Vraag 27

Met opgeheven hoofd je examens in

Oefen de examens van de afgelopen 8 jaar, met uitleg van docenten bij elke vraag
Extra uitleg en oefenen bij elk onderwerp uit je examen
Loop je vast? Ainstein, je AI-tutor, kijkt met je mee en helpt je verder

Voor het verbouwen van gewassen zoals rijst is veel water nodig. Grondwater bevat vaak te veel opgeloste zouten om het water voor gewasteelt te kunnen gebruiken. Deze zouten moeten worden verwijderd. Hierna wordt het water 'zoet water' genoemd. Destillatie van grote hoeveelheden grondwater kost veel energie en is duur. Een mogelijk alternatief is elektrodialyse. Bij elektrodialyse stroomt zout grondwater door een opstelling met membranen waarover een spanning is aangelegd (figuur 1). De benodigde elektrische energie wordt met behulp van zonlicht opgewekt.

In figuur 1 is weergegeven hoe zout grondwater van onderaf een opstelling met zes compartimenten binnenstroomt. Na inschakelen van de spanningsbron kunnen de ionen die in het zoute water aanwezig zijn zich door een membraan verplaatsen. Membraan A laat uitsluitend positieve ionen door en membraan B uitsluitend negatieve ionen. Doordat de membranen A en B afwisselend zijn geplaatst, vindt in sommige compartimenten een verwijdering van ionen plaats en in andere compartimenten een toename van de concentratie van ionen. Er stromen dus twee vloeistoffen uit de opstelling: zoet water en zeer zout water.

4 punten

Open vraag

Een belangrijk voordeel van elektrodialyse is het lage energieverbruik. Met$2{,}3 \mathrm{kWh}aan energie kan$1{,}0 \mathrm{~m}^{3}zout grondwater worden gezuiverd. De benodigde energie kan bovendien met zonlicht worden opgewekt. Bij het destilleren van zout grondwater ligt het energieverbruik veel hoger, doordat veel energie nodig is om water te laten verdampen.

Met behulp van onderstaande gegevens kan worden berekend dat met$2{,}3 \mathrm{kWh}aan energie via destillatie veel minder dan$1{,}0 \mathrm{~m}^{3}zout grondwater gezuiverd kan worden.

Gegevens:

•1{,}0kWhkomt overeen met$3{,}6 \cdot 10^{6} \mathrm{~J}.

•De verdampingsenergie van zout grondwater is$2{,}26 \cdot 10^{6} \mathrm{~J}per kg.

•De dichtheid van zout grondwater is$1{,}02 \cdot 10^{3} \mathrm{~kg} \mathrm{~m}^{-3}.

Bereken met behulp van deze gegevens het volume zout grondwater in$\mathrm{m}^{3}dat met$2{,}3 \mathrm{kWh}aan energie gezuiverd kan worden via destillatie. Geef de uitkomst in het juiste aantal significante cijfers.

Beoordeling

Voorbeelden van een juiste berekening zijn:

$\frac{2{,}3 \times 3{,}6 \cdot 10^{6}}{2{,}26 \cdot 10^{6} \times 1{,}02 \cdot 10^{3}}=3{,}6 \cdot 10^{-3}(\mathrm{~m}^{3})

$2{,}3 \mathrm{kWh}komt overeen met$2{,}3 \times 3{,}6 \cdot 10^{6}=8{,}28 \cdot 10^{6}(\mathrm{~J}).

De massa zout grondwater die met deze energie kan verdampen is$\frac{8{,}28 \cdot 10^{6}}{2{,}26 \cdot 10^{6}}=3{,}66(\mathrm{~kg}).

Er kan dus een volume van$\frac{3{,}66}{1{,}02 \cdot 10^{3}}=3{,}6 \cdot 10^{-3}(\mathrm{~m}^{3})worden gezuiverd via destillatie.

$2{,}3 \mathrm{kWh}komt overeen met$2{,}3 \times 3{,}6 \cdot 10^{6}=8{,}28 \cdot 10^{6}(\mathrm{~J}).

De energie die nodig is voor de verdamping van$1{,}0 \mathrm{~m}^{3}zout grondwater is$2{,}26 \cdot 10^{6} \times 1{,}02 \cdot 10^{3}=2{,}31 \cdot 10^{9}(\mathrm{~J}).

Dus het volume zout grondwater dat met$2{,}3 \mathrm{kWh}kan worden gezuiverd via destillatie is$\frac{8{,}28 \cdot 10^{6}}{2{,}31 \cdot 10^{9}}=3{,}6 \cdot 10^{-3}(\mathrm{~m}^{3}).

➤ Indien correct 1 punt:

Oefen vraag

Examenroute

Alle onderwerpen die je voor je examen moet kennen op een rijtje gezet.

Bekijk examenroute

Op deze pagina behandelen we vraag 27 van het centraal examen scheikunde havo 2021 – tijdvak 3. Deze vraag is onderdeel van Zonlicht maakt zout water zoet, en is 4 punten waard.

Je kunt hier zelf het antwoord invullen en vervolgens direct de uitwerking en uitleg bekijken.

Daarnaast kun je:

Oude antwoorden terugzien
Extra uitleg vragen aan onze AI-hulp via de knop "Stel je vraag"
Klikken op de bijbehorende onderwerpen uit de examenroute om verdieping te vinden