Voorbeeldopgaven Nieuwe Scheikunde bij werkversie syllabus Nieuwe Scheikunde vwo



Dovnload 232.3 Kb.
Pagina1/3
Datum30.09.2016
Grootte232.3 Kb.
  1   2   3


Voorbeeldopgaven

Nieuwe Scheikunde
bij werkversie syllabus Nieuwe Scheikunde vwo


Toelichting bij Voorbeeldopgaven Syllabus Nieuwe Scheikunde VWO
De opgaven Een industriële bereiding van aspirine en Loodwit en de Oude Meesters zijn bewerkingen van CE-opgaven uit het eerste tijdvak 2007 Scheikunde 1,2. De oorspronkelijke versies van deze opgaven zijn na het correctievoorschrift opgenomen.

De opgave Het beste brood is een bewerking van een opgave die is ontwikkeld door de Werkgroep Voorbeeldopgaven Nieuwe Scheikunde voor CE en SE.


De opgaven moeten beschouwd worden als los-van-elkaar-staand en niet als een voorbeeld van een compleet examen.
Bij de constructie is uitgegaan van de werkversie van de gehele syllabus Nieuwe Scheikunde. Er komen enkele vragen voor die betrekking hebben op uitsluitingen voor het CE 2010 Nieuwe Scheikunde.
De oorspronkelijke opgaven zijn zodanig bewerkt dat ze aansluiten bij de benadering van de Nieuwe Scheikunde:

  • introductie van het centrale thema dat in de opgave aan de orde is;

  • verband tussen verschijnselen op macro-niveau en beschrijving op micro-niveau en v.v.; dit komt met name tot uiting in de vraag 9 (loodwit, pagina 15) en vraag 4 (brood, pag. 25);

  • toetsen van concepten in de (nieuwe) context; dit geldt in principe voor alle vragen in deze voorbeeldopgaven;

  • aandacht voor de vier competenties (zie bijgevoegde matrijs);

  • meer aandacht voor reflectie en oordeel: dit komt onder andere tot uiting in de vragen 2, 3, 6 (aspirine, pag. 6) en de vragen 5 en 7 (brood, pag. 25).

Omdat de vernieuwingen van het nieuwe programma nog niet geheel zijn uitgekristalliseerd voor zowel docenten als examenmakers, zullen naar verwachting de examens tussen nu en de landelijke invoering een ontwikkeling laten zien naar een vorm die het beste past bij het nieuwe programma.





opgave

vraag

score

 

 

COMPETENTIES

 

 

 

Eindterm

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

C

K

O

Een industriële

1

4

D5.4

 

 

II

III

 

aspirinebereiding

2

1

A2.2

D5.1

 

 

III

II

 

3

2

A2.2

D5.1

 

 

III

II

 

4

4

A3.2.13

 

 

 

III

 

 

5

5

D6.5

 

 

 

II

 

 

6

6

D6.5

 

 

 

III

II

Loodwit en

7

2

A3.2.4

 

 

 

II

 

de Oude Meesters

8

2

A3.2 5

C6.1

 

 

III

 

 

9

3

C6.1

 

 

 

III

 

 

10

3

C7.1

C5.2

 

 

IV

 

 

11

3

C6.1

C4.12

 

III

III

 

 

12

3

B5.5

B5.1

II

 

III

 

 

13

2

B5.7

 

 

 

II

 

 

14

2

B5.7

 

 

 

III

 

 

15

3

C3.2

C4.8

 

 

III

II

HET BESTE BROOD

16

4

E4.5

C6.1

 

II

III

 

 

17

4

A3.2.13

 

 

 

III

 

 

18

2

C4.12

C3.8

 

I

III

 

 

19

5

E4.9

C5.4

 

I

III

 

 

20

2

E4.9

 

 

 

II

I

 

21

4

A3.2.13

 

 

 

II

 

 

22

2

E4

 

 

 

II

II

 

 

68

 

 

 

 

 

 




























V: Vakmethoden voor kennisontwikkeling
















C: Communiceren

























K: Vakkennis en vakinzicht






















O: Reflecteren en oordelen






















































Een industriële bereiding van aspirine
Deze opgave gaat over een industrieel proces voor de bereiding van aspirine (acetylsalicylzuur). Van aspirine worden wereldwijd 80  100 miljard tabletten per jaar verkocht. Het productieproces berust op de reactie van salicylzuur met ethaanzuuranhydride:

Het ethaanzuuranhydride dat voor deze reactie nodig is, wordt gevormd door ethaanzuur met de stof keteen te laten reageren:



In het proces spelen de volgende vier stappen een rol:
Stap 1 Ethaanzuuranhydride en salicylzuur laat men in een oplosmiddel in de molverhouding 1 : 1 gedurende 20 uur in een reactor (reactor 1) bij circa 90 ºC met elkaar reageren.

Stap 2 Het reactiemengsel wordt overgebracht naar een zogenoemde kristallisatietank. Daar kristalliseert de ontstane aspirine. Dit proces duurt ongeveer 80 uur en vindt plaats bij circa 20 ºC.

Stap 3 De vaste aspirine wordt vervolgens in een scheidingsruimte door middel van filtratie gescheiden van de rest van het vloeibare reactiemengsel.

Stap 4 Het filtraat wordt overgebracht naar een tweede reactor (reactor 2). Daarin wordt het bij reactie 1 ontstane ethaanzuur met keteen omgezet tot ethaanzuuranhydride. De oplossing die hierbij ontstaat, wordt in reactor 1 geleid.


In deze opgave nemen we aan dat reactie 1 en reactie 2 aflopende reacties zijn en dat in de kristallisatietank alle aspirine kristalliseert.
Een ontwerp van deze industriële bereiding van aspirine, na de opstartfase, is hierna in een (onvolledig) blokschema weergegeven. In dit blokschema ontbreken de namen van de stoffen bij de stofstromen. Dit onvolledige blokschema is ook op de uitwerkbijlage bij deze opgave opgenomen.


blokschema

4p 1 Zet in het blokschema op de uitwerkbijlage de namen van alle stoffen bij de stofstromen en geef aan in welke vorm de desbetreffende stof voorkomt. Kies daarbij uit onderstaande lijst.



aspirine opgelost of vast of zuiver

ethaanzuur opgelost of zuiver

ethaanzuuranhydride opgelost of zuiver

keteen opgelost of zuiver

salicylzuur opgelost of zuiver

Houd rekening met het feit dat sommige combinaties meerdere malen moeten worden gebruikt.


Bij de uitvoering van dit ontwerp in de praktijk doet zich een probleem voor. Dit probleem hangt samen met het verschil in tijdsduur van de stappen 1 en 2.
1p 2 Welk probleem wordt hier bedoeld?

2p 3 Geef een manier om het ontwerp aan te passen, zodat dit probleem wordt opgelost.


Deze aspirinebereiding heeft een hoge atoomefficiëntie. Dat is een belangrijke factor om een proces duurzaam te maken. Maar een hoge atoomefficiëntie hoeft niet te betekenen dat zo’n proces ook een hoog rendement heeft.

Zo blijkt het proces om aspirine te bereiden via de reacties 1 en 2 in de praktijk minder ideaal te verlopen dan hiervoor is beschreven: er treden nevenreacties op. Ten gevolge van die nevenreacties verloopt in een bepaalde fabriek reactie 1 met een rendement van 73% en reactie 2 met een rendement van 95%. Deze fabriek produceert per jaar 1,2∙103 ton aspirine.


4p 4 Bereken hoeveel ton keteen in deze fabriek nodig is om per jaar 1,2∙103 ton aspirine te produceren.
Behalve de atoomefficiëntie en het rendement zijn er nog meer factoren die van invloed zijn op het duurzame karakter van een productieproces.
1p 5 Geef aan wat in het algemeen het belang is van een hoge atoomefficiëntie.

3p 6 Geef drie andere factoren die invloed hebben op het duurzame karakter van deze aspirinebereiding.



scheikunde VWO Een industriële bereiding van aspirine

uitwerkbijlage

Naam kandidaat Kandidaatnummer





einde 

VERGEET NIET DEZE UITWERKBIJLAGE IN TE LEVEREN
2







4 Beoordelingsmodel




Een industriële bereiding van aspirine
1 maximumscore 4

Een juist antwoord kan er bijvoorbeeld als volgt uitzien:






  • salicylzuur bij de stofstroom die reactor 1 ingaat, keteen bij de stofstroom die reactor 2 ingaat en vaste aspirine bij de stofstroom die de scheidingsruimte verlaat 1

  • ‘zuiver’ bij salicylzuur en keteen 1

  • aspirine en ethaanzuur bij de stofstroom tussen reactor 1 en de kristallisatietank, ethaanzuur en aspirine bij de stofstroom tussen de kristallisatietank en de scheidingsruimte, ethaanzuur bij de stofstroom tussen de scheidingsruimte en reactor 2 en ethaanzuuranhydride bij de stofstroom tussen reactor 2 en reactor 1 1

  • ‘opgelost’ bij ethaanzuur en aspirine tussen reactor 1 en de kristallisatietank, ‘opgelost’ bij ethaanzuur tussen de kristallisatietank en de scheidingsruimte en bij ethaanzuur tussen de scheidingsruimte en reactor 2 en bij ethaanzuuranhydride tussen reactor 2 en reactor 1 en ‘vast’ bij aspirine tussen de kristallisatietank en de scheidingsruimte 1

Indien in een overigens juist antwoord één stof op een verkeerde plaats voorkomt 3

Indien in een overigens juist antwoord twee of meer stoffen op verkeerde plaatsen voorkomen 2


Opmerkingen

  • Wanneer bij de stofstroom tussen de kristallisatietank en de scheidingsruimte en/of bij de stofstroom die de scheidingsruimte verlaat zuivere in plaats van vaste aspirine is vermeld, dit goed rekenen.

  • Wanneer in plaats van ‘opgelost’ als toestandsaanduiding (aq) is gebruikt, dit goed rekenen.


2 maximumscore 1

Een juist antwoord moet de notie bevatten dat (het kristallisatieproces zolang duurt dat) reactor 1 enige tijd / 60 uur moet worden stilgelegd.


Indien een antwoord is gegeven dat bovengenoemde notie niet bevat 0
Opmerking

Wanneer een onjuiste tijdsduur is genoemd dat reactor 1 moet worden stilgelegd, dit niet aanrekenen.
3 maximumscore 2

Een juist antwoord kan als volgt zijn geformuleerd:

Je moet vier kristallisatietanks gebruiken.
Indien een foutief aantal kristallisatietanks is genoemd of een antwoord is gegeven als: „Je moet meerdere kristallisatietanks gebruiken.” 1

Indien slechts een antwoord is gegeven als: „Je moet de kristallisatietank vier keer zo groot maken.” 1

Indien slechts een antwoord is gegeven als: „Je moet de kristallisatietank groter maken.” 0

Indien slechts een antwoord is gegeven als: „Je moet een opslagruimte tussen reactor 1 en de kristallisatietank plaatsen.” 0


Opmerkingen

  • Wanneer in vraag 2 een onjuiste tijdsduur is genoemd voor het stilleggen van reactor 1 en het antwoord op vraag 3 consequent daaraan is gegeven, dit goed rekenen.

  • Wanneer een antwoord is gegeven als: „Je moet de temperatuur in reactor 1 zoveel lager maken dat de reactie vier keer zo langzaam verloopt.” dit goed rekenen.

  • Wanneer een antwoord is gegeven als: „Je moet een opslagtank (waarin de temperatuur 90 ºC is) waar drie/vier keer de inhoud van reactor 1 in kan tussen reactor 1 en de kristallisatietank plaatsen.” dit goed rekenen.





4 maximumscore 4

Een voorbeeld van een juiste berekening is:



(ton)


  • berekening van het aantal Mmol aspirine in 1,2·103 ton: 1,2·103 (ton) delen
    door de massa van een Mmol aspirine
    (bijvoorbeeld via Binas tabel 99: 180,2 ton) 1

  • notie dat het aantal Mmol aspirine dat in reactie 1 bij een rendement van 100%
    ontstaat gelijk is aan het aantal Mmol keteen dat in reactie 2 reageert
    (eventueel impliciet) 1

  • omrekening van het aantal Mmol keteen dat nodig zou bij een rendement van
    100% (is gelijk aan het aantal Mmol aspirine in 1,2·103 ton) naar het aantal ton
    keteen dat nodig zou bij een rendement van 100%: vermenigvuldigen met de
    massa van een Mmol keteen (bijvoorbeeld via Binas-tabel 99: 42,04 ton) 1

  • omrekening van het aantal ton keteen dat nodig zou bij een rendement van
    100% naar het aantal ton dat keteen dat in het proces nodig is: delen door
    73(%) en vermenigvuldigen met 102(%) en delen door 95(%) en vermenigvuldigen
    met 102(%) 1


5 maximumscore 1

    Voorbeelden van een juist antwoord zijn:

  • Bij een hoge atoomefficiëntie heb je (in principe) weinig afval/bijproducten.

  • Een groot deel van de massa van de beginstoffen komt in het gewenste reactieproduct terecht.

  • Veel van de atomen van de beginstoffen komen in het gewenste reactieproduct terecht.




  1   2   3


De database wordt beschermd door het auteursrecht ©opleid.info 2017
stuur bericht

    Hoofdpagina