Thijs Brouwer
Stikstofmono-oxide () en stikstofdioxide$(\mathrm{NO}_{2})zijn schadelijke gassen die ontstaan in het verkeer en bij grootschalige verbrandingsprocessen zoals bij de productie van elektriciteit. In de afvalgassen van de gasturbine van een energiecentrale is gemeten hoe de uitstoot van onder andere CO en NO afhangt van de temperatuur in de turbine. In figuur 1 zijn de resultaten van deze metingen weergegeven.
Lange tijd heeft men gedacht dat de reactie tussen en$\mathrm{O}_{2}verloopt doordat twee moleculen en één molecuul$\mathrm{O}_{2}op hetzelfde moment tegen elkaar botsen. De kans op zo'n botsing tussen drie moleculen is echter uiterst klein. Nader onderzoek leverde op dat tijdens de reactie deeltjes met de formule$\mathrm{N}_{2} \mathrm{O}_{2}worden gevormd. Op grond van dit gegeven werd voor de reactie een mechanisme voorgesteld dat uit twee stappen bestaat.
In de eerste stap stelt zich evenwicht 1 in.
$2 \mathrm{NO} \rightleftharpoons \mathrm{N}_{2} \mathrm{O}_{2}(evenwicht 1)
De evenwichtsvoorwaarde voor evenwicht 1 is$K=\frac{\left[\mathrm{N}_{2} \mathrm{O}_{2}\right]}{[\mathrm{NO}]^{2}}.
In de tweede stap verloopt reactie 2.
$\mathrm{N}_{2} \mathrm{O}_{2}+\mathrm{O}_{2} \rightarrow 2 \mathrm{NO}_{2}(reactie 2)
De snelheid van reactie 2 kan worden weergegeven door:
$s_{2}=k_{2}\left[\mathrm{~N}_{2} \mathrm{O}_{2}\right]\left[\mathrm{O}_{2}\right](snelheidsvergelijking 2)
Mede met behulp van de evenwichtsvoorwaarde van evenwicht 1 en snelheidsvergelijking 2 kan de experimenteel gevonden snelheidsvergelijking 1 worden afgeleid. Hierbij moet worden aangenomen dat de snelheid van reactie 2 sterk verschilt van de snelheid waarmee evenwicht 1 zich instelt. Op deze manier heeft men aangetoond dat het bovenbeschreven mechanisme voor reactie 1 juist kan zijn.
Leg uit dat het reactiemechanisme via het gevormde deeltje$\mathrm{N}_{2} \mathrm{O}_{2}in overeenstemming is met de experimenteel gevonden snelheidsvergelijking 1. Gebruik in je uitleg de evenwichtsvoorwaarde van evenwicht 1 en snelheidsvergelijking 2.
Op deze pagina behandelen we vraag 27 van het centraal examen scheikunde vwo 2019 – tijdvak 2. Deze vraag is onderdeel van Stikstofmono-oxide en stikstofdioxide, en is 3 punten waard.
Je kunt hier zelf het antwoord invullen en vervolgens direct de uitwerking en uitleg bekijken.
Daarnaast kun je:
