sce3109 praktikal 4
TRANSCRIPT
PRAKTIKAL 4
Tujuan
:
Untuk menyiasat proses penurunan dan pengoksidaan untuk pemindahan elektron pada satu jarak.
Teori
:
Dalam sel redoks, dua elektrod disambungkan antara satu sama lain oleh wayar penyambung. Dua elektrod tersebut diletakkan dalam larutan yang mengandungi agen pengoksidaan dan agen penurunan. Asid sulfurik biasanya digunakan sebagai titian garam dengan fungsi untuk memisahkan agen pengoksidaan daripada agen penurunan. Antara contoh proses redoks ringkas yang melibatkan proses penurunan dan pengoksidaan ialah seperti
pengoksidaan karbon untuk menghasilkan karbon dioksida dan penurunan karbon oleh hidrogen untuk menghasilkan metana. Istilah redoks (redox) datangnya daripada dua konsep iaitu penurunan (reduction) dan pengoksidaan (oxidation).
Pemindahan elektron berlaku daripada agen penurunan kepada agen pengoksidaan melalui wayar penyambung elketrik. Elektrod yang direndam dalam larutan agen penurunan yang mengalami pengoksidaan melalui kehilangan elektron bertindak sebagai terminal negatif. Elektron yang terhasil itu
1
akan mengalir melalui wayar penyambung ke elektrod yang direndam dalam larutan agen pengoksidaan. Elektrod ini akan bertindak sebagai terminal positif.
Senarai bahan
:
2.0 mol dm-3 asid sulfurik cair 0.5 mol dm-3 larutan ferum(II) 0.2 moldm-3 larutan kalium manganat(VII) berasid 0.5 moldm-3 larutan kalium iodida, 0.2 moldm-3 kalium dikromat (VI) berasid 0.2 moldm-3 larutan kalium tiosianat 1 % larutan kanji
Senarai radas
:
Tiub - U Galvanometer Penyambung klip buaya Elektrod karbon Kaki retot dan pemegang Tabung uji Penitis dan penutup satu lubang Bikar Air suling
2
Prosedur
:
Rajah 1
1. Tiub-U diletakkan pada pemegang kaki retot seperti dalam Rajah 1. 2. Asid sulfurik cair dimasukkan ke dalam tiub-U sehingga paras 6 cm dari mulut tiub-U. 3. Larutan 0.5 mol dm-3 ferum(II) sulfat ditambah dengan berhati-hati dengan menggunakan penitis ke satu lengan tiub-U sehingga paras larutan ferum(II) sulfat mencapai 3 cm. 4. 0.2 mol dm-3 larutan kalium dikromat (VI) berasid ditambahkan ke lengan tiubU yang satu lagi seperti dalam langkah 3. 5. Elektrod karbon diletakkan ke dalam setiap satu lengan tiub-U. 6. Elektrod disambungkan ke galvanometer seperti yang ditunjukkan di dalam Rajah 1. Elektrod yang bertindak sebagai terminal positif dan elektrod yang bertindak sebagai terminal negatif ditentukan dengan berasaskan pesongan jarum galvanometer. 3
7. Radas tersebut dibiarkan selama 30 minit, dan sebarang perubahan diperhatikan. 8. 1 cm3 larutan ferum(II) sulfat dikeluarkan daripada dari tiub-U dengan menggunakan penitis dan dimasukkan ke dalam tabung uji. Beberapa titis larutan 0.2 mol dm-3 kalium tiosianat ditambahkan ke dalam tabung uji tersebut. Pemerhatian direkodkan ke dalam Jadual 1. 9. Langkah 1 hingga 7 diulang dengan menggunakan larutan 0.5 mol dm-3 kalium iodida dan 0.2 mol dm-3 larutan kalium manganat (VII) berasid bagi menggantikan larutan ferum (II) sulfat dan larutan kalium dikromat(VI) berasid. 10. Langkah 8 diulang untuk menguji larutan kalium iodida dengan 1% larutan kanji. Hasil pemerhatian direkodkan dalam Jadual 2.
4
Keputusan
:
A. Tindak balas larutan ferum (II) sulfat dengan larutan kalium dikromat (VI) berasid
Pemerhatian
Arah pengaliran elektron
Terminal negatif (FeSO4) ke terminal positif (K2Cr2O7)
Penunjuk galvanometer
Jarum galvanometer bergerak ke arah kanan
Perubahan larutan ferum Larutan ferum (II) sulfat bertukar daripada warna (II) sulfat hijau muda kepada larutan berwarna kuning
Perubahan larutan kalium dikromat (VI) berasid
Larutan kalium dikromat (VI) berasid bertukar daripada warna jingga kepada warna hijau
Tindak balas larutan kalium triosonat
Larutan bertukar menjadi merah bata
Jadual 1
5
B. Tindak balas larutan kalium iodida dan larutan kalium manganat (VII)
Pemerhatian
Arah pengaliran elektron
Terminal negatif (KI) ke terminal positif (KMnO4)
Penunjuk galvanometer
Jarum galvanometer bergerak ke arah kanan
Perubahan larutan kalium iodida
Larutan kalium iodida bertukar daripada warna jernih kepada warna perang
Perubahan larutan kalium manganat (VII)
Larutan kalium manganat (VII) bertukar daripada warna ungu kepada warna jernih
Tindak balas larutan kanji
Larutan kanji menjadi biru tua
Jadual 2
Kesimpulan
:
Dalam tindak balas redoks, pemindahan elektron berlaku daripada agen penurunan kepada agen pengoksidaan melalui sambungan wayar litar.
6
Perbincangan
:
1. (i) Tuliskan persamaan redoks untuk kedua-dua tindak balas redoks yang dijalankan dalam amali ini.
a. Tindak balas larutan ferum (II) sulfat dengan larutan kalium dikromat (VI) berasid
Tindak balas terminal negatif Fe2+ (ak) Fe3+ (ak) + e-
:
Tindak balas terminal positif
:
Cr2O72- (ak) + 14H+ (ak) + 6e 2Cr3+ (ak) + 7H2O (ce) Tindak balas redoks keseluruhan [ Fe2+ (ak) Fe3+ (ak) + e- ] x 6 6Fe2+ (ak) 6Fe3+ (ak) + 6eCr2O72- (ak) + 14H+ (ak) + 6e 2Cr3+ (ak) + 7H2O (ce) 6Fe2+ (ak) + Cr2O72- (ak) + 14H+ (ak) 6Fe3+ (ak) + 2Cr3+ (ak) + 7H2O (ce) :
7
b. Tindak balas larutan kalium iodida dan larutan kalium manganat (VII)
Tindak balas terminal negatif 10I- (ak) 5I2 (ak) + 10eTindak balas terminal positif
:
:
2MnO4- (ak) + 10e + 16H+ (ak) 2Mn2+ (ak) + 8H2O (ce) Tindak balas redoks keseluruhan 10I- (ak) 5I2 (ak) + 10e2MnO4- (ak) + 10e + 16H+ (ak) 2Mn2+ (ak) + 8H2O (ce) 10I- (ak) + 2MnO4- (ak) + 16H+ (ak) 2Mn2+ (ak) + 5I2 (ak) + 8H2O (ce) :
8
(ii) Dalam setiap tindak balas, nyatakan agen pengoksidaan dan agen penurunan.
a. Tindak balas larutan ferum (II) sulfat dengan larutan kalium dikromat (VI) berasid
Agen pengoksidaan
:
Cr2O72- (ak) + 14H+ (ak) + 6e 2Cr3+ (ak) + 7H2O (ce) Di elektrod positif (anod), ion dikromat (VI), Cr2O72- diturunkan kepada ion kromium (III), Cr3+ dengan menerima elektron.
Agen penurunan Fe2+ (ak) Fe3+ (ak) + e-
:
Di elektrod negatif (katod), iron ferum (II), Fe2+ dioksidakan kepada ion ferum (III), Fe3+ dengan pembebasan elektron.
b. Tindak balas larutan kalium iodida dan larutan kalium manganat (VII)
Agen pengoksidaan
:
2MnO4- (ak) + 10e + 16H+ (ak) 2Mn2+ (ak) + 8H2O (ce)
9
Ion 2MnO4- menerima elektron untuk menghasilkan ion-ion manganat, Mn2+, maka tindak balas penurunan berlaku di elektrod positif (anod). Oleh itu, ion manganat ialah agen pengoksidaan.
Agen penurunan 10I- (ak) 5I2 (ak) + 10eIon-ion iodida, Imendermakan
:
elektron,
maka
tindak
balas
pengoksidaan berlaku di di elektrod negatif (katod). Oleh itu, ion iodida ialah agen penurunan.
2. Tunjukkan arah pengaliran elektron dalam setiap tindak balas redoks tersebut.
Tindak balas larutan ferum (II) sulfat dengan larutan kalium dikromat (VI) berasid
Negative terminal (FeSO4) to positive terminal (K2Cr2O7)
Tindak balas larutan kalium iodida dan larutan kalium manganat (VII)
Negative terminal (KI) to positive terminal (KMnO4)
10
3. Nyatakan fungsi asid sulfurik yang digunakan.
Asid sulfurik cair bertindak sebagai titian garam. Fungsi titian garam adalah untuk memisahkan agen pengoksidaan daripada agen penurunan dan melengkapkan litar elektrik supaya ion-ion dapat bergerak melaluinya.
4. Tuliskan dua pasangan larutan lain yang boleh digunakan dalam amali di atas.
Larutan magnesium sulfat (MgSO4) dengan kalium klorida (KCl) Larutan plumbum (II) nitrat (Pb (NO3)2) dan kalsium sulfat (K2SO4)
5. Mengapakah larutan kalium bromida tidak boleh digunakan untuk menggantikan asid sulfurik?
Kalium bromida tidak boleh digunakan bagi menggantikan asid sulfurik kerana elektrolit ini adalah elektrolit lemah yang tidak membolehkan ion-ion bergerak melaluinya. Kalium bromida juga tidak sesuai untuk dijadikan titian garam yang efisyen.
11