Slaan oor na inhoud
Graad 12 · Elektrochemie · Vraestel 2 (IEB)

Elektrolise-berekeninge (Faraday)

Verbind lading, stroom en tyd met die hoeveelheid stof wat by ’n elektrode neergeslaan of vrygestel word: Q = It en n(e⁻) = Q/F.

Die sleutelverwantskappe

📖 Formules

Q = I Δt — lading (C) = stroom (A) × tyd (s)

n(e⁻) = Q ÷ F — F = 96 500 C·mol⁻¹ (die lading op een mol elektrone)

Aantal elektrone = Q ÷ e, met e = 1,6 × 10⁻¹⁹ C

Die halfreaksie sê vir jou hoeveel mol elektrone per mol produk nodig is: Ag⁺ + e⁻ → Ag (1 : 1); Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu (2 : 1); Al³⁺ + 3e⁻ → Al (3 : 1); 2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻ (2 : 1).

Hierdie berekeninge verskyn in IEB-vraestelle. DBE-vraestelle toets dieselfde halfreaksies, dus is die metode steeds nuttig vir begrip.

Massa neergeslaan

✏️ Uitgewerkte voorbeeld 1: koperplatering
1’n Stroom van 2,0 A vloei vir 30 minute deur CuSO₄(aq). Δt = 30 × 60 = 1 800 s.
2Q = IΔt = 2,0 × 1 800 = 3 600 C.
3n(e⁻) = Q/F = 3 600 ÷ 96 500 = 0,0373 mol.
4Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu, dus n(Cu) = 0,0373 ÷ 2 = 0,0187 mol.
5m = nM = 0,0187 × 63,5 = 1,18 g koper op die katode neergeslaan.

Tyd of stroom benodig

✏️ Uitgewerkte voorbeeld 2: terugwaarts werk
1Hoe lank moet 3,0 A vloei om 5,0 g koper neer te slaan?
2n(Cu) = 5,0 ÷ 63,5 = 0,0787 mol, dus n(e⁻) = 2 × 0,0787 = 0,157 mol.
3Q = n(e⁻) × F = 0,157 × 96 500 = 15 200 C.
4Δt = Q/I = 15 200 ÷ 3,0 = 5 070 s (ongeveer 84 minute).
✏️ Uitgewerkte voorbeeld 3: gas vrygestel
10,10 mol elektrone vloei deur gekonsentreerde NaCl(aq). By die anode: 2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻.
2n(Cl₂) = 0,10 ÷ 2 = 0,050 mol. By STD is V = nVm = 0,050 × 22,4 = 1,12 dm³.

Kontrolelys

0/8
Gaan die verduidelikings hierbo na.
Antwoord in jou oefeningboek en maak dan elke memorandum oop om jou werk na te sien.
Vraag 1 · (4 punte)
’n Stroom van 0,50 A vloei vir 20 minute deur AgNO₃(aq). Bereken die massa silwer wat neergeslaan word.
Wys memorandum
Q = IΔt = 0,50 × 1 200 = 600 C ✓; n(e⁻) = 600 ÷ 96 500 = 6,22 × 10⁻³ mol ✓; Ag⁺ + e⁻ → Ag dus n(Ag) = 6,22 × 10⁻³ mol ✓; m = 6,22 × 10⁻³ × 108 = 0,67 g ✓
Vraag 2 · (4 punte)
Bereken die tyd wat nodig is om 2,0 g nikkel (M = 59 g·mol⁻¹) uit Ni²⁺-ione te plateer met ’n stroom van 1,5 A.
Wys memorandum
n(Ni) = 2,0 ÷ 59 = 0,0339 mol ✓; n(e⁻) = 0,0678 mol ✓; Q = 0,0678 × 96 500 = 6 540 C ✓; Δt = 6 540 ÷ 1,5 = 4 360 s (≈ 73 min) ✓
Vraag 3 · (3 punte)
Twee selle met AgNO₃(aq) en CuSO₄(aq) word in serie verbind. 1,08 g silwer word neergeslaan. Bereken die massa koper wat in die ander sel neergeslaan word.
Wys memorandum
n(Ag) = 1,08 ÷ 108 = 0,010 mol = n(e⁻) ✓; n(Cu) = 0,010 ÷ 2 = 0,005 mol ✓; m(Cu) = 0,005 × 63,5 = 0,32 g ✓
Vraag 4 · (3 punte)
Bereken die aantal elektrone wat deur ’n stroombaan vloei wanneer 2,0 A vir 5,0 minute vloei.
Wys memorandum
Q = 2,0 × 300 = 600 C ✓; aantal = Q/e = 600 ÷ 1,6 × 10⁻¹⁹ ✓ = 3,75 × 10²¹ elektrone ✓