Practicum: Kringlopen en milieu – stikstof en koolstof – Scheikunde Klas 6 VWO

In dit examenpracticum voor klas 6 vwo analyseer je de stikstof- en koolstofkringloop op moleculaire schaal. Je berekent de CO₂-uitstoot van verbrandingsprocessen, onderzoekt eutroëring door nitraten en koppelt aan klimaatverandering en duurzaamheidsbeleid.

Leerdoel

Na dit practicum kun je de stikstofkringloop (N₂ → NH₃ → NO₃⁻ → NO₃⁻ → N₂) beschrijven met bijbehorende organismen en processen, de koolstofkringloop koppelen aan fossiele brandstof en fotosynthese, CO₂-equivalenten berekenen, en eutroëring verklaren als gevolg van stikstofafspoeling.

Cursusniveau en vakgebied

Niveau: VWO klas 6 (examenjaar) | Vak: Scheikunde | Domein: G2 Milieueffectrapportage, C3 Behoudswetten en kringlopen, G3 Energie en industrie (CE)

Benodigdheden

• Gegeven dataset CO₂-uitstoot per brandstoftype (g CO₂/MJ)
• Nitraatmeetstrips of nitraatoplossingen van verschillende concentraties
• Watermonsters (slootwater, kraanwater, meststofoplossing)
• Grafiekpapier, rekenmachine

Achtergrondinformatie

Stikstofkringloop: Stikstofdioxidatie (nitrificatie): NH₃ → NO₂⁻ → NO₃⁻ (Nitrosomonas, Nitrobacter). Denitrificatie: NO₃⁻ → N₂ (anaerob). N-fixatie: N₂ → NH₃ (Rhizobium, Haber-Bosch). Uitloging: NO₃⁻ spoelt naar grondwater → eutroëring. Koolstofkringloop: CO₂ + H₂O → glucose (fotosynthese); glucose + O₂ → CO₂ + H₂O (respiratie). Fossiele brandstoffen: opgeslagen koolstof → netto CO₂-emissie bij verbranding. CO₂-equivalent: globale warmtepotentiaal (GWP); CH₄ = 28 CO₂-eq (over 100 jaar).

Emissiedata per brandstof

Verwerkingsvragen

1. Bereken de CO₂-uitstoot per kg voor steenkool en benzine. Vergelijk.
2. De verbranding van aardgas: CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O. Bereken de CO₂-uitstoot per mol. Is dit consistent met de tabelwaarde van 56,1 g/MJ?
3. Verklaar hoe NO₃⁻-afspoeling uit landbouwgrond leidt tot zuurstoftekort in oppervlaktewater.

Uitwerking

V1: Steenkool: 94,6 g/MJ × 24 MJ/kg = 2270 g/kg = 2,27 kg CO₂/kg kool. Benzine: 73,3 × 44 = 3225 g/kg = 3,23 kg CO₂/kg benzine. Per kg uitgestoot CO₂ genereert benzine meer CO₂ absoluut, maar steenkool meer per MJ energie. Waterstof emitteert geen CO₂ (alleen H₂O).

V2: n(CO₂) per mol CH₄ = 1 mol; m(CO₂) = 44 g. ΔH verbr. CH₄ = −890 kJ/mol = 0,890 MJ. CO₂ per MJ = 44 g / 0,890 MJ = 49,4 g/MJ. Afwijking van tabelwaarde 56,1 g/MJ kan komen door aardgas niet puur CH₄ is (hogere koolwaterstoffen geven meer CO₂/MJ).

V3: NO₃⁻ spoelt uit de landbouwgrond naar sloten (eutroëring). Extra nitraat stimuleert algengroei (algenbloei). Na afsterven worden algen afgebroken door bacterien die hiervoor O₂ verbruiken. Zuurstofgehalte daalt (hypoxie). Vissen en andere waterdieren sterven door gebrek aan opgelost O₂.

Benodigde laboratoriumapparatuur van Labvakhandel

Labvakhandel levert nitraatmeetstrips, wateranalysesets en dataloggers voor milieumonitoring-praktika in het voortgezet scheikundeonderwijs.

Bekijk het assortiment of neem contact op voor advies.

Meer practicumopdrachten

Ontdek alle practica in de Labvakhandel kennisbank — voor biologie, scheikunde en natuurkunde.