Vraag 25Distikstoftetraoxide
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 welke gegevens over de massa en het volume van de cabine in de vraag staan.
- Reken de massa van N2O4 om naar een chemische hoeveelheid met de molaire massa van de stof uit Binas.
- Reken de hoeveelheid daarna om naar een volume met het molair volume uit de opgave.
- Deel dat volume door het volume van de cabine en vergelijk het gehalte met de grens van 300 volume-ppm.
Hier verliezen leerlingen punten
- Vergeet niet de massa om te rekenen naar mol voordat je met het molair volume rekent.
- Let op dat je het gehalte in volume-ppm uitdrukt en niet in een gewone verhouding of procent.
- Rond je eindantwoord af op het juiste aantal significante cijfers en controleer of je ook de conclusie over de grens geeft.
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.
In 1975 is er bijna een ongeluk gebeurd met een Apollo-ruimtevaartuig. Tijdens de terugkeer in de dampkring werd een luchtinlaat geopend, waardoor N O in de cabine terechtkwam. De drie aanwezige astronauten 2 4 konden op tijd een zuurstofmasker opzetten. Bij het incident is ongeveer 11 gram N O in de cabine met een volume 2 4 van 5,9 m 3 terechtgekomen. Gehaltes van N O boven de waarde 2 4 300 volume-ppm worden als levensgevaarlijk beschouwd. Het molair volume van een gas is 2,39·10 –2 m 3 mol –1 .
Voer de volgende opdrachten uit: − Bereken het gehalte N O in de cabine in volume-ppm. 2 4 Geef de uitkomst in het juiste aantal significante cijfers. − Geef aan of het gehalte boven de grens van levensgevaar is gekomen.