MODUL ULAS T5 KSSM MULAI 2021 42 Disediakan oleh Cikgu Abadi@SMKIP Aplikasi Elektrolisis dalam Industri Antara contoh aplikasi elektrolisis dalam industri termasuklah: 1 Pengekstrakan logam Logam seperti kalium, natrium, kalsium, magnesium dan aluminium diekstrakkan daripada bijihnya atau gramnya secara elektrolisis leburan bijih atau garam logam tersebut 2 Penulenan logam Dalam penulenan logam, logam yang tidak tulen dijadikan sebagai anod manakala logam yang tulen dijadikan sebagai katod dan semasa proses elektrolisis, logam pada anod akan melarut ke dalam elektrolit membentuk ion. Ion ini akan bergerak ke katod untuk dinyahcas dan terenap pada katod sebagai logam tulen 3 Penyaduran logam Dalam proses penyaduran logam, emas, platinum atau perak disadur pada logam lain untuk menjadikan logam itu kelihatan lebih menarik dan tahan kakisan 4 Pengolahan air sisa dengan menggunakan elektro-penggumpalan (electrocoagulation) Elektro-penggumpalan ialah satu Teknik yang inovatif untuk merawat air sisa. Elektropenggumpalaan mengaplikasikan dua proses iaitu elektrolisis dan penggumpalan. Proses elektrolisis: 1 Pada anod, elektrod logam seperti aluminium mengion dalam elektrolit untuk menghasilkan ion aluminium, Al3+ yang bercas positif 2 Pada katod, ion hidrogen, H+ dipilih untuk dinyahcas untuk membentuk gas hidrogen. Gelembung gas hidogen terbebas dari katod dan naik ke permukaan air Proses penggumpalan 3 Penggumpalan berlaku apabila ion aluminium, Al3+, ion hidroksida, OH- dan bahan pencemar dalam air sisa bergabung menghasilkan gumpalan yang dikenali sebagai flok 4 Flok akan terperangkap dalam gelembung gas hidrogen yang terlepas dari katod dibawa naik ke permukaan air 5 Flok yang lain tenggelam dan berkumpul pada dasar Logam tulen Logam tak tulen Anod Katod Bendasing Elektrolit digunakan mesti ada ion yang logam yang sama Katod seperti karbon Gelembung gas hidrogen Bahan pencemar Flok yang tenggelam Air sisa Flok Anod logam seperti kepingan aluminium Flok yang terapung Flok terapung dalam gelembung gas hidrogen e- e-
MODUL ULAS T5 KSSM MULAI 2021 43 Disediakan oleh Cikgu Abadi@SMKIP Latihan Prestasi 1 Rajah 1 menunjukkan susunan radas bagi proses penulenan kuprum tak tulen. Rajah 1 a) Pada Rajah 1, labelkan kedudukan bagi logam kuprum tulen dan logam kuprum tak tulen dengan betul dalam kotak yang disediakan. b) Cadangkan satu elektrolit yang sesuai yang digunakan dalam tindak balas ini. …………………………………………………………………………………………………………………….. c) Apakah pemerhatian daripada tindak balas tersebut? …………………………………………………………………………………………………………………….. d) Nyatakan satu inferens yang sepadan bagi pemerhatian anda di (c). …………………………………………………………………………………………………………………….. e) Namakan proses yang terlibat dalam penulenan kuprum tak tulen. …………………………………………………………………………………………………………………….. f) Nyatakan satu aplikasi lain bagi proses yang dinyatakan di (e). …………………………………………………………………………………………………………………….. g) Terangkan secara ringkas proses ini berlaku di anod dan di katod. Anod: …………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………….. Katod: …………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………….. Q : ……………………………………….. Pepejal perang terenap P : …………………………………..
MODUL ULAS T5 KSSM MULAI 2021 44 Disediakan oleh Cikgu Abadi@SMKIP 2 Rajah 2 menunjukkan suatu proses penyaduran logam kuprum dengan paku besi. Rajah 2 a) Ramalkan apa yang dapat diperhatikan pada paku besi selepas 15 minit dibiarkan. …………………………………………………………………………………………………………………….. b) Namakan proses yang terlibat dalam penyaduran ini. …………………………………………………………………………………………………………………….. c) Cadangkan satu larutan X bagi memastikan tindak balas berlaku. …………………………………………………………………………………………………………………….. d) Terangkan sebab pemilihan larutan yang dinamakan di (c). …………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………….. e) Apakah tujuan penyaduran ini dilakukan? …………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………….. f) Pada pendapat anda, bagaimanakah kaedah untuk mendapatkan hasil saduran yang lebih cantik dan terbaik. …………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………….. g) Cadangkan satu logam lain yang dapat menggantikan logam kuprum dan larutan sepadannya untuk memastikan proses penyaduran dapat dilakukan ke atas paku besi yang lain. Logam :………………………………………………………………………………………………………….. Larutan :………………………………………………………………………………………………………….. Logam kuprum Paku besi Larutan X
MODUL ULAS T5 KSSM MULAI 2021 45 Disediakan oleh Cikgu Abadi@SMKIP 3 Rajah 3 menunjukkan rajah skema bagi salah satu aplikasi elektrolisis dalam industri bagi merawat air sisa. Rajah 3 a) Berdasarkan Rajah 3, namakan teknik yang digunakan untuk merwat air sisa tersebut. ……………………………………………………………………………………………………………………... b) Namakan dua proses yang terlibat dalam teknik yang dinamakan di (a). ……………………………………………………………………………………………………………………... c) Cadangkan satu contoh logam bagi anod. ……………………………………………………………………………………………………………………... d) Nyatakan hasil elektrolisis yang berlaku di anod dan di katod. Anod :…………………………………………………………………………………………………………... Katod :…………………………………………………………………………………………………………… e) Namakan dua ion yang terlibat dalam pembentukan gumpalan Y dan berkumpul pada dasar. ……………………………………………………………………………………………………………………... f) Apakah nama gas yang terbebas dari katod dan naik ke permukaan air? ……………………………………………………………………………………………………………………... g) Apakah X? ……………………………………………………………………………………………………………………... ……………………………………………………………………………………………………………………... Karbon sebagai katod Anod X Y Air sisa
MODUL ULAS T5 KSSM MULAI 2021 46 Disediakan oleh Cikgu Abadi@SMKIP Latihan Prestasi 1 Padanan manakah betul yang boleh digunakan untuk menulenkan kuprum? Elektrolit Elektrod Anod Katod A Larutan kuprum(II) sulfat Kuprum tulen Kuprum tak tulen B Larutan kuprum(II) nitrat Kuprum tak tulen Kuprum tulen C Asid sulfurik Kuprum tulen Kuprum tak tulen D Asid nitrit Kuprum tak tulen Kuprum tulen 2 Susunan radas manakah yang betul untuk menulenkan logam kuprum? A B C D 3 Antara yang berikut, susunan radas manakah yang betul untuk menyadur sebentuk cincin besi dengan argentum? A B C D Kuprum tulen Kuprum tak tulen Larutan kuprum(II) nitrat Kuprum tak tulen Kuprum tulen Larutan kuprum(II) nitrat Kuprum tulen Kuprum tak tulen Larutan zink nitrat Kuprum tak tulen Kuprum tulen Larutan zink nitrat Kepingan argentum Cincin besi Kepingan argentum Cincin besi Kepingan argentum Cincin besi Kepingan argentum Cincin besi Larutan ferum(II) nitrat Larutan ferum(II) nitrat Larutan argentum nitrat Larutan argentum nitrat
MODUL ULAS T5 KSSM MULAI 2021 47 Disediakan oleh Cikgu Abadi@SMKIP 4 Rajah 4 menunjukkan susunan radas bagi penyaduran kunci besi dengan kuprum. Rajah 4 Apakah yang diperhatikan di anod dan di katod selepas 30 minit? Anod Katod A Enapan perang terbentuk Kepingan kuprum jadi tebal B Kepingan kuprum jadi nipis Enapan perang terbentuk C Enapan perang terbentuk Gelembung gas terbentuk D Kepingan kuprum jadi nipis Gelembung gas terbentuk 5 Rajah 5 menunjukkan susunan radas untuk menulenkan argentum. Selepas satu jam, didapati argentum tidak ditulenkan. Apakah yang perlu dilakukan untuk menyelesaikan masalah tersebut? A Gunakan argentum tulen yang lebih besar B Saling tukar terminal pada sel C Tambah kepekatan larutan kuprum(II) klorida D Gunakan larutan argentum nitrat sebagai elektrolit 6 Rajah 6 menunjukkan susunan radas untuk menulenkan kuprum Selepas satu jam, didapati kuprum tidak ditulenkan. Apakah yang perlu dilakukan untuk menyelesaikan masalah tersebut? A Gunakan kuprum tulen yang lebih besar B Saling tukar terminal pada sel C Tambah kepekatan larutan kuprum(II) klorida D Gunakan larutan argentum nitrat sebagai elektrolit Kunci besi Jalur kuprum Larutan kuprum(II) sulfat Larutan kuprum(II) klorida Argentum tak tulen Argentum tulen Larutan kuprum(II) klorida Kuprum tulen Kuprum tak tulen
MODUL ULAS T5 KSSM MULAI 2021 48 Disediakan oleh Cikgu Abadi@SMKIP 6.2 Sel Kimia 1 Sel kimia ringkas terdiri daripada dua logam yang berlainan yang dicelup ke dalam suatu elektolit dan disambungkan melalui litar luar dengan wayar penyambung 2 Contoh sel kimia ringkas Rajah 1 Bagi penerangan sel kimia, perlu melihat Siri Elektrokimia untuk memilih ion mengikut keelektropositifannya iaitu: Ion kalium, K+ Ion natrium, Na+ Ion kalsium, Ca2+ Ion magnesium, Mg2+ Ion aluminiun, Al3+ Ion zink, Zn2+ Ion ferum(II), Fe2+ Ion stanum, Sn2+ Ion plumbum, Pb2+ Ion hidrogen, H+ Ion kuprum(II), Cu2+ Ion argentum, Ag+ 3 Penerangan bagi sel kimia dalam Rajah 1 a) Magnesium menjadi terminal negatif kerana magnesium lebih elektropositif (kedudukan lebih atas dalam Siri Elektrokimia berbanding kuprum), lebih cenderung untuk mendermakan atau melepaskan elektron b) Kuprum menjadi terminal positif kerana kuprum kurang elektropositif (kedudukan lebih bawah berbanding magnesium dalam Siri Elektrokimia berbanding magnesium, maka kuprum lebih cenderung untuk menerima elektron c) Magnesium yang mendermakan elektron akan membentuk ion magnesium, Mg2+ dan larut dalam elektrolit larutan kuprum(II) sulfat d) Elektron yang terbebas akan mengalir melalui litar luar dari magnesium ke kuprum yang bertindak sebagai terminal positif sel kimia tersebut e) Elektron dari magnesium diterima oleh ion kuprum(II) dari elektrolit dan bukannya ion hidrogen kerana ion kuprum(II) kurang elektropositif berbanding ion hidrogen f) Maka, pepejal kuprum terbentuk dan terenap pada jalur kuprum. Kuprum bertindak sebagai terminal positif sel kimia tersebut. g) Pergerakan elektron dari terminal negatif ke terminal positif melalui litar luar untuk menghasilkan arus elektrik h) Perubahan tenaga yang berlaku dalam sel kimia ialah tenaga kimia kepada tenaga elektrik 4 Voltmeter Magnesium Kuprum Larutan kuprum(II) sulfat, CuSO4 Keelektropositifan meningkat Magnesium Kuprum Pengaliran elektron Pengaliran elektron e- ee- eVoltmeter Larutan kuprum(II) sulfat, Logam CuSO4 magnesium terkakis / menjadi nipis Logam kuprum menebal/ Pepejal perang terbentuk
MODUL ULAS T5 KSSM MULAI 2021 49 Disediakan oleh Cikgu Abadi@SMKIP 5 Situasi kedua Rajah 2 Penerangan sel ringkas bagi Rajah 2 Langkah 1 : Pilih logam yang berada paling teratas dalam Siri Elektrokimia – terminal negatif dan logam di bawah ialah terminal positif a) Aluminium menjadi terminal negatif kerana aluminium lebih elektropositif (kedudukan lebih atas dalam Siri Elektrokimia berbanding zink) b) Zink menjadi terminal positif kerana zink kurang elektropositif (kedudukan lebih bawah berbanding aluminium dalam Siri Elektrokimia, maka zink lebih cenderung untuk menerima elektron Langkah 2 : Jika logam itu (terminal negatif) maka ia lepaskan elektron dahulu barulah diterima oleh logam di terminal positif atau ion dari elektrolit yang paling bawah c) Aluminium mendermakan elektron akan membentuk ion aluminium, Al3+ dan larut dalam elektrolit larutan kuprum(II) sulfat d) Elektron dari aluminium diterima oleh ion kuprum(II) dari elektrolit dan bukannya ion zink kerana ion kuprum(II) kurang elektropositif berbanding ion zink Langkah 3 : Dari arah mana elektron mengalir (semestinya dari terminal negatif kerana elektron bercas negatif) e) Elektron yang terbebas akan mengalir melalui litar luar dari aluminium (terminal negatif) ke zink (terminal positif) Langkah 4 : Apa yang dapat diperhatikan? Terangkan kepada pemerhatian / inferens f) Pemerhatian : Pepejal perang terenap pada logam zink // Logam zink menebal Ini disebabkan oleh pepejal kuprum terbentuk dan terenap pada jalur zink. Ion kuprum dinyahcaskan untuk membentuk logam kuprum g) Pemerhatian : Jarum voltmeter terpesong Ini disebabkan oleh arus elektrik mengalir. Pergerakan elektron dari terminal negatif ke terminal positif melalui litar luar untuk menghasilkan arus elektrik h) Perubahan tenaga yang berlaku dalam sel kimia ialah tenaga kimia kepada tenaga elektrik Voltmeter Zink Aluminium Larutan kuprum(II) sulfat, CuSO4 Zink Aluminium Pengaliran elektron Pengaliran elektron e- eVoltmeter Larutan kuprum(II) sulfat, CuSO4 - -
MODUL ULAS T5 KSSM MULAI 2021 50 Disediakan oleh Cikgu Abadi@SMKIP Latihan Prestasi 1 Rajah 1 menunjukkan susunan radas bagi suatu tindak balas kimia. Rajah 1 a) Namakan sel tersebut. …………………………………………………………………………………………………………………… b) Nyatakan logam yang bertindak sebagai Terminal negatif : ………………………………………………….. Terminal positif : ……………………………………………………. c) Apakah yang akan berlaku di terminal berikut: Terminal negatif : …………………………………………………………………………………………..... Terminal positif : …………………………………………………………………………………………..…. d) Apakah fungsi voltmeter yang digunakan? …………………………………………………………………………………………………………………… e) Apakah perubahan tenaga yang berlaku dalam sel tersebut. …………………………………………………………………………………………………………………… f) Lukiskan dalam Rajah 1 untuk menunjukkan pengaliran elektron berlaku dalam sel tersebut g) Ramalkan apa yang berlaku jika logam aluminium digantikan dengan logam kuprum. Terangkan alasan anda. …………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………… Voltmeter Aluminium Kuprum Larutan kuprum(II) sulfat, CuSO4
MODUL ULAS T5 KSSM MULAI 2021 51 Disediakan oleh Cikgu Abadi@SMKIP 2 Rajah 2 menunjukkan suatu pemerhatian bagi suatu sel kimia. Rajah 2 a) Nyatakan bacaan voltemeter dalam Rajah 2. ……………………..V b) Pengaliran elektron berlaku dari logam X kepada logam zink. Cadangkan nama bagi X. ………………………………………………………………………………………………………………….. c) Berdasarkan logam yang dinamakan di (b), namakan logam bagi terminal berikut: Terminat negatif : ………………………………………………………………………….. Terminat positif : …………………………………………………………………………….. d) Apakah yang berlaku pada logam X jika X ialah logam kuprum?Terangkan pemerhatian anda. ………………………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………………….. e) Ramalkan bacaan voltemeter jika logam X digantikan dengan logam zink. ………..V Voltmeter Logam X Zink Larutan kuprum(II) sulfat, CuSO4 V
MODUL ULAS T5 KSSM MULAI 2021 52 Disediakan oleh Cikgu Abadi@SMKIP Membina sel kimia ringkas Bahan : Kertas pasir, dua pita magnesium, dua jalur kuprum dan larutan natrium klorida, NaCl, 1.0 mol dm-3 Radas : Silinder penyukat, bikar, wayar penyambung dengan klip buaya dan voltmeter Arahan 1 Bersihkan dua pita magnesium dan dua jalur kuprum dengan kertas pasir 2 Sukat dan tuang 150 cm3 larutan natrium klorida, NaCl, 1.0 mol dm-3 ke dalam bikar yang bersih dengan menggunakan silinder penyukat 3 Celup pita magnesium dan jalur kuprum ke dalam larutan natrium klorida, NaCl di dalam bikar 4 Sambungkan pita magnesium, jalur kuprum dan voltmeter dengan wayar penyambung 5 Hidupkan suis. Perhatikan dan catat bacaan voltmeter 6 Ulang langkah 1 hingga 5 dengan menggantikan pasangan pita magnesium dan jalur kuprum dengan pasangan pita magnesium dan pasangan kuprum Susunan radas: Keputusan: Pasangan logam Bacaan voltmeter (V) Magnesium – kuprum Magnesium – magnesium Kuprum - kuprum Voltmeter Suis Jalur kuprum Pita magnesium Larutan natrium klorida, NaCl
MODUL ULAS T5 KSSM MULAI 2021 53 Disediakan oleh Cikgu Abadi@SMKIP Latihan Prestasi 1 Rajah 1.1 menunjukkan susunan radas bagi membina sel ringkas. Rajah 1 a) Nyatakan pemerhatian dalam Rajah 1.1 …………………………………………………………………………………………………………………… b) Nyatakan inferens kepada pemerhatian di (a). …………………………………………………………………………………………………………………… Kemudian, eksperimen diulang dengan menggantikan salah satu jalur kuprum dengan pita magnesium. Rajah 1.2 menunjukkan keputusan bagi ekperimen tersebut. c) Nyatakan bacaan voltmeter tersebut. ………………..V d) Nyatakan pemboleh ubah yang terlibat dalam eksperimen ini Pmeboleh ubah dimanipulasikan : …………………………………………………………………………………………………………………….. Pemboleh ubah bergerak balas : …………………………………………………………………………………………………………………….. ~MODUL BAB 6 TAMAT~ Jalur kuprum Jalur kuprum Larutan kuprum(II) sulfat V V
IMBAS DI SINI UNTUK SERTAI CHANNEL TELEGRAM ULAS