Chemie 7e ed/FLEX - Hoofdstuk 4 - Brandstoffen oefentoetsen & antwoorden

a) kalkwater is het reagens (aantoningsstof) voor koolstofdioxide.b) Bij een onvolledige verbranding ontstaat naast koolstofdioxide en waterdamp ook koolstofmonooxide en roet (koolstof).c) Voorbeelden zijn: aardgas, aardolie, steenkool, benzine, dieseld)Eerste generatie: Gemaakt van plantendelen die ook geschikt zijn voor voedsel.Tweede generatie: Gemaakt van plantaardig afval, dat ontstaat bij de productie van voedsel of hout.Derde generatie: Gemaakt van algen of zeewier.e) voorbeelden zijn; Biodiesel, bio-ethanol, biogas. (waterstof is geen biobrandstof)f) Een explosie is een snelle verbranding waarbij het volume van de gasvormige stoffen sterk toeneemt.  g) Bij het verbranden van fossiele brandstoffen wordt er chemische energie verbruikt. h) Brandstof, zuurstof en de juiste ontbrandingstemperatuur.(De ontbrandingstemperatuur is voor elke brandstof anders)i) Voorbeelden zijn; water, schuim, blusdeken, koolstofdioxide, poeder, zand. Stap 1: Stel het reactieschema op in woorden.Stap 2: Vervang de namen van de stoffen voor formules.Stap 3: Tel in de formules hoeveel atomen van elke soort er voor en na de pijl staan.Stap 4: Maak het aantal C,H en O kloppend door getallen voor de formules te zetten. Eerst maak de C en H kloppend Daarna maak je de O kloppend.Na het veranderen van de coëfficiënt tel je elke keer het aantal atomen.  a) Een fossiele brandstof is een brandstof die miljoenen jaren geleden door planten- en dierenresten onder hoge temperatuur en hoge druk omgezet zijn in aardolie, steenkool en aardgas. Doordat planten miljoenen jaren geleden koolstofdioxide uit de atmosfeer hebben omgezet en deze nu pas weer wordt uitgestoten spreken we over een trage koolstofkringloop. b) Stap 1: beschrijvingAnaerobe vergisting van suiker, waarbij ethanol en koolstofdioxide vrijkomt.Stap 2: reactieschema opstellenSuiker → Ethanol + koolstofdioxideStap 3: omzetten in molecuulformules$\rm C_6H_{12}O_6 \rightarrow  C_2H_5OH + CO_2$Stap 4: Reactievergelijking kloppend maken$\rm C_6H_{12}O_6 \rightarrow 2 C_2H_5OH + 2 CO_2$c)Gegeven = 200 gram suikerGevraagd = hoeveel gram ethanolStap 1: Massaverhouding berekenen.Uit 1 molecuul suiker, kunnen 2 moleculen ethanol komen. Massa 1 molecuul suiker = 6 x 12,01 + 12 x 1,008 + 6 x 16,00 = 180,156Massa van 2 moleculen ethanol = 2 x (2 x 12,01 + 6 x 1,008 + 16,00) = 92,136Massaverhouding suiker : ethanol = 180,156 : 92,136Stap 2: Verhoudingstabel opstellenSuikerEthanol180,15692,136200?Stap 3: De onbekende berekenenMassa ethanol = 200 x 92,136 / 180,156 = 102,4 gram ethanold) Rendement = praktische opbrengst / theoretische opbrengst x 100% Rendement = 74 gram / 102 gram x 100% = 72,55%Controleer antwoord:Significantie is 2 cijfers. Dus 73% rendement haalt Thomas.  Een voorbeeld kan zijn om een blusdeken te gebruiken, hierbij leg je de blusdeken over de pan en zorg je ervoor dat er geen zuurstof meer bij de brandstof kan komen.  Stap 1: beschrijvingVolledige verbranding van benzine, hierbij ontstaat dus koolstofdioxide en waterdampStap 2: reactieschema opstellenBenzine + zuurstof → Koolstofdioxide + waterStap 3: omzetten in molecuulformulesC$_8$H$_{18}$ + O$_2$ → CO$_2$ + H$_2$OStap 4: Reactievergelijking kloppend maken2 C$_8$H$_{18}$ + 25 O$_2$ → 16 CO$_2$ + 18 H$_2$O a) Water kun je aantonen met wit kopersulfaat. Als je de verbrandingsgassen kunt opvangen en dit langs wit kopersulfaat kunt leiden, ga je een kleurverandering zien als er daadwerkelijk water aanwezig is. De kleurverandering die je gaat waarnemen is van wit kopersulfaat naar blauw kopersulfaat.b) Hetzelfde als bij a, maar nu moet je de verbrandingsgassen door helder kalkwater laten geleiden. Als er koolstofdioxide aanwezig is, zal het kalkwater van helder naar troebel veranderen.  Stap 1: beschrijvingBij de verbranding van magnesium, ontstaat er magnesiumoxide.Stap 2: reactieschema opstellenMagnesium + zuurstof 🡪 magnesiumoxideStap 3: omzetten in molecuulformules$\rm Mg + O_2 \rightarrow MgO$Stap 4: Reactievergelijking kloppend maken$\rm 2 Mg + O_2 \rightarrow 2 MgO$ a)  Stap 1: beschrijvingBij de verbranding van ijzer ontstaat ijzeroxide.Stap 2: reactieschema opstellenIjzer + zuurstof → IjzeroxideStap 3: omzetten in molecuulformules$\rm Fe + O_2 \rightarrow FeO$Stap 4: Reactievergelijking kloppend maken$\rm 2 Fe + O_2 \rightarrow 2 FeO$b) Massa van ijzer = 55,85Massa van zuurstof = 2 x 16,00 = 32,00Uit de kloppende reactievergelijking is te halen dat er 2 ijzeratomen reageren met één zuurstofatoom. 2 x 55,85 = 111,70 gram. De massaverhouding is 111,70 : 32,00 = 7,0 : 2,0c) Massaverhouding ijzer en ijzeroxide kun je berekenen met opgave a en b. $\rm 2 Fe + O_2 \rightarrow 2 FeO$De massaverhouding tussen ijzer en zuurstof = 7,0 : 2,0 Dan moet er dus een massaverhouding van 7,0 + 2,0 = 9,0 ijzeroxide vrijkomen (Wet van massabehoud)Invullen van een verhoudingstabelIjzerIjzeroxide7,09,0200? Berekenen van de onbekendeTotale massa ijzeroxide dat kan vrijkomen bij de verbranding van 200 gram ijzer = 200 x 9,0 / 7,0 = 257 gram ijzeroxide. Het rendement is: praktisch / totaal x 100%220 / 257 x 100% = 85% rendementd) De verdelingsgraad wordt groter, het contactoppervlak neemt toe. Dit betekent dat er meer kans is op effectieve botsingen en dus een hogere reactiesnelheid. d) De vormingswarmte is -3,8 kJ/kg. Dit betekent dat er -3,8 kJ per 1 kg vrijkomt. We hebben in dit geval geen 1 kg, maar 200 gram. 200 gram =  0,2 kilogram 0,2 x 3,8 = 0,76 kJ  Dus de energie die vrijkomt bedraagt 0,76 kJ.e) Met een poederblusser zorg je ervoor dat er geen zuurstof bij het brandstof kan komen. Het nadeel van een poederblusser is dat het veel opruimwerk geeft.