Untuk menerangkan pemerhatian elektrokimia, namakan zarah yang bergerak, nyatakan elektrod yang dituju, dan tulis apa yang berlaku kepadanya di situ. Setiap pemerhatian, seperti salutan atau gelembung, kemudian mempunyai punca pada peringkat zarah.
Pelajaran ini mengikuti menggabungkan nisbah persamaan dengan data kadar dalam penaakulan kimia bersepadu. Ia menggabungkan kimia ion dengan fizik cas dalam litar, sebab itu ia sesuai untuk laluan anugerah berganda.
Apa yang berlaku pada setiap elektrod?
Elektrolisis menggunakan arus terus untuk menguraikan sebatian ion yang lebur atau terlarut. Ion mesti bebas bergerak supaya litar lengkap.
- Katod (negatif): ion positif tiba dan memperoleh elektron (penurunan).
- Anod (positif): ion negatif tiba dan kehilangan elektron (pengoksidaan).
- Wayar: elektron mengalir dari anod ke katod melalui litar luar.
- Elektrolit: ion mengalir dan membawa cas antara elektrod.
Supaya penerangan mendapat markah, kaitkan setiap pemerhatian dengan salah satu daripada empat pernyataan ini.
Contoh penyelesaian
Pemerhatian di bawah ialah rekaan untuk latihan. Seorang pelajar mengalirkan arus melalui larutan kuprum(II) sulfat biru menggunakan elektrod lengai, iaitu elektrod yang tidak bertindak balas. Ini demonstrasi sekolah di bawah seliaan guru dan hanya diterangkan secara konsep di sini.
Pemerhatian:
- Pepejal perang-merah jambu muncul pada elektrod negatif.
- Gelembung gas tanpa warna terbentuk pada elektrod positif.
- Warna biru larutan perlahan-lahan pudar.
Pemerhatian 1: ion Cu²⁺ bergerak ke katod dan memperoleh elektron: Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu. Kuprum pepejal ialah mendapan perang-merah jambu itu.
Pemerhatian 2: ion hidroksida daripada air dinyahcas pada anod dan menghasilkan oksigen: 4OH⁻ → 2H₂O + O₂ + 4e⁻.
Pemerhatian 3: warna biru datang daripada ion Cu²⁺. Apabila ion bertukar menjadi atom kuprum, semakin sedikit ion yang tinggal dalam larutan, jadi warna memudar.
Kaitan kuantitatif: untuk mendepositkan 0.0100 mol kuprum (jisim atom relatif Ar = 64), setiap Cu²⁺ memerlukan 2 elektron, jadi 0.0200 mol elektron diperlukan. Tindak balas anod membebaskan 4 elektron bagi setiap O₂, jadi 0.0200 ÷ 4 = 0.00500 mol O₂ terbentuk. Pada 24 dm³ per mol, ini ialah 0.00500 × 24 = 0.12 dm³ = 120 cm³. Jisim kuprum ialah 0.0100 × 64 = 0.64 g.
Kesilapan yang perlu diawasi
Jawapan salah: “Elektron mengalir melalui larutan dari anod ke katod, jadi ion kuprum mengambilnya.”
Elektron tidak bergerak melalui larutan. Ia bergerak melalui wayar ke katod, dan ion kuprum mengambilnya dari permukaan elektrod. Dalam cecair, ion yang membawa arus. Versi betul: “Ion Cu²⁺ bergerak ke katod dan memperoleh dua elektron setiap satu daripada elektrod, lalu membentuk atom kuprum.”
Semak sendiri
Semua pemerhatian di bawah ialah rekaan.
1. Dalam plumbum(II) bromida lebur, logam kelabu terbentuk pada satu elektrod dan gas perang-jingga pada elektrod yang lain. Elektrod mana menghasilkan logam, dan mengapa?
Tunjukkan jawapan
Logam terbentuk pada katod. Ion Pb²⁺ tertarik ke elektrod negatif dan memperoleh dua elektron setiap satu: Pb²⁺ + 2e⁻ → Pb.
2. Mengapa plumbum(II) bromida pepejal tidak mengalirkan elektrik tetapi sebatian lebur mengalirkannya?
Tunjukkan jawapan
Dalam pepejal, ion terikat pada kedudukan tetap dan tidak boleh bergerak. Apabila lebur, ion bebas bergerak dan membawa cas antara elektrod.
3. Berapa mol elektron diperlukan untuk mendepositkan 0.0300 mol kuprum daripada Cu²⁺?
Tunjukkan jawapan
Setiap Cu²⁺ memerlukan 2 elektron. 0.0300 × 2 = 0.0600 mol elektron.
Ke mana selepas ini
Seterusnya ialah kimia organik dalam mengaitkan struktur organik dengan transformasi yang dinyatakan. Apabila bersedia, selesaikan set latihan campuran. Pengkritik penyiasatan saintifik boleh membantu anda menyoal sama ada pemerhatian elektrod menyokong penerangan anda.
Pelajar sering menerangkan keputusan dengan baik tetapi tertinggal zarah yang menyebabkannya. Guru dalam tuisyen Co-ordinated Sciences dalam talian secara satu-lawan-satu boleh mendengar penerangan anda dan bertanya soalan susulan seperti yang akan ditanya oleh pemeriksa.