tajuk 6 elektrokimia faisol mansor/kimia tingkatan 4/tajuk 6 104 1. nyatakan ion yang terdapat dalam...
TRANSCRIPT
mohd faisol mansor/kimia tingkatan 4/tajuk 6
100
TAJUK 6 elektrokimia
Elektrolit ialah bahan yang
boleh mengalirkan arus
elektrik dalam keadaan
leburan / larutan akueus dan
mengalami perubahan
kimia.
Ini disebabkan oleh ion yang
bebas bergerak untuk
membawa cas elektrik.
Elektrolisis ialah
proses penguraian
sebatian kimia
kepada juzuk-
juzuknya dengan
menggunakan arus
elektrik.
Bukan elektrolit ialah bahan
yang tidak boleh
mengalirkan arus elektrik
dalam semua jenis keadaan
jirim.
Ini disebabkan ia wujud
dalam keadaan molekul
yang neutral dan tidak boleh
membawa cas elektrik.
Contoh:
2NaCl (l) 2Na (s) + Cl2 (g)
Logam Natrium
Gas Klorin
Larutan Gula
Larutan Garam
Elektrolit
Bukan Elektrolit
Natrium Klorida
mohd faisol mansor/kimia tingkatan 4/tajuk 6
101
Sel Elektrolisis (Leburan)
a) Elektrod yang disambungkan kepada terminal positif (bateri)
=
b) Elektrod yang disambungkan kepada terminal negatif(bateri)
=
c) Anion (ion negatif) dinyahcaskan pada elektrod =
Anion akan _______________ elektron.
d) Kation (ion positif) dinyahcaskan pada elektrod =
Kation akan ______________ elektron.
e) Elektron mengalir dari ___________________ ke ___________________
f) Sel elektrolisis akan mengubah tenaga _______________ kepada
tenaga ________________.
[ Lukis & label sel elektrolisis bagi leburan natrium klorida ]
mohd faisol mansor/kimia tingkatan 4/tajuk 6
102
Hasil Elektrolisis
Ion dinyahcas
pada katod Pemerhatian Persamaan Setengah Hasil
Ion logam
lain selain
kuprum
Ion kuprum
Ion hidrogen
Ion dinyahcas
pada anod Pemerhatian Persamaan Setengah Hasil
Ion Oksida
Ion klorida
Ion bromida
Ion iodida
Ion
hidroksida
Ujian Gas
Gas
hidrogen
Gas Oksigen
Gas Klorin
mohd faisol mansor/kimia tingkatan 4/tajuk 6
103
Elektrolisis Leburan Plumbum(II) Bromida
1. Nyatakan ion yang terdapat di dalam elektrolit.
2. Elektrod manakah adalah
a) Katod =
b) Anod =
3. Ion manakah akan dinyahcas pada
a) Katod =
b) Anod =
4. Nyatakan pemerhatian pada
a) Katod =
b) Anod =
5. Nyatakan hasil yang terbentuk pada
a) Katod =
b) Anod =
6. Tuliskan persamaan setengah pada
a) Katod =
b) Anod =
7. Lukiskan aliran electron pada gambarajah di atas.
P
Q
Leburan
Plumbum(II) bromida
mohd faisol mansor/kimia tingkatan 4/tajuk 6
104
1. Nyatakan ion yang terdapat dalam elektrolit berikut. Ramalkan
hasil elektrolisis dan tuliskan persamaan setengah bagi leburan
sebatian di bawah.
a) Magnesium oksida
Ion yang terdapat dalam elektrolit =
Persamaan setengah: 1) Katod =
2) Anod =
Hasil elektrolisis =
b) Kuprum(II) klorida
Ion yang terdapat dalam elektrolit =
Persamaan setengah: 1) Katod =
2) Anod =
Hasil elektrolisis =
c) Plumbum(II) iodide
Ion yang terdapat dalam elektrolit =
Persamaan setengah: 1) Katod =
2) Anod =
Hasil elektrolisis =
Latihan
mohd faisol mansor/kimia tingkatan 4/tajuk 6
105
2. Nyatakan maksud bagi setiap istilah yang berikut:
a) Anod b) Katod c) Elektrolisis
3. Leburan oksida, R2O3 telah dielektrolisiskan menggunakan
elektrod karbon.
a) Lukis dan label gambarajah persiapan radas untuk
menjalankan eksperimen elektrolisis sebatian di atas.
b) Tuliskan formula bagi setiap ion yang terdapat dalam elektrolit.
c) Nyatakan ion yang bergerak ke katod dan anod semasa
proses elektrolisis.
mohd faisol mansor/kimia tingkatan 4/tajuk 6
106
d) Tuliskan persamaan setengah bagi setiap elektrod.
e) Nyatakan bahan yang terhasil pada setiap elektrod.
f) Label aliran elektron pada gambarajah di (a).
mohd faisol mansor/kimia tingkatan 4/tajuk 6
108
Elektrolisis Dalam Larutan Akueus
Larutan akueus mengandungi empat jenis ion. Dua ion adalah
daripada sebatian manakala dua ion lagi daripada air.
Contoh:
Leburan natrium klorida Larutan natrium klorida
Secara asasnya, ada 3 faktor yang mempengaruhi ion yang akan
dipilih pada elektrod semasa proses elektrolisis dalam larutan akueus
iaitu
1. Posisi ion pada siri elektrokimia
2. Kepekatan ion dalam elektrolit
3. Jenis elektrod yang digunakan semasa elektrolisis
mohd faisol mansor/kimia tingkatan 4/tajuk 6
109
Posisi ion pada siri elektrokimia
Ion yang berada di bawah dalam siri elektrokimia akan dipilih untuk dinyahcas
1. Nyatakan ion yang terdapat di dalam elektrolit.
2. Elektrod manakah adalah
a) Katod =
b) Anod =
3. Ion manakah akan dinyahcas pada
a) Katod =
b) Anod =
4. Nyatakan pemerhatian pada
a) Katod =
b) Anod =
5. Nyatakan hasil yang terbentuk pada
a) Katod =
b) Anod =
6. Tuliskan persamaan setengah pada
a) Katod =
b) Anod =
7. Lukiskan aliran elektron pada gambarajah di atas.
[ Lukis & label sel elektrolisis bagi larutan natrium klorida ]
mohd faisol mansor/kimia tingkatan 4/tajuk 6
110
1.
Bagi elektrolisis larutan kuprum(II) sulfat,
(a) Nyatakan semua ion yang terdapat dalam elektrolit
(b) Nyatakan ion di (a) yang akan dinyahcas pada
i) anod :
ii) katod :
(c) Tuliskan persamaan setengah bagi tindakbalas pada
i) anod :
ii) katod :
(d) Warna biru larutan kuprum(II) sulfat menjadi pudar jika proses
elektrolisis dijalankan pada jangka masa yang panjang.
Terangkan mengapakah perkara seperti itu berlaku.
Latihan
Elektrod karbon
Larutan
kuprum(II) sulfat
mohd faisol mansor/kimia tingkatan 4/tajuk 6
111
2.
Bagi elektrolisis larutan cair asid sulfurik,
(a) Nyatakan semua ion yang terdapat dalam elektrolit
(b) Nyatakan ion di (a) yang akan dinyahcas pada
i) anod :
ii) katod :
(c) Tuliskan persamaan setengah bagi tindakbalas pada
i) anod :
ii) katod :
d) Terangkan mengapa kepekatan asid sulfurik meningkat secara
berperingkat semasa proses elektrolisis dijalankan.
3. Berdasarkan jawapan pada 1(c) dan 2(c), namakan proses yang
berlaku pada
a) anod
b) katod
Larutan cair asid
sulfurik
Elektrod karbon
mohd faisol mansor/kimia tingkatan 4/tajuk 6
112
Kepekatan ion dalam elektrolit
Jika kepekatan suatu ion dalam elektrolit itu tinggi, ion tersebut akan dipilih untuk dinyahcas
1. Nyatakan ion yang terdapat di dalam elektrolit.
2. Elektrod manakah adalah
a) Katod =
b) Anod =
3. Ion manakah akan dinyahcas pada
a) Katod =
b) Anod =
4. Nyatakan pemerhatian pada
a) Katod =
b) Anod =
5. Nyatakan hasil yang terbentuk pada
a) Katod =
b) Anod =
6. Tuliskan persamaan setengah pada
a) Katod =
b) Anod =
7. Lukiskan aliran elektron pada gambarajah di atas.
[ Lukis & label sel elektrolisis bagi larutan pekat natrium klorida ]
mohd faisol mansor/kimia tingkatan 4/tajuk 6
113
1.
Rajah di atas menunjukkan persediaan radas bagi eksperimen
elektrolisis menggunakan dua larutan asid hidroklorik yang
mempunyai kepekatan yang berbeza.
a) Nyatakan semua ion yang terdapat dalam elektrolit bagi
i) Eksperimen A :
ii) Eksperimen B :
Latihan
Elektrod
karbon
Larutan cair asid
hidroklorik
Larutan pekat asid
hidroklorik
Eksperimen A
Elektrod
karbon
Eksperimen B
mohd faisol mansor/kimia tingkatan 4/tajuk 6
114
b) Nyatakan ion dalam (a) yang akan dinyahcas bagi
i) Eksperimen A :
Katod =
Anod =
ii) Eksperimen B :
Katod =
Anod =
c) Tuliskan persamaan setengah bagi
i) Eksperimen A :
Katod =
Anod =
ii) Eksperimen B :
Katod =
Anod =
d) Nyatakan pemerhatian yang dapat dilihat bagi
i) Eksperimen A :
Katod =
Anod =
ii) Eksperimen B :
Katod =
Anod =
e) Nyatakan hasil elektrolisis bagi
i) Eksperimen A :
Katod =
Anod =
ii) Eksperimen B :
Katod =
Anod =
mohd faisol mansor/kimia tingkatan 4/tajuk 6
115
Jenis elektrod yang digunakan semasa elektrolisis
Jika menggunakan elektrod positif sebagai anod, ion yang terdapat dalam elektrolit tidak akan dinyahcas
pada anod. Sebaliknya, anod akan terlarut dan terkakis dalam elektrolit dan membentuk ion logam.
1. Nyatakan ion yang terdapat di dalam elektrolit.
2. Elektrod manakah adalah
a) Katod =
b) Anod =
3. Ion manakah akan dinyahcas pada
a) Katod =
b) Anod =
4. Nyatakan pemerhatian pada
a) Katod =
b) Anod =
5. Nyatakan hasil yang terbentuk pada
a) Katod =
b) Anod =
6. Tuliskan persamaan setengah pada
a) Katod =
b) Anod =
7. Lukiskan aliran elektron pada gambarajah di atas.
[ Lukis & label sel elektrolisis larutan argentum klorida menggunakan elektrod argentum ]
mohd faisol mansor/kimia tingkatan 4/tajuk 6
116
1.
Rajah di atas menunjukkan persediaan radas bagi eksperimen
elektrolisis menggunakan dua elektrod yang berbeza yang
direndam ke dalam larutan kuprum(II) sulfat.
a) Nyatakan semua ion yang terdapat dalam elektrolit bagi
i) Eksperimen A :
ii) Eksperimen B :
Latihan
Elektrod
karbon
Larutan
Kuprum(II) sulfat
Eksperimen A
Elektrod
kuprum
Eksperimen B
Larutan
Kuprum(II) sulfat
mohd faisol mansor/kimia tingkatan 4/tajuk 6
117
b) Nyatakan pemerhatian yang dapat dilihat bagi
i) Eksperimen A :
Katod =
Anod =
ii) Eksperimen B :
Katod =
Anod =
c) Tuliskan persamaan setengah bagi
i) Eksperimen A :
Katod =
Anod =
ii) Eksperimen B :
Katod =
Anod =
d) Terangkan pemerhatian terhadap warna larutan kuprum(II) sulfat
bagi
i) Eksperimen A :
ii) Eksperimen B :
mohd faisol mansor/kimia tingkatan 4/tajuk 6
118
Elektrolisis Dalam Industri
Digunakan secara meluas
dalam industri:
i) Pengestrakan logam
ii) Penulenan logam
iii) Penyaduran logam
1) Pengestrakan Logam
Ekstrak aluminium dari aluminium
oksida.
2) Penulenan Logam
Dalam Penulenan:
Logam tidak tulen dijadikan sebagai anod
Katod pula adalah kepingan logam tulen
3) Penyaduran Logam
Penyaduran elektrik ialah proses untuk menyalut
suatu logam menggunakan logam yang lain.
Tujuan penyaduran logam ialah:-
i) Menjadikan logam lebih tahan kakisan
ii) Menjadikan logam kelihatan lebih menarik
Dalam penyaduran elektrik
Objek yang hendak disadurkan dijadikan sebagai
katod
Anod adalah logam yang digunakan untuk
menyadur
Elektrolit pula mengandungi ion logam yang
digunakan untuk menyadur
Ketulan Kuprum
mohd faisol mansor/kimia tingkatan 4/tajuk 6
119
1) Ion yang terdapat dalam elektrolit =
2) Ion yang dinyahcas
a) Katod =
b) Anod =
3) Pemerhatian
a) Katod =
b) Anod =
4) Persamaan setengah
a) Katod =
b) Anod =
5)Fungsi kriolit, Na3AlF6
Pengekstrakan Logam
[ Lukis & label gambarajah radas untuk mengestrak aluminium daripada aluminium oksida ]
mohd faisol mansor/kimia tingkatan 4/tajuk 6
120
1) Ion yang terdapat dalam elektrolit =
2) Ion yang dinyahcas
a) Katod =
b) Anod =
3) Pemerhatian
a) Katod =
b) Anod =
4) Persamaan setengah
a) Katod =
b) Anod =
5) Perubahan warna elektrolit
Penulenan Logam
[ Lukis & label sel elektrolisis untuk menulenkan logam kuprum ]
mohd faisol mansor/kimia tingkatan 4/tajuk 6
121
1) Ion yang terdapat dalam elektrolit =
2) Ion yang dinyahcas
a) Katod =
b) Anod =
3) Pemerhatian
a) Katod =
b) Anod =
4) Persamaan setengah
a) Katod =
b) Anod =
5) Perubahan warna elektrolit
Penyaduran Logam
[ Lukis & label sel elektrolis bagi menyadurkan kunci menggunakan logam kuprum ]
mohd faisol mansor/kimia tingkatan 4/tajuk 6
122
Sel Voltan
Sel voltan ringkas boleh dihasilkan dengan memasukkan dua jenis logam yang
berbeza ke dalam elektrolit
Elektron mengalir dari satu logam ke satu logam yang lain melalui wayar
penghubung dalam litar luar
Logam yang lebih elektropositif akan melepaskan elektron dan menjadi
terminal negatif. Logam yang kurang elektropositif akan menerima elektron
dan menjadi terminal positif.
Aliran elektron secara berterusan akan menghasilkan arus elektrik.
Sel Voltan Ringkas
Zink-Kuprum
Zink lebih reaktif
berbanding kuprum
Zink akan menjadi terminal
________________, dan
kuprum akan menjadi
terminal ______________.
Zink akan melepaskan 2
elektron dan menjadi Zn 2+.
Persamaan setengah:
Ion kuprum, Cu2+ dari larutan kuprum(II) sulfat akan menerima
elektron dan menjadi logam kuprum.
Persamaan setengah :
Persamaan ion keseluruhan:
Lebih jauh jarak antara dua logam dalam siri elektrokimia,
lebih besar nilai voltan sel yang terhasil.
mohd faisol mansor/kimia tingkatan 4/tajuk 6
123
Jenis-jenis Sel Voltan
Dua jenis sel voltan
1) Sel primer: Sel yang tidak boleh dicas semula
Contoh: Sel Daniell, Sel kering, Bateri alkali
2) Sel sekunder: sel yang boleh dicas
Contoh: Akumulator asid-plumbum, bateri
nikel-kadmium
Sel Daniell 1
1. Menggunakan titian garam
Titian garam mengandungi larutan tidak
reaktif terhadap elektrod dalam sel
daniell.
contoh:
2. menggunakan pasu berliang
Pasu berliang mempunyai laing kecil yang
membenarkan ion melaluinya.
Apakah fungsi pasu berliang dan titian
garam dalam sel daniell?
Sel Daniell 2
mohd faisol mansor/kimia tingkatan 4/tajuk 6
124
1. Gambarajah di bawah menunjukkan sel voltan ringkas.
a) Nyatakan bagaimanakah arus elektrik dihasilkan?
b) Apakah perubahan kimia yang berlaku pada kepingan
magnesium dan kuprum?
c) Tuliskan persamaan setengah yang berlaku pada kedua-
dua kepingan logam tersebut.
d) Apakah arah aliran elektron dalam sel voltan ringkas di
atas?
Latihan
Mg
Cu
Larutan
magnesium sulfat
mohd faisol mansor/kimia tingkatan 4/tajuk 6
125
Siri Elektrokimia
Siri elektrokimia boleh dibina melalui dua prinsip:
a) Perbezaan voltan antara dua logam dalam sel ringkas
b) Kebolehan suatu logam menyesarkan logam lain daripada larutan
garamnya
Kecenderungan logam
untuk melepaskan
elektron meningkat
Kecenderungan kation
untuk menerima
elektron meningkat
mohd faisol mansor/kimia tingkatan 4/tajuk 6
126
Perbezaan voltan antara dua logam
dalam sel ringkas
Lebih besar nilai voltan sel, lebih jauh jarak antara dua logam.
Logam yang menjadi terminal negatif adalah logam yang
berada di bahagian atas dalam siri elektrokimia.
Bagaimanakah untuk menentukan terminal positif/negatif?
Contoh: Rajah di bawah menunjukkan dua sel voltan. Bacaan
voltmeter bagi Sel 1 ialah 1.1 V manakala Sel 2 ialah 2.5 V.
Susun kedudukan lagam di atas mengikut susunan menaik
dalam siri elektrokimia.
Sel 1
Sel 2
P
P
Q
R
mohd faisol mansor/kimia tingkatan 4/tajuk 6
127
Kebolehan suatu logam menyesarkan logam
lain daripada larutan garamnya
Jika logam P boleh menyesarkan logam Q dari
larutan akueus garam Q, maka:
i) Logam P lebih elektropositif berbanding logam Q
ii) Logam P terletak di bahagian atas dalam siri elektrokimia
Contoh: Zink dan larutan kuprum(II) sulfat.
Pemerhatian :
Persamaan Ion :
Kepentingan Siri Elektrokimia
Siri Elektrokimia boleh digunakan untuk menentukan:
Terminal dalam sel voltan
Nilai voltan sel
Kebolehan suatu logam menyesarkan logam lain dalam
larutan garamnya.
Larutan CuSO4
Mendakan
kuprum
Rod Zink Rod zink terkakis
mohd faisol mansor/kimia tingkatan 4/tajuk 6
128
1. Rajah di bawah menunjukkan sel elektrolisis. Di bahagian kiri
ialah sel S yang merupakan sumber elektrik untuk sel T yang
berada di sebelah kanan.
a) Nyatakan perubahan tenaga yang berlaku dalam sel S
b) i) Nyatakan terminal positif bagi sel S
ii) Terangkan pilihan jawapan anda untuk b(i)
c) i) Nyatakan apa yang berlaku pada terminal negatif bagi sel S
ii) Apakah proses yang berlaku dalam terminal negatif
Latihan
Kuprum Zink Aluminium
Larutan kuprum(II) sulfat Larutan zink Sulfat
Larutan
aluminium
Sulfat S T
X Y
mohd faisol mansor/kimia tingkatan 4/tajuk 6
129
d) Terangkan mengapa warna larutan kuprum(II) sulfat dalam sel T tidak
berubah
e) Tentukan elektrod anod bagi sel T
f) Tuliskan persamaan setengah bagi katod dalam sel T
g) Nyatakan apakah yang akan berlaku jika aluminium digantikan dengan
kuprum dalam sel S?