Zuurstofproductie op Mars

maximumscore 4

Een voorbeeld van een juist antwoord is:

$$\begin{array}{lll} \text{halfreactie 1:} & \text{CO}_2 + 2\ \text{e}^- \rightarrow \text{CO} + \text{O}^{2-} & (2\times) \\ \text{halfreactie 2:} & 2\ \text{O}^{2-} \rightarrow \text{O}_2 + 4\ \text{e}^- & (1\times) \quad + \\ \hline \text{totale reactie:} & 2\ \text{CO}_2 \rightarrow 2\ \text{CO} + \text{O}_2 & \end{array}$$

• de elementbalans van halfreactie 2 juist [1]
• rechts van de pijl elektronen toegevoegd en ladingsbalans in halfreactie 2 juist [1]
• halfreactie 1 en 2 in de juiste (consequente) verhouding opgeteld [1]
• $\text{e}^-$ en gelijke formules voor en na de pijl tegen elkaar weggestreept [1]

maximumscore 4

Een voorbeeld van een juiste berekening is:

De molaire massa van $\text{Y}_2\text{O}_3$ is $2 \times 88{,}9 + 3 \times 16{,}0 = 225{,}8\ (\text{g mol}^{-1})$.

De chemische hoeveelheid $\text{Y}_2\text{O}_3$ (in 7,3 g YSZ) is $\frac{1{,}0}{225{,}8} = 4{,}43 \cdot 10^{-3}\ (\text{mol})$.

De chemische hoeveelheid $\text{ZrO}_2$ (in 7,3 g YSZ) is $\frac{6{,}3}{123} = 5{,}12 \cdot 10^{-2}\ (\text{mol})$.

$\text{Y}_2\text{O}_3 : \text{ZrO}_2 \left(= 1{,}0 : \frac{5{,}12 \cdot 10^{-2}}{4{,}43 \cdot 10^{-3}}\right) = 1{,}0 : 12$.

• de molaire massa van $\text{Y}_2\text{O}_3$ [1]
• omrekening naar de chemische hoeveelheid $\text{Y}_2\text{O}_3$ en $\text{ZrO}_2$ (in een bepaalde hoeveelheid YSZ) [1]
• omrekening naar de molverhouding [1]
• significantie [1]

Opmerking

Als in een antwoord de massaverhouding 1,0 : 6,3 niet is verwerkt, kunnen het tweede en derde scorepunt niet worden behaald. Het scorepunt voor de juiste significantie kan wel worden behaald.

maximumscore 1

Voorbeelden van een juist argument zijn:

• (In figuur 2 is YSZ in elektrode A weergegeven als één bolletje.) YSZ bestaat uit verschillende ionen/deeltjes/atoomsoorten en die worden niet weergegeven. (De weergave van YSZ in elektrode A is dus niet op microniveau.)
• Als de bolletjes een weergave van atomen/ionen/deeltjes zouden zijn, zou je verwachten dat een bolletje YSZ groter zou zijn dan een bolletje nikkel (want YSZ bevat meer en grotere atomen/ionen/deeltjes/atoomsoorten). Dit is echter niet zo.
• Volgens de tekst is elektrode A weergegeven als poederdeeltjes van (nikkel en) YSZ. (Dit is een aanduiding op macroniveau/mesoniveau / geen aanduiding op microniveau).

• inzicht dat één bolletje YSZ uit verschillende ionen/deeltjes/atoomsoorten bestaat / uit meerdere atomen bestaat / inzicht dat ’poederdeeltje’ een term op macroniveau/mesoniveau / geen aanduiding op microniveau is [1]

maximumscore 2

Een voorbeeld van een juist antwoord is:

Contact met Ni-deeltjes is nodig, omdat bij halfreactie 1 elektronen worden opgenomen. Deze elektronen worden aangeleverd door Ni-deeltjes.

Contact met YSZ-deeltjes is nodig, omdat bij halfreactie 1 oxide-ionen vrijkomen. De oxide-ionen worden doorgegeven door YSZ-deeltjes.

• uitleg waaruit blijkt dat contact met Ni-deeltjes nodig is voor het aanleveren van elektronen (voor halfreactie 1) [1]
• uitleg waaruit blijkt dat contact met YSZ-deeltjes nodig is voor het doorgeven van (de ontstane) $\text{O}^{2-}$-ionen [1]

maximumscore 4

Voorbeelden van een juiste berekening zijn:

De chemische hoeveelheid zuurstof die per dag per SOXE wordt geproduceerd is $4{,}7 \cdot 10^{-5} \times 3600 \times 24 = 4{,}06\ (\text{mol})$.

De geproduceerde massa zuurstof per dag is dus $4{,}06 \times 32{,}0 = 1{,}30 \cdot 10^{2}\ (\text{g})$.

Het benodigde aantal SOXE’s is $\frac{0{,}84 \cdot 10^{3}}{1{,}30 \cdot 10^{2}} = 6{,}46$.

Afgerond zijn er dus 7 SOXE’s nodig.

of

De chemische hoeveelheid zuurstof die per dag nodig is, komt overeen met $\frac{0{,}84 \cdot 10^{3}}{32{,}0} = 26{,}3\ (\text{mol})$.

De totale chemische hoeveelheid zuurstof die per seconde nodig is, is dus $\frac{26{,}3}{3600 \times 24} = 3{,}04 \cdot 10^{-4}\ (\text{mol})$.

Het benodigde aantal SOXE’s is dus $\frac{3{,}04 \cdot 10^{-4}}{4{,}7 \cdot 10^{-5}} = 6{,}46$.

Afgerond zijn er dus 7 SOXE’s nodig.

of

De chemische hoeveelheid zuurstof die per dag nodig is, komt overeen met $\frac{0{,}84 \cdot 10^{3}}{32{,}0} = 26{,}3\ (\text{mol})$.

Eén SOXE produceert per dag aan zuurstof $4{,}7 \cdot 10^{-5} \times 3600 \times 24 = 4{,}06\ (\text{mol})$.

Het benodigde aantal SOXE’s is dus $\frac{26{,}3}{4{,}06} = 6{,}46$.

Afgerond zijn er dus 7 SOXE’s nodig.

• juiste verwerking van het aantal seconden per dag [1]
• juiste verwerking van de molaire massa van zuurstof [1]
• juiste omrekening naar het benodigde aantal SOXE’s [1]
• het aantal benodigde SOXE’s is consequent naar boven afgerond op een geheel getal [1]

maximumscore 4

Een voorbeeld van een juist antwoord is:

$$\begin{array}{lll} \text{halfreactie 1:} & \text{CO}_2 + 2\ \text{e}^- \rightarrow \text{CO} + \text{O}^{2-} & (2\times) \\ \text{halfreactie 2:} & 2\ \text{O}^{2-} \rightarrow \text{O}_2 + 4\ \text{e}^- & (1\times) \quad + \\ \hline \text{totale reactie:} & 2\ \text{CO}_2 \rightarrow 2\ \text{CO} + \text{O}_2 & \end{array}$$

• de elementbalans van halfreactie 2 juist [1]
• rechts van de pijl elektronen toegevoegd en ladingsbalans in halfreactie 2 juist [1]
• halfreactie 1 en 2 in de juiste (consequente) verhouding opgeteld [1]
• $\text{e}^-$ en gelijke formules voor en na de pijl tegen elkaar weggestreept [1]

maximumscore 4

Een voorbeeld van een juiste berekening is:

De molaire massa van $\text{Y}_2\text{O}_3$ is $2 \times 88{,}9 + 3 \times 16{,}0 = 225{,}8\ (\text{g mol}^{-1})$.

De chemische hoeveelheid $\text{Y}_2\text{O}_3$ (in 7,3 g YSZ) is $\frac{1{,}0}{225{,}8} = 4{,}43 \cdot 10^{-3}\ (\text{mol})$.

De chemische hoeveelheid $\text{ZrO}_2$ (in 7,3 g YSZ) is $\frac{6{,}3}{123} = 5{,}12 \cdot 10^{-2}\ (\text{mol})$.

$\text{Y}_2\text{O}_3 : \text{ZrO}_2 \left(= 1{,}0 : \frac{5{,}12 \cdot 10^{-2}}{4{,}43 \cdot 10^{-3}}\right) = 1{,}0 : 12$.

• de molaire massa van $\text{Y}_2\text{O}_3$ [1]
• omrekening naar de chemische hoeveelheid $\text{Y}_2\text{O}_3$ en $\text{ZrO}_2$ (in een bepaalde hoeveelheid YSZ) [1]
• omrekening naar de molverhouding [1]
• significantie [1]

Opmerking

Als in een antwoord de massaverhouding 1,0 : 6,3 niet is verwerkt, kunnen het tweede en derde scorepunt niet worden behaald. Het scorepunt voor de juiste significantie kan wel worden behaald.

maximumscore 1

Voorbeelden van een juist argument zijn:

• (In figuur 2 is YSZ in elektrode A weergegeven als één bolletje.) YSZ bestaat uit verschillende ionen/deeltjes/atoomsoorten en die worden niet weergegeven. (De weergave van YSZ in elektrode A is dus niet op microniveau.)
• Als de bolletjes een weergave van atomen/ionen/deeltjes zouden zijn, zou je verwachten dat een bolletje YSZ groter zou zijn dan een bolletje nikkel (want YSZ bevat meer en grotere atomen/ionen/deeltjes/atoomsoorten). Dit is echter niet zo.
• Volgens de tekst is elektrode A weergegeven als poederdeeltjes van (nikkel en) YSZ. (Dit is een aanduiding op macroniveau/mesoniveau / geen aanduiding op microniveau).

• inzicht dat één bolletje YSZ uit verschillende ionen/deeltjes/atoomsoorten bestaat / uit meerdere atomen bestaat / inzicht dat ’poederdeeltje’ een term op macroniveau/mesoniveau / geen aanduiding op microniveau is [1]

maximumscore 2

Een voorbeeld van een juist antwoord is:

Contact met Ni-deeltjes is nodig, omdat bij halfreactie 1 elektronen worden opgenomen. Deze elektronen worden aangeleverd door Ni-deeltjes.

Contact met YSZ-deeltjes is nodig, omdat bij halfreactie 1 oxide-ionen vrijkomen. De oxide-ionen worden doorgegeven door YSZ-deeltjes.

• uitleg waaruit blijkt dat contact met Ni-deeltjes nodig is voor het aanleveren van elektronen (voor halfreactie 1) [1]
• uitleg waaruit blijkt dat contact met YSZ-deeltjes nodig is voor het doorgeven van (de ontstane) $\text{O}^{2-}$-ionen [1]

maximumscore 4

Voorbeelden van een juiste berekening zijn:

De chemische hoeveelheid zuurstof die per dag per SOXE wordt geproduceerd is $4{,}7 \cdot 10^{-5} \times 3600 \times 24 = 4{,}06\ (\text{mol})$.

De geproduceerde massa zuurstof per dag is dus $4{,}06 \times 32{,}0 = 1{,}30 \cdot 10^{2}\ (\text{g})$.

Het benodigde aantal SOXE’s is $\frac{0{,}84 \cdot 10^{3}}{1{,}30 \cdot 10^{2}} = 6{,}46$.

Afgerond zijn er dus 7 SOXE’s nodig.

of

De chemische hoeveelheid zuurstof die per dag nodig is, komt overeen met $\frac{0{,}84 \cdot 10^{3}}{32{,}0} = 26{,}3\ (\text{mol})$.

De totale chemische hoeveelheid zuurstof die per seconde nodig is, is dus $\frac{26{,}3}{3600 \times 24} = 3{,}04 \cdot 10^{-4}\ (\text{mol})$.

Het benodigde aantal SOXE’s is dus $\frac{3{,}04 \cdot 10^{-4}}{4{,}7 \cdot 10^{-5}} = 6{,}46$.

Afgerond zijn er dus 7 SOXE’s nodig.

of

De chemische hoeveelheid zuurstof die per dag nodig is, komt overeen met $\frac{0{,}84 \cdot 10^{3}}{32{,}0} = 26{,}3\ (\text{mol})$.

Eén SOXE produceert per dag aan zuurstof $4{,}7 \cdot 10^{-5} \times 3600 \times 24 = 4{,}06\ (\text{mol})$.

Het benodigde aantal SOXE’s is dus $\frac{26{,}3}{4{,}06} = 6{,}46$.

Afgerond zijn er dus 7 SOXE’s nodig.

• juiste verwerking van het aantal seconden per dag [1]
• juiste verwerking van de molaire massa van zuurstof [1]
• juiste omrekening naar het benodigde aantal SOXE’s [1]
• het aantal benodigde SOXE’s is consequent naar boven afgerond op een geheel getal [1]