unit 5 elektrokimia
Post on 09-Jan-2017
706 Views
Preview:
TRANSCRIPT
© Nilam Publication Sdn. Bhd. 96
MODULE • Chemistry FORM 4
5U
NIT
• ConductorandElectrolyte/Konduktor dan Elektrolit– To differentiate between electrolyte and conductor with regard to electrical conductivity and any chemical changes that may
occur. / Membezakan elektrolit dan konduktor dari segi kebolehan mengkonduksikan elektrik dan sebarang perubahan kimia yang berlaku.
– To list examples of substances which are classified as electrolytes and conductors. Menyenaraikan contoh-contoh bahan yang dikelaskan sebagai elektrolit dan konduktor.
• ElectrolyticCell/Sel Elektrolisis– To draw and label the electrolytic cell. / Melukis dan melabelkan sel elektrolisis.– To identify anode and cathode in the electrolytic cell diagram. / Mengenali anod dan katod dalam rajah sel elektrolisis.
• IonicTheory/Teori Ion – To relate the existence of free moving ions in an electrolyte with the electron flow in an external circuit.
Mengaitkan kewujudan ion-ion yang bebas bergerak dalam elektrolit dengan proses pengaliran elektron dalam litar luar. – To explain the electrolysis process. / Menerangkan proses elektrolisis. – To conclude that electrolysis process involve changes from electrical energy to chemical energy.
Membuat kesimpulan proses elektrolisis sebagai perubahan tenaga elektrik kepada tenaga kimia.• FormationofFreeMovingIons/Pembentukan Ion Bebas Bergerak
– To differentiate molten and aqueous electrolytes. / Membezakan elektrolit leburan dan akueus. – To write the ionisation equation of molten and aqueous electrolytes. Menulis persamaan pengionan untuk elektrolit leburan dan akueus.• ReactionatElectrode/ Tindak Balas di Elektrod – To write the discharge equation at the anode, where the anion releases electron. Focus on ions that are normally selected
for discharge, such as chloride, hydroxide and bromide ions. Menulis persamaan di anod yang melibatkan anion melepaskan elektron. Fokus adalah kepada ion-ion yang biasa
terpilih untuk nyahcas seperti ion klorida, ion hidroksida dan ion bromida. – To write the discharge equation at the cathode, where the cation receives electron. Focus on ions that are normally
selected for discharge, such as hydrogen, copper(II) and silver ions. Menulis persamaan di katod yang melibatkan kation menerima elektron. Fokus adalah kepada ion yang biasa terpilih
untuk nyahcas seperti ion hidrogen, ion kuprum(II) dan ion argentum.• FactorsthatAffectReactionsattheElectrodes/Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Tindak Balas di Elektrod
(i) The position of ions in the Electrochemical Series – for dilute solutions and inert electrodes. / Kedudukan ion dalam Siri Elektrokimia – bagi larutan cair dan elektrod lengai.
(ii) The concentration – for concentrated solutions and inert electrodes / Kepekatan – bagi larutan pekat dan elektrod lengai(iii) The types of electrode – for diluted solutions and reactive electrodes / Jenis elektrod – bagi larutan cair dan elektrod tak lengai
• ElectrolysisinIndustry/Kegunaan Elektrolisis dalam Industri– Electrolysis in electroplating, purifying and extracting metals / Elektrolisis dalam penyaduran, penulenan dan pengekstrakan logam
ELECTROLYSIS/ELEKTROLISIS
• ElectrochemicalSeries/Siri Elektrokimia – To define and memorise the sequence of metal including hydrogen in the Electrochemical Series. Menakrif dan menghafal siri logam termasuk hidrogen dalam Siri Elektrokimia.• ApplicationofElectrochemicalSeriesinDisplacementofMetals/Aplikasi Siri Elektrokimia dalam Penyesaran Logam – To predict the displacement of metal reactions based on the positions of metals in the Electrochemical Series. Meramal tindak balas penyesaran logam berdasarkan kedudukan logam dalam Siri Elektrokimia. – To write the equation of displacement reaction and to state the observations. Menulis persamaan tindak balas penyesaran dan menyatakan pemerhatian. – To describe the metal displacement experiment to construct the Electrochemical Series. Menghuraikan eksperimen penyesaran logam bagi membina Siri Elektrokimia.• ApplicationofElectrochemicalSeriesinVoltaicCell/Aplikasi Siri Elektrokimia dalam Sel Kimia – To determine the negative and positive terminals of a voltaic cell. Menentukan terminal negatif dan positif suatu sel kimia. – To predict the voltage of voltaic cell. / Meramal voltan sel kimia. – To determine the direction of electron flow. / Menentukan arah pengaliran elektron.
VOLTAICCELL/SEL KIMIA
5 ELECTROCHEMISTRYELEKTROKIMIA
05 Chap 5 ChemF4 Bil(FSY5p) new.indd 96 9/18/15 5:05 PM
MODULE • Chemistry FORM 4
97 © Nilam Publication Sdn. Bhd.
5U
NIT
Electrolysis / Elektrolisis
1 Substances can be classified into three types based on electrical conductivity. Bahan boleh dibahagikan kepada tiga jenis berdasarkan kekonduksian elektrik.
Type of substance
Jenis bahan
DefinitionDefinisi
ExampleContoh
ConductorKonduktor
Element that can conduct electricity in solid or molten state without any
chemical changes , normally metals and carbon.Unsur yang boleh mengkonduksi arus elektrik dalam keadaan pepejal atau leburan tanpa
perubahan kimia , biasanya logam dan karbon.
Copper, lead, tin, silver and carbonKuprum, plumbum, stanum, argentum dan karbon
ElectrolyteElektrolit
Compounds that can conduct electricity in *molten state or *aqueous solution and undergo chemical changes .Sebatian yang boleh mengkonduksikan arus elektrik dalam keadaan *lebur atau *akueus serta mengalami perubahan kimia .
* Molten state: a solid that is heated until it melts.
* Lebur: pepejal yang dipanaskan sehingga cair.
* Aqueous solution: a solid that is dissolved in water.
* Akueus: pepejal yang larut di dalam air.
– Aqueous solution of ionic compound such as copper(II) sulphate solution and sodium chloride solution.
Larutan akueus bagi sebatian ion contohnya larutan kuprum(II) sulfat dan larutan natrium klorida.
– Aqueous solution of *acid or alkali such as hydrochloric acid (HCl) and ammonia solution (NH3 ).
Larutan akueus *asid atau alkali contohnya asid hidroklorik (HCl) dan larutan ammonia (NH3).
– Molten ionic compounds such as molten lead(II) bromide, molten sodium chloride and molten aluminium oxide.
Leburan sebatian ion contohnya leburan plumbum(II) bromida, leburan natrium klorida dan leburan aluminium oksida.
* HCl and NH3 are covalent compounds, exist in the form of molecule without water but ionised in water. (Explanation is in the next topic i.e acid and base)
* HCl dan NH3 adalah sebatian kovalen, yang terdiri daripada molekul dalam keadaan tanpa air tetapi ianya terion dalam air (akan dijelaskan dalam tajuk seterusnya iaitu dalam asid dan bes)
Non-electrolyteBukan elektrolit Compounds that cannot conduct electricity
in solid, molten and aqueous solution.Sebatian kimia yang tidak boleh
mengkonduksikan elektrik dalam keadaan pepejal, lebur dan akueus.
Molten covalent compound such as naphthalene, molten sulphur and liquid bromine.Leburan sebatian kovalen contohnya naftalena, sulfur lebur dan cecair bromin.
2 Electrolysis is a process whereby an electrolyte is decomposed to its constituent elements when electric current passes through it.
Elektrolisis adalah proses penguraian elektrolit kepada unsur juzuknya apabila arus elektrik dialirkan melaluinya.
3 Energy change in electrolysis process is electric energy to chemical energy . Perubahan tenaga dalam proses elektrolisis adalah dari tenaga elektrik kepada tenaga kimia .
4 Conductor which is dipped into electrolyte which carries electric current in and out of electrolyte is called an electrode . Electrode is normally made up of inert substance such as carbon.
Konduktor yang dicelup dalam elektrolit yang mengalirkan arus elektrik ke dalam dan keluar daripada elektrolit dipanggil elektrod . Elektrod biasanya terdiri daripada bahan lengai seperti karbon.
5 An electrolytic cell is a set-up of apparatus that contains two electrodes which are dipped in an electrolyte and produce a chemical reaction when connected to a battery (source of electricity).
Sel elektrolisis adalah susunan radas yang terdiri daripada dua elektrod yang dicelup ke dalam elektrolit dan menghasilkan tindak balas kimia apabila disambungkan kepada bateri (sumber arus elektrik).
05 Chap 5 ChemF4 Bil(FSY5p) new.indd 97 9/18/15 5:05 PM
MODULE • Chemistry FORM 4
© Nilam Publication Sdn. Bhd. 98
5U
NIT
Exampleofelectrolyticcell/Contoh sel elektrolisis:(i) (ii) (iii)
6 Electric current from the battery flows into the electrolyte through the electrode. There are two types of electrode in the electrolytic cell:
Arus elektrik dari bateri mengalir ke dalam elektrolit melalui elektrod. Terdapat dua jenis elektrod dalam sel elektrolisis:
(a) Anode: An electrode that is connected to the positive terminal of the battery.
Anod: Elektrod yang disambung kepada terminal positif bateri dalam sel elektrolisis.
(b) Cathode: An electrode that is connected to the negative terminal of the battery.
Katod: Elektrod yang disambung kepada terminal negatif bateri dalam sel elektrolisis.
7 An electrolyte consists of free moving ions because it is in a molten or aqueous state. Each ion moves to the opposite charge electrode. There are two types of ions in electrolyte:
Dalam keadaan lebur atau akueus, elektrolit terdiri daripada ion-ion yang bergerak bebas. Setiap ion bergerak kepada elektrod yang bertentangan cas. Terdapat dua jenis ion dalam elektrolit:
(a) Anions: Negative ions which are attracted and move to the positively charged electrode, anode .
Anion: Ion negatif akan tertarik dan bergerak ke arah elektrod anod yang bercas positif .
(b) Cations: Positive ions which are attracted and move to the negatively charged electrode, cathode .
Kation: Ion positif akan tertarik dan bergerak ke arah elektrod katod yang bercas negatif .
8 Electrolysis occurs at the electrode when electric current flows in the electrolytic cell. The stages in electrolysis process are: Proses elektrolisis berlaku di elektrod apabila arus elektrik mengalir melalui sel elektrolisis. Peringkat dalam proses elektrolisis
adalah seperti berikut:
(a) Anions (negative ions) are attracted and move to the anode . The anions release electrons to the surface of anode
and become neutral atoms or molecule. The anions are discharged at the anode.
Anion (ion negatif) akan tertarik dan bergerak ke arah anod . Anion melepaskan elektron pada permukaan anod
dan menjadi atom/molekul. Anion dinyahcaskan pada anod.
(b) Electrons flow from the anode to the cathode through the connecting wire in the external circuit .
Elektron mengalir dari anod ke katod melalui wayar penyambung dalam litar luar .
(c) Cations (positive ions) are attracted and move to the cathode . The cations receive electrons at the surface of
cathode and become neutral atoms or molecules. The cations are discharged at the cathode.
Kation (ion positif) akan tertarik dan bergerak ke arah katod . Kation menerima elektron pada permukaan katod
dan menjadi atom/molekul. Kation dinyahcaskan pada katod.– Electrons flow through the external circuit. Elektron mengalir melalui litar luar.– Chemical changes occur at the anode and cathode. Perubahan kimia berlaku di anod dan katod.
HeatPanaskan
A
A
ElectrodesElektrod
ElectrodesElektrod
ElectrolyteElektrolit
ElectrolyteElektrolit
ElectrolyteElektrolit
ElectrodeElektrod
ElectrodeElektrod
Electrolysis of aqueous electrolyte (Gas is released)Elektrolisis elektrolit dalam bentuk akueus (Gas dibebaskan)
Electrolysis of aqueous electrolyte (No gas released)Elektrolisis elektrolit dalam bentuk akueus (Tiada gas dibebaskan)Electrolysis of molten electrolyte
Elektrolisis elektrolit lebur
05 Chap 5 ChemF4 Bil(FSY5p) new.indd 98 9/18/15 5:05 PM
MODULE • Chemistry FORM 4
99 © Nilam Publication Sdn. Bhd.
5U
NIT
Formation of Free Moving Ions in the ElectrolytePembentukan Ion Bergerak Bebas dalam Elektrolit
1 Ionisation equation is an equation to determine the ions present in molten or aqueous electrolyte. Persamaan pengionan adalah persamaan yang menunjukkan ion yang hadir dalam elektrolit sama ada dalam keadaan leburan
atau akueus.(a) Example of ionisation of molten electrolyte (a compound that is heated until it melts) Contoh pengionan elektrolit dalam keadaan leburan (sebatian yang dipanaskan sehingga lebur)
(i) Molten sodium chloride / Natrium klorida lebur : NaCl (s/p) Na+(l/ce) + Cl–(l/ce)
(ii) Molten lead(II) bromide / Plumbum(II) bromida lebur: PbBr2 (s/p) Pb2+(l/ce) + 2Br –(l/ce)
(iii) Molten sodium oxide / Natrium oksida lebur: Na2O (s/p) 2Na+(l/ce) + O2–(l/ce)
(iv) Molten aluminium oxide / Aluminium oksida lebur: Al2O3 (s/p) 2Al3+(l/ce) + 3O2–(l/ce) (b) Example of the ionisation of an aqueous electrolyte (a compound that is dissolved in water): Contoh pengionan elektrolit dalam keadaan akueus (sebatian yang dilarutkan dalam air):
(i) Sodium chloride solution / Larutan natrium klorida: NaCl(aq/ak) Na+(aq/ak) + Cl–(aq/ak)
H2O H+(aq/ak) + OH–(aq/ak)
(ii) Copper(II) sulphate solution / Larutan kuprum(II) sulfat: CuSO4(aq/ak) Cu2+ + SO42–
H2O H+ + OH–
(iii) Sulphuric acid / Asid sulfurik: H2SO4(aq/ak) 2H+ + SO42–
H2O H+ + OH–
2 Ionisation of molten electrolyte produces cation and anion of the compound only. However the ionisation of an aqueous electrolyte produces cation and anion from the ionisation of the compound and water.
Pengionan elektrolit dalam keadaan lebur hanya menghasilkan kation dan anion dari sebatian itu sahaja. Pengionan elektrolit dalam keadaan akueus menghasilkan kation dan anion daripada sebatian dan air.
Example / Contoh:
(i) Ionisation of molten sodium chloride produces Na+ and Cl– only.
Pengionan natrium klorida leburan menghasilkan Na+ dan Cl– sahaja.
(ii) Ionisation of aqueous sodium chloride produces Na+, H+, Cl– and OH–.
Pengionan larutan akueus natrium klorida menghasilkan Na+, H+, Cl– dan OH–.
Reactions at the Electrodes / Tindak Balas di Elektrod
1 The process of cation gaining electrons at the cathode or anion losing electrons at the anode is called discharged :
Proses apabila kation menerima elektron di katod atau anion melepaskan elektron di anod dipanggil nyahcas :
(a) A cation is discharged when it receives electrons at the cathode.
Kation dinyahcaskan apabila menerima elektron di katod.
(b) An anion is discharged when it releases electrons at the anode.
Anion dinyahcaskan apabila melepaskan elektron di anod.
(c) When ions are discharged , they become neutral atoms or molecules .
Apabila ion dinyahcaskan , ianya akan menjadi atom atau molekul yang neutral.
2 The ionic equation that occurs at the anode and cathode to produce neutral atom or molecule is called ‘half equation’.
Persamaan ion yang berlaku di anod dan di katod untuk menghasilkan atom atau molekul neutral dipanggil ‘persamaan setengah’.
05 Chap 5 ChemF4 Bil(FSY5p) new.indd 99 9/18/15 5:05 PM
MODULE • Chemistry FORM 4
© Nilam Publication Sdn. Bhd. 100
5U
NIT
3 Common half equation at the anode (anion/metal atom releases electrons): Persamaan setengah yang biasa di anod (anion/atom logam melepaskan elektron):
Half equationPersamaan setengah
ExplanationPenerangan
4OH– 2H2O + O2 + 4e
Four hydroxide ions release four electrons to form two water molecules and one oxygen molecule .
Empat ion hidroksida melepaskan empat elektron membentuk dua molekul air dan satu molekul oksigen.
2Cl– Cl2 + 2e Two chloride ions release two electrons to form one chlorine molecule .Dua ion klorida melepaskan dua elektron membentuk satu molekul klorin.
2Br– Br2 + 2e Two bromide ions release two electrons to form one bromine molecule .Dua ion bromida melepaskan dua elektron membentuk satu molekul bromin.
Cu Cu2+ + 2eCopper atom releases two electrons to form copper(II) ion .Atom kuprum melepaskan dua elektron membentuk ion kuprum(II) .
Ag Ag+ + eSilver atom releases one electron to form silver ion .Atom argentum melepaskan satu elektron membentuk ion argentum .
4 Common half equation at the cathode (cation receives electrons): Persamaan setengah yang biasa di katod (kation menerima elektron):
Half equationPersamaan setengah
ExplanationPenerangan
2H+ + 2e H2Two hydrogen ions receive two electrons to form one hydrogen molecule .Dua ion hidrogen menerima dua elektron membentuk satu molekul hidrogen.
Ag+ + e Ag Silver ion receive one electron to form one silver atom .Ion argentum menerima satu elektron membentuk satu atom argentum.
Cu2+ + 2e Cu Copper(II) ion receives two electrons to form one copper atom .Ion kuprum(II) menerima dua elektron membentuk satu atom kuprum.
5 Write the half equation of discharge of ion: Tuliskan persamaan setengah untuk nyahcas ion yang berikut:
(i) Lead(II) ion to lead atom : Pb2+ + 2e Pb
Ion plumbum(II) kepada atom plumbum(ii) Silver ion to silver atom : Ag++ e Ag
Ion argentum kepada atom argentum(iii) Iodide ion to iodine molecule : 2I– I2 + 2e
Ion iodida kepada molekul iodin
Using lead(II) bromide as an example, explain the electrolysis of molten lead(II) bromide. In your explanation, draw a labelled diagram for the set-up of apparatus and show the movement of particles by using arrows that occur in lead(II) bromide and the direction of electron flow in the external circuit.Dengan menggunakan plumbum(II) bromida sebagai contoh, jelaskan elektrolisis plumbum(II) bromida leburan. Dalam penerangan anda, lukiskan satu rajah susunan radas berlabel dan tunjukkan dengan anak panah pergerakan zarah yang berlaku dalam plumbum(II) bromida serta arah aliran elektron dalam litar luar.
Exercise / Latihan
05 Chap 5 ChemF4 Bil(FSY5p) new.indd 100 9/18/15 5:05 PM
MODULE • Chemistry FORM 4
101 © Nilam Publication Sdn. Bhd.
5U
NIT
Set-upofapparatus/Rajah susunan radas:
Carbon electrodesElektrod karbon
Lead(II) bromidePlumbum(II) bromida
HeatPanaskan
Explanation/Penerangan:The ions present are lead(II) ions/ Pb2+ and bromide ions/ Br–. Bromide ion/ Br – move to the anode. Bromide ion/ Br– releases one
electron to form bromine atom at the anode. Two bromine atoms combine to form bromine molecule. 2Br – Br2 + 2e.
Lead(II) ions/Pb2+ move to the cathode. Lead(II) ions/Pb2+ receive two electrons to form lead atom at the cathode. Pb2+ + 2e Pb.
Ion yang hadir adalah ion plumbum(II) /Pb2+ dan ion bromida/Br–. Ion Bromida/Br – bergerak ke arah anod. Ion Bromida/Br –
membebaskan satu elektron untuk membentuk atom bromin di anod. Dua atom bromin bergabung dan membentuk molekul
bromin. 2Br – Br2 + 2e. Ion plumbum(II)/Pb2+ bergerak ke arah katod. Ion plumbum(II)/Pb2+ menerima dua elektron untuk
membentuk atom plumbum di katod. Pb2+ + 2e Pb.
Factors that Affect the Electrolysis of an Aqueous SolutionFaktor-faktor yang Mempengaruhi Elektrolisis Larutan Akueus
1 When more than one type of ion are attracted towards the electrodes during electrolysis, onlyonetypeofionisselected to be discharged at each electrode. Selectivedischargeonlyoccursinaqueoussolution because it usually has more than one type of ion attracted to the anode or cathode.
Apabila lebih dari satu jenis ion bergerak ke elektrod semasa elektrolisis, hanya satu jenis ion sahaja yang akan dipilih untuk dinyahcas pada setiap elektrod. Pemilihan nyahcas ion hanya berlaku di dalam larutan akueus sahaja kerana ia biasanya mempunyai lebih dari satu jenis ion yang tertarik ke anod atau katod.
2 The selection of ion for discharge depends on three factors: Pemilihan ion untuk nyahcas bergantung pada tiga faktor:
(a) The position of ions in the Electrochemical Series (normally in dilutesolution and inertelectrode). Kedudukan ion dalam Siri Elektrokimia (biasanya dalam larutan cair dan elektrod lengai).(b) The concentration of electrolyte (normally in concentratedsolution and inertelectrode). Kepekatan elektrolit (biasanya dalam larutan pekat dan elektrod lengai).(c) The types of electrode (when metalaselectrode is used). Jenis elektrod (apabila elektrod logam digunakan).
3 ThepositionofionsintheElectrochemicalSeries: Kedudukan ion dalam Siri Elektrokimia:
(a) When electrolysis is conducted on dilute solution and inert electrodes, the cation at the lower position in the Electrochemical Series, or anions in the lower position of the anion discharge series will be selected to be discharged.
Apabila elektrolisis dijalankan ke atas larutan cair dan elektrod lengai, kation yang lebih rendah kedudukan dalam Siri Elektrokimia atau anion yang lebih rendah kedudukan dalam siri discas anion akan dinyahcas.
Cation: K+, Na+, Ca2+, Mg2+, Al3+, Zn2+, Fe2+, Sn2+, Pb2+, H+, Cu2+, Ag+, and Au+
Kation: K+, Na+, Ca2+, Mg2+, Al3+, Zn2+, Fe2+, Sn2+, Pb2+, H+, Cu2+, Ag+, dan Au+
Increasingeaseofdischargeofionfromlefttoright
Ion semakin mudah dinyahcas dari kiri ke kanan
Anion: F–, SO42–, NO3
–, Cl–, Br–, I–, and OH–
Anion: F–, SO42–, NO3
–, Cl–, Br–, I–, dan OH–
05 Chap 5 ChemF4 Bil(FSY5p) new.indd 101 9/18/15 5:05 PM
MODULE • Chemistry FORM 4
© Nilam Publication Sdn. Bhd. 102
5U
NIT
(b) Choosetheiontobedischargedfromthefollowingpairsofions. State the electrode where it occurs and write the half equation for the discharge of ion:
Pilih ion yang akan dinyahcas dari pasangan ion berikut, nyatakan di elektrod mana ia berlaku dan tulis persamaan setengah untuk nyahcas ion:
(i) Hydroxide & sulphate ions : Half equation: 4OH– 2H2O + O2 + 4e at the anode .
Ion hidroksida & ion sulfat : Persamaan setengah: 4OH– 2H2O + O2 + 4e di anod .
(ii) Hydroxide & nitrate ions : Half equation: 4OH– 2H2O + O2 + 4e at the anode .
Ion hidroksida & ion nitrat : Persamaan setengah: 4OH– 2H2O + O2 + 4e di anod .
(iii) Hydrogen & copper(II) ions : Half equation: Cu2+ + 2e Cu at the cathode .
Ion hidrogen & ion kuprum(II) : Persamaan setengah: Cu2+ + 2e Cu di katod .
(iv) Hydrogen & potassium ions : Half equation: 2H+ + 2e H2 at the cathode .
Ion hidrogen & ion kalium : Persamaan setengah: 2H+ + 2e H2 di katod .
(v) Hydrogen & silver ions : Half equation: Ag+ + e Ag at the cathode .
Ion hidrogen & ion argentum : Persamaan setengah: Ag+ + e Ag di katod .
(c) Complete the following table for the electrolysis of 0.1 mol dm–3 sodium nitrate solution using carbon electrode. Lengkapkan jadual berikut bagi elektrolisis larutan natrium nitrat 0.1 mol dm–3 menggunakan elektrod karbon.
Set-up of apparatusSusunan radas
Carbon electrodesElektrod karbon Sodium nitrate solution
Larutan natrium nitrat
Equation of electrolyte ionisationPersamaan pengionan elektrolit NaNO3 Na+ + NO3
– H2O H+ + OH–
Electrode / Elektrod Anode / Anod Cathode / KatodIons that are attracted to the anode and cathodeIon yang ditarik ke anod dan katod
NO3–, OH– Na+, H+
Half equationPersamaan setengah 4OH– 2H2O + O2 + 4e 2H+ + 2e H2
Name of the productsNama hasil Oxygen
OksigenHydrogen Hidrogen
ObservationsPemerhatian Colourless gas bubbles are released.
Gelembung gas tak berwarna dibebaskan.Colourless gas bubbles are released.Gelembung gas tak berwarna dibebaskan.
Confirmatory test (method and observations)Ujian pengesahan (kaedah dan pemerhatian)
– Insert a glowing wooden splinter into test tube.
Masukkan kayu uji berbara ke dalam tabung uji.
– Glowing wooden splinter is lighted up. Kayu uji berbara menyala.
– When a lighted wooden splinter is placed near the mouth of the test tube
– Apabila kayu uji menyala diletakkan di mulut ujian tabung uji
– A ‘pop’ sound is produced. Bunyi‘pop’dihasilkan.
05 Chap 5 ChemF4 Bil(FSY5p) new.indd 102 9/18/15 5:05 PM
MODULE • Chemistry FORM 4
103 © Nilam Publication Sdn. Bhd.
5U
NIT
(d) Complete the following table for the electrolysis of 0.1 mol dm–3 sulphuric acid using carbon electrodes. Lengkapkan jadual berikut bagi elektrolisis asid sulfurik 0.1 mol dm–3 menggunakan elektrod karbon.
Set-up of apparatusSusunan radas
Carbon electrodesElektrod karbon Sulphuric acid
Asid sulfurik
Equation of electrolyte ionisationPersamaan pengionan elektrolit
H2SO4 2H+ + SO42–
H2O H+ + OH–
Electrode / Elektrod Anode / Anod Cathode / KatodIons that are attracted to the anode and cathodeIon yang ditarik ke anod dan katod
SO42–, OH– H+
Half equationPersamaan setengah 4OH– 2H2O + O2 + 4e 2H+ + 2e H2
Name of the productsNama hasil
Oxygen Oksigen
Hydrogen Hidrogen
ObservationsPemerhatian
Colourless gas bubbles are released.Gelembung gas tak berwarna dibebaskan.
Colourless gas bubbles are released.Gelembung gas tak berwarna dibebaskan.
Confirmatory test (method and observations)Ujian pengesahan (kaedah dan pemerhatian)
– Insert a glowing wooden splinter into test tube.
Masukkan kayu uji berbara ke dalam tabung uji.
– Glowing wooden splinter is lighted up. Kayu uji berbara menyala.
– When a lighted wooden splinter is placed near the mouth of the test tube.
Apabila kayu uji menyala diletakkan di mulut ujian tabung uji.
– A ‘pop’ sound is produced. Bunyi‘pop’dihasilkan.
(e) Complete the following table for the electrolysis of 0.1 mol dm–3 copper(II) sulphate solution using carbon electrodes. Lengkapkan jadual berikut bagi elektrolisis larutan kuprum(II) sulfat 0.1 mol dm–3 menggunakan elektrod karbon.
Set-up of apparatusSusunan radas
Carbon electrodesElektrod karbon Copper(II) sulphate solution
Larutan kuprum(II) sulfat
Equation of electrolyte ionisationPersamaan pengionan elektrolit
CuSO4 Cu2+ + SO42–
H2O H+ + OH–
Electrode / Elektrod Anode / Anod Cathode / KatodIons that are attracted to the anode and cathodeIon yang ditarik ke anod dan katod
SO42–, OH– Cu2+, H+
Half equationPersamaan setengah 4OH– 2H2O + O2 + 4e Cu2+ + 2e Cu
Name of the productsNama hasil
Oxygen Oksigen
CopperKuprum
ObservationsPemerhatian
Colourless gas bubbles are released.Gelembung gas tak berwarna dibebaskan.
Brown solid deposited.Pepejal perang terenap.
Confirmatory test (method and observations)Ujian pengesahan (kaedah dan pemerhatian)
– Insert a glowing wooden splinter into test tube. Masukkan kayu uji berbara ke dalam tabung uji.– Glowing wooden splinter is lighted up. Kayu uji berbara menyala
–
4 Concentration of electrolyte / Kepekatan elektrolit:(a) When electrolysis is carried out using inertelectrodesandconcentratedsolutions,ionsthataremoreconcentratedwill
bedischarged but this is only true for halide ions, which are Cl–, Br – and I–. Apabila elektrolisis dijalankan menggunakan elektrod lengai dan larutan pekat, ion yang lebih pekat akan dinyahcas
tetapi ia benar untuk ion-ion halida sahaja iaitu Cl–, Br– dan I–.
05 Chap 5 ChemF4 Bil(FSY5p) new.indd 103 9/18/15 5:05 PM
MODULE • Chemistry FORM 4
© Nilam Publication Sdn. Bhd. 104
5U
NIT
(b) Statetheselectedions to be discharged at the anode and cathode for the following concentrated solutions. Nyatakan ion yang terpilih untuk dinyahcaskan di anod dan di katod bagi larutan pekat di bawah.
(i) Concentrated hydrochloric acid solution, using carbon electrodes Larutan asid hidroklorik pekat menggunakan elektrod karbon Anode / Anod : Cl–
Cathode / Katod : H+
(ii) Concentrated potassium iodide solution, using carbon electrodes Larutan kalium iodida pekat menggunakan elektrod karbon Anode / Anod : l–
Cathode / Katod : H+
(iii) Concentrated sodium chloride solution, using carbon electrodes Larutan natrium klorida pekat menggunakan elektrod karbon Anode / Anod : Cl–
Cathode / Katod : H+
(c) Complete the following table for the electrolysis of 0.001 mol dm–3 hydrochloric acid and 2.0 mol dm–3 hydrochloric acid, using carbon electrodes.
Lengkapkan jadual berikut bagi elektrolisis asid hidroklorik 0.001 mol dm–3 dan asid hidroklorik 2.0 mol dm–3 menggunakan elektrod karbon.
Set-up of apparatusSusunan radas
Hydrochloric acidAsid hidroklorik
Carbon electrodesElektrod karbon
Equation of electrolyte ionisationPersamaan pengionan elektrolit
HCl H+ + Cl–H2O H+ + OH–
Electrolyte / Elektrolit 0.001 mol dm-3 of HCl / HCl 0.001 mol dm–3 2.0 mol dm-3 of HCl / HCl 2.0 mol dm–3
Ions that are attracted to the cathodeIon bergerak ke katod
H+ H+
Half equation at the cathode Persamaan setengah di katod 2H+ + 2e H2 2H+ + 2e H2
Observation at cathode Pemerhatian di katod
Colourless gas bubbles are released.Gelembung gas tak berwarna dibebaskan.
Colourless gas bubbles are released.Gelembung gas tak berwarna dibebaskan.
Confirmatory test at cathode (method and observations)Ujian pengesahan (kaedah dan pemerhatian)
– Place a burning wooden splinter at the mouth of the test tube / Apabila kayu uji menyala diletakkan di mulut tabung uji
– A ‘pop’ sound is produced. Bunyi‘pop’dihasilkan.
– Place a burning wooden splinter at the mouth of the test tube / Apabila kayu uji menyala diletakkan di mulut tabung uji
– A ‘pop’ sound is produced. Bunyi‘pop’dihasilkan.
Name the product at the cathodeNama hasil di katod
Hydrogen gasGas hidrogen
Hydrogen gasGas hidrogen
Ions that are attracted to the anodeIon bergerak ke anod
Cl– , OH– Cl– , OH–
Half equation at the anodePersamaan setengah di anod 4OH– 2H2O + O2 + 4e 2Cl– Cl2 + 2e
Observations at anodePemerhatian di anode
Colourless gas bubbles are released.Gelembung gas tak berwarna dibebaskan.
Greenish yellow gas is released.Gas kuning kehijauan dibebaskan.
Confirmatory test at anode (method and observations)Ujian pengesahan (kaedah dan pemerhatian)
– Insert a glowing wooden splinter into the test tube.
Masukkan kayu uji berbara ke dalam tabung uji.
– Glowing wooden splinter is lighted up. Kayu uji berbara menyala.
– A damp blue litmus paper is placed near the mouth of the test tube. / Sehelai kertas litmus biru lembap diletakkan di mulut tabung uji.
– The gas changed the damp blue litmus paper to red and then bleached it.
Gas ini menukarkan kertas litmus biru lembap kepada merah dan kemudian melunturkannya.
Name the product at the anodeNama hasil di anod
Oxygen gas Gas oksigen
Chlorine gasGas klorin
05 Chap 5 ChemF4 Bil(FSY5p) new.indd 104 9/18/15 5:05 PM
MODULE • Chemistry FORM 4
105 © Nilam Publication Sdn. Bhd.
5U
NIT
The concentration of hydrochloric acid after a while and explanationKepekatan elektrolit selepas beberapa ketika dan terangkan
Concentration of hydrochloric acid increases . Hydrogen gas is released at the cathode and oxygen gas is released at the anode. Water decomposed to oxygen gas and
hydrogen gas.Kepekatan asid hidroklorik bertambah . Gas hidrogen dibebaskan di katod dan gas oksigen dibebaskan di anod. Air terurai kepada gas oksigen dan gas hidrogen .
Concentration of hydrochloric acid decreases . Hydrogen gas released at the
cathode and chlorine gas released at the anode. Concentration of chloride ions decreases.Kepekatan asid hidroklorik berkurang . Gas hidrogen dibebaskan di katod dan gas klorin dibebaskan di anod. Kepekatan ion
klorida berkurang.
(d) Complete the following table for the electrolysis of 2.0 mol dm–3 sodium iodide solution using carbon electrodes. Lengkapkan jadual berikut bagi elektrolisis larutan natrium iodida 2.0 mol dm–3 menggunakan elektrod karbon.
Set-up of apparatusSusunan radas
Carbon electrodesElektrod karbon Sodium iodide solution
Larutan natrium iodida
Equation of electrolyte ionisationPersamaan pengionan elektrolit
NaI Na+ + I–
H2O H+ + OH–
Electrode / Elektrod Anode / Anod Cathode / Katod
Ions that are attracted to the anode and cathodeIon yang ditarik ke anod dan katod
I–, OH– Na+, H+
Half equationPersamaan setengah 2I– I2 + 2e 2H+ + 2e H2
Name of the productsNama hasil
IodineIodin
HydrogenHidrogen
ObservationsPemerhatian
Brown solution is formed.Larutan perang terbentuk.
Colourless gas bubbles are released.Gelembung gas tak berwarna dibebaskan.
Confirmatory test (method and observations)Ujian pengesahan (kaedah dan pemerhatian)
– A few drops of starch solution is added. Beberapa titik larutan kanji ditambah. – Starch solution turns dark blue. Larutan kanji menjadi biru gelap.
– When a lighted wooden splinter is placed near the mouth of the test tube.
Apabila kayu uji menyala diletakkan di mulut tabung uji.
– A ‘pop’ sound is produced. Bunyi‘pop’dihasilkan.
5 Typesofelectrode: Jenis elektrod:
(a) Therearetwotypesofelectrode: Terdapat dua jenis elektrod:
(i) Inertelectrode – An electrode that acts as a conductor only and does not undergo any chemical changes. Normally they are made of carbon or platinum.
Elektrod lengai – Elektrod yang bertindak sebagai pengalir arus sahaja dan tidak mengalami perubahankimia. Biasanya diperbuat daripada karbon atau platinum.
(ii) Reactiveelectrode – An electrode that does not only act as a conductor but also undergoeschemicalchanges. During the electrolysis, the metalatomattheanodereleaseselectrontoformmetalion,metalanodebecomes thinner while the less electropositive cation will be selected at the cathode which is electrodes such as copper, silver and nickel.
Elektrod reaktif – Elektrod yang bertindak bukan sahaja sebagai pengalir arus tetapi juga mengalami perubahan kimia. Semasa proses elektrolisis berlaku, atom logam pada anod melepaskan elektron menjadi ion logam, anodlogam menjadi nipis manakala ion yang kurang elektropositif akan menyahcas di katod yang terdiri daripada logam seperti kuprum, argentum dan nikel.
05 Chap 5 ChemF4 Bil(FSY5p) new.indd 105 9/18/15 5:05 PM
MODULE • Chemistry FORM 4
© Nilam Publication Sdn. Bhd. 106
5U
NIT
(b) Complete the following table for the electrolysis of 1 mol dm–3 copper(II) sulphate solution with carbon electrode and copper electrode.
Lengkapkan jadual berikut bagi elektrolisis larutan kuprum(II) sulfat 1 mol dm–3 menggunakan elektrod karbon dan elektrod kuprum.
Set-up of apparatusSusunan radas Copper(II)
sulphate solutionLarutan kuprum(II) sulfat
Carbon electrodesElektrod karbon
Copper electrodesElektrod kuprum
Copper(II) sulphate solutionLarutan kuprum(II) sulfat
Equation of electrolyte ionisationPersamaan pengionan elektrolit
CuSO4 (aq/ak) Cu2+ + SO42–
H2O H+ + OH–
Type of electrodeJenis elektrod
Carbon electrodeElektrod karbon
Copper electrodeElektrod kuprum
The ions that move to the cathodeIon bergerak ke katod Cu2+, H+ Cu2+, H+
Half equation at the cathodePersamaan setengah di katod Cu2+ + 2e Cu Cu2+ + 2e Cu
Name the product at the cathodeNama hasil di katod
CopperKuprum
CopperKuprum
Observation at cathodePemerhatian di katod
Brown solid depositedEnapan perang terbentuk
Brown solid depositedEnapan perang terbentuk
The ions that move to the anodeIon bergerak ke anod SO4
2–, OH– SO42–, OH–
Half equation at the anodePersamaan setengah di anod 4OH– 2H2O + O2 + 4e Cu Cu2+ + 2e
Name the product at anodeNama hasil di anod
Oxygen gasGas oksigen
Copper(II) ionIon kuprum(II)
Observations at the anodePemerhatian di anod
– Colourless gas bubbles are released. Gelembung gas tak berwarna dibebaskan.– Intensity of blue colour solution decreases. Keamatan warna larutan biru berkurang.
– Copper electrode becomes thinner. Elektrod kuprum semakis nipis.– Intensity of blue colour solution remains
unchanged. Keamatan warna larutan biru tidak berubah.
Confirmatory test (method and observations)Ujian pengesahan (kaedah dan pemerhatian)
– Insert a glowing wooden splinter into the test tube.
Masukkan kayu uji berbara ke dalam tabung uji.
– Glowing wooden splinter is lighted up. Kayu uji berbara menyala.
–
The concentration of copper(II) solution after a while and explanationKepekatan elektrolit selepas beberapa ketika dan terangkan
– Concentration of copper(II) sulphate solution decreases.
Kepekatan larutan kuprum(II) sulfat berkurang.
– Copper(II) ions is discharged to become copper atoms and deposited at the cathode.
Ion kuprum(II) dinyahcas menjadi atom kuprum dan terenap di katod.
– Concentration of copper(II) sulphate solution remains unchanged.
Kepekatan larutan kuprum(II) sulfat tidak berubah.
– The number of copper atoms form at the anode is equal to the number of copper(II) ions form at the cathode.
Bilangan atom kuprum yang menjadi ion kuprum(II) di anod adalah sama dengan bilangan ion kuprum(II) yang menjadi atom kuprum dan terenap di katod.
05 Chap 5 ChemF4 Bil(FSY5p) new.indd 106 9/18/15 5:05 PM
MODULE • Chemistry FORM 4
107 © Nilam Publication Sdn. Bhd.
5U
NIT
1 Complete the table below / Lengkapkan jadual di bawah:
ElectrolyteElektrolit
ElectrodeElektrod
Factor that affects electrolysisFaktor yang
mempengaruhi elektrolisis
Ions presentIon yang hadir
Half equation at the anode and observation
Persamaan setengah di anod dan pemerhatian
Half equation at the cathode and observation
Persamaan setengah di katod dan pemerhatian
Dilute sulphuric acidAsid sulfurik cair
CarbonKarbon
Position of ion in the Electrochemical SeriesKedudukan ion dalam Siri Elektrokimia
H+, SO42–, OH– 4OH– 2H2O + O2 + 4e
Colourless gas bubbles are released.Gelembung gas tak berwarna dibebaskan.
2H+ + 2e H2
Colourless gas bubbles are released.Gelembung gas tak berwarna dibebaskan.
Concentrated hydrochloric acidAsid hidroklorik pekat
CarbonKarbon
Concentration of electrolyteKepekatan elektrolit
H+, Cl–, OH– 2Cl– Cl2 + 2eGreenish yellow gas is released.Gas kuning kehijauandibebaskan.
2H+ + 2e H2
Colourless gas bubbles are released.Gelembung gas tak berwarna dibebaskan.
Silver nitrate solutionLarutan argentum nitrat
CarbonKarbon
Position of ion in the Electrochemical SeriesKedudukan ion dalam Siri Elektrokimia
Ag+, NO3–, H+,
OH–4OH– 2H2O + O2 + 4eColourless gas bubbles are released.Gelembung gas tak berwarna dibebaskan.
Ag+ + e AgGrey shiny solid deposited.Pepejal kelabu berkilatterenap.
Silver nitrate solutionLarutan argentum nitrat
SilverArgentum
Type of electrodeJenis elektrod
Ag+, NO3–, H+,
OH–Ag Ag+ + eAnode becomes thinner.Anod menjadi semakin nipis.
Ag+ + e AgGrey shiny solid deposited.Pepejal kelabu berkilatterenap
Dilute potassium iodide solutionLarutan kalium iodida cair
CarbonKarbon
Position of ion in the Electrochemical SeriesKedudukan ion dalam Siri Elektrokimia
K+, I–, H+, OH– 4OH– 2H2O + O2 + 4eColourless gas bubbles are released.Gelembung gas tak berwarna dibebaskan.
2H+ + 2e H2
Colourless gas bubbles are released.Gelembung gas tak berwarna dibebaskan.
Concentrated potassium iodide solutionLarutan kalium iodida pekat
CarbonKarbon
Concentration of electrolyteKepekatan elektrolit
K+, I–, H+, OH– 2I– I2 + 2eBrown solution formed.Larutan perang terhasil.
2H+ + 2e H2
Colourless gas bubbles are released.Gelembung gas tak berwarna dibebaskan.
Dilute potassium sulphate solutionLarutan kalium sulfat cair
CarbonKarbon
Position of ion in the Electrochemical SeriesKedudukan ion dalam Siri Elektrokimia
K+, SO42–, H+,
OH–4OH– 2H2O + O2 +4eColourless gas bubbles are released.Gelembung gas tak berwarna dibebaskan.
2H+ + 2e H2
Colourless gas bubbles are released.Gelembung gas tak berwarna dibebaskan.
2 Electrolysis is carried out on dilute potassium chloride solution using carbon electrodes. Explain how this electrolysis occurs. Use a labelled diagram to explain your answer.
Proses elektrolisis dijalankan ke atas larutan kalium klorida cair menggunakan elektrod karbon. Jelaskan bagaimana proses elektrolisis ini berlaku. Gunakan gambar rajah berlabel untuk menerangkan jawapan anda.
Set-upofapparatus/Susunan radas:
Carbon electrodeElektrod karbon
Carbon electrodeElektrod karbon
Dilute potassium chloride solutionLarutan kalium klorida
Exercise / Latihan
05 Chap 5 ChemF4 Bil(FSY5p) new.indd 107 9/18/15 5:05 PM
MODULE • Chemistry FORM 4
© Nilam Publication Sdn. Bhd. 108
5U
NIT
Explanation/Penerangan:– Potassium chloride solution consists of K+, H+, Cl–
and OH– ions that move freely.
Larutan kalium klorida mengandungi ion K +, H +, Cl – dan OH –
yang bergerak bebas.– Cl–
ion and OH– ion move to the anode.
Ion Cl – dan ion OH –
bergerak ke anod.– OH–
ion is lower than Cl– ion in the Electrochemical Series.
Ion OH – terletak di bawah ion Cl –
dalam Siri Elektrokimia.– OH– ion is selectively discharged by releasing electrons to form oxygen and water molecules. Ion OH –
dipilih untuk dinyahcaskan dengan melepaskan elektron membentuk molekul oksigen dan air .– Half equation / Persamaan setengah: 4OH– 2H2O + O2 + 4e .– H+ ion is lower than K+ ion in the Electrochemical Series. Ion H +
terletak di bawah ion K + dalam Siri Elektrokimia.
– H+ ion is selectively discharged by receiving electrons to form hydrogen molecules. Ion H +
dipilih untuk dinyahcaskan dengan menerima elektron membentuk molekul hidrogen .– Half equation / Persamaan setengah: 2H + + 2e H2 .
3 Describe an experiment to determine the product of electrolysis copper(II) sulphate solution with carbon electrode. Your answer should include the observation, confirmatory test for the product at the anode and half equation at the electrode.
Huraikan satu eksperimen untuk menentukan hasil elektrolisis larutan kuprum(II) sulfat menggunakan elektrod karbon. Dalam jawapan anda perlu disertakan pemerhatian, ujian pengesahan untuk hasil yang terbentuk di anod dan persamaan setengah bagi tindak balas yang berlaku di elektrod.
Answer/Jawapan: Apparatus/Radas : Battery / power supply, carbon electrodes, wire, electrolytic cell, test tube, Ammeter [from a labelled diagram]
Bateri/bekalan kuasa, elektrod karbon, wayar, sel elektrolisis, tabung uji, ammeter (dari rajah berlabel)
Material/Bahan : 1 mol dm–3 copper(II) sulphate solution / Larutan kuprum(II) sulfat 1 mol dm–3
Carbon electrodesElektrod karbon
Copper(II) sulphate solutionLarutan kuprum(II) sulfat
Procedure/Langkah:(a) Pour 1 mol dm–3
copper(II) sulphate solution in the electrolytic cell until it is half full . Masukkan larutan kuprum(II) sulfat 1 mol dm–3
ke dalam sel elektrolisis sehingga separuh penuh .(b) The apparatus is set up as shown in the diagram. Fill the test tube with copper(II) sulphate solution and invert
the test tube on the anode . Radas disusunkan seperti dalam gambar rajah. Isi tabung uji dengan larutan kuprum(II) sulfat dan terbalikkan
tabung uji itu pada anod .(c) Carbon electrodes are connected to batteries using connecting wire. Elektrod karbon disambung kepada bateri menggunakan wayar penyambung.(d) Collect the gas produced at the anode . Kumpulkan gas yang terhasil di anod .(e) Gas produced at the anode is tested with a glowing wooden splinter . Gas yang terhasil di anod diuji dengan kayu uji berbara .
05 Chap 5 ChemF4 Bil(FSY5p) new.indd 108 9/18/15 5:05 PM
MODULE • Chemistry FORM 4
109 © Nilam Publication Sdn. Bhd.
5U
NIT
Observationandhalfequation/Pemerhatian dan persamaan setengah:Electrodes
ElektrodObservationPemerhatian
Confirmatory testUjian pengesahan
Half equationPersamaan setengah
CathodeKatod
Brown solid deposited.Pepejal perang terenap. – Cu2+ + 2e Cu
AnodeAnod
Colourless gas bubbles are released.Gelembung gas tak berwarna dibebaskan.
– Insert the glowing wooden splinter into the test tube. Masukkan kayu uji berbara ke dalam tabung uji.– The glowing wooden splinter is lighted up. Kayu uji berbara menyala.
4OH– 2H2O + O2 + 4e
4 Copper(II) sulphate solution is electrolysed using copper electrodes. Larutan kuprum(II) sulfat dielektrolisis dengan menggunakan elektrod kuprum.
(a) Write the formula of all the anions present in the solution. / Tuliskan formula semua anion yang terdapat dalam larutan itu.SO4
2–, OH–
(b) Write the half equation for the reaction at the / Tuliskan persamaan setengah untuk tindak balas di(i) anode / anod : Cu Cu2+ + 2e
(ii) cathode / katod : Cu2+ + 2e Cu
(c) (i) From your observations, what happen to the intensity of the blue colour of the copper(II) sulphate solution during electrolysis? / Daripada pemerhatian anda, apakah yang berlaku ke atas keamatan warna biru larutan kuprum(II) sulfat semasa proses elektrolisis?The intensity of the blue colour of copper(II) sulphate remains unchanged.
Keamatan warna biru kuprum(II) sulfat tidak berubah.(ii) Explain your answer. / Jelaskan jawapan anda.
The number of copper(II) ions become copper atoms at the cathode is equal to the number of copper atoms become
copper(II) ions at the anode.
Bilangan ion kuprum(II) menjadi atom kuprum di katod adalah sama dengan bilangan atom kuprum menjadi ion
kuprum(II) di anod.(d) If the experiment is repeated with the copper electrodes being replaced by carbon electrodes, state the name of the products
formed at the Jika eksperimen diulangi dengan menggantikan elektrod kuprum dengan elektrod karbon, namakan hasil yang terbentuk di
(i) anode / anod : Oxygen / Oksigen (ii) cathode / katod: Copper / Kuprum
5 The diagram below shows the set-up of apparatus of an electrolytic cell. Rajah di bawah menunjukkan susunan radas bagi sel elektrolisis.
Copper(II) nitrate solutionLarutan kuprum(II) nitrat
Carbon electrode PElektrod karbon P
Carbon electrode QElektrod karbon Q
(a) Write the formula of all ions present in copper(II) nitrate solution. Tuliskan formula semua ion yang hadir dalam larutan kuprum(II) nitrat.
Cu2+, NO3–, H+ , OH–
(b) Write the half equation for the reaction at the / Tuliskan persamaan setengah untuk tindak balas di electrode P / elektrod P : Cu2+ + 2e Cu electrode Q / elektrod Q : 4OH – 2H2O + O2 + 4e
(c) (i) What is the colour of copper(II) nitrate / Apakah warna larutan kuprum(II) nitrat?Blue / Biru
(ii) What happens to the intensity of the colour of copper(II) nitrate solution? Explain your answer. Apakah yang berlaku kepada keamatan warna larutan kuprum(II) nitrat? Jelaskan jawapan anda.
The intensity of the blue colour of copper(II) nitrate solution decreases. The concentration of Cu2+ decreases because copper(II)
ions receive electrons to form copper atom at the cathode. /Keamatan warna biru larutan kuprum(II) nitrat berkurang.
Kepekatan ion Cu2+ berkurang kerana ion kuprum(II) menerima elektron untuk membentuk atom kuprum di katod.
05 Chap 5 ChemF4 Bil(FSY5p) new.indd 109 9/18/15 5:05 PM
MODULE • Chemistry FORM 4
© Nilam Publication Sdn. Bhd. 110
5U
NIT
Electrolysis in Industry / Elektrolisis dalam Industri
1 Three uses of electrolysis in industries are / Tiga kegunaan elektrolisis dalam industri ialah:
ApplicationAplikasi
ExampleContoh
ElectrolyteElektrolit
Anode / Half equationAnod / Persamaan setengah
Cathode / Half equationKatod / Persamaan setengah
(a) Electroplating Penyaduran
logam
Silver electroplatingPenyaduran perak
Silver nitrate solutionLarutan argentum nitrat
Anode / Anod :Silver metal / Logam argentum
Half equation / Persamaan setengah:Ag Ag+ + e
Cathode / Katod :Metal to be electroplated/Logam yang disadurHalf equation / Persamaan setengah:
Ag+ + e Ag
(b) Purification of metal
Penulenan logam
Purification of copperPenulenan kuprum
Copper(II) sulphate solutionLarutan kuprum(II) sulfat
Anode / Anod :Impure copper / Kuprum tak tulen
Half equation / Persamaan setengah:Cu Cu2+ + 2e
Cathode / Katod :Pure copper / Kuprum tulen
Half equation / Persamaan setengah:Cu2+ + 2e Cu
(c) Metal extraction
Pengekstrakan logam
Extraction of aluminiumPengekstrakan aluminium
Molten aluminium oxideAluminium oksida lebur
Anode / Anod :Carbon / Karbon
Half equation / Persamaan setengah:2O2– O2 + 4e
Cathode / Katod :Carbon / Karbon
Half equation / Persamaan setengah:Al3+ + 3e Al
2 The following diagram shows the aluminium extraction process. / Rajah di bawah menunjukkan proses pengekstrakan aluminium.Substance Z / Bahan Z
Substance YBahan Y
Substance WBahan W
Substance X + cryoliteBahan X + kriolit
(a) State the name of the following substances: / Nyatakan nama bahan-bahan berikut: W : Liquid aluminium / Cecair aluminium X : Molten aluminium oxide / Leburan aluminium oksida
Y : Carbon / Karbon Z : Carbon / Karbon
(b) Which substance acts as anode and cathode? / Bahan yang manakah bertindak sebagai anod dan katod? Anode / Anod : Z Cathode / Katod : Y
(c) State the name of the product at anode and cathode. / Namakan hasil yang diperoleh di anod dan katod. Anode / Anod : Oxygen / Oksigen Cathode / Katod : Aluminium / Aluminium
(d) Write the ionic equation for the reactions at / Tuliskan persamaan ion bagi tindak balas yang berlaku di Anode / Anod : 2O2– O2 + 4e Cathode / Katod : Al3+ + 3e Al
(e) Why is cryolite added to X? / Mengapakan kriolit ditambah ke dalam X?To reduce the melting point of aluminium oxide (from 2 045 °C to 900 °C ).
Untuk menurunkan takat lebur aluminium oksida (dari 2 045 °C ke 900 °C).
3 The diagram below shows the set-up of apparatus used in the purification of copper. Rajah di bawah menunjukkan susunan radas yang digunakan untuk proses penulenan kuprum.
Electrode XElektrod X
Electrode YElektrod Y
Electrolyte ZElektrolit Z
05 Chap 5 ChemF4 Bil(FSY5p) new.indd 110 9/18/15 5:05 PM
MODULE • Chemistry FORM 4
111 © Nilam Publication Sdn. Bhd.
5U
NIT
(a) State the name of the substance used as: / Nyatakan nama bahan yang dijadikan sebagai: electrode X / elektrod X : Impure copper / Kuprum tidak tulen
electrode Y / elektrod Y : Pure copper / Kuprum tulen
electrolyte Z / elektrolit Z : Copper(II) sulphate solution / Larutan kuprum(II) sulfat
(b) Tuliskan persamaan setengah yang berlaku di / Write the half equation that occur at the electrode X / elektrod X : Cu Cu2+ + 2e electrode Y / elektrod Y : Cu2+ + 2e Cu
(c) What are the observations at the / Apakah pemerhatian di electrode X / elektrod X : Electrode becomes thinner / Elektrod semakin nipis
electrode Y / elektrod Y : Brown solid deposited / Logam perang terenap
4 To purify an impure metal / Untuk menulenkan logam tak tulen:(a) The impure metal is used as the anode. / Logam tak tulen dijadikan sebagai anod.(b) The pure metal is used as the cathode. / Logam tulen dijadikan sebagai katod.(c) The electrolyte used is a salt solution containing the ions of the purifying metal. Elektrolit adalah larutan garam yang mengandungi ion logam yang hendak ditulenkan.
5 A student intends to electroplate an iron spoon with copper. Describe a laboratory experiment to electroplate the iron spoon. Your answer should involve the following: / Seorang pelajar bercadang untuk menyadurkan sebatang sudu besi dengan kuprum. Huraikan satu eksperimen di dalam makmal untuk menyadur sebatang sudu besi. Jawapan anda perlu mengandungi:– A labelled diagram showing the set-up of apparatus. / Rajah berlabel menunjukkan susunan radas.– Procedure. / Kaedah.– Half equation for the reactions at both electrodes. / Persamaan setengah untuk tindak balas di kedua-dua elektrod.– Observation at both electrodes. / Pemerhatian di kedua-dua elektrod.
Answer/Jawapan:
CopperKuprumCopper(II) nitrate solutionLarutan kuprum(II) nitrat
Iron spoonSudu besi
Procedure/Kaedah:(a) Copper plate and iron spoon are cleaned with sand paper .
Kepingan kuprum dan sudu besi dibersihkan dengan kertas pasir .(b) Copper(II) nitrate solution is poured into a beaker until half full .
Larutan kuprum(II) nitrat dituangkan ke dalam bikar sehingga separuh penuh .(c) Iron spoon is then connected to the negative terminal of battery while the copper plate is connected to the positive
terminal of the battery using connecting wire. // Iron spoon is made as cathode while copper plate is made as anode.
Sudu besi disambungkan kepada terminal negatif bateri dan kepingan kuprum disambungkan kepada terminal positif bateri menggunakan wayar penyambung. // Sudu besi dijadikan katod dan kepingan kuprum dijadikan anod.
(d) The iron spoon and the copper plate are dipped in the copper(II) nitrate solution as shown in the diagram.
Sudu besi dan plat kuprum dicelup ke dalam larutan kuprum(II) nitrat seperti ditunjukkan dalam rajah.(e) The circuit is completed / Litar dilengkapkan .(f) Half equation at the cathode / Persamaan setengah di katod: Cu2+ + 2e Cu .(g) Observation of the cathode: Brown solid is deposited / Pemerhatian di katod: pepejal perang terenap.(h) Half equation at the anode / Persamaan setengah di anod: Cu Cu2+ + 2e .(i) Observation of the anode: Copper plate becomes thinner / Pemerhatian di anod: Kuprum menipis .
05 Chap 5 ChemF4 Bil(FSY5p) new.indd 111 9/18/15 5:05 PM
MODULE • Chemistry FORM 4
© Nilam Publication Sdn. Bhd. 112
5U
NIT
6 To electroplate an object with metal / Untuk menyadur sesuatu objek dengan logam:(a) The metal object to be electroplated is made to be cathode / Objek yang hendak disadur dijadikan katod .(b) The electroplating metal is made to be anode / Logam penyadur dijadikan anod .(c) The electrolyte used is an aqueous salt solution containing the ions of the electroplating metal. Elektrolit yang digunakan adalah larutan akueus garam yang mengandungi ion logam penyadur.
Electrochemical Series / Siri Elektrokimia
1 Electrochemical Series is an arrangement of metals according to their tendency to release electrons to form a positive ion.
Siri Elektrokimia ialah susunan logam mengikut kecenderungan melepaskan elektron membentuk ion bercas positif .
2 The position of metal atoms in Electrochemical Series / Kedudukan atom logam dalam Siri Elektrokimia:
K, Na, Ca, Mg, Al, Zn, Fe, Sn, Pb, Cu, Ag
Tendency of metal atom to release/donate electrons increases (electropositivity increases)Kecenderungan untuk atom logam melepaskan/menderma elektron bertambah (keelektropositifan bertambah)
3 The position of metal ions (cation) in the Electrochemical Series / Kedudukan ion logam (kation) dalam Siri Elektrokimia:
K+, Na+, Ca2+, Mg2+, Al3+, Zn2+, Fe2+, Sn2+, Pb2+, *H+, Cu2+, Ag+
Tendency of metal ion (cation) to receive/gain electrons increasesKecenderungan untuk ion logam (kation) untuk menerima elektron bertambah
*H+isalsointheseriesofionbecauseitispresentinaqueoussolutionofanyelectrolyte(saltsolution/acid/alkali) * H+ juga terdapat dalam siri ion kerana kehadiran ion H+ dalam elektrolit larutan akueus (larutan garam/asid/alkali)
Metal Displacement Reaction / Tindak Balas Penyesaran Logam
1 The metal which is situated at a higher position (higher tendency to release electron) in the Electrochemical Series is able to displace metals below it from its salt solution .
Logam yang berada di kedudukan atas (kecenderungan melepaskan elektron yang tinggi) dalam Siri Elektrokimia dapat menyesarkan logam yang di bawahnya daripada larutan garam logam tersebut.
2 Example / Contoh:
Experiment / Eksperimen Observation / Pemerhatian Remark / Catatan
CopperKuprum
Silver nitrate solutionLarutan argentum nitrat
– Copper strip becomes thinner .
Kepingan kuprum menipis .
– A grey solid deposited.
Pepejal kelabu terenap.
– The colourless solution turns blue.
Larutan tidak berwarna bertukar menjadi biru.
Inference / Inferens:– The grey solid is silver . Pepejal kelabu adalah argentum .– The blue solution is copper(II) nitrate . Larutan biru adalah kuprum(II) nitrat .Explanation / Penerangan:– Silver ion receives electrons to form silver atom. Ion argentum menerima elektron membentuk atom argentum .– Copper atom releases electrons to form copper(II) ion . Atom kuprum melepaskan elektron membentuk ion kuprum(II) .– Copper has displaced silver from silver nitrate solution. Kuprum telah menyesarkan argentum dari larutan argentum nitrat. Cu + 2AgNO3 Cu(NO3)2 + 2Ag .– Copper is more electropositive than silver// Copper is above
silver in the Electrochemical Series of metal. Kuprum adalah lebih elektropositif daripada argentum //Kuprum
terletak di atas argentum dalam Siri Elektrokimia logam.
05 Chap 5 ChemF4 Bil(FSY5p) new.indd 112 9/18/15 5:05 PM
MODULE • Chemistry FORM 4
113 © Nilam Publication Sdn. Bhd.
5U
NIT
MagnesiumMagnesium
Copper(II) sulphate solutionLarutan kuprum(II) sulfat
Magnesium strip becomes thinner .
Kepingan magnesium menipis .
The brown solid deposited.Pepejal perang terenap.The blue solution turns colourless.Larutan biru bertukar menjadi tidak berwarna.
Inference / Inferens:– The brown solid is copper . Pepejal perang adalah kuprum .– The colourless solution is magnesium sulphate . Larutan tidak berwarna adalah magnesium sulfat .Explanation / Penerangan:– Copper(II) ion receives electrons to form copper atom.
Ion kuprum(II) menerima elektron membentuk atom kuprum.– Magnesium atom releases electrons to form magnesium ion . Atom magnesium melepaskan elektron membentuk ion magnesium .– Magnesium has displaced copper from copper(II) sulphate solution. Magnesium telah menyesarkan kuprum dari larutan kuprum(II) sulfat.
Mg + CuSO4 MgSO4 + Cu .– Magnesium is more electropositive than copper// Magnesium is
above copper in the Electrochemical Series of metal. Magnesium adalah lebih elektropositif daripada kuprum//
Magnesium terletak di atas kuprum dalam Siri Elektrokimia logam.
Copper / Kuprum
Zinc sulphate solutionLarutan zink sulfat
No observable changes.Tiada perubahan yang dapat diperhatikan.
Inference / Inferens:No reaction occur.Tiada tindak balas berlaku.Explanation / Penerangan:– Copper cannot displace zinc from zinc sulphate solution.
Kuprum tidak boleh menyesarkan zink daripada larutan zink sulfat.
– Copper is less electropositive than zinc// Copper is below zinc in the Electrochemical Series of metal.
Kuprum adalah kurang elektropositif daripada zink // Kuprum terletak di bawah zink dalam Siri Elektrokimia logam.
Voltaic Cell (Chemical Cell) / Sel Ringkas (Sel Kimia)
1 A cell that produces electrical energy when chemical reactions occur in it. Sel yang menghasilkan tenaga elektrik apabila berlaku tindak balas kimia di dalamnya.
2 Energy change in voltaic cell is from chemical energy to electrical energy . Perubahan tenaga dalam sel ringkas ialah dari tenaga kimia kepada tenaga elektrik .
3 Produced when two different metals are dipped in an electrolyte and are connected by an external circuit . Terhasil apabila dua logam berlainan dicelup dalam elektrolit dan disambung dengan litar luar .
4 The voltage of chemical cell depends on the distance between the two metals in the Electrochemical Series, where the further the distance between them, the higher is the voltage.
Voltan sel kimia bergantung pada jarak antara dua logam dalam Siri Elektrokimia di mana semakin jauh dua logam dalam Siri Elektrokimia, semakin tinggi voltannya.
5 A more electropositive metal becomes the negative terminal of the cell. A less electropositive metal becomes the positive terminal:
Logam yang lebih elektropositif akan menjadi terminal negatif sel. Logam yang kurang elektropositif akan menjadi terminal positif sel:
05 Chap 5 ChemF4 Bil(FSY5p) new.indd 113 9/18/15 5:05 PM
MODULE • Chemistry FORM 4
© Nilam Publication Sdn. Bhd. 114
5U
NIT
Electrical current produced is detected by the galvanometer (Chemical energy Electrical energy)Arus elektrik terhasil dikesan oleh galvanometer (Tenaga kimia Tenaga elektrik)
Negative terminal / Terminal negatif : • Moreelectropositive metal. Logam lebih elektropositif.• Metal atom will release electrons that will
flow through the external circuit. Metal atom becomes metal ion (becomesthinner).
Atom logam akan melepaskan elektron yang akan mengalir di litar luar. Atom logam menjadi ion logam (semakin nipis).
Positive terminal / Terminal positif : • Lesselectropositive metal. Logam kurang elektropositif.• The electrons that flow from the external
circuit are received by thepositiveionintheelectrolyte through this terminal.
Elektron yang akan mengalir dari litar luar diterima oleh ion positif dalam elektrolit melalui terminal ini.
_ +
G
_ +
V
6 Example of simple voltaic cell / Contoh voltan sel ringkas:
MagnesiumMagnesium
Copper(II) sulphate solutionLarutan kuprum(II) sulfat
CopperKuprum
_ +
G
_ +
V
(a) Magnesium electrode is the negative terminal because magnesium is more electropositive than copper :
Elektrod magnesium adalah terminal negatif kerana magnesium lebih elektropositif daripada kuprum :
– Magnesium atom releases electrons to form magnesium ion, Mg 2+.
Atom magnesium melepaskan elektron untuk membentuk ion magnesium, Mg2+.
– Half equation/ Persamaan setengah: Mg Mg2+ + 2e .
– Magnesium electrode becomes thinner / Elektrod magnesium menjadi nipis .
– Electron flows through external circuit to the copper electrode.
Elektron mengalir melalui litar luar ke elektrod kuprum .
(b) Copper electrode is the positive terminal because copper is less electropositive than magnesium :
Elektrod kuprum adalah terminal positif kerana kuprum kurang elektropositif daripada magnesium :– Electrons from magnesium flow through external circuit to copper electrode. Elektron dari magnesium mengalir melalui litar luar ke elektrod kuprum.
– Copper(II) ion in the electrolyte receives electron to form copper atom.
Ion kuprum(II) dalam elektrolit menerima elektron untuk membentuk atom kuprum.
– Half equation / Persamaan setengah : Cu2+ + 2e Cu .
– Brown solid is deposited on the surface of copper electrode.
Pepejal perang terenap di permukaan elektrod kuprum.
(c) The concentration of copper(II) sulphate decreases because copper(II) ions discharged to form copper atom at the
positive terminal. The intensity of blue colour of copper(II) sulphate solution decreases.
Kepekatan larutan kuprum(II) sulfat berkurang kerana ion kuprum(II) dinyahcaskan kepada atom kuprum. Keamatan warna biru larutan kuprum(II) sulfat berkurang.
If the magnesiummetalisreplacedwithazincmetal, the voltagereading decreases because zinc is nearer to copper in the Electrochemical Series.
Jika logam magnesium digantikan dengan logam zink, bacaan voltan akan berkurang kerana zink lebih dekat dengan kuprum dalam Siri Elektrokimia.
05 Chap 5 ChemF4 Bil(FSY5p) new.indd 114 9/18/15 5:05 PM
MODULE • Chemistry FORM 4
115 © Nilam Publication Sdn. Bhd.
5U
NIT
7 Daniell cell / Sel Daniell(a) It is an example of voltaic cell which consists of zinc electrode dipped in zinc sulphate solution, copper electrode dipped in
copper(II) sulphate solution and connected by asaltbridgeorporouspot. Merupakan satu contoh sel kimia yang terdiri daripada elektrod zink yang dicelup ke dalam larutan zink sulfat, elektrod
kuprum dicelupkan ke dalam larutan kuprum(II) sulfat dan dihubungkan dengan titian garam atau pasu berliang.Zn/ZnSO4//CuSO4/Cu
(b) The function of porous pot or salt bridge is to allowtheflowofionsthroughit so that the electric circuit is completed. Fungsi pasu berliang atau titian garam adalah untuk membenarkan ion-ion mengalir melaluinya dan melengkapkan litar.(c) The diagram below shows the set-up of apparatus of Daniell cell. Rajah di bawah menunjukkan susunan radas bagi sel Daniell.
CopperKuprum
Zinc / ZinkZinc sulphate solutionLarutan zink sulfatPorous potPasu berliang
Copper(II) sulphate solutionLarutan kuprum(II) sulfat
CopperKuprum
ZincZinkZinc sulphate solutionLarutan zink sulfat
Copper(II) sulphate solutionLarutan kuprum(II) sulfat
Sulphuric acidAsid sulfurik
(d) Zinc electrode is the negative terminal because zinc is more electropositive than copper :
Elektrod zink adalah terminal negatif kerana zink adalah lebih elektropositif daripada kuprum :
– Zinc atom releases electron to form zinc ion, Zn2+.
Atom zink melepaskan elektron untuk membentuk ion zink, Zn2+.
– Half equation / Persamaan setengah : Zn Zn2+ + 2e .
– Zinc electrode becomes thinner / Elektrod zink menjadi nipis .
– Electrons flow through external circuit to the copper electrode.
Elektron mengalir melalui litar luar ke elektrod kuprum .
(e) Copper electrode is the positive terminal because copper is less electropositive than zinc :
Elektrod kuprum adalah terminal positif kerana kuprum kurang elektropositif daripada zink :
– Electrons from zinc electrode flow through external circuit to copper electrode. Elektron dari zink mengalir melalui litar luar ke elektrod kuprum.
– Copper(II) ion in the electrolyte receives electron to form copper atom.
Ion kuprum(II) dalam elektrolit menerima elektron untuk membentuk atom kuprum.
– Half equation / Persamaan setengah : Cu2+ + 2e Cu .
– Brown solid is deposited on the surface of copper electrode.
Pepejal perang terenap di permukaan elektrod kuprum.
(f) The concentration of copper(II) sulphate solution decreases because copper(II) ions are discharged to copper atoms.
The intensity of blue colour of copper(II) sulphate solution decreases.
Kepekatan larutan kuprum(II) sulfat berkurang kerana ion kuprum(II) telah dinyahcaskan kepada atom kuprum. Keamatan warna biru larutan kuprum(II) sulfat berkurang.
(g) If zinc metal is replaced with a magnesium metal and zinc sulphate solution is replaced with magnesium sulphate solution,
the voltage reading increases because magnesium is further from copper in the Electrochemical Series.
Jika logam zink digantikan dengan logam magnesium dan larutan zink sulfat digantikan dengan larutan magnesium sulfat,
bacaan voltan bertambah kerana jarak antara magnesium dengan kuprum lebih jauh daripada jarak antara zink dengan kuprum dalam Siri Elektrokimia.
05 Chap 5 ChemF4 Bil(FSY5p) new.indd 115 9/18/15 5:05 PM
MODULE • Chemistry FORM 4
© Nilam Publication Sdn. Bhd. 116
5U
NIT
8 Four main uses of the Electrochemical Series: Empat kegunaan utama Siri Elektrokimia:
(a) Topredicttheterminalofchemicalcell Untuk meramalkan terminal sel kimia
– The more electropositive metal is the negative terminal of the cell. Logam yang lebih elektropositif ialah terminal negatif sel.– The less electropositive metal is the positive terminal of the cell. Logam yang kurang elektropositif ialah terminal positif sel.
(b) Topredictthevoltageofchemicalcell Untuk meramalkan voltan sel kimia
– The further the distance between two metals in the Electrochemical Series, the higher is the voltage of the chemical cell. Semakin jauh jarak antara dua logam dalam Siri Elektrokimia, semakin tinggi bacaan voltan sel kimia.
(c) Topredictthemetaldisplacementreactions Untuk meramalkan tindak balas penyesaran logam
– The more electropositive metal can displace a less electropositive metal from its salt solution.– Logam yang lebih elektropositif dapat menyesarkan logam yang kurang elektropositif daripada larutan garamnya.
(d) Topredicttheselectediontobedischargedattheelectrodeinanelectrolysis Untuk meramalkan pemilihan ion untuk dinyahcas di elektrod dalam proses elektrolisis
1 The table below shows the results of an experiment to construct the Electrochemical Series through the ability of metals to displace other metals from their salt solution.
Jadual di bawah menunjukkan keputusan eksperimen untuk membina Siri Elektrokimia berdasarkan keupayaan suatu logam untuk menyesarkan logam lain dari larutan garamnya.
Experiment I / Eksperimen I Experiment II / Eksperimen II
Zinc / Zink
P nitrate solutionLarutan P nitrat
Zinc / Zink
R nitrate solutionLarutan R nitrat
Metal P is displaced, blue colour solution turns colourless.Logam P disesarkan, larutan biru bertukar menjadi tanpa warna.
No reaction.Tiada tindak balas.
(a) Based on the results in the table, arrange metal P, zinc and R in descending order of electropositivity. Berdasarkan keputusan dalam jadual, susunkan logam P, zink dan R dalam tertib menurun keelektropositifan.
R, Zn, P
(b) Based on the observation in Experiment I, / Berdasarkan pemerhatian dalam Eksperimen I,(i) name a suitable metal for P. / namakan logam yang sesuai bagi P.
Copper / Kuprum
(ii) zinc can displace metal P from P nitrate solution. Explain. zink boleh menyesarkan logam P daripada larutan P nitrat. Terangkan.
Zinc is more electropositive than P.
Zink lebih elektropositif daripada P.
(iii) write the chemical equation for the reaction. tuliskan persamaan kimia untuk tindak balas.
Zn + Cu(NO3)2 Zn(NO3)2 + Cu
Exercise / Latihan
05 Chap 5 ChemF4 Bil(FSY5p) new.indd 116 9/18/15 5:05 PM
MODULE • Chemistry FORM 4
117 © Nilam Publication Sdn. Bhd.
5U
NIT
2 The diagram below shows the set-up of the apparatus to arrange metals W, X, Y and Z based on the potential difference of the metals.
Rajah di bawah menunjukkan susunan radas bagi eksperimen untuk menentukan kedudukan logam W, X, Y dan Z berdasarkan beza upaya logam.
Metal electrodeElektrod logam
Metal electrodeElektrod logam
Electrolyte / Elektrolit
V
The table below shows the results of the experiment. Jadual di bawah menunjukkan keputusan eksperimen.
Pair of metalsPasangan logam
Potential difference (V)Beza keupayaan (V)
Negative terminalTerminal negatif
W and X W dan X 0.50 X
X and YX dan Y 0.30 Y
W and ZW dan Z 1.10 Z
(a) Arrange metals W, X, Y and Z in descending order of the electropositivity of metal. Susunkan logam W, X, Y dan Z dalam tertib menurun keelektropositifan logam.
Z, Y, X, W
(b) (i) Metals X and Z are used as electrodes in the diagram. State which metal acts as positive terminal. Logam X dan Z digunakan sebagai elektrod dalam rajah. Nyatakan logam yang manakah akan bertindak sebagai
terminal positif.Metal X / Logam X
(ii) Give reason for your answer in (b)(i). Berikan sebab untuk jawapan anda di (b)(i).
Metal X is less electropositive than metal Z.
Logam X kurang elektropositif daripada logam Z.
(c) Predict the voltage of the cell in (b)(i). Ramalkan nilai voltan dalam sel di (b)(i).
0.6 V
3 The diagram below shows the set-up of apparatus for two types of cell. Rajah di bawah menunjukkan susunan radas untuk dua jenis sel.
Cell X / Sel X Cell Y / Sel Y
CopperKuprum
CopperKuprum
ZincZink
Copper(II) sulphate solutionLarutan kuprum(II) sulfat
05 Chap 5 ChemF4 Bil(FSY5p) new.indd 117 9/18/15 5:05 PM
MODULE • Chemistry FORM 4
© Nilam Publication Sdn. Bhd. 118
5U
NIT
Complete the following table to compare cell X and cell Y : Lengkapkan jadual berikut untuk membandingkan sel X dan sel Y :
DescriptionPerkara
Cell XSel X
Cell YSel Y
Type of cellJenis sel Electrolytic cell / Sel elektrolisis Chemical cell / Sel kimia
The energy changePerubahan tenaga
Electrical energy Chemical energyTenaga elektrik Tenaga kimia
Chemical energy Electrical energyTenaga kimia Tenaga elektrik
Ion presence in the electrolyteIon hadir dalam elektrolit
Cu2+, H+, SO42–, OH– Cu2+, H+, SO4
2–, OH–
ElectrodeElektrod
Anode / Anod: Copper / Kuprum
Cathode / Katod: Copper / KuprumNegative terminal / Terminal negatif : Zinc / Zink
Positive terminal / Terminal positif : Copper / Kuprum
Half equationPersamaan setengah
Anode / Anod: Cu Cu2+ + 2e
Cathode / Katod: Cu2+ + 2e CuNegative terminal / Terminal negatif : Zn Zn2+ + 2e
Positive terminal / Terminal positif : Cu2+ + 2e Cu
ObservationPemerhatian
Anode / Anod: Copper electrode becomes thinnerElektrod kuprum semakin nipis
Cathode / Katod: Brown solid deposited / Pepejal perang terenap
Electrolyte / Elektrolit: Intensity of blue colour of copper(II) sulphate solutionremains unchanged / Keamatan warna biru larutankuprum(II) sulfat tidak berubah
Negative terminal / Terminal negatif :Zinc electrode becomes thinner/Elektrod zink semakin nipis
Positive terminal / Terminal positif :Brown solid deposited / Pepejal perang terenap
Electrolyte / Elektrolit: Intensity of blue colour of copper(II) sulphate solutiondecreasesKeamatan warna biru larutan kuprum(II) sulfat semakinberkurang
4 The diagram below shows the set-up of apparatus for an experiment. Rajah di bawah menunjukkan susunan radas bagi suatu eksperimen.
Zinc / Zink
Cell A / Sel A Cell B / Sel B
Copper(II) sulphate solution
Larutan kuprum(II) sulfat
Copper(II) sulphate solutionLarutan kuprum(II) sulfat
Zinc sulphate solution
Larutan zink sulfat
V
CopperKuprum
CopperKuprum
Porous potPasu berliang
Anode / Anod+– Cathode / Katod
(a) In the above diagram, label / Dalam gambar rajah di atas, label(i) the positive terminal and negative terminal in Cell A, terminal positif dan terminal negatif bagi Sel A,(ii) anode and cathode in Cell B. anod dan katod bagi Sel B.
(b) What is the energy change in Cell A and Cell B? Apakah perubahan tenaga dalam Sel A dan Sel B? Cell A / Sel A : Chemical energy to electrical energy / Tenaga kimia kepada tenaga elektrik
Cell B / Sel B : Electrical energy to chemical energy / Tenaga elektrik kepada tenaga kimia
(c) What is the function of the porous pot in Cell A? Apakah fungsi pasu berliang dalam Sel A?
To allow the movement of ions through it. / Untuk membolehkan ion mengalir melaluinya.
05 Chap 5 ChemF4 Bil(FSY5p) new.indd 118 9/18/15 5:05 PM
MODULE • Chemistry FORM 4
119 © Nilam Publication Sdn. Bhd.
5U
NIT
(d) Referring to Cell A. Merujuk kepada Sel A.
(i) What is the observation at zinc electrode? Apakah pemerhatian di elektrod zink?
Zinc electrode becomes thinner. / Elektrod zink menipis.
(ii) Write the half equation for the reaction at zinc electrode. Tuliskan persamaan setengah untuk tindak balas di elektrod zink.
Zn Zn2+ + 2e
(iii) What is the observation at copper electrode? Apakah pemerhatian di elektrod kuprum?
Brown solid deposited. / Pepejal perang terenap.
(iv) Write the half equation for the reaction at copper electrode. Tuliskan persamaan setengah untuk tindak balas di elektrod kuprum.
Cu2+ + 2e Cu
(v) After 30 minutes, what is the colour change of the copper(II) sulphate solution? Explain why. Selepas 30 minit, apakah perubahan warna larutan kuprum(II) sulfat? Jelaskan mengapa.
The intensity of blue colour decreases. Copper(II) ions are discharged to form copper atoms. Concentration of
copper(II) ions in copper(II) sulphate solution decreases.
Keamatan warna biru berkurang. Ion kuprum(II) menerima elektron untuk membentuk atom kuprum. Kepekatan
ion kuprum(II) dalam larutan kuprum(II) sulfat berkurangan.
(e) Referring to Cell B. Merujuk kepada Sel B.
(i) What is the observation at the anode? Apakah pemerhatian di anod?
Copper electrode becomes thinner. / Elektrod kuprum menipis
(ii) Write the half equation for the reaction at the anode. Tuliskan persamaan setengah untuk tindak balas di anod.
Cu Cu2+ + 2e
(iii) What is the observation at the cathode? Apakah pemerhatian di katod?
Brown solid deposited. / Pepejal perang terenap
(iv) Write the half equation for the reaction at cathod. Tuliskan persamaan setengah untuk tindak balas di katod.
Cu2+ + 2e Cu
(f) The intensity of blue colour of copper(II) sulphate solution in the Cell B remains unchanged during the experiment. Explain why.
Keamatan warna biru larutan kuprum(II) sulfat dalam Sel B tidak berubah semasa eksperimen. Jelaskan mengapa.The concentration of copper(II) sulphate remain unchanged. The rate of copper(II) ions discharged to copper atom at the
cathode equals to the rate of copper atoms form copper(II) ions at the anode.
Kepekatan kuprum(II) sulfat tidak berubah. Kadar ion kuprum(II) menyahcas kepada atom kuprum di katod sama
dengan kadar atom kuprum mengion membentuk ion kuprum(II) di anod.
05 Chap 5 ChemF4 Bil(FSY5p) new.indd 119 9/18/15 5:05 PM
MODULE • Chemistry FORM 4
© Nilam Publication Sdn. Bhd. 120
5U
NIT
1 Which of the following is an electrolyte? Antara berikut, yang manakah adalah elektrolit? A Glacial ethanoic acid
Asid etanoik glasial B Molten naphthalene
Naftalena lebur 3C Aqueous solution of zinc chloride
Larutan akueus zink klorida D Hydrogen chloride in methylbenzene
Hidrogen klorida dalam metilbenzena2 The diagram below shows the set-up of apparatus used to
electrolyse substance X. Rajah di bawah menunjukkan susunan radas untuk
elektrolisis bahan X.
Carbon electrodesElektrod karbon
Substance XBahan X
HeatPanaskan
Which of the following compounds can light up the bulb when used as substance X?
Antara berikut, yang manakah boleh menyalakan mentol apabila digunakan sebagai bahan X?
A Copper(II) nitrate / Kuprum(II) nitrat 3B Lead(II) iodide / Plumbum(II) iodida C Zinc carbonate / Zink karbonat D Sodium carbonate / Natrium karbonat
3 The diagram below shows the set-up of apparatus for electrolysis of copper(II) sulphate solution.
Rajah di bawah menunjukkan susunan radas untuk elektrolisis larutan kuprum(II) sulfat.
Copper electrode XElektrod kuprum X
Copper electrode YElektrod kuprum Y
Copper(II) sulphate solutionLarutan kuprum(II) sulfat
What can be observed at the electrodes X and Y after 30 minutes?
Apakah yang dapat diperhatikan pada elektrod X dan Y selepas 30 minit?
X Y
3A Copper electrode becomes thinnerElektrod kuprum semakin nipis
Copper electrode becomes thickerElektrod kuprum semakin tebal
B Copper electrode becomes thinner / Elektrod kuprum semakin nipis
Gas bubbles are releasedGelembung gas dibebaskan
C Copper electrode becomes thicker Elektrod kuprum semakin tebal
Copper electrode becomes thinnerElektrod kuprum semakin nipis
D Gas bubbles are releasedGelembung gas dibebaskan
Copper electrode becomes thickerElektrod kuprum semakin tebal
4 The diagram below shows the set-up of apparatus of an electrolysis process.
Rajah di bawah menunjukkan susunan radas untuk proses elektrolisis.
Carbon electrodeElektrod karbon
Carbon electrodeElektrod karbon
ElectrolyteElektrolit
P Q
Which of the following electrolytes produce oxygen gas at electrode Q / Antara elektrolit berikut, yang manakah membebaskan gas oksigen pada elektrod Q?I 1.0 mol dm–3 hydrochloric acid Asid hidroklorik 1.0 mol dm–3 II 1.0 mol dm–3 sulphuric acid Asid sulfurik 1.0 mol dm–3
III 1.0 mol dm–3 potassium iodide solution Larutan kalium iodida 1.0 mol dm–3 IV 1.0 mol dm–3 nitric acid Asid nitrik 1.0 mol dm–3
A I and II only / I dan II sahaja B II and III only / II dan III sahaja 3C II and IV only / II dan IV sahaja D II, III and IV only / II, III dan IV sahaja
5 The table below shows the observation of electrolysis of a substance Q using carbon electrode.
Jadual di bawah menunjukkan pemerhatian bagi elektrolisis bahan Q menggunakan elektrod karbon.
ElectrodeElektrod
ObservationPemerhatian
AnodeAnod
A greenish-yellow gas releasedGas kuning kehijauan terbebas
CathodeKatod
A colorless gas which burns with a ‘pop’ sound is released / Gas tanpa warna terbakardenganbunyi‘pop’dibebaskan
What is substance Q? Apakah bahan Q? 3A 1.0 mol dm–3 of hydrochloric acid
Asid hidroklorik 1.0 mol dm–3
B 1.0 mol dm–3 of sodium nitrate solutionLarutan natrium nitrat 1.0 mol dm–3
C 1.0 mol dm–3 of copper(II) chloride solutionLarutan kuprum(II) klorida 1.0 mol dm–3
D 1.0 mol dm–3 of magnesium bromide solutionLarutan magnesium bromida 1.0 mol dm–3
Objective Questions / Soalan Objektif
05 Chap 5 ChemF4 Bil(FSY5p) new.indd 120 9/18/15 5:05 PM
MODULE • Chemistry FORM 4
121 © Nilam Publication Sdn. Bhd.
5U
NIT
6 The diagram below shows the set-up of apparatus of a chemical cell that shows the direction of electron flow from zinc to metal Q.
Rajah di bawah menunjukkan susunan radas sel kimia yang menunjukkan arah pengaliran elektron dari zink ke logam Q.
Dilute sodium chloride solutionLarutan natrium klorida cair
Q ZincZink
What is metal Q? Apakah logam Q? 3A Copper
Kuprum B Calcium
Kalsium C Aluminium
Aluminium D Magnesium
Magnesium
7 The diagram below shows the set-up of apparatus used to purify impure copper by using electrolysis method.
Rajah di bawah menunjukkan susunan radas yang digunakan untuk menulenkan kuprum tak tulen dengan menggunakan kaedah elektrolisis.
X Y
Electrolyte ZElektrolit Z
Which of the following shows the correct position of pure copper, impure copper and electrolyte Z?
Antara berikut, yang manakah adalah betul untuk kuprum tulen, kuprum tak tulen dan elektrolit Z?
Electrode XElektrod X
Electrode YElektrod Y
Electrolyte ZElektrolit Z
3A Impure copperKuprum tak tulen
Pure copper Kuprum tulen
Copper(II) sulphate solutionLarutan kuprum(II) sulfat
B Pure copperKuprum tulen
Impure copperKuprum tak tulen
Copper(II) sulphate solutionLarutan kuprum(II) sulfat
C Impure copperKuprum tak tulen
Pure copperKuprum tulen
Sulphuric acidAsid sulfurik
D Pure copperKuprum tulen
Impure copperKuprum tak tulen
Sulphuric acidAsid sulfurik
8 The table below shows the information about three voltaic cells.
Jadual di bawah menunjukkan maklumat tentang tiga sel kimia.
Pair of metalsPasangan logam
Positive terminalTerminal positif
Potential difference (V)Beza upaya (V)
W, Z Z 3.1X, Y Y 0.3W, X X 1.8
What is the potential difference of the voltaic cell when metal Y is paired with metal Z?
Apakah beza upaya sel kimia apabila logam Y dipasangkan dengan logam Z?
3A 1.0 V C 2.1 V B 1.3 V D 2.8 V
9 The diagram below shows the set-up of apparatus in a chemical cell and electrolytic cell.
Rajah di bawah menunjukkan susunan radas bagi sel kimia dan sel elekrolisis.
CopperKuprum
CopperKuprum
ZincZink
Copper(II) sulphate solutionLarutan kuprum(II) sulfat
Zinc sulphate solutionLarutan zink sulfat
P Q R S
Which of the following is the observation at electrode R? Antara berikut, yang manakah merupakan pemerhatian
pada elektrod R? 3A Electrode R becomes thinner / Elektrod R semakin nipis B Electrode R becomes thicker / Elektrod R semakin tebal C A colourless gas is released / Gas tanpa warna terbebas D A brown solid is deposited / Pepejal perang terenap
10 The table below shows the results of an experiment to study the displacement of metal from its solution using other metals.
Jadual di bawah menunjukkan keputusan eksperimen untuk mengkaji penyesaran logam daripada larutan garamnya menggunakan logam lain.
MetalLogam
Nitrate of QNitrat bagi Q
Nitrate of SNitrat bagi S
P 3 3
Q – ✗
3 – reaction occur / tindak balas berlaku ✗ – no reaction / tiada tindak balas Which of the following is the arrangement of metals P, Q
and S in ascending order of the tendency of the metals to form ions?
Antara berikut, yang manakah adalah susunan logam P, Q dan S dalam susunan menaik kecenderungan logam membentuk ion?
A P, S, Q C S, P, Q 3B Q, S, P D S, Q, P
05 Chap 5 ChemF4 Bil(FSY5p) new.indd 121 9/18/15 5:05 PM
top related