Gerolsteiner®

Opgave 2 (vraag 6 t/m 11) uit eindexamen Scheikunde VWO 2023 tijdvak 1

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

Vraag 6

[C] Chemische processen en behoudswetten [C1] Chemische processen[Polaris] H4: Zouten

Gerolsteiner® is een Duits merk koolzuurhoudend mineraalwater uit Gerolstein, een kleine stad in de Eifel. In de ondergrond van Gerolstein bevindt zich het gesteente dolomiet. Dolomiet reageert met opgelost koolstofdioxide dat afkomstig is uit neerslag of uit dieper gelegen aardlagen. In figuur 1 is schematisch weergegeven hoe koolzuurhoudende neerslag in contact komt met dolomiet, waardoor Gerolsteiner® mineraalwater wordt gevormd.

De waarde van $x$ in de verhoudingsformule van dolomiet ligt tussen nul en een.

Geef met behulp van figuur 1 de vergelijking van de reactie van dolomiet met opgelost koolstofdioxide.

Figuur 1 bij vraag 6 van opgave Gerolsteiner® (Scheikunde VWO 2023)

Klaar met deze vraag?

Of laat de AI-docent jouw antwoord nakijken:

Uitleg bij vraag 6

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

Vraag 7

[B] Stoffen en materialen in de chemie [B1] Deeltjesmodellen[Polaris] H1: Atoombouw

In het mineraalwater is ook een beetje helium opgelost. Het helium blijkt zowel uit $^{3}\text{He}$ als uit $^{4}\text{He}$ te bestaan. De verhouding tussen de heliumisotopen hangt af van de herkomst van het helium. Dit gegeven hebben onderzoekers gebruikt om te bepalen of het opgeloste $CO_{2}$ in Gerolsteiner® mineraalwater uitsluitend afkomstig is uit neerslag of ook uit dieper gelegen aardlagen. $^{4}\text{He}$ ontstaat door het radioactief verval van $^{238}\text{U}$ . Bij dit radioactief verval ontstaat nog één ander deeltje.

Geef het symbool en het aantal neutronen van dit deeltje.

Noteer je antwoord als volgt:

symbool:
aantal neutronen:

Klaar met deze vraag?

Of laat de AI-docent jouw antwoord nakijken:

Uitleg bij vraag 7

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

Vraag 9

[C] Chemische processen en behoudswetten [C2] Chemisch rekenen [Polaris] H2: Rekenen en meten

In neerslag komt de verhouding $\frac{^{3}\text{He}}{^{4}\text{He}}$ overeen met het voorkomen in de natuur. In de dieper gelegen aardlagen is die verhouding hoger. De onderzoekers hebben vastgesteld dat de concentratie $^{4}\text{He}$ in Gerolsteiner® overeenkomt met $4\cdot10^{-6}$ M. De concentratie $^{3}\text{He}$ in Gerolsteiner® is $3\cdot10^{-11}$ M.

Leg uit met behulp van een berekening of de gevonden concentraties erop wijzen dat de opgeloste gassen in Gerolsteiner® uitsluitend afkomstig zijn uit neerslag of ook uit dieper gelegen aardlagen.

Gebruik Binas-tabel 25A of ScienceData-tabel 1.11.

Klaar met deze vraag?

Of laat de AI-docent jouw antwoord nakijken:

Uitleg bij vraag 9

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

Vraag 10

[B] Stoffen en materialen in de chemie [B1] Deeltjesmodellen [Polaris] H3: Moleculaire stoffen

De oplosbaarheid van $CO_{2}$ in water is 2,3 g $\text{L}^{-1}$ (T=283 K, $p=p_{0}$ ). $CO_{2}$ is daarmee ruim 30 keer beter oplosbaar dan $O_{2}$ onder dezelfde omstandigheden. Dit wordt onder andere veroorzaakt door elektrostatische interacties. Deze interacties treden op tussen moleculen $CO_{2}$ en $H_{2}O$ maar niet tussen moleculen $O_{2}$ en $H_{2}O$ .

Voer de volgende opdrachten uit:

Teken de lewisstructuren van $CO_{2}$ en $H_{2}O$ . Geef hierbij de juiste bindingshoeken weer.
Geef partiële ladingen aan.
Geef in de tekening met een stippellijn een elektrostatische interactie aan tussen beide moleculen.

Klaar met deze vraag?

Of laat de AI-docent jouw antwoord nakijken:

Uitleg bij vraag 10

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

Vraag 11

[C] Chemische processen en behoudswetten [C1] Chemische processen[Polaris] H7: Zuren en basen

De koolzuurhoudende variant van Gerolsteiner® mineraalwater heet Gerolsteiner® Sprudel en is vergelijkbaar met SPA® Intense (ook wel bekend als SPA® Rood). In de tabel zijn enkele gegevens van Gerolsteiner® Sprudel en SPA® Intense gegeven.

	gehalte in Gerolsteiner® Sprudel ( $\text{mg}~\text{L}^{-1}$ )	gehalte in SPA® Intense ( $\text{mg}~\text{L}^{-1}$ )
$HCO_{3}^{-}$	1816	18
$H_{2}CO_{3}$	8,3	8,2

In koolzuurhoudend water stelt zich onder andere evenwicht 1 in.

$H_{2}CO_{3}(aq)+H_{2}O(l)\rightleftharpoons H_{3}O^{+}(aq)+HCO_{3}^{-}(aq)$ (evenwicht 1)

De pH van Gerolsteiner® Sprudel is 5,95. De pH van SPA® Intense is 3,95.

Verklaar met behulp van de tabel dat de pH van Gerolsteiner® Sprudel hoger is dan de pH van SPA® Intense. Gebruik hierbij de $K_{z}$ van $H_{2}CO_{3}$ .

Klaar met deze vraag?

Of laat de AI-docent jouw antwoord nakijken:

Uitleg bij vraag 11

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

Uitleg en antwoorden

Vraag 6

3 punten

maximumscore 3

$Ca_{x}Mg_{(1-x)}CO_{3}+H_{2}O+CO_{2}\rightarrow x~Ca^{2+}+(1-x)Mg^{2+}+2~HCO_{3}^{-}$

links van de pijl $H_{2}O+CO_{2}$ en rechts van de pijl $HCO_{3}^{-}$ [1]
links van pijl $Ca_{x}Mg_{(1-x)}CO_{3}$ en rechts van de pijl $Ca^{2+}$ en $Mg^{2+}$ [1]
de elementbalans in een vergelijking met uitsluitend de juiste formules [1]

Opmerking Het volgende antwoord goed rekenen: $Ca_{x}Mg_{(1-x)}CO_{3}+H_{2}CO_{3}\rightarrow x~Ca^{2+}+(1-x)Mg^{2+}+2~HCO_{3}^{-}$

Uitleg bij vraag 6

Vraag 7

2 punten

maximumscore 2

symbool: Th [1]
aantal neutronen: 144 [1]

Uitleg bij vraag 7

Vraag 8

1 punt

maximumscore 1

massaspectrometrie

Uitleg bij vraag 8

Vraag 9

2 punten

maximumscore 2

Voorbeelden van een juist antwoord zijn: In Gerolsteiner® is de verhouding $\frac{^{3}\text{He}}{^{4}\text{He}}=\frac{3\cdot10^{-11}}{4\cdot10^{-6}}=7,5\cdot10^{-6}.$ De verhouding bij natuurlijk voorkomen is $\frac{^{3}\text{He}}{^{4}\text{He}}=\frac{0,00014}{10^{2}}=1,4\cdot10^{-6}.$ In Gerolsteiner® is de verhouding hoger, wat wijst op (gedeeltelijke) herkomst uit dieper gelegen aardlagen.

In Gerolsteiner® is de verhouding $\frac{^{3}\text{He}}{^{4}\text{He}}=\frac{3\cdot10^{-11}}{4\cdot10^{-6}}=7,5\cdot10^{-6}.$ Dat betekent dat er ongeveer $8\cdot10^{-4}$ (%) $^{3}\text{He}$ voorkomt. Het natuurlijk voorkomen van $^{3}\text{He}$ is 0,00014%. In Gerolsteiner® is het percentage $^{3}\text{He}$ hoger / de verhouding hoger, wat wijst op (gedeeltelijke) herkomst uit dieper gelegen aardlagen.

berekening van de verhouding bij Gerolsteiner® [1]
de waarde bij natuurlijk voorkomen en conclusie [1]

Uitleg bij vraag 9

Vraag 10

3 punten

maximumscore 3

Voorbeelden van een juist antwoord zijn: [Zie afbeelding in correctiemodel]

de lewisstructuren met bindingshoeken [1]
de partiële ladingen [1]
de interactie(s) consequent aangegeven [1]

Antwoordmodel vraag 10 Gerolsteiner®, figuur 1

Uitleg bij vraag 10

Vraag 11

3 punten

maximumscore 3

Een voorbeeld van een juist antwoord is: In Gerolsteiner® Sprudel is de $[HCO_{3}^{-}]$ hoger dan in SPA® Intense. In beide soorten is $[H_{2}CO_{3}]$ vrijwel gelijk. De $K_{z}$ van $H_{2}CO_{3}$ is $K_{z}=\frac{[HCO_{3}^{-}][H_{3}O^{+}]}{[H_{2}CO_{3}]}$ . Om dezelfde waarde van de concentratiebreuk te behouden, moet in Gerolsteiner® Sprudel de $[H_{3}O^{+}]$ lager zijn.

de $[HCO_{3}^{-}]$ is hoger (in Gerolsteiner® Sprudel dan in SPA® Intense) terwijl in beide soorten de $[H_{2}CO_{3}]$ vrijwel gelijk is [1]
$K_{z}=\frac{[HCO_{3}^{-}][H_{3}O^{+}]}{[H_{2}CO_{3}]}$ [1]
redenering met $K_{z}$ dat de $[H_{3}O^{+}]$ lager is [1]

Indien een antwoord als het volgende is gegeven: [2] In Gerolsteiner® Sprudel is de $[HCO_{3}^{-}]$ hoger dan in SPA® Intense. In beide soorten is $[H_{2}CO_{3}]$ vrijwel gelijk. Hierdoor ligt evenwicht 1 meer naar links waardoor de $[H_{3}O^{+}]$ lager is (en de pH dus hoger is).

Aanvulling correctievoorschrift: Het volgende antwoord goed rekenen: In Gerolsteiner® Sprudel is rechts van de pijl de $[HCO_{3}^{-}]$ hoger dan in SPA® Intense. In beide soorten is $[H_{2}CO_{3}]$ vrijwel gelijk. Omdat de waarde van $K_{z}$ gelijk is in beide gevallen, moet rechts van de pijl $[H_{3}O^{+}]$ lager zijn (en de pH dus hoger).

Uitleg bij vraag 11

Volgende opgave: Glyfosaat →