Vraag 4Kopergehalte van een munt

Vera heeft een munt die is gemaakt van een koperlegering. Zij onderzoekt het kopergehalte van de munt. De munt brengt ze in een overmaat geconcentreerd salpeterzuur. Alle metalen van de legering reageren met het salpeterzuur en er ontstaat een heldere oplossing. Hieronder is de vergelijking van de reactie van koper met geconcentreerd salpeterzuur weergegeven. Dit is een redoxreactie. Cu (s) + 2 NO − (aq) + 4 H + (aq) → Cu 2+ (aq) + 2 NO (g) + 2 H O (l) 3 2 2

Voor het uitvoeren van dit onderzoek heeft Vera een risicoanalyse uitgevoerd volgens het GHS-systeem. Er blijkt een aantal veiligheidszinnen van toepassing op dit experiment, zoals H314 en H330.

Na afloop van de reactie brengt Vera het reactiemengsel over in een maatkolf. Ze vult de oplossing aan met water zodat 1,000 L oplossing ontstaat. Deze lichtblauw gekleurde oplossing wordt verder in deze opgave ‘muntoplossing’ genoemd. De lichtblauwe kleur wordt veroorzaakt door gehydrateerde koper( II )ionen die met de formule Cu(H O) 2+ kunnen 2 4 worden weergegeven. Uit deze formule blijkt dat elk koper( II )ion is omringd door vier watermoleculen. Op de uitwerkbijlage is schematisch een koper( II )ion weergegeven.

Vervolgens voegt Vera 1,00 mL muntoplossing, 4,00 mL water en 5,00 mL ammonia bij elkaar in een reageerbuis en mengt deze stoffen goed. Alle gehydrateerde koper( II )ionen worden omgezet tot Cu(NH ) 2+ -ionen. Deze ionen zorgen ervoor dat er een donkerblauwe 3 4 oplossing ontstaat. De procedure die Vera heeft gevolgd, is in figuur 1 schematisch weergegeven. figuur 1 1,00 mL 4,00 mL 5,00 mL reactiemengsel water muntoplossing water ammonia 10,00 mL geconcentreerd 1,000 L Munt salpeterzuur reactiemengsel muntoplossing reageerbuis Vera meet met behulp van een zogenoemde colorimeter de kleurintensiteit van de verkregen donkerblauwe oplossing. De kleurintensiteit heeft geen eenheid en is een maat voor de concentratie 2+ Cu(NH ) -ionen. Ook meet Vera de kleurintensiteit van een aantal 3 4 2+ standaardoplossingen met een bekende concentratie Cu(NH ) -ionen. 3 4 Met behulp van deze laatste metingen maakt zij de ijklijn die in figuur 2 is weergegeven. figuur 2 0,7 kleur-intensiteit 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0 1,0 • 10 −3 5,0 • 10 −3 10,0 • 10 −3 [Cu(NH 3 ) 4 2+ ] mol L −1 De donkerblauwe oplossing in de reageerbuis van Vera heeft een kleurintensiteit van 0,29. Met behulp van figuur 2 bepaalt Vera het kopergehalte van de munt. De oorspronkelijke massa van de munt was 4,07 g. 2+

Bereken met behulp van figuur 2 het aantal mol Cu(NH ) -ionen in de 3 4 10,00 mL oplossing in de reageerbuis. Lees de concentratie af in twee decimalen.