Penyesaran logam daripada larutan garam

Penyesaran logam daripada larutan garam ialah salah satu cara paling jelas untuk melihat tindak balas redoks berlaku dalam satu tabung uji. Ia berada di awal bab Keseimbangan Redoks Tingkatan 5 kerana ia mengaitkan kereaktifan logam dengan idea pemindahan elektron, dan penaakulan yang sama muncul semula kemudian dalam sel voltan dan pengaratan. Kerjakan kaedah di bawah, kemudian gunakan bahagian Kertas 3 untuk berlatih jawapan tepat yang dihargai skema pemarkahan.

Tujuan

Untuk menyiasat penyesaran logam daripada larutan garamnya oleh logam yang lebih elektropositif (lebih reaktif), dan untuk menerangkan perubahan itu dari segi pemindahan elektron, iaitu sebagai tindak balas redoks.

Radas dan bahan

• Tabung uji dan rak tabung uji
• Silinder penyukat (untuk larutan garam)
• Spatula dan forsep
• Kertas pasir (untuk membersihkan permukaan logam)
• Jalur atau kepingan zink, ferum, kuprum dan magnesium
• Larutan kuprum(II) sulfat, ferum(II) sulfat, zink sulfat dan magnesium sulfat (semua pada kepekatan yang sama)
• Gogal keselamatan dan sarung tangan

Prosedur

1. Bersihkan sejalur zink dengan kertas pasir sehingga permukaannya berkilat, untuk membuang lapisan oksida.
2. Menggunakan silinder penyukat, tuang kira-kira 5 cm³ larutan kuprum(II) sulfat ke dalam tabung uji yang bersih.
3. Catat warna larutan dan rupa jalur zink sebelum tindak balas.
4. Gunakan forsep untuk meletakkan jalur zink yang telah dibersihkan ke dalam larutan kuprum(II) sulfat supaya ia terendam sepenuhnya.
5. Biarkan tabung uji tidak diganggu di dalam rak selama kira-kira 20 hingga 30 minit.
6. Perhatikan sebarang perubahan pada permukaan jalur logam dan sebarang perubahan warna larutan.
7. Ulang langkah 1 hingga 6 dengan gabungan lain, contohnya, jalur kuprum dalam larutan zink sulfat, jalur ferum dalam larutan kuprum(II) sulfat, dan jalur magnesium dalam larutan ferum(II) sulfat, menggunakan tabung uji yang baharu dan bersih setiap kali.
8. Rekod setiap pemerhatian dalam jadual keputusan, memasangkan setiap logam dengan setiap larutan garam.

Pemerhatian yang dijangka

• Apabila zink dimasukkan ke dalam larutan kuprum(II) sulfat, pepejal perang kemerahan terenap pada jalur zink dan warna biru larutan beransur-ansur pudar. Tabung uji mungkin terasa suam.
• Apabila magnesium dimasukkan ke dalam larutan garam logam yang kurang reaktif, pepejal terenap sekali lagi pada magnesium dan tindak balasnya biasanya lebih cergas.
• Apabila kuprum dimasukkan ke dalam larutan zink sulfat, tiada perubahan yang boleh dilihat: tiada enapan terbentuk dan larutan tak berwarna itu kekal seperti asal.

Terangkan apa yang dilihat, enapan terbentuk, warna pudar, kesuaman, dan bukan memetik nilai berangka yang direka, kerana Kertas 3 menghargai pemerhatian kualitatif yang tepat.

Inferens dan kesimpulan

Logam yang lebih elektropositif menyesarkan logam yang kurang elektropositif daripada larutan garamnya. Apabila zink menyesarkan kuprum, atom zink kehilangan elektron dan teroksida menjadi ion zink, manakala ion kuprum(II) menerima elektron itu dan terturun menjadi atom kuprum, yang muncul sebagai enapan perang. Kerana pengoksidaan dan penurunan berlaku serentak, perubahan itu ialah tindak balas redoks. Apabila tiada perubahan dilihat, kuprum dalam zink sulfat, logam yang ditambah kurang elektropositif berbanding logam yang sudah ada dalam garam, jadi ia tidak dapat menyesarkannya. Menyusun logam mengikut yang mana menyesarkan yang mana menghasilkan semula siri elektrokimia (siri kereaktifan): magnesium di atas zink, zink di atas ferum, ferum di atas kuprum.

Kemahiran proses sains (gaya Kertas 3)

• Hipotesis. Hipotesis yang sesuai ialah: “Logam yang lebih tinggi dalam siri elektrokimia menyesarkan logam yang lebih rendah dalam siri itu daripada larutan garamnya.” Nyatakan hubungan yang boleh diuji, bukan sekadar fakta.
• Pemboleh ubah. Pemboleh ubah dimanipulasi ialah jenis logam yang ditambah (kedudukannya dalam siri kereaktifan); pemboleh ubah bergerak balas ialah sama ada penyesaran berlaku, dinilai daripada enapan yang terbentuk dan warna larutan yang pudar; pemboleh ubah dimalarkan ialah kepekatan dan isipadu larutan garam, suhu, luas permukaan logam dan masa tindak balas.
• Menjadualkan data. Bina jadual dengan lajur untuk logam, larutan garam, pemerhatian, dan inferens. Jadual yang kemas membolehkan anda membandingkan pasangan sepintas lalu.
• Membuat inferens. Daripada enapan perang yang terbentuk pada zink dalam kuprum(II) sulfat, infer bahawa zink lebih elektropositif berbanding kuprum dan telah menyesarkannya.
• Definisi secara operasi. “Logam X lebih elektropositif berbanding logam Y jika X menyesarkan Y daripada larutan garam Y.” Ini mentakrifkan idea itu melalui apa yang benar-benar anda perhatikan.

Langkah keselamatan

• Pakai gogal keselamatan, kerana kuprum(II) sulfat dan larutan garam lain bersifat merengsa dan berbahaya jika terpercik ke dalam mata.
• Kendalikan kertas pasir dengan berhati-hati dan jauh daripada orang lain, supaya serpihan dan tatal logam tidak masuk ke mata.
• Jangan sentuh larutan dengan tangan kosong, dan basuh tangan selepas eksperimen, kerana garam logam itu berbahaya.
• Lupuskan larutan terpakai ke dalam bekas sisa berlabel dan bukan ke dalam sinki, kerana ia mengandungi ion logam berat.

Kesilapan lazim

• Tidak membersihkan jalur logam dahulu: lapisan oksida menghalang sentuhan yang betul, jadi penyesaran menjadi perlahan atau seolah-olah tidak berlaku.
• Menggunakan larutan pada kepekatan berbeza merentasi gabungan, yang menjadikan perbandingan tidak adil.
• Membaca warna larutan pada latar belakang yang buruk, jadi pemudaran biru terlepas pandang.
• Mengguna semula tabung uji yang tidak dibasuh, yang mencemarkan satu larutan dengan kesan larutan lain dan memberi enapan palsu.
• Tidak memberi masa yang cukup, kemudian tersilap menyimpulkan tiada tindak balas berlaku sedangkan perubahan itu sekadar masih terlalu kecil untuk dilihat.

Bagaimana kami membantu

Dalam kelas Kimia SPM satu-ke-satu dalam talian kami, yang diajar dalam bahasa Inggeris, guru kami melatih eksperimen ini sebagai cerita redoks, logam mana kehilangan elektron, ion mana menerimanya, supaya anda boleh menulis separuh perubahan dan kesimpulan siri kereaktifan di bawah tekanan peperiksaan. Yuran bermula dari RM50 sejam, dan kami menawarkan pelajaran percubaan satu jam berbayar supaya anda dapat melihat cara amali ini dipecahkan sebelum membuat komitmen. Kerana penyesaran, sel dan pengaratan semuanya bersandar pada idea pemindahan elektron yang sama merentasi Kimia SPM, menguasai amali ini membayar balik sepanjang bab Keseimbangan Redoks dan ke dalam Kertas 3.