Elektrolisis plumbum(II) bromida lebur

Elektrolisis plumbum(II) bromida lebur ialah pengenalan paling bersih kepada elektrolisis dalam bab Keseimbangan Redoks Tingkatan 5, kerana tiada air yang merumitkan hasil. Ia menunjukkan sebatian ion hanya mengalirkan arus apabila ionnya bebas bergerak, dan bahawa arus memecahkan sebatian itu kepada unsurnya, plumbum di satu elektrod, bromin di elektrod yang lain. Kerjakan kaedah, kemudian gunakan bahagian Kertas 3 untuk mengukuhkan tindak balas elektrod.

Tujuan

Untuk menyiasat elektrolisis plumbum(II) bromida lebur, mengenal pasti hasil yang terbentuk di katod dan anod, dan menerangkan perubahan itu sebagai penurunan dan pengoksidaan.

Radas dan bahan

• Mangkuk pijar dan segi tiga tanah liat paip
• Kaki tripod dan penunu Bunsen
• Dua elektrod karbon (grafit)
• Wayar penyambung, bateri atau bekalan kuasa a.t., suis dan mentol atau ammeter
• Serbuk plumbum(II) bromida
• Gogal keselamatan; akses kepada kebuk wasap

Prosedur

1. Masukkan sejumlah serbuk plumbum(II) bromida ke dalam mangkuk pijar.
2. Letakkan mangkuk pijar di atas segi tiga tanah liat paip pada tripod.
3. Celup dua elektrod karbon ke dalam serbuk, kekalkan ia berasingan, dan sambungkannya melalui suis, mentol (atau ammeter) dan bateri.
4. Tutup suis dan perhatikan mentol semasa plumbum(II) bromida masih pepejal.
5. Nyalakan penunu Bunsen dan panaskan mangkuk pijar dengan kuat sehingga plumbum(II) bromida lebur.
6. Perhatikan mentol sekali lagi setelah sebatian lebur, dan lihat setiap elektrod dengan teliti.
7. Rekod apa yang terbentuk di katod dan di anod, kemudian tutup suis dan hentikan pemanasan.

Pemerhatian yang dijangka

• Semasa plumbum(II) bromida pepejal, mentol tidak menyala, menunjukkan pepejal itu tidak mengalirkan arus.
• Setelah plumbum(II) bromida lebur, mentol menyala, menunjukkan sebatian lebur itu mengalirkan arus.
• Di katod, manik plumbum lebur yang kelabu dan berkilat terbentuk.
• Di anod, wasap bromin yang perang, berbau tajam dan mencekik dibebaskan.

Terangkan perubahan keadaan dan hasil yang anda lihat; jangan memetik arus atau jisim yang direka-reka.

Inferens dan kesimpulan

Sebatian ion seperti plumbum(II) bromida hanya mengalirkan arus apabila lebur, kerana hanya ketika itu ionnya bebas bergerak dan membawa cas; dalam pepejal, ion terkunci dalam kekisi. Apabila arus mengalir, sebatian itu diuraikan. Ion plumbum(II) bergerak ke katod, di mana ia menerima elektron dan terturun menjadi atom plumbum, yang terkumpul sebagai manik kelabu. Ion bromida bergerak ke anod, di mana ia kehilangan elektron dan teroksida menjadi molekul bromin, dibebaskan sebagai wasap perang. Kerana penurunan berlaku di katod dan pengoksidaan di anod, elektrolisis ialah proses redoks. Separuh persamaan elektrod ialah Pb²⁺ + 2e⁻ → Pb di katod dan 2Br⁻ → Br₂ + 2e⁻ di anod.

Kemahiran proses sains (gaya Kertas 3)

• Hipotesis. “Plumbum(II) bromida mengalirkan arus dan diuraikan olehnya hanya apabila lebur, bukan apabila pepejal.” Nyatakan hubungan yang boleh diuji antara keadaan dan pengaliran arus.
• Pemboleh ubah. Pemboleh ubah dimanipulasi ialah keadaan plumbum(II) bromida (pepejal atau lebur); pemboleh ubah bergerak balas ialah sama ada mentol menyala dan sama ada hasil terbentuk; pemboleh ubah dimalarkan ialah elektrod yang digunakan, voltan bekalan dan kuantiti sebatian.
• Membuat inferens. Daripada mentol menyala hanya selepas lebur, infer bahawa ion mesti bebas bergerak untuk sebatian itu mengalirkan arus.
• Mengenal pasti hasil. Manik kelabu bermakna plumbum dinyahcas di katod; gas perang berbau tajam bermakna bromin dinyahcas di anod.
• Definisi secara operasi. “Elektrolit ialah bahan yang mengalirkan arus dan diuraikan apabila lebur atau dalam larutan akueus, ditunjukkan di sini oleh plumbum(II) bromida lebur yang mengalirkan arus dan terurai kepada plumbum dan bromin.”

Langkah keselamatan

• Panaskan mangkuk pijar dalam kebuk wasap, kerana wasap bromin yang dibebaskan di anod toksik dan mencekik paru-paru.
• Pakai gogal keselamatan, kerana plumbum(II) bromida lebur panas dan boleh terpercik.
• Jangan sentuh mangkuk pijar atau tripod semasa atau sebaik selepas pemanasan, kerana ia kekal sangat panas.
• Kekalkan elektrod karbon berasingan, supaya litar tidak terpintas dan pemanasan kekal sekata.

Kesilapan lazim

• Tidak memanaskan dengan cukup kuat, jadi sebatian tidak lebur sepenuhnya dan mentol tidak pernah menyala, seolah-olah tiada elektrolisis berlaku.
• Membiarkan elektrod bersentuhan, yang memintaskan sel dan menghalang nyahcas yang betul di setiap elektrod.
• Menyedut wasap bromin dengan menjenguk ke atas mangkuk pijar dan bukan bekerja dalam kebuk wasap.
• Mengelirukan elektrod, dan menulis bahawa bromin terbentuk di katod atau plumbum di anod.
• Menganggap air terlibat dan menjangka gas di katod; di sini sebatian itu lebur, jadi plumbum sendiri yang dinyahcas.
• Memadamkan penunu terlalu awal sebelum sebatian benar-benar lebur, jadi manik plumbum tidak sempat terbentuk dan pelajar tersilap menyimpulkan tiada hasil di katod.
• Menulis rumus atau cas ion yang salah, seperti Pb⁺ atau Br²⁻, sehingga setengah persamaan tidak seimbang dan markah persamaan hilang.

Bagaimana kami membantu

Kelas Kimia SPM satu-ke-satu dalam talian kami, yang diajar dalam bahasa Inggeris, mengikat setiap pemerhatian kepada setengah persamaannya, supaya anda dapat menyatakan mengapa mentol hanya menyala apabila lebur dan menulis kedua-dua tindak balas elektrod tanpa teragak-agak. Yuran bermula dari RM50 sejam, dan pelajaran percubaan satu jam berbayar membolehkan anda menguji pendekatan dahulu. Kerana elektrolisis lebur menetapkan corak, penurunan di katod, pengoksidaan di anod, yang diteruskan ke setiap elektrolisis akueus dalam Kimia SPM, membetulkannya di sini menjadikan kes air yang lebih sukar jauh lebih mudah diramal.