§4.3 Energie en milieu (Chemie Overal 3 havo)

• newEditor
• Scheikunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 3

Introductie

Leerlingen leren dat verbranding van fossiele brandstoffen energie levert maar ook CO₂ en andere stoffen uitstoot, kennen exotherme en endotherme reacties en vergelijken alternatieven. Les bij Chemie Overal 8e editie, onderbouw 3 havo/vwo, hoofdstuk 4 Reacties en energie, paragraaf 4.3. Met startvraag, theorie, opdrachten Kennis en Toepassing, een verdieping en de checklist leerdoelen.

4

Reacties en energie

Paragraaf 4.3

Energie en milieu

Verbranding geeft ons warmte, licht en stroom. Wat levert het het milieu op, en kan het ook anders?

Scheikunde havo 3 | bij Chemie Overal 8e editie, onderbouw 3 havo/vwo

Les bij Chemie Overal 8e editie, onderbouw 3 havo/vwo, hoofdstuk 4 Reacties en energie, paragraaf 4.3 Energie en milieu. Ongeveer 40 minuten, scheikunde havo 3. Image credit: LessonUp Image credit: Mussi Katz from Israel, Wikimedia Commons (CC0)

Hoofdstuk 4

Paragraaf 4.3

4.3  Energie en milieu

Leerdoelen

4.3.1

Je kunt uitleggen welke milieueffecten de verbranding van fossiele brandstoffen heeft.

4.3.2

Je kunt het verschil tussen een exotherme en een endotherme reactie uitleggen.

4.3.3

Je kunt de CO₂-uitstoot van een brandstof berekenen en alternatieven benoemen.

Practica en vaardigheden

V A A R D I G H E I D

Rekenen aan uitstoot en energie

De leerdoelen staan in het boek bovenaan de paragraaf. Aan het eind van de les komen ze terug in de checklist. Image credit: LessonUp

Hoofdstuk 4

Paragraaf 4.3

Foto: Santeri Viinamäki (CC BY-SA 4.0)

Startvraag

Welk gas warmt de aarde op?

Verbrandingsmotoren en centrales stoten gassen uit. Welk gas versterkt vooral het broeikaseffect?

A

stikstof

B

zuurstof

C

waterstof

D

koolstofdioxide

Laat eerst stemmen en vraag dan naar de redenering. Koolstofdioxide ontstaat bij de verbranding van alle brandstoffen met koolstof en houdt warmte vast in de atmosfeer. Stikstof en zuurstof zijn de hoofdbestanddelen van lucht en versterken het broeikaseffect niet. Waterstof is geen uitlaatgas van gewone motoren. Image credit: Santeri Viinamäki, Wikimedia Commons (CC BY-SA 4.0)

Hoofdstuk 4

Paragraaf 4.3

Fossiele brandstoffen

Aardolie, aardgas en steenkool heten fossiele brandstoffen. Ze zijn in miljoenen jaren uit resten van planten en dieren ontstaan.

• bij verbranding komt veel energie vrij

• er ontstaat koolstofdioxide en water

• de voorraad is eindig: als hij op is, is er geen nieuwe

Verwijs terug naar 4.1: de reactie is dezelfde, een verbranding. De koolstof die in miljoenen jaren is opgeslagen, komt nu in korte tijd als CO₂ in de lucht. Image credit: LessonUp

Hoofdstuk 4

Paragraaf 4.3

Opdrachten Kennis

1

Welke drie stoffen zijn fossiele brandstoffen?

A

aardgas, aardolie en steenkool

B

hout, wind en zon

C

waterstof, zonlicht en wind

D

benzine, hout en bioethanol

Alleen aardgas, aardolie en steenkool zijn fossiel. Benzine wordt uit aardolie gemaakt maar hout en bioethanol niet. Wind, zon en waterstof zijn geen delfstoffen.

Hoofdstuk 4

Paragraaf 4.3

Gevolgen voor het milieu

Verbranding levert energie op, maar heeft ook gevolgen.

Broeikaseffect

CO₂ houdt warmte vast in de atmosfeer. Meer CO₂ betekent een warmere aarde.

Zure regen

Zwavel- en stikstofoxiden geven met regenwater zuren die bomen en gebouwen aantasten.

Roet en fijnstof

Bij onvolledige verbranding ontstaan kleine deeltjes die slecht zijn voor je longen.

Fossiele brandstoffen bevatten vaak een beetje zwavel, en in de hete motor reageert stikstof uit de lucht met zuurstof tot stikstofoxiden. Een katalysator in de auto zet een deel van die schadelijke gassen om in onschadelijke stoffen. Image credit: LessonUp

Hoofdstuk 4

Paragraaf 4.3

Exotherm en endotherm

Bij een reactie wordt energie uitgewisseld met de omgeving.

• exotherm: er komt energie vrij, het wordt warmer (verbranding)

• endotherm: er is energie nodig, soms koelt de omgeving af (ontleding)

Bij een verbranding komt de energie vrij als warmte en licht.

Exo betekent 'naar buiten', endo 'naar binnen'. Een endotherme reactie koelt de omgeving af als de energie uit de omgeving komt. Bij elektrolyse komt de energie uit de stroom. Image credit: LessonUp

Vul de woorden in.

Hoofdstuk 4

Paragraaf 4.3

Opdrachten Kennis

2

Een reactie waarbij energie vrijkomt, heet exotherm.

Een reactie die energie nodig heeft, heet endotherm.

Bij verbranden van fossiele brandstoffen ontstaat koolstofdioxide.

exotherm

endotherm

koolstofdioxide

isotherm

stikstof

zuurstof

Een ezelsbruggetje: exo, naar buiten. Een verbranding is exotherm.

Hoofdstuk 4

Paragraaf 4.3

Voorbeeldopdracht 1

Een auto stoot 120 g CO₂ per km uit. Hoeveel kg CO₂ is dat bij 15 000 km in een jaar?

gegeven

uitstoot = 120 g per km

afstand = 15 000 km

gevraagd

uitstoot in kg

uitwerking

120 x 15 000 = 1 800 000 g

1 800 000 : 1000 = 1800 kg

antwoord

De auto stoot 1800 kg CO₂ per jaar uit (1,8 ton).

120 g per km is een rond getal voor een gewone benzineauto; echte auto's verschillen. Laat leerlingen ook de eenheden omrekenen van g naar kg. Image credit: LessonUp

Hoofdstuk 4

Paragraaf 4.3

Opdrachten Toepassing

3

Waarom is waterstof als brandstof beter voor het klimaat dan aardgas?

A

waterstof is ook een fossiele brandstof

B

er ontstaat alleen water, geen CO₂

C

er komt bij verbranding geen energie vrij

D

waterstof brandt niet

2 H₂ + O₂ → 2 H₂O: er is geen koolstof, dus geen CO₂. Let wel op de herkomst van de waterstof: nu wordt die nog vaak uit aardgas gemaakt. Dat komt in de verderkijker van 3.2 terug.

Hoofdstuk 4

Paragraaf 4.3

Opdrachten Toepassing

★ 4

In een bekerglas daalt de temperatuur van 20 naar 12 °C tijdens een reactie. Wat is het juiste antwoord?

A

exotherm, want er komt energie vrij

B

exotherm, want de temperatuur verandert

C

endotherm, want de reactie neemt warmte op

D

endotherm, want er komt energie vrij

Dit is de steropdracht. Een temperatuurdaling betekent dat de reactie warmte uit de omgeving opneemt: endotherm. De temperatuur verandert bij beide soorten, dus B is geen verklaring.

Hoofdstuk 4

Paragraaf 4.3

Opdrachten Toepassing

5

12 g koolstof verbrandt met 32 g zuurstof. Hoeveel gram CO₂ ontstaat er?

12 + 32 = 44 g CO₂. Verrassend: de CO₂ weegt meer dan de koolstof waaruit hij is ontstaan, want de zuurstof uit de lucht zit er nu ook in. Een kolencentrale stoot dus meer ton CO₂ uit dan ton steenkool die hij verstookt.

Hoofdstuk 4

Paragraaf 4.3

V E R D I E P I N G

Energie zonder verbranding

Foto: Grendelkhan (CC BY-SA 4.0)

Zonnepanelen en windmolens leveren stroom zonder dat er een brandstof verbrandt. Er ontstaat tijdens het gebruik geen CO₂. Het maken en plaatsen kost wel energie en grondstoffen.

Praat na over keuzes: elk alternatief heeft voor- en nadelen. Dit sluit aan bij het onderwerp duurzame chemie. Laat leerlingen een eigen afweging maken in plaats van één goed antwoord te geven. Image credit: Grendelkhan, Wikimedia Commons (CC BY-SA 4.0) Image credit: LessonUp

Hoofdstuk 4

Paragraaf 4.3

Checklist leerdoelen

Welk leerdoel vind je nog het lastigst?

1

4.3.1 Milieueffecten van verbranding

2

4.3.2 Exotherm en endotherm

3

4.3.3 CO₂-uitstoot berekenen, alternatieven

4

Ik kan ze allemaal

In het boek sluit elke paragraaf af met de checklist leerdoelen. Gebruik de uitslag om te kiezen wat je de volgende les herhaalt.

4.3

Klik hier

voor meer kant-en-klare themalessen

Image credit: LessonUp