Fasiliteerder: Dr. Sarita Swanepoel · Fasiliteerder: Dr. Sarita Swanepoel Junior Tukkie...

Fisiese Wetenskappe

Junior Tukkie Gr.12 Winterskool 2019

Fasiliteerder: Dr. Sarita Swanepoel

Junior Tukkie Winterskool 1 Dr. S. Swanepoel (2019)

Fisiese Wetenskappe

Inhoudsopgawe

1 Chemiese ewewig 3

2 Projektielbeweging 10

3 Arbeid, energie en drywing 16

4 Sure en basisse 24

5 Mol en stoïgiometrie 32


1 Chemiese ewewig

Dinamiese chemiese ewewig

Chemiese ewewig bestaan wanneer die tempo van die voorwaartse reaksie gelykis aan die tempo van die terugwaartse reaksie vir ’n omkeerbare reaksie

︸︷︷︸in ’n

geslote sisteem.︸︷︷︸

geïsoleer van die omgewinggeen reagense kan ontsnap nie

terugwaartse reaksiekan plaasvind

N2 + 3H2 2NH3

N2 en H2 word in ’n houer verseël:

Aanvanklik: Mettertyd: Uiteindelik:

Groot [N2] en [H2]→ voorwaarts vinnig[NH3] = 0→ geen terugwaarts

[N2] & [H2] neem af (gebruik)→ voorwaarts stadiger

[NH3] neem toe (gevorm)→ terugwaarts vinniger

Chemiese ewewig bereikVoorwaarts en terugwaartsteen dieselfde tempo.[N2], [H2] & [NH3] bly konstant.Albei tempo‘s bly konstant.

Teken reaksietempo teenoor tyd-grafieke vir albei reaksies.

Reaksietempo(mol.dm−3.s−1)

tyd(s)

Ewewigskonstante (K c)

Die ewewigskonstante is die verhouding van die produkte se konsentrasies totdie reaktante se konsentrasies in die ewewigsmengsel en is net geldig by ’nspesifieke temperatuur .

aA + bB cC + dD Kc = [C]c[D]d

[A]a[B]b

Blokhakkies [ ] stel konsentrasie voor en Kc het geen eenheid nie.Suiwer vastestowwe of vloeistowwe/oplosmiddel word weggelaat.

Kc > 1: Meer produkte as reaktante in die mengsel by ewewig.Kc < 1: Meer reaktante as produkte in die mengsel by ewewig.


Le Chatelier se beginsel:

Wanneer die ewewig in ’n geslote sisteem versteur word, stel die sisteem ’n nuweewewig in deur die reaksie wat die versteuring teenwerk, te bevoordeel.

Die volgende dinamiese ewewig is bereik in ’n geslote houer:

2A(g) + B(s) ⇆ 2C(g) + D(g) ∆H is negatief

Kc =[C]2[D]

[A]2c =

nV

Indien A bygevoeg word tot die mengsel in die houer:Versteuring: [A] styg.Volgens Le Chatelier se beginsel sal die sisteem reageer om [A] te laat daal .Die voorwaartse reaksie word bevoordeel. (gebruik A)Meer van C en D vorm.Kc bly dieselfde.

Indien C bygevoeg word tot die mengsel in die houer:Versteuring: [C] styg.Volgens Le Chatelier se beginsel sal die sisteem reageer om [C] te laat daal .Die terugwaartse reaksie word bevoordeel. (gebruik C)D word minder.Kc bly dieselfde.

Indien A verwyder word uit die mengsel in die houer:Versteuring: [A] daal.Volgens Le Chatelier se beginsel sal die sisteem reageer om [A] te laat styg .Die terugwaartse reaksie word bevoordeel (maak A).C en D word minder.Kc bly dieselfde.

Indien B(s) bygevoeg word:Vastestof het geen effek op die ewewig.

Indien die volume van die houer kleiner gemaak word:Versteuring: druk styg (Boyle se wet)..Volgens Le Chatelier se beginsel sal die sisteem reageer om die druk te laat daal.Reageer om minder mol gas te vorm.Die terugwaartse reaksie word bevoordeel.C en D word minder.Kc bly dieselfde.

Indien die temperatuur verhoog:Versteuring: temperatuur styg.Volgens Le Chatelier se beginsel sal die sisteem reageer om die temperatuur te laat daal.Endotermiese reaksie word bevoordeel (gebruik energie).(∆H is negatief ∴ voorwaartse reaksie is eksotermies.)Die terugwaartse reaksie word bevoordeel.C en D (produkte) word minder.Kc word kleiner.

Indien katalisator bygevoeg word:Geen effek op die ewewig.Albei reaksies versnel ewe veel .

Bevoordeel beteken hier nie dat dit vinniger as tevore gebeur nie, maar wel dat dit vinniger asdie reaksie in die teenoorgestelde rigting gebeur.

Aksie Versteuring Verklaring

Suur bygooi [H+] verhoog Sure gee H+ af

Basis bygooi [H+] verlaag Basisse reageer met H+ (proton-ontvanger)

AgNO3 bygooi [Cl−] verlaag Ag+ + Cl− AgCl(s) neerslag

BaCl2 bygooi [SO4−2] verlaag Ba+2 + SO4

−2 BaSO4(s) neerslagof Ba(NO3)2

Die kleure van verbindings met oorgangselemente is bekend.Beskou byvoorbeeld die volgende vergelyking van ’n omkeerbare reaksie:

geel︷︸︸︷

2CrO4−(aq) + 2H+(aq)

oranje︷︸︸︷

Cr2O72−(aq) + H2O(ℓ)

1. Skryf ’n uitdrukking vir die ewewigskonstante.

2. Hoe sal die ewewigskonstante (Kc) beïnvloed word in die volgende gevalle:

a) natriumchromaat (Na2CrO4) word bygevoeg.

b) Soutsuur word bygevoeg..

c) Natriumhidroksied word bygevoeg.

3. Verduidelik volledig hoe die kleur van die oplossing beïnvloed sal word as natrium-hidroksied bygevoeg word.


2A(g) + B(g) 3C(g) + D(g)

A en B inhouer versëel

A bygevoeg B verwyder D bygevoeg

Versteuring

Le Chatelier: Sisteemreageer om . . .

Die . . . reaksie wordbevoordeel

[C] . . .

Kc

Reaksietempo

Konsentrasies


∆ H < 0

Volumeverdubbel

Temperatuurverhoog

Temperatuurverlaag

Katalisatorbygevoeg


Le Chatelier, Temperatuur en Ewewigskonstantes

Kies die korrekte woord in die hakkies:

1.1 Die volgende reaksie is in dinamiese ewewig by 400K:A2(g) + 3B2(g) 2AB3(g) ∆H < 0

As die temperatuur na 600 K verhoog word saldie Kc-waarde (toeneem/afneem/dieselfde bly).

1.2 ’n Mengsel van NO en Br2 word by 400 K in ’n houer geplaas. Die volgende reaksie vindplaas:2NO(g) + Br2(g) 2NOBr(g)

Na 15 minute word chemiese ewewig bereik. Die volgende grafiek toon die tempo vandie voorwaartse reaksie teenoor tyd:

Na 15s is die temperatuur (verhoog/verlaag) endie Kc-waarde het (toegeneem/afgeneem/dieselfde gebly).

1.3 P en Q word in ’n houer verseël en die volgende chemiese ewewig word na 5 minute by500K bereik: P(g) + 2Q(g) R(g)

Na 10 minute word die temperatuur verhoog na 600K en na 15 minute word chemieseewewig weer bereik. Die volgende grafiek toon die verandering in die konsentrasie vanP teenoor tyd.

Die Kc-waarde het (toegeneem/afgeneem/dieselfde gebly).∆H vir die reaksie is (positief/negatief).


1.4 Die volgende reaksiemengsel word meer rooi wanneer die temperatuur styg:3H(g)︸︷︷︸

pienk

2F(g)︸︷︷︸

rooi

+ 2D(g)

Wanneer die temperatuur toeneem word die ewewigskonstante (kleiner/groter).

∆H is (positief/negatief).

1.5 Die volgende reaksie het ewewig bereik in ’n geslote houer:2H(g) + I(g) 2 K(g) ∆H < 0

By tyd X is die temperatuur (verhoog/verlaag) endie Kc-waarde (neem toe/neem af/bly dieselfde).

1.6 Die volgende reaksie verkeer in ewewig:3M(g)︸︷︷︸

groen

2N(g)︸︷︷︸

blou

+ 2P(g)

Wanneer die temperatuur toeneem word die mengsel meer blou.

∆H is (positief/negatief).

1.7 Beskou die volgende reaksie by chemiese ewewig in ’n geslote houer:2X(g) + Y(g) Z(g) + 2A(g)

Na tyd X is die Kc-waarde is (hoër/laer) as vroeër.Die reaksiewarmte vir die reaksie is (positief/negatief).


2 Projektielbeweging

’n Projektiel is ’n voorwerp waarop die engste krag wat daarop inwerk, gravitasiekrag is.

Vryval is die beweging van ’n voorwerp waarop slegs gravitasiekrag inwerk. Die voorwerpbeweeg teen konstante afwaarste gravitasieversnelling.

Tydsimmetrie: Die tyd vir die opwaartse beweging is gelyk aan die tyd vir die afwaartsebeweging.

Vektore Positief of negatief

∆ x, ∆y Verplasing: Direk van begin- na eindpunt

v Rigting van beweging

a Rigting van Fnet op die voorwerp

g Rigting van Fnet d.w.s Fg

∴ altyd afwaarts

Voorbeeld: Bereken die snelheid waarmee ’n pyl afgevuur moet word, van ’ngebou wat 15 m hoog is, om die grond na 10 s te tref.

Neem op as positief .

∆y = vi∆t+1

2g∆t2

− 15 = Vi(10) +1

2(−9, 8)(102)

vi = 47, 5 m · s−1 opwaarts

begin

einde

�y = - 15 m

+

Analise van bewegingsgrafieke

Helling van grafiek

helling = ∆y-as∆x-as

Helling van x:t-grafiek = ∆x∆t

= vHelling van v:t-grafiek = ∆v

∆t= a

Oppervlak onder grafiek

Vermenigvuldig die verandelikes van asse

Area onder v:t-grafiek = v.∆t = ∆x

Area onder a:t-grafiek = a.∆t = ∆v

helling−−−−−−→x v a←−−−−−−

area(∆ veranderlike)


Gerhard skiet ’n pyl teen ’n spoed van X m·s−1 in die lug opvanaf die bopunt van ’n gebou wat 40 m hoog is. Dit beweeg6 m in die lug op voor dit omdraai. Gee die waardes (of nettekens) van elkeen van die veranderlikes vir die volgendedele van die beweging:

Neem op as positief:

Beweging vanaf die . . . vi vf ∆ y(m ·s−1) (m ·s−1) (m)

beginpunt tot op die hoogste punt

beginpunt tot weer op dieselfde hoogte

beginpunt tot dit die grond tref

hoogste punt tot by die gebou se bopunt

hoogste punt tot op die grond

’n Arend vlieg teen 2 m·s−1 reguit opwaarts. Wanneer die arend 65 mbo die grond is verloor ’n vlooi sy houvas op die arend se veer en val.Gee die waardes (of net tekens) van elkeen van die veranderlikes virdie volgende dele van die vlooi se beweging:

Neem op as positief:


beginpunt tot weer op dieselfde hoogte

beginpunt tot dit die grond tref


Bonsende Bal

‘n Bal word gelos op hoogte 2 m. Teken die grafieke vir die beweging.

Neem op as positief en die aarde as verwysingspunt.

Bal

Posisiex

(m)

tyd(s)

Snelheidv

(m.s-1

)

tyd(s)

Versnelling a

(m.s-2

)

tyd(s)


Teken die grafieke oor volgens die gegewe rigting as positief en gegewe verwysingspunt.

Op positief Op positief Af positief Af positiefAarde = 0 Beginpunt = 0 Aarde = 0 Beginpunt = 0

y(m)

t (s)

Op positief Af positief

t (s)

v(m.s )-1


VRAAG 1

Terwyl ’n lugballon besig is om teen 1,96 m·s−1 opwaarts tebeweeg laat los ’n passasier sy verkyker. Die verkyker tref diegrond na 6s.

NEEM OP AS POSITIEF.

1.1 Bereken die tyd vanaf die oomblik wat die passasier die verkyker los tot dieverkyker sy maksiumum hoogte bereik.

1.2 Bereken die hoogte van die lugballon op die oomblik wat die passasier dieverkyker los.

1.3 Teken ’n sketsgrafiek (nie op skaal nie) van die verkyker se snelheid teenoor tyd vanafdie oomblik wat die passasier die verkyker laat los tot dit die grond tref. Toon ALLEbekende waardes.

1.4 Gebruik die grafiek om die snelheid waarmee die verkyker die grond tref, tebereken.


VRAAG 2

Jannie lê op ’n gebou se dak en gooi ’n bal afwaarts. Die volgende grafiek toon die bewegingvan die bal vandat dit Jannie se hand verlaat.

0,0

−2,5

−5,0

−7,5

−10,0

2,5

5,0

7,5

10,0

t(s)

v(m/s)

t A

B

C

D

2.1 Bereken die tyd t.

2.2 Tydens watter interval verkeer die bal in vryval? Skryf slegs AB, BC of CD.

2.3 Is die bal hard of sag? Verduidelik.

2.4 Gebruik die grafiek om die hoogte van die gebou te bepaal, sonder ombewegingsvergelykings te gebruik.

2.5 Teken ’n grafiek van die bal se posisie teenoor tyd vir die beweging vanaf die dak tot diebal die grond die tweede keer tref. (Slegs bekende waardes hoef getoon te word.)


3 Arbeid, energie en drywing

Die Arbeid verrig op ’n voorwerp deur ’n konstante krag F is F∆x cos θ, waar F die grootte vandie krag, ∆x die grootte van die verplasing en θ die hoek tussen die krag en die verplasing is.W = F∆x cos θ

W = F ∆x cos θ

Arbeidin Jouleskalaar

GROOTTEv d kragin Newton

GROOTTEv d verplasingin meter

hoek tussen diekrag en verplasing

W skalaar: ’n Negatiewe W is energie wat verwyder word van ’n voorwerp.

Netto arbeid : Wnet = Wg + WT + Wwry + WN (werk met hele krag)Wnet = Fnet ∆ x cos θ (gebruik komponente om Fnet te kry)

Arbeid-Energiestelling/beginsel:Die netto arbeid verrig op ’n voorwerp is gelyk aan die verandering in kinetiese energie van dievoorwerp. In simbole: Wnet = ∆ EK

Wnet = 12m(vf 2 - vi2)

Konserwatiewe krag : Arbeid verrig deur die krag om ’n voorwerp tussen 2 punte te beweegis onafhanklik v. d. roete wat gevolg word bv. gravitasie, elektrostaties en elasties.Nie-konserwatiewe krag : Arbeid verrig deur di9e krag om ’n voorwerp tussen 2 puntete beweeg hang af v. d. roete wat gevolg word, bv. wrywing, lugweerstand en spanning.

Arbeid van nie-konserwatiewe kragte: Wnc = ∆ EK + ∆ EP want Wg = −∆ EP

Al die W Handig wanneer die hoekbehalwe Wg by skuinsvlak ontbreek

Meganiese energie: Emeg = Ek + Ep

Kinetiese energie: energie a.g.v beweging: Ek = 12mv2

Gravitasie-potensiële energie: energie a.g.v posisie: Ep = mgh

Die beginsel van die behoud van meganiese energie:Die totale meganiese energie (som van gravitasie poteniële energie en kinetiese energie) in ’ngeïsoleerde sisteem bly behoue. Emeg(i) = Emeg(f) (Net Fg)

Epi + Eki = Epf + Ekf

(g en v geen + of −) mgh + 12mv2 = mgh + 1

2mv2

Drywing : tempo waarteen arbeid verrig/energie gebruik word. P = W∆t of Pgem = Fvgem

(200 W-drywing beteken 200 J energie word gebruik/arbeid verrig per sekonde.)

Arbeid

Die Arbeid verrig op ’n voorwerp deur ’n konstante krag F is F∆x cos θ, waar F die grootte vandie krag, ∆x die grootte van die verplasing en θ die hoek tussen die krag en die verplasing is.W = F∆x cos θ

W = F ∆x cos θ

Arbeidin Jouleskalaar

GROOTTEv d kragin Newton

GROOTTEv d verplasingin meter

hoek tussen diekrag en verplasing

Voorbeeld

’n Krat, met massa 10 kg, word met ’n krag van 180N, 4 m ver, teen ’n skuinsvlak opgetrek wat ’n hoekvan 30◦ met die grond maak. Die krat ervaar ’n 10 Nwrywingskrag. Bereken die arbeid wat deur elkeen vandie kragte uitgeoefen word.

30o

F

Toegepaste krag:WF = F∆x cos θ

= 180(4) cos 0◦

= 720 J

Wrywingskrag:Wf = f∆x cos θ

= 10(4) cos 180◦

= −40 J

Gewig:Wg = Fg∆x cos θ

= (10× 9, 8)(4) cos(90 + 30)◦

= (10× 9, 8)(4) cos 120◦

= −196 J

Normaalkrag:WN = N∆x cos θ

= N∆x cos 90◦

= 0 J


Horisontaal Trek Stoot Skuinsvlak

-

F

Fx

Fy

FFy

Fx

Fg⊥

Fg‖

Fgθ

θ

Fx = F cos θFy = F sin θ op

Fx = F cos θFy = F sin θ af

Fg⊥ = Fg cos θFg ‖= Fg sin θ

•fk F

N

Fg

•fk

Fy

Fx

N

Fg

•fk

Fy

Fx

N

Fg

◦

◦

Fg⊥

Fg‖

Fg

N

θ

θ

N = Fg N = Fg − Fy N = Fg + Fy N = Fg⊥

Verskillende metodes om W g te bereken

’n 10 kg-speelgoedkar word 3 m ver teen ’n skuinsvlak opgetrekword. Die vlak maak ’n hoek van 30◦ met die grond en die hoogte is1,5 m. Bereken die arbeid wat deur gravitasie verrig word.

Metode 1 Metode 2 Metode 3

Volgens die definisie Fg ontbind in komponente Fg konserwatiewe krag

Wg = Fg∆x cos θ

= 98(3) cos(90◦ + 30◦)

= 98(3) cos(120◦)

= −147, 00J

Wg = Wg|| +Wg⊥

= Fg||∆x cos θ + 0

= (98 sin 30◦)(3) cos 180◦

= 49(3) cos 180◦

= −147, 00J

Wg roeteA = Wg roeteB

Wg = Wg(BI) +Wg(BII)

= 0 + Fg(h) cos 180◦

= 98(1, 5) cos 180◦

= −147, 00J

Jannie sleep die 50 kg-wasmasjien 3 m ver teen ’n skuinsvlak uit.Jannie orfen ’n krag van 2000 N parallel met die vlak uit. Die vlakmaak ’n hoek van 40◦ met die horisontaal. Daar werk ’n kinetiesewrywingskrag van 20 N op die wasmasjien in.

F

a. Teken ’n vryeliggaam-diagram van al diekragte op die masjien. (Geen kompo-nente)

b. Bereken die arbeid wat deur elke krag ver-rig word.

c. Gebruik die vorige antwoorde om dienetto arbeid te bereken.

a. Teken ’n vryeliggaam-diagram van al diekragte op die masjien. Gebruik kompo-nente van Fg.

b. Bereken die netto krag op die masjien.

c. Gebruik die Fnet om die netto arbeid tebereken.

Die wasmasjien staan aanvanklik stil. Gebruik die arbeid-energiebeginsel om te bewys dat die groottevan die snelheid van die wasmasjien, nadat dit 3 m ver getrek is, 14,14 m·s−1 is.

Bereken Jannie se gemiddelde drywing m.b.vp = W

∆t

Bereken Jannie se gemiddelde drywing m.b.vpgem = Fvgem

Geslote sisteem Enige sisteemGeen wrywings- of toegepaste krag Met of sonder wrywing

Behoud van meganiese energie Arbeid-energie beginsel

∆x gegeeEmeg(i) = Emeg(f)

Epi + Eki = Epf + Ekf

mghi +1

2mv2

i = mghf +1

2mv2

f

ghi +1

2v2i = ghf +

1

2v2f

Wnet = ∆EK

WT + Wf + WN + Wg︸︷︷︸

Elke W=F∆x cos θ

=1

2m(vf

2 − vi2)

Geen komponente

Slingers & vryvalSkuinsvlakke & gekromde vlakke

of Wnet = ∆EK

Fnet∆x cos θ︸︷︷︸

Gebruik komponente

=1

2m(vf

2 − vi2)

v en g net grootte (geen teken) v net grootte (geen teken)

Behoud van momentum Impuls-momentum stelling

Botsing en ontploffings ∆t gegeeNB: Rigtings!!! NB: Rigtings!!!

Σpi = Σpf

p1i + p2i = p1f + p2f

m1vi1 +2 mvi2 = m1vf + m2vf

Fnet∆t = ∆p

Fnet∆t = pf − pi

Fnet∆t = m(vf − vi)

Soms Elastiese botsings Arbeid-energie beginsel(Behoud van kinetiese energie) vir nie-konserwatiewe kragte

ΣEk(i) = ΣEk(f)

Ek1i + Ek2i = Ek1f + Ek2f

1

2m1v

21i +

1

2m2v

22i =

1

2m1v

21f +

1

2m2v

22f

Wnet = ∆EK

Wnc = ∆EK +∆EP

WT + Wf + WN︸︷︷︸

Alle W behalwe Wg

=1

2m(vf

2 − vi2) + mg(hf − hi)

v net grootte (geen teken) v en g net grootte (geen teken)

As botsing elasties is: ΣEk(i) = ΣEk(f) Skuinsvlak met geen hoekIs die botsing elasties? Bereken

ΣEk(i) en ΣEk(f) en vergelyk


Die draaiboek van ’n nuwe James Bond-film stel die volgende senario:

James Bond (80 kg) begin uit rus en ski 25 m teen ’n berghang af met ’n skelm opsy hakke. Die berghang maak ’n hoek van 38◦ met die grond en James ondervind’n wrywingskrag van 10 N. Daarna beweeg hy vir 15 s oor ’n horisontale vlak waardie wrywing 15 N is. Dit bring hom by ’n pakkie (1 kg) wat aan ’n onelastiese touvasgemaak is. Hy gryp die pakkie vas en hy en die pakkie swaai op tot by ’n vensterop die tweede verdieping, 5,2 m bo die grond. Hy los die pakkie, breek die venster enontsnap deur die gebou. Dit verg 5,4 × 105 J om die venster te breek.

Jy is die tegniese raadgewer vir die regiseur en moet bepaal of diesenario teoreties moontlik is.


Fisiese Wetenskappe/V1 11 DBE/Feb.–Mrt. 2015 NSS

VRAAG 5 (Begin op 'n nuwe bladsy.) 'n 5 kg-blok word uit rus vanaf 'n hoogte van 5 m losgelaat en gly langs 'n wrywinglose skuinsvlak na punt P af soos in die diagram hieronder aangetoon. Dit beweeg dan langs 'n wrywinglose horisontale gedeelte PQ en beweeg uiteindelik teen 'n tweede ruwe skuinsvlak op. Dit kom tot stilstand by punt R wat 3 m bokant die horisontaal is.

Die wrywingskrag, wat 'n nie-konserwatiewe krag is, tussen die oppervlak en die blok is 18 N.

5.1 Gebruik slegs ENERGIEBEGINSELS en bereken die spoed van die blok

by punt P.

(4) 5.2 Verduidelik waarom die kinetiese energie by punt P dieselfde is as dié by

punt Q.

(2) 5.3 Verduidelik die term nie-konserwatiewe krag. (2) 5.4 Bereken die hoek (θ) van die skuinsvlak QR. (7)

[15]

5 kg

P Q

R

3 m

θ

5 m


Fisiese Wetenskappe/V1 10 DBE/Feb.–Mrt. 2015 NSS

20 g 7 kg

2 m

VRAAG 4 (Begin op 'n nuwe bladsy.) Die diagram hieronder toon 'n koeël met massa 20 g wat horisontaal beweeg. Die koeël tref 'n stilstaande blok met massa 7 kg en sit daarin vas. Die koeël en blok beweeg 'n afstand van 2 m saam op 'n ruwe horisontale oppervlak voordat dit tot rus kom.

4.1 Gebruik die arbeid-energiestelling om die grootte van die snelheid van die

koeël-blok-sisteem, onmiddellik nadat die koeël die blok tref, te bereken as gegee word dat die wrywingskrag tussen die blok en die oppervlak 10 N is.

(5) 4.2 Stel die beginsel van behoud van lineêre momentum in woorde. (2) 4.3 Bereken die grootte van die snelheid waarmee die koeël die blok tref. (4)

[11]


4 Sure en basisse

Arrhenius-teorie:’n Suur is ’n stof wat hidroniumione (H3O+) vorm wanneer dit in water oplos. ’n Basis is ’n stofwat hidroksiedione (OH−) vorm wanneer dit in water oplos.

Lowry-Brønsted-teorie:’n Suur is ’n protonskenker (H+-ioon-skenker).’n Basis is ’n proton-ontvanger (H+-ioon-ontvanger).

Sterk sure ioniseer volledig in water om ’n hoë konsentrasie H3O+-ione te vorm.Swak sure ioniseer onvolledig in water om ’n lae konsentrasie H3O+-ione te vorm.

Sterk basisse dissosieer volledig in water om ’n hoë konsentrasie OH−-ione te vorm.Swak basisse dissosieer/ioniseer onvolledig in water om ’n lae konsentrasie OH−-ione te vorm.

Gekonjugeerde suur-basis pareWanneer die suur, HA, ’n proton verloor, vorm dit sy gekonjugeerde basis, A−.Wanneer die basis, A−, ’n proton ontvang, vorm sy gekonjugeerde suur, HA.

Amfoliet of amfi-protiese stof kan as suur of as basis optree.

Gekonsentreerde sure/basisse bevat ’n groot hoeveelheid (getal mol) suur/basis in verhou-ding met die volume water.Verdunde sure/basisse bevat ’n klein hoeveelheid (getal mol) suur/basis in verhouding metdie volume water.

Hidrolise is die reaksie van ’n sout met water.

pH-Skaal is ’n skaal met nommers van 0 tot 14 wat gebruik word om suurheid of alkaliniteit van’n oplossing uit te druk.

Kw is die ewewigskonstante vir die ionisasie van water of die ioonproduk van water of dieionisasiekonstante van water, m.a.w. Kw = [H3O+][OH−] = 1 x 10−14 by 298 K.

Outo-ionisasie van water is die reaksie van water met water self om H3O+-ione en OH−-ionete vorm.

Neutralisasie is die reaksie tussen ’n suur en ’n basis wat sout en water as produkte lewer.

Titrasie is ’n eksperiment wat gebruik word om die onbekende konsentrasie van ’n verbinding(suur of basis) te bepaal m.b.v. ’n neutralisasie-reaksie met ’n standaardoplossing.

’n Standaardoplossing is ’n oplossing waarvan die konsentrasie bekend is en vir ’n geruimetyd konstant bly.

Ekwivalente punt van ’n titrasie is die punt waar die suur/basis volledig met die basis/suurreageer het.

Eindpunt van ’n titrasie is die punt waar die indikator van kleur verander.

Suur Formule Sterkte

Soutsuur HCl sterk

Swawelsuur H2SO4 sterk

Salpetersuur HNO3 sterk

Fosforsuur H3PO4 sterk

Swaweligsuur H2SO3 swak

Koolsuur H2CO3 swak

Oksaalsuur (COOH)2 swakH2C2O4

Asynsuur CH3COOH swak(etanoësuur)

Basis Formule Sterkte

Natriumhidroksied NaOH sterk

Kaliumhidroksied KOH sterk

Litiumhidroksied LiOH sterk

Kalsiumhidroksied Ca(OH)2 swak

Magnesiumhidroksied Mg(OH)2 swak

Ammoniak NH3 swak

Kaliumkarbonaat K2CO3 swak

Natriumwaterstofkarbonaat NaHCO3 swak

Natriumkarbonaat Na2CO3 swak

Sure BasisseBrønsted-Lowry: Protonskenker Brønsted-Lowry: Protonontvanger

Sterk sure Sterk basisse(ioniseer volledig) (dissosieer volledig)

kovalent → geen ione → ioniseer ionies → het ione → dissosieer

HCl(g) + H2O(l) H3O+(aq) + Cl−(aq) KOH K+(aq) + OH−(aq)soutsuur H2O

HNO3(g) + H2O(l) H3O+(aq) + NO3−(aq) NaOH Na+(aq) + OH−(aq)

salpetersuur H2O

H2SO4(l) + 2H2O(l) 2H3O+(aq) + SO4−2(aq) LiOH Li+(aq) + OH−(aq)

swaelsuur H2O

Ka = [Cℓ−][H3O+]

[HCl] = BAIE GROOT Kb = BAIE GROOT

Swak sure Swak basisse(ioniseer onvolledig) (dissosieer/ioniseer onvolledig)

kovalent → geen ione → ioniseer kovalente NH3 ioniseer en vorm NH4OH wat swak dissosieer

CH3COOH + H2O(l) H3O+(aq) + CH3COO−(aq) NH3 + H2O NH4+(aq) + OH−(aq)

asynsuur asetaat-ioonetanoësuur etanoaat-ioon

H2CO3 + H2O(l) H3O+(aq) + HCO3−(aq) Na2CO3 dissosieer volledig gee CO3

−2

koolsuur wat onvolledig hidroliseer

(COOH)2 + 2H2O 2H3O+(aq) + (COO)2−2 Na2CO3 2Na+(aq) + CO3−2(aq)

oksaalsuur oksalaat-ioon

Ka = [HCO−

3 ][H3O+]

[H2CO3]= klein Kb = klein


Reaksies van sure

Suur en reaktiewe metaal → sout + waterstofgas

2HCl(aq) + Zn(s)→ ZnCl2(aq) + H2(g)H2SO4(aq) + Mg(s)→ MgSO4(aq) + H2(g)

Neutralisasie (eksotermies)Suur en metaalhidoksied (basis) → sout + water

2HCl(aq) + Zn(OH)2(s)→ ZnCl2(aq) + 2H2O(l)H2SO4(aq) + 2NaOH(aq)→ Na2SO4(aq) + 2H2O(l)

Indien die basis NH3 is:2HCl(aq) + NH3(g)→ NH4Cl(aq) of2HCl(aq) + NH3(g)→ NH4

+(aq) + Cl−(aq)

Suur en metaaloksied → sout + water

2HCl(aq) + ZnO(s)→ ZnCl2(aq) + H2O(l)H2SO4(aq) + Na2O(aq)→ Na2SO4(aq) + H2O(l)

Suur en metaalkarbonaat → sout + water + koolstofdioksiedgas

2HCl(aq) + ZnCO3(s)→ ZnCl2(aq) + H2O(l) + CO2(g)H2SO4(aq) + Na2CO3(aq)→ Na2SO4(aq) + 2H2O(l) + CO2(g)

[��erk suur]

[Sterk basis]

c = m

M V Verdun

c1v1 = c2v2

- dissosieer volledig

- vergelyking gee

verhouding

- ioniseer volledig

- vergelyking gee

verhoudingpH

Kw = [ OH- ][ H3O+ ]

pH = - log[ H3O + ]

Berekeninge met sterk sure en basisse

Indikator Kleur in suur Kleur in basis pH-omslagpunt

Fenolftaleïen Kleurloos Pienk 8,3 - 10,0

Broomtimolblou Geel Blou 6,0 - 7,7

Metieloranje Oranje Geel 3,1 - 4,4


Konsentrasie c = nV en n = m

V of c = mM V (V in dm3)

Verdunnings C1 V1︸︷︷︸

ou

= C2 V2︸︷︷︸

nuweNB. Nuwe volume = oorspronklike volume + water bygevoeg!!

Gekonjugeerdesuur-basispare

basis gekonj suurNH3(g) + H2O(ℓ) NH4

+(aq) + OH−(aq)suur gekonj basis

gekonjugeerde paar 1

gekonjugeerde paar 2

’n Sterk suur se gekonjugeerde basis is swak en ’n sterk basis segekonjugeerde suur is swak.

Outo-protolisevan water

Water is ’n amfoliet en kan outo-protolise ondergaan:H2O(l) + H2O(l) H3O+(aq) + OH−(aq)

Kw = [H3O+][OH−] = 1× 10−14 by 25◦ C

Groter [H3O+]→ kleiner [OH−]

Neutrale oplossing [H3O+] = [OH−]Suur oplossing [H3O+] > [OH−]Basiese oplossing [H3O+] < [OH−]

pH-skaal pH = − log [H3O+] (IEB geen berekeninge)

Groter pH → kleiner [H3O+]

[H3O+] 10−2 10−3 10−4 mol.dm−3

pH 2 3 4

As [H3O+] met faktor 10 toeneem sal pH met 1 eenheid afneem.

Titrasie nanb

=Ca.VaCb.Vb

Ioon Hidrolise Rede

Cl−, SO4−2, NO3

− Geen Gekonjugeerde basisvan sterk suur

Na+, K+, Li+ Geen Vanaf sterk basis

CO3−2 CO3

−2 + H2O HCO3− + 2OH− Gekonjugeerde basis

karbonaat

CH3COO− CH3COO− + H2O CH3COOH + OH− van swak suurasetaat / etanoaat

(COO)2−2 (COO)2−2 + H2O H(COO)2−1 + OH−

C2O4−2 C2O4

−2 + 2H2O HC2O4−1 + OH−

oksalaat-ioon

NH4+ NH4

+ + H2O NH3 + H3O+ Gekonjugeerde suur van swak basis


Skryf gebalanseerde vergelykings vir die volgende:

a. Salpetersuur en water

b. Oplos van natriumhidroksied in water

c. Reaksie tussen oksaalsuur en litiumoksied

d. Reaksie van ammoniak met water

e. Reaksie van swaelsuur en water

f. Neutralisasie wat kaliumsulfaat as produk gee

g. Ionisasie van oksaalsuur in water

h. Reaksie van litiumhidroksied en water

i. Reaksie tussen ammoniak en soutsuur


VRAAG 3

3.1 Bereken hoeveel water by 30 cm3 van ’n 0,2 mol.dm−3 HCl-oplossing gevoeg moet wordom dit na 0,03 mol.dm−3 te verdun.

3.2 ’n Oplossing word berei met suur HX se konsentrasie 0,15 mol·dm−3. Die konsentrasievan die hidronium-ione in die oplossing is 3,2 × 10−6 mol·dm−3.

a. Skryf ’n vergelyking vir die reaksie van HX met water.

b. Is HX ’n sterk of ’n swak suur? Verduidelik.

c. Noem die gekonjugeerde suur-basispare in die reaksie.

3.3 Daar word X cm3 water by 300 cm3 van ’n 0,15 mol.dm−3 swaelsuuroplossing gevoeg.Dit verlaag die konsentrasie na 0,045 mol.dm−3.

a. Bereken die volume X van die water wat bygevoeg is.

b. Bereken die konsentrasie van die hidronium-ione in die finale oplossing.

c. Bereken die pH van die verdunde oplossing.(Nie IEB nie.)


3.4 0,5 g litiumhidroksied word gebruik om 200 cm3 oplossing te berei.

a. Bereken die konsentrasie van die litiumhidroksied-oplossing.

b. Wat is die konsentrasie van die hidoksiedione in die oplossing?

c. Wat is die konsentrasie van die litiumione in die oplossing?

d. Bereken die konsentrasie van die hidronium-ione in die oplossing.

e. Bereken die pH van die oplossing.(Nie IEB nie.)

3.5 Die pH van Handy Andy is 11,61. Bereken die [OH−] van die oplossing.(Nie IEB nie.)


Hidrolise

Hidrolise is die reaksie van ’n sout met water.

Vb. Ammoniumchloried

Watter suur en basis gebruik sou word om die sout te berei?NH4Cl kan berei word deur die reaksie van ammoniak en soutsuur.Dit is ’n reaksie tussen ’n sterk suur en ’n swak basis en die oplossing is suur.

Om dit te verduidelik wat gebeur as dit oplos kyk ons na die ione apart:Cℓ− is die gekonjugeerde basis van ’n sterk suur en hidroliseer nie.

NH4+ is die gekonjugeerde suur van ’n swak basis en sal hidroliseer om H3O+ te vorm, wat

die water suur maak:NH4

+ + H2O NH3 + H3O+ (Tabel p.26)

a. Geen die formules van die suur en basis waaruit die sout berei kan word en dui aan of dieoplossing suur, basies of neutraal is.

Verbinding Suur Basis Oplossing

ammoniumnitraat HNO3 NH3

Sterk Swak Suur

kaliumchloried

natriumoksalaat

ammoniumkarbonaat

litiumetanoaat

b. Natriumoksalaat word opgelos in water. Sal die oplossing suur, basies of neutraal wees?Verduidelik. Maak gebruik van vergelykings in die verduideliking.


5 Mol en stoïgiometrie

Massa Deeltjies Gas by STD Oplossings

n = mM

n =N

NA

n =V

Vm

c = nV or c = m

M V

m massa g NA = 6,02 × 1023 VM = 22,4 dm3mol−1 c konsentrasie mol.dm−3

M molêre massa g.mol−1 N aantal deeltjies v volume dm3 v volume dm3

a) 300 cm3 oplossing bevat 100g NaCl. Bereken die oplossing sekonsentrasie.

b) Hoeveel mol is 9,03 x 1024 NH3-molekule?

c) Hoeveel mol CO2(g) is daar bySTD in 4,48 dm3?

d) Wat is die volume van 2,7 molN2(g) by STD?

e) Wat is die massa van3,6 mol kaliumsulfaat?

f) Hoeveel molekule is daar in4,2 mol ammoniak?


Stoïgiometrie

Wanneer daar van een soort stof/deeltjie na ’n ander oorgega an word moet dit duidelikaangetoon word. Dit is verhouding-berekeninge.

Gegewens kan in volume/massa/konsentrasie of deeltjies ge gee of gevra word. Gegeweinligting moet eers na mol omgesit word voor verhoudings ber eken word.

Watter massa natriumoksied sal vorm as 4,93 dm3 suurstofgas (by STD) met genoeg natriumreageer? Na + O2 Na2O

4Na + O2 2Na2On n

v = 4, 93 dm3 m =?

n =v

Vm

=4, 93

22, 4

= 0, 22 molO2

O2 : Na2O1 : 2

0,22 : x1 × x = 2 × 0,22

x = 0,44 mol Na2O

n =m

M

0, 44 =m

62

m = 27, 28 gNa2O

1. Watter massa C4H10 is nodig om volledig met 4,48 dm3 suurstof by STD te reageer?2C4H10 + 13O2 CO2 + 10H2O

2. Watter massa glukose sal geproduseer word as 100 g koolstofdioksied volledigreageer?

6CO2(g) + 6H2O (ℓ)→ C6H12O6(s) + 6O2(g)

3. Watter volume stikstofdioksied by STD sal vorm as 1, 5× 1024 N2O5 molekulevolledig ontbind?

2N2O5(g)→ 4NO2(g) + O2(g)

4. Watter volume van ’n 0,2 mol.dm−3 HCℓ -oplossing is nodig om 3,36 dm3 Cℓ2(g)by STD te vorm?

2KMnO4 + 16HCℓ→ 2KCℓ+ 2MnCℓ2 + 8H2O + 5Cℓ2(g)


Uitsondering: Gasvolume na gasvolume

Avogadro se wet: Gelyke volumes van alle gasse, gemeet by dieselfde temperatuur endruk, besit dieselfde aantal molekules (en dus dieselfde aantal mol).

Die reagense is in dieselfde houer en dus by dieselfde temperatuur en druk.Die volumeverhouding is dieselfde as molverhouding .Watter volume ammoniakgas sal vorm as 2,24 dm3 stikstofgas volledig met ’n oormaatwaterstof reageer?

N2(g) + 3H2 (g) → 2NH3(g)

n n

V = 2,24 dm3 V = ?

N3 : NH3

molverhouding 1 : 2

volumeverhouding 1 : 2

2,24 dm3 : x

4,48 dm3 NH3 vorm

4 Die volgende reaksie verloop in ’n houer waar toestande NIE STD IS NIE!Watter volume NO2 sal vorm as 4,86 dm3 N2O5 volledig ontbind?

2N2O5(g)→ 4NO2(g) + O2(g)

5. Die volgende reaksie vind plaas onder nie-standaard toestande:

N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)

Watter volume ammoniakgas kan vorm as 4,48 dm3 waterstofgas volledigmet ’n oormaat stikstof reageer?


Neutralisasie en stoïgiometrie

Enige vraag of deel van ’n vraag waar ’n titrasie gedoen word of waar ’n suur ’n basisneutraliseer is ’n molberekening waarin die stowwe reageer in die verhouding volgens diegebalanseerde vergelyking. (Geen oormaat of beperkende reagens.)

In ’n titrasie-eksperiment neutraliseer 35 cm3 van ’n 0,5 mol.dm−3 NaOH oplossing 25 cm3 van’n H2SO4-oplossing. Bereken die konsentrasie van die suuroplossing.

H2SO4 + 2NaOH Na2SO4 + 2H2O

n n

v =35 cm3 v = 25 cm3

c= ? c= 0,5 mol.dm−3

Drie aparte stappe:

c =nV

0, 5 =n

25 × 10−3

n = 1, 25× 10−2 mol

NaOH

H2SO4 : NaOH

1 : 2

x : 1,25 × 10−2

6,25 ×10−3 mol H2SO4

c =nV

=6, 25 × 10−3

35× 10−3

= 0, 179 mol.dm−3

H2SO4

Of titrasie-vergelyking:

na

nb=

Ca.Va

Cb.Vb

1

2=

Ca.35

0, 5.25

Ca = 0, 179 mol.dm−3 H2SO4

a. Swaelsuur (konsentrasie 0,01 mol.dm−3 word deur ’n ammoniakoplossing geneutraliseer.As 20 cm3 van die basis 30 cm3 van die suur neutraliseer, bepaal die basis se konsentrasie.


Persentasie opbrengs en persentasie suiwerheid

% suiwerheid = ware massa(teoreties)monster massa × 100%

% opbrengs = ware opbrengsmoontlike opbrengs (teoreties) × 100%

1) N2(g) + 3H2(g)→ 2NH3(g)

21 g H2 reageer en vorm 90 g ammoniak. Wat is die persentasie opbrengs?

2) 12 g onsuiwer koper reageer met HNO3 volgens die volgende vergelyking en 2,24 dm3

NO(g) by STD vorm.

3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO(g) + 4H2OBewys dat die koper 79,38 % suiwer is.


Beperkende reagense

Natrium brand in suurstof volgens die volgende vergelyking:

4Na + O2 → 2Na2O

483 g natrium word in ’n houer met 129,92 dm3 suurstofgas geplaas.

a. Bepaal die beperkende reaktant? Toon alle berekeninge.

b. Bereken die massa natriumoksied wat kan vorm.

c. Bereken die massa wat oorbly van die reagens wat in oormaat is.

4Na + O2 (g) → 2Na2O

n n n

m = 483 g V = 129,92 dm3 m = ?

a.

n =mM

=483

23

= 21 mol Na

beskikbaar

n =V

Vm

=129, 92

22, 4

= 5, 8 mol O2

beskikbaar

Na : O2

4 : 1

21 : x

5,25 mol O2 nodigO2 beskikbaar > O2 nodig∴ O2 in oormaat∴ Na beperkende reaktant

b. Werk met beperkende reagent

Na : Na2O

4 : 2

21 : x

x = 10,5 mol Na2O

n =mM

10, 5 =m62

m = 651 g Na2O

c. O2 oor = 5,8 - 5,25= 0,55 mol

n =mM

0, 55 =m32

m = 17, 60 g O2


Beperkende reagense

1) 100 g stikstof en 20 g waterstof is beskikbaar. N2(g) + 3H2(g)→ 2NH3(g)

a. Watter stof is die beperkende reaktant?

b. Watter volume ammoniak, by STD, kan vorm?

c. Watter massa bly oor van die stof wat in oormaat is?


2) Kalsiumoksied reageer met soutsuur: CaO + 2HCl→ CaCl2 + H2O

Daar word 19,6 g CaO en 400 cm3 van ’n 2 mol.dm−3 HCl-oplossing in ’n beker geplaas.

(a) Bepaal watter massa CaCl2 vorm.

(b) Bereken hoeveel mol oorbly van die reaktant wat in oormaat is.


3) Gedurende ’n titrasie word 25 cm3 van die 0,1 mol.dm−3-swawelsuuroplossing in ’nErlenmeyer-fles geplaas en met ’n 0,1 mol.dm−3-natriumhidroksiedoplossing getitreer.Bereken die pH van die oplossing in die fles na die byvoeging van 30 cm3 natriumhi-droksied. Die eindpunt van die titrasie is nog nie by hierdie punt bereik nie.

(IEB Bereken die hidronium-ioonkonsentrasie ....)DOE Mrt 2015 (8)


Reaktant in oormaat en ’n tweede reaksie

’n Deel van een van die reaktante reageer nie/bly oor na die reaksie. Onthou dat die verhou-ding van die reagens in die vergelyking die verhouding is waarin die reagense reageer .

X g magnesium reageer met 200 cm3 van ’n 0,15 mol·dm−3 HCl-oplossing.Die suur is in oormaat .

Mg + 2HCℓ MgCℓ2 + H2(g)

Die oormaat suur word getitreer met ’n 0,8 mol·dm−3 NaOH-oplossing. 25cm3 van die NaOH oplossing is nodig om die suur te neutraliseer:

HCℓ+ NaOH NaCℓ+ H2O

Bereken die massa X.

Mg + 2HCℓ MgCℓ2 + H2(g)

n

m = X g

n begin 1 c v

n reageer 5

n oor

HCℓ + NaOH NaCℓ + H2On n

v = 0,025 dm3

c = 0,8 mol·dm−3

1 HCℓ ingooi:

c =nV

0, 15 =m0, 2

n = 0, 03 mol

2 NaOH reageer:

c =nV

0, 8 =m

0, 025

n = 0, 02 mol

3 HCℓ : NaOH

1 : 10,02 mol HCℓ reageer in 2e reaksie

4 0,02 mol HCℓ oor na 1e reaksie

5 nHCℓ reageer = nHCℓ begin - nHCℓ oor= 0,03 - 0,02= 0,01 mol

6 Mg : HCℓ

1 : 2

x : 0,010,005 mol Mg

7 n =mM

0, 005 =m24

m = 0, 12 g

7

6

4

3 2


1. ’n Leerder voeg ’n monster kalsiumkarbonaat by 50,0 cm3 van ’n 1,0 mol·dm−3 soutsuurop-lossing. Die soutsuur is in oormaat.

CaCO3 + 2HCl CaCl2 + CO2 + H2O

Die oormaat soutsuur word nou geneutraliseer deur 28,0 cm3 van ’n 0,5 mol·dm−3 natrium-hidroksiedoplossing. Die gebalanseerde vergelyking vir die reaksie is:

HCl + NaOH NaCl + H2O

Bereken die massa kalsiumkarbonaat in die monster.


Memorandum

p.3

Voorwaarts

Terugwaarts

p.5

1 Kc = [Cr2O72−]

[CrO4−][H+]2

2a Bly konstant2b Bly konstant2c Bly konstant

3 Versteuring: [H+] daal. Volgens Le Cha-telier se beginsel reageer die sisteem om[H+] te laat styg deur die terugwaartse re-aksie te bevoordeel. Meer geel CrO4

− enminder Cr2O7

2− vorm en dus lyk dit meergeel.

p.8&91.1 afneem1.2 verhoog, toegeneem1.3 afgeneem, negatief1.4 groter, positief1.5 verlaag, neem toe1.6 positief1.7 hoër, negatief

p.11


beginpunt tot op die hoogste punt +X 0 +6

beginpunt tot weer op dieselfde hoogte +X -X 0

beginpunt tot dit die grond tref +X -groot -40

hoogste punt tot by die gebou se bopunt 0 -X -6

hoogste punt tot op die grond 0 -groot -46


beginpunt tot weer op dieselfde hoogte +2 -2 0

beginpunt tot dit die grond tref +2 -groot -65

p.6&7

2A(g) + B(g) ⇄ 3C(g) + D(g) �H < 0

A en B in ‘n houer verseël

A bygevoeg B verwyder D byvoeg Volume Verdubbel

Temperatuurverhoog

Temperatuur verlaag

Katalisator byvoeg

Versteuring

Le Chatelier se beginsel: die sisteem poog om ...

Die ... reaksie word bevoordeel

[C] sal ...

Kc ...

Tempo

van reaksies

tyd

Konsentrasie

tyd

[A]�

[A]� [B]�

[B]�

[D]�

[D]�

voorwaartse terugwaartse terugwaartse

� � �

dieselfde dieselfde dieselfde dieselfde

P�

P�

voorwaartse

�

T�

T�

eksotermiese

voorwaartse

�

�

meer mol gas

T�

T�

endotermiese

terugwaartse

�

�

A

lbe

i re

aksie

s

ew

e v

eel vin

nig

er

dieselfde

voorwaarts eksotermies

A

B

C

D

voorwaarts

terugwaarts


p.12

(s)

Snelheid v

(m.s

-1)

(s)

Versnelling

a (m

.s-2)

(s)

-9,8

tyd

tyd

tyd

Posisie

(m)

p.13

y(m)

t (s)

30

y(m)

t (s)-30

y(m)

t (s)-30

y(m)

t (s)

30

t (s)

v(m.s )-1

t (s)

v(m.s )-1

p.141.1 vf = vi + g∆t

0 = 1.96 + (−9, 8)∆t

∆t = 0, 2s

1.2 ∆y = vi∆t+1

2g∆t

2

= 1.96(6) +1

2(−9, 8)(62)

= −164, 64

hoogte = 164, 64 m

1.3

t (s)

v(m.s )-1

_

_

_

1,96

0,2 6

1.4 Helling =∆v

∆t

−9, 8 =v − 0

6− 0, 2

(of − 9, 8 =v − 1, 96

6− 0)

v = −56, 84

= 56, 84 m·s−1, af

p.152.1 vf = vi + g∆t

−10 = −2, 5 + (−9, 8) ∆t

∆t = 0, 77 s

of g = helling

−9, 8altX

=∆v

∆t

−9, 8 =−10− (−2, 5))

t− 0t = 0, 77s

2.2 AB

2.3 Hard. Versnelling is oombliklik.

2.4 ∆y = oppervlak onder grafiek

= (0, 77× 2, 5) + (1

2× 0, 77× 7, 5)

= 4, 81m

2.5

Posisie

(m)

4,81

0,77 Tyd (s)


Jannie sleep die 50 kg-wasmasjien 3 m ver teen ’n skuinsvlak uit.Jannie orfen ’n krag van 2000 N parallel met die vlak uit. Die vlakmaak ’n hoek van 40◦ met die horisontaal. Daar werk ’n kinetiesewrywingskrag van 20 N op die wasmasjien in.

F

a. Teken ’n vryeliggaam-diagram van al die kragte opdie masjien. (Geen komponente)

b. Bereken die arbeid wat deur elke krag verrig word.

c. Gebruik die vorige antwoorde om die netto arbeidte bereken.

a. Teken ’n vryeliggaam-diagram van al diekragte op die masjien. Gebruik kompo-nente van Fg.

b. Bereken die netto krag op die masjien.

c. Gebruik die Fnet om die netto arbeid tebereken.

a. a.

Fg

f

NF

f

NF

Fg ll

Fg ┴

b. WF = F∆xcosΘ

= 2000(3)cos0◦

= 6000 J

Wf = fk∆xcosΘ

= 20(3)cos180◦

= −60 J

Wg = Fg∆xcosΘ

= (50)(9, 8)(3)cos(90 + 40)◦

= −994, 90 J

WN = fk∆xcos90◦

= 0 J

b. Fnet = F + (−f) + (−Fg||)

= 2000 − 20− 50(98)sin40◦

= 1665, 03 N, teen vlak op

c. Wnet = WF +Wf +Wg +WN

= 6000 − 60− 944, 90 + 0

= 4995, 10 J

c. Wnet = Fnet∆xcosΘ

= (1665, 10)(3)cos0◦

= 4995, 10 J

Die wasmasjien staan aanvanklik stil. Gebruik die arbeid-energiebeginsel om te bewys dat die groottevan die snelheid van die wasmasjien, nadat dit 3 m ver getrek is, 14,14 m·s−1 is.

Wnet = ∆Ek

4995, 10 =1

2m(v2f − v2i )

4995, 10 =1

2(50)(v2f − 0)

vf = 14, 14 m · s−1

Bereken Jannie se gemiddelde drywing m.b.v p = W∆t

Bereken Jannie se gemiddelde drywingm.b.v pgem = Fvgem

∆x = (vi + vf

2)∆t

3 = (0 + 14, 41

2)∆t

∆t = 0, 424 s

P =W

∆t

=6000

0, 424= 14140 W

Pgem = F vgem

= 2000(0 + 14, 41

2)

= 14140 W


p.21

38o

f = 10 N

�x = 25 m

Wnet = �Ek

f = 15 N

�t = 15 s

Fnet �t =�p �pi = �pf

Emeg i = E meg f

Wnet = ∆EK

(WN ) +Wg +Wf =1

2m(v2f − v2i )

(0)− (50)(9, 8)(25)cos(90 − 38)◦ + 10(25)cos180◦ =1

2m(v2f − 0)

12066, 965 − 250 = 40v2f

vf = 17, 19 m · s−1

+Fnet∆t = ∆p

Fnet∆t = (vf − vi)

(−15)(15) = (vf − 17, 19)

vf = 14, 38 m · s−1

Σpi = ΣpfpJi + ppi = pJf + ppf

mvJi +mvpi = (mJ +mp)vf80(14, 38) + 0 = (80 + 1)vf

vf = 14, 20 m · s−1

Emegi = Emegf

mghi +1

2mv2i = mghf +

1

2mv2f

ghi +1

2v2i = ghf +

1

2v2f

0 +1

2(14, 20)2 = 9, 8(5, 2) + v2f

vf = 9, 99 m · s−1

Ek =1

2mv2

=1

2(50)(9, 99)2

= 3992, 00 J (nie genoeg nie)


p.225.1 Emegi = Emegf

mghi +1

2mv2i = mghf +

1

2mv2f

ghi +1

2v2i = ghf +

1

2v2f

(9, 8)h + 0 = 0 + 12v

2f

vf = 9, 90 m · s−1

5.2 Fnet=0 ∴ a = 0 (Newton I) ∴ v konstant ∴ Ek konstant ofFnet=0 ∴ Wnet = 0 ∴ Ek konstant (Wnet =∆ Ek

5.4 Wnc = ∆EK +∆EP

(WN ) +Wf =1

2m(v2f − v2i ) +mg(hf − hi)

(0) + 18∆xcos180◦ =1

2(5)(0 − (9, 90)2) + 9, 8(5)(3 − 0)

∆x = 5, 45 m

sinΘ =3

5, 45

Θ = 33, 40◦

p.23

4.1

Wnet = ∆EK

(WN ) +Wg +Wf =1

2m(v2f − v2i )

0 + 0 + 10(2)cos180◦ =1

2(7, 02)(0 − v2i )

vi = 2, 39 m · s−1

4.2

Σpi = Σpfp1i + p2i = p1&2

mv1i +mv2i = (m1 +m2)vf0, 02v1i + 0 = (7 + 0, 02)(2, 39)

v1i = 838, 89 m · s−1

p.28a HNO3 + H2O NO3

−(aq) + H3O+(aq)

b NaOH Na+ (aq) + OH−(aq)H2O

c (COOH)2 + Li2OH (COOLi)2 + H2OH2C2O4 + Li2OH Li2C2O4 H2O

d NH3 + H2O NH4+(aq) + OH−(aq)

e H2SO4 + 2H2O SO4−2(aq) + 2H3O+(aq)

f H2SO4 + 2KOH K2SO4 + 2H2O

g (COOH)2 + 2H2O (COO)2−2(aq) + 2H3O+(aq)H2C2O4 + 2H2O C2O4

−2(aq) + 2H3O+(aq)(of net 1 proton afgee)

h LiOH Li+ (aq) + OH−(aq)H2O

i NH3 + HCl NH4+(aq) + Cl−(aq)


p.29 p.30

3.1c1V1 = c2V2

(0, 2)(30) = 0, 03V2

V2 = 200 cm3

Vbyvoeg = 200− 30

= 170 cm3

3.2a) HX + H2O X−(aq) + H3O+(aq)

3.2b) Nee

[H3O+] < HXioniseer onvolledig

2.2c) HX en X−

H2O en H3O+

3.3a)c1V1 = c2V2

(0, 15)(300) = 0, 045V2

V2 = 1000 cm3

Vbyvoeg = 1000 − 300

= 700 cm3

3.3b) H2SO4 is ’n sterk suur en ioniseer volledigH2SO4 + 2H2O SO4

−2(aq) + 2H3O+(aq)

H2SO4 : H3O+

1 : 2

[H3O+] = 2(0, 045) = 0, 09mol.dm−3

3.3c)pH = −log[H3O

+]

= −log(0, 09)

= 1, 05

3.4ac =

m

M × V

=0, 5

24× 0, 2

= 0, 104 mol.dm−3

3.4b) LiOH is ’n sterk basis en dissosieer volledigLiOH Li+ (aq) + OH−(aq)

H2O

LiOH : OH−

1 : 1

[OH−] = 0, 104mol.dm−3

3.4c) [Li+] = 0, 104mol.dm−3

3.4d)

Kw = [OH−][H3O+]

1× 10−14 = (0, 104)[H3O+]

[H3O+] = 9, 62× 10−14 mol.dm−3

3.4e)pH = −log[H3O

+]

= −log(9, 62× 10−14)

= 13, 023.5

pH = −log[H3O+]

11, 61 = −log[H3O+]

[H3O+] = 2, 45× 10−12 mol.dm−3

Kw = [OH−][H3O+]

1× 10−14 = [OH−](2, 45 × 10−12)

[OH−] = 4, 08× 10−13 mol.dm−3

BasicNa+ hidroliseer nie(COO)2−2 + 2H2O (COOH)2 + 2OH− of(COO)2−2 + H2O H(COO)2− +OH−

p.31 Verbinding Suur Basis Oplossing

ammoniumnitraat HNO3 NH3

Sterk Swak Suur

kaliumchloried HCl KOHSterk Sterk Neutraal

natriumoksalaat (COOH)2 NaOHSwak Sterk Basies

ammoniumkarbonaat H2CO3 NH3

Swak Swak Neutraal

litiumetanoaat CH3COOH LiOHSwak Sterk Basies

p.32

a) c =m

M × V

=100

58, 5× 0, 3

= 5, 70 mol.dm−3

b) n =N

NA

=9, 03× 1024

6, 02× 2023

= 15 mol

c) n =V

Vm

=4, 48

22, 4

= 0, 20 mol

d) n =V

Vm

2, 7 =V

22, 4

V = 60, 48 dm3

e) M(K2SO4) = 174g.mol−1

n =m

M

3, 6 =m

174m = 626, 40 g

f) n =N

NA

4, 2 =N

6, 02× 2023

N = 2, 53× 1024


p.33

2C4H10(g) + O2(g) → 4NO2(g)

n n

m - ? V = 4,48 dm3

n =V

VM

=4, 48

22, 4 dm3.mol−1

= 0, 2 molO2

C4H10 : O2

2 : 1

x : 0, 2

x = 0, 4 mol C4H10

M(C4H10 = 4(12) + 10(1)

= 58 g,mol−1

n =m

M

0, 4 =m

58 g.mol−1

m = 23, 20 g C4H10

6CO2(g) + 6H2O (ℓ) → C6H12O6(s) + 6O2(g)

n n

m = 100 g m = ?

M(CO)2 = 12 + 2(16)

= 44 g,mol−1

n =m

M

=100 g

44 g.mol−1

= 2, 27 mol CO2

CO2 : C6H12O6

6 : 1

2, 27 : x

x = 0, 378mol C6H12O6

M(C6H12O6) = 6(12) + 12(1) + 6(16)

= 180 g,mol−1

=m

M

0, 378 =m

180 g.mol−1

m = 68, 04g C6H12O6

2N2O5(g) → 4NO2(g) + O2(g)

n n

N = 1, 5× 1024 V = ?

n =N

NA

=1, 5× 1024

6, 02× 1023

= 2, 492mol N2O5

N2O5 : NO2

2 : 4

2, 492 : x

x = 4, 984 mol Cl2

n =V

VM

4, 984 =V

22, 4 dm3.mol−1

V = 111, 64 dm3

2KMnO4(s) + 16HCl(aq) → 2KCl + 2MnCl2(aq) + 8H2O(l) + 5Cl2(g)

n n

m = ? V = 33,6 dm3

n =V

Vm

=3, 36 dm3

22, 4 dm3.mol−1

= 0, 15 mol Cl2

KMnO4 : Cl2

16 : 5

x : 0, 15

x = 0, 480 mol Cl2

c =n

V

0, 2 =0, 48

V

V = 2, 40 dm3


p.35

N2O5 : NO2

2 : 4

4, 86 : x

x = 9, 72 dm3 NO2

H2 : NH3

3 : 2

4, 68 : x

x = 2, 99 dm3 NH3

p.36H2SO4 + 2NH3 → (NH4)2SO4

na

nb

=CaVa

cbVb

1

2=

0, 1(30)

Cb(20)

cb = 0, 03 mol.dm−3

p.37 Percentage Yield and percentage purity

N2(g) + 3H2 (g) → NH3

n n

m = 21 g m = ?

n =m

M

=21 g

2 g.mol−1

= 10, 5 mol H2

H2 : NH3

3 : 2

10, 5 : x

x = 7 mol NH3

n =m

M

7 =m

17 g.mol−1

m = 119 g NH3

% opbrengs =ware opbrengs

moontlike opbrengs× 100

=90

119× 100

= 75, 63%

3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO2(g) + 4H2O

n n

m = ? V = 2,24 dm3

n =V

Vm

=2, 24

22, 4

= 0, 10 mol NO2

Cu : NO2

3 : 2

x : 0, 10

x = 0, 15 mol Cu

n =m

M

0, 15 =m

63, 5

m = 9, 53 g NH3

% suiwerheid =massa Cu)

monster massa× 100

=9, 53

12× 100

= 79, 38%


p.39 Beperkende reaktant

N2 + 3H2 (g) → 2NH3

n n n

m=10 g m = 20 g m = ?

a) n =m

M

=100

28

= 3, 57 molN2

beskikbaar

n =m

M

=20

2

= 10 molH2

beskikbaar

N2 : H2

1 : 310 : x

30 mol H2 nodig

H2 beskikbaar < H2 nodig

∴ H2 is beperkende reaktant

b) Werk met beperkende reagent

H2 : NH3

3 : 210 : x

x = 6, 67 mol NH3

n =V

Vm

6, 67 =V

22, 4

V = 149, 41 dm3 NH3

c) N2 : H2

1 : 3x : 10x = 3, 33 mol N2 gebruik

N2 oor = 3, 57− 3, 33= 0, 24 mol

n =m

M

0, 24 =m

28

m = 6, 72 gN2

p.40CaO + 2HCl → CaCl2 + H2O

n n n

m=19,6 g c = 2 mol.dm−3 m = ?V = 0, 2 dm3

a) n =m

M

=19, 6

56

= 0, 35 mol N2

beskikbaar

c =n

V

2 =n

0, 4

= 0, 8 mol H2

beskikbaar

Vir al die CaO:

CaO : HCl

1 : 20, 35 : x

0, 7 mol HCl nodig

HCl beskikbaar > HCl nodig

∴ H2 is in oormaat

CaO is beperkende reaktant

Werk met beperkende reagent

CaO : CaCl21 : 1

0, 35 : x

x = 0, 35 mol CaCl2

n =m

M

0, 35 =m

111

m = 38, 85 g CaCl2

b) HCl oor = 0, 8− 0, 7

= 0, 1 mol


p.41H2SO4 + 2 NaOH Na2SO4 + H2O

n n

v = 25 cm3 v = 30 cm3

c = 0,1 mol.dm−3 c = 0,1 mol.dm−3

c =n

V

0, 1 =n

0, 025

= 2, 5× 10−3 mol

H2SO4

c =n

V

0, 1 =n

0, 03

= 3× 10−3 mol

NaOH

H2SO4 : NaOH

1 : 22, 5× 10−3 : x

5× 10−3 mol NaOH nodig

NaOH beskikbaar < NaOH nodig

∴ NaOH is beperkende reaktant

H2SO4 : NaOH

1 : 2x : 3× 10−3

1, 5× 10−3 mol H2SO4 reageer

H2SO4 oor = 3× 10−3 − 1, 5× 10−3

= 1× 10−3 mol

c =n

V

=1× 10−3

0, 025 + 0, 03

=1× 10−3

0, 055

= 0, 018 mol.dm−3

H2SO4 is ′n sterk suur

H2SO4 ioniseer volledig

H2SO4 + 2H2O SO−2

4 (aq) + 2H3O+(aq)

H2SO4 : H3O+

1 : 2

[H3O+] = 2(0, 018) = 0, 036mol.dm−3

pH = −log[H3O+]

= −log(0, 036)= 1, 44

p.43c =

n

V

1 =n

0, 05

= 0, 05 mol

HCl begin

c =n

V

0, 5 =n

0, 028

= 0, 014 mol

NaOHin 2

HCl : NaOH

1 : 1x : 0, 014

0, 014mol HCl reageer in 2

0, 014mol HCl bly oor na 1

HCl in 1 reageer

= 0, 05− 0, 014= 0, 036 mol

CaCO3 : HCl

1 : 2

x : 0, 036

0, 018 mol CaCO3

n =m

M

0, 018 =m

100

m = 1, 8 g CaCl2


Fis

iese W

ete

nskappe/V

2

DB

E/N

ovem

ber 2

015

NS

S

Kop

iere

g v

oorb

eho

u

DA

TA

FO

R P

HY

SIC

AL

SC

IEN

CE

S G

RA

DE

12

PA

PE

R 2

(CH

EM

IST

RY

)

GE

GE

WE

NS

VIR

FIS

IES

E W

ET

EN

SK

AP

PE

GR

AA

D 1

2

VR

AE

ST

EL

2 (C

HE

MIE

)

TA

BL

E 1

: PH

YS

ICA

L C

ON

ST

AN

TS

/TA

BE

L 1

: FIS

IES

E K

ON

ST

AN

TE

S

NA

ME

/NA

AM

S

YM

BO

L/S

IMB

OO

L

VA

LU

E/W

AA

RD

E

Sta

nd

ard

pre

ssu

re

Sta

nd

aa

rdd

ruk

p1

,013

x 1

05 P

a

Mo

lar g

as v

olu

me

at S

TP

M

olê

re g

asvo

lum

e b

y S

TD

V

m

22

,4 d

m3

-1

Sta

nd

ard

tem

pe

ratu

re

Sta

nd

aa

rdte

mp

era

tuu

r T

27

3 K

Ch

arg

e o

n e

lectro

n

La

din

g o

p e

lektro

n

e

-1,6

x 1

0-1

9 C

Avo

ga

dro

's c

on

sta

nt

Avo

gad

ro-k

on

sta

nte

N

A 6

,02 x

10

23 m

ol -1

TA

BL

E 2

: FO

RM

UL

AE

/TA

BE

L 2

: FO

RM

UL

ES

M mn

AN N

n

V nc

or/o

f M

V mc

mV V

n

b a

bb

aa

n n

vc

vc

pH

= -lo

g[H

3 O+]

Kw =

[H3 O

+][OH

-] = 1

x 1

0-1

4 at/b

y 2

98 K

an

od

eca

tho

de

ce

llE

EE

/a

no

de

ka

tod

ese

lE

EE

or/o

f

oxid

atio

nre

du

ctio

nce

llE

EE

/o

ksid

asie

red

uksie

se

lE

EE

or/o

f

ag

en

tre

du

cin

ga

ge

nt

oxid

isin

gce

llE

EE

/d

de

lre

du

se

erm

id

de

lo

ksid

ee

rmi

se

lE

EE

Fisiese Wetenskappe/V2 DBE/November 2015 NSS

Kopiereg voorbehou

TABLE 3: THE PERIODIC TABLE OF ELEMENTS TABEL 3: DIE PERIODIEKE TABEL VAN ELEMENTE

1(I)

2(II)

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 (III)

14 (IV)

15 (V)

16 (VI)

17 (VII)

18 (VIII)

2,1

1

H1

2

He4

1,0

3

Li7

1,5

4

Be9

2,0

5

B11

2,5

6

C12

3,0

7

N14

3,5

8

O16

4,0

9

F19

10

Ne20

0,9

11

Na23

1,2

12

Mg24

1,5

13

27

1,8

14

Si28

2,1

15

P31

2,5

16

S32

3,0

17

35,5

18

Ar 40

0,8

19

K39

1,0

20

Ca40

1,3

21

Sc45

1,5

22

Ti48

1,6

23

V51

1,6

24

Cr52

1,5

25

Mn55

1,8

26

Fe 56

1,8

27

Co 59

1,8

28

Ni59

1,9

29

Cu 63,5

1,6

30

Zn 65

1,6

31

Ga 70

1,8

32

Ge 73

2,0

33

As 75

2,4

34

Se79

2,8

35

Br80

36

Kr84

0,8

37

Rb 86

1,0

38

Sr88

1,2

39

Y89

1,4

40

Zr91

41

Nb 92

1,8

42

Mo96

1,9

43

Tc 2,2

44

Ru 101

2,2

45

Rh 103

2,2

46

Pd106

1,9

47

Ag 108

1,7

48

Cd 112

1,7

49

In115

1,8

50

Sn119

1,9

51

Sb122

2,1

52

Te 128

2,5

53

I127

54

Xe131

0,7

55

Cs133

0,9

56

Ba137

57

La 139

1,6

72

Hf 179

73

Ta 181

74

W184

75

Re186

76

Os 190

77

Ir192

78

Pt195

79

Au 197

80

Hg 201

1,8

81

204

1,8

82

Pb207

1,9

83

Bi209

2,0

84

Po 2,5

85

At 86

Rn

0,7

87

Fr 0,9

88

Ra226

89

Ac

58

Ce140

59

Pr141

60

Nd 144

61

Pm62

Sm150

63

Eu152

64

Gd 157

65

Tb 159

66

Dy 163

67

Ho 165

68

Er167

69

Tm 169

70

Yb173

71

Lu 175

90

Th 232

91

Pa92

U238

93

Np 94

Pu95

Am 96

Cm 97

Bk98

Cf 99

Es100

Fm 101

Md102

No 103

Lr

Electronegativity Elektronegatiwiteit

24 25 26 27 28 29

Approximate relative atomic mass Benaderde relatiewe atoommassa

Atomic number Atoomgetal

29

Cu 63,5

2

C6

1,9

Symbol Simbool

KEY/SLEUTEL


Fasiliteerder: Dr. Sarita Swanepoel · Fasiliteerder: Dr. Sarita Swanepoel Junior Tukkie...

Documents

Transcript of Fasiliteerder: Dr. Sarita Swanepoel · Fasiliteerder: Dr. Sarita Swanepoel Junior Tukkie...