@Windmeijer: De leerlingen die niet aflopend laten reageren hebben helemaal gelijk. Het zou natuurlijk ook niet een aflopende reactie kunnen zijn want dan zou er geen sprake zijn van een buffer.

@Arthur van der Heiden: Ben ik met je eens. Het rekenen aan een evenwicht behoort gewoon prima tot de stof (zoals @Wouter den Boer ook opmerkt) maar het loopt hier spaak bij *2. Het inzicht dat hier benaderd mag (of volgens CV moet) worden is omdat we hier in een buffer zitten en dat is inderdaad geen examenstof.

De methode die de leerling moet gebruiken volgens de syllabus is door $K_z=\frac{(3.4·{10}^{-2} - x)(0.338-x)}{\left(x\right)}$(of equivalent met K_b etc.) op te lossen; en volgens mij is dat aanmerkelijk meer werk dat 5 pnt.

Beste collega's, moeten de leerlingen de berekeningen met buffers kennen. Mijn leerlingen maken een zooitje van opgave 15.

In syllabus  staat de volgende:

11. De kandidaat kan beschrijven wat buffersystemen zijn en kan aangeven hoe deze werken.

@Tamas: Volgens mij is de gewenste stap bij *2 in het CV geen onderdeel van de lesstof.

Er zijn volgens mij twee relevante specificaties binnen de syllabus:

C1-11

De kandidaat kan beschrijven wat buffersystemen zijn en kan aangeven hoe deze
werken.

C5-5

De kandidaat kan van een oplossing met bekende concentratie van een zuur of van een base de pH berekenen of omgekeerd uit de pH de concentratie berekenen.
- sterk zuur;
- éénwaardig zwak zuur;
- sterke base;
- éénwaardige zwakke base.

De berekening die gevraagd wordt valt volgens mij onder C5 specificatie 5 maar *2 uit het model veronderstelt inzicht dat in geen van beide specificaties staat.

Ik heb de oude syllabus van voor 2016 (in dit geval 2015) erbij gepakt. Daarin staan ook twee relevante subdomeinen, G3 en G4 met de volgende specificaties:

Subdomein G3: Kenmerken, reacties en de Brønsted-theorie
De kandidaat kan een aantal begrippen uit de zuur-base theorie toepassen.

Specificatie
172. de werking van een bufferoplossing kwalitatief uitleggen.
173.  uitleggen wat gebeurt met de pH bij verdunning van een oplossing:
 - sterke en zwakke zuren in oplossing;
 - sterke en zwakke basen in oplossing;
 - buffers.
174.  uitleggen wat gebeurt met de pH bij het toevoegen van kleine hoeveelheden zuur of base aan een buffer.

Subdomein G4: Berekeningen
De kandidaat kan berekeningen uitvoeren aan zure en basische oplossingen en aan bufferoplossingen.

Specificatie
De kandidaat kan:
175. met behulp van een tabel met zuur-base-constanten de pH berekenen uit de molariteit van oplossingen en omgekeerd:
 - sterke zuren en eenwaardige zwakke zuren;
 - sterke basen en eenwaardige zwakke basen;
 - buffers.

Volgens mij valt de verwachte methode van oplossen onder de stof uit 2015 (en eerder) domein G4 specificatie 175 en is dus geen onderdeel van de stof. Als het CV de een oplosmethode zou aanbieden die geen gebruik maakte van het inzicht dat de concentraties van het zuur en de geconjugeerde base leidend zullen zijn voor de [H₃O⁺] dan zou er nog wat te zeggen zijn voor het feit dat dit onder het huidige subdomein C5 onder specificatie 5 hoort te vallen, maar dat doet het CV expliciet niet dus volgens mij is de gevraagde oplosmethode niet onderdeel van de stof.

@Kooijman @Tamas

Ik heb mijn klacht dat bufferberekeningen niet tot de examenstof behoren ingediend bij het Examenloket en het onderstaande antwoord gekregen. Met hun antwoord ben ik niet tevreden. Collega Kooijman legt het goed uit. Eerst nog mijn klacht:

In het CE 6 vwo scheikunde van 2021 1e tijdvak wordt in vraag 15 gevraagd om de pH van een bufferoplossing te berekenen. Dat mag niet gevraagd worden! Berekeningen aan buffers horen sinds 2016 niet meer tot de examenstof, zie eindterm C5 in de Examensyllabus vwo 2016 (of nieuwer) en vergelijk dit met eindterm G4 in de Examensyllabus 2015 (of ouder). In de methode Nova houdt men zich hier ook aan. Leerlingen raken in de war en gaan te moeilijk doen of beginnen er niet eens aan.

Het antwoord:

Dank voor uw mail. We hebben deze voorgelegd aan vakdeskundigen en ontvingen de volgende reactie:

Uw redenering vanuit de leerlingen is begrijpelijk. Toch wordt er van leerlingen verwacht dat zij deze pH- berekening vanuit een context kunnen herkennen en uitvoeren. In dit geval is een buffer de context waaruit opgemaakt moet worden dat dergelijke berekeningen nodig zijn.

Als vakinhoudelijke experts zouden wij dit probleem waarschijnlijk met de bufferformule oplossen. Voor leerlingen is dat niet vanzelfsprekend aangezien deze niet bekend is. Zij kunnen dat met hun kennis op een andere manier aanpakken. Daarbij is een aantal eindtermen van belang:

Specificatie C1.11 geeft aan dat een leerling een buffer moet kunnen herkennen. In de opgave wordt beschreven welke oplossingen worden gemengd. Met kennis van sterke en zwakke zuren kan een leerling afleiden met welke hoeveelheid de HCO₃^– zal dalen (specificaties C1.7-C1.9-C1.10) en hoeveel H₂CO₃ ontstaat.

Vervolgens worden de aanwezige deeltjes in de oplossing beschreven. Dat kan als hulp worden opgevat om de reactie van HCO₃^– met HCl te zien én hieruit blijkt dat er geen CO₃^2– aanwezig is, waardoor dus de K_z van H₂CO₃ (de K_b van HCO₃^–) kan worden gebruikt.

In specificatie 5.2 staat vermeld dat een leerling berekeningen moet kunnen uitvoeren, o.a. met K_z. Deze specificatie is niet beperkt, dus deze geldt ook voor buffers.
Volgens de syllabus mocht de vraag dus op deze manier worden gesteld.

Ik hoop dat u hiermee voldoende geïnformeerd bent.

@Arthur van der Heiden:

Ik heb vraag 15 ook ingediend niet op basis van de vraag zelf maar op basis van het CV *2 omdat hieruit juist blijkt dat er juist wel verwacht wordt van leerlingen om te rekenen met bufferbenadering. Ik heb ze ook voorzien van de "alternatieve rekenmethode" die ze verwachten om te laten zien dat dit wat mij betreft niet een redelijke verwachting is. Gisteren ingediend, zodra ik antwoord heb zal ik deze ook plaatsen.

Klopt het dat het C.V hier wel een vrij versimpelde berekening erop na laat?

Ze nemen hier niet in mee dat een klein gedeelte van het H₂CO₃ verantwoordelijk is voor de aanmaak van H₃O⁺. en hierdoor de concentratie HCO₃^- dus met een zelfde x-waarde toeneemt.

Alleen dan mag je deze evenwichtsvoorwaarde pas invullen; die er dan als volgt uit ziet:

$kz = \frac{x(0,304+x)}{(0,034-x)}$

Dit zal je via een abc-formule uit moeten rekenen, waarbij je uiteindelijk op hetzelfde antwoord uitkomt.

De reden dat je hier de afname/toename van x mag verwaarlozen is vanwege een vuistregel:

concentratie zuur / kz > 100 

Deze vuistregel, is vanwege het idee van een vuistregel, niet opgenomen in de syllabus.

Dat betekent dat veel leerlingen zich in de knoei gaan werken met -x/+x en het maakt de opgave behoorlijk ingewikkelder.

@Bianca Butter:

De regel voor verwaarlozen geldt alleen op die manier als je alleen een zwak zuur oplost. In jouw vergelijking mag je verwaarlozen omdat x << 0,034 (en dus geldt ook x << 0,338). Dat is de correcte manier maar dat vereist wel van leerlingen dat ze aannemen dat je aan de andere kant van het evenwicht begint. Als je simpelweg volgens de gegevens een BDE-tabel maakt krijg je $K_z=\frac{(3.4·{10}^{-2} - x)(0.338-x)}{\left(x\right)}$ met [H₃O⁺] = (0,034-x). Omdat wij weten dat de pH rond de 7 gaat eindigen en we 2 significant werken betekent het dat we dus de waarde van x in 9 significante cijfers moeten bepalen.

Volgens mij is dat de manier waarop de door het CvTE genoemde als antwoord op @Arthur's commentaar genoemde "vakdeskundigen" verwachten dat leerlingen dit doen, maar het lijkt me dan vrij duidelijk dat men dan niet zelf de opgave daadwerkelijk uitgevoerd heeft. Maar kwalijker nog is dat het CV noemt: "inzicht dat [H₂CO₃] = 3,4E-2". Het mag dus eigenlijk niet volgen uit de door de vakdeskundigen verwachtte berekening!

@Arthur en anderen: Ik kreeg net antwoord van het examenloket maar de formulering doet mij helaas vermoeden dat we enigszins genegeerd worden...

Geachte heer Kooijman,

Dank voor uw mail. We hebben deze voorgelegd aan vakdeskundigen en ontvingen de volgende reactie:

Deze opgave voldoet aan specificatie 5 van subdomein C5. Leerlingen moeten de pH berekenen van een oplossing van een éénwaardig zwak zuur (H2CO3).
De concentratie is hier niet expliciet gegeven, maar wel bekend: de leerling kan deze afleiden met de kennis dat HCl een sterk zuur is en dus alle H+ afstaat aan HCO3-. Specificatie C1.11 geeft aan dat een leerling een buffer moet kunnen herkennen. In de opgave wordt beschreven welke oplossingen worden gemengd. Met kennis van sterke en zwakke zuren kan een leerling afleiden met welke hoeveelheid de HCO3– zal dalen (specificaties C1.7-C1.9-C1.10) en hoeveel H2CO3 ontstaat.

Vervolgens worden de aanwezige deeltjes in de oplossing beschreven. Dat kan als hulp worden opgevat om de reactie van HCO3– met HCl te zien én hieruit blijkt dat er geen CO32– aanwezig is, waardoor dus de Kz van H2CO3 (de Kb van HCO3–) kan worden gebruikt.

In specificatie 5.2 staat vermeld dat een leerling berekeningen moet kunnen uitvoeren, o.a. met Kz. Deze specificatie is niet beperkt, dus deze geldt ook voor buffers.

Verdere berekeningen met buffers (die niet in de syllabus staan) zijn dus niet nodig om deze vraag te kunnen beantwoorden. Mocht een leerling dit toch op een andere manier hebben gedaan dan in het correctievoorschrift is weergegeven, is het aan de corrector om vanuit professionaliteit te oordelen over het aantal scorepunten dat kan worden toegekend. Hierbij is de algemene regel 3.3 van het correctievoorschrift van belang. U handelt dan niet naar de letter van het correctievoorschrift, maar in de geest ervan.

Ik hoop dat u hiermee voldoende geïnformeerd bent.