MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 51 Bagaimana pengolahan air sisa dengan menggunakan elektro-penggumpalan (electrocoagulation) berlaku dalam proses elektrolisis dan proses pengumpalan? Proses elektrolisis: Pada anod, elektrod logam seperti aluminium mengion dalam elektrolit untuk menghasilkan ion aluminium, Al3+ yang bercas positif 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 : Penggumpalan berlaku apabila ion aluminium, Al3+, ion hidroksida, OH- dan bahan pencemar dalam air sisa bergabung menghasilkan gumpalan yang dikenali sebagai flok . Flok akan terperangkap dalam gelembung gas hidrogen yang terlepas dari katod dibawa naik ke permukaan air . Flok yang lain tenggelam dan berkumpul pada dasar. 6.2 Sel Kimia Apakah sel kimia? Sel kimia ringkas terdiri daripada dua logam yang berlainan yang dicelup ke dalam suatu elektolit dan disambungkan melalui litar luar dengan wayar penyambung. Apakah perubahan tenaga dalam sel kimia? Perubahan tenaga dalam sel kimia ialah dari tenaga kimia kepada tenaga elektrik Nyatakan faktor yang mempengaruhi bacaan voltan dalam sel kimia. Voltan sel kimia bergantung kepada jarak antara dua logam dalam Siri Elektrokimia di mana semakin jauh dua logam dalam Siri Elektrokimia, semakin tinggi voltannya. Bagaimanakah menentukan terminal negatif dan terminal positif sel kimia? Logam yang lebih elektropositif akan menjadi terminal negatif sel. Logam yang kurang elektropositif akan menjadi terminal positif sel. Susunan radas sel kimia (menunjukkan tindak balas kimia dalam sel kimia menghasilkan tenaga elektrik) Arus elektrik terhasil dikesan oleh voltmeter (Tenaga kimia ➝ Tenaga elektrik)
MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 52 Catatan: Atom logam (pepejal) daripada terminal negatif melepaskan elektron untuk membentuk ion logam (larutan akueus) – elektrod menipis. Elektron mengalir melalui terminal positif, elektron diterima oleh kation dalam elektrolit. Jika ion hidrogen menerima elektron, gelembung gas dibebaskan di terminal negatif. Jika ion logam menerima elektron, pepejal logam terenap di terminal negatif. Contoh Tindak balas kimia dalam sel kimia dengan elektrod yang berlainan. Siri Elektrokimia Bagi penerangan sel kimia, perlu melihat Siri Elektrokimia untuk memilih ion mengikut keelektropositifannya. Penerangan bagi sel kimia dalam Rajah 1 d) Magnesium menjadi terminal negatif kerana magnesium lebih elektropositif (kedudukan lebih atas dalam Siri Elektrokimia berbanding kuprum) lebih cenderung untuk mendermakan atau melepaskan elektron membentuk ion magnesium, Mg2+ dan larut dalam elektrolit larutan kuprum(II) sulfat Elektrod magnesium menjadi nipis Elektron mengalir melalui litar luar ke elektrod kuprum e) 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 Elektron dari magnesium mengalir melalui litar luar ke elektrod kuprum. Ion kuprum(II) dalam elektrolit menerima elektron untuk membentuk atom kuprum. Pepejal perang terenap di permukaan elektrod kuprum. f) Pergerakan elektron dari terminal negatif ke terminal positif melalui litar luar untuk menghasilkan arus elektrik. e) Perubahan tenaga yang berlaku dalam sel kimia ialah tenaga kimia kepada tenaga elektrik ION Rajah 1
MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 53 Apakah Siri Elektrokimia? Siri Elektrokimia ialah susunan logam mengikut kecenderungan melepaskan elektron membentuk ion bercas positif . Aktiviti 6.2 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 : 7. Bersihkan dua pita magnesium dan dua jalur kuprum dengan kertas pasir 8. Sukat dan tuang 150 cm3 larutan natrium klorida, NaCl, 1.0 mol dm-3 ke dalam bikar yang bersih dengan menggunakan silinder penyukat . 9. Celup pita magnesium dan jalur kuprum ke dalam larutan natrium klorida, NaCl di dalam bikar . 10. Sambungkan pita magnesium, jalur kuprum dan voltmeter dengan wayar penyambung . 11. Hidupkan suis. Perhatikan dan catat bacaan voltmeter . 12. Ulang langkah 1 hingga 5 dengan menggantikan pasangan pita magnesium dan jalur kuprum dengan pasangan pita magnesium dan pasangan kuprum . Susunan radas : Keputusan :
MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 54 LATIHAN PENGUKUHAN 1 ( PROSES ELEKTROLISIS SEBATIAN ION LEBURAN) 1 Rajah 1 menunjukkan susunan radas bagi suatu tindak balas. a) Namakan jenis sel elektrokimia tersebut. …………………………………………………………………………………………………………… b) Namakan ion-ion yang hadir dalam elektrolit tersebut Ion positif : …………………………………………ion negatif: ……………………………………………. c) Nyatakan ion yang hadir di terminal berikut; Katod : ……………………………………………….Anod : ………………………………………… d) Ramalkan apa yang akan diperhatikan selepas litar tersebut dihidupkan. …………………………………………………………………………………………………………… e) Apakah yang dimaksudkan dengan elektrolit? …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… f) Ramalkan apa yang akan berlaku jika leburan plumbum(II) bromida digantikan dengan leburan naftalena. …………………………………………………………………………………………………………… g) Terangkan alasan kepada pemerhatian di (f). …………………………………………………………………………………………………………… h) Nyatakan perubahan tenaga bagi sel elektrokimia ini. …………………………………………………………………………………………………………… 2 Rajah 1 menunjukkan satu eksperimen untuk mengkaji kekonduksian elektrik bagi jenis bahan yang
MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 55 berbeza. Keputusan eksperimen dijadualkan di bawah. a) Nyatakan satu pemerhatian bagi eksperimen ini. …………………………………………………………………………………………………………… b) Nyatakan satu inferens bagi eksperimen ini …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… c) Nyatakan pemboleh ubah dalam eksperimen ini. Pemboleh ubah dimanipulasi : …………………………………………………………………………. Pemboleh ubah bergerak balas : ……………………………………………………………………….. d) Nyatakan satu hipotesis bagi eksperimen ini. …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… e) Tandakan (√) di dalam kotak yang disediakan contoh yang betul bagi bahan Z.
MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 56 f) Berdasarkan eksperimen ini, nyatakan defines secara operasi bagi kekonduksian elektrik. …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… 3 Rajah 2.1 dan Rajah 2.2 menunjukkan susunan radas bagi suatu tindak balas kimia. Rajah 2.1 Rajah 2.1 a) Nyatakan pemerhatian bagi eksperimen ini. …………………………………………………………………………………………………………… b) Nyatakan satu inferens berdasarkan pemerhatian di (a). …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… c) Nyatakan pemboleh ubah dalam eksperimen ini. Pemboleh ubah dimanipulasi : …………………………………………………………………………. Pemboleh ubah bergerak balas : ……………………………………………………………………….. Pemboleh ubah dimalarkan : …………………………………………………………………………… d) Nyatakan satu hipotesis bagi eksperimen ini. …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… e) Ramalkan apa yang berlaku jika bahan dalam Rajah 2.2 digantikan dengan leburan glukosa. ……………………………………………………………………………………………………………
MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 57 f) Terangkan pemerhatian anda di (e) …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… g) Nyatakan definisi secara operasi bagi elektrolit. …………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………
MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 58 LATIHAN PRESTASI 2 ( ELEKTROLISIS LARUTAN) Lengkapkan jadual berikut mengenai elektrolisis larutan akueus di bawah: Larutan magnesium sulfat sebagai elektrolit Namakan ion-ion yang hadir dalam larutan magnesium sulfat ………………………………………………………………………………………………………………… Terminal positif (Anod) Terminal negatif (Katod) Ion-ion bergerak Ion yang terpilih (Rujuk SEK yang paling bawah) Alasan pemilihan ion tersebut Pemerhatian Hasil kepada pemerhatian/inferens Larutan argentum nitrat sebagai elektrolit Namakan ion-ion yang hadir dalam larutan argentum nitrat ………………………………………………………………………………………………………………… Terminal positif (Anod) Terminal negatif (Katod) Ion-ion bergerak Ion yang terpilih (Rujuk SEK yang paling bawah) Alasan pemilihan ion tersebut Pemerhatian Hasil kepada pemerhatian/inferens
MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 59 LATIHAN PRESTASI 3 : ELEKTROLISIS LARUTAN AKUEUS (KEDUDUKAN ION DALAM SIRI ELEKTROKIMIA) 1 Rajah 1 menunjukkan susunan radas bagi suatu tindak balas kimia. Rajah 1 a) Tuliskan kation yang hadir dalam elektrolit tersebut …………………………………………………………………………………………………………… b) Tuliskan jawapan dalam kotak yang disediakan. c) Justifikasikan berkaitan pemilihan ion untuk dinyahcas di anod tersebut …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… d) Ramalkan pemerhatian yang berlaku di anod tersebut. …………………………………………………………………………………………………………… e) Nyatakan inferens bagi pemerhatian di anod. …………………………………………………………………………………………………………… f) Nyatakan perubahan tenaga yang berlaku dalam sel elektrolitik ini …………………………………………………………………………………………………………… g) Apakah hasil yang terdapat pada elektrod katod tersebut? …………………………………………………………………………………………………………… h) Nyatakan bagaimana ujian kimia untuk mengesahkan hasil di (g) …………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………
MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 60 2 Rajah 1 menunjukkan susunan radas bagi suatu tindak balas kimia. Rajah 1 a) Tuliskan kation yang hadir dalam elektrolit tersebut …………………………………………………………………………………………………………… b) Tuliskan jawapan dalam kotak yang disediakan. c) Justifikasikan berkaitan pemilihan ion untuk dinyahcas di anod tersebut …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… d) Ramalkan pemerhatian yang berlaku di anod tersebut. …………………………………………………………………………………………………………… e) Nyatakan inferens bagi pemerhatian di anod. …………………………………………………………………………………………………………… f) Nyatakan perubahan tenaga yang berlaku dalam sel elektrolitik ini …………………………………………………………………………………………………………… g) Apakah hasil yang terdapat pada elektrod katod tersebut? …………………………………………………………………………………………………………… h) Nyatakan bagaimana ujian kimia untuk mengesahkan hasil di (g) …………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………
MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 61 LATIHAN PRESTASI 4 : ELEKTROLISIS LARUTAN AKUEUS (KEPEKATAN ELEKTROLIT) Lengkapkan jadual berikut mengenai elektrolisis larutan akueus di bawah: Larutan natrium klorida pekat sebagai elektrolit Namakan ion-ion yang hadir dalam larutan natrium klorida ………………………………………………………………………………………………………………… Terminal positif (Anod) Terminal negatif (Katod) Ion-ion bergerak Ion yang terpilih Alasan pemilihan ion tersebut Pemerhatian Hasil kepada pemerhatian/inferens Larutan natrium bromida 1.0 mol dm-3 sebagai elektrolit Namakan ion-ion yang hadir dalam larutan natrium bromida 1.0 mol dm-3 ………………………………………………………………………………………………………………… Terminal positif (Anod) Terminal negatif (Katod) Ion-ion bergerak Ion yang terpilih Alasan pemilihan ion tersebut Pemerhatian Hasil kepada pemerhatian/inferens
MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 62 LATIHAN PRESTASI 5 : ELEKTROLISIS LARUTAN AKUEUS (JENIS ELEKTROD) Lengkapkan jadual berikut mengenai elektrolisis bagi menguji faktor jenis elektrod Larutan argentum nitrat sebagai elektrolit menggunakan elektrod argentum Namakan ion-ion yang hadir dalam larutan argentum nitrat ………………………………………………………………………………………………………………… Terminal positif (Anod) Terminal negatif (Katod) Ion-ion bergerak Ion yang terpilih Alasan pemilihan ion tersebut Pemerhatian Hasil kepada pemerhatian/inferens Larutan kuprum(II) sulfat sebagai elektrolit menggunakan elektrod kuprum Namakan ion-ion yang hadir dalam larutan kuprum(II) sulfat ………………………………………………………………………………………………………………… Terminal positif (Anod) Terminal negatif (Katod) Ion-ion bergerak Ion yang terpilih Alasan pemilihan ion tersebut Pemerhatian Hasil kepada pemerhatian/inferens
MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 63 LATIHAN PRESTASI 6 (FAKTOR JENIS ELEKTROD) 1 Rajah 1 menunjukkan susunan radas bagi suatu tindak balas kimia. a) Tuliskan kation yang hadir dalam elektrolit tersebut …………………………………………………………………………………………………………… b) Namakan ion yang tertarik ke anod dan katod Anod : ………………………………………………………………………………..…. Katod : ………………………………………………………………………………….. c) Apakah yang diperhatikan di anod? …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… d) Namakan hasil pada anod. …………………………………………………………………………………………………………… e) Apakah hasil di katod? …………………………………………………………………………………………………………… f) Nyatakan sebab pemilihan ion di anod berdasarkan jawapan di (e). …………………………………………………………………………………………………………… g) Adakah kepekatan ion argentum dalam elektrolit tersebut berubah? …………………………………………………………………………………………………………… h) Terangkan alasan terhadap jawapan anda di (g) …………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………
MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 64 LATIHAN PRESTASI 7 (APLIKASI ELEKTROLISIS - PENULENAN) 1 Rajah 1 menunjukkan susunan radas bagi proses penulenan kuprum tak tulen. 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 : …………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………
MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 65 LATIHAN PRESTASI 8 (APLIKASI ELEKTROLISIS - PENYADURAN LOGAM) 1 Rajah 2 menunjukkan suatu proses penyaduran logam kuprum dengan paku besi. 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 : …….…………………………………………………………………………………………
MODUL MAHIR SAINS TINGKATAN 5 KSSM BAB 6 : ELEKTROKIMIA Disediakan oleh Cikgu AkmarMF 66 LATIHAN PRESTASI 9 (APLIKASI ELEKTROLISIS - MERAWAT SISA AIR) 1 Rajah 3 menunjukkan rajah skema bagi salah satu aplikasi elektrolisis dalam industri bagi merawat air sisa. a) Berdasarkan Rajah 3, namakan teknik yang digunakan untuk merawat 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? ….……………..………………………………………………………………………………………… X Y