Chemie 8.0 ed/FLEX - Hoofdstuk 4 - Brandstoffen en energie oefentoetsen & antwoorden

Een brandstof en zuurstof. De reagens om koolstofdioxide aan te tonen is kalkwater.Bij een onvolledige verbranding ontstaat naast koolstofdioxide en waterdamp ook koolstofmonoxide en roet (koolstof).Dit heet destillatie. Destilleren is gebaseerd op een verschil in kookpunt.Isomeren zijn koolwaterstoffen die dezelfde formule hebben, maar verschillende structuurformules.Voorbeelden zijn: aardgas, aardolie, steenkool, benzine, dieselEerste 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. Voorbeelden zijn; Biodiesel, bio-ethanol, biogas. (waterstof is geen biobrandstof)Tussen de pH 0 en pH 14Bij de trage koolstofkringloop komt koolstofdioxide vrij die al miljoenen jaren vastligt en dus niet voorkomt in de atmosfeer. Het vrijkomen van deze koolstofdioxide verstoort het evenwicht in de atmosfeer tussen opgenomen en afgegeven koolstofdioxide. De snelle koolstofkringloop verstoort dit evenwicht niet, omdat de koolstofdioxide die bij verbranding van biomassa en andere biobrandstoffen vrijkomt in een korte tijdsperiode voor verbranding pas is vastgelegd. De opname en vrijkoming liggen dus dicht bij elkaar, waardoor het evenwicht in de atmosfeer niet wordt verstoord.Een explosie is een snelle verbranding waarbij het volume van de gasvormige stoffen sterk toeneemt.Een energiebron kan direct gebruikt worden voor energieproductie. Een energiedrager moet eerst worden omgezet in een vorm van chemische energie, waarna bij verbranding van deze chemische energie de energie wordt omgezet in de gewenste energie. De energie van een energiedrager ontstaat dus door een energieomzetting.  Stap 1: beschrijvingVolledige verbranding van benzine, hierbij ontstaat dus koolstofdioxide en waterdamp.Stap 2: reactieschema opstellenBenzine + zuurstof → Koolstofdioxide + waterStap 3: omzetten in molecuulformules C$_8$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 Water kun je aantonen met de reagens 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.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.  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. 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$\rm C_6H_{12}O_6 \rightarrow 2 C_2H_5OH + 2 CO_2$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 ethanolRendement = 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.  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 $\rm 2 Mg + O_2 \rightarrow 2 MgO$ 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$\rm 2 Fe + O_2 \rightarrow 2 FeO$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 : 2,0Massaverhouding 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% rendementDe verdelingsgraad wordt groter, het contactoppervlak neemt toe. Dit betekent dat er meer kans is op effectieve botsingen en dus een hogere reactiesnelheid. 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.Broomthymolblauw is een geschikte indicator. De pH zal veranderen van ongeveer 7 (neutraal) naar 9 (basisch). Broomthymolblauw zal met 7 een kleur tussen geel en blauw hebben. Na afloop zal de pH rond de 9 zitten en heeft broomthymolblauw de oplossing blauw gekleurd. 4-nitrofenol of thymolblauw kunnen ook Geen van beide, ze voldoen niet aan de formule C$_n$H$_{2n+2}$AA