The differences between an electrolytic cell and a chemical cell. / Perbezaan di antara sel elektrolisis dan sel kimia

Characteristic Sifat

Electrolytic cell Sel elektrolisis

Chemical cell Sel kimia Examples of

set-up of apparatus Contoh susunan alat

radas Carbon electrode

Elektrod karbon

Electrolyte Elektrolit

Copper electrode Elektrod kuprum Electrolyte Elektrolit

v

Zinc electrode Elektrod zink

Structure Struktur

• Consist of two electrodes (usually carbon or two different or similar metals) connected to batteries using connecting wires and dipped in

an electrolyte .

• Anode: The electrode that is connected to the positive terminal of the battery.

• Cathode: The electrode that is connected to the negative terminal of the battery.

• Terdiri daripada dua elektrod (kebiasaannya karbon atau dua logam yang berbeza ataupun sama) yang bersambung dengan bateri menggunakan

wayar penyambung dan dicelupkan dalam elektrolit.

• Anod: Elektrod yang bersambung dengan terminal positif bateri.

• Katod: Elektrod yang bersambung dengan terminal negatif bateri.

• Consist of two different metals dipped in an electrolyte and connected to a voltmeter using connecting wires .

• Negative terminal: the metal with more negative or less positive value of standard electrode potential, E⁰ (more electropositive).

• Positive terminal: the metal with more positive or less negative value of standard electrode potential, E⁰ (less electropositive).

• Terdiri daripada dua logam yang berbeza yang dicelupkan dalam elektrolit dan disambungkan kepada voltmeter menggunakan wayar penyambung .

• Terminal negatif : logam dengan nilai keupayaan elektrod piawai, E⁰ yang lebih negatif atau kurang positif (lebih elektropositif).

• Terminal positif : logam dengan nilai keupayaan elektrod piawai, E⁰ yang lebih positif atau kurang negatif (kurang elektropositif).

Direction of electron flow Arah pengaliran elektron

From anode (positive electrode) to cathode (negative electrode) through the connecting wire . Daripada anod (elektrod positif) kepada katod (elektrod negatif) melalui wayar penyambung .

From negative terminal to positive terminal through the connecting wire .

Daripada terminal negatif kepada terminal positif melalui wayar penyambung .

Electrode where oxidation occurs. Give reason.

Elektrod di mana pengoksidaan berlaku.

Berikan sebab.

• Anode / Anod

• Selected anions in the electrolyte or metal atoms at the electrode release electrons to form molecules or cation.

Anion yang terpilih di dalam elektrolit atau atom logam pada elektrod membebaskan elektron untuk membentuk molekul atau kation.

• Negative terminal / Terminal negatif

• Metal atom of positive or less negative value of standard electrode potential, E⁰ release electrons to form metal ion.

Atom logam dengan nilai keupayaan elektrod piawai, E⁰ yang lebih negatif atau kurang positif membebaskan elektron untuk membentuk ion logam.

Electrode where reduction occurs. Give reason.

Elektrod di mana penurunan berlaku.

Berikan sebab.

• Cathode / Katod

• Selected cations in the electrolyte receive electrons to form atoms or molecules.

Kation yang terpilih di dalam elektrolit menerima elektron untuk membentuk atom atau molekul.

• Positive terminal / Terminal positif

• Selected cations in the electrolyte receive electrons to form atoms or molecules.

Kation terpilih di dalam elektrolit menerima elektron untuk membentuk atom atau molekul.

Energy conversion Perubahan tenaga

Electrical energy → Chemical energy Tenaga elektrik → Tenaga kimia

Chemical energy → Electrical energy Tenaga kimia → Tenaga elektrik

UNIT

1

METAL DISPLACEMENT / PENYESARAN LOGAM Example: Contoh:Copper(II) sulphate solution Larutan kuprum(II) sulfat Zinc / Zink Metal atom with more negative or less positive E0 value. Atom logam dengan nilai E0 lebih negatif atau kurang positif

Cation with more positive or less negative E0 value Kation dengan nilai E0 lebih positif atau kurang negatif Metal atom with more negative or less positive E0 value release electrons Atom logam dengan nilai E0 lebih negatif atau kurang positif melepaskan elektron

Cation with more positive or less negative E0 value receive electrons Kation dengan nilai E0 lebih positif atau kurang negatif menerima elektron Metal atom with more negative or less positive E0 value undergoes oxidation Atom logam dengan nilai E0 lebih negatif atau kurang positif mengalami pengoksidaan

Cation with more positive or less negative E0 value undergoes reduction Kation dengan nilai E0 lebih positif atau kurang negatif mengalami penurunan Metal atom with more negative or less positive E0 value is a reducing agent Atom logam dengan nilai E0 lebih negatif atau kurang positif adalah agen penurunan Cation with more positive or less negative E0 value is an oxidising agent / Kation dengan nilai E0 lebih positif atau kurang negatif adalah agen pengoksidaan

CHEMICAL CELL / SEL KIMIA Example: Contoh:V Copper KuprumZinc / Zink Porous pot / Pasu liang Zinc sulphate solution / Larutan zink sulfat

Copper(II) sulphate solution / Larutan kuprum(II) sulfat Negative terminal: Terminal negatif: Metal with more negative or less positive E0 value Logam dengan nilai E0 lebih negatif atau kurang positif Metal atom with more negative or less positive E0 value release electrons / Atom logam dengan nilai E0 lebih negatif atau kurang positif melepaskan elektron Metal atom with more negative or less positive E0 value undergoes oxidation Atom logam dengan nilai E0 lebih negatif atau kurang positif mengalami pengoksidaan Metal atom with more negative or less positive E0 value is a reducing agent Atom logam dengan nilai E0 lebih negatif atau kurang positif adalah agen penurunan Positive terminal: Terminal positif: Metal with more positive or less negative E0 value Logam dengan nilai E0 lebih positif atau kurang negatif Cation with more positive or less negative E0 value receive electrons / Kation dengan nilai E0 lebih positif atau kurang negatif menerima elektron Cation with more positive or less negative E0 value undergoes reduction / Kation dengan nilai E0 lebih positif atau kurang negatif mengalami penurunan Cation with more positive or less negative E0 value is an oxidising agent Kation dengan nilai E0 lebih positif atau kurang negatif adalah agen pengoksidaan

ELECTROLYSIS / ELEKTROLISIS A Copper KuprumCopper Kuprum Copper(II) sulphate solution / Larutan kuprum(II) sulfat

Example: Contoh: Anode: / Anod: Electrode connected to positive terminal of batteries / Elektrod yang disambung ke terminal positif bateri Anion with a more negative or less positive E0 value or metal atom releases electrons Anion dengan nilai E0 lebih negatif atau kurang positif atau atom logam melepaskan elektron Anion with a more negative or less positive E0 value or metal atom undergoes oxidation Anion dengan nilai E0 lebih negatif atau kurang positif atau atom logam mengalami pengoksidaan Anion with a more negative or less positive E0 value or metal atom is a reducing agent Anion dengan nilai E0 lebih negatif atau kurang positif atau atom logam adalah agen penurunan

Cathode: / Katod: Electrode connected to negative terminal of batteries Elektrod yang disambung ke terminal negatif bateri Cation with more positive or less negative E0 value receives electrons / Kation dengan nilai E0 lebih positif atau kurang negatif menerima elektron Cation with more positive or less negative E0 value undergoes reduction Kation dengan nilai E0 lebih positif atau kurang negatif mengalami penurunan Cation with more positive or less negative E0 value is an oxidising agent Kation dengan nilai E0 lebih positif atau kurang negatif adalah agen pengoksidaan

Conclusions: / Kesimpulan: (a)

Oxidation

occurs at the anode in an electrolytic cell and at the

negative

terminal in a chemical cell.

Pengoksidaan

berlaku pada anod dalam sel el ektr olisis dan pada terminal

negatif

dalam sel kimia. The term anode is assigned for the electrode at which oxidation occurs,

negative terminal

in a chemical cell is anode. Istilah anod diberi kepada elektr od di mana pengoksidaan berlaku,

terminal negatif

dalam sel kimia ialah anod. (b)

Reduction

occurs at the cathode in an electrolytic cell a nd at the

positive

termin al in a chemical cell.

Penurunan

berlaku pada katod dalam sel elektr olisis dan pada terminal

positif

dalam sel kimia. The term cathode is assigned fo r the electrode at which reduction occurs,

positive terminal

in a chemical cell is cathode. Istilah katod diberi kepada elektr od di mana penurunan berlaku,

terminal positif

dalam sel kimia ialah katod.

Redox in Electrochemistry / Redoks dalam Elektrokimia

UNIT

1

1 The table below shows the concentration of sodium chloride in solutions X and Y.

Jadual di bawah menunjukkan kepekatan natrium klorida dalam larutan X dan Y.

Solution X / Larutan X Solution Y / Larutan Y

0.001 mol dm^–3 sodium chloride solution 0.001 mol dm^–3 larutan natrium klorida

2.0 mol dm^–3 sodium chloride solution 2.0 mol dm^–3 larutan natrium klorida

Both solutions are electrolysed separately using carbon as electrodes.

Kedua-dua larutan dielektrolisis secara berasingan menggunakan karbon sebagai elektrod.

(a) State the name of the products formed at the cathode and anode in the:

Nyatakan nama hasil yang terbentuk pada katod dan anod di dalam:

electrolysis of solution X : Cathode : Hydrogen gas Anode : Oxygen gas elektrolisis larutan X : Katod : Gas hidrogen Anod : Gas oksigen electrolysis of solution Y : Cathode : Hydrogen gas Anode : Chlorine gas elektrolisis larutan Y : Katod : Gas hidrogen Anod : Gas klorin (b) State the name of substance oxidised in the: / Nyatakan nama bahan teroksida di dalam:

(i) electrolysis of solution X: / elektrolisis larutan X: Hydroxide ion / Ion hidroksida (ii) electrolysis of solution Y: / elektrolisis larutan Y: Chloride ion / Ion klorida (c) State the name of substance reduced in the: / Nyatakan nama bahan diturunkan di dalam:

(i) electrolysis of solution X: / elektrolisis larutan X: Hydrogen ion / Ion hidrogen (ii) electrolysis of solution Y: / elektrolisis larutan Y: Hydrogen ion / Ion hidrogen

(d) The products collected at the anode in the electrolysis of solutions X and Y are different. Explain why.

Hasil yang dikumpul pada anod di dalam larutan elektrolisis X dan Y adalah berbeza. Terangkan mengapa.

– Hydroxide ions, OH

^–

are selectively discharged in solution X to form oxygen and water . This is because E

⁰

value of hydroxide ion, OH

^–

is less positive than chloride ion, Cl

^–

in the

discharge series of anion. / Ion hidroksida, OH

^–

adalah dinyahcas secara terpilih untuk membentuk oksigen dan air dalam larutan X. Ini kerana nilai E

⁰

ion hidroksida, OH

^–

adalah kurang positif daripada ion klorida, Cl

^–

di dalam siri anion yang dinyahcas.

– The chloride ions, Cl

^–

are selectively discharged in solution Y to form chlorine gas . This is because the concentration of chloride ion, Cl

^–

is higher than hydroxide ions, OH

^–

.

Ion klorida, Cl

^–

adalah dinyahcas secara terpilih dalam larutan Y untuk membentuk gas klorin . Ini kerana kepekatan ion klorida, Cl

^–

adalah tinggi daripada ion hidroksida, OH

^–

.

(e) Write half equation of the reaction that takes place at the anode for:

Tulis setengah persamaan bagi tindak balas yang berlaku pada anod untuk:

(i) electrolysis of solution X: / elektrolisis larutan X: 4OH

^–

→ 2H

2

O + O

2

+ 4e

^–

(ii) electrolysis of solution Y: / elektrolisis larutan Y: 2Cl

^–

→ Cl

2

+ 2e

^–

2 The diagram below shows the set-up of an apparatus for an experiment.

Rajah di bawah menunjukkan susunan radas bagi satu eksperimen.

Magnesium Magnesium

Magnesium sulphate solution Larutan magnesium sulfat

Copper / Kuprum Copper(II) sulphate solution Larutan kuprum(II) sulfat Porous pot / Pasu liang

Exercise / Latihan

TP2 TP4

TP2

TP3 TP5

UNIT

1

(a) Which electrode is the negative terminal? / Elektrod manakah adalah terminal negatif?

Magnesium / Magnesium

(b) Write the observations at the / Tuliskan permerhatian pada (i) negative terminal : Magnesium electrode becomes thinner terminal negatif : Elektrod magnesium menjadi nipis (ii) positive terminal : Copper electrode becomes thicker terminal positif : Elektrod kuprum menjadi tebal (c) Write half equation for the reaction that takes place at the

Tulis setengah persamaan bagi tindak balas yang berlaku di (i) negative terminal: / terminal negatif: Mg → Mg

²⁺

+ 2e

^–

(ii) positive terminal: / terminal positif: Cu

²⁺

+ 2e

^–

→ Cu

(d) Write ionic equation for the reaction that takes place in the chemical cell above.

Tulis persamaan ion bagi tindak balas yang berlaku di dalam sel kimia di atas.

Mg + Cu

²⁺

→ Mg

²⁺

+ Cu

(e) State the name of the substance that is reduced in the above reaction.

Nyatakan nama bahan yang diturunkan bagi tindak balas di atas.

Copper(II) ion / Ion kuprum(II)

(f) State the name of the substance that acts as a reducing agent in the above reaction.

Nyatakan nama bahan yang bertindak sebagai agen penurunan bagi tindak balas di atas.

Magnesium / Magnesium

(g) How will the voltmeter reading change if the magnesium electrode in the magnesium sulphate solution is replaced by zinc electrode in zinc sulphate solution? / Bagaimana dengan bacaan voltmeter jika elektrod magnesium di dalam larutan magnesium sulfat digantikan dengan elektrod zink dalam larutan zink sulfat?

Voltmeter reading decreases. / Bacaan voltmeter menurun.

3 You are provided with the following materials and apparatus. / Anda diberi bahan dan radas yang berikut.

Materials: Zinc plate, copper plate, dilute sulphuric acid, zinc sulphate solution, copper(II) sulphate solution.

Apparatus: Beakers, connecting wire, voltmeter, glass tube.

Bahan: Kepingan zink, kepingan kuprum, asid sulfurik cair, larutan zink sulfat, larutan kuprum(II) sulfat.

Radas: Bikar, wayar penyambung, voltmeter, tiub kaca.

(a) By using all the materials and apparatus provided, draw the set-up of the apparatus to produce electricity from chemical reactions. / Dengan menggunakan bahan dan radas yang disediakan, lukis susunan radas untuk menghasilkan elektrik dari tindak balas kimia.

Zinc Zink

Salt bridge Titian garam

Zinc sulphate Zink sulfat

Copper Kuprum

Copper(II) sulphate Kuprum(II) sulfat

– +

(b) (i) State the name of the solution that is used as a salt bridge.

Nyatakan nama larutan yang digunakan sebagai titian garam.

Dilute sulphuric acid / Asid sulfurik cair

(ii) What is the function of salt bridge? / Apakah fungsi titian garam?

To allow the movement of ions so that the electric circuit is complete.

Untuk membenarkan pergerakan ion supaya litar elektrik menjadi lengkap.

TP1

TP2

TP3

TP3

TP2

TP2

TP3

TP5

TP1

UNIT

1

(c) Label on the set-up of apparatus above with the following: / Label susunan radas di atas dengan berikut:

(i) Negative terminal / Terminal negatif (ii) Positive terminal / Terminal positif

(iii) The direction of electron flow / Arah pengaliran elektron (d) Write the half equation for the reaction that occurs in:

Tulis setengah persamaan bagi tindak balas yang berlaku di:

(i) Negative terminal: / Terminal negatif: Zn → Zn

²⁺

+ 2e

^–

(ii) Positive terminal: / Terminal positif: Cu

²⁺

+ 2e

^–

→ Cu (e) State the name of substance oxidised in the above reaction.

Nyatakan nama bahan yang dioksidakan di dalam tindak balas di atas.

Zinc / Zink

(f) State the name of substance that acts as an oxidising agent in the above reaction.

Nyatakan nama bahan yang bertindak sebagai agen pengoksidaan di dalam tindak balas di atas.

Copper(II) sulphate / Copper(II) ion

Kuprum(II) sulfat / Ion kuprum(II)

TP3

TP2

TP2 TP3

Describe Electroplating and Purification of Metal by Electrolysis