TINGKATAN 4 KIMIA BAB 6 ELEKTROLISIS Soalan Objektif Antara yang berikut, yang manakah merupakan elektrolit? A B C D
Rajah di bawah menunjukkan susunan radas untuk menyadur satu sudu besi dengan argentum.
Larutan kuprum (II) sulfat Leburan naftalena Larutan glukosa Logam zink
A
Dalam rajah di bawah, bahan X menyalakan mentol dalam keadaan leburan. Pernyataan yang manakah paling baik menerangkan pemerhatian tersebut?
Iron spoon Garpu besi
Silver foil Kepingan argentum
Solution Y Larutan Y
U
2
4
.m y
1
Antara yang berikut, yang manakah larutan Y? Ferum (II) sulfat Ferum (II) klorida Argentum klorida Argentum nitrat
n2
A B C D
ar
X
5
Le
X terdiri daripada ion-ion X terdiri daripada molekul-molekul X mempunyai ion-ion bebas bergerak X mempunyai ion-ion dalam kedudukan tetap
A B
Ez
A B C D
3
Seorang pelajar membina satu sel kimia menggunakan rod kuprum, rod zink, larutan kuprum (II) sulfat dan wayar penyambung. Antara yang berikut, yang manakah akan menjadi terminal positif? A B C D
Elektrolisis larutan kuprum (II) sulfat menggunakan elektrod-elektrod kuprum dijalankan. Apakah pemerhatian di anod dan hasil di katod?
C D
Rod kuprum Rod zink Wayar penyambung Larutan kuprum (II) sulfat
1
Pemerhatian di anod Elektrod menjadi lebih tebal Elektrod menjadi lebih nipis Gelembung gas tidak berwarna Gelembung gas tidak berwarna
Hasil di katod Logam kuprum Logam kuprum Gas oksigen Gas hydrogen
I II III IV
Glukosa Etanol Plumbum (II) bromida Kalium klorida
A B C D
I dan II I dan III II dan IV III dan IV
Elektrolit manakah yang sesuai untuk digunakan? A B C D 9
Persamaan berikut mewakili beberapa tindak balas penyesaran logam. X + Y sulfat X + Z sulfat Y + Z sulfat
Rajah di bawah menunjukkan susunan radas bagi elektolisis larutan natrium sulfat 0.01 mol dm-3 menggunakan elektrod-elektrod karbon.
→ → →
Y + X sulfat Z + X sulfat Tiada tindak balas
Q
Susunan logam X, Y dan Z mengikut susunan kereaktifan menaik adalah
ar
n2
P
Asid hidroklorik Larutan kuprum (II) sulfat Larutan aluminium nitrat Larutan magnesium sulfat
.m y
7
Bahan manakah adalah elektrolit?
U
6
Antara berikut yang manakah hasil yang terbentuk pada elektrod P dan Q?
8
A Plumbum kurang tumpat berbanding magnesium B Magnesium terbakar lebih cepat dalam oksigen C Plumbum kurang reaktif daripada magnesium D Takat lebur magnesium lebih tinggi
Rajah di bawah menunjukkan bagaimana kuprum ditulenkan secara elektrolisis. Impure copper plate Kepingan kuprum tak tulen
X, Z, Y Y, Z, X Z, X, Y Z, Y, X
10 Logam plumbum diperoleh dengan memanaskan suatu campuran plumbum (II) oksida dan serbuk magnesium. Tindak balas berlaku kerana
Electrode Q Oksigen gas Natrium logam Hidrogen gas Natrium logam
Le
Ez
A B C D
Electrode P Hidrogen gas Oksigen gas Oksigen gas Sulfur dioksida gas
A B C D
Pure copper plate Kepingan kuprum tulen Electrolyte Elektrolik
2
11 Rajah di bawah menunjukkan susunan radas bagi elektrolisis bahan X.
13 Rajah di bawah menunjukkan satu sel kimia ringkas.
V X
Y
.m y
Substance X Bahan X
Solution Larutan
Antara pasangan elektrod dan larutan yang berikut, yang manakah boleh menyebabkan jarum voltmeter terpesong?
Bahan X adalah satu elektrolit. Apakah X?
U
Besi Glukosa Naftalena Plumbum (II) bromida
Elektrod Elektrod X Y A Kuprum Besi
n2
A B C D
B C D
Zink Kuprum Karbon
Kuprum Kuprum Zink
Tetrakloromethana Asid sulfurik cair Kuprum (II) sulfat Methylbenzena
ar
12 Rajah di bawah menunjukkan susunan radas bagi elektrolisis larutan kuprum (II) sulfat dengan menggunakan elektrod karbon.
Larutan
14 Satu larutan akueus natrium klorida pekat dielektrolisiskan dengan menggunakan elektrod karbon. Persamaan setengah manakah mewakili tindak balas yang berlaku di anod dan di katod?
Le
Copper (II) sulphate solution Larutan kuprum (II) sulfat
Ez
A B C
Warna biru larutan kuprum (II) sulfat bertukar kepada biru muda. Antara berikut yang manakah menerangkan pemerhatian ini? A B C D
D
Ion SO42- dinyahcas di anod Ion H+ dinyahcas di katod Ion Cu2+ dinyahcas di katod Ion OH- dinyahcas di anod
3
Anod 2Cl → Cl2 + 2e 2Cl- → Cl2 + 2e 4OH- → O2 + 2H2O + 4e 4OH- → O2 + 2H2O + 4e -
Katod Na + e → Na 2H+ + 2e → H2 2H+ + 2e → H2 +
Na+ + e → Na
Antara graf berikut yang manakah menunjukkan perubatan jisim anod semasa elektrolisis?
15 Ion manakah yang terdapat dalam larutan akueus natrium klorida? A B C D
Na+, ClH+, OHNa+, Cl-, OHNa+, Cl-, H+, OH-
A
Mass Jirim
0
16 Arus elektrik dialirkan melalui larutan akueus kuprum (II) sulfat, CuSO4 seperti ditunjukkan dalam rajah di bawah.
D
n2
Hidrogen Oksigen Kuprum Sulfur
Time Masa
Mass Jirim
0
Aqueous solution CuSO4 Larutan akueus CuSO4
0
Time Masa
Mass Jirim
0
0
Time Masa
ar
18 Voltan dihasilkan dari susunan radas seperti ditunjukkan dalam rajah di bawah.
Le
A B C D
0
U
Carbon electrode Elektrod karbon
Apakah yang terbentuk di anod?
Mass Jirim
0
C
Time Masa
.m y
B
0
Ez
17 Rajah di bawah menunjukkan elektrolisis larutan kuprum (II) sulfat menggunakan elektrod kuprum.
Antara pasangan logam-logam R dan S berikut yang manakah akan menghasilkan voltan paling tinggi?
Copper electrode Elektrod karbon
A B C D
Copper (II) sulphate solution Larutan kuprum (II)sulfat
4
Logam R Zink Magnesium Magnesium Besi
Logam S Besi Zink Kuprum Kuprum
20 Logam M boleh diperolehi dari elektrlisis leburan kloridanya. Jadual di bawah menunjukkan sifat logam M dan sifat kloridanya.
19 Antara litar berikut yang manakah mentol menyala paling terang? A
Bahan Zn
Fe
Distilled water Air suling
B
Ketumpatan (g cm-3) 11.0
530
1000
5.0
Dalam keadaan keadaan apakah logam M akan terbentuk semasa elektrolisis?
A Pepejal dan di bawah leburan klorida M B Cecair dan di bawah leburan klorida C Pepejal dan di atas permukaan leburan klorida M D Cacair dan di atas permukaan leburan klorida M
U
Zn
n2
Cu
Dilute sulfurik acid Asid sulfat cair
ar
C
Zn
Le
Fe
Dilute sulfurik acid Asid sulfat cair
Ez
D
Takat didih (ºC) 1800
.m y
Logam M Klorida M
Takat lebur (ºC) 330
Zn
Cu
Distilled water Air suling
5
Soalan Subjektif Satu eksperimen dijalankan untuk menentukan kedudukan relatif bagi tiga logam, P, Q dan R dalam siri elektrokimia. Rajah below menunjukkan keputusan bagi eksperimen tersebut. I
Susunan radas
Tindakbalas
(b)
III
Metal P Logam P
M etal R Logam R
Metal P Logam P
Q nitrate solution Larutan Q nitrat
Q nitrate solution Larutan Q nitrat
R nitrate solution Larutan R nitrat
Berlaku
Berlaku
Tidak berlaku
n2
Berdasarkan kepada keputusan, susun tiga logam P, Q dan R tersebut mengikut tertib menurun keelektropositifannya.
ar
(a)
II
.m y
Eksperimen
U
1
[ 1 markah]
Logam P adalah kuprum. Berdasarkan Eksperimen I,
Namakan larutan Q nitrat.
Le
(i)
Tuliskan persamaan ion bagi tindak balas ini.
Ez
(ii)
[ 1 markah]
[ 2 markah]
(iii) Nyatakan satu pemerhatian. [ 1 markah]
1
(c)
Terangkan mengapa tiada tindak balas berlaku dalam Eksperimen III.
[ 2 markah] (i)
Lukiskan satu gambarajah berlabel satu sel kimia ringkas dengan menggunakan logam P dan Q sebagai elektrod.
[ 2 markah]
Nyatakan terminal positif bagi sel kimia dalam (d)(i).
Ez
Le
ar
n2
(ii)
U
.m y
(d)
2
[ 1 markah]
Rajah di bawah menunjukkan suatu sel kimia ringkas. Dua elektrod logam yang berbeza dicelup ke dalam larutan natrium klorida cair. Voltan yang terhasil di dalam sel direkodkan. Eksperimen ini diulang dengan menggunakan pasangan elektrod yang berbeza.
Electrode X Elektrod X
Electrode Y Elektrod Y
.m y
2
Dilute sodium chloride solution Larutan natrium klorida cair
Terminal positif Y X X V
X Z W X
1.00 0.65 1.50 0.45
Le
Nyatakan arah pergerakan elektron bagi sel yang menggunakan elektrod-elektrod X dan Y. Terangkan jawapan anda.
[ 2 markah]
Susun logam-logam V, W, X, Y dan Z mengikut susunan menurun di dalam siri elektrokimia.
Ez
(b)
Voltan (V)
ar
X/Y X/Z X/W X/V (a)
Terminal negatif
n2
Pasangan elektrod
U
Jadual menunjukkan keputusan yang telah diperoleh.
[ 1 markah]
3
(c)
Satu sel kimia telah dibina dengan menggunakan logam Z dan V sebagai elektrod. (i)
Nyatakan terminal negatif bagi sel tersebut. [ 1 markah] Anggarkan nilai voltan sel yang terhasil.
.m y
(ii)
[ 1 markah]
Rajah di bawah menunjukkan susunan radas bagi elektrolisis plumbum (II) bromida lebur, PbBr2.
U
(d)
P
Q
[ 1 markah]
Nyatakan pemerhatian pada elektrod P.
Ez
(ii)
Heat Panaskan
Namakan proses yang berlaku pada elektrod P.
Le
(i)
ar
n2
M olten lead(II) bromide Plumbum(II) bromida lebur
[ 1 markah]
(iii) Tuliskan persamaan setengah bagi tindakbalas yang berlaku pada elektrod Q.
[ 1 markah]
4
(iv)
Namakan hasil yang terbentuk pada elektrod Q.
[ 1 markah] (v)
Nyatakan perubahan tenaga dalam eksperimen ini.
(a)
Jadual di bawah menunjukkan beza keupayaan apabila pasangan logam yang berbeza digunakan dalam suatu sel voltan untuk membina siri elektrokimia. Beza upaya / V 0.2 0.8 2.6 x
Dengan menggunakan sel voltan ringkas, huraikan satu eksperimen untuk menentukan kedudukan logam-logam P, Q, R dan S dalam siri elektrokimia. [ 10 markah]
(ii)
Berdasarkan data dalam Jadual di atas, ramalkan nilai beza keupayaan, x dan terminal negatif, y bagi pasangan logam P-Q. Jika logam Q adalah zink, cadangkan identiti logam P. Terangkan jawapan anda. [ 4 markah]
ar
(i)
Le
(b)
Terminal negatif Q R P y
n2
Pasangan logam Q-R R-S P-S P-Q
U
3
.m y
[ 1 markah]
Jadual di bawah menunjukkan pemerhatian di anod apabila dua larutan berbeza dielektrolisiskan menggunakan elektrod-elektrod karbon. Elektrolit 1.0 mol dm natrium klorida 0.0001 mol dm-3 natrium klorida
Pemerhatian di anod Gas kekuningan dibebaskan Gas tak berwarna dibebaskan
Ez
-3
Berdasarkan meklumat dalam jadual di atas, jelaskan pemerhatian di anod bagi kedua-dua elektrolit. [ 6 markah]
5
Jawapan Soalan Objektif 1. A 2. C 3. A
.m y
4. D 5. B 6. D 7. C
U
8. B 9. B
n2
10. C 11. D
ar
12. C 13. B
15. D 16. B 17. A
Ez
18. C
Le
14. B
19. B 20. B
Jawapan Soalan Subjektif (a) (b)
(c)
1 1 2 1
1 4
1
2
1 2
3
2
(a)
Dari X ke Y X adalah lebih elektropositif daripada Y // X berada pada kedudukan lebih tinggi dalam Siri Elektrokimia W, Z, X, V, Y (i) Z (ii) 1.10 V (i) Nyahcas (ii) Pepejal kelabu terenap (iii) Br - → Br2 + 2e (iv) Bromine gas (v) Tenaga elektrik menjadi tenaga kimia
Le
(b) (c)
Q
ar
(ii)
n2
U
(d)
R, P, Q (i) Argentum nitrat (ii) 2Ag+ + Cu → Cu2+ + 2Ag (iii) Larutan tidak berwarna menjadi biru/ pepejal perang / P melarut / menjadi nipis // pepejal kelabu terenap 1. P adalah kurang elektropositif daripada R // kedudukan R adalah lebih tinggi daripada P dalam Siri Elektrokimia 2. P tidak boleh menyesarkan R daripada larutan ion (i)
.m y
1
Ez
(d)
1 10 1 1
2
1 1 1 1 1 1 1 1
1 2 5
10
(a)
(i)
1. Pasangan logam dibersihkan menggunakan kertas pasir. 2. 25 ml larutan kuprum (II) sulfat 0.5M dimasukkan ke dalam bikar. 3. Kepingan logam Q dan R dicelupkan ke dalam larutan. 4. Pasangan logam tersebut disambungkan kepada voltmeter. 5. Bacaan nilai voltan direkodkan. 6. Logam yang berfungsi sebagai terminal negatif ditentukan. 7. Eksperimen diulang menggunakan pasangan logam yang berlainan.
1. Nilai x = 1.6 V 2. y = P 3. P adalah magnesium / magnesium lebih tinggi kedudukan daripada zink 4. P / Mg adalah lebih elektropositif dari Q / Zn // P / Mg berada pada kedudukan tinggi dalam Siri Elektrokimia 1.0 mol dm-3 natrium klorida 1.Ion klorida dipilih untuk nyahcas 2. Kepekatan ion CI- adalah tinggi 3. Gas klorin terhasil 0.0001 mol dm-3 natrium klorida 4. OH- ion dipilih untuk nyahcas 5. OH- ions terletak pada kedudukan bawah dalam siri elektrokimia 6. Gas Oksigen terhasil
14
4
6
6
Ez
Le
ar
n2
U
(ii)
(b)
10
.m y
3
20
