Plastic wordt olie

Opgave 5 (vraag 24 t/m 28) uit eindexamen Scheikunde HAVO 2024 tijdvak 1

Bij elke vraag: uitleg stap voor stap, het antwoordmodel en feedback van de AI-docent.

Vraag 24

[F] Processen in de chemische industrie [F1] Industriële processen [Nova] H11: Groenere industrie [Chemie Overal] H13: Duurzaam produceren

Plastic wordt olie

Amerikaanse onderzoekers hebben een nieuwe methode bedacht om moeilijk recyclebaar plasticafval om te zetten tot olie. Voor het testen van hun methode gebruikten de onderzoekers polypropeen (PP, zie figuur 1).

[Afbeelding van figuur 1: structuurformule PP]

De onderzoekers gebruikten een proces waarin bij hoge temperatuur ( $380 - 450\ ^\circ\text{C}$ ) en hoge druk steeds 1,0 g van de vaste stof PP in een reactor in contact wordt gebracht met water. Het water reageert hierbij niet. Onder de genoemde omstandigheden in de reactor ontleden PP-moleculen tot kleinere moleculen.

Het gebruikte batchproces bestaat uit de volgende stappen:

stap 1: PP en water worden in een reactor gebracht. Door vervolgens de temperatuur en de druk te verhogen ondergaat PP diverse reacties.
stap 2: De reactor wordt afgekoeld en de ontstane gassen worden afgevoerd. In de reactor ontstaat een mengsel van olie, water en een vaste stof. Deze vaste stof bestaat ook uit PP. Maar de gemiddelde molecuulmassa is lager dan het PP dat de reactor ingaat.
stap 3: Het reactormengsel wordt in scheidingsruimte S1 gefiltreerd, waardoor de vaste stof wordt afgescheiden.
stap 4: Het filtraat wordt in scheidingsruimte S2 verder gescheiden.

Op de uitwerkbijlage is dit proces gedeeltelijk weergegeven.

Maak het blokschema op de uitwerkbijlage compleet.

Teken de twee ontbrekende blokken van scheidingsruimten S1 en S2.
Teken de pijlen van de ontbrekende stofstromen.
Noteer de nummers van de onderstaande stoffen bij de juiste pijlen: 1 gassen 2 olie 3 vaste stof 4 water Sommige nummers moet je meer dan één keer gebruiken.

Figuur 1 bij vraag 24 van opgave Plastic wordt olie (Scheikunde HAVO 2024)

⚠️ Uitwerkbijlage vereist

Uitwerkbijlage bij vraag 24 van opgave Plastic wordt olie

Klaar met deze vraag?

Of laat de AI-docent jouw antwoord nakijken:

Uitleg bij vraag 24

Kom je er niet uit? Begin met een hint. Klaar? Bekijk stap voor stap hoe je alle punten haalt.

Vraag 25

[D] Ontwerpen en experimenten in de chemie[D3] Chemische procesontwerpen[Nova] H11: Groenere industrie [Chemie Overal] H13: Duurzaam produceren

De onderzoekers wilden weten of de vaste stof (PP) die S1 verlaat, kan worden gebruikt om de olie-opbrengst te vergroten.

Voer de volgende opdrachten uit:

Geef aan welke handeling(en) de onderzoekers moeten verrichten om te onderzoeken of de vaste stof gebruikt kan worden om de olie-opbrengst te vergroten.
Geef aan welk resultaat zou betekenen dat de vaste stof gebruikt kan worden om de olie-opbrengst te vergroten.

Klaar met deze vraag?

Of laat de AI-docent jouw antwoord nakijken:

Uitleg bij vraag 25

Kom je er niet uit? Begin met een hint. Klaar? Bekijk stap voor stap hoe je alle punten haalt.

Vraag 26

[C] Kennis van chemische processen en kringlopen[C6] Reactiekinetiek[Chemie Overal] H9: Reacties en energie[Nova] H6: Reacties in beweging

Om de invloed te onderzoeken van reactietemperatuur en reactietijd op de opbrengst en samenstelling van de reactieproducten, werden verschillende experimenten uitgevoerd bij temperaturen tussen $380\ ^\circ\text{C}$ en $450\ ^\circ\text{C}$ en reactietijden tussen 0,5 en 4 uur. Na afloop van elk experiment werd de opbrengst aan vaste stof, olie en gassen bepaald. In figuur 2 zijn de resultaten in drie diagrammen weergegeven.

[Afbeelding van figuur 2: 3 diagrammen (A, B, C) met opbrengst versus tijd]

Verklaar aan de hand van het botsende-deeltjesmodel het verschil in olie-opbrengst tussen diagram A en B na een reactietijd van 4 uur.

Figuur 1 bij vraag 26 van opgave Plastic wordt olie (Scheikunde HAVO 2024)

Klaar met deze vraag?

Of laat de AI-docent jouw antwoord nakijken:

Uitleg bij vraag 26

Kom je er niet uit? Begin met een hint. Klaar? Bekijk stap voor stap hoe je alle punten haalt.

Vraag 27

[C] Kennis van chemische processen en kringlopen[C6] Reactiekinetiek[Chemie Overal] H9: Reacties en energie[Nova] H6: Reacties in beweging

Uit de resultaten in diagram C leidden de onderzoekers af dat bij $450\ ^\circ\text{C}$ en een langere reactietijd een deel van de gevormde olie ontleedt.

Leg dit uit aan de hand van diagram C.

Figuur 1 bij vraag 27 van opgave Plastic wordt olie (Scheikunde HAVO 2024)

Klaar met deze vraag?

Of laat de AI-docent jouw antwoord nakijken:

Uitleg bij vraag 27

Kom je er niet uit? Begin met een hint. Klaar? Bekijk stap voor stap hoe je alle punten haalt.

Vraag 28

[C] Kennis van chemische processen en kringlopen [C1] Chemische processen[Nova] H5: Koolstof als basis[Chemie Overal] H6: Koolstofchemie

Een bestanddeel van de ontstane olie is hexaan. Hexaan kan ontleden tot etheen en ethaan.

Geef de reactievergelijking in molecuulformules voor de ontleding van hexaan waarbij uitsluitend de reactieproducten etheen en ethaan ontstaan.

Klaar met deze vraag?

Of laat de AI-docent jouw antwoord nakijken:

Uitleg bij vraag 28

Kom je er niet uit? Begin met een hint. Klaar? Bekijk stap voor stap hoe je alle punten haalt.

Uitleg en antwoorden

Vraag 24

3 punten

maximumscore 3

Een voorbeeld van een juist antwoord is: (Zie afbeelding in correctievoorschrift)

blokken S1 en S2 getekend, waarbij de reactor met een uitgaande pijl is verbonden met S1 en S1 met een uitgaande pijl is verbonden met S2 [1]
stoffen 1 en 3, inclusief de bijbehorende pijlen juist [1]
stoffen 2 en 4, inclusief de bijbehorende pijlen juist [1]
indien het volgende antwoord is gegeven (tussen reactor en S1 een extra blok "koelen", zie afbeelding in correctievoorschrift) [2]

Opmerkingen

Terugvoer van stof 3 (eventueel met tussentijdse opslag) en/of 4 naar de reactor goed rekenen.
De plaatsen waar de stofstromen de scheidingsruimte S1 of S2 verlaten niet beoordelen.
Als in plaats van de juiste nummers namen of formules zijn gegeven, dit niet aanrekenen.

Antwoordmodel vraag 24 Plastic wordt olie, figuur 1

Antwoordmodel vraag 24 Plastic wordt olie, figuur 2

Uitleg bij vraag 24

Vraag 25

2 punten

maximumscore 2

Een voorbeeld van een juist antwoord is:

handeling(en): Een hoeveelheid van de ontstane vaste stof terugvoeren naar de reactor (en kijken of er opnieuw olie uitkomt).
resultaat: Er kan in S2 opnieuw olie/vloeistof van water worden gescheiden. / Er ontstaat opnieuw/meer olie.
handeling(en) juist [1]
resultaat juist en passend bij de beschreven handeling [1]

Opmerking Het volgende antwoord goed rekenen: handeling(en): De verblijftijd in de reactor verlengen (en kijken of er dan meer olie ontstaat en minder vaste stof). resultaat: Er ontstaat meer olie dan de eerste keer (en er is minder vaste stof over).

Uitleg bij vraag 25

Vraag 26

3 punten

maximumscore 3

Voorbeelden van een juist antwoord zijn: De opbrengst (aan olie) bij experiment B is hoger dan bij experiment A (na een reactietijd van 4 uur). (Bij experiment B is de temperatuur hoger dan bij experiment A.) Bij een hogere temperatuur bewegen de moleculen sneller. Hierdoor botsen ze vaker / meer (per tijdseenheid). / Hierdoor is de kans op (effectieve) botsingen hoger (waardoor er meer van de stof PP wordt omgezet tot olie). (Bij experiment B is de temperatuur hoger dan bij experiment A.) Bij een hogere temperatuur hebben de deeltjes meer (bewegings)energie. Hierdoor botsen de deeltjes harder. De reactiesnelheid voor de omzetting (van PP tot olie) is dus hoger bij experiment B.

De opbrengst is bij experiment B hoger dan bij experiment A. / De reactiesnelheid is bij experiment B hoger dan bij experiment A. [1]
juist verband gegeven tussen de temperatuur en de bewegingssnelheid/(bewegings)energie van de deeltjes [1]
juist verband gegeven tussen de bewegingssnelheid/(bewegings)energie van de deeltjes en het aantal botsingen / de kans op botsingen / de kracht van de botsingen [1]
indien slechts een juist verband is gegeven tussen de temperatuur/reactiesnelheid en het aantal botsingen / tussen de temperatuur/reactiesnelheid en de kans op botsingen / tussen de temperatuur/reactiesnelheid en de kracht van de botsingen [1]

Uitleg bij vraag 26

Vraag 27

2 punten

maximumscore 2

Een voorbeeld van een juist antwoord is: Bij $450\ ^\circ\text{C}$ neemt na ongeveer 1 uur / bij een langere reactietijd de opbrengst van olie af. (Bij lagere temperaturen blijft de opbrengst toenemen.) De opbrengst aan gas neemt toe (terwijl de opbrengst aan vaste stof gelijk blijft). De afname van olie wordt dus veroorzaakt door een omzetting/ontleding van olie (tot gas).

inzicht dat na ongeveer 1 uur / na langere reactietijd de opbrengst van olie afneemt [1]
inzicht dat de opbrengst van gas toeneemt / inzicht dat de afname van olie wordt veroorzaakt door een omzetting/ontleding van olie tot gas [1]
indien een antwoord wordt gegeven als: De opbrengst van olie neemt na ongeveer 1 uur af, dus de olie wordt ontleed. [1]

Uitleg bij vraag 27

Vraag 28

3 punten

maximumscore 3

$\text{C}_6\text{H}_{14} \rightarrow 2\ \text{C}_2\text{H}_4 + \text{C}_2\text{H}_6$

uitsluitend $\text{C}_6\text{H}_{14}$ voor de pijl [1]
$\text{C}_2\text{H}_4$ en $\text{C}_2\text{H}_6$ na de pijl [1]
elementbalans juist in een vergelijking met uitsluitend de juiste formules voor en na de pijl [1]

Opmerking Als in plaats van molecuulformules de juiste structuurformules zijn gegeven, dit goed rekenen.

Uitleg bij vraag 28

Volgende opgave: Ademende flowbatterij →