Nilam Workbook - Ch. 3 F5

Unit 3 ChemF5 (BIl) 2017 (CSY5p).indd 107

107

– Gain oxygen Menerima oksigen – Loses hydrogen Kehilangan hidrogen

Electrons released Elektron dibebaskan

Oxidation number increases / Nombor pengoksidaan meningkat

Reduction half equation Persamaan setengah penurunan

Oxidation half equation Persamaan setengah pengoksidaan

Oxidation number Nombor pengoksidaan

4 Analyse redox reactions in electrolysis cell and chemical cell Menganalisis tindak balas redoks dalam sel elektrolisis dan sel kimia 5 Appreciate the ability of the element to change its oxidation number / Menghargai kebolehan unsur mengubah nombor pengoksidaannya

Extraction of metals from their ores / Pengekstrakan logam daripada bijihnya

Application / Aplikasi

Reactivity series of metal Siri kereaktifan logam

Are used to construct Digunakan untuk membina

– Reaction of metals with oxygen Tindak balas logam dengan oksigen – Reaction of metals oxide with carbon Tindak balas logam oksida dengan karbon – Reaction of metals oxide with hydrogen Tindak balas logam oksida dengan hidrogen

Transfer of electron at distance Pemindahan elektron pada suatu jarak

Oxidising agents and reducing agents from these reactions are used in Agen pengoksidaan dan agen penurunan daripada tindak balas ini digunakan dalam

Less electropositive metal / Logam kurang elektropositif

1 Analyse redox reactions Menganalisis tindak balas redoks 2 Analyse rusting as a redox reaction Menganalisis pengaratan sebagai tindak balas redoks 3 Understand the series of metal reactivity and its application Memahami siri kereaktifan logam dan aplikasinya

Learning objective / Objektif pembelajaran

Rechargeable and non rechargeable batteries / Bateri boleh dicas dan tidak boleh dicas

Example / Contoh

More electropositive metal / Logam lebih elektropositif

Compare and contrast / Banding dan beza

Controlling corrosion of metal / Mengawal kakisan logam

Displacement of halogen Penyesaran halogen Change of Fe2+ ➝ Fe3+ Change of Fe3+ ➝ Fe2+ Perubahan Fe2+ ➝ Fe3+ Perubahan Fe3+ ➝ Fe2+

REDOX / REDOKS

Meaning / Maksud

Oxidation and reduction occur simultaneously Pengoksidaan dan penurunan berlaku serentak

Analysing redox / Menganalisis redoks

Corrosion of metal Kakisan logam

Electrolytic cell Sel elektrolisis

Chemical cell / Sel kimia

Metal displacement Penyesaran logam

Electrochemistry Elektrokimia

Reduction / Penurunan

Oxidising Agent Agen pengoksidaan

Substance undergoes Bahan mengalami

Oxidation / Pengoksidaan

Reducing agent Agen penurunan

IUPAC nomenclature / Penamaan IUPAC

3

– Loses oxygen Kehilangan oksigen – Gain hydrogen Menerima hidrogen

Electrons received Menerima elektron

Oxidation number decreases / Nombor pengoksidaan menurun

Oxidation number Nombor pengoksidaan

UNIT

TINDAK BALAS REDOKS

REDOX REACTIONS

Concept Map / Peta Konsep

3

U N I T

© Nilam Publication Sdn Bhd

23/10/2017 3:08 PM

MODULE • Chemistry Form 5

The Definition of Redox Reaction / Definisi Tindak Balas Redoks Define redox reaction.

Nyatakan maksud tindak balas redoks.

Redox reaction is a reaction where both oxidation and reduction occur at the same time.

Tindak balas redoks ialah suatu tindak balas di mana kedua-dua pengoksidaan dan penurunan berlaku serentak.

In what ways oxidation and reduction can be defined?

Dalam apa carakah pengoksidaan dan penurunan boleh ditakrifkan?

Oxidation and reduction can be defined based on one of the four ways: Pengoksidaan dan penurunan boleh didefinisikan berdasarkan satu daripada empat cara berikut: (i) Gain or loss of oxygen / Menerima atau kehilangan oksigen (ii) Gain or loss of hydrogen / Menerima atau kehilangan hidrogen (iii) Gain or loss of electrons / Menerima atau kehilangan elektron (iv) Change in oxidation number / Perubahan dalam nombor pengoksidaan

Define oxidation and reduction.

Nyatakan maksud pengoksidaan dan penurunan.

U N I T

3

Oxidation / Pengoksidaan

Reduction / Penurunan

(i)

Loss or gain of oxygen Kehilangan atau penerimaan oksigen

A substance gains oxygen Suatu bahan menerima oksigen

A substance loses oxygen Suatu bahan kehilangan oksigen

(ii)

Loss or gain of hydrogen Kehilangan atau penerimaan hidrogen

A substance loses hydrogen Suatu bahan kehilangan hidrogen

A substance gains hydrogen Suatu bahan menerima hidrogen

(iii)

Transfer of electrons Pemindahan elektron

A substance loses electrons Suatu bahan kehilangan elektron

A substance gains electrons Suatu bahan menerima elektron

(iv)

Change in oxidation number Perubahan dalam nombor pengoksidaan

Increase in oxidation number of element in the reactant Peningkatan nombor pengoksidaan bagi unsur dalam bahan tindak balas

Decrease in oxidation number of element in the reactant Pengurangan nombor pengoksidaan bagi unsur dalam bahan tindak balas

Define oxidising agent.

Nyatakan maksud agen pengoksidaan.

Oxidising agent is a substance that oxidises another substance. The agent is reduced in this process.

Agen pengoksidaan ialah bahan yang mengoksidakan bahan lain. Agen tersebut mengalami penurunan dalam proses ini.

Define reducing agent.

Nyatakan maksud agen penurunan.

Reducing agent is a substance that reduces another substance. The agent is oxidised in this process.

Agen penurunan ialah bahan yang menurunkan bahan lain. Agen tersebut mengalami pengoksidaan dalam proses ini.

Redox Reaction in Terms of Loss or Gain of Oxygen and Loss or Gain of Hydrogen Tindak Balas Redoks dari Segi Kehilangan atau Penerimaan Oksigen dan Kehilangan atau Penerimaan Hidrogen Example 1: Explain redox in term of gain or loss of oxygen Contoh 1: Terangkan tindak balas redoks dari segi menerima atau kehilangan oksigen Reaction between magnesium with copper(II) oxide.

Tindak balas antara magnesium dengan kuprum(II) oksida.

Magnesium undergoes Magnesium mengalami

oxidation pengoksidaan

Mg + CuO

Copper(II) oxide undergoes Kuprum(II) oksida mengalami Identify the substance undergoes oxidation. Explain.

Kenal pasti bahan yang mengalami pengoksidaan.

Terangkan. © Nilam Publication Sdn Bhd

Unit 3 ChemF5 (BIl) 2017 (CSY5p).indd 108

Magnesium Magnesium

undergoes oxidation.

(menerima oksigen, O)

MgO + Cu reduction penurunan

Magnesium

mengalami pengoksidaan.

magnesium oksida

(gain of oxygen, O)

(loss of oxygen, O) (kehilangan oksigen, O)

gains oxygen to form

Magnesium

magnesium oxide

.

menerima oksigen untuk membentuk

.

108 23/10/2017 3:08 PM

MODULE • Chemistry Form 5

Identify the substance which is a reducing agent. Explain.

Kenal pasti bahan yang merupakan agen penurunan.

Terangkan.

Magnesium

Identify the substance undergoes reduction. Explain.

Kenal pasti bahan yang mengalami penurunan. Terangkan.

Copper(II) oxide

Identify the substance which is an oxidising agent. Explain.

Kenal pasti bahan yang merupakan agen pengoksidaan.

Terangkan.

oxygen

is a reducing agent. Copper(II) oxide loses

Magnesium

reduced

has

Magnesium

copper(II) oxide.

oksigen

ialah agen penurunan. Kuprum(II) oksida kehilangan

magnesium

menurunkan

. Magnesium

Kuprum(II) oksida membentuk

Copper(II) oxide Kuprum(II) oksida Kuprum(II) oksida

copper

.

kehilangan oksigen untuk

. oxygen

is an oxidising agent. Magnesium gains

Copper(II) oxide

kepada

loses oxygen to form

Kuprum(II) oksida

mengalami penurunan.

kuprum

.

kuprum(II) oksida.

Copper(II) oxide

undergoes reduction.

magnesium

to

oxidised

has

magnesium.

oksigen

ialah agen pengoksidaan. Magnesium menerima mengoksidakan

. Kuprum(II) oksida telah

copper(II) oxide

from

.

daripada

magnesium.

Example 2 : Explain redox in term of gain or loss of hydrogen Contoh 2: Terangkan redoks dari segi menerima atau kehilangan hidrogen Reaction between hydrogen sulphide with chlorine Tindak balas antara hidrogen sulfida dengan klorin

oxidation

Hydrogen sulphide, H2S undergoes Hidrogen sulfida, H2S mengalami H2S + Cl2

penurunan

Klorin mengalami Identify the substance that undergoes oxidation. Explain.

Kenal pasti bahan yang mengalami pengoksidaan.

Terangkan.

Identify the substance which is a reducing agent. Explain.

Kenal pasti bahan yang merupakan agen penurunan.

Terangkan.

Identify the substance that undergoes reduction. Explain.

Kenal pasti bahan yang mengalami penurunan. Terangkan.

Identify the substance which is an oxidising agent. Explain.

Kenal pasti bahan yang merupakan agen pengoksidaan.

Terangkan.

Hydrogen sulphide Hidrogen sulfida membentuk sulfur.

Hydrogen sulphide Hydrogen sulphide Hidrogen sulfida hidrogen sulfida Chlorine

has ialah .

agen

Chlorine

has

Klorin

Klorin

kehilangan hidrogen untuk

hydrogen

Klorin

from

menurunkan

.

daripada

klorin. hydrogen chloride

gains hydrogen to form

hidrogen

menerima

hydrogen sulphide hidrogen

menerima

oxidised

Hydrogen sulphide

untuk

.

membentuk

Klorin

loses hydrogen to

chlorine

.

hydrogen sulphide.

ialah agen pengoksidaan. .

Hidrogen sulfida

.

telah

109 Unit 3 ChemF5 (BIl) 2017 (CSY5p).indd 109

telah

Chlorine

penurunan.

is an oxidising agent.

Chlorine

penurunan.

3

loses hydrogen to form sulphur.

chlorine.

Hidrogen sulfida

mengalami

hidrogen klorida

(menerima hidrogen, H)

is a reducing agent. Chlorine gains

undergoes reduction.

Klorin

klorin

mengalami pengoksidaan.

U N I T

(gain of hydrogen, H)

Hydrogen sulphide

undergoes oxidation.

reduced

(kehilangan hidrogen, H)

S + 2HCl

reduction

Chlorine undergoes

(loss of hydrogen, H)

pengoksidaan

Hidrogen sulfida

mengoksidakan

kehilangan hidrogen kepada

hidrogen sulfida.

© Nilam Publication Sdn Bhd

23/10/2017 3:08 PM

MODULE • Chemistry Form 5

Redox Reaction in Terms of Electron Gain / Loss Tindak Balas Redoks dari Segi Penerimaan / Kehilangan Elektron Example 1 / Contoh 1: Reaction between sodium and chlorine. (Chemical property of Group I element – Periodic Table) Tindak balas antara natrium dan klorin. (Sifat kimia unsur Kumpulan I – Jadual Berkala) Identify the substance that undergoes oxidation. Explain.

Kenal pasti bahan yang mengalami pengoksidaan.

Terangkan.

Identify the substance which is a reducing agent. Explain.

Kenal pasti bahan yang merupakan agen penurunan. Terangkan.

2Na + Cl2

Sodium

U N I T

3

Kenal pasti bahan yang mengalami penurunan. Terangkan.

Identify the substance which is an oxidising agent. Explain.

Kenal pasti bahan yang merupakan agen pengoksidaan. Terangkan.

dengan susunan elektron 2.8.1

satu elektron untuk membentuk ion natrium dalam natrium klorida.

Na Na+ + e

Sodium

Sodium atom

is a reducing agent.

reduced

chlorine.

Natrium

Chlorine

Atom natrium

mengalami pengoksidaan.

kehilangan

chloride.

with an electron arrangement of 2.8.1

one electron to form sodium ion in sodium chloride.

Natrium

menurunkan

loses electron to chlorine atom. Sodium has

Atom natrium

ialah agen penurunan.

Natrium telah Identify the substance that undergoes reduction. Explain.

Sodium atom

undergoes oxidation.

loses

2NaCl

kehilangan elektron kepada atom klorin.

klorin.

undergoes reduction. Chlorine molecule gains electrons to form chloride ions in sodium

Klorin

Molekul klorin mengalami penurunan. menerima elektron untuk membentuk ion klorida dalam natrium klorida.

Cl2 + 2e 2Cl– Chlorine is an oxidising agent. Chlorine molecule gains electrons from sodium atom. Chlorine has oxidised sodium.

Klorin

Molekul klorin

ialah agen penurunan.

Klorin telah mengoksidakan natrium.

menerima elektron daripada ion natrium.

Example 2 / Contoh 2: Reaction between magnesium with copper(II) sulphate.

Mg + CuSO4

Tindak balas antara magnesium dengan kuprum(II) sulfat.

Identify the substance that undergoes oxidation. Explain.

Kenal pasti bahan yang mengalami pengoksidaan.

Terangkan.

Magnesium magnesium ion Magnesium

undergoes

Identify the substance that undergoes reduction. Explain.

Kenal pasti bahan yang mengalami penurunan. Terangkan.

ion magnesium

membentuk Magnesium

Unit 3 ChemF5 (BIl) 2017 (CSY5p).indd 110

Magnesium atom

kuprum(II). Magnesium telah

copper atom

form

kehilangan elektron untuk

menurunkan

undergoes . /

elektron untuk membentuk

loses electrons to copper(II) ion.

copper(II) ion.

ialah agen penurunan.

Copper(II) ion

to

dalam magnesium sulfat.

reduced

has

Magnesium

electrons

Mg2+ + 2e (loss of electrons / kehilangan elektron)

is a reducing agent.

Magnesium

loses

Atom magnesium

mengalami pengoksidaan.

Atom magnesium

atom kuprum

kehilangan elektron kepada ion

ion kuprum(II).

Copper(II) ion

reduction.

Ion kuprum(II)

Cu2+ + 2e– © Nilam Publication Sdn Bhd

Magnesium atom

oxidation.

in magnesium sulphate.

Mg Identify the substance which is a reducing agent. Explain.

Kenal pasti bahan yang merupakan agen penurunan.

Terangkan.

MgSO4 + Cu

mengalami penurunan.

gains

electrons

Ion kuprum(II)

to

form

menerima

.

Cu (gain of electrons / menerima elektron)

110 23/10/2017 3:08 PM

MODULE • Chemistry Form 5

Identify the substance which is an oxidising agent. Explain.

Kenal pasti bahan yang merupakan agen pengoksidaan.

Terangkan.

Copper(II) ion Copper(II) ion Ion kuprum(II) magnesium.

is an oxidising agent. oxidised

has

Copper(II) ion

magnesium.

Ion kuprum(II)

ialah agen pengoksidaan.

Ion kuprum(II)

gains electrons from magnesium.

mengoksidakan

telah

menerima elektron daripada

magnesium.

Redox Reaction in Terms of Change of Oxidation Number Tindak Balas Redoks dari segi Perubahan Nombor Pengoksidaan Assigning oxidation number Memberikan nombor pengoksidaan What are the rules for assigning oxidation number to atoms in an element or a compound?

Apakah peraturan bagi memberi nombor pengoksidaan kepada atom dalam unsur atau sebatian?

Rule Peraturan

Condition Syarat

(i)

The oxidation number of atoms and molecules of elements is zero.

Nombor pengoksidaan bagi atom dan molekul bagi unsur ialah sifar.

(ii)

(iii)

Example Contoh

The oxidation number for a simple ion is similar to the charge of the ion.

Nombor pengoksidaan bagi ion ringkas adalah sama dengan cas bagi ion tersebut.

The oxidation number for hydrogen in most of its compound is +1 except in metal hydride.

Nombor pengoksidaan bagi hidrogen dalam kebanyakan sebatiannya ialah +1 kecuali dalam logam hidrida.

111 Unit 3 ChemF5 (BIl) 2017 (CSY5p).indd 111

Molecule of element Molekul unsur

Oxidation number Nombor pengoksidaan

Atom Atom

Oxidation number Nombor pengoksidaan

Hydrogen gas, H2 Gas hidrogen, H2

0

Copper, Cu Kuprum, Cu

0

Oxygen gas, O2 Gas oksigen, O2

0

Sodium, Na Natrium, Na

0

Chlorine gas, Cl2 Gas klorin, Cl2

0

Iron, Fe Ferum, Fe

0

Bromine gas, Br2 Gas bromin, Br2

0

Helium, He Helium, He

0

U N I T

Ion Ion

Oxidation number Nombor pengoksidaan

Ion Ion

Oxidation number Nombor pengoksidaan

Na+

+1

Cl–

–1

Cu

2+

+2

Br

–

–1

Fe2+

+2

O2–

–2

Fe

+3

S

–2

3+

2–

3

Remark / Catatan: The oxidation numbers of the ions from Group 1, 2 and 13 are fixed because the atom of these Groups achieve stable octet electron arrangement by losing 1e–, 2e– and 3e– respectively. Therefore, the oxidation number for these ions are +1, +2 and +3.

Nombor pengoksidaan bagi ion-ion dalam Kumpulan 1, 2 dan 13 adalah tetap kerana atom bagi Kumpulan-kumpulan ini mencapai susunan elektron oktet yang stabil dengan melepaskan 1e–, 2e– dan 3e–. Oleh itu, nombor pengoksidaan bagi ion-ion ini masing-masing ialah +1, +2 dan +3.

Compound Sebatian

Oxidation number of hydrogen in the compound / Nombor pengoksidaan hidrogen dalam sebatian

HCl, H2O, NH3, KOH

+1

KH, MgH2

–1

© Nilam Publication Sdn Bhd

23/10/2017 3:08 PM

MODULE • Chemistry Form 5

Rule Peraturan

Condition Syarat

(iv)

The oxidation number for oxygen in most of its compound is –2 except in peroxide.

Nombor pengoksidaan bagi oksigen dalam kebanyakan sebatiannya ialah –2 kecuali dalam peroksida.

(v)

Example Contoh

The sum of the oxidation numbers for elements in a compound is 0.

Jumlah nombor pengoksidaan bagi unsur-unsur dalam suatu sebatian ialah 0.

Compound Sebatian

Oxidation number of oxygen in the compound / Nombor pengoksidaan oksigen dalam sebatian

MgO, H2O, CuO, Na2O

–2

H2O2

–1

Example / Contoh: Calculate the oxidation number for carbon in calcium carbonate, CaCO3.

Hitung nombor pengoksidaan bagi karbon dalam kalsium karbonat, CaCO3.

Oxidation number for oxygen in compound is –2 / Nombor pengoksidaan oksigen dalam sebatian ialah –2

CaCO3 (+2) + X + 3(–2) = 0

U N I T

3

(vi)

The sum of the oxidation numbers for elements in a polyatomic ion equals to the charges of the polyatomic ion.

Jumlah nombornombor pengoksidaan bagi unsurunsur dalam ion poliatomik adalah sama dengan cascas ion poliatomik tersebut.

X = +4

Sum of oxidation number for compound is 0 Jumlah nombor pengoksidaan bagi sebatian ialah 0 Oxidation number for ions from Group 1, 2 and 13 are fixed. Oxidation number for Ca2+ is +2 / Nombor pengoksidaan bagi ion-ion daripada Kumpulan 1, 2 dan 13 adalah tetap.

Nombor pengoksidaan bagi Ca2+ ialah +2

Oxidation number for carbon in calcium carbonate is +4.

Nombor pengoksidaan bagi karbon dalam kalsium karbonat ialah +4.

Example / Contoh: Calculate the oxidation number for manganese in manganate ion, MnO4–.

Hitung nombor pengoksidaan bagi mangan dalam ion manganat, MnO4–.

MnO4–

X + 4(–2) = –1

X = +7

Oxidation number for oxygen in compound is –2 Nombor pengoksidaan bagi oksigen dalam sebatian ialah –2 Sum of oxidation number is same as charge for the polyatomic ion / Jumlah nombor pengoksidaan adalah sama seperti cas bagi ion poliatomik

Oxidation number for manganese in manganate ion is +7.

Nombor pengoksidaan bagi mangan dalam ion manganat ialah +7.

Remark / Catatan: The oxidation number of the transition metals and most of non-metal elements vary from one compound to another.

Nombor pengoksidaan bagi logam peralihan dan kebanyakan unsur bukan logam berbeza dari satu sebatian kepada yang lain.

© Nilam Publication Sdn Bhd

Unit 3 ChemF5 (BIl) 2017 (CSY5p).indd 112

112 23/10/2017 3:08 PM

MODULE • Chemistry Form 5

Exercise / Latihan Calculate the oxidation number of the underlined elements in the following table.

Hitung nombor pengoksidaan bagi unsur yang digariskan dalam jadual berikut.

Compound Sebatian

Oxidation number for underlined element Nombor pengoksidaan bagi unsur yang bergaris

Compound Sebatian

Oxidation number for underlined element Nombor pengoksidaan bagi unsur yang bergaris

KMnO4

+1 + x + 4(–2) = 0 x = +7

CO2

x + 2(–2) = 0 x = +4

Cr2O72–

2x + 7(–2) = –2 x = +6

CO

x + (–2) = 0 x = +2

CO32–

x + 3(–2) = –2 x = +4

NO3–

x + 3(–2) = –1 x = +5

NH4+

x + 4(+1) = +1 x = –3

NO2

x + 2(–2) = 0 x = +4

Nomenclature of Ionic Compounds Using IUPAC Nomenclature Penamaan Sebatian Ion Menggunakan Sistem Penamaan IUPAC What are the elements that have more than one oxidation number in their compounds?

Apakah unsur yang mempunyai lebih daripada satu nombor pengoksidaan dalam sebatiannya?

Transition metals and most of non-metal.

Unsur logam peralihan dan kebanyakan unsur bukan logam.

How to relate the oxidation number of the elements to the name of their compound using IUPAC nomenclature?

Bagaimanakah mengaitkan nombor pengoksidaan unsur kepada nama sebatiannya menggunakan penamaan IUPAC?

The oxidation number of the element is written in Roman numeral placed in a bracket behind the name of the element.

Nombor pengoksidaan bagi unsur ditulis dalam angka roman dalam tanda kurungan di belakang nama unsur.

U N I T

3

Complete the following table: / Lengkapkan jadual berikut: Compound Sebatian

Chemical formula of compound Formula kimia sebatian

Oxidation number of transition metal/non-metal Nombor pengoksidaan bagi logam peralihan/ bukan logam

IUPAC name of compound Nama IUPAC sebatian

Ferrous hydroxide Ferrus hidroksida

Fe(OH)2

+2

Iron(II) hydroxide Ferum(II) hidroksida

Ferric hydroxide Ferrik hidroksida

Fe(OH)3

+3

Iron(III) hydroxide Ferum(IIl) hidroksida

Lead monoxide Plumbum monoksida

PbO

+2

Lead(II) oxide Plumbum(II) oksida

Lead dioxide Plumbum dioksida

PbO2

+4

Lead(IV) oxide Plumbum(IV) oksida

Sulphuric acid Asid sulfurik

H2 SO4

+6

Sulphuric(VI) acid Asid sulfurik(VI)

Sulphurous acid Asid sulfurus

H2 SO3

+4

Sulphuric(IV) acid Asid sulfurik(IV)

Why is the name of compounds of elements from Group 1, 2 and 13 are written without oxidation number? / Mengapakah nama sebatian unsur daripada Kumpulan 1, 2 dan 13 ditulis tanpa nombor pengoksidaan?

Elements from Group 1, 2 and 13 have one oxidation number, the names of the compounds are written without the oxidation number. / Unsur daripada Kumpulan 1, 2 dan 13 mempunyai satu nombor pengoksidaan, nama bagi sebatian-sebatian itu ditulis tanpa nombor pengoksidaan.

Example / Contoh: The name of K2O is written as potassium oxide, not potassium(I) oxide.

Nama K2O ditulis sebagai kalium oksida, bukan kalium(I) oksida.

113 Unit 3 ChemF5 (BIl) 2017 (CSY5p).indd 113

© Nilam Publication Sdn Bhd

23/10/2017 3:08 PM

MODULE • Chemistry Form 5

Redox Reaction in Terms of Change in Oxidation Number Tindak Balas Redoks dari Segi Perubahan Nombor Pengoksidaan Define oxidation based on change in oxidation number.

Nyatakan maksud pengoksidaan berdasarkan perubahan dalam nombor pengoksidaan.

When the oxidation number of an element increases, the element is

Define reduction based on change in oxidation number.

Nyatakan maksud penurunan

When the oxidation number of an element

berdasarkan perubahan dalam nombor pengoksidaan.

3

.

pengoksidaan

Apabila nombor pengoksidaan bagi suatu unsur bertambah, ia mengalami

.

Remark / Catatan: The element is a reducing agent.

Unsur tersebut ialah agen penurunan.

decreases

, the element is

berkurang

Apabila nombor pengoksidaan bagi suatu unsur

reduced

, ia mengalami

.

penurunan

.

Remark / Catatan: The element is an oxidising agent.

Unsur tersebut ialah agen pengoksidaan.

What is redox reaction based on change in oxidation number?

A reaction is redox reaction if elements in the reactants undergo changes in oxidation number.

Suatu tindak balas adalah tindak balas redoks jika unsur dalam bahan tindak balas mengalami perubahan dalam nombor pengoksidaan.

Are all chemical reactions redox reaction? Explain.

No. A reaction is not a redox reaction if no elements undergo a change in oxidation number.

Tidak. Suatu tindak balas adalah bukan tindak balas redoks jika tiada unsur yang melalui perubahan dalam nombor pengoksidaan.

Apakah tindak balas redoks berdasarkan perubahan dalam nombor pengoksidaan?

U N I T

oxidised

Adakah semua tindak balas kimia merupakan tindak balas redoks?

Terangkan.

Example 1 / Contoh 1: Determine whether the precipitation of silver chloride from silver nitrate and sodium chloride solution is redox or not.

Nyatakan sama ada mendakan argentum klorida daripada argentum nitrat dan natrium klorida adalah redoks atau tidak.

AgNO3

+

NaCl

AgCl + NaNO3

Oxidation number: Nombor pengoksidaan:

This reaction is products.

not a redox

–2 +1 –1 no changes

reaction because

Tindak balas ini merupakan tindak balas sebatian bahan dan hasil tindak balas.

Double decomposition reaction is

+1 +5

bukan redoks

not a redox

+1 –1

+1 +5

–2

of oxidation number for all elements in the compounds of reactants and

kerana

tiada perubahan

nombor pengoksidaan bagi semua unsur dalam

reaction.

Tindak balas penguraian ganda dua adalah tindak balas

bukan redoks

.

Example 2 / Contoh 2: Determine whether the neutralisation reaction between hydrochloric acid and sodium hydroxide solution is redox or not.

Nyatakan sama ada tindak balas peneutralan antara asid hidroklorik dan larutan natrium hidroksida ialah redoks atau tidak.

HCl + Oxidation number: Nombor pengoksidaan: This reaction is products.

not a redox

reaction because

not a redox

Unit 3 ChemF5 (BIl) 2017 (CSY5p).indd 114

NaCl

+

H 2O

+1 –1

+1 –2

of oxidation number for all elements in the compounds of reactants and

kerana

tiada perubahan

dalam nombor pengoksidaan semua unsur

reaction.

Tindak balas peneutralan adalah tindak balas

© Nilam Publication Sdn Bhd

+1 –2 +1

no changes

bukan redoks Tindak balas ini merupakan tindak balas dalam sebatian bahan dan hasil tindak balas.

Neutralisation reaction is

+1 –1

NaOH

bukan redoks

.

114 23/10/2017 3:08 PM

MODULE • Chemistry Form 5

Example 3 / Contoh 3: Determine whether the displacement of hydrogen gas from sulphuric acid by magnesium is redox or not.

Nyatakan sama ada penyesaran gas hidrogen daripada asid sulfurik oleh magnesium ialah redoks atau tidak.

Mg + H2SO4 Oxidation number: Nombor pengoksidaan: This reaction is

redox

+1 +6 –2 +2 +6 –2

0

redoks

changed

.

kerana nombor pengoksidaan magnesium dan hidrogen dalam bahan tindak balas telah

.

Displacement reaction is a

MgSO4 + H2

reaction because the oxidation number of magnesium and hydrogen in the substances have

Tindak balas ini adalah tindak balas berubah

0

redox

reaction.

Tindak balas penyesaran adalah tindak balas Identify the substance that undergoes oxidation. Explain.

Kenal pasti bahan yang mengalami pengoksidaan. Terangkan.

redoks

.

increases

from

The reducing agent is Agen penurunan ialah

Identify the substance that undergoes reduction. Explain.

Kenal pasti bahan yang mengalami penurunan. Terangkan.

0 to +2

.

0 kepada +2

magnesium, Mg

Sulphuric acid / hydrogen ion hydrogen in sulphuric acid

. .

undergoes reduction because oxidation number of

decreases

Asid sulfurik / ion hidrogen

The oxidising agent is

.

magnesium, Mg

hidrogen dalam asid sulfurik Identify the oxidising agent.

Kenal pasti agen pengoksidaan.

because the oxidation number of magnesium

Magnesium, Mg mengalami pengoksidaan kerana nombor pengoksidaan magnesium meningkat daripada

Identify reducing agent.

Kenal pasti agen penurunan.

oxidation

Magnesium, Mg undergoes

from

+1 to 0

mengalami penurunan kerana nombor pengoksidaan menurun

dari

+1 kepada 0

sulphuric acid / hydrogen ion

Agen pengoksidaan ialah

.

asid sulfurik / ion hidrogen

.

U N I T

3

. .

Writing Equations for Redox Reactions Menulis Persamaan untuk Tindak Balas Redoks What is oxidation half equation?

Apakah persamaan setengah pengoksidaan?

The equation representing oxidation that take place involve loss of electrons and increase in oxidation number.

Persamaan mewakili pengoksidaan yang berlaku melibatkan kehilangan elektron dan pertambahan dalam nombor pengoksidaan.

What is reduction half equation?

Apakah persamaan setengah penurunan?

The equation representing reduction that take place involve gain of electrons and decrease in oxidation number.

Persamaan mewakili penurunan yang berlaku melibatkan penerimaan elektron dan pengurangan dalam nombor pengoksidaan.

How ionic equation for redox reaction is obtained?

Bagaimanakah persamaan ion bagi tindak balas redoks diperoleh?

It is obtained by combining oxidation half equation and reduction half equation (the number of electrons in both half equations must equal).

Diperoleh dengan menggabungkan persamaan setengah pengoksidaan dan persamaan setengah penurunan (bilangan elektron dalam kedua-dua persamaan setengah mestilah sama).

115 Unit 3 ChemF5 (BIl) 2017 (CSY5p).indd 115

© Nilam Publication Sdn Bhd

23/10/2017 3:08 PM

MODULE • Chemistry Form 5

Example 1 / Contoh 1: Reaction / Tindak balas

Aluminium and copper(II) sulphate / Aluminium dan kuprum(II) sulfat

Balanced equation for the reaction Persamaan seimbang untuk tindak balas

2Al + 3CuSO4

Oxidation half equation Persamaan setengah pengoksidaan

Al

Al2(SO4)3 + 3Cu Al3+ + 3e

Reduction half equation Persamaan setengah penurunan

Cu2+ + 2e

Changing of the coefficient of the half equation of oxidation* Mengubah pekali bagi persamaan setengah pengoksidaan*

2Al

Changing of the coefficient of the half equation of reduction* Mengubah pekali bagi persamaan setengah penurunan*

Cu

2Al3+ + 6e

3Cu2+ + 6e

Ionic equation Persamaan ion

2Al + 3Cu2+

3Cu 2Al3+ + 3Cu

* Make sure the number of electrons released in half equation for oxidation = the number of electrons received in half equation for reduction.

Pastikan bilangan elektron yang dilepaskan dalam persamaan setengah untuk pengoksidaan = bilangan elektron yang diterima dalam persamaan setengah untuk penurunan.

Example 2 / Contoh 2: Reaction / Tindak balas

Magnesium and silver nitrate / Magnesium dan argentum nitrat

Balanced equation for the reaction Persamaan seimbang untuk tindak balas

U N I T

3

Mg + 2AgNO3

Oxidation half equation Persamaan setengah pengoksidaan

Mg

Reduction half equation Persamaan setengah penurunan

Mg(NO3)2 + 2Ag Mg2+ + 2e

Ag+ + e

Ionic equation / Persamaan ion

Mg + 2Ag+

Ag Mg2+ + 2Ag

Redox Reaction In Electrochemistry Tindak Balas Redoks dalam Elektrokimia What is Electrochemical Series?

Apakah Siri Elektrokimia?

Electrochemical Series: An arrangement of metals based on the tendency of each metal atom to donate/release

electrons to form a

positive

ion (cation).

Siri Elektrokimia: Susunan logam-logam berdasarkan kecenderungan setiap atom logam untuk menderma/membebaskan Part of Electrochemical Series of metals and their ions.

Sebahagian Siri Elektrokimia logam dan ion-ionnya.

elektron untuk membentuk ion

positif

(kation).

1 The position of metal atoms in Electrochemical Series: Kedudukan atom logam dalam Siri Elektrokimia: K, Na, Ca, Mg, Al, Zn , Fe, Sn ,Pb, Cu, Ag Tendency of metal atom to release/donate electrons increases (electropositivity increases) Kecenderungan atom logam membebaskan / menderma elektron meningkat (keelektropositifan meningkat) 2 The position of metal ions (cation) in the Electrochemical Series: Kedudukan ion logam (kation) dalam Siri Elektrokimia: K+, Na+, Ca2+, Mg2+, Al3+, Zn2+ , Fe2+, Sn2+, Pb 2+, *H+, Cu2+ Tendency of metal ion (cation) to receive/gain electrons increases Kecenderungan ion logam (kation) untuk menerima elektron meningkat * H+ is also in the series of ion because it is present in aqueous solution of any electrolyte (salt solution / acid / alkali) * H+ juga dalam siri ion kerana ia hadir dalam larutan akueus sebarang elektrolit (larutan garam / asid / alkali)

© Nilam Publication Sdn Bhd

Unit 3 ChemF5 (BIl) 2017 (CSY5p).indd 116

116 23/10/2017 3:08 PM

MODULE • Chemistry Form 5

What are the uses of the Electrochemical Series?

Apakah kegunaan Siri Elektrokimia?

Four main uses of the Electrochemical Series: Empat kegunaan utama Siri Elektrokimia: (a) to predict the metal displacement reactions. untuk meramalkan tindak balas penyesaran logam.

– The more electropositive metal can displace a less electropositive metal from its salt solution.

– Logam yang lebih elektropositif boleh menyesarkan logam yang kurang elektropositif daripada larutan garamnya. (b) to predict the terminal of chemical cell. untuk meramalkan terminal sel kimia.

– The more electropositive metal is the negative terminal of the cell.

– The less electropositive metal is the positive terminal of the cell.

– Logam yang lebih elektropositif adalah terminal negatif sel.

– Logam yang kurang elektropositif adalah terminal positif sel. (c) to predict the voltage of chemical cell. untuk meramal voltan sel kimia.

– The further the distance between two metals in the Electrochemical Series, the higher the voltage of the chemical cell.

– Semakin jauh jarak antara dua logam dalam Siri Elektrokimia, semakin tinggi voltan sel kimia. (d) to predict the selected ion to be discharged at the electrode in an electrolysis. untuk meramalkan ion yang dipilih untuk dinyahcas di elektrod dalam elektrolisis.

Redox Reaction in the Displacement of Metals from its Salt Solution Persamaan Redoks dalam Penyesaran Logam daripada Larutan Garamnya Explain redox reaction in the displacement of metals from its salt solution.

Terangkan tindak balas redoks dalam penyesaran logam daripada larutan garamnya.

– The metal which is higher in the Electrochemical Series will metal ion

release

its electrons to the

which is lower in the Electrochemical Series. oxidised

– The more electropositive metal will be – The less electropositive metal ion will be

reduced

and becomes thinner. and deposited. melepaskan

– Logam yang lebih tinggi dalam Siri Elektrokimia akan yang lebih rendah dalam Siri Elektrokimia.

– Logam yang lebih elektropositif akan

dioksidakan

– Ion logam yang kurang elektropositif akan Displacement of copper from copper(II) sulphate solution by zinc.

Penyesaran kuprum dari larutan kuprum(II) sulfat oleh zink.

elektronnya kepada ion logam

dan menjadi lebih nipis.

diturunkan

U N I T

3

dan termendak.

Zinc plate Kepingan zink

Copper(II) sulphate solution Larutan kuprum(II) sulfat

(a) Procedure: / Prosedur: (i) Copper(II) sulphate solution is poured into a beaker until half full.

Larutan kuprum(II) sulfat dituangkan ke dalam bikar hingga separuh penuh. (ii) A piece of zinc metal plate is dipped in copper(II) sulphate solution as shown in the diagram.

Sekeping logam zink dicelup ke dalam larutan kuprum(II) sulfat seperti yang ditunjukkan dalam rajah di atas. (b) Observation and inference: / Pemerhatian dan inferens: Observation / Pemerhatian – A

brown

Inference / Inferens

solid is formed on the surface of the remaining part of

the zinc plate.

Pepejal berwarna

perang

– The Pepejal

brown perang

solid is copper. adalah kuprum.

terbentuk pada permukaan bahagian

kepingan zink.

– The intensity of decreases .

Keamatan warna

blue biru

larutan kuprum(II) sulfat

berkurang

117 Unit 3 ChemF5 (BIl) 2017 (CSY5p).indd 117

– Concentration of copper(II) sulphate solution decreases Kepekatan larutan kuprum(II) sulfat berkurang .

colour of copper(II) sulphate solution

.

.

© Nilam Publication Sdn Bhd

23/10/2017 3:08 PM

MODULE • Chemistry Form 5

Explain redox reaction in the displacement of copper from copper(II) sulphate solution by zinc in terms of transfer of electron.

Terangkan tindak balas redoks dalam penyesaran logam kuprum daripada larutan kuprum(II) sulfat oleh zink dari segi pemindahan elektron.

– Zinc, Zn is above copper, Cu in the Electrochemical Series .

Zink, Zn berada di atas kuprum, Cu dalam Siri Elektrokimia . releases – Zinc atom electrons to form zinc ion, Zn2+. Hence, zinc undergoes melepaskan Atom zink pengoksidaan .

electrons to form copper

atom , Cu.

menerima Ion kuprum(II), Cu2+ elektron untuk membentuk atom kuprum, Cu. a reducing reduced – Zinc has copper(II) ion. Therefore zinc is agent. menurunkan Zink telah ion kuprum(II). Oleh itu, zink ialah agen penurunan .

– Copper(II) ion has

oxidised

zinc. Copper(II) ion is an oxidising agent. mengoksidakan zink. Ion kuprum(II) ialah agen pengoksidaan

Ion kuprum(II) telah

Zn

Oxidation half equation / Persamaan setengah pengoksidaan :

Terangkan tindak balas redoks dalam penyesaran logam kuprum daripada larutan kuprum(II) sulfat oleh zink dari segi perubahan nombor pengoksidaan.

U N I T

increases

– Zinc undergoes oxidation as its oxidation number Zink

mengalami

0 kepada +2

pengoksidaan

apabila

.

agent. / Oleh sebab ion kuprum(II), Cu

.

Cu

Zn2+ + Cu from

0 to +2

.

meningkat

pengoksidaannya

dari

an oxidising , copper(II) ion, Cu2+ is menyebabkan zink, Zn mengalami pengoksidaan , ion

– As copper(II) ion, Cu2+ causes zinc, Zn to be 2+

nombor

Zn2+ + 2e

Cu2+ + 2e

Reduction half equation / Persamaan setengah penurunan : Zn + Cu2+ Ionic equation / Persamaan ion : Explain redox reaction in the displacement of copper from copper(II) sulphate solution by zinc in terms of change in oxidation number.

.

elektron untuk membentuk ion zink, Zn . Maka, zink mengalami

gains

– Copper(II) ion, Cu2+

oxidation

2+

oxidised

kuprum(II), Cu2+ ialah agen pengoksidaan .

– Copper(II) ion, Cu2+ undergoes reduction as oxidation number of copper in copper(II) ion decreases +2 to 0 . / Ion kuprum(II), Cu2+ mengalami penurunan apabila nombor pengoksidaan kuprum from berkurang

daripada +2 kepada 0 . reduced , zinc, Zn is a reducing agent.

– As zinc, Zn causes copper(II) ion to be Oleh sebab zink, Zn menyebabkan ion kuprum(II) mengalami penurunan , zink, Zn ialah agen penurunan . dalam kuprum(II) sulfat

3

Redox Reaction in Electrolytic and Chemical Cell/Voltaic Cell Tindak Balas Redoks dalam Sel Elektrolisis dan Sel Kimia Explain redox reaction in electrolytic cell.

Terangkan tindak balas redoks dalam sel elektrolisis.

gain / receive – The selected cation will electrons and undergoes cathode (connected to the negative terminal of battery). release / lose – The selected anion will its electrons and undergoes anode

(connected to the positive terminal of battery).

menerima – Kation yang dipilih akan elektron dan mengalami (disambungkan ke terminal negatif bateri). melepaskan / kehilangan

– Anion yang dipilih akan anod

Explain redox reaction in chemical cell.

Terangkan tindak balas redoks dalam sel kimia.

reduction

at the

oxidation

at the

penurunan

di

elektron dan mengalami

pengoksidaan

– The metal undergoes

oxidation

negative

terminal. negatif

dan

elektron.

– Logam ini mengalami pengoksidaan dan menipis.

– Logam yang lebih rendah dalam Siri Elektrokimia akan menjadi terminal – Ion yang dipilih untuk dinyahcaskan dalam larutan mengalami

Unit 3 ChemF5 (BIl) 2017 (CSY5p).indd 118

terminal and

and becomes thinner.

positive – The metal which is lower in the Electrochemical Series becomes the reduction – The ion that is selected for discharge in the solution undergoes .

– Logam yang lebih tinggi dalam Siri Elektrokimia akan menjadi terminal

© Nilam Publication Sdn Bhd

di

(disambungkan ke terminal positif bateri).

– The metal which is higher in the Electrochemical Series will become the release electrons.

melepaskan

katod

penurunan

positif

.

.

118 23/10/2017 3:08 PM

MODULE • Chemistry Form 5

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

v

Examples of set-up of apparatus Contoh susunan alat radas

Zinc electrode Elektrod zink

Carbon electrode Elektrod karbon

Copper electrode Elektrod kuprum

Electrolyte Elektrolit

Structure Struktur

Electrolyte Elektrolit

• Consist of two electrodes (usually carbon/ two different or similar metals) connected to batteries connecting wires

using

an electrolyte

and dipped in

using

dua logam yang berbeza ataupun sama) yang bateri bersambung dengan menggunakan

terminal of the battery.

Anod: Elektrod yang bersambung dengan terminal positif bateri.

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

Katod: Elektrod yang bersambung dengan terminal negatif Direction of electron flow Arah pengaliran elektron

From

wayar penyambung •

Negative

anode

Electrical

terminal: the metal that is higher in

Siri Elektrokimia (lebih elektropositif).

•

Positive

terminal: the metal that is lower in the

Electrochemical Series (less electropositive). positif : logam yang lebih rendah dalam Terminal Siri Elektrokimia (kurang elektropositif).

(positive electrode) to

cathode

Chemical energy → energy elektrik kimia → Tenaga

U N I T

3

bateri.

(negative electrode) through the connecting wire . anod katod Daripada (elektrod positif) kepada wayar penyambung (elektrod negatif) melalui .

Tenaga

.

Electrochemical Series (more electropositive). negatif : logam yang lebih tinggi dalam Terminal

From negative terminal (more electropositive metal) to positive terminal (less electropositive metal) through the connecting wire

Daripada kepada melalui

Energy conversion Perubahan tenaga

and connected to connecting wires .

logam Terdiri daripada dua yang berbeza yang elektrolit dicelupkan dalam dan disambungkan kepada voltmeter menggunakan

Terdiri daripada dua elektrod (kebiasaannya karbon/

• Anode: The electrode that is connected to the positive

dipped in a voltmeter

an electrolyte

.

wayar penyambung dan dicelupkan dalam elektrolit .

different metals

• Consist of two

. terminal negatif

terminal positif

(logam kurang elektropositif) wayar penyambung .

Chemical Tenaga

(logam lebih elektropositif)

energy → kimia

Electrical

→ Tenaga

energy elektrik

Example of chemical cell. / Contoh sel kimia.

Type of cell Jenis sel

Remark Catatan

Negative terminal/anode Terminal negatif / anod

Positive terminal/cathode Terminal positif / katod

Electrolyte Elektrolit

Dry cell Sel kering

Non rechargeable Tidak boleh dicas

Zinc Zink

Graphite (carbon) Grafit (karbon)

Ammonium chloride paste Pes ammonium klorida

Alkaline cell Sel alkali

Non rechargeable Tidak boleh dicas

Zinc Zink

Manganese(VI) oxide Mangan(VI) oksida

Potassium hydroxide paste Pes kalium hidroksida

Mercury cell Sel merkuri

Non rechargeable Tidak boleh dicas

Zinc Zink

Mercury(II) oxide Merkuri(II) oksida

Potassium hydroxide paste Pes kalium hidroksida

Lead-acid accumulator Akumulator asid-plumbum

Rechargeable Boleh dicas

Lead Plumbum

Lead(IV) oxide Plumbum(IV) oksida

Sulphuric acid Asid sulfurik

Nickel cadmium cell Sel nikel kadmium

Rechargeable Boleh dicas

Cadmium Kadmium

Nickel(VI) oxide Nikel(VI) oksida

Poatssium hydroxide paste Pes kalium hidroksida

119 Unit 3 ChemF5 (BIl) 2017 (CSY5p).indd 119

© Nilam Publication Sdn Bhd

23/10/2017 3:08 PM

U N I T

3

Š Nilam Publication Sdn Bhd

Unit 3 ChemF5 (BIl) 2017 (CSY5p).indd 120

Less electropositive cation undergoes reduction / Ion yang kurang elektropositif (kation) mengalami penurunan Cation is an oxidising agent Kation adalah agen pengoksidaan

Anion / metal atom undergoes oxidation Anion / atom logam mengalami pengoksidaan

Anion / metal atom is a reducing agent Anion / atom logam adalah agen penurunan

Copper Kuprum

V Zinc / Zink

Less electropositive ion (cation) undergoes reduction / Ion yang kurang elektropositif (kation) mengalami penurunan

Metal atom undergoes oxidation Atom logam mengalami pengoksidaan

Cation is an oxidising agent Kation adalah agen pengoksidaan

Less electropositive ion (cation) in the electrolyte receive electrons Ion yang kurang elektropositif (kation) dalam elektrolit menerima elektron

Anion of more electropositive metal atom release electrons Atom logam yang lebih elektropositif melepaskan elektron

Metal atom is a reducing agent Atom logam adalah agen penurunan

Positive terminal : Terminal positif : Less electropositive metal Logam yang kurang elektropositif

Negative terminal : Terminal negatif : More electropositive metal / Logam yang lebih elektropositif

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

Example: Contoh:

CHEMICAL CELL / SEL KIMIA

Less electropositive metal ion Ion logam yang kurang elektropositif (kation) Less electropositive metal ion receive electrons Ion logam yang kurang elektropositif (kation) menerima elektron Less electropositive metal ion undergoes reduction Ion logam yang kurang elektropositif (kation) mengalami penurunan Less electropositive ion metal ion is an oxidising agent / Ion logam yang kurang elektropositif adalah agen pengoksidaan

Metal atom release electrons Atom logam yang lebih elektropositif melepaskan elektron Metal atom undergoes oxidation Atom logam mengalami pengoksidaan Metal atom is a reducing agent Atom logam adalah agen penurunan

Zinc / Zink

Copper(II) sulphate solution Larutan kuprum(II) sulfat

More electropositive metal Logam yang lebih elektropositif

Example: Contoh:

METAL DISPLACEMENT / PENYESARAN LOGAM

The term anode is assigned for the electrode at which oxidation occurs, negative terminal in a chemical cell is anode.

Istilah anod diberi kepada elektrod di mana pengoksidaan berlaku, terminal negatif dalam sel kimia ialah anod.

Reduction positive (b) occurs at the cathode in an electrolytic cell and at the terminal in a chemical cell.

Penurunan berlaku pada katod dalam sel elektrolisis dan pada terminal positif

dalam sel kimia.

The term cathode is assigned for the electrode at which reduction occurs, positive terminal in a chemical cell is cathode.

Istilah katod diberi kepada elektrod di mana penurunan berlaku, terminal positif dalam sel kimia ialah katod.

Conclusions: / Kesimpulan : negative (a) Oxidation occurs at the anode in an electrolytic cell and at the terminal in a chemical cell.

Pengoksidaan berlaku pada anod dalam sel elektrolisis dan pada terminal negatif

dalam sel kimia.

Less electropositive cation in the electrolyte receives electrons Ion yang kurang elektropositif (kation) dalam elektrolit menerima elektron

Anion in the electrolyte / metal atom releases electrons Anion dalam elektrolit / atom logam melepaskan elektron

Copper(II) sulphate solution / Larutan kuprum(II) sulfat

Copper Kuprum

Cathode / Katod : Electrode connected to negative terminal of batteries Elektrod yang disambung ke terminal negatif bateri

A

Anode / Anod : Electrode connected to positive terminal of batteries Elektrod yang disambung ke terminal positif bateri

Copper Kuprum

Example: Contoh:

ELECTROLYSIS / ELEKTROLISIS

Redox in Electrochemistry / Redoks dalam Elektrokimia

MODULE • Chemistry Form 5

120

23/10/2017 3:08 PM

MODULE • Chemistry Form 5

Exercise / Latihan 1

The diagram below shows the set-up of the apparatus used for the electrolysis of potassium sulphate solution.

Rajah di bawah menunjukkan susunan radas yang digunakan untuk elektrolisis larutan kalium sulfat.

Potassium sulphate solution Larutan kalium sulfat Carbon electrode X Elektrod karbon X

Carbon electrode Y Elektrod karbon Y

A

(a) State all the ions present in the electrolyte.

Nyatakan ion-ion yang terdapat dalam elektrolit.

Potassium ion, sulphate ion, hydrogen ion and hydroxide ion.

Ion kalium, ion sulfat, ion hidrogen dan ion hidroksida.

(b) State the product formed at electrodes X and Y.

Namakan hasil yang terbentuk pada elektrod X dan Y.

X: Oxygen gas / Gas oksigen

Y: Hydrogen gas / Gas hidrogen

(c) Write the half equation for the reaction at

Tuliskan persamaan setengah bagi tindak balas di

(i) electrode / elektrod X: 4OH

+ (ii) electrode / elektrod Y: 2H + 2e

–

U N I T

2H2O + O2 + 4e H2

3

(d) State the name of the ion which is

Nyatakan nama ion yang mengalami

(i) oxidised / pengoksidaan : Hydroxide ion / Ion hidroksida

(ii) reduced / penurunan : Hydrogen ion / Ion hidrogen

(e) State the name of the

Nyatakan nama

(i) oxidising agent / agen pengoksidaan : Hydrogen ion / Ion hidrogen

(ii) reducing agent / agen penurunan : Hydroxide ion / Ion hidroksida

(f) Calculate the oxidation number of sulphur in sulphate ion.

Hitung nombor pengoksidaan bagi sulfur dalam ion sulfat.

x + 4(–2) = –2 x = +6

121 Unit 3 ChemF5 (BIl) 2017 (CSY5p).indd 121

© Nilam Publication Sdn Bhd

23/10/2017 3:08 PM

MODULE • Chemistry Form 5

2

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

Rajah di bawah menunjukkan susunan radas bagi suatu eksperimen.

V

Copper / Kuprum

Magnesium / Magnesium

Copper(II) sulphate solution Larutan kuprum(II) sulfat

Magnesium sulphate solution Larutan magnesium sulfat

Porous pot / Pasu berliang

(a) Which electrode is the negative terminal?

Elektrod yang manakah merupakan terminal negatif?

Magnesium / Magnesium

(b) Write the observations at the

Tuliskan pemerhatian pada negative terminal / terminal negatif : Magnesium electrode becomes thinner. / Elektrod magnesium semakin nipis

(i)

(ii) positive terminal / terminal positif : Copper electrode becomes thicker / brown solid deposited. / Elektrod kuprum semakin tebal/pepejal perang terenap

(c) Write the half equation for the reaction that takes place at the

Tuliskan persamaan setengah bagi tindak balas yang berlaku di

U N I T

3

negative terminal / terminal negatif : Mg

(i)

(ii) positive terminal / terminal positif : Cu2+ + 2e

Mg2+ + 2e Cu

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

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

Mg + Cu2+

Mg2+ + Cu

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

Nyatakan bahan yang mengalami penurunan dalam tindak balas di atas.

Copper(II) ion//Copper(II) sulphate / Ion kuprum(II)//kuprum(II) sulfat

(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 dalam 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?

Bagaimanakah bacaan voltmeter akan berubah jika elektrod magnesium dalam larutan magnesium sulfat digantikan dengan elektrod zink dalam larutan zink sulfat?

Voltmeter reading decreases. / Bacaan voltmeter berkurang.

Additional Question Soalan Tambahan

Š Nilam Publication Sdn Bhd

Unit 3 ChemF5 (BIl) 2017 (CSY5p).indd 122

122 23/10/2017 3:08 PM

MODULE • Chemistry Form 5

Redox Reaction in Corrosion of Metal/Rusting of Iron Tindak Balas Redoks dalam Kakisan Logam/Pengaratan Besi What is corrosion of metal?

Apakah kakisan logam?

oxidation

Corrosion of metal is a redox reaction in which a metal undergoes ion by losing electrons to form metal ion.

spontaneously to its

pengoksidaan Kakisan logam ialah tindak balas redoks di mana logam mengalami kepada ion-ionnya dengan melepaskan elektron untuk membentuk ion logam.

secara spontan

Example / Contoh:

2+ (a) Corrosion of magnesium / Kakisan magnesium : Mg → Mg + 2e 2+ : Zn → Zn + 2e

(b) Corrosion of zinc / Kakisan zink

2+ (c) Corrosion of iron / Kakisan besi : Fe → Fe + 2e

Remark / Catatan: When metal corrodes, it usually forms a metal oxide coating.

Apabila logam terkakis, ia biasanya membentuk lapisan oksida logam.

Example / Contoh: (a) Aluminium oxide is not porous and firmly coated the metal. Aluminium oxide will protect the aluminium underneath from further corrosion. This further explain the resistance of aluminium to corrosion even though it is higher in the Electrochemical Series (electropositive metal). / Aluminium oksida adalah tidak poros dan menyaduri logam tersebut dengan kukuh. Aluminium oksida akan melindungi aluminium di bawahnya daripada terus terkakis. Ini menerangkan ketahanan aluminium terhadap kakisan walaupun ia berada di kedudukan tinggi dalam Siri Elektrokimia (logam elektropositif).

Aluminium oxide protective layer Lapisan perlindungan aluminium oksida

Aluminium Aluminium

(b) Other metals with similar property are zinc, lead, nickel and chromium.

Logam lain yang mempunyai sifat yang sama adalah zink, plumbum, nikel dan kromium.

What is rusting of iron?

Rusting of iron is form iron(II) ion.

Apakah pengaratan besi?

corrosion

of iron. Iron undergoes oxidation spontaneously by losing electrons to

Pengaratan besi ialah kakisan besi. Besi mengalami pengoksidaan secara spontan dengan melepaskan elektron membentuk ion ferum(II).

What are the conditions for the rusting of iron?

Rusting of iron takes place when iron

Why rusting is a redox reaction?

redox It is a a reducing agent.

Apakah syarat pengaratan besi?

Mengapakah pengaratan merupakan tindak balas redoks?

corrodes

in the presence of

Pengaratan besi berlaku apabila besi terkakis dalam kehadiran reaction whereby

Ia adalah tindak balas besi

redoks

oxygen

air

water

U N I T

3

and oxygen .

dan oksigen .

acts as an oxidising agent while

iron

acts as

di mana oksigen bertindak sebagai agen pengoksidaan sementara

bertindak sebagai agen penurunan.

Mechanism of rusting of iron / Mekanisme pengaratan besi The diagram below shows the reactions involved in the formation of rust: Rajah di bawah menunjukkan tindak balas yang terlibat dalam pembentukan karat:

O2

Fe2O3· X H2O ( rust / karat )

Fe2O3· X H2O ( rust / karat ) Water droplet / Titisan air

O2 B Cathode (positive terminal) Katod (terminal positif) O2(g/g) + 2H2O + 4e → 4OH–

Fe2+

Fe2+

A Anode (negative terminal) Anod (terminal negatif) Fe(s/p) → Fe2+(aq/ak) + 2e

123 Unit 3 ChemF5 (BIl) 2017 (CSY5p).indd 123

B

O2

Cathode (positive terminal) Katod (terminal positif) O2(g/g) + 2H2O + 4e → 4OH– Iron / Besi

© Nilam Publication Sdn Bhd

23/10/2017 3:08 PM

MODULE • Chemistry Form 5

A simple chemical cell is formed when iron is in contact with water.

Explain. / Satu sel kimia ringkas terbentuk apabila besi bersentuhan dengan air. Terangkan.

Explain why the surface of iron at A become negative terminal.

Terangkan mengapa permukaan besi di A menjadi terminal negatif.

When iron is in contact with water. The surface of water droplet exposed to the air has a tendency to gain electrons.

Apabila besi bersentuhan dengan air. Permukaan air yang terdedah kepada udara cenderung untuk menerima elektron. anode

The surface of iron at A with lower concentration of oxygen becomes an the electrode at which iron(II) ion, Fe2+:

oxidation

occurs. Iron atom

loses

(negative terminal), oxidised

electrons and is

anod

Permukaan besi di A dengan kepekatan oksigen yang lebih rendah menjadi negatif), elektrod di mana mengalami

pengoksidaan

pengoksidaan

melepaskan

berlaku. Atom ferum, Fe

to form (terminal

elektron dan

untuk membentuk ion ferum(II), Fe : 2+

Oxidation half equation / Persamaan setengah pengoksidaan : Fe(s/p) Fe2+(aq/ak) + 2e Explain why the surface of iron at B become positive terminal.

Terangkan mengapa permukaan besi di B menjadi terminal positif.

The electrons flow through iron to the edge of the water droplet at B, where the concentration of oxygen here is

higher . The iron surface at B becomes

cathode

(positive terminal), the electrode at which

reduction occurs. Oxygen molecule, O2 gains electrons and is reduced to form hydroxide ions, OH–.

Elektron mengalir melalui ferum kepada hujung titisan air di B, di mana kepekatan oksigen di situ adalah tinggi lebih penurunan

. Permukaan ferum di B menjadi

katod

(terminal positif), elektrod di mana

berlaku. Molekul oksigen, O2 menerima elektron dan mengalami membentuk ion hidroksida, OH–.

penurunan

untuk

Reduction half equation / Persamaan setengah penurunan :

U N I T

3

O2(g/g) + 2H2O(l/ce) + 4e Explain how iron(II) hydroxide is formed.

Terangkan bagaimana ferum(II) hidroksida terbentuk.

4OH–(aq/ak)

The iron(II) ion, Fe2+ produced combines with hydroxide ions, OH– to form iron(II) hydroxide.

Ion ferum(II), Fe2+ yang dihasilkan bergabung dengan ion hidroksida, OH– untuk membentuk ferum(II) hidroksida.

Fe2+(aq/ak) + 2OH–(aq/ak)

Fe(OH)2(s/p)

Explain how rust is formed.

Iron(II) ion, Fe2+ is green but rust is brown because iron(II) hydroxide, Fe(OH)2 undergoes further oxidation by oxygen to form hydrated iron(III) oxide, Fe2O3. xH2O (rust). x is an integer whereby the value varies.

Ion ferum(II), Fe2+ berwarna hijau tetapi karat berwarna perang kerana ferum(II) hidroksida, Fe(OH)2 melalui pengoksidaan oleh oksigen untuk membentuk ferum(III) oksida terhidrat, Fe2O3. xH2O (karat). x ialah integer yang mempunyai pelbagai nilai.

Oxidation / Pengoksidaan 2Fe(OH)2(s/p) Fe2O3. xH2O(s/p) O2

What is the effect of rusting of iron?

Rust is brittle, porous and not tightly packed. Thus, water and oxygen can penetrate the metal underneath.

Iron will undergo continuous corrosion.

Karat adalah rapuh, poros dan tidak melekat dengan kuat. Oleh itu air dan oksigen boleh meresap kepada logam besi yang berada di bawahnya. Besi akan mengalami pengaratan yang berterusan.

Terangkan bagaimana karat terbentuk.

Apakah kesan pengaratan besi?

Explain why iron structures at coastal and industrial areas rust faster.

Terangkan mengapa struktur besi di pantai dan kawasan industri berkarat dengan lebih cepat.

Rusting of iron occurs faster in the presence of

acid

substances dissolve in water, the solutions become better increase

because of:

salt

or

electrolyte

because when these . An

electrolyte

will

the electrical conductivity of water. Iron structures at coastal and industrial areas rust faster

Pengaratan besi berlaku dengan lebih cepat dalam kehadiran apabila bahan-bahan ini melarut dalam air, larutan menjadi

asid

elektrolit

atau

garam

yang lebih baik.

kerana

Elektrolit

akan meningkatkan kekonduksian arus elektrik bagi air. Struktur besi di persisiran pantai dan kawasan perindustrian berkarat dengan lebih cepat kerana: (i) the presence of salt in the coastal breeze kehadiran garam dalam bayu laut (ii) the presence of acidic gases in industrial area such as sulphur dioxide, SO2 and nitrogen dioxide, NO2. kehadiran gas berasid di kawasan perindustrian seperti sulfur dioksida, SO2 dan nitrogen dioksida, NO2.

© Nilam Publication Sdn Bhd

Unit 3 ChemF5 (BIl) 2017 (CSY5p).indd 124

124 23/10/2017 3:08 PM

MODULE • Chemistry Form 5

Controlling metal corrosion / Mengawal kakisan logam How can other metals affect the rusting of iron?

Iron does not corrode if it is in contact with Mg, Al and Zn / Besi tidak terkakis apabila ia bersentuhan dengan Mg, Al dan Zn

Bagaimana logam lain memberi kesan terhadap pengaratan besi?

Iron corrodes if it is in contact with Sn, Pb and Cu / Besi terkakis jika ia bersentuhan dengan Sn, Pb dan Cu

K Na Ca Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Ag Ease of releasing electron

increases

Kesenangan untuk membebaskan elektron Explain how the more electropositive metal than iron affect rusting of iron.

Terangkan bagaimana logam yang lebih elektropositif daripada besi memberi kesan terhadap pengaratan besi.

(more electropositive)

meningkat

(lebih elektropositif)

When iron is in contact with more electropositive metal for example zinc, rusting of iron is prevented oxidation

releases

. Zinc atom, Zn

electrons to form zinc iron, Zn2+. Zinc corrodes or undergoes

instead of iron.

Apabila besi bersentuhan dengan logam yang lebih elektropositif seperti zink, pengaratan besi terhalang

. Atom zink, Zn melepaskan elektron dengan lebih mudah berbanding besi. Zink terkakis

atau mengalami pengoksidaan , bukannya besi.

Oxidation half equation / Persamaan setengah pengoksidaan : Zn(s/p)

Zn2+(aq/ak) + 2e

The electrons that are released flow through the iron to the metal surface where there is water and oxygen.

Elektron yang dibebaskan mengalir melalui besi kepada permukaan logam di mana terdapatnya air dan oksigen.

Reduction half equation / Persamaan setengah penurunan : O2(g/g) + 2H2O(l/ce) + 4e Explain how the less electropositive metal than iron affect rusting of iron.

Terangkan bagaimana logam yang kurang elektropositif daripada besi memberi kesan terhadap pengaratan besi.

When iron is in contact with faster

less

electropositive metal for example lead, rusting of iron is

. Iron atom, Fe loses electrons to form iron(II) ion, Fe2+. Hence, iron

Apabila besi bersentuhan dengan logam yang

kurang

or

elektropositif seperti plumbum, pengaratan

besi menjadi lebih cepat . Atom ferum kehilangan elektron membentuk ion ferum(II), Fe2+. Maka, besi atau teroksida , bukannya plumbum.

Oxidation half equation / Persamaan setengah pengoksidaan : Fe(s/p)

Apakah kesan jarak antara logam dalam Siri Elektrokimia kepada kadar kakisan?

corrodes/rusts

undergoes oxidation instead of lead.

terkakis/berkarat

What is the effect of distance between metals in the Electrochemical Series to the rate of corrosion?

4OH–(aq/ak)

The further apart the two metals in the Electrochemical Series are, the metal corrodes.

Semakin jauh dua logam dalam Siri Elektrokimia, semakin cepat terkakis.

3

Fe2+(aq/ak) + 2e faster

U N I T

the more electropositive

logam yang lebih elektropositif

Example / Contoh : A piece of iron, Fe which is in contact with copper, Cu rusts faster than the iron, Fe in contact with tin, Sn. Sekeping besi, Fe yang bersentuhan dengan kuprum, Cu berkarat dengan lebih cepat berbanding besi, Fe yang bersentuhan dengan timah, Sn.

Experiment To Investigate the Effect of Other Metals on Rusting of Iron Eksperimen untuk Mengkaji Kesan Logam Lain terhadap Pengaratan Besi To investigate the effect of other metals on rusting of iron nail.

Aim : Tujuan

: Untuk mengaji kesan logam-logam lain terhadap pengaratan paku.

Problem statement

: How do different types of metals in contact with iron affect rusting?

Pernyataan masalah

: Bagaimana logam-logam berlainan jenis yang bersentuhan dengan besi memberi kesan terhadap pengaratan?

When a less electropositive metal is in contact with iron, rusting of iron is faster, when a more electropositive metal Hypothesis : is in contact with iron, iron does not rust.

Hipotesis

: Apabila logam yang kurang elektropositif bersentuhan dengan besi, pengaratan besi adalah lebih cepat, apabila

logam yang lebih elektropositif bersentuhan dengan besi, besi tidak berkarat.

Manipulated variable

: Different metals in contact with iron.

Pemboleh ubah dimanipulasikan : Logam-logam berbeza yang bersentuhan dengan besi.

Responding variable

: Rusting of iron / The intensity of blue colouration.

Pemboleh ubah bergerak balas : Pengaratan besi / Keamatan warna biru

125 Unit 3 ChemF5 (BIl) 2017 (CSY5p).indd 125

© Nilam Publication Sdn Bhd

23/10/2017 3:08 PM

MODULE • Chemistry Form 5

Constant variable

: Iron nails, temperature of jelly solution

Pemboleh ubah dimalarkan

: Paku besi, suhu larutan agar-agar

Test tube, test tube rack, sand paper Apparatus : : Tabung uji, rak tabung uji, kertas pasir

Radas

Iron nails, magnesium ribbon, copper strip, hot jelly solution, potassium hexacyanoferrate(III) solution, Materials : phenolphthalein solution. : Paku besi, pita magnesium, jalur kuprum, larutan agar-agar panas, larutan kalium heksasianoferat(III), larutan

Bahan

fenolftalein Procedure / Prosedur : 1 Iron nails and strips of magnesium ribbon are cleaned with sand paper.

2 The iron nail are coiled with magnesium ribbon.

3 Hot jelly solution containing of potassium hexacyanoferrate(III) and phenolphthalein is poured into the test tube to completely cover all the nails.

4 Steps 1 to 3 are repeated by replacing magnesium with copper.

5 The test tubes are kept in a test tube rack and left overnight.

6 Any changes are observed and recorded.

1 Paku besi dan sejalur pita magnesium dibersihkan dengan kertas pasir.

2 Paku besi dililit dengan pita magnesium.

3 Larutan agar-agar panas yang mengandungi kalium heksasianoferat(III) dan fenolftalein dituangkan ke dalam tabung uji untuk menutup seluruh paku.

4 Langkah 1 hingga 3 diulang dengan menggantikan magnesium dengan kuprum.

5 Tabung uji tersebut disimpan di dalam rak tabung uji dan dibiarkan semalaman.

6 Sebarang perubahan diperhatikan dan direkodkan.

Results / Keputusan: Experiment Eksperimen

U N I T

3

Observation / Inference / Conclusion / Explanation Pemerhatian / Inferens / Kesimpulan / Penerangan

Hot jelly solution + potassium hexacyanoferrate(III) + phenolphthalein Larutan agar-agar panas + kalium heksasianoferat(III) + fenolftalein Iron nail + magnesium Paku besi + magnesium

Observation / Pemerhatian : High intensity of pink spot. / Keamatan tompok merah jambu yang tinggi.

Inference / Inferens : 1 Pink colour shows the presence of hydroxide ion, OH–.

Warna merah jambu menunjukkan kehadiran ion hidroksida, OH–.

2 No blue spots. No iron(II) ions, Fe2+ present. / Tiada tompok biru. Tiada ion ferum(II), Fe2+ hadir. does not rust tidak berkarat 3 Iron / Besi .

Explanation / Penerangan : 1 Magnesium is more electropositive than iron. / Magnesium adalah lebih elektropositif daripada besi.

2 Magnesium atom releases electrons to form magnesium ion, Mg2+.

Atom magnesium melepaskan elektron untuk membentuk ion magnesium, Mg2+.

3 Magnesium undergoes oxidation or corrodes instead of iron.

Magnesium yang mengalami pengoksidaan atau terkakis dan bukannya besi.

Mg → Mg2+ + 2e 4 Oxidation half equation / Persamaan setengah pengoksidaan : 5 Electrons flow to the surface of iron. / Elektron mengalir ke permukaan besi.

6 Water and oxygen molecules receive electrons to form hydroxide ions, OH–.

Molekul air dan oksigen menerima elektron untuk membentuk ion hidroksida, OH–.

7 Reduction half equation / Persamaan setengah penurunan :

Hot jelly solution + potassium hexacyanoferrate(III) + phenolphthalein Larutan agar-agar panas + kalium heksasianoferat(III) + fenolftalein Iron nail + copper Paku besi + kuprum

© Nilam Publication Sdn Bhd

Unit 3 ChemF5 (BIl) 2017 (CSY5p).indd 126

2H2O + O2 + 4e → 4OH–

Observation / Pemerhatian : High intensity of blue colouration. / Keamatan warna biru yang tinggi.

Inference / Inferens : 1 High intensity of blue colouration shows the presence of iron(II) ions, Fe2+.

Keamatan warna biru yang tinggi menunjukkan kehadiran ion ferum(II), Fe2+. rusts 2 Iron / Besi berkarat Explanation / Penerangan : 1 Iron is more electropositive than copper.

Besi adalah lebih elektropositif daripada kuprum. atom 2 Iron releases electrons to form iron(II) ion, Fe2+.

Atom ferum melepaskan elektron untuk membentuk ion ferum(II), Fe2+.

3 Iron undergoes oxidation or rusts instead of copper.

Besi mengalami pengoksidaan atau berkarat dan bukannya kuprum.

Fe → Fe2+ + 2e 4 Oxidation half equation / Persamaan setengah pengoksidaan :

126 23/10/2017 3:08 PM

MODULE • Chemistry Form 5

Prevention of Rusting / Pencegahan Pengaratan State the methods to prevent rusting.

The common methods to prevent rusting of iron: Kaedah biasa untuk mencegah pengaratan besi: (i) Using protective coating / Menggunakan lapisan pelindung (ii) Sacrificial protection / Pelindungan korban (iii) Alloying / Pengaloian

Why is there a need to prevent rusting?

When iron rust, iron(III) oxide is formed. Iron(III) oxide is brittle and does not attach to the surface of iron firmly and flakes of easily. The extensive flaking off of rust will lead to structural weaknesses.

Apabila besi berkarat, ferum(III) oksida terbentuk. Ferum(III) oksida rapuh dan tidak melekat pada permukaan besi dengan kuat dan mudah serpih. Serpihan karat yang berterusan akan mengakibatkan kelemahan struktur.

Nyatakan kaedah mencegah pengaratan.

Mengapakah perlu mencegah pengaratan?

Using protective coating / Menggunakan lapisan pelindung State the principle for the method.

It prevents the iron from contacting with oxygen from the air and water.

Ia menghalang besi daripada bersentuhan dengan oksigen dari udara dan air.

Give examples of protective coating.

– Paints for gates, cars and bridges.

Cat untuk pintu, kereta dan jambatan.

– Oil or grease for moving parts of engine.

Minyak atau gris untuk bahagian enjin yang bergerak.

– Plastic coating for light items such as clothes hanger and wire fences.

Lapisan plastik untuk barang yang ringan seperti penyangkut pakaian dan pagar dawai.

– Metal plating or electroplating.

Penyaduran logam atau penyaduran elektrik.

Nyatakan prinsip kaedah tersebut.

Beri contoh lapisan pelindung.

Remark / Catatan: Electroplating is studied in electrolysis (Form 4) Penyaduran dipelajari dalam elektrolisis (Tingkatan 4)

U N I T

What are the metals used to electroplate objects made of iron or steel?

Tin, silver, nickel, chromium, zinc and gold Stanum, argentum, nikel, kromium, zink dan emas

What is galvanising? Give example.

Galvanising is the metal plating using zinc involve coating of iron or steel sheet with layer of zinc. It is used on iron roofing and water tank.

Penggalvanian ialah penyaduran logam menggunakan zink melibatkan penyaduran besi atau kepingan keluli dengan lapisan zink. Ia digunakan pada bumbung besi dan tangki air.

3

Apakah logam yang digunakan untuk menyadur objek yang diperbuat daripada besi atau keluli?

Apakah penggalvanian? Berikan contoh.

Remark / Catatan: Galvanising is done by dipping the iron in molten zinc.

Penggalvanian dilakukan dengan mencelupkan besi di dalam leburan zink.

Explain how zinc prevent rusting of iron.

– Zinc provide layer protective oxide coating. (zinc oxide is non porous and firmly coated the metal similar to aluminium oxide) Zink membentuk lapisan oksida yang melindungi besi. (zink oksida tidak poros dan menyaduri permukaan dengan kukuh seperti aluminium oksida) – When galvanised iron is scratched, zinc corrodes instead of iron because zinc is more electropositive.

Apabila besi tergalvani tercalar, zink terkakis dan bukannya besi kerana zink lebih elektropositif.

What is the metal used to coat food containers? Explain how the metal prevent iron from rusting.

Tin – Tin provide layer protective oxide coating. (Tin oxide is non porous and firmly coated the metal similar to aluminium oxide) Stanum – Stanum membentuk lapisan pelindung saduran oksida. (Stanum oksida tidak poros dan menyaduri permukaan dengan kukuh seperti aluminium oksida)

Explain why the iron rusts faster when metal coating using tin scratched or dented.

– When tin coating is scratched or dented, iron is exposed to oxygen and water. Iron is more electropositive than tin, rusting will occur faster.

Apabila saduran stanum tercalar atau kemek, besi terdedah kepada oksigen dan air. Besi lebih elektropositif daripada stanum, pengaratan akan berlaku lebih cepat.

Terangkan bagaimana zink mencegah pengaratan besi.

Apakah logam yang digunakan untuk menyadur bekas makanan?

Terangkan bagaimana logam tersebut mencegah besi daripada berkarat.

Terangkan mengapa besi berkarat lebih cepat apabila saduran logam menggunakan stanum tercalar atau kemek.

127 Unit 3 ChemF5 (BIl) 2017 (CSY5p).indd 127

© Nilam Publication Sdn Bhd

23/10/2017 3:08 PM

MODULE • Chemistry Form 5

Sacrificial protection / Pelindungan korban State the principle for sacrificial protection.

Nyatakan prinsip pelindungan korban.

When iron is in contact with more electropositive metal, rusting of iron is prevented. The more electropositive metal atom release electrons and undergoes oxidation or corrodes instead of iron.

Apabila besi bersentuhan dengan logam yang lebih elektropositif, pengaratan dapat dicegah. Atom logam yang lebih elektropositif membebaskan elektron dan mengalami pengoksidaan atau terkakis berbanding besi.

How iron can be protected by sacrificial protection?

Bagaimanakah besi boleh dilindungi dengan pelindungan korban?

Iron is attached to a more electropositive metal such as zinc or magnesium which act as sacrificial metal.

Besi disambungkan dengan logam yang lebih elektropositif seperti zink atau magnesium yang bertindak sebagai logam korban.

Give examples of application of sacrificial protection.

Berikan contoh aplikasi pelindungan korban.

(i) Zinc blocks are fixed to the part of ship that submerged in water.

Blok zink dilekatkan kepada bahagian kapal yang tenggelam dalam air.

A zinc block are fixed at the bottom of ship’s body Blok zink dilekatkan di bahagian bawah badan kapal

Seawater Air laut

(ii) Underground pipelines are attached to blocks of magnesium or bags of magnesium scrap.

Paip di bawah tanah disambungkan dengan blok magnesium atau beg-beg yang diletakkan kepingan-kepingan magnesium.

U N I T

Mg

3

Iron pipe (cathode) Paip besi (katod)

Mg (sacrificial anode) Mg (anod korban)

(iii) Magnesium block is connected to the steel leg of oil rig.

Blok magnesium dihubungkan pada kaki keluli pelantar minyak.

Steel legs Kaki keluli Magnesium block attached to rig by steel cable / Blok magnesium disambungkan kepada pelantar dengan kabel keluli

Sea bed Dasar laut

Remark / Catatan: As the more electropositive metals oxidised faster, they form ion and become thinner. Hence, the metal is required to replaced from time to time before it dissolve completely.

Oleh kerana logam yang lebih elektropositif teroksida lebih cepat, ia membentuk ion dan menjadi lebih nipis. Oleh itu, logam tersebut perlu diganti dari masa ke masa sebelum ia larut sepenuhnya.

Alloying / Pengaloian Define alloy.

Nyatakan maksud aloi.

Alloy is a mixture of two or more elements with a certain fixed/specific composition.

Aloi ialah campuran dua atau lebih unsur dengan komposisi tertentu yang tetap/spesifik.

What is corrosion resisting alloy?

Apakah aloi yang tahan karat?

Stainless steel Keluli tahan karat

Š Nilam Publication Sdn Bhd

Unit 3 ChemF5 (BIl) 2017 (CSY5p).indd 128

128 23/10/2017 3:08 PM

MODULE • Chemistry Form 5

What are added to iron to produce stainless steel?

Apakah yang ditambah kepada besi untuk menghasilkan keluli tahan karat?

Carbon, chromium and nickel Karbon, kromium dan nikel

Give example of the usage of stainless steel.

Berikan contoh kegunaan keluli tahan karat.

Cutlery set and decorative items Set sudu garpu dan barang hiasan

Explain how nickel and chromium prevent the rusting of iron.

Terangkan bagaimana nikel dan kromium menghalang pengaratan besi.

The chromium and nickel provide protective oxide layer.

Kromium dan nikel membentuk lapisan perlindungan oksida.

Exercise / Latihan 1

The diagram below shows the set-up of apparatus to study the effect of other metals on the rusting of iron nails. / Rajah di bawah menunjukkan susunan alat radas yang digunakan untuk mengkaji kesan logam-logam lain ke atas pengaratan paku besi.

Jelly + phenolphthalein + potassium hexacyanoferrate(III) solution Agar-agar + fenolftalein + larutan kalium heksasianoferat(III)

Zinc + iron nail Zink + paku besi

Magnesium + iron nail Magnesium + paku besi

Iron nail Paku besi

U N I T

Copper + iron nail Kuprum + paku besi

3

P

Q R

S

(a) What is the function of / Apakah fungsi (i) phenolphthalein / fenolftalein ?

To detect the presence of hydroxide ion, OH– Untuk mengesan kehadiran ion hidroksida, OH–

(ii) potassium hexacyanoferrate(III) solution / larutan kalium heksasianoferat(III) ?

To detect the presence of iron(II) ion, Fe2+ Untuk mengesan kehadiran ion ferum(II), Fe2+

(b) State your observation for each test tube P, Q, R and S after one day.

Nyatakan pemerhatian anda bagi setiap tabung uji P, Q, R dan S selepas satu hari.

(i) Test tube / Tabung uji P : Low intensity of pink colouration around the iron nail.

Keamatan warna merah jambu yang rendah di sekeliling paku besi

(ii) Test tube / Tabung uji Q : High intensity of pink colouration around the iron nail Keamatan warna merah jambu yang tinggi di sekeliling paku besi.

(iii) Test tube / Tabung uji R : Low intensity of blue colouration around the iron nail.

Keamatan warna biru yang rendah di sekeliling paku besi.

129 Unit 3 ChemF5 (BIl) 2017 (CSY5p).indd 129

© Nilam Publication Sdn Bhd

23/10/2017 3:08 PM

MODULE • Chemistry Form 5

(iv) Test tube / Tabung uji S : High intensity of blue colouration around the iron nail.

Keamatan warna biru yang tinggi di sekeliling paku besi.

(c) Based on the observations, / Berdasarkan pemerhatian, (i) state the metals that can prevent the rusting of iron. / nyatakan logam-logam yang boleh menghalang pengaratan besi.

Zinc and Magnesium / Zink dan Magnesium

(ii) state the metal that can accelerate the rusting of iron. / nyatakan logam yang boleh mempercepatkan pengaratan besi.

Copper / Kuprum

(d) (i) State the type of reaction that takes place when iron rusts.

Nyatakan jenis tindak balas yang berlaku apabila besi berkarat.

Oxidation / Pengoksidaan

(ii) Write the half equation for the reaction in (d)(i). / Tuliskan persamaan setengah bagi tindak balas di (d)(i).

Fe

Fe2+ + 2e

(e) What is the purpose of test tube R in this experiment? / Apakah fungsi tabung uji R dalam eksperimen ini?

As a control experiment. / Eksperimen kawalan

2

The diagram below shows three iron nails that are coiled with tin, metal Y and metal Z respectively and placed in three different beakers.

Rajah di bawah menunjukkan tiga batang paku besi yang masing-masing dililit dengan timah, logam Y dan logam Z dan diletakkan ke dalam tiga buah bikar yang berbeza.

U N I T

Observation after a few days Pemerhatian selepas beberapa hari

Beaker / Bikar

3

Jelly + phenolphthalein + potassium hexacyanoferrate(III) solution Agar-agar + fenolftalein + larutan kalium heksasianoferat(III)

Iron nail + tin Paku besi + timah

Low intensity of blue spots around the iron nail.

Keamatan tompok biru yang rendah di sekeliling paku besi.

A Jelly + phenolphthalein + potassium hexacyanoferrate(III) solution Agar-agar + fenolftalein + larutan kalium heksasianoferat(III)

Iron nail + Y Paku besi + Y

Low intensity of pink spots around the iron.

Keamatan tompok merah jambu yang rendah di sekeliling paku besi.

B Jelly + phenolphthalein + potassium hexacyanoferrate(III) solution Agar-agar + fenolftalein + larutan kalium heksasianoferat(III)

Iron nail + Z Paku besi + Z

High intensity of blue spots around the iron nail.

Keamatan tompok biru yang tinggi di sekeliling paku besi.

C

(a) (i) State the name of the ions that give blue spots in beakers A and C. Nyatakan nama ion yang memberi warna biru tompok dalam bikar A dan C. Iron(II) ion / Ion ferum(II)

(ii) Write half equation to represent the the formation of ion in (a)(i).

Tulis persamaan setengah untuk menunjukkan pembentukan ion dalam (a)(i).

Fe(s/p)

Fe2+(aq/ak) + 2e

(b) (i) Name the ions that give pink spots in beaker B. / Namakan ion yang memberi tompok merah jambu dalam bikar B. Hydroxide ion / Ion hidroksida

Š Nilam Publication Sdn Bhd

Unit 3 ChemF5 (BIl) 2017 (CSY5p).indd 130

130 23/10/2017 3:08 PM

MODULE • Chemistry Form 5

(ii) Write half equation to represent the formation of ion in (b)(i).

Tuliskan persamaan setengah yang mewakili pembentukan ion di (b)(i).

2H2O + O2 + 4e– → 4OH– (c) Suggest one possible metal for / Cadangkan satu logam yang mungkin untuk

Y: Magnesium//Zinc / Magnesium//Zink

Z: Copper//silver / Kuprum//argentum

(d) For the chemical changes that takes place in beaker B, write the oxidation half equation.

Bagi perubahan kimia yang berlaku dalam bikar B, tuliskan persamaan setengah pengoksidaan.

Mg → Mg2+ + 2e // Zn → Zn2+ + 2e (e) Based on the observations, arrange the metals tin, iron, Y and Z in an ascending order of their electropositivity.

Berdasarkan pemerhatian, susunkan logam timah, ferum, Y dan Z secara meningkat mengikut keelektropositifannya.

Z, Sn, Fe, Y

(f) Tin coated steel is the sheet of steel coated with a very thin coating of tin. The diagram below shows tin coated steel used to make tin can for food. / Keluli bersalut timah adalah kepingan keluli yang disalut dengan timah yang sangat nipis. Rajah di bawah menunjukkan keluli bersalut timah yang digunakan untuk membuat tin untuk makanan.

HOTS

(i) Explain how tin prevents steel from rusting.

Jelaskan bagaimana timah boleh menghalang keluli daripada berkarat.

Tin produces strong protective oxide coating. The oxide will protect the iron underneath from rusting.

Timah menghasilkan lapisan pelindung oksida yang kuat. Oksida itu akan melindungi besi di bawahnya daripada berkarat.

U N I T

3

(ii) Canned food in the dented or scratched tin should not be consumed. Explain why.

Makanan dalam tin yang tinnya telah kemik atau tercalar tidak boleh dimakan. Terangkan mengapa.

As soon as the can is dented or scratched, iron underneath is exposed to air and water, rusting of iron occurs faster because iron is more electropositive than tin.

Sebaik sahaja tin itu telah kemik atau tercalar, besi di bawahya terdedah kepada udara dan air, pengaratan besi akan berlaku kerana besi adalah lebih elektropositif daripada timah.

(g) In which beaker the iron nail does not rust? Explain your answer.

Dalam bikar manakah paku besi tidak berkarat? Terangkan jawapan anda.

Beaker B. The pink spots show the presence of OH– ions. Atom Y releases electrons to form Y2+ ion because Y is more electropositive than Fe. The electrons flow to the surface of iron and accepted by oxygen and water molecules to form hydroxide ions, OH–.

Bikar B. Tompokan merah jambu menunjukkan kehadiran ion hidroksida. Atom Y melepaskan elektron membentuk ion Y2+ kerana Y lebih elektropositif daripada besi. Elektron mengalir ke permukaan ferum dan diterima oleh molekul oksigen dan air untuk membentuk ion hidroksida, OH– .

(h) In which beaker the iron nail will rust? Explain your answer.

Dalam bikar manakah paku besi berkarat? Terangkan jawapan anda.

Beakers A and C. Blue spots show the present of iron(II) ions, Fe2+. Iron atom releases electrons and is oxidised to iron(II) ion, Fe2+ because iron is more electropositive than metal Z and tin. / Bikar A dan C. Tompokan biru menunjukkan kehadiran ion ferum(II), Fe2+. Atom ferum melepaskan elektron dan dioksidakan kepada ion Fe2+ kerana ferum lebih elektropositif dari logam Z dan timah.

131 Unit 3 ChemF5 (BIl) 2017 (CSY5p).indd 131

© Nilam Publication Sdn Bhd

23/10/2017 3:08 PM

MODULE • Chemistry Form 5

Redox Reaction in Displacement of Halogen from its Halide Solution Tindak Balas Redoks dalam Penyesaran Halogen daripada Larutan Halidanya

U N I T

3

What are halogens?

Apakah halogen?

Halogens are Group 17 elements. They are non-metals with 7 valence electrons in each of their atoms.

Halogen adalah unsur Kumpulan 17. Halogen adalah bukan logam dengan 7 elektron valens dalam setiap atom.

Compare halogens and halides.

Bandingkan halogen dan halida.

– Halogens exist as molecules in elements. Example of halogens are chlorine water, bromine water and Iodine water.

– Halides exist as ion in compounds. Example halides are potassium chloride solution, potassium bromide solution and potassium iodide.

– Halogen wujud sebagai molekul dalam unsur. Contoh halogen ialah air klorin, air bromin dan air iodin.

– Halida wujud sebagai ion dalam sebatian. Contoh halida ialah larutan kalium klorida, larutan kalium bromida dan kalium iodida.

Can halogen be converted to halide? Explain your answer based on redox reaction.

Bolehkah halogen ditukarkan kepada halida? Terangkan jawapan anda berdasarkan tindak balas redoks.

– Halogen can be converted to halide.

– Halogen molecule gains electron to form halide ions. Halogen undergoes reduction.

– Halogen boleh ditukar kepada halida.

– Molekul halogen menerima elektron untuk membentuk ion halida. Halogen mengalami penurunan.

Can halide be converted to halogen? Explain your answer based on redox reaction.

Bolehkah halida ditukarkan kepada halogen? Terangkan jawapan anda berdasarkan tindak balas redoks.

– Halide can be converted to halogen.

– Halide ions release electrons to form halogen molecule. Halide ions undergo oxidation.

– Halida boleh ditukar kepada halogen.

– Ion halida membebaskan elektron untuk membentuk molekul halogen. Ion halida mengalami pengoksidaan.

Example / Contoh: Cl2 + 2e ➝ 2Cl– Br2 + 2e ➝ 2Br– ⇒ Halogen is reduced. ⇒ Halogen is an oxidising agent. ⇒ Halogen diturunkan. ⇒ Halogen adalah agen pengoksidaan.

Example / Contoh: 2Br– ➝ Br2 + 2e 2I– ➝ I2 + 2e ⇒ Halide ions is oxidised. ⇒ Halide ions is a reducing agent. ⇒ Ion halida dioksidakan. ⇒ Ion halida adalah agen penurunan.

Tendency to receive electrons of halogens Kecenderungan untuk menerima elektron halogen • Size of a halogen atom decreases.

Saiz atom halogen berkurang.

• The tendency for a halogen, X2 to receive electrons and become halide, X– increases.

Kecenderungan halogen, X2 untuk menerima elektron dan menjadi halida, X– meningkat.

• Chlorine is the strongest agent follows by bromine.

oxidising

Klorin adalah agen pengoksidaan paling kuat diikuti oleh bromin. oxidising

• Iodine is the weakest Iodin adalah agen paling lemah.

agent.

pengoksidaan

© Nilam Publication Sdn Bhd

Unit 3 ChemF5 (BIl) 2017 (CSY5p).indd 132

Tendency to release electron of halides Kecenderungan membebaskan elektron halida

HALOGEN HALOGEN

HALIDE HALIDA

Chlorine molecule: Molekul klorin: Cl2 (Chlorine water) (Air klorin)

Chloride ion: Ion klorida: Cl– (Potassium chloride solution / Larutan kalium klorida)

Bromine molecule: Molekul bromin: Br2 (Bromine water) (Air bromin)

Bromide ion: Ion bromida: Br– (Potassium bromide solution / Larutan kalium bromida)

Iodine molecule: Molekul iodin: I2 (Iodine water) (Air iodin)

Iodide ion: / Ion iodida: I– (Potassium iodide solution / Larutan kalium iodida)

• The tendency for a halide, Y– to release electron to become halogen, Y2 increases.

Kecenderungan halida, Y– untuk melepaskan elektron untuk menjadi halogen, Y2 meningkat.

• Iodide ion, I – is the strongest reducing agent follows by bromide ion, Br –.

Ion iodida, I– adalah agen penurunan

ion bromida, Br –.

paling kuat diikuti oleh

• Chloride ion, Cl– is the weakest reducing agent.

Ion klorida, Cl– adalah agen penurunan

yang paling lemah.

132 23/10/2017 3:08 PM

MODULE • Chemistry Form 5

Explain how halogens act as an oxidising agent.

Terangkan bagaimana halogen bertindak sebagai agen pengoksidaan.

gains

More electronegative halogen

more electronegative halogen undergoes

electrons and acts as an oxidising agent. By doing so, the reduction

to form halide ions.

Halogen yang lebih elektronegatif menerima elektron dan bertindak sebagai agen Dengan ini, halogen yang lebih elektronegatif mengalami X2 + 2e

penurunan

pengoksidaan

.

untuk membentuk ion halida.

2X , X2 represents more electronegative halogen / mewakili halogen yang lebih elektronegatif (Example: Chlorine, Cl2 and bromine, Br2) / (Contoh: Klorin,Cl2 dan bromin, Br2) –

Remark : Iodine is the weakest oxidising agent.

Catatan : Iodin adalah agen pengoksidaan paling lemah.

Explain how halides act as a reducing agent.

Terangkan bagaimana halida bertindak sebagai agen penurunan.

The halide ions of the less electronegative halogen lose their electrons and acts as a reducing agent. By doing so, the halides undergo oxidation to form halogen molecule.

Ion halida bagi halogen yang kurang elektronegatif melepaskan elektronnya dan bertindak sebagai agen penurunan. Dengan ini, ion halida yang kurang elektronegatif mengalami pengoksidaan untuk membentuk molekul halogen.

2Y– Y2 + 2e, Y– represents halide ion of the less electronegative halogen mewakili ion halida bagi halogen yang kurang elektronegatif (Example: bromide, Br– and iodide, I–) / (Contoh: bromida, Br– dan iodida, I–) Remark : Chloride ion, Cl– is the weakest reducing agent.

Catatan : Ion klorida, Cl– adalah agen penurunan paling lemah.

How to predict the ability of a halogen to displace another halogen from its halide solution?

Bagaimanakah cara meramal kebolehan suatu halogen menyesarkan halogen lain daripada larutan halidanya?

Determine whether the following reactions will occur. If the reaction occurs, mark ‘3’ and if not, mark ‘7’.

Tentukan sama ada tindak balas yang berikut akan berlaku. Jika tindak balas berlaku, tandakan ‘3’ dan jika tidak, tandakan ‘7’.

halogen

The more electronegative

can attract

electronegative. More electronegative halogen Halogen

halide solution. /

electrons

displaces

from halides that are less

less electronegative halogen from its

yang lebih elektronegatif boleh menarik

yang kurang elektronegatif, halogen yang lebih elektronegatif elektronegatif daripada larutan halidanya.

elektron

menyesarkan

daripada halida

halogen yang kurang

(a) Bromine, Br2 + Potassium chloride, KCI / Bromin, Br2 + Kalium klorida, KCI

( 7

(b) Chlorine, CI2 + Potassium bromide, KBr / Klorin, Cl2 + Kalium bromida, KBr

)

( 3 )

(c) Bromine, Br2 + Potassium iodide, KI / Bromin, Br2 + Kalium iodida, KI

( 3 )

(d) Chlorine, CI2 + Potassium iodide, KI / Klorin, Cl2 + Kalium iodida, KI

( 3 )

(e) Iodine, I2 + Potassium bromide, KBr / Iodin, I2 + Kalium bromida, KBr (f) Iodine, I2 + Potassium chloride, KCI / Iodin, I2 + Kalium klorida, KCI

Displacement of iodine by chlorine from potassium iodide solution: Penyesaran iodin oleh klorin dari larutan kalium iodida: (a) Procedure: / Prosedur: (i) Pour about 2 cm3 of potassium iodide solution into a test tube.

Masukkan 2 cm3 larutan kalium iodida ke dalam tabung uji. (ii) Add a few drops of chlorine water until no further changes are observed.

Tambah beberapa titis air klorin sehingga tiada perubahan dapat dilihat. (iii) The mixture is shaken and warmed gently.

Campuran digoncang dan dipanaskan dengan perlahan. (iv) Starch solution is added drop by drop until no changes observed and the changes are recorded.

Larutan kanji ditambah titis demi titis hingga tiada perubahan dapat diperhatikan dan pemerhatian dicatatkan.

( 7

)

( 7

)

U N I T

3

Chlorine water Air klorin

Potassium iodide solution / Larutan kalium iodida

(b) Observation and inference: / Pemerhatian dan inferens: Observation / Pemerhatian (i) The colourless potassium iodide solution turns Larutan tidak berwarna kalium iodida menjadi

Inference / Inferens brown perang

.

.

(ii) When a few drops of starch solution are added, the solution brown changes colour from to dark blue .

Apabila beberapa titis larutan kanji ditambah, larutan bertukar dari perang kepada biru tua .

Identify substance undergoes oxidation. Explain.

Kenal pasti bahan yang mengalami pengoksidaan.

Terangkan.

Iodine

is formed. /

Iodin

terbentuk.

(ii) The dark blue precipitate formed when added with starch iodine solution confirms the presence of . biru Mendakan terbentuk apabila larutan kanji ditambah iodin . mengesahkan kehadiran

Potassium iodide

Iodide ions undergoes oxidation. lose iodine molecule Kalium iodida . / mengalami pengoksidaan. molekul iodin kehilangan elektron untuk membentuk .

Oxidation

half equation / Persamaan setengah pengoksidaan :

133 Unit 3 ChemF5 (BIl) 2017 (CSY5p).indd 133

(i)

electrons to Ion iodida 2I–

form

I2 + 2e

© Nilam Publication Sdn Bhd

23/10/2017 3:08 PM

MODULE • Chemistry Form 5

Identify substance undergoes reduction. Explain.

Kenal pasti bahan yang mengalami penurunan. Terangkan.

Chlorine water

Chlorine molecule undergoes reduction. gains electrons to form chloride ions Air klorin Molekul klorin . / mengalami penurunan. ion klorida menerima elektron untuk membentuk .

Reduction

half equation / Persamaan setengah

Ionic equation Persamaan ion

Ionic equation / Persamaan ion : CI2 + 2I

Conclusion Kesimpulan

–

Chlorine

Klorin

telah menyesarkan reduced

– Iodide ion has molecule, Cl2 has Ion iodida telah telah Colour of halogen in aqueous cannot be differentiated in aqueous solution, especially bromine and iodine. How to differentiate the halogens?

Warna halogen dalam akueus tidak dapat dibezakan dalam larutan akueus, terutamanya bromin dan iodin. Bagaimanakah cara untuk membezakan halogen tersebut?

U N I T

3

iodine

menurunkan

mengoksidakan

potassium iodide solution

from

iodin

daripada

2CI–

.

larutan kalium iodida

chlorine molecule, Cl2. Iodide ion is

oxidised

CI2 + 2e

:

2CI– + I2

–

has displaced

penurunan

a reducing

iodide ions. Chlorine is an oxidising agent. molekul klorin, Cl2. Ion iodida ialah agen

. agent. Chlorine

penurunan

. Klorin, Cl2

ion iodida. Klorin ialah agen pengoksidaan .

Colour of halogen cannot be differentiated in aqueous solution, especially bromine and iodine. The presence of halogens is confirmed by using 1, 1, 1-trichloroethane, CH3CCl3.

Warna halogen dalam larutan akueus tidak dapat dibezakan, terutamanya bromin dan iodin. Kehadiran halogen disahkan dengan menggunakan 1, 1, 1-trikloroetana, CH3CCl3.

Halogen Halogen

Colour in aqueous solution Warna dalam larutan akueus

Colour in 1, 1, 1-trichloroethane, CH3CCl3 / Warna dalam 1, 1, 1-trikloroetana, CH3CCl3

Chlorine, Cl2 Klorin, Cl2

Pale yellow or colourless Kuning pucat atau tanpa warna

Pale yellow or colourless Kuning pucat atau tanpa warna

Bromine, Br2 Bromin, Br2

Brown / yellowish brown / yellow (depending on concentration) Perang / perang kekuningan / kuning (bergantung pada kepekatan)

Brown / yellowish brown / yellow (depending on concentration) Perang / perang kekuningan / kuning (bergantung pada kepekatan)

Iodine, I2 Iodin, I2

Brown / yellowish brown / yellow (depending on concentration) Perang / perang kekuningan / kuning (bergantung pada kepekatan)

Purple / Ungu

Two layers are formed when an aqueous solution of halogen is mixed with 1,1,1-trichloroethane. The denser 1,1,1-trichloroethane will be at the bottom and less dense aqueous solution will be on the top.

Dua lapisan terbentuk apabila larutan akueus halogen dicampurkan dengan 1,1,1-trikloroetana.

1,1,1-trikloroetana yang lebih tumpat akan berada di bawah dan larutan akueus yang kurang tumpat berada di atas.

Exercise / Latihan 1 The diagram below shows bromine water is added to potassium iodide solution until no further change.

Rajah di bawah menunjukkan air bromin ditambahkan kepada larutan kalium iodida sehingga tiada lagi perubahan.

Bromine water Air bromin

Potassium iodide solution Larutan kalium iodida

1,1,1-trichloroethane, CH3CCl3 is then added to the test tube and the mixture is shaken well.

1,1,1-trikloroetana, CH3CCl3 kemudiannya ditambah ke dalam tabung uji dan campuran tersebut digoncangkan. (a) (i) State the colour of the 1,1,1-trichloroethane layer after being shaken.

Nyatakan warna lapisan 1,1,1-trikloroetana selepas digoncangkan.

Purple / Ungu

© Nilam Publication Sdn Bhd

Unit 3 ChemF5 (BIl) 2017 (CSY5p).indd 134

134 23/10/2017 3:08 PM

MODULE • Chemistry Form 5

(ii) State the name of product formed in the reaction that causes the colour change.

Nyatakan nama hasil yang terbentuk dalam tindak balas yang menyebabkan perubahan warna.

Iodine Iodin

(iii) Write half equation for the reaction.

Tuliskan persamaan setengah bagi tindak balas tersebut.

2I– → I2 + 2e (b) (i) What is the function of bromine water in the reaction?

Apakah fungsi air bromin dalam tindak balas?

An oxidising agent Agen pengoksidaan

(ii) Write half equation for the reaction.

Tuliskan persamaan setengah bagi tindak balas tersebut.

Br2 + 2e → 2Br– (c) Write the ionic equation for the reaction.

Tuliskan persamaan ion bagi tindak balas tersebut.

Br2 + 2I– → 2Br– + I2

(d) State the change in oxidation number of

Nyatakan perubahan dalam nombor pengoksidaan bagi (i) bromine in bromine water / bromin dalam air bromin : 0 to –1 / 0 kepada –1

U N I T

(ii) iodine in potassium iodide / iodin dalam kalium iodida : –1 to 0 / –1 kepada 0 (e) Suggest other halogen that can replace bromine water so that iodine is also formed.

Cadangkan halogen lain yang boleh menggantikan air bromin supaya iodin juga terbentuk.

3

Chlorine Klorin

Redox Reaction in the Change of Fe2+ → Fe3+ and Fe3+ → Fe2+ Tindak Balas Redoks dalam Perubahan Fe2+ → Fe3+ dan Fe3+ → Fe2+ Changing of iron(II) ion, Fe2+ to iron(III) ion, Fe3+: Mengubah ion ferum(II), Fe2+ kepada ion ferum(III), Fe3+: Can iron(II) ion be changed to iron(III) ion? Explain your answer based on redox reaction.

Bolehkah ion ferum(II) diubah kepada ion ferum(III)? Terangkan jawapan anda berdasarkan tindak balas redoks.

– Iron(II) ion can be changed to iron(III) ion.

Suggest the oxidsing agent for the change of iron(II) to iron(III) ion.

Cadang agen pengoksidaan bagi perubahan ion ferum(II) kepada ion ferum(III).

Chlorine water, bromine water Air klorin, air bromin

releases – Iron(II) ion electron to form iron(III). Iron(II) ion undergoes oxidation.

– Ion ferum(II) boleh diubah kepada ion ferum(III). membebaskan – Ion ferum(II) pengoksidaan.

2+ 3+ Oxidation half equation / Persamaan setengah : Fe → Fe + e ⇒ Iron(II) ion is oxidised. ⇒ Iron(II) ion is a reducing agent. ⇒ Ion ferum(II) dioksidakan. ⇒ Ion ferum(II) ialah agen penurunan.

135 Unit 3 ChemF5 (BIl) 2017 (CSY5p).indd 135

elektron untuk membentuk ferum(III). Ion ferum(II) mengalami

© Nilam Publication Sdn Bhd

23/10/2017 3:08 PM

MODULE • Chemistry Form 5

Procedure / Prosedur : (i) About 2 cm3 of iron(II) sulphate solution is poured in a test tube.

2 cm3 larutan ferum(II) sulfat dimasukkan ke dalam tabung uji. (ii) Using a dropper, bromine water is added drop by drop to the solution until no further changes are observed.

Menggunakan penitis, air bromin ditambahkan titik demi titik ke dalam larutan sehingga tiada perubahan yang dapat diperhatikan. (iii) The mixture is shaken and warmed gently.

Campuran tersebut digoncang dan dipanaskan perlahan-lahan. (iv) Sodium hydroxide solution is added slowly until excess and the changes are recorded.

Larutan natrium hidroksida ditambahkan perlahan-lahan sehingga berlebihan dan semua perubahan direkodkan.

Observation and inference: Pemerhatian dan inferens:

Observation / Pemerhatian (i) Iron(II) solution changes pale green to brown .

Bromine water Air bromin

Iron(II) sulphate solution Larutan ferum(II) sulfat

Inference / Inferens

colour

from (i) Iron(II) ions Fe2+ has changed to iron(III) ion, Fe3+

Larutan ferum(II) berubah warna daripada hijau pucat kepada perang .

Ion ferum(II), Fe

. telah bertukar kepada

2+

ion ferum(III), Fe3+

. (ii) When sodium hydroxide solution is added to brown brown (ii) The precipitate formed when the solution until excess, a precipitate is formed. It is insoluble in excess tested with sodium hydroxide solution confirms sodium hydroxide solution. the presence of iron(III) ion, Fe3+ .

Apabila larutan natrium hidroksida ditambahkan Warna mendakan perang yang terbentuk kepada larutan tersebut sehingga berlebihan, apabila diuji dengan larutan natrium hidroksida perang mendakan terbentuk. Ia tak larut

3+ mengesahkan kehadiran ion ferum(III), Fe .

dalam larutan natrium hidroksida

berlebihan.

U N I T

3

Identify substance that undergoes oxidation. Explain.

Kenal pasti bahan yang mengalami pengoksidaan.

Terangkan.

Iron(II) sulpahte iron(III) ion, Fe

3+

Ferum(II) sulfat

. mengalami pengoksidaan. Ion ferum(II)

ion ferum(III), Fe

3+

membentuk

loses

undergoes oxidation. Iron(II) ions

.

Oxidation half equation / Persamaan setengah pengoksidaan : Fe Identify substance that undergoes reduction. Explain.

Kenal pasti bahan yang mengalami penurunan. Terangkan.

Bromine water bromide ion, Br

–

Air bromin

kehilangan

elektron untuk

Fe3+ + e

undergoes reduction.

Bromine molecule

gains electrons to form

mengalami penurunan.

Molekul bromin

menerima elektron untuk

.

ion bromida, Br

membentuk

2+

its electron to form

–

.

Reduction half equation / Persamaan setengah penurunan : Br2 + 2e → 2Br

–

Ionic equation / Persamaan ion

Br2 + 2Fe2+ → 2Fe3+ + 2Br–

Conclusion Kesimpulan

Bromine have reduced

oxidised

bromine molecule. Iron(II) ion, Fe2+ is

Bromin telah pengoksidaan

mengoksidakan

© Nilam Publication Sdn Bhd

Unit 3 ChemF5 (BIl) 2017 (CSY5p).indd 136

2+

penurunan

an oxidising

a reducing

ion ferum(II), Fe

. Ion ferum(II), Fe telah

Ion ferum(II) ialah agen What are other oxidising agents that can replace bromine water to change iron(II) ion, Fe2+ to iron(III) ion, Fe3+?

Apakah agen pengoksidaan lain yang boleh menggantikan air bromin untuk mengubah ion ferum(II), Fe2+ kepada ion ferum(III), Fe3+?

iron(II) ion, Fe2+. Bromine is

2+

agent. Iron(II) ion, Fe2+ has

agent.

kepada ion ferum(III). Bromin adalah agen

menurunkan

molekul bromin kepada ion bromida, Br–.

.

Oxidising agent Agen pengoksidaan

Half equation for reduction Persamaan setengah penurunan

Chlorine water Air klorin

Cl2 + 2e → 2Cl–

Acidified potassium manganate(VII) solution Larutan kalium manganat(VII) berasid

MnO4– + 8H+ + 5e → Mn2+ + 4H2O

Acidified potassium dichromate(VI) solution Larutan kalium dikromat(VI) berasid

Cr2O72– + 14H+ + 6e → 2Cr3+ + 7H2O

136 23/10/2017 3:08 PM

MODULE • Chemistry Form 5

Changing of iron(III) ion, Fe3+ to iron(II) ion, Fe2+ / Mengubah ion ferum(III), Fe3+ kepada ion ferum(II), Fe2+ Can iron(III) ion be converted to iron(II) ion? Explain your answer based on redox reaction.

Bolehkah ion ferum(III) diubah kepada ion ferum(II)? Terangkan jawapan anda berdasarkan tindak balas redoks.

– Iron(III) ion can be changed to iron(II) ion.

Suggest the possible oxidsing agent for the change of iron(III) ion to iron(II) ion.

Cadang agen pengoksidaan bagi perubahan ion ferum(III) kepada ion ferum(II).

Zinc and magnesium Zink dan magnesium

receive – Iron(III) ion electron to form iron(II) . Iron(III) ion undergoes reduction.

– Ion ferum(III) boleh diubah kepada ion ferum(II). menerima

– Ion ferum(III) penurunan.

elektron untuk membentuk ferum(III). Ion ferum(II) mengalami

3+ 2+ Reduction half equation / Persamaan setengah penurunan : Fe + e → Fe ⇒ Iron(III) ion is reduced. ⇒ Ion ferum(III) diturunkan. ⇒ Iron(III) ion is an oxidising agent. ⇒ Ion ferum(III) ialah agen pengoksidaan.

Procedure / Prosedur : (i) 2 cm3 of iron(III) sulphate solution is poured in to a test tube.

Excess zinc powder 2 cm3 larutan ferum(III) sulfat dimasukkan ke dalam tabung uji.

Serbuk zink berlebihan (ii) Half spatula of zinc powder is added into the solution.

Separuh spatula serbuk zink ditambah ke dalam larutan. (iii) The mixture is shaken and warmed gently.

Campuran digoncangkan dan dipanaskan perlahan-lahan.

Iron(III) sulphate Ferum(III) sulfat (iv) The mixture is filtered.

Campuran tersebut dituras. (v) Sodium hydroxide solution is added to the filtrate slowly until excess and the changes are recorded.

Larutan natrium hidroksida ditambah kepada hasil turasan perlahan-lahan sehingga berlebihan dan semua perubahan direkodkan.

Observations and inference Pemerhatian dan inferens

Observation / Pemerhatian (i) Iron(III) solution changes colour from

Inference / Inferens brown

to

pale green .

iron(II) ion, Fe2+

Larutan ferum(III) berubah warna daripada perang

kepada

terlarut

Sedikit serbuk zink

Ion ferum(III), Fe telah bertukar kepada ion ferum(II), Fe2+

.

(ii) The

.

(iii) When sodium hydroxide solution is added to the solution until excess, a formed. It is

insoluble

green

precipitate is

in excess sodium

Apabila larutan natrium hidroksida ditambahkan ke dalam larutan tersebut sehingga berlebihan,

Identify substance that undergoes reduction. Explain.

Kenal pasti bahan yang mengalami penurunan. Terangkan.

mendakan

hijau

tidak larut berlebihan.

dalam larutan natrium hidroksida

Zinc Zinc Zn2+.

green

.

3

precipitate formed when

tested with sodium hydroxide solution confirms the presence of iron(II) ion, Fe .

2+

Mendakan

hijau

yang terbentuk

apabila diuji dengan larutan natrium

hydroxide solution.

Identify substance that undergoes oxidation. Explain.

Kenal pasti bahan yang mengalami pengoksidaan.

Terangkan.

.

3+

dissolved .

(ii) Some zinc powder

hijau pucat

U N I T

(i) Iron(III) ions, Fe3+ has changed to

hidroksida mengesahkan kehadiran ion ferum(II), Fe2+

.

terbentuk. Ia

Zinc atom

undergoes oxidation.

mengalami pengoksidaan.

loses electrons to form zinc ion, Zn2+.

Atom zink

kehilangan elektron untuk membentuk ion zink,

2+ Oxidation half equation / Persamaan setengah pengoksidaan : Zn → Zn + 2e

Iron(III) sulpahte iron(II) ion, Fe

2+

Ferum(III) sulfat membentuk

undergoes reduction.

Iron (III) ion

, gains electron to form

mengalami penurunan.

Ion ferum(III)

, menerima elektron untuk

.

ion ferum(II), Fe2+

.

3+ 2+ Reduction half equation / Persamaan setengah penurunan : Fe + e → Fe

137 Unit 3 ChemF5 (BIl) 2017 (CSY5p).indd 137

© Nilam Publication Sdn Bhd

23/10/2017 3:08 PM

MODULE • Chemistry Form 5

Ionic equation / Persamaan ion

Zn + 2Fe3+ → Zn2+ + 2Fe2+

Conclusion Kesimpulan

Zinc has

reduced

iron(III) ion, Fe3+. Zinc is

zinc. Iron(III) ion, Fe3+ is Zink telah

menurunkan

an oxidising

a reducing

agent. Iron(III) ion, Fe3+ has

oxidised

agent. penurunan

ion ferum(III), Fe3+. Zink ialah agen

. Ion ferum(III), Fe3+ telah

mengoksidakan zink. Ion ferum(III) ialah agen pengoksidaan .

What are other reducing agents that can replace zinc to change iron(III) ion, Fe3+ to iron(II) ion, Fe2+?

Apakah agen penurunan lain yang boleh menggantikan zink untuk mengubah ion ferum(III), Fe3+ kepada ion ferum(II), Fe2+?

Reducing agent Agen penurunan

Half equation for oxidation Persamaan setengah pengoksidaan

Magnesium, Mg Magnesium, Mg

Mg → Mg2+ + 2e

Sulphur dioxide, SO2 Sulfur dioksida, SO2

SO2 + 2H2O → SO42– + 4H+ + 2e

Hydrogen sulphide, H2S Hidrogen sulfida, H2S

H2S → 2H+ + S + 2e

Sodium sulphite solution, Na2SO3 Larutan natrium sulfit, Na2SO3

SO32– + H2O → SO42– + 2H+ + 2e

Exercise / Latihan 1

U N I T

The following is an equation that represents a redox reaction.

Berikut adalah satu persamaan yang mewakili suatu tindak balas redoks.

H2S(g/g) + 2Fe3+(aq/ak)

3

2Fe2+(aq/ak) + 2H+(aq/ak) + S(s/p)

For the given redox reaction: / Bagi tindak balas redoks yang diberikan: (a) Write half equation for / Tuliskan persamaan setengah bagi + (i) oxidation: / pengoksidaan: H2S → 2H + S + 2e 3+ 2+ (ii) reduction: / penurunan: Fe + e → Fe

(b) State the name of the substance that acts as / Nyatakan nama bahan yang bertindak sebagai (i) an oxidising agent / agen pengoksidaan : Iron(III) ion / Ion ferum(III) (ii) a reducing agent / agen penurunan : Hydrogen sulphide / Hidrogen sulfida (c) State the change in oxidation number of the / Nyatakan perubahan dalam nombor pengoksidaan bagi (i) oxidising agent / agen pengoksidaan : Oxidation number of iron in iron(III) decreases from +3 to +2 Nombor pengoksidaan ferum dalam ferum(III) berkurang dari +3 kepada +2

(ii) reducing agent / agen penurunan : Oxidation number of sulphur in hydrogen sulphide increases from –2 to 0 Nombor pengoksidaan sulfur dalam hidrogen sulfida bertambah dari –2 kepada 0.

2

The diagram below shows the set-up of apparatus to investigate the reactions that take place in test tubes X, Y and Z. Complete the following table to explain redox reactions in the three test tubes.

Rajah di bawah menunjukkan susunan alat radas untuk mengkaji tindak balas yang berlaku dalam tabung uji X, Y dan Z. Lengkapkan jadual berikut untuk menghuraikan tindak balas redoks dalam ketiga-tiga tabung uji.

X

Experiment Eksperimen

Y

Unit 3 ChemF5 (BIl) 2017 (CSY5p).indd 138

Acidified potassium manganate(VII) solution Larutan kalium menganat(VII) berasid

Chlorine water Air klorin

Iron(II) sulphate solution Larutan ferum(II) sulfat

Potassium bromide solution Larutan kalium bromida

Copper plate Kepingan kuprum Silver nitrate solution Larutan argentum nitrat

© Nilam Publication Sdn Bhd

Z

138 23/10/2017 3:08 PM

MODULE • Chemistry Form 5

Silver nitrate solution: Larutan argentum nitrat: Colourless to blue Observation Pemerhatian

Acidified potassium manganate(VII) solution: Laruan kalium manganat(VII) berasid: Purple to colourless

Tanpa warna kepada biru

Ungu kepada tanpa warna

Copper plate / Kepingan kuprum: Becomes thinner, shiny grey solid pepejal kelabu berkilat terenap

warna

Tanpa warna kepada perang

Hijau pucat kepada perang

Silver nitrate / Argentum nitrat

Agen pengoksidaan Oxidising agent

Kuning pucat kepada tanpa

Potassium bromide solution: Larutan kalium bromida: Colourless to brown

Iron(II) sulphate solution: Larutan ferum(II) sulfat: Pale green to brown

deposited / Menjadi lebih nipis,

Chlorine water: / Air klorin: Pale yellow to colourless

Acidified potassium manganate(VII)

Chlorine water / Air klorin

Laruran kalium manganat(VII) Copper / Kuprum

Agen penurunan Reducing agent

Iron(II) sulphate

Potassium bromide

Ferum(II) sulfat

Kalium bromida

Oxidation half equation Persamaan setengah pengoksidaan

Cu → Cu2+ + 2e

Fe2+ → Fe3+ + e

2Br– → Br2 + 2e

Reduction half equation Persamaan setengah penurunan

Ag+ + e → Ag

MnO4– + 8H+ + 5e → Mn2+ + 4H2O

Cl2 + 2e → 2Cl–

Ionic equation Persamaan ion

Cu + 2Ag+ → Cu2+ + 2Ag

MnO4– + 8H+ + 5Fe2+ → Mn2+ + 4H2O + 5Fe3+

Cl2 + 2Br – → Br2 + 2Cl–

Copper atoms, Cu release electrons and are oxidised to copper(II) ions, Cu2+. Silver ions, Ag+ receive

Iron(II) ions, Fe2+ release electrons and are oxidised to iron(III) ions,

Bromide ions, Br – release electrons oxidised and are to bromine

Fe3+. Manganate(VII) ions, MnO4– receive electrons and are reduced

atom, Ag.

to manganese(II) ions, Mn2+. melepaskan Ion ferum(II), Fe2+

molecule, Br2. Chlorine molecule, Cl2 receive electrons and are – reduced to chloride ions, Cl .

Explain redox reaction in terms of transfer of electron Terangkan tindak balas redoks dari segi pemindahan elektron

electrons and are reduced to silver Atom kuprum, Cu melepaskan

elektron dan teroksida kepada ion kuprum(II), Cu . Ion argentum, Ag 2+

+

menerima elektron dan mengalami

penurunan kepada atom argentum, Ag.

elektron dan

melepaskan Ion bromida, Br – teroksida elektron dan kepada

ion ferum(III), Fe . Ion manganat(VII), molekul bromin, Br2. Molekul klorin, menerima menerima MnO4– elektron dan Cl2 elektron dan mengalami penurunan kepada ion mengalami penurunan kepada ion mangan(II), Mn2+.

Iron(II) ion, Fe2+ is oxidised as oxidation number of iron in iron(II) ion increases from +2 to +3 .

0 to +2 . Silver nitrate, AgNO3 is Manganate(VII) ion, MnO4– is reduced as oxidation number of reduced as oxidation number of silver in silver nitrate decreases manganese in manganate(VII) ion from +1 to 0 . decreases from +7 to +2 .

Kuprum, Cu mengalami pengoksidaan Ion ferum(II), Fe2+ mengalami kerana nombor pengoksidaannya pengoksidaan kerana nombor meningkat daripada 0 kepada +2 . pengoksidaan ferum dalam ion Argentum nitrat, AgNO3 mengalami ferum(II) meningkat daripada penurunan kerana nombor +2 kepada +3 . Ion manganat(VII), pengoksidaan argentum dalam penurunan MnO4– mengalami berkurang argentum nitrat kerana nombor pengoksidaan daripada +1 kepada 0 . mangan dalam ion manganat(VII) berkurang daripada +7 kepada +2 .

139 Unit 3 ChemF5 (BIl) 2017 (CSY5p).indd 139

kepada

3

3+

Copper, Cu is oxidised as oxidation number of copper increases from

Explain redox reaction in terms of change in oxidation number Terangkan tindak balas redoks dari segi perubahan nombor pengoksidaan

teroksida

U N I T

klorida, Cl–.

Bromide ion, Br – is oxidised as oxidation number of bromine in bromide ion increases from –1 to 0 . Chlorine molecule, Cl2 is reduced as oxidation number of chlorine in chlorine molecule, Cl2 decreases from 0 to –1 . teroksida Ion bromida, Br –

kerana nombor pengoksidaan bromin dalam ion bromida meningkat daripada –1 kepada 0 . Molekul klorin, Cl2 mengalami penurunan

kerana nombor pengoksidaan klorin dalam molekul klorin, Cl2 berkurang daripada 0 kepada –1 .

© Nilam Publication Sdn Bhd

23/10/2017 3:08 PM

MODULE • Chemistry Form 5

Redox Reaction in the Transfer of Electron at a Distance Tindak Balas Redoks dalam Pemindahan Elektron pada Satu Jarak How can transfer of electron at a distance occur?

Bagaimanakah pemindahan elektron pada suatu jarak boleh berlaku?

Transfer of electron at a distance occurs when two solutions of reducing agent and oxidising agent are separated by an electrolyte in a U-tube.

Pemindahan elektron pada satu jarak berlaku apabila dua larutan yang merupakan agen penurunan dan elektrolit

agen pengoksidaan dipisahkan oleh suatu

dalam tiub-U.

To investigate electron transfer at a distance in a redox reaction.

Untuk mengkaji pemindahan elektron pada suatu jarak dalam tindak balas redoks.

G +

–

Negative terminal (Anode) Terminal negatif (Anod)

Positive terminal (cathode) Terminal positif (katod) Carbon electrode Elektrod karbon

Reducing agent (loses electron and

Oxidising agent (gains electron and

undergoes

undergoes

oxidation

)

mengalami pengoksidaan )

3

)

Agen pengoksidaan (menerima elektron

Agen penurunan (kehilangan elektron dan

U N I T

reduction

Electrolyte Elektrolit

penurunan )

dan mengalami

Procedure / Prosedur : (a) Fill the U-tube half-full with dilute sulphuric acid dan clamp it vertically.

Isi tiub-U dengan asid sulfurik cair hingga separuh penuh dan apitkan menegak. (b) Using dropper, fill one arm of U-tube with solution of a reducing agent and the other arm of U-tube with solution of an oxidising agent.

Menggunakan penitis, isikan satu lengan tiub-U dengan larutan agen penurunan dan satu lengan tiub-U lagi dengan larutan agen pengoksidaan. (c) Dip the carbon electrodes into the solutions and connect to galvanometer using connecting wire as shown in the diagram.

Celup elektrod karbon dalam kedua-dua larutan dan sambungkan kepada galvanometer menggunakan wayar penyambung seperti yang ditunjukkan dalam rajah di atas. (d) Observe the galvanometer pointer and the colour changes of the solutions of oxidising agent and reducing agent.

Perhatikan jarum galvanometer dan perubahan warna pada larutan agen pengoksidaan dan agen penurunan.

How can redox reaction occurs?

Bagaimanakah tindak balas redoks berlaku?

Tindak

balas

redoks

berlaku

disebabkan

litar luar/wayar penyambung State the direction of electron flow.

Nyatakan arah aliran elektron.

an external circuit/connecting wire

Redox reaction occurs as a result of electrons flow through

Electrons flow from the electrons) through the

pengaliran

connecting wires

agent (loses electrons) to the and can be detected by a

penurunan

Which carbon electrode is positive terminal?

Elektrod karbon yang manakah terminal positif?

What is the function of sulphuric acid?

Apakah fungsi asid sulfurik?

Š Nilam Publication Sdn Bhd

Unit 3 ChemF5 (BIl) 2017 (CSY5p).indd 140

Carbon electrode that is dipped in

(kehilangan elektron) kepada agen

a reducing

an oxidising

Elektrolit membenarkan pergerakan

ions ion-ion

agent (gains . pengoksidaan

galvanometer

.

dikenali sebagai terminal negatif (anod).

agent is known as the positive terminal

pengoksidaan

Elektrod karbon yang dicelupkan dalam agen (katod).

The electrolyte allows the movement of

melalui

agent is known as the negative terminal (anode).

penurunan

Elektrod karbon yang dicelupkan dalam agen

Carbon electrode that is dipped in (cathode).

oxidising

galvanometer

(menerima elektron) melalui wayar penyambung dan boleh dikesan oleh Which carbon electrode is negative terminal?

Elektrod karbon yang manakah terminal negatif?

elektron

.

reducing

Elektron mengalir dari agen

oleh

.

dikenali sebagai terminal positif

and completes the electrical circuit. dan melengkapkan litar elektrik.

140 23/10/2017 3:08 PM

MODULE • Chemistry Form 5

Complete the table for the examples of common substances used as reducing agents.

Lengkapkan jadual bagi contoh-contoh bahan yang biasa digunakan sebagai agen penurunan.

Substance Bahan

Half equation for oxidation Persamaan setengah pengoksidaan

Observation / Confirmatory test Pemerhatian / Ujian pengesahan colourless

The

brown

potassium iodide turns

. When a few drops of starch

solution are added, the solution changes Potassium iodide Kalium iodida

brown

colour from 2I

–

→ I2 + 2e

tanpa warna

Larutan

dark blue

to

.

kalium iodida perang

bertukar warna menjadi

.

Apabila beberapa titik larutan kanji ditambah, perang

larutan berubah warna daripada biru tua

kepada

colourless

The

brown

. potassium bromide turns

. The solution is added to 1 cm3

of trichloroethane. The mixture is shaken well.

Trichloroethane layer at the bottom turns brown Potassium bromide Kalium bromida

2Br – → Br2 + 2e

. tanpa warna

Larutan

kalium

bromida bertukar warna menjadi perang

. Larutan tersebut

ditambahkan dengan 1 cm3 trikloroetana.

Campuran digoncangkan. Lapisan trikloroetana yang berada di lapisan bawah perang

bertukar warna menjadi The

pale green

iron(II) sulphate solution

brown

turns

.

U N I T

3

. When sodium

hydroxide solution is added to the mixture brown

until excess, a

precipitate is

formed. It is insoluble in excess sodium Iron(II) sulphate, iron(II) chloride Ferum(II) sulfat, ferum(II) klorida

Fe2+→ Fe3+ + e

hydroxide solution.

Larutan

hijau pucat

bertukar menjadi

ferum(II) sulfat

perang

. Apabila

larutan natrium hidroksida ditambahkan kepada campuran sehingga berlebihan, mendakan

perang

terbentuk. Ia tak

larut dalam larutan natrium hidroksida berlebihan.

Remark / Catatan: In a chemical cell or U-tube cell, the electrode that is dipped in the reducing agent becomes the negative terminal or anode because the agent loses electrons and undergoes oxidation.

Dalam sel kimia atau sel tiub-U, elektrod yang dicelupkan dalam agen penurunan menjadi terminal negatif atau anod kerana agen tersebut kehilangan elektron dan mengalami pengoksidaan.

141 Unit 3 ChemF5 (BIl) 2017 (CSY5p).indd 141

© Nilam Publication Sdn Bhd

23/10/2017 3:08 PM

MODULE • Chemistry Form 5

Complete the table for the examples of common substances used as oxidising agents.

Lengkapkan jadual bagi contohcontoh bahan yang biasa digunakan sebagai agen pengoksidaan.

Substance Bahan

Half equation for reduction Persamaan setengah penurunan

Observation / Confirmatory test Pemerhatian / Ujian pengesahan purple

The Acidified potassium manganate(VII) Kalium manganat(VII) berasid

MnO4– + 8H+ + 5e → Mn2+ + 4H2O

decolourises

.

orange

Cr2O72– + 14H+ + 6e → 2Cr3+ + 7H2O

green

turns

larutan kalium

dikromat(VI) berasid bertukar menjadi

Cl2 + 2e → 2Cl–

water Warna

water Warna

.

kuning pucat tanpa warna

decolourises

air klorin .

colour of bromine

perang

tanpa warna

. air bromin menjadi

.

brown

The

colour of chlorine

decolourises

brown

The Br2 + 2e → 2Br –

.

pale yellow

menjadi

3

.

jingga

Warna

The

Bromine water Air bromin

colour of

acidified potassium dichromate(VI) solution

hijau

U N I T

larutan kalium

manganat(VII) berasid menjadi

The

Chlorine water Air klorin

.

ungu

Warna

tanpa warna

Acidified potassium dichromate(VI) Kalium dikromat(VI) berasid

colour of acidified

potassium manganate(VII) solution

colour of iron(III)

sulphate solution turns

pale green

.

Sodium hydroxide solution is added to the mixture until excess. A Iron(III) sulphate, iron(III) chloride Ferum(III) sulfat, ferum(III) klorida

green

precipitate is formed. It is insoluble in excess Fe3+ + e → Fe2+

sodium hydroxide solution.

Warna

perang

bertukar menjadi

larutan ferum(III) sulfat

hijau pucat

. Larutan

natrium hidroksida ditambahkan kepada campuran sehingga berlebihan. Mendakan hijau

terbentuk. Ia tidak larut dalam

larutan natrium hidroksida berlebihan.

Remark / Catatan: In a chemical cell or U-tube cell, the electrode that is dipped in an aqueous solution of an oxidising agent becomes the positive terminal or cathode because the agent gains electrons and undergoes reduction.

Dalam sel kimia atau sel tiub-U, elektrod yang dicelupkan dalam larutan akueus bagi agen pengoksidaan menjadi terminal positif atau katod kerana agen tersebut menerima elektron dan mengalami penurunan.

© Nilam Publication Sdn Bhd

Unit 3 ChemF5 (BIl) 2017 (CSY5p).indd 142

142 23/10/2017 3:08 PM

Unit 3 ChemF5 (BIl) 2017 (CSY5p).indd 143

Acidified potassium manganate(VII) solution Larutan kalium manganat(VII) berasid

Acidified potassium dichromate(VI) solution Larutan kalium dikromat(VI) berasid

Iron(II) sulphate solution and acidified potassium dichromate(VI) solution Larutan ferum(II) sulfat dan larutan kalium dikromat(VI) berasid

Bromine water Air bromin

Oxidising agents Agen pengoksidaan

Potassium iodide solution and acidified potassium manganate(VII) solution Larutan kalium iodida dan larutan kalium manganat(VII) berasid

Iron(II) sulphate solution and bromine water Larutan ferum(II) sulfat dan air bromin

Reactants Bahan tindak balas

143 Iron(II) sulphate Ferum(II) sulfat

Potassium iodide Kalium iodida

Iron(II) sulphate Ferum(II) sulfat

Reducing agents Agen penurunan

The pale green iron(II) sulphate solution turns brown. Add sodium hydroxide so­­­lution to the mixture until excess. A brown precipitate is formed. It is in­soluble in excess sodium hydroxide solution. / Warna hijau pucat larutan ferum(II) sulfat bertukar menjadi perang. Tambahkan larutan natrium hidroksida ke dalam campuran sehingga berlebihan. Mendakan perang terbentuk. Mendakan tersebut tidak terlarut dalam larutan natrium hidroksida berlebihan.

Fe2+ → Fe3+ + e

The orange colour of acidified potassium dichromate(VI) solution turns green.

Warna jingga larutan natrium dikromat(VI) berasid bertukar menjadi hijau.

Cr2O72– + 14H+ + 6e → 2Cr3+ + 7H2O

14H+ → 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O

6Fe2+ + Cr2O72– +

16H+ → 5I2 + 2Mn2+ + 8H2O

MnO4– + 8H+ + 5e → Mn2+ + 4H2O

2I– → I2 + 2e –C olourless solution turns brown. Add a few drops of starch solution. The solution changes colour from brown to dark blue.

Larutan kalium iodida yang tidak berwarna bertukar menjadi perang.

Tambah beberapa titik kanji. Warna larutan bertukar dari perang ke biru tua.

10I– + 2MnO 4– +

2Fe2+ + Br2 → 2Fe3+ + 2Br –

Br2 + 2e → 2Br – The brown colour of bromine water decolourises.

Warna perang air bromin luntur

Fe2+ → Fe3+ + e – The pale green iron(II) sulphate solution turns brown.

Warna hijau pucat larutan ferum(II) sulfat bertukar menjadi perang.

– Add sodium hydroxide solution to the mixture until excess. A brown precipitate is formed. It is insoluble in excess sodium hydroxide solution.

Tambahkan larutan natrium hidroksida ke dalam campuran sehingga berlebihan. Mendakan perang terbentuk. Mendakan tersebut tidak terlarut dalam larutan natrium hidroksida berlebihan.

The purple colour of acidified potassium manganate(VII) solution decolourises.

Warna ungu larutan kalium manganat(VII) berasid luntur

Write the ionic equation Tulis persamaan ion

Write the half equation for reduction at positive terminal, observations and confirmatory test / Tulis persamaan setengah penurunan pada terminal positif, pemerhatian dan ujian pengesahan

Write the half equation for oxidation at negative terminal, observations and confirmatory test / Tulis persamaan setengah pengoksidaan pada terminal negatif, pemerhatian dan ujian pengesahan

Complete the table below for the electron transfer at a distance / Lengkapkan jadual berikut untuk pemindahan elektron pada suatu jarak

–

–

Dilute sulphuric acid Asid sulfurik cair

FeSO4 (aq/ak)

Dilute sulphuric acid / Asid sulfurik cair

Kl (aq/ak)

Carbon electrode Elektrod karbon

Dilute sulphuric acid Asid sulfurik cair

FeSO2 (aq/ak)

–

G

G

G

+

+

+

Carbon electrode Elektrod karbon

K2Cr2O2 (aq/ak)

KMnO4 (aq/ak)

Carbon electrode Elektrod karbon

Br2 (aq/ak)

Draw the diagram for the set-up of apparatus and mark / Lukis rajah bagi susunan radas dan tandakan – the direction of electron flow arah pengaliran elektron – positive or negative terminal terminal positif atau negatif

MODULE • Chemistry Form 5

3

U N I T

© Nilam Publication Sdn Bhd

23/10/2017 3:09 PM

MODULE • Chemistry Form 5

Exercise / Latihan 1

The diagram below shows the set-up of apparatus to investigate redox reaction.

Rajah di bawah menunjukkan susunan radas untuk mengkaji tindak balas redoks.

G

M

N

Potassium iodide Kalium iodida

Chlorine water Air klorin

Dilute sulphuric acid Asid sulfurik cair

Carbon electrode Elektrod karbon

(a) How do you know that the reaction has started? / Bagaimanakah anda mengenal pasti bahawa tindak balas telah bermula?

Based on the deflection of the pointer of galvanometer/ the pointer of galvanometer deflects.

Berdasarkan pesongan penunjuk galvanometer/penunjuk galvanometer terpesong.

(b) What is the function of dilute sulphuric acid? / Apakah fungsi asid sulfurik cair?

To allow the ions to flow/ to allow the movement of ions through it.

Membolehkan pengaliran ion/membolehkan pergerakan ion melaluinya

(c) What is the colour change of the solution around M electrode after 30 minutes of experiment?

Apakah perubahan warna bagi larutan di sekeliling elektrod M selepas eksperimen dijalankan selama 30 minit?

Colourless to brown. / Tidak berwarna kepada warna perang.

U N I T

3

(d) (i)

Write half equation for the reaction that occurs at M electrode of the U-tube.

Tuliskan persamaan setengah bagi tindak balas yang berlaku di elektrod M dalam tiub-U. 2I – → I2 + 2e

(ii) Write half equation for the reaction that occurs at N electrode of the U-tube.

Tuliskan persamaan setengah bagi tindak balas yang berlaku di elektrod N dalam tiub-U. Cl2 + 2e → 2Cl –

(e) Describe a chemical test to determine the product formed in the solution at M electrode of the U-tube. / Huraikan ujian kimia yang boleh digunakan untuk menentukan hasil yang terbentuk dalam larutan pada elektrod M dalam tiub-U. Place a few drops of starch solution, a dark blue solution is formed// shake the mixture with tetracholoromethane and a purple layer is formed. / Letakkan beberapa titis larutan kanji, larutan menjadi biru tua //goncang campuran dengan tetraklorometana dan lapisan ungu terbentuk.

(f) (i) What is the change in oxidation number of chlorine in the reaction?

Apakah perubahan nombor pengoksidaan bagi klorin dalam tindak balas ini?

0 to –1 / 0 kepada –1

(ii) What is the change in oxidation number of iodine in the reaction?

Apakah perubahan nombor pengoksidaan bagi iodin dalam tindak balas ini?

–1 to 0 / –1 kepada 0

(g) (i) What is the substance that is being oxidised in the experiment? Explain your answer.

Apakah bahan yang teroksida dalam eksperimen ini? Terangkan jawapan anda.

Iodide ion. Iodide ions release electrons to form iodine molecules// Oxidation number of iodine increase from –1 to 0.

Ion iodida. Ion iodida melepaskan elektron untuk membentuk molekul iodin/nombor pengoksidaan iodin meningkat daripada –1 kepada 0

(ii) State the name of the oxidising agent. / Nyatakan nama agen pengoksidaan.

Chlorine water / Air klorin

© Nilam Publication Sdn Bhd

Unit 3 ChemF5 (BIl) 2017 (CSY5p).indd 144

144 23/10/2017 3:09 PM

MODULE • Chemistry Form 5

(h) State the name of one substance that can replace chlorine water in order to get the same product at M electrode.

Nyatakan satu bahan yang boleh menggantikan air klorin untuk mendapatkan hasil yang sama di elektrod M. Bromine water/ Acidified potassium manganate(VII) / Air bromin/ kalium manganat(VII) berasid

(i) (i) If potassium iodide is replaced by iron(II) chloride, what will be observed at electrodes M and N? Jika kalium iodida digantikan dengan ferum(II) klorida, apakah yang akan diperhatikan di elektrod M dan N? Electrode M / Elektrod M : The pale green solution turns brown / larutan hijau pucat bertukar perang Electrode N / Elektrod N : The pale yellow solution decolourises / Warna larutan kuning pucat luntur (ii) Explain your answer. / Terangkan jawapan anda.

At M electrode, iron(II) ion releases one electron to become iron(III) ion. At N electrode, chlorine molecule receives two electrons to become chloride ions. / Di elektrod M, ion Ferum(II) melepaskan satu elektron menjadi ion ferum(III). Di elektrod N, molekul klorin menerima dua elektron menjadi ion klorida.

Redox Reaction in the Reactivity Series of Metals and Its Applications Tindak Balas Redoks dalam Siri Kereaktifan Logam dan Aplikasinya What is reactivity series of metals?

Apakah siri kereaktifan logam?

Reactivity series of metals is an arrangement of metals according to the reactivity of their reactions with oxygen to form oxides.

Siri kereaktifan kimia adalah susunan logam mengikut kereaktifan tindak balasnya dengan oksigen untuk membentuk oksida.

The arrangement of metals in reactivity series.

Susunan logam dalam siri kereaktifan.

How to predict the ability of a metal to remove oxygen from another metal oxide? Explain your answer based on redox reaction.

Bagaimanakah cara meramal kebolehan logam untuk menyingkirkan oksigen daripada oksida logam yang lain?

U N I T

K Na Ca Mg Al C Zn H Fe Sn Pb Cu increases

Reactivity of metal towards oxygen Kereaktifan logam terhadap oksigen remove

• A more reactive metal is able to

oxygen from

menyingkirkan

Logam yang lebih reaktif dapat yang kurang reaktif.

.

meningkat

.

metal oxide

oksigen daripada

of less reactive metal.

oksida logam

bagi logam

oxidation

, oxidation

• A more reactive metal gains oxygen to form metal oxide and undergoes number of metal

increases

3

.

Logam yang lebih reaktif menerima oksigen untuk membentuk logam oksida dan mengalami pengoksidaan

meningkat

, nombor pengoksidaan logam

• An oxide of less reactive metal

loses

oxygen to form

metal

. and undergoes

reduction /

oxidation number of metal in the metal oxide decreases . kehilangan

Oksida logam yang kurang reaktif mengalami

penurunan

• A more reactive metal can agent.

reduce

menurunkan

sebagai agen pengoksidaan cannot

Logam yang kurang reaktif yang lebih reaktif.

a reducing

oksida logam bagi logam yang kurang reaktif dan

the more reactive metal and acts as mengoksidakan

an oxidising agent

.

logam yang lebih reaktif dan bertindak

. remove oxygen from oxide of more reactive metal.

tidak dapat

145 Unit 3 ChemF5 (BIl) 2017 (CSY5p).indd 145

dan

.

oxidise

Oksida logam yang kurang reaktif • A less reactive metal

the oxide of less reactive metal and acts as

penurunan

• A less reactive metal oxide

logam

/ nombor pengoksidaan logam dalam logam oksida berkurang .

Logam yang lebih reaktif dapat bertindak sebagai agen

oksigen untuk membentuk

menyingkirkan oksigen daripada oksida logam bagi logam

© Nilam Publication Sdn Bhd

23/10/2017 3:09 PM

MODULE • Chemistry Form 5

To determine the arrangement of metals reactivity series / Untuk menentukan susunan siri kereaktifan logam How the arrangement of metals in reactivity series is obtained?

Bagaimanakah susunan logam dalam siri kereaktifan diperoleh?

The arrangement of metals in reactivity series is obtained by observing how vigorously they react with oxygen. The metal at the top of the series burns most vigorously and most quickly in oxygen.

Susunan logam dalam siri kereaktifan diperoleh dengan memerhatikan kecergasan tindak balas logam tersebut dengan oksigen. Logam yang berkedudukan paling tinggi dalam siri tersebut terbakar dengan paling cergas dan cepat dalam oksigen.

To arrange metals in the reactivity series.

Untuk menyusun logam dalam siri kereaktifan.

Material : Potassium manganate(VII), magnesium powder, zinc powder, iron powder, lead powder, copper powder, glass wool and asbestos paper.

Bahan : Kalium manganat(VII), serbuk magnesium, serbuk zink, serbuk besi, serbuk plumbum, serbuk kuprum, kapas kaca, dan kertas asbestos.

Apparatus : Boiling tube, Bunsen burner, retort stand Radas : Tabung didih, penunu Bunsen, kaki retort Glass wool Kapas kaca Metal powder Serbuk logam

Potassium manganate(VII) Kalium manganat(VII) Heat Panaskan

Heat Panaskan

Procedure / Prosedur : boiling tube . tabung didih

1 One spatula of potassium manganate(VII) powder is placed in a

Satu spatula serbuk kalium manganat(VII) diletakkan ke dalam

2 Small quantity of

U N I T

3

Sedikit

glass wool

kapas kaca

boiling tube

is placed in the

diletakkan dalam

tabung didih

as shown in the diagram.

seperti yang ditunjukkan dalam rajah.

3 One spatula of zinc powder is placed on an asbestos paper and put in the

boiling tube

Satu spatula serbuk zink diletakkan di atas kertas asbestos dan dimasukkan ke dalam retort stand

4 The boiling tube is clamped horizontally to a

.

kaki retort

Tabung didih diapit secara mendatar kepada

5 The zinc powder is heated release oxygen gas.

strongly

. tabung didih

.

. .

for a few minutes, then the potassium manganate(VII) powder is heated

strongly

to

kuat kuat Serbuk zink dipanaskan dengan untuk beberapa minit, kemudian serbuk kalium manganat(VII) dipanaskan dengan untuk membebaskan gas oksigen.

6 The brightness of the flame or glow is recorded.

Kecerahan nyalaan direkodkan.

7 Steps 1 – 6 are repeated using iron powder, lead powder, copper powder and magnesium powder to replace zinc powder.

Langkah 1 – 6 diulang menggunakan serbuk ferum, serbuk plumbum, serbuk kuprum dan serbuk magnesium untuk menggantikan serbuk zink.

Observation and inference.

Pemerhatian dan inferens.

Metal Logam

Observation Pemerhatian

Magnesium Magnesium

Burns vigorously with very bright flame. The white residue is formed. /Terbakar dengan cergas dan nyalaan yang sangat terang. Baki berwarna putih terbentuk

Zinc Zink

© Nilam Publication Sdn Bhd

Unit 3 ChemF5 (BIl) 2017 (CSY5p).indd 146

Burns quickly with bright flame. The residue is yellow when hot but turns white when cold.

Menyala dengan cepat dan nyalaan terang.

Baki adalah kuning apabila panas dan putih apabila sejuk.

Inference and chemical equation Inferens dan persamaan kimia • Magnesium is the

Balanced equation Persamaan seimbang

most reactive

metal.

Magnesium adalah logam yang

2Mg + O2 → 2MgO

paling reaktif .

• The residue is magnesium oxide .

Baki ialah magnesium oksida .

• Zinc is a

very reactive

metal.

Zink adalah logam yang sangat reaktif

• The residue is Baki ialah

2Zn + O2 → 2ZnO

.

zinc oxide zink oksida

.

146 23/10/2017 3:09 PM

MODULE • Chemistry Form 5

Metal Logam Iron Ferum

Lead Plumbum

Copper Kuprum

Observation Pemerhatian

Inference and chemical equation Inferens dan persamaan kimia

Glows very brightly.

The residue is brown.

Baraan sangat terang.

Baki berwarna perang.

Glows brightly. The residue is brown when hot but turns yellow when cold.

Baraan terang. Baki berwarna perang apabila panas dan kuning apabila sejuk.

Balanced equation Persamaan seimbang

• Iron is a reactive metal.

Ferum adalah logam reaktif

4Fe + 3O2 → 2Fe2O3

iron(III) oxide .

• The residue is

Baki ialah ferum(III) oksida . less reactive

• Lead is a metal.

Plumbum adalah logam kurang reaktif .

2Pb + O2 → 2PbO

• The residue is

lead(II) oxide

• Copper is the

least reactive

Baki ialah plumbum(II) oksida .

.

metal.

Glows dimly. The residue is black.

Baraan malap. Baki berwarna hitam.

Kuprum adalah logam

paling kurang reaktif

• The residue is Baki ialah

2Cu + O2 → 2CuO

.

copper(II) oxide

kuprum(II) oksida

.

.

Remark / Catatan: 1 Glass wool separates the metal powder with potassium manganate(VII). If the substances mixed, the mixture will explode when heated.

2 When potassium manganate(VII), KMnO4 is heated, it decomposes to oxygen. Other substance that can replace potassium manganate(VII) is potassium chlorate, KClO3.

1 Kapas kaca memisahkan serbuk logam dengan kalium manganat(VII). Jika bahan tersebut bercampur, campuran itu akan meletup apabila dipanaskan.

2 Apabila kalium manganat(VII), KMnO4 dipanaskan, ia terurai kepada oksigen. Bahan lain yang boleh menggantikan kalium manganat(VII) ialah kalium klorat, KClO3.

Conclusion Kesimpulan

Based on the vigour of the reaction, the metals can be arranged according to their reactivity with oxygen.

Berdasarkan kecergasan tindak balas, logam-logam tersebut boleh disusun mengikut kereaktifannya dengan oksigen.

Mg, Zn, Fe, Pb, Cu

U N I T

3

Increase in reactivity with oxygen Kereaktifan dengan oksigen meningkat

Determination of the position of carbon in reactivity series of metals Menentukan kedudukan karbon dalam siri kereaktifan logam Carbon is also an element in the reactivity series of metals. Give a reason. / Karbon juga merupakan unsur dalam siri kereaktifan logam. Berikan satu sebab.

Carbon reacts with oxygen to form carbon dioxide.

Karbon bertindak balas dengan oksigen untuk membentuk karbon dioksida.

How to determine the position of carbon in the reactivity series of metal? / Bagaimanakah menentukan kedudukan karbon dalam siri kereaktifan logam?

The position of carbon in the reactivity series of metal can be determined based on the ability of carbon to

How is the set-up of apparatus to determine the position of carbon in reactivity series of metal?

Bagaimanakah susunan radas untuk menentukan kedudukan karbon dalam siri kereaktifan logam?

The position of carbon in the reactivity series can be determined by reacting carbon with oxide of metals using the apparatus shown below: Kedudukan karbon dalam siri kereaktifan boleh ditentukan dengan melakukan tindak balas antara karbon dengan oksida bagi logam menggunakan alat radas yang ditunjukkan di bawah:

C + O2 → CO2

oxygen remove from metal oxides.

Kedudukan karbon dalam siri kereaktifan logam dapat ditentukan berdasarkan kebolehan karbon untuk menyingkirkan

oksigen

daripada oksida logam.

Carbon + oxide of metal Karbon + oksida bagi logam Heat Panaskan

147 Unit 3 ChemF5 (BIl) 2017 (CSY5p).indd 147

© Nilam Publication Sdn Bhd

23/10/2017 3:09 PM

MODULE • Chemistry Form 5

Based on the observation of the reaction between carbon and metal oxide, explain how is the position of carbon obtained.

Berdasarkan pemerhatian tindak balas antara karbon dan oksida logam, terangkan bagaimana kedudukan karbon diperoleh.

(a) If carbon can remove oxygen from a metal oxide, carbon can reduce the metal oxide to metal: Jika karbon dapat menyingkirkan oksigen daripada suatu oksida logam, karbon dapat menurunkan logam oksida kepada logam: Carbon + metal oxide → metal + carbon dioxide Karbon + oksida logam → logam + karbon dioksida

Carbon is

above

Carbon is

below

the metal in the reactivity series of metal.

di atas Karbon berada logam tersebut dalam siri kereaktifan logam. (b) Conversely, if carbon cannot remove oxygen from metal oxide, carbon is less reactive than the metal in the reactivity series of metal. Thus, no reaction will occur.

Sebaliknya, jika karbon tidak dapat menyingkirkan oksigen daripada oksida logam, karbon adalah kurang reaktif berbanding logam tersebut dalam siri kereaktifan logam. Maka, tiada tindak balas berlaku.

Karbon berada

the metal in the reactivity series of metal.

di bawah

logam tersebut dalam siri kereaktifan logam.

Example: / Contoh: Carbon powder is heated strongly with oxide of metals P, Q and R in a crucible. The table below shows the observations of three experiments to determine the position of carbon in the reactivity series of metal.

Serbuk karbon dipanaskan dengan kuat bersama dengan oksida bagi logam P, Q dan R dalam suatu mangkuk pijar. Jadual di bawah menunjukkan pemerhatian bagi tiga eksperimen untuk menentukan kedudukan karbon dalam siri kereaktifan logam.

U N I T

3

Experiment Eksperimen

Reactant Bahan tindak balas

Observation Pemerhatian

I

Carbon + oxide of P Karbon + oksida P

No change Tiada perubahan

II

Carbon + oxide of Q Karbon + oksida Q

Dim glow, residue is grey solid Nyalaan malap, baki adalah pepejal kelabu

III

Carbon + oxide of R Karbon + oksida R

Bright glow, residue is brown solid Nyalaan terang, baki adalah pepejal perang

Based on observations in the table, arrange the reactivity of metals P, Q, R and carbon in ascending order. / Berdasarkan pemerhatian di dalam jadual, susunkan kereaktifan logam P, Q dan R mengikut susunan menaik.

Arrangement in ascending order: Susunan dalam tertib menaik:

Explain your answer. Suggest one metal for P, Q and R. Terangkan jawapan anda.

Cadangkan satu logam untuk P, Q dan R.

Experiment I / Eksperimen I

R, Q, Carbon, P / R, Q, Karbon, P

• Reaction between carbon and oxide of metal P does not occur. Metal P is

more

reactive than

carbon. / Tindak balas antara karbon dengan oksida bagi logam P tidak berlaku. Logam P reaktif berbanding karbon.

lebih

Experiment II / Eksperimen II • Reaction between carbon and oxide of metal Q occurs. Carbon is

more

Tindak balas antara karbon dengan oksida bagi logam Q berlaku. Karbon logam Q.

reactive than metal Q. lebih

reaktif berbanding

Experiment III / Eksperimen III • Reaction between carbon and oxide of metal R occurs. Carbon is

more

reactive than metal R.

lebih Tindak balas antara karbon dengan oksida bagi logam R berlaku. Karbon reaktif berbanding logam R. • Reaction between carbon and oxide of metal Q produces dim glow whereas the reaction between less carbon and oxide of metal R produces bright glow. Metal R is reactive than metal Q.

Tindak balas di antara karbon dengan oksida bagi logam Q menghasilkan nyalaan malap manakala tindak balas di antara karbon dengan oksida bagi logam R menghasilkan nyalaan yang terang.

Logam R

kurang

reaktif berbanding logam Q.

• Metal P is / Logam P ialah aluminium / aluminium

• Metal Q is / Logam Q ialah lead / plumbum

• Metal R is / Logam R ialah copper / kuprum © Nilam Publication Sdn Bhd

Unit 3 ChemF5 (BIl) 2017 (CSY5p).indd 148

148 23/10/2017 3:09 PM

MODULE • Chemistry Form 5

Determination of the position of hydrogen in the reactivity series of metal: Menentukan kedudukan hidrogen dalam siri kereaktifan logam: How to determine the position of hydrogen in the reactivity series of metal?/ Bagaimanakah menentukan kedudukan hidrogen dalam siri kereaktifan logam?

The position of hydrogen in the reactivity series of metal can also be determined based on the ability of

How is the set-up of apparatus to determine the position of hydrogen in the reactivity series of metal?

Bagaimanakah susunan radas untuk menentukan kedudukan hidrogen dalam siri kereaktifan logam?

The diagram below shows the set-up of apparatus used to determine the position of hydrogen in the reactivity series of metal.

Rajah di bawah menunjukkan susunan radas yang digunakan untuk menentukan kedudukan hidrogen dalam siri kereaktifan logam.

oxygen hydrogen to remove from metal oxides.

Kedudukan hidrogen dalam siri kereaktifan logam juga boleh ditentukan berdasarkan kebolehan hidrogen untuk menyingkirkan

oksigen

daripada oksida logam.

Metal oxide Oksida logam Metal oxide //Oksida logam Metal oxide / Oksida logam Metal oxide / Oksida logam

Dry hyrogen gas hyrogen gasGas hidrogen kering DryDry hyrogen gas Gas hidrogen keringDry hyrogen gas Gas hidrogen kering Gas hidrogen kering

Heat Panaskan

Heat Panaskan Heat Heat Panaskan

Panaskan

Based on the observation of the reaction between hydrogen and metal oxide, explain how is the position of hydrogen obtained.

Berdasarkan pemerhatian tindak balas antara hidrogen dan oksida logam, terangkan bagaimana kedudukan hidrogen diperoleh.

(a) If reaction between hydrogen and metal oxide occur, hydrogen can reduce the metal oxide to metal.

Jika tindak balas antara hidrogen dan oksida logam berlaku, hidrogen dapat menurunkan oksida logam kepada logam.

Hydrogen + metal oxide → metal + water Hidrogen + oksida logam → logam + air Hydrogen is

above

the metal in the reactivity series of metal.

di atas

Hidrogen berada

logam tersebut dalam siri kereaktifan logam.

(b) Conversely, if reaction between hydrogen and metal oxide does not occur, hydrogen is less reactive than the metal in the reactivity series of metal. Thus, no reaction will occur.

Sebaliknya, jika tindak balas antara hidrogen dan oksida logam tidak berlaku, hidrogen kurang reaktif daripada logam dalam siri kereaktifan logam. Oleh itu, tiada tindak balas akan berlaku.

Hydrogen is

below

Hidrogen berada

3

the metal in the reactivity series of metal.

di bawah

U N I T

logam tersebut dalam siri kereaktifan logam.

Example: / Contoh: The table below shows the observations of three experiments to determine the position of hydrogen in the reactivity series of metal.

Jadual di bawah menunjukkan pemerhatian bagi tiga eksperimen untuk menentukan kedudukan hidrogen dalam siri kereaktifan logam.

Experiment / Eksperimen

Reactant / Bahan tindak balas

Observation / Pemerhatian

Hydrogen + oxide of X Hidrogen + oksida X

(i) Oxide of X is black powder / Oksida X ialah serbuk hitam (ii) Bright glow when heated with hydrogen gas Nyalaan terang apabila dipanaskan dengan gas hidrogen (iii) Residue is brown powder / Baki adalah serbuk perang

II

Hydrogen + oxide of Y Hidrogen + oksida Y

(i) Oxide Y is white powder / Oksida Y ialah serbuk putih (ii) Oxide Y turns yellow when heated with hydrogen gas without glowing Oksida Y menjadi kuning apabila dipanaskan dengan gas hidrogen tanpa nyalaan (iii) Residue is white powder / Baki adalah serbuk putih

III

Hydrogen + oxide of Z Hidrogen + oksida Z

(i) Oxide Z is yellow powder / Oksida Z ialah serbuk kuning (ii) Faint glow when heated with hydrogen gas Nyalaan malap apabila dipanaskan dengan gas hidrogen (iii) Residue is grey solid / Baki adalah pepejal kelabu

I

Based on observations in the table above, arrange the reactivity of metals X, Y, Z and Hydrogen in ascending order.

Berdasarkan pemerhatian dalam jadual di atas, susun kereaktifan logam X, Y, Z dan Hidrogen dalam tertib menaik.

Arrangement in ascending order: Susunan dalam tertib menaik: X, Z, Hydrogen, Y / X, Z, Hidrogen, Y

149 Unit 3 ChemF5 (BIl) 2017 (CSY5p).indd 149

© Nilam Publication Sdn Bhd

23/10/2017 3:09 PM

MODULE • Chemistry Form 5

Explain your answer. Suggest a metal for X, Y and Z. Terangkan jawapan anda.

Cadangkan logam untuk X, Y dan Z.

Experiment I / Eksperimen I

more • Reaction between hydrogen and oxide of metal X occurs. Hydrogen is reactive metal X metal X than . Hydrogen has reduced oxide of metal X to . The brown powder metal X is . / Tindak balas antara hidrogen dengan oksida bagi logam X berlaku. Hidrogen logam X lebih reaktif berbanding . Hidrogen telah menurunkan oksida bagi logam X logam X

kepada

. Serbuk perang ialah • Metal X is / Logam X ialah copper / kuprum

logam X

. .

Experiment II / Eksperimen II • Reaction between hydrogen and oxide of metal Y does not occur. Hydrogen is yellow than metal Y. Oxide of metal Y is when hot and turns white when

less

reactive cold . kurang

Tindak balas antara hidrogen dengan oksida bagi logam Y tidak berlaku. Hidrogen kuning reaktif berbanding logam Y. Oksida bagi logam Y adalah apabila panas dan putih sejuk apabila .

• Metal Y is / Logam Y ialah zinc / zink

.

Experiment III / Eksperimen III • Reaction between hydrogen and oxide of metal Z occurs. Hydrogen is Z. Hydrogen has reduced oxide of metal Z to metal Z is

grey

metal Z

more

. Oxide of metal Z is

.

Tindak balas antara hidrogen dengan oksida bagi logam Z berlaku. Hidrogen berbanding logam Z. Hidrogen telah menurunkan oksida bagi logam Z kepada kuning kelabu bagi logam Z berwarna dan logam Z berwarna .

U N I T

• Metal Z is / Logam Z ialah lead / plumbum

reactive than metal yellow and lebih

logam Z

reaktif . Oksida

.

• Reaction between hydrogen and oxide of metal X produces bright glow whereas reaction between hydrogen and oxide of metal Z produces faint glow. Metal Z is

3

more

reactive than metal X.

Tindak balas antara hidrogen dengan oksida bagi logam X menghasilkan nyalaan terang manakala tindak balas antara hidrogen dengan oksida bagi logam Z menghasilkan nyalaan malap. Logam Z lebih reaktif berbanding logam X.

Application of the reactivity series of metals / Aplikasi siri kereaktifan logam: What are ores?

Apakah bijih galian?

Most metals found naturally as minerals in the form of compounds such as oxides, sulphides, chlorides and carbonates are known as ores. / Kebanyakan logam yang dijumpai secara semula jadi dalam bentuk sebatian seperti oksida, sulfida, klorida dan karbonat dikenali sebagai bijih galian.

State the method to extract metal from its ores.

Nyatakan kaedah untuk mengekstrak logam daripada bijihnya.

It depends on the position of the metal in the reactivity series.

Ia bergantung pada kedudukan logam dalam siri kereaktifan.

– More reactive metals (from potassium to aluminium) are extracted by electrolysis.

Logam lebih reaktif (dari kalium ke aluminium) diekstrak melalui elektrolisis.

– Less reactive metals (below aluminium) are extracted by the reduction using carbon.

Logam kurang reaktif (di bawah aluminium) diekstrak melalui penurunan menggunakan karbon.

Reactivity increases / Kereaktifan meningkat K, Na, Ca, Mg, Al, C, Zn, H, Fe, Pb, Cu Extracted by electrolysis Diekstrak melalui elektrolisis

Extracted by reduction using carbon Diekstrak melalui penurunan menggunakan karbon

Remarks: 1 Electrolysis is a very costly process. It is used to extract aluminium.

2 The cost of extracting metals using carbon is cheaper and carbon are released as carbon dioxide gas after reaction.

3 Hydrogen can also reduce metal oxide but hydrogen costs more than carbon. Hydrogen is not used widely for extraction purpose.

Catatan: 1 Elektrolisis adalah proses yang sangat mahal. Ia digunakan untuk mengekstrak aluminium.

2 Kos pengekstrakan logam menggunakan karbon lebih murah dan karbon dibebaskan sebagai gas karbon dioksida selepas tindak balas.

3 Hidrogen juga boleh menurunkan oksida logam tetapi kos hidrogen adalah lebih daripada karbon. Hidrogen tidak digunakan secara meluas untuk tujuan pengekstrakan.

© Nilam Publication Sdn Bhd

Unit 3 ChemF5 (BIl) 2017 (CSY5p).indd 150

150 23/10/2017 3:09 PM

MODULE • Chemistry Form 5

No extraction is needed for silver and gold. Explain.

Tiada pengekstrakan diperlukan untuk perak dan emas. Terangkan.

Silver and gold are the least reactive metals and found as free metals in the earth.

Perak dan emas adalah logam paling kurang reaktif dan dijumpai sebagai logam bebas dalam bumi.

Extraction of iron / Pengekstrakan ferum Give name of the ore in which iron is extracted.

Nyatakan nama bijih yang mana ferum diekstrakkan.

Hematite Hematit

Give chemical name and formula for this ore.

Nyatakan nama dan formula kimia bagi bjih ini.

Iron(III) oxide, Fe2O3 Ferum(III) oksida, Fe2O3

Name the equipment in which extraction of iron is carried out.

Namakan peralatan yang digunakan bagi pengekstrakan ferum.

Blast furnace Relau bagas

Diagram shows the process of extraction of iron from its ore in the blast furnace.

Rajah menunjukkan proses pengekstrakan ferum daripada bijihnya dalam relau bagas.

Iron ore, coke, limestone Biji besi, kok, batu kapur Hot waste gases Gas sampingan panas

Hot waste gases Gas sampingan panas

Iron ore + Coke (Carbon) + Limestone (Calcium carbonate) Biji besi + Arang kok (karbon) + Batu kapur (Kalsium karbonat) Hot air Udara panas

Hot air Udara panas

1 Iron ore (Hematite) Bijih besi (Hematit) 2 Coke / Arang kok 3 Limestone Batu kapur

Name the important substance in coke.

Namakan bahan penting dalam arang kok.

Carbon Karbon

Name the important substance in hot air which enter the blast furnace.

Namakan bahan penting dalam udara panas yang memasuki relau bagas.

Oxygen Oksigen

Remark / Catatan: Coke is charcoal made from coal. It is the main source of carbon element.

Kok ialah arang yang diperbuat daripada arang batu. Ia adalah sumber utama unsur karbon.

Remark / Catatan: Oxygen support burning. Heated oxygen increase the rate of reaction.

Oksigen membantu pembakaran. Oksigen yang dipanaskan meningkatkan kadar tindak balas.

151 Unit 3 ChemF5 (BIl) 2017 (CSY5p).indd 151

3

Tap hole for slag Lubang pili untuk sanga

Tap hole for iron Lubang pili untuk besi

Name the three raw materials that fed into the top of the blast furnace.

Namakan tiga bahan mentah yang dimasukkan ke atas relau bagas.

U N I T

Š Nilam Publication Sdn Bhd

23/10/2017 3:09 PM

MODULE • Chemistry Form 5

Describe what happen when hot air enters the blast furnace.

Terangkan apa yang berlaku apabila udara panas memasuki relau bagas.

In the blast furnace, a series of chemical reactions take place. (i) Carbon reacts with oxygen to form carbon dioxide. The reaction is highly exothermic and release large amount of heat (this causes temperature to rise to about 1 900°C) C(s) + O2(g) → CO2(g) (ii) Carbon dioxide formed react with carbon to form carbon monoxide.

CO2 (g) + 2C(s) → 2CO(g) (iii) Carbon monoxide is a very strong reducing agent. It reduces iron(III) oxide to molten iron which flow down to the bottom of the furnace.

Fe2O3(s) + 3CO(g)

Oxidation number +3

+2

2Fe(s)

0

+ 3CO2(g)

+4

– Iron(III) oxide is reduced because oxidation number of iron in iron(III) oxide decreases from +3 to 0.

Iron(III) oxide is an oxidising agent.

– Carbon monoxide is oxidised because oxidation number of carbon in carbon monoxide increases from +2 to +4. Carbon monoxide is a reducing agent. (iv) At higher temperature, carbon reduces iron(III) oxide to iron.

2Fe2O3(s) + C(s) → 4Fe(s) + 3CO2(g) Dalam relau bagas, satu siri tindak balas kimia berlaku. (i) Karbon bertindak balas dengan oksigen untuk membentuk karbon dioksida. Tindak balas ini sangat eksotermik dan mebebaskan sejumlah besar haba (ini menyebabkan suhu meningkat kepada kira-kira 1 900°C) C(p) + O2(g) → CO2(g) (ii) Karbon dioksida yang terbentuk bertindak balas dengan karbon membentuk karbon monoksida.

CO2(g) + 2C(p) → 2CO(g) (iii) Karbon monoksida adalah agen penurunan yang sangat kuat. Ia menurunkan ferum(III) oksida kepada besi lebur yang mengalir ke bahagian bawah relau Fe2O3(p) + 3CO(g)

U N I T

Nombor pengoksidaan +3

+2

2Fe(p) + 3CO2(g)

0

+4

– Ferum(III) oksida diturunkan kerana nombor pengoksidaan ferum dalam ferum(III) oksida diturunkan dari +3 kepada 0. Ferum(III) oksida adalah agen pengoksidaan.

– Karbon monoksida dioksidakan kerana nombor pengoksidaan karbon dalam karbon monoksida meningkat daripada +2 hingga +4. Karbon monoksida adalah agen penurunan. (iv) Pada suhu yang lebih tinggi, karbon menurunkan ferum(III) oksida kepada besi.

2Fe2O3(p) + C(p) → 4Fe(p) + 3CO2(g)

3 Give chemical name and formula for limestone.

Berikan nama dan formula kimia untuk batu kapur.

Calcium carbonate, CaCO3 Kalsium karbonat, CaCO3

What is the function of limestone?

Apakah fungsi batu kapur?

To remove impurities such as

Describe how limestone achieves its function.

Huraikan bagaimana batu kapur mencapai fungsinya.

(i) Limestone decomposed by heat to produce calcium oxide and carbon dioxide.

CaCO3 → CaO + CO2 (ii) The impurities in iron such as silicon oxide reacts with calcium to produce slag. Slag is mainly calcium silicate.

SiO2(s) + CaO(s) → CaSiO3(s) (iii) The slag flow down to the bottom of the furnace and floats on the top of molten iron. The molten iron and slag are tapped separately. (i) Batu kapur terurai oleh haba untuk menghasilkan kalsium oksida dan karbon dioksida.

CaCO3 → CaO + CO2 (ii) Bendasing di dalam besi seperti silikon oksida bertindak balas dengan kalsium untuk menghasilkan sanga. Sanga terdiri daripada kalsium silikat.

SiO2(p) + CaO(p) → CaSiO3(p) (iii) Sanga mengalir ke bahagian bawah relau dan terapung di atas besi lebur. Besi lebur dan sanga dialirkan secara berasingan.

silicone dioxide (sand)

Untuk menyingkirkan bendasing seperti

.

silikon dioksida (pasir)

.

Remark / Catatan: – The slag is used in making road.

Sanga digunakan dalam pembuatan jalan.

– The molten iron is made into cast iron.

Besi lebur dibuat menjadi besi tuang.

© Nilam Publication Sdn Bhd

Unit 3 ChemF5 (BIl) 2017 (CSY5p).indd 152

152 23/10/2017 3:09 PM

153

Electrolysis: (i) The selected cation will gain/receive electrons and undergoes reduction cathode at the (connected to the negative terminal of battery). (ii) The selected anion will release/lose its electrons and undergoes oxidation anode at the (connected to the positive terminal of battery)

(iv) The further the distance between two metals in the Electrochemical higher Series, the the voltage of the chemical cell.

increase

Chemical cell / voltaic cell : (i) The metal which is higher in the Electrochemical Series will become the negative terminal and the metal release atom electrons. The metal undergoes oxidation and becomes thinner. (ii) The metal which is lower in the Electrochemical Series becomes the positive terminal. (iii) The less electropositive ion that is selected for discharge in the solution reduction undergoes and the mass of the positive terminal will

Displacement of metals: (i) The metal atom which is higher in the Electrochemical Series will release its electrons to the metal ion of metal which is lower in the Electrochemical Series. (ii) The more electropositive metal will be oxidised and becomes thinner.

The metal ion of less electropositive reduced metal ion will be and deposited.

Ag

Cu

Pb

Sn

Fe

Zn

Al

Mg

Ca

Na

K

Electrochemical Series: An arrangement of metals based on the tendency of each metal atom to donate electrons to form a positive ion (cation)

More electropositive (tendency to release electrons increases)

Unit 3 ChemF5 (BIl) 2017 (CSY5p).indd 153

Ag

Cu

Pb

Sn

Fe

Zn

Al

Mg

Ca

Na

K

The arrangement of metals for both series are similar:

Ag

Cu

Pb

Sn

Fe

H

Zn

C

Al

Mg

Ca

Na

K

Reactivity series of metals: An arrangement of metals in accordance to the reactivity of their reactions with oxygen to form oxides;

More reactive (reactivity towards oxygen increases)

• Hydrogen is below lead and above copper in the Electrochemical Series.

• No carbon in the Electrochemical Series.

Complete the following to Compare Electrochemical Series and Reactivity Series of Metals

➤ X is more reactive than Y.

oxygen

gains

oxidation

X

.

. oxygen

oxidation

and

undergoes

reduction

.

Metal oxide(s) + Carbon(s) ➝ Metal(s) + Carbon dioxide(g)

reactive reducing

than these metals

➤ Tin, Sn is extracted from its ore, cassiterite (SnO2)

hematite

agent in the metal ➤ Iron, Fe is extracted from its ore, (Fe2O3)

and acts as extraction process.

(viii) Carbon is more

(vii) Carbon is widely used to extract iron(Fe), tin(Sn), zinc(Zn) and lead(Pb) from their ores.

below (vi) Metals that are located carbon in the reactivity series can be extracted from their ores (metal oxide) using carbon. Carbon is released as carbon dioxide gas after the reaction:

from oxide of more reactive metal.

and undergoes

reduction . reduced (iv) A more reactive metal has oxide of the reducing less reactive metal and acts as a agent cannot (v) A less reactive metal remove oxygen

➤ Oxide of metal Y, YO loses oxygen to form metal Y

metal and undergoes

(iii) An oxide of less reactive metal loses oxygen to form

➤ Metal

and undergoes

(ii) A more reactive metal gains oxygen to form metal oxide

from the less reactive

(i) A more reactive metal is able to

remove metal oxide :

X + YO ➝ XO + Y

Example: Reaction between metal X with oxide of metal Y:

• Hydrogen is below zinc and above iron in the reactivity series.

• Carbon is below aluminium and above zinc in the reactivity series.

MODULE • Chemistry Form 5

U N I T

3

© Nilam Publication Sdn Bhd

23/10/2017 3:09 PM

U N I T

Unit 3 ChemF5 (BIl) 2017 (CSY5p).indd 154

Penyesaran logam: (i) Atom logam yang lebih tinggi dalam Siri Elektrokimia akan melepaskan elektronnya kepada ion logam bagi logam yang berkedudukan lebih rendah dalam Siri Elektrokimia. (ii) Logam yang lebih elektropositif akan pengoksidaan dan mengalami menjadi lebih nipis. Ion logam bagi logam yang kurang elektropositif akan mengalami penurunan dan terenap.

Sel kimia: (i) Logam yang lebih tinggi dalam Siri Elektrokimia akan menjadi terminal negatif dan atom logam itu melepaskan elektron. Logam itu mengalami pengoksidaan dan menjadi lebih nipis. (ii) Logam yang lebih rendah dalam Siri Elektrokimia menjadi terminal positif . (iii) Ion logam bagi logam yang kurang elektropositif terpilih untuk dinyahcas dalam larutan mengalami penurunan dan jisim terminal positif akan bertambah . (iv) Semakin jauh jarak antara dua logam dalam Siri Elektrokimia, semakin tinggi voltan sel kimia itu.

Elektrolisis: (i) Kation yang terpilih akan menerima elektron dan mengalami penurunan katod pada (elektrod yang disambung pada terminal negatif bateri). (ii) Anion yang terpilih akan melepaskan elektronnya dan mengalami pengoksidaan anod pada (elektrod yang disambung pada terminal positif bateri)

• Hidrogen berada di bawah plumbum dan di atas kuprum dalam Siri Elektrokimia • Tiada karbon dalam Siri Elektrokimia

Ag

Cu

Pb

Sn

Fe

Zn

Al

Mg

Ca

Na

K

(kation).

elektron untuk membentuk ion positif

Siri Elektrokimia: Susunan logamlogam berdasarkan kecenderungan setiap atom logam untuk menderma

Semakin elektropositif (kecenderungan untuk melepaskan elektron bertambah)

© Nilam Publication Sdn Bhd

Ag

Cu

Pb

Sn

Fe

Zn

Al

Mg

Ca

Na

K

Susunan logam dalam kedua-dua siri adalah sama:

Ag

Cu

Pb

Sn

Fe

H

Zn

C

Al

Mg

Ca

Na

K

Siri Kereaktifan Logam: Susunan logam mengikut kereaktifan tindak balasnya dengan oksigen untuk membentuk oksida.

Semakin reaktif (kereaktifan terhadap oksigen bertambah)

3

Lengkapkan yang Berikut untuk Membandingkan Siri Elektrokimia dan Siri Kereaktifan Logam

pengoksidaan .

logam oksida dan mengalami ➤ Logam X menerima

dan

mengalami

pengoksidaan . oksigen

➤ Oksida

logam,

YO

dan

(vii) Karbon digunakan secara meluas untuk mengekstrak ferum(Fe), timah(Sn), zink(Zn) dan plumbum(Pb) daripada bijihnya. reaktif (viii) Karbon lebih daripada logam-logam ini dan bertindak sebagai agen penurunan dalam proses pengekstrakan logam. hematit

➤ Ferum, Fe diekstrak daripada bijihnya, (Fe2O3) kaseterit

➤ Stanum, Sn diekstrak daripada bijihnya, (SnO2)

Logam oksida(p) + Karbon(p) ➝ Logam(p) + karbon dioksida(g)

logam bagi logam yang kurang reaktif dan bertindak sebagai agen penurunan . tidak dapat (v) Logam yang kurang reaktif membuang oksigen daripada oksida logam bagi logam yang lebih reaktif. di bawah (vi) Logam yang terletak karbon dalam siri kereaktifan boleh diekstrak daripada bijihnya (Logam oksida) menggunakan karbon. Karbon dilepaskan sebagai gas karbon dioksida selepas tindak balas:

oksida

oksigen

dan mengalami

menurunkan

kehilangan

logam

mengalami penurunan . (iv) Logam yang lebih reaktif telah

penurunan .

oksigen untuk membentuk

(iii) Oksida logam bagi logam yang kurang reaktif kehilangan

dari oksida logam bagi logam yang kurang reaktif.

➤ X lebih reaktif dari Y. (ii) Logam yang lebih reaktif menerima oksigen untuk membentuk

(i) Logam yang lebih reaktif dapat menyingkirkan oksigen

X + YO ➝ XO + Y

Contoh: Tindak balas antara logam X dengan oksida logam Y:

• Hidrogen di bawah zink dan di atas ferum dalam siri kereaktifan.

• Karbon di bawah aluminium dan di atas zink dalam siri kereaktifan.

MODULE • Chemistry Form 5

154

23/10/2017 3:09 PM

MODULE • Chemistry Form 5

Exercise / Latihan 1

The diagram below shows the set-up of apparatus to investigate the reactivity of metals P, Q and R towards oxygen. Metals P, Q and R are heated strongly before the heating of potassium chlorate(V) powder.

Rajah di bawah menunjukkan susunan radas untuk mengkaji kereaktifan logam P, Q dan R terhadap oksigen. Logam P, Q dan R dipanaskan dengan kuat sebelum pemanasan serbuk kalium klorat(V).

Glass wool / Kapas kaca Metal powder Serbuk logam

Potassium chlorate(V) Kalium klorat(V) Heat Panaskan

Heat Panaskan

The observations are given below: / Pemerhatian-pemerhatian adalah seperti di bawah: Metal / Logam

Observation / Pemerhatian

P

Burns very bright. The residue is yellow when hot but turns white when cold.

Menyala dengan nyalaan yang amat cerah. Baki adalah kuning apabila panas dan menjadi putih apabila sejuk.

Q

Glows faintly. The residue is black. / Berbara dengan malap. Baki berwarna hitam.

R

Glows fairly bright. The residue is brown. / Berbara dengan agak cerah. Baki berwarna perang.

(a) (i) What is the function of potassium chlorate(V)? / Apakah fungsi kalium klorat(V)?

To produce oxygen gas / Untuk menghasilkan gas oksigen

(ii) What is the function of glass wool? / Apakah fungsi kapas kaca?

To separate the potassium chlorate(V) and the metal powder. / Untuk mengasingkan kalium klorat(V) dan serbuk logam.

(b) Based on the observations, arrange the metals P, Q and R in an ascending order of their reactivity.

Berdasarkan pemerhatian, susunkan P, Q dan R dalam susunan menaik mengikut kereaktifannya.

3

Q, R, P

(c) State the name of metals P and Q. / Nyatakan nama bagi logam-logam P dan Q.

Zinc / Zink

Metal P / Logam P :

Metal Q / Logam Q :

U N I T

Copper / Kuprum

(d) The chemical formula for the oxide of metal R is R2O3. This oxide can be reduced by hydrogen gas to form metal R. Formula kimia bagi oksida untuk logam R ialah R2O3. Oksida ini boleh diturunkan oleh gas hidrogen kepada logam R.

(i) Write an equation for the reaction between R2O3 and hydrogen.

Tuliskan persamaan bagi tindak balas antara R2O3 dengan hidrogen.

R2O3 + 3H2

2R + 3H2O

(ii) State the name of oxidising agent in this reaction. / Nyatakan nama agen pengoksidaan dalam tindak balas ini.

Oxide of metal R/ R oxide / Oksida logam R

(iii) Draw a labelled diagram of the apparatus that can be used to conduct this experiment.

Lukiskan gambar rajah berlabel yang boleh digunakan untuk menjalankan eksperimen ini.

Oxide of metal Oksida bagi logam R

Dry hyrogen gas Gas hidrogen kering Heat / Panaskan

Additional Question Soalan Tambahan

(e) State the name of another substance that can be used to replace potassium chlorate(V).

Nyatakan nama bahan lain yang boleh digunakan untuk menggantikan kalium klorat(V).

Potassium manganate(VII) / Kalium manganat(VII)

155 Unit 3 ChemF5 (BIl) 2017 (CSY5p).indd 155

Š Nilam Publication Sdn Bhd

23/10/2017 3:09 PM