Batterye

Question 1

Watter belangrike rol het die Italiaanse fisikus, Alessandro Volta, gespeel in Chemie?

Answer 1

Alessandro Volta was die eerste persoon wat chemiese energie na elektriese energie kon omsit. Daarom word die galvaniese sel ook ‘n voltaïese sel genoem.

Question 2

Onderskei tussen ‘n elektriese sel en ‘n battery

Answer 2

‘n Elektriese sel is ‘n toestel wat tydens ‘n eksotermiese reaksie chemiese energie na elektriese energie omsit.
‘n Battery is ‘n groep van twee of meer selle wat aanmekaar geskakel is (normaalweg in serie)

Question 3

Noem die verskil tussen primêre, sekondêre en brandstofbatterye

Answer 3

In ‘n primêre sel is die chemiese reaksies onomkeerbaar.
In ‘n sekondêre sel kan die chemiese reaksies wat die stroom gelewer het, omgekeer word as die sel herlaai word.
Brandstofselle ontvang reaktante van buite en die produkte word verwyder nadat die stroom gelewer is. Dus word geen chemiese energie in die brandstofsel gestoor nie.

Question 4

Uit watter drie dele bestaan enige sel en wat is die doel van elk van die 3 dele?

Answer 4

Elke sel bestaan uit ‘n anode, ‘n katode en ‘n elektroliet.
By die anode vind oksidasie plaas en die elektrone wat vrygestel word beweeg langs ‘n eksterne stroombaan na die katode waar daar dan reduksie plaasvind. Die elektroliet is die stof wat in die twee halfselle die stroom gelei.

Question 5

Wat bepaal die grootte van die resulterende emk van elke sel?

Answer 5

Die grootte van die emk word bepaal deur die sterkte van die oksideermiddel en die reduseermiddel in die twee halfselle. Hoe groter die Eɵ-verskil, hoe groter die emk.

Question 6

Sal die energie van die reaktante in ‘n primêre battery minder of meer wees as die produkte? Gee ‘n rede vir jou antw.

Answer 6

Wanneer die chemikalieë in die halfselle reageer sal die produkte se energie laer wees as die reaktante se energie. Die verskil in energie word omgesit in elektriese energie.

Question 7

Wat sou jy beskou as ‘n ideale battery vir jou flits?

Answer 7

Die ideale sel moet so klein as moontlik, so lig as moontlik, goedkoop wees om te vervaardig en ‘n konstante potensiaalverskil kan handhaaf vir ‘n lang tyd.

Question 8

‘n Groot battery is gemerk: 12V; 40Ah. Verduidelik wat jy alles uit hierdie gegewe inligting kan aflei.

Answer 8

Die emk van hierdie sel is 12V. Dit beteken dat dit 12J energie vir elke coulomb lading kan oordra. Die kapasiteit van die battery is 40 ampere-uur (amp-uur). Hoe groter die kapasiteit, hoe langer kan ‘n battery stroom lewer. Dit beteken die battery kan ‘n stroom van 1A vir 40 ure (5A vir 8h / 0,5 A vir 80h) lewer, afhangend waarvoor die battery gebruik word. Hierdie battery dra ‘n lading van 40A x (60 x 60)s = 144 000 C

Question 9

Waarom word die kleiner 1,5 V batterye gemerk in mA.h?

Answer 9

mAh staan vir milliampere-uur (1Ah x 10-3 = 1A x 60 x 60s x 10-3 = 3.6 C

Question 10

Die grootte van die stroom wat deur ‘n battery vloei hang af van die buite-oppervlakte van die elektrodes, die afstand tussen die elektrodes, die temperatuur en die aard van die elektroliet. Hoe sal elk van hierdie faktore die sterkte van die stroom beinvloed?

Answer 10

Hoe groter die reaksie-oppervlak van die elektrodes waar daar oksidasie en reduksie kan plaasvind, hoe groter die stroom.
Hoe kleiner die afstand tussen die elektrodes, hoe minder is die interne weerstand van die sel en hoe groter die stroom.
Hoe hoër die temperatuur, hoe makliker kan die ione beweeg, die interne weerstand neem af en dus is die stroom groter.
Hoër konsentrasie en beweeglikheid van die ione in die elektroliet sal die interne weerstand verlaag en dus die stroom verhoog.

Question 11

Die elektrochemiese selle wat ons in die laboratorium opstel om aan te toon hoe ‘n galvaniese sel werk, kan nie as ‘n battery gebruik word nie. Waarom is dit nie prakties moontlik nie?

Answer 11

Die selle in die laboratorium is groot en die vloeistowwe in die selle kan mors as jy hulle vervoer.

Question 12

Die sink-koolstof-sel (Leclanché-sel) is die eerste droë sel wat vervaardig is. Waarom word daarna verwys as ‘n droë sel?

Answer 12

In ‘n droë sel is die elektroliet nie vloeibaar nie. Dit word met water en ander chemikalieë gemeng om ‘n pasta of gel te vorm. Ione kan steeds deur hierdie elektroliet beweeg as die sel stroom lewer.

Question 13

Sal jy die emk van ‘n sel met ‘n voltmeter kan bepaal terwyl dit aan ‘n gloeilamp gekoppel is of slegs as die voltmeter op sy eie oor die twee pole gekoppel is?

Answer 13

Om die emk van hierdie sel te bepaal moet die voltmeter direk aan die twee terminale van die sel gekoppel word. Onthou ‘n voltmeter het ‘n baie hoë weerstand en sal dus nie jou sel kan kortsluit nie.

Question 14

Nadat die battery vir ‘n rukkie gebruik is, begin dit ‘pap’ word. Wat gebeur in die sel as dit ‘pap’ is?

Answer 14

Die sink-koolstofsel word ‘pap’ soos wat dit ontlaai want die konsentrasies van die elektroliete neem af, die sink-anode word kleiner, die reaksietempo neem af en dus neem die spanning en die stroom af. Die sel is ‘pap’ as die reaksie ewewig bereik.

Question 15

In watter opsig is die KOH in die elektroliet in die alkali-sel beter om te gebruik as die ammoniumchloried in die sink-koolstofsel?

Answer 15

NH3-gas wat vorm, kan soms opbou in die sel. Die NH4+-oplossing wat ‘n suur is, kan deur die sink vreet, lek en die elektriese apparaat beskadig.

Question 16

Lewer kommentaar op hierdie stelling: Die sink-koolstofsel is goedkoper om te maak as die alkali-sel. Die sink-koolstofsel het egter ‘n hoër interne weerstand as die alkali-sel.

Answer 16

Die QH-ione in die elektroliet is meer beweeglik as die NH4+-ione in die sink-koolstofsel se elektroliet, dus is die interne weerstand minder. Meer energie is dus beskikbaar vir die eksterne stroombaan.

Question 17

Wat kan jy alles uit die volgende stelling aflei: Alkali-selle het ‘n groter kapasiteit as dieselfde grootte sink-koolstofselle

Answer 17

Alkali-selle wat dieselfde grootte van ‘n sink-koolstofsel het, het ‘n hoër kapasiteit as sink-koolstofselle en sal dus ‘n groter stoom vir ‘n langer tyd kan lewer.

Question 18

Namate primêre selle ouer word, word die elektroliet droër. Watter effek het dit op die werking van die sel?

Answer 18

Goedkoper primêre selle het nie altyd ‘n goeie rakleeftyd nie. Soos wat die sel ouer word, verdamp die elektroliet en neem die interne weerstand in die elektroliet toe, sodat die sel later nie genoeg energie het om te lewer nie want baie van die energie gaan ‘verlore’ om die ione deur die droë elektroliet te beweeg.

Question 19

Alkali-batterye word in silindriese vorms (1.5V) en reghoekige vorms (9V) gemaak. Albei bestaan uit dieselfde stowwe. Hoe is dit moontlik dat die reghoekige battery ‘n selpotensiaal van 9V kan handhaaf?

Answer 19

Die 1.5V silindriese sel bestaan uit een sel. Die reghoekige battery bestaan uit 6 selle van 1.5V elk wat in serie geskakel is om ‘n spanning van 9V te handhaaf.

Question 20

Waarom mag sink-kwikoksied batterye nie meer vervaardig word nie?

Answer 20

Die kwik in die sel is uiters giftig en lei tot gestremdhede by mense en diere en selfs tot hul dood.

Question 21

Waarom was dit ook nie ekonomies om die kwikoksied met silweroksied te vervang nie?

Answer 21

Silwer is ‘n edelmetaal en die gebruik van silwer in die selle het hulle baie duur gemaak.

Question 22

Wat onderskei veral die nikkel- en litiumselle van die selle wat aanvanklik genoem is?

Answer 22

Albei is herlaaibaar

Question 23

Waarom is nikkel-kadmiumbatterye vervang met nikkelmetaalhidried batterye?

Answer 23

Kadmium is ‘n swaarmetaal wat net soos lood giftig is. Hierdie batterye kan ook beskadig word as jy die battery herlaai voordat dit heeltemal ontlaai is (vroeër in selfone gebruik)

Question 24

As ‘n mens na litium se posisie op die tabel van standaardelektrodepotensiale kyk, besef jy dat die wetenskaplikes wat hierdie sel ontwikkel het, baie probleme moes oorkom. Noem en bespreek van die probleme wat wetenskaplikes waarskynlik ervaar het.

Answer 24

Litium is die sterkste reduseermiddel op die tabel van elektrodepotensiale en sal dus heftig met suurstof en water reageer.

Question 25

As jy na die posisie van litium op die periodieke tabel en op die tabel van standaardelektrode potensiale kyk, besef ‘n mens waarom dit die ideale element is om in ‘n battery te gebruik. Waarom?

Answer 25

Litium is die sterkste reduseermiddel. Na baie navorsing is ‘n veilige litiumioonbattery ontwikkel wat onder andere in selfone gebruik word. Dit kan herlaai word. Dit is klein, plat, en het ‘n hoë energie-digtheid en word nog steeds verbeter.

Question 26

Noem een nadeel van hierdie klein litiumioonsel

Answer 26

Die selle is baie duur. Al hierdie selle moet die eerste keer vir ‘n lang tyd gelaai word. Daar moet spesiale voorsorgmaatreëls getref word as die batterye vervaardig word omdat litium so reaktief is.

Question 27

Hoe kan jy en jou klasmaats bydra tot die bewaring van die omgewing deur die herwinning van batterye?

Answer 27

Ons kan alle batterye as omgewings-onvriendelik beskou. As skole kartonne byderhand hou waarin leerders ‘pap’ batterye gooi, kan omgewingskundiges dit op bepaalde tye afhaal en op die korrekte manier van hulle ontslae raak of hersirkuleer. Omdat daar so ‘n groot verskeidenheid batterye op die mark is, moet almal verskillend hanteer word.

Question 28

Waarom moet ‘n motorbattery in staat wees om ‘n hoë stroom te kan lewer?

Answer 28

Die enjin benodig ‘n groot stroom om dit in beweging te kry as die motor aangeskakel word.

Question 29

Beweeg die elektrone uit die battery van die anode deur die aansitter na die katode OF van die katode deur die aansitter na die anode?

Answer 29

By die anode vind oksidasie plaas en die elektrone wat vrygestel word, beweeg deur die eksterne stroombaan (aansitter) na die katode (positiewe pool) waar reduksie plaasvind.

Question 30

Watter energie-omsettings vind in die battery en in die aansitter plaas wanneer jy die motor aanskakel?

Answer 30

In die battery word chemiese energie na elektriese energie omgesit. In die aansitter word elektriese energie na kinetiese energie omgesit.

Question 31

Waarom word ‘n motor se battery pap as jy die ligte aanlos terwyl dit geparkeer is, maar jy kan dwarsdeur die nag met jou ligte aan ry sonder dat die battery pap word?

Answer 31

Die alternator kan slegs die battery herlaai terwyl die enjin loop. As die motor afgeskakel is, sal baie energie uit die battery onttrek word, en sal dit uiteindelik pap word.

Question 32

Waarom moet die wisselstroom wat deur die alternator opgewek word na gelykstroom omgeskakel word?

Answer 32

Wisselstroom verander met ‘n bepaalde frekwensie die rigting van die stroom. Om die battery te herlaai moet dit ‘n gelykstroom wees wat net in een rigting vloei.

Question 33

Is die volgende stelling waar of onwaar? ‘Terwyl die enjin loop word die battery die hele tyd gelaai en ontlaai.’ Motiveer jou antw.

Answer 33

Waar. Elektriese energie word gebruik om die enjin aan die gang te kry, die ligte te laat brand en vir die radio. Terwyl die motor in beweging is, word kinetiese energie in die alternator omgesit na elektriese energie wat dan weer die battery herlaai.

Question 34

Skryf die reaksie neer wat by die anode plaasvind as die battery herlaai word.

Answer 34

PbSO4(s) + 2e- -> Pb(s) + SO4**2-(aq)

Question 35

Skryf die reaksie neer wat by die katode plaasvind as die battery herlaai word.

Answer 35

PbSO4(s) + 2H2O(ᶩ) -> PbO2(s) + 4H+ + SO42- + 2e

Question 36

Dit is soms nodig dat gedistilleerde water by die swawelsuur in ‘n motor se batterye gevoeg moet word. Hoekom moet gedistilleerde water bygevoeg word?

Answer 36

Gedistilleerde water is suiwer water wat gekondenseer het van waterdamp wat vorm terwyl water kook. Dit bevat geen opgeloste soute wat met die sulfaatione in die swawelsuur kan reageer om ‘n neerslag te vorm.

Question 37

Waarom moet daar gereeld water by die battery gevoeg word?

Answer 37

Dit is belangrik dat die konsentrasie van die batterysuur konstant bly. Wanneer die battery stroom lewer, word van die H2SO4 in H2O en PbSO4 omgesit. Van die water in die verdunde swawelsuur verdamp mettertyd en dit is dus nodig dat dit soms aangevul moet word met gedistilleerde water.

Question 38

Sou jy sê ‘n motorbattery tree op as ‘n elektrolitiese sel of as ‘n galvaniese sel of as beide? Gee redes vir jou antw.

Answer 38

‘n Motorbattery tree op as ‘n galvaniese (voltaïse) sel as die motor aangeskakel word en die battery ontlaai word. Chemiese energie word in elektriese energie omgesit. Sodra die enjin draai, sal die alternator weer elektriese energie verskaf aan die battery wat dan as ‘n elektrolitiese sel optree. Die elektriese energie word an in chemiese energie omgesit.

Question 39

Soos wat ‘n motorbattery ouer word, vorm daar ‘n neerslag op die bodem van die battery. Kan jy ‘n moontlike verklaring hiervoor gee?

Answer 39

Sommige van die loodsulfaat wat vorm tydens die ontlaaiproses, slaan nie op die anode en katode neer nie, maar sak af na die bodem van die sel. Dit is onoplosbaar in water en sal dus nie weer tydens die laaiproses na die elektrodes kan beweeg nie.

Question 40

Watter effek het die vorming van hierdie neerslag op die konsentrasie van die suur?

Answer 40

Slegs die loodsulfaat wat op die katode en anode vorm, kan weer na Lood en lood (IV)oksied verander as die battery herlaai word. Die loodsulfaatneerslag kan nie weer reageer om sulfaatone vry te stel nie. Dus neem die konsentrasie van die swawelsuur af.

Question 41

Wat sou jy sê is die voordele van ‘n loodsuurbattery?

Answer 41

Dit lewer ‘n baie sterk stroom om die enjin aan te skakel. Dis goedkoop om te vervaardig. Dis betroubare en eenvoudige tegnologie en maklik om in stand te hou.

Question 42

Kan jy enige beperkings van die loodsuurbattery noem?

Answer 42

Lood is giftig en kan die omgewing besoedel. Die suur kan stort en skade aanrig. Dit is ‘n baie groot battery met ‘n lae energiedigtheid. Dit kan net gestoor word as dit ten volle gelaai is.

Question 43

As jy per ongeluk jou motor se ligte aan vergeet het en jy moet dit met behulp van oorleikabels weer aan die gang kry. Hoe sal jy die kabels aan jou motor se battery en die ander battery koppel om jou motor weer aan te skakel? Motiveer jou antw.

Answer 43

Die rooi oorleikabel moet aan die positiewe pole van die twee batterye gekoppel wees en die swart oorleikabel aan die negatiewe pole van die twee batterye.

Question 44

Waarom is dit wenslik om daarna eers ‘n rukkie die motor te laat luier of ‘n entjie te ry voordat jy die enjin afskakel?

Answer 44

Sodra jou enjin gevat het, moet jy ‘n rukkie rondry, sodat jou motor se alternator weer die battery kan herlaai. As jou battery nog in ‘n goeie werkende toestand is en daar nie probleme met die alternator is nie, sal jy dan nie verder probleme met die battery hê nie.

Question 45

Watter ander metodes kan ook gebruik word om die ‘sterkte’ van batterysuur te bepaal?

Answer 45

Jy sou met volumetriese analise die konsentrasie van die suur kon bepaal. Jy kan dan die suur met ‘n alkali waarvan die konsentrasie bekend is, neutraliseer. Dit is egter ‘n lang en ingewikkelde proses.

Question 46

Hoe verskil brandstofselle van primêre en sekondêre selle?

Answer 46

Brandstofselle kan nie chemiese energie opgaar nie. In brandstofselle word die chemiese energie van ‘n brandstof en ‘n oksidant wat van buite voorsien word, omgesit in elektriese energie.

Question 47

Wat word as brandstof en oksidante in brandstofselle gebruik?

Answer 47

Brandstof: waterstof, alkane of alkohole
Oksidant: suurstof of lug

Question 48

Skryf die halfreaksie neer wat by die anode plaasvind

Answer 48

H2(g) + 2OH-(aq) -> 2H2O(ᶩ) + 2e-

E**0 = -0.83V

Question 49

Wat gebeur met die elektrone wat vrygestel word?

Answer 49

Die elektrone beweeg deur die geleidende koolstofelektrode na die eksterne stroombaan waar dit werk verrig en keer dan terug an die katode van die sel.

Question 50

Skryf die halfreaksie neer wat by die katode plaasvind

Answer 50

O2(g) + 2H2O(ᶩ) + 4e- -> 4OH-(aq)

E**0 = +0.40V

Question 51

Skryf die gebalanseerde vergelyking vir die totale reaksie wat plaasvind neer.

Answer 51

2H2(g) + 4OH-(aq) + O2(g) + 2H2O(ᶩ) -> 4H2O(ᶩ) + 4OH-(aq)
2H2(g) + O2(g) -> 2H2O(ᶩ)

Question 52

Bereken die emk van een van hierdie selle

Answer 52

E0 sel = E0 OM - E**0 RM = 0.40V - (-0.83V) = 1.23V

Question 53

Waarom word waterstof en suurstof spesifiek in die brandstofselle in ruimtetuie gebruik?

Answer 53

Terwyl die brandstofsel elektrisiteit aan die ruimtetuig verskaf, vorm suiwer water wat aan boord gebruik kan word. Die reaksie waar waterstof en suurstof water lewer is ‘n eksotermiese reaksie en die warmte wat ontwikkel, word elders in die ruimtetuig gebruik.