Vraag 24Vonkremmers
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?
- Bekijk eerst de vormingswarmte van Novec™ 4710 en bedenk wat er met energie gebeurt bij ontleding tot de elementen.
- Daarna vergelijk je de beginsituatie en eindsituatie in elk diagram en let je op welke van beide hoger ligt.
- In de tekst staat wanneer de ontleding pas begint, dus gebruik die informatie bij het kiezen.
- Lees de tekst en de figuur samen en kies het diagram met een korte onderbouwing.
Hier verliezen leerlingen punten
- Een diagram kiezen zonder uit te leggen waarom kost punten, dus schrijf je redenering volledig op.
- Let op dat je de richting van de energieverandering benoemt, niet alleen de vorm van de figuur.
- Vergeet niet te verwijzen naar de tekst over wanneer de reactie start, want dat hoort bij de uitleg.
Met een gratis account wordt je antwoord nagekeken per scorepunt, volgens het officiële correctievoorschrift. Wat je hier typt, blijft bewaard.
De vraag als tekst
Bij hoogspanningsschakelaars en windturbines ontstaan er soms grote vonken als de stroom wordt in- en uitgeschakeld. Deze vonken geven storingen op het elektriciteitsnet en kunnen apparatuur beschadigen. Daarom zitten de contactpunten van dergelijke schakelaars in een behuizing die gevuld is met een vonkremmend gas. Een vonkremmend gas heeft een hoge doorslagspanning, dat is de spanning waarbij geleiding optreedt (bij bepaalde druk). De geleiding treedt op omdat bij hoge spanning gasmoleculen (X) bij de contactpunten geïoniseerd raken volgens X (g) + e – → X + (g) + 2 e – . Bij lage druk is de doorslagspanning groot.
Een veel toegepast vonkremmend gas is zwavelhexafluoride ( SF ). Dit 6 gas wordt industrieel geproduceerd uit de elementen zwavel en fluor (proces 1). Fluor ( F ) is een giftig en agressief gas. Onderzoekers hebben daarom 2 een andere syntheseroute ontwikkeld (proces 2). De reacties van proces 2 verlopen bij aanzienlijk lagere temperatuur dan bij proces 1. In proces 2 treden drie reacties op: 4 KF + S + 2 Br 2 → SF 4 + 4 KBr (reactie 1) SF 4 + 2 CoF 3 → SF 6 + 2 CoF 2 (reactie 2) 2 CoF 2 + F 2 → 2 CoF 3 (reactie 3) In proces 2 wordt netto geen CoF verbruikt. 3 De vormingswarmte van SF 6 is –12,25·10 5 J mol –1 .
In een brochure staat: “Dit alternatieve proces voldoet beter aan de uitgangspunten van groene chemie dan het standaard industriële proces.”
Zwavelhexafluoride is niet giftig, maar het is wel een sterk broeikasgas. Het is mogelijk om zwavelhexafluoride in hoogspanningsschakelaars te vervangen door andere stoffen, zoals Novec™ 4710 ( C F N ). 4 7 Deze stof wordt in enkele stappen gemaakt. In het totale proces zijn de beginstoffen hierbij methylpropaanzuur, HF en NH . 3 De andere stoffen die worden gevormd, zijn waterstof en water. Bij de omzettingen blijft het koolstofskelet gelijk, maar wordt de COOH -groep omgezet tot een CN -groep.
In experimenten met zuiver Novec™ 4710 werd de spanning op de contactpunten zo hoog opgevoerd, dat er toch een elektrische ontlading plaatsvond in de schakelaar. Het bleek dat hierbij ontleding van Novec™ 4710 tot de elementen optreedt. Deze reactie treedt pas op bij zeer hoge waardes van de toegevoerde energie. De vormingswarmte van Novec™ 4710 is –33·10 5 J mol –1 . In de figuur zie je enkele mogelijke energiediagrammen van deze omzetting. figuur P Q R S
Leg uit welk energiediagram het best past bij de ontleding van Novec™ 4710 tot de elementen.