Een pleister voor stroom

Opgave 4 (vraag 21 t/m 24) uit eindexamen Scheikunde VWO 2022 tijdvak 1

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

Vraag 21

[D] Ontwikkelen van chemische kennis[D3] Chemische synthese[Polaris] H14: Reactiemechanismen

2p

Onderzoekers hebben een pleister ontwikkeld die stroom kan opwekken als hij op de huid is geplakt. Op de pleister is een brandstofcel aangebracht. De elektrodes van de brandstofcel zijn aangebracht op een onderlaag van een niet-geleidend polymeer. De vorming van dit polymeer uit de monomeren is in figuur 1 vereenvoudigd weergegeven.

Op de uitwerkbijlage is het mechanisme van een van de stappen in de vorming van het polymeer onvolledig weergegeven.

Maak op de uitwerkbijlage het mechanisme compleet.

Teken in het omkaderde deel de niet-bindende elektronenparen.
Geef in het omkaderde deel met pijlen weer hoe elektronenparen worden verplaatst tijdens de reactie.

Figuur 1 bij vraag 21 van opgave Een pleister voor stroom (Scheikunde VWO 2022)

⚠️ Uitwerkbijlage vereist

Uitwerkbijlage bij vraag 21 van opgave Een pleister voor stroom

Klaar met deze vraag?

Of laat de AI-docent jouw antwoord nakijken:

Uitleg bij vraag 21

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

Vraag 22

[C] Chemische processen en behoudswetten [C1] Chemische processen [Polaris] H13: Energie en elektrochemie

2p

Op de onderlaag zijn poreuze elektrodes aangebracht. Op de negatieve elektrodes is het enzym lactaat-oxidase (LOx) aanwezig. Op de positieve elektrodes is $\text{Ag}_2\text{O}$ aangebracht. In figuur 2 is schematisch weergegeven welke reacties in de elektrodes verlopen.

Tijdens lichamelijke inspanning ontstaat in de spieren melkzuur (2-hydroxypropaanzuur, $\text{C}_3\text{H}_6\text{O}_3$ ). Een deel van het melkzuur wordt met het zweet uitgescheiden. In zweet bevinden zich hierdoor $\text{H}^{+}$ -ionen en lactaat-ionen (de zuurrest-ionen van melkzuur). Het enzym (LOx) maakt de omzetting van de lactaat-ionen naar $\text{C}_3\text{H}_3\text{O}_3^{-}$ -ionen mogelijk.

Geef met behulp van figuur 2 de vergelijkingen van beide halfreacties. Gebruik molecuulformules voor organische deeltjes.

Figuur 1 bij vraag 22 van opgave Een pleister voor stroom (Scheikunde VWO 2022)

Klaar met deze vraag?

Of laat de AI-docent jouw antwoord nakijken:

Uitleg bij vraag 22

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

Vraag 23

[C] Chemische processen en behoudswetten [C4] Reactiekinetiek [Polaris] H10: Biochemie

1p

De onderzoekers hebben onderzocht hoe de stroomsterkte $I$ afhangt van de concentratie lactaat. In figuur 3 zijn de resultaten van hun metingen vereenvoudigd weergegeven.

Figuur 3 kan ook worden gelezen als een diagram waarin de reactiesnelheid van de omzetting van lactaat is uitgezet tegen de concentratie lactaat. Men zorgde ervoor dat tijdens het experiment de hoeveelheid $\text{Ag}_2\text{O}$ en enzym niet veranderde.

Verklaar dat bij hogere concentraties lactaat de reactiesnelheid minder toeneemt dan bij lagere concentraties.

Figuur 1 bij vraag 23 van opgave Een pleister voor stroom (Scheikunde VWO 2022)

Klaar met deze vraag?

Of laat de AI-docent jouw antwoord nakijken:

Uitleg bij vraag 23

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

Vraag 24

[C] Chemische processen en behoudswetten [C2] Chemisch rekenen [Polaris] H13: Energie en elektrochemie

4p

In een praktijkproef werd een pleister op de arm van een sporter bevestigd. Tijdens lichamelijke inspanning werd gedurende 10 minuten gemiddeld een lading van $1,2 \cdot 10^{-3} \text{ C}$ per seconde getransporteerd. Een mol elektronen heeft een lading van $9,65 \cdot 10^{4} \text{ C}$ .

Bereken de massa in gram lactaat ( $\text{C}_3\text{H}_5\text{O}_3^{-}$ ) die in die tijd is omgezet. Neem aan dat in de brandstofcel geen andere reacties optreden. Geef de uitkomst in het juiste aantal significante cijfers.

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.

Uitleg en antwoorden

Vraag 21

2 punten

maximumscore 2

de niet-bindende elektronenparen juist [1]
de pijlen juist [1]

Antwoordmodel vraag 21 Een pleister voor stroom, figuur 1

Antwoordmodel vraag 21 Een pleister voor stroom, figuur 2

Uitleg bij vraag 21

Vraag 22

2 punten

maximumscore 2

$\text{Ag}_2\text{O} + 2 \text{H}^{+} + 2 \text{e}^{-} \rightarrow 2 \text{Ag} + \text{H}_2\text{O}$ $\text{C}_3\text{H}_5\text{O}_3^{-} \rightarrow \text{C}_3\text{H}_3\text{O}_3^{-} + 2 \text{H}^{+} + 2 \text{e}^{-}$

per juiste halfreactie [1]

Opmerkingen:

Als evenwichtstekens zijn gebruikt in plaats van reactiepijlen, dit niet aanrekenen.
Als de halfreactie van het lactaat-ion (deels) met juiste structuurformules is gegeven, dit niet aanrekenen.

Uitleg bij vraag 22

Vraag 23

1 punt

maximumscore 1

Voorbeelden van een juist antwoord zijn:

Bij hogere concentraties is de vorming van een enzymsubstraatcomplex de beperkende factor, door verzadiging van het enzym.
Het enzym LOx raakt dan verzadigd.
Terwijl de concentratie nog toeneemt, heeft het enzym LOx zijn maximale omzettingssnelheid (TOF) al bereikt.
De beschikbare plaatsen op het enzym zijn vol.
Het enzym / De katalysator is de beperkende stap.

Uitleg bij vraag 23

Vraag 24

4 punten

maximumscore 4

uitkomst: $3,3 \cdot 10^{-4} \text{ g}$

Voorbeelden van een juiste berekening zijn:

$\frac{10 \times 60 \times 1,2 \cdot 10^{-3}}{9,65 \cdot 10^{4}} / 2 \times 89,1 = 3,3 \cdot 10^{-4} \text{ (g)}$

of

De getransporteerde lading is $10 \times 60 \times 1,2 \cdot 10^{-3}=7,20 \cdot 10^{-1} \text{ (C)}$ . Er is dan $\frac{7,20 \cdot 10^{-1}}{9,65 \cdot 10^{4}} = 7,46 \cdot 10^{-6}$ (mol) elektronen getransporteerd. De massa lactaat is dus $\frac{7,46 \cdot 10^{-6}}{2} \times 89,1 = 3,3 \cdot 10^{-4} \text{ (g)}$ .

omrekening van de gegeven stroomsterkte naar de getransporteerde lading [1]
omrekening naar de chemische hoeveelheid elektronen [1]
omrekening naar de massa in gram lactaat [1]
de uitkomst van de berekening gegeven in twee significante cijfers [1]

Opmerking: Als een onjuist antwoord op vraag 24 het consequente gevolg is van een onjuist antwoord op vraag 22, dit niet aanrekenen.

Uitleg bij vraag 24