Vraag 15Metal fuels
Uitwerkbijlage
Print de uitwerkbijlageDeze vraag beantwoord je op de uitwerkbijlage. Print hem en vul hem in, of neem de figuur over op papier. Stuur daarna een foto van wat je hebt ingevuld.
Schreef je op papier? Maak een foto van de ingevulde uitwerkbijlage. Je foto blijft privé en de nakijker leest hem. Zet je naam er niet op.
Hoe pak je dit aan?
- In het schema staan al een aantal blokken en pijlen, dus kijk eerst wat er al staat.
- In de tekst staan de stoffen die bij het recyclingproces gebruikt worden en die er uit komen.
- Bedenk welke stof bij welke pijl hoort, en kijk daarvoor naar de reactie die in de tekst staat.
- Met het ontbrekende blok en de pijlen maak je het schema compleet.
Hier verliezen leerlingen punten
- Een pijl die bij geen enkel blok aansluit, levert geen punt op, dus controleer de aansluitingen.
- Per pijl hoort één stof, zodat duidelijk is welke stof er stroomt.
- Een pijl die de verkeerde kant op wijst, geeft een fout, ook als de stof zelf klopt.
Met een gratis account wordt je antwoord nagekeken per scorepunt, volgens het officiële correctievoorschrift. Wat je hier typt, blijft bewaard.
De vraag als tekst
De komende jaren zullen steenkolencentrales worden gesloten om de elektriciteitsproductie duurzamer te maken. Een onderzoeksteam van de TU Eindhoven onderzoekt of deze centrales toch nog langer te gebruiken zijn wanneer steenkool wordt vervangen door een zogeheten ‘metal fuel’. Een metal fuel is een metaalpoeder dat verbrand kan worden. Het onderzoeksteam gebruikt hiervoor ijzerpoeder. De verbrandingsreactie van ijzerpoeder verloopt als volgt: 4 Fe (s) + 3 O (g) → 2 Fe O (s) (reactie 1) 2 2 3 In deze opgave wordt de productie van elektrische stroom op basis van de verbranding van ijzerpoeder beschreven. Op de uitwerkbijlage is hiervoor een vereenvoudigd en nog onvolledig blokschema gegeven. Eerst wordt ijzerpoeder dat in ruimte I is opgeslagen, gemengd met lucht. In een verbrandingskamer (ruimte II ) wordt dit lucht-ijzermengsel tot ontbranding gebracht.
De verbranding van ijzerpoeder in figuur 1 ruimte II verloopt specifiek: de zuurstof reageert aan het oppervlak van de ijzerpoederdeeltjes en er vormt zich een korst van ijzeroxide. Dit is weergegeven in figuur 1. De korst wordt steeds dikker en uiteindelijk blijft er een vast poederdeeltje deeltje over dat voornamelijk uit Fe O bestaat. 2 3 Wanneer ijzerpoederdeeltjes reageren in ruimte II nemen ze in massa toe. Wanneer de poederdeeltjes na de verbranding groot en zwaar genoeg zijn, zakken ze naar de onderkant van de verbrandingskamer en komen ze in een opvangruimte terecht (ruimte III ).
De overgebleven gassen uit de lucht figuur 2 worden in ruimte II verhit, door de warmte die vrijkomt bij de verbranding van apparaat (IV) ijzerpoeder (zie uitwerkbijlage) . De hete gassen worden boven uit ruimte II afgetapt en gebruikt voor de productie van hete stoom. Hiervoor moet de energie van de hete gassen via een apparaat ( IV ) worden overgedragen aan water. Het symbool voor dit apparaat is in figuur 2 weergegeven. Met de gevormde hete stoom wordt een stoomturbine ( V ) met elektriciteitsgenerator ( VI ) aangedreven. De stoom die uit de stoomturbine komt, wordt afgekoeld in een koeler ( VII ) en het gevormde afgekoelde water wordt weer naar het apparaat ( IV) teruggevoerd.
Het ontstane ijzeroxide bestaat voornamelijk uit Fe O en is opgevangen 2 3 in ruimte III . Dit Fe O wordt vervolgens in een recyclingproces weer 2 3 omgezet tot ijzerpoeder. Deze terugwinning van ijzer is mogelijk door Fe O te laten reageren met waterstof. Hierbij ontstaan ijzer en water. 2 3
In het eerder weergegeven blokschema op de uitwerkbijlage ontbreekt een blok voor het recyclingproces.
Maak op de uitwerkbijlage het blokschema compleet. − Teken een blok voor het recyclingproces. − Teken de pijlen van de ontbrekende stofstromen. − Noteer de nummers van de onderstaande stoffen bij de juiste pijlen. 1 ijzer 2 ijzeroxide 3 water 4 waterstof