Cadmiumgeel

Opgave 1 (vraag 1 t/m 6) uit eindexamen Scheikunde VWO 2022 tijdvak 2

Vraag A
[C] Chemische processen en behoudswetten[C1] Chemische processen[Polaris] H8: Redox
2p

In de negentiende en begin twintigste eeuw werden door de chemische industrie veel nieuwe pigmenten ontwikkeld, zoals cadmiumgeel (cadmiumsulfide, CdS). Cadmiumgeel werd onder andere gemaakt door de reactie van cadmiumcarbonaat met zwavel (S). Bij deze reactie ontstaan behalve cadmiumsulfide ook zwaveldioxide en koolstofdioxide.

Geef de vergelijking van deze vorming van cadmiumsulfide uit zwavel en cadmiumcarbonaat.

Voor nakijken en persoonlijke tips van de AI-docent: Maak een foto van jouw antwoord of type het in.

Vraag B
[C] Chemische processen en behoudswetten[C2] Chemisch rekenen[Polaris] H2: Rekenen en meten
3p

Bereken de massa in gram zwavel die minimaal nodig is om 1,0 kg cadmiumcarbonaat volledig om te zetten tot cadmiumsulfide. Geef de uitkomst in het juiste aantal significante cijfers.

Voor nakijken en persoonlijke tips van de AI-docent: Maak een foto van jouw antwoord of type het in.

Vraag C
[B] Stoffen en materialen in de chemie[B2] Eigenschappen en modellen[Polaris] H3: Moleculaire stoffen
2p

Bij deze productie werd zwavel in overmaat toegevoegd. De overgebleven zwavel kon na afloop van de reactie gemakkelijk worden gescheiden van de gevormde cadmiumsulfide door het verkregen mengsel te verwarmen. Hierbij verdampt de zwavel maar de cadmiumsulfide niet.

Leg uit dat zwavel bij een lagere temperatuur verdampt dan cadmiumsulfide. Neem hier aan dat zwavel bestaat uit deeltjes S8\text{S}_{8}. Gebruik hierbij begrippen op microniveau. Benoem de bindingstypes in beide stoffen.

Voor nakijken en persoonlijke tips van de AI-docent: Maak een foto van jouw antwoord of type het in.

Vraag D
[C] Chemische processen en behoudswetten[C1] Chemische processen[Polaris] H8: Redox
2p

Helaas bleek cadmiumgeel op de lange termijn niet chemisch stabiel. Op verschillende schilderijen zijn drie opeenvolgende aantastingen van cadmiumgeel waargenomen:

  • verbleking door de vorming van cadmiumsulfaat.
  • de vorming van kleine witte vlekken waarin vooral cadmiumsulfaat-monohydraat aanwezig is.
  • verkleuring door onder andere de vorming van lood(II)sulfaat PbSO4\text{PbSO}_{4}. Deze verkleuring trad alleen op nadat vernis was aangebracht op een al aangetast schilderij.

De omzetting van cadmiumgeel met zuurstof tot cadmiumsulfaat-monohydraat treedt alleen op in vochtige lucht.

Geef de vergelijking van de omzetting van cadmiumgeel tot cadmiumsulfaatmonohydraat.

Voor nakijken en persoonlijke tips van de AI-docent: Maak een foto van jouw antwoord of type het in.

Vraag E
[B] Stoffen en materialen in de chemie[B1] Deeltjesmodellen[Polaris] H4: Zouten
2p

Behalve cadmiumsulfaatmonohydraat ontdekte men in de witte vlekken een ander zout. In dit zout zijn cadmiumionen en sulfaationen in de molverhouding 2 : 3 aanwezig. Behalve deze ionen is er nog één andere ionsoort aanwezig. Op grond van de gevonden samenstelling van het zout vermoedden de onderzoekers dat een van de schilderijen ooit met een oplossing van ammoniak is schoongemaakt.

Geef een mogelijke verhoudingsformule van het gevonden zout.

Voor nakijken en persoonlijke tips van de AI-docent: Maak een foto van jouw antwoord of type het in.

Vraag F
[B] Stoffen en materialen in de chemie[B3] Bindingen en eigenschappen[Polaris] H4: Zouten
3p

Tijdens periodes met hoge luchtvochtigheid lossen de zouten die in een verflaag aanwezig zijn enigszins op. Dit wordt veroorzaakt doordat zich dan bijvoorbeeld het evenwicht CdSO4⇌Cd2++SO42−\text{CdSO}_{4} \rightleftharpoons \text{Cd}^{2+} + \text{SO}_{4}^{2-} kan instellen in de verflaag. De gehydrateerde ionen kunnen vervolgens door verf- en vernislagen heen bewegen.

Voor het evenwicht CdSO4⇌Cd2++SO42−\text{CdSO}_{4} \rightleftharpoons \text{Cd}^{2+} + \text{SO}_{4}^{2-} geldt Ks=[Cd2+][SO42−]K_{s} = [\text{Cd}^{2+}][\text{SO}_{4}^{2-}]. KsK_{s} is het zogenoemde oplosbaarheidsproduct. De waardes van KsK_{s} van enkele stoffen zijn in de tabel gegeven.

StofFormuleKs=...K_s = ...Waarde van KsK_s
CadmiumsulfaatCdSO4\text{CdSO}_4[Cd2+][SO42−][\text{Cd}^{2+}][\text{SO}_4^{2-}]5,3⋅10−15,3 \cdot 10^{-1}
Lood(II)sulfaatPbSO4\text{PbSO}_4[Pb2+][SO42−][\text{Pb}^{2+}][\text{SO}_4^{2-}]1,7⋅10−81,7 \cdot 10^{-8}
Lood(II)ethanoaatPb(CH3COO)2\text{Pb}(\text{CH}_3\text{COO})_2[Pb2+][CH3COO−]2[\text{Pb}^{2+}][\text{CH}_3\text{COO}^-]^22⋅1012 \cdot 10^{1}

Op een schilderij waar het cadmiumgeel al deels was omgezet tot cadmiumsulfaat is in het verleden een laag vernis aangebracht. De gebruikte vernis bevatte als enige loodverbinding lood(II)ethanoaat (Pb(CH3COO)2\text{Pb}(\text{CH}_{3}\text{COO})_{2}). Zowel in de verflaag als in de vernislaag is door de onderzoekers vast lood(II)sulfaat (PbSO4\text{PbSO}_{4}) aangetroffen.

Leg uit, onder andere met behulp van evenwichtsbeschouwingen, dat lood(II)sulfaat aanwezig is in de vernislaag als gevolg van periodes met hoge luchtvochtigheid. Neem aan dat de waardes in de tabel ook gelden onder de omstandigheden in een verflaag tijdens periodes van hoge luchtvochtigheid.

Voor nakijken en persoonlijke tips van de AI-docent: Maak een foto van jouw antwoord of type het in.

Antwoordmodel

Volgende opgave: Merox →