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

Uraan kent verschillende toepassingen. Het bekendst is de toepassing als energiebron voor kerncentrales. Hiervoor is de isotoop U-235 nodig.

4 punten

Open vraag

Als omiganan gecrosslinkt wordt, ontstaat een hydrogel. Een hydrogel is een vaste, onoplosbare stof die gebonden water bevat. Behalve water kan deze hydrogel ook$\mathrm{UO}_{2}{ }^{2+}-ionen uit het zeewater binden. Zo kan de hydrogel$\mathrm{UO}_{2}{ }^{2+}-ionen uit zeewater halen. Andere ionen in zeewater worden namelijk niet of in veel mindere mate aan de hydrogel gebonden.

Onderzoekers wilden de massa aan$\mathrm{UO}_{2}{ }^{2+}-ionen bepalen die per gram hydrogel gebonden kan worden. Dit onderzoek werd als volgt uitgevoerd:

•Stap 1: Een bepaalde hoeveelheid hydrogel werd in een bak gelegd waar zeewater doorheen werd gepompt.

•Stap 2: Na enkele weken werd de hydrogel uit de bak met zeewater gehaald en spoelden de onderzoekers de hydrogel met gedestilleerd water.

•Stap 3: De hydrogel werd in een oplossing van de stof EDTA gelegd. Hierdoor kwamen de$\mathrm{UO}_{2}{ }^{2+}-ionen weer los van de hydrogel en bonden aan EDTA-ionen.

•Stap 4:$\mathrm{UO}_{2}{ }^{2+}-ionen werden weer losgemaakt van EDTA-ionen en de massa van de$\mathrm{UO}_{2}{ }^{2+}-ionen werd bepaald.

De hydrogel kan na stap 3 worden hergebruikt. Na het uitvoeren van de stappen 1 tot en met 4 werd per gram gebruikte hydrogel$2{,}99 \cdot 10^{-5} \mathrm{~mol}$\mathrm{UO}_{2}{ }^{2+}-ionen verkregen. Dit proces is voor verbetering vatbaar, omdat er erg grote hoeveelheden hydrogel nodig zijn om de wereldwijde jaarlijkse behoefte aan uraan voor kerncentrales te kunnen leveren.

Bereken hoeveel kg hydrogel nodig is om de wereldwijde jaarlijkse behoefte aan uraan (U) voor kerncentrales te kunnen leveren. Geef de uitkomst in het juiste aantal significante cijfers.

Ga uit van de volgende gegevens en aannames:

•De gel wordt per jaar 17 keer gebruikt.

•De wereldwijde jaarlijkse behoefte aan U is$6{,}0 \cdot 10^{7} \mathrm{~kg}.

•De molaire massa van U is$238 \mathrm{~g} \mathrm{~mol}^{-1}.

•Bij de omzetting van$\mathrm{UO}_{2}{ }^{2+}-ionen naar U treedt geen verlies op.

Beoordeling

Voorbeelden van een juist antwoord zijn:

De massa uraan die per gram hydrogel per ronde van gebruik kan worden verkregen is$2{,}99 \cdot 10^{-5} \times 238=7{,}12 \cdot 10^{-3}(\mathrm{g}).

Per gram hydrogel is dat in totaal na 17 keer gebruik:

$7{,}12 \cdot 10^{-3} \times 17=1{,}21 \cdot 10^{-1}(\mathrm{g}).

Er is dus nodig aan hydrogel:$\frac{6{,}0 \cdot 10^{7} \times 10^{3}}{1{,}21 \cdot 10^{-1}}=5{,}0 \cdot 10^{11}(\mathrm{g}).

Dat is5{,}0\cdot10^8(\mathrm{kg}).

➤ Indien correct 1 punt:

De massa uraan die per gram hydrogel per ronde van gebruik kan worden verkregen, is$2{,}99 \cdot 10^{-5} \times 238=7{,}12 \cdot 10^{-3}(\mathrm{g}).

De massa hydrogel zou dus zijn$\frac{6{,}0 \cdot 10^{7} \times 10^{3}}{7{,}12 \cdot 10^{-3}}=8{,}43 \cdot 10^{12}(\mathrm{g}).

Maar omdat de hydrogel 17 keer wordt gebruikt, is er nodig aan hydrogel:$\frac{8{,}43 \cdot 10^{12}}{17}=4{,}96 \cdot 10^{11}(\mathrm{g}). Dat is5{,}0\cdot10^8(\mathrm{kg}).

➤ Indien correct 1 punt:

De chemische hoeveelheid uraan die wereldwijd nodig is, is$\frac{6{,}0 \cdot 10^{7} \times 10^{3}}{238}=2{,}52 \cdot 10^{8}(\mathrm{mol}).

De chemische hoeveelheid U die per gram hydrogel, na 17 keer gebruiken wordt verkregen is$2{,}99 \cdot 10^{-5} \times 17=5{,}08 \cdot 10^{-4}(\mathrm{mol}).

Het aantal kg hydrogel dat nodig is, is dus\frac{2{,}52 \cdot10^{8} \times10^{-3}}{5{,}08 \cdot10^{-4}}=5{,}0\cdot10^8(\mathrm{kg}).

➤ Indien correct 1 punt:

Opmerkingen

•Als in een juiste berekening met een molaire massa van$235 \mathrm{~g} \mathrm{~mol}^{-1}is gerekend, dit goed rekenen.

•Fouten in de omrekening van eenheden slechts eenmaal aanrekenen.

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 2024 – tijdvak 2. Deze vraag is onderdeel van Uraan uit zeewater, 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