Vraag 24Distikstoftetraoxide
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?
- Tel per atoom in de structuur van ONONO en MMH hoeveel valentie-elektronen het atoom heeft, en vergelijk dat met het aantal bindingen en vrije elektronenparen.
- Bepaal daarna met de formele-ladingsformule welke atomen een lading krijgen wanneer je de niet-bindende elektronenparen tekent.
- Kijk in de reactieproducten naar welke binding ontstaat en welke verdwijnt, en bedenk waar het elektronenpaar naartoe gaat.
- Teken elke verplaatsing van elektronen als een pijl die start bij het elektronenpaar en eindigt op de plek waar het terechtkomt.
Hier verliezen leerlingen punten
- Vergeet bij stikstof of zuurstof niet om te controleren of het aantal bindingen plus vrije elektronenparen klopt met het aantal valentie-elektronen.
- Schrijf bij elke geladen atoom het teken van de lading erbij, anders verlies je punten voor de formele ladingen.
- Begin de pijl altijd bij een elektronenpaar, niet bij een atoom, en laat zien waar het paar eindigt.
Met een gratis account wordt je antwoord nagekeken per scorepunt, volgens het officiële correctievoorschrift. Wat je hier typt, blijft bewaard.
De vraag als tekst
Distikstoftetraoxide ( N O ) is een sterke oxidator, die onder andere wordt 2 4 gebruikt in raketmotoren. N O ontstaat als bijproduct bij de productie van 2 4 salpeterzuur ( HNO ). Door de toegenomen vraag naar N O wordt 3 2 4 onderzoek gedaan of het mogelijk is om salpeterzuurfabrieken om te bouwen naar N O -fabrieken. 2 4 Op basis van het onderzoek werd een aangepast proces voorgesteld met twee reactoren. In reactor 1 (R1) reageert ammoniak met een overmaat zuurstof tot stikstofmono-oxide en waterdamp.
Het gasmengsel afkomstig uit R1 wordt in scheidingsruimte 1 (S1) gebracht, waar water volledig wordt afgescheiden. Het gevormde stikstofmono-oxide reageert vervolgens in reactor 2 (R2) met zuurstof tot stikstofdioxide, waarbij zich twee evenwichten instellen. 2 NO (g) + O (g) 2 NO (g) (evenwicht 1) 2 2 2 NO (g) N O (g) (evenwicht 2) 2 2 4 De reactie naar rechts is voor beide evenwichten in R2 exotherm. Onderdeel van het onderzoek was de vraag hoe het rendement van de productie van N O kan worden verhoogd door de druk en de temperatuur 2 4 in R2 te variëren.
De uitstroom van R2 wordt in een scheidingsruimte gebracht, waar N O 2 4 in vloeibare vorm wordt afgescheiden van de rest van het gasmengsel . De onderzoekers hebben op basis van het onderzoek een mogelijk blokschema voorgesteld van een N O -fabriek. 2 4
N O kan in een raketmotor worden figuur 2 4 gebruikt als oxidator. De brandstof is hierbij bijvoorbeeld monomethyl-hydrazine (MMH, zie de figuur). MMH en N O vormen een zogeheten ‘hypergool mengsel’. Dat is een 2 4 mengsel dat spontaan ontbrandt als de stoffen worden gemengd. Onderzoek heeft uitgewezen dat er bij contact tussen MMH en N O twee 2 4 reacties verlopen. Eerst verloopt een ontstekingsreactie (reactie 1) die genoeg energie levert, zodat de uiteindelijke verbrandingsreactie (reactie 2) kan starten. In reactie 2 worden MMH en N O omgezet tot stikstof, koolstofdioxide en 2 4 waterdamp.
Op de uitwerkbijlage zijn twee energiediagrammen onvolledig weergegeven: een voor de ontstekingsreactie (reactie 1) en een voor de uiteindelijke verbrandingsreactie (reactie 2). Beide energiediagrammen zijn op dezelfde schaal weergegeven.
Bij onderzoek in de jaren 60 naar de ontstekingsreactie is de reactie tussen MMH en N O onderzocht bij zeer lage temperaturen. 2 4 MMH is vloeibaar bij de gebruikte temperaturen terwijl N O vast is. 2 4 Het smeltpunt van MMH is – 52 °C .
Uit dit onderzoek volgde dat meerdere isomeren van N O in het mengsel 2 4 aanwezig waren en dat een van deze isomeren, ONONO betrokken was 2 bij de ontstekingsreactie. Door de koeling vonden vervolgreacties niet plaats en was men in staat de reactieproducten van de ontstekingsreactie te onderzoeken. Op de uitwerkbijlage is het ONONO -isomeer weergegeven samen met 2 het MMH-molecuul waarmee het reageert. Verder zijn de reactieproducten van de ontstekingsreactie gegeven.
Voer de volgende opdrachten uit: − Teken op de uitwerkbijlage links van de pijl de ontbrekende niet-bindende elektronenparen. Geef ook formele ladingen aan. − Geef met pijlen weer hoe elektronenparen worden verplaatst tijdens de reactie.