden opgevoerd.

Notie dat het aangelegde potentiaalverschil minimaal gelijk moet zijn aan  1

Tijdens de elektrolyse wordt groter en kleiner 1

Dus wordt  groter (en moet het aangelegde potentiaalverschil voortdurend toenemen tijdens de elektrolyse) 1

123Maximumscore 3
Volgens de tekst in de opgave slaat alleen het metaal neer, dat in de oplossing de hoogste redoxpotentiaal bezit. Bij [Ni2+] = 1 mol L1 kunnen we in fig. 3.2 een redoxpotentiaal (voor Ni/Ni2+) aflezen van 0,25 Volt. Bij dezelfde redoxpotentiaal slaat lood neer als de concentratie van de Pb2+-ionen 104 mol L1 overschrijdt (ga in de figuur van punt (0, 0,25) horizontaal naar rechts, totdat je de rechte van het Pb/Pb2+-koppel snijdt).

Notie dat wanner nikkel neerslaat bij elektrolyse in een 1 M oplossing = – 0,25 1

Notie dat als ook lood neerslaat = 1

Rest van de uitleg 1

124Maximumscore 3
Ni2+(aq) + 6 NH3(aq) Ni(NH3)62+(aq) K is zeer groot; er zijn dus veel Ni(NH3)62+-ionen t.o.v. Ni2+-ionen in de evenwichtstoestand. Vrijwel alle Ni2+-ionen (00 mol L1) hebben dus met NH3 (6 × 0,10 mol L1) gereageerd tot (bijna) 00 mol L1 Ni(NH3)62+-ionen.

Stel dat na de evenwichtsinstelling geldt [Ni2+] = x (x is een kleine concentratie), dan geldt dat [Ni(NH3)62+] = 0,0  x  00 mol L (want x wordt klein verondersteld t.o.v. 00).

Voor de evenwichtsconstante geldt dan: K = 4,0108 =  x = = 6,1108  [Ni2+] = 6,1108

Juiste evenwichtsvoorwaarde 1

Notie dat [Ni(NH3)62+] = 0,l0 – [Ni2+] 1

Notie dat [NH3] = 1,0 – 6(0,l0 – [Ni2+]) en rest van de berekening 1


Opmerkingen:

125Maximumscore 2
Er slaat alleen Ni-metaal neer als de omstandigheden zo gekozen worden, dat Ni2+ de sterkste oxidator uit de oplossing is; d.w.z. een redoxpotentiaal heeft die hoger is dan die van andere oxidatoren (bv. H+) in de oplossing.

Uit fig. 2 volgt dat bij [Ni2+] = 6,1∙1–8, dus –log[Ni2+] = 7,2 geldt dat = – 0,47 en dat bij pH = 11,7 geldt dat = – 0,70. Omdat > is in deze oplossing Ni2+ de sterkste oxidator zodat geen H2-ontwikkeling optreedt.

Bij [Ni2+] = 6,1∙1–8 / –log[Ni2+] = 7,2 geldt dat = – 0,47 en bij pH = 11,7 geldt dat = – 0,70 1 > , dus is in deze oplossing Ni2+ de sterkste oxidator zodat geen H2-ontwikkeling optreedt 1 Opmerkingen:


  1. Zuurstoflek (22 punten)

126

Maximumscore 5


propadieen: CH2 = C = CH2
methyl-acetyleen: CH ≡ C − CH3
de juiste naam van methyl-acetyleen is propyn

twee dubbele bindingen in de structuurformule van propadieen 1

rest van de structuurformule van propadieen juist 1

drievoudige binding in de structuurformule van methyl-acetyleen 1

rest van de structuurformule van methyl-acetyleen juist 1

juiste systematische naam van methyl-acetyleen 1

127

Maximumscore 2

twee dubbele bindingen in de structuurformule 1

rest van de structuurformule juist 1

128

Maximumscore 4


2 CH2 = CH − CH3 + O2  2 CH2 = CH − CH2OH
2 CH2 = CH − CH2OH + O2  2 CH2 = CH − CHO + H2O
2 CH2 = CH − CHO + O2  2 CH2 = CH − COOH

in de eerste vergelijking alle (structuur)formules juist 1

in de tweede vergelijking alle (structuur)formules juist 1

in de derde vergelijking alle (structuur)formules juist 1

in alle vergelijkingen de coëfficiënten juist 1
Wanneer kloppende vergelijkingen als CH2 = CH − CH3 + ½ O2  CH2 = CH − CH2OH zijn gegeven, dit goed rekenen.

129

Maximumscore 3


Een juist antwoord kan er als volgt uitzien:
(structuurformule)

etheeneenheden juist verwerkt 1

acrylzuureenheden juist verwerkt 2

130

Maximumscore 4


Stel x mol acrylzuur en y mol etheen. Dan geldt:
Hieruit volgt x : y = 11 : 3

berekening van de molaire massa’s van acrylzuur en etheen: respectievelijk 72 (g) en 28 (g) 1

berekening van het aantal g O in x mol acrylzuur: 32 x 1

opstellen van vergelijking 1

berekening van de verhouding x : y uit de gegeven vergelijking 1

131

Maximumscore 2


Tijdens de titratie ontstaan negatief geladen carboxylaatgroepen. Die stoten elkaar af (daardoor zwelt de vaste stof op).

er ontstaan carboxylaatgroepen 1

die zijn negatief geladen en stoten elkaar af 1
Opm: Wanneer een antwoord is gegeven als: „Er gaan watermoleculen tussen de polymeermoleculen zitten.” 1
132

Maximumscore 2

Een voorbeeld van een juist antwoord is:


De ‘moleculen’van de polymeren zijn erg groot. Daardoor zijn de vanderwaalsbindingen ertussen sterk en lost de stof niet op.

notie dat de vanderwaalsbindingen (/ H-bruggen) tussen de ‘moleculen’ van de polymeren sterk zijn 1

uitleg waarom die bindingen sterk zijn 1

:

nationaal -> 2007
2007 -> Opgaven voorronde 2 (de week van) woensdag 11 april 2007


Dostları ilə paylaş:

©2018 Учебные документы
Рады что Вы стали частью нашего образовательного сообщества.

Opgaven voorronde 2 (de week van) woensdag 11 april 2007

tarix05.03.2018
ölçüsü125.98 Kb.

NATIONALE SCHEIKUNDEOLYMPIADE

OPGAVEN VOORRONDE 2


(de week van)

woensdag 11 april 2007




  • Deze voorronde bestaat uit 20 meerkeuzevragen verdeeld over 4 onderwerpen en 3 open vragen met in totaal 17 deelvragen en een antwoordblad voor de meerkeuzevragen



  • Gebruik voor elke opgave (met open vragen) een apart antwoordvel, voorzien van naam



  • De maximumscore voor dit werk bedraagt 91 punten



  • De voorronde duurt maximaal 2 klokuren



  • Benodigde hulpmiddelen: rekenapparaat en BINAS 5

    e

    druk (of 4

    e

    druk)



  • Bij elke opgave is het aantal punten vermeld dat juiste antwoorden op de vragen oplevert


Meerkeuzevragen (40 punten)

Per juist antwoord 2 punten. Vul op het bijgeleverde antwoordblad de juiste letters in.

Bepaling

1De formule van een reniumchloride waarin het massapercentage renium 63,6% is:

2ReCl

3ReCl2

4ReCl3

5ReCl5

6De volgende reactievergelijking is nog niet kloppend gemaakt:

… Sn2+(aq) + … MnO4(aq) + … H+(aq)  … Sn4+(aq) + … Mn2+(aq) + … H2O(l)

Sn2+ en MnO4 reageren in de molverhouding:


  1. 1/2

71/1

82/1


95/2

101,50 mL accuzuur (zwavelzuuroplossing) uit een autoaccu wordt getitreerd met 1,47 M natronloog met fenolftaleïen tot het equivalentiepunt. Er is 23,70 mL natronloog nodig. Welke molariteit heeft accuzuur?



  1. 0,186

115,80

1211,6


1323,2

140,239 g van een zuivere gasvormige stof oefent in een 100 mL erlenmeyer bij 14 C een druk uit van 600 mm Hg. Welk gas kan dit zijn?



  1. chloor

15krypton

16stikstof

17xenon

Reactie

18Bij 25 C is de vormingswarmte (vormingsenthalpie) van lithiumoxide 598,8 kJ mol1. Hoeveel g lithium is nodig om met overmaat zuurstof 150 kJ reactiewarmte te leveren?



  1. 0,874

191,74

203,48


216,98

22De standaardreactieenthalpie en -entropie van een bepaalde reactie zijn resp. 60,0 kJ en 0,200 kJ K1. Onder welke omstandigheden verloopt deze reactie spontaan?



  1. alle omstandigheden

23T < 300 K

24T = 300 K

25T > 300 K
26De reactie-enthalpie van de reactie

A

+

B

AB

is 85,0 kJ mol1 en zijn activeringsenergie is 120,0 kJ mol1. Welke activeringsenergie heeft de teruggaande reactie?

  1. 35,0 kJ mol1

2785,0 kJ mol1

28120,0 kJ mol1

29205,0 kJ mol1

30In onderstaande tabel staan experimentele gegevens waarmee de snelheidsvergelijking van de reactie HI(g) + C2H5I(g)  C2H6(g) + I2(g) bepaald kan worden.




[HI]

[C2H5I]

xp.

mol L1

mol L1

mol L1 s1

1

0,010

0,010

1,2105

2

0,010

0,020

2,4105

3

0,020

0,020

4,8105

I.

verhogen van de druk

II.

verhogen van de temperatuur

zuur

zuurconstante

p-waarde

base

base constante

p-waarde

H4Y

1,0102

2,0

H3Y

1,01012

12,00

H3Y

2,1103

2,68

H2Y2

4,81012

11,32

H2Y2

6,9107

6,16

HY3

1,4108

7,84

HY3

5,51011

10,26

Y4

1,8104

3,74

pH

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

log f

0

0,1

0,4

1,3

2,3

3,3

4,6

6,4

8,4

10,6

13,5

17,1


metaal

log Kst

metaal

log Kst

metaal

log Kst

Ag(I)

7,3

Mn(II)

13,8

Zn(II)

16,5

Ba(II)

7,8

Fe(II)

14,3

Pb(II)

18,0

Sr(II)

8,6

AI(III)

16,l

Ni(II)

18,6

Mg(II)

8,7

Co(II)

16,3

Cu(II)

18,8

Ca(II)

10,7

Cd(II)

16,5

Hg(II)

21,8

nr.

keuze

letter



1



2



3



4



5



6



7



8



9



10



11



12



13



14



15



16



17



18



19



20




totaal


98

c

Re : Cl = = 0,33 = 1 : 3

99

d

1 Sn2+ 2 e; 1 MnO4 5 e  Sn2+ en MnO4 reageren in de molverhouding 5 : 2

100

c

= 11,6 M

101

a

pV = nRT  n = = 3,35103 mol  M = = 71,3 g mol1  Cl2 (70,9)

102

c

= 3,48 g Li

103

b

als G < 0, dus als H TS < 0  T < H/S = = 300 K

104

d

de activeringsenergie voor de teruggaande reactie = 120,0  85,0 = 205,0 kJ

105

c

xp.1 en 2  s ~ [C2H5I]; xp. 2 en 3  s ~ [HI]  s = k[HI][C2H5I]

106

c

in een reductor neemt het oxidatiegetal toe  N(3+)O2  N(5+)O3

107

d

voor een 1e ordereactie geldt: ln = kt  ln[A] vs tijd is rechte lijn

108

b

vaste elementen hebben een lagere entropie dan vaste verbindingen, gassen hebben de hoogste entropie

109

b

de punten op de smeltlijn, op de damplijn, in het tripelpunt en alle punten tussen smelt- en damplijn  a,c, d en f

110

b

links en rechts evenveel gasdeeltjes  evenwichtsligging onafhankelijk van de druk; een endotherm evenwicht verschuift bij temperatuurverhoging naar rechts

111

b

Kz = (verwaarlozing niet toegestaan) = 6,7105

112

b

K+, Cl, S2 hebben alle 18 e

113

c

Fe: ([Ar],4s2,3d6); er zijn 5 d-orbitalen, volgens Hund zijn er 4 ongepaarde elektronen

114

b

e.n.: BCl = 0,8; OF = 0,6; PF = 2,0; SiN = 0,7  kleinste verschil OF

115

b

carbonaat is iso-elektronisch met nitraat; beide hebben 3-omringing

116

c

in elke grensstructuur is er één dubbele en één enkele NO-binding

117

c

1-butanol, 2-butanol, 2-methyl-1-propanol, 2-methyl-2-propanol


?


or-varietas---shif-5.html

ora-17--aceeai-zi--.html

orab-oluvchi-yoki.html

oracle-auto-service-3.html

oracle-auto-service.html