Vraag 23Groen cement
Schreef je op papier? Maak een foto van je uitwerking op papier. Je foto blijft privé en de nakijker leest hem. Zet je naam er niet op.
Hoe pak je dit aan?
- Lees eerst wat de uitgangspunten 3 en 6 van de groene chemie inhouden.
- Vergelijk in de tekst en de figuren het nieuwe proces met de traditionele productie van cement.
- Denk na over welke stoffen het proces nodig heeft of vrijmaakt, en welke energie het gebruikt.
- Formuleer per uitgangspunt één voordeel en onderbouw het met een gegeven uit de tekst of een figuur.
Hier verliezen leerlingen punten
- Geef bij elk uitgangspunt een voordeel, want één voordeel voor beide is niet genoeg.
- Zet je toelichting niet alleen als bewering neer, maar laat zien welk onderdeel van het proces het verschil maakt.
- Let op de gevraagde vorm, met het juiste uitgangspunt erbij gezet en de toelichting daarachter.
Met een gratis account wordt je antwoord nagekeken per scorepunt, volgens het officiële correctievoorschrift. Wat je hier typt, blijft bewaard.
De vraag als tekst
Cement is een veelgebruikt bouwmateriaal dat wordt gemaakt uit kalksteen en klei. Kalksteen bestaat voornamelijk uit calciumcarbonaat, en klei bestaat voornamelijk uit siliciumdioxide ( SiO ). Bij de traditionele 2 productie van cement wordt een mengsel van fijngemalen kalksteen en klei verhit in een lange, ronddraaiende ovenbuis (figuur 1). Door de licht hellende opstelling van de ovenbuis schuift het mengsel langzaam in de richting van de zeer hete vlammen, die ontstaan door verbranding van steenkool. figuur 1 De steenkool is tot poeder vermalen.
Boven in de ovenbuis ontleedt calciumcarbonaat bij een temperatuur van 700-900 ° C tot calciumoxide ( CaO ) en CO . 2 CaCO (s) → CaO (s) + CO (g) (reactie 1) 3 2 Onder in de ovenbuis reageert calciumoxide met siliciumdioxide ( SiO ) bij 2 een temperatuur van 1450 ° C . Wanneer deze reactie plaatsvindt in de molverhouding 3 : 1 ontstaat uitsluitend de stof aliet.
Er zijn verschillende oorzaken van het ontstaan van CO tijdens de 2 traditionele productie van cement. Een voorbeeld van zo’n oorzaak is reactie 1.
In 2018 veroorzaakte de traditionele productie van cement 8% van de wereldwijde uitstoot aan CO . Omdat dit CO is verontreinigd met 2 2 stikstofoxiden ( NO ) en koolstofmono-oxide, is het ongeschikt als x grondstof in andere processen.
Amerikaanse onderzoekers hebben op laboratoriumschaal een nieuw proces ontwikkeld voor de productie van cement. Dit nieuwe proces maakt gebruik van een reactor (figuur 2) die calciumcarbonaat ( CaCO ) met 3 behulp van elektrische stroom omzet tot calciumhydroxide ( Ca(OH) ). De 2 reactor bestaat uit drie ruimtes die van elkaar gescheiden zijn door membranen. figuur 2 Wanneer de reactor is aangesloten op een spanningsbron, vinden de volgende omzettingen plaats (tabel 1). tabel 1 ruimte nr. vergelijking I 1 2 H O → 4 H + + O + 4 e – 2 2 I 2 2 H + (aq) + CaCO (s) → H O (l) + CO (g) + Ca 2+ (aq) 3 2 2 II 3 Ca 2+ + 2 OH – → Ca(OH) 2 III 4 2 H O + 2e – → H + 2 OH – 2 2 Een van de vergelijkingen uit tabel 1 is van een zuur-basereactie.
De onderzoekers hebben gemeten dat de gassen zuurstof, koolstofdioxide en waterstof in de molverhouding 1 : 2 : 2 uit de reactor vrijkomen. Deze verhouding is ook af te leiden door alle vergelijkingen in tabel 1 in de juiste verhouding bij elkaar op te tellen.
De gassen die in de reactor ontstaan, kunnen worden gebruikt voor het opwekken van elektrische stroom in een brandstofcel (figuur 3). De elektrische stroom kan weer gebruikt worden om de reactor aan te drijven. figuur 3
Het nieuwe proces voor de productie van cement verloopt in twee stappen: stap 1: Calciumcarbonaat ( CaCO ) wordt in de reactor (figuur 2 en 3) 3 omgezet tot calciumhydroxide ( Ca(OH) ). 2 stap 2: De calciumhydroxide wordt in de juiste verhouding gemengd met siliciumdioxide en binnen twee uur bij 1500 ° C omgezet tot aliet. Op basis van de uitgangspunten 3 en 6 van de groene chemie kunnen voordelen van dit nieuwe productieproces benoemd worden ten opzichte van de traditionele productie van cement (figuur 1).
Licht voor beide uitgangspunten een voordeel toe. − Noteer je antwoord als volgt: toelichting uitgangspunt 3: … toelichting uitgangspunt 6: … − Gebruik Binas-tabel 97F of ScienceData-tabel 38.6.