Industrie en groene chemie (Scheikunde vwo), les 3: Terugblik quiz

• New lesson editor
• Scheikunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 4-6

Introduction

Quiz van elf vragen over blokschema, batch en continu, groene chemie, atoomeconomie, E-factor en kringlopen als terugblik voor het examen.

Destillatiekolom (100 m) van een raffinaderij, Keulen, 2014 (foto: Uwe Aranas, CC BY-SA 3.0)

EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · INDUSTRIE · GROENE CHEMIE

Quiz

Terugblik: Industrie en groene chemie

Les 3 van 3. Leerlingen beantwoorden individueel; bespreek na elke paar vragen kort de antwoorden. Image credit: CEphoto, Uwe Aranas / Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0

Vul in

Bij fijnchemie kiest men vaak een batchproces, omdat dat flexibel is voor wisselende producten.

fijnchemie

batchproces

bulkchemie

continuproces

Syllabus T1.1 (batchproces, fijnchemie) en T2.1 (keuze voor batchproces/continuproces).

Stoomreforming: CH₄ + 2 H₂O → CO₂ + 4 H₂. Atoomeconomie voor H₂?

A

7,7%

B

15,5%

C

22,4%

D

84,5%

Syllabus T2.2. Kloppend: links C 1, H 4 + 4, O 2; rechts C 1, O 2, H 8. M(CH₄) = 16,04; M(H₂O) = 18,02; M(H₂) = 2,016 g mol⁻¹. Beginstoffen 16,04 + 2 × 18,02 = 52,07 g; H₂ 4 × 2,016 = 8,064 g; 8,064 / 52,07 × 100% = 15,5%. 7,7% komt van 2 H₂ in plaats van 4, 22,4% van alleen water als beginstof (8,064 / 36,03) en 84,5% is het CO₂-deel (44,01 / 52,07).

Een proces levert 24 ton product en 68 ton afval. E-factor?

A

0,35

B

0,74

C

3,8

D

2,8

Syllabus T2.2. E = 68 / 24 = 2,83 = 2,8 (twee significante cijfers). 0,35 is de omgekeerde breuk (24 / 68), 0,74 is afval gedeeld door alle massa (68 / 92) en 3,8 is alle massa gedeeld door het product (92 / 24).

Zet de stappen voor de E-factor in volgorde

1

Tel de massa's van beginstoffen en hulpstoffen op

2

Trek de massa gewenst product daarvan af

3

Deel dit afval door de massa product

4

Rond af op het juiste aantal significante cijfers

Syllabus T2.2. Eerst alle massa's in optellen, dan het product aftrekken (dat is het afval), daarna delen door het product en als laatste afronden.

Een stof uit een nevenreactie wordt grondstof voor een ander proces. Wat is dat?

A

Afval

B

Een ondermaat

C

Een recirculatiestroom

D

Een bijproduct

Syllabus T2.1 (bijproducten, afval, nevenreacties). Een bijproduct heeft een toepassing, afval niet. Verwachte fout: afval kiezen omdat de stof bij een nevenreactie ontstaat.

Welke ontwerpkeuze past bij cradle-to-cradle?

A

Een product met een zo lang mogelijke levensduur

B

Materiaal dat na gebruik weer volledig grondstof is

C

Een verpakking die na gebruik wordt verbrand

D

Een product van zo weinig mogelijk materiaal

Syllabus T2.3. Cradle-to-cradle: alles blijft in een kringloop als grondstof. Een lange levensduur of weinig materiaal zijn goede maatregelen, maar geen kringloopontwerp; verbranden sluit de kringloop niet.

In gaat 1200 kg/h, eruit komt 1150 kg/h. Wat betekent dat?

A

50 kg/h verdwijnt door de reactie

B

50 kg/h wordt omgezet in energie

C

50 kg/h lekt weg of hoopt zich op

D

De massabalans klopt, 1150 ligt dicht bij 1200

Syllabus R&A3.1 (massabehoud/massabalans). In een proces dat constant draait moet massa in gelijk zijn aan massa uit; een verschil wijst op een lek, een ophoping of een vergeten stroom. Een reactie laat massa niet verdwijnen en omzetting in energie is geen optie bij chemische reacties.

A → P heeft AE 100%: 50,0 kg A geeft 42,0 kg P. E-factor (rest is afval)?

A

0,190

B

0,160

C

0,840

D

5,25

Syllabus T2.2. Afval = 50,0 − 42,0 = 8,0 kg; E = 8,0 / 42,0 = 0,190 (drie significante cijfers). 0,160 is 8,0 / 50,0 (delen door de beginstof), 0,840 is het rendement (42,0 / 50,0) en 5,25 de omgekeerde breuk (42,0 / 8,0).

Waarom is de E-factor bij fijnchemie hoog?

Fijnchemie heeft veel reactie- en zuiveringsstappen, veel hulpstoffen zoals oplosmiddelen en werkt op kleine schaal, dus komt er per kg product meer afval. Fout: zeggen dat fijnchemie minder zuiver is.

Een gas bevat sporen van een stof die blijft hangen op actieve kool. Welke methode?

A

Destilleren

B

Adsorberen

C

Filtreren

D

Extraheren

Syllabus T1.1 en R&A2.1 (adsorberen). De stof hecht aan het oppervlak van de actieve kool. Verwachte fout: filtreren, maar dat scheidt deeltjes op grootte.

Een warme productstroom verwarmt de koude toevoer. Welk voordeel?

A

De atoomeconomie van de reactie stijgt

B

De reactie verloopt volledig

C

Er ontstaat minder bijproduct

D

Minder externe energie voor verwarmen nodig

Syllabus T1.1 (energiehuishouding, warmtewisselaars) en T2.1 (kwalitatieve energiebeschouwing). Warmte hergebruiken bespaart brandstof. De atoomeconomie volgt uit de reactievergelijking, een warmtewisselaar verandert niets aan de omzetting of de bijproducten.

Hoe zeker voel je je over dit onderwerp?

1

Heel zeker

2

Redelijk zeker

3

Niet zo zeker

4

Helemaal niet zeker

Gebruik de uitslag om te bepalen of je een onderdeel herhaalt.

EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · INDUSTRIE · GROENE CHEMIE

Goed gedaan!

Je kunt een proces in een blokschema beschrijven, stofstromen, atoomeconomie en E-factor berekenen en een procesaanpassing beoordelen. Succes met het examen!