KIMIA TINGKATAN
4
MODUL AMALI KIMIA TINGKATAN 4 TAHUN .......... HAK MILIK : ......................................... TOPIK STRUKTUR ATOM FORMULA DAN PERSAMAAN KIMIA
EKSPERIMEN 1.
Takat lebur dan takat beku naftalena.
formula empirik magnesium oksida
MODUL AMALI SAINS 1
KIMIA TINGKATAN
4
STRUKTUR ATOM Jirim Aktiviti 1 : Menentukan takat lebur dan takat beku naftalena. Takat lebur sesuatu bahan ialah suhu tetap di mana bahan itu dalam keadaan pepejal bertukar menjadi cecair pada tekanan tertentu manakala takat beku pula ialah suhu tetap di mana bahan itu dalam keadaan cecair bertukar menjadi pepejal pada tekanan tertentu. Takat lebur dan takat beku boleh digunakan untuk menguji ketulenan sesuatu bahan. Bahan yang tulen mempunyai satu nilai takat lebur dan takat beku yang tertentu. Manakala bahan tidak tulen melebur pada julat suhu bawah daripada takat beku bahan tulen itu. Bagaimanakah takat lebur dan takat beku suatu bahan ditentukan? Dalam aktiviti ini anda akan menentukan takat lebur dan takat beku naftalena. Naftalena sangat mudah terbakar.Oleh itu naftalena tidak dipanaskan secara terus, sebaliknya kukus air digunakan. Bahan : Serbuk naftalena Radas : Tabung didih , termometer (0-110 0C) , bikar 250 cm3 , kaki retort dengan pemegang retort , penunu Bunsen , jam randik , tungku kaki tiga , kasa dawai , kelalang kon . Prosedur : Termometer
Naftalena Air
Leburan naftalena Kelalang kon
Pemanasan naftalena
2
MODUL AMALI SAINS
Penyejukan naftalena
KIMIA TINGKATAN A
Pemanasan pepejal naftalena 1 2 3 4 5
B
4
Panaskan air di dalam bikar sehingga kira-kira 60 0C. Isikan serbuk naftalena ke dalam sebuah tabung didih sehingga 1/3 penuh. Panaskan naftalena dalam kukus air itu.Pastikan aras air lebih tinggi daripada aras naftalena. Kacau naftalena dengan termometer. Catatkan suhu naftalena pada tiap-tiap 30 saat bermula daripada suhu 60 0C hingga 90 0C. Kacau naftalena dengan termometer dari semasa ke semasa dengan perlahan-lahan.
Penyejukan cecair naftalena 1 Keluarkan tabung didih dalam bahagian A daripada kukus air. 2 Keringkan tabung didih itu.Masukkan tabung didih itu ke dalam sebuah kelalang kon. 3 Catatkan suhu naftalena pada tiap-tiap 30 saat sehingga suhu turun ke kira-kira 650C.Naftalena hendaklah sentiasa dikacau.
Data dan Pemerhatian : A
Pemanasan naftalena
Masa/ s Suhu/ 0C Masa/ s Suhu/ 0C
B
Penyejukan naftalena
Masa/ s Suhu/ 0C Masa/ s Suhu/ 0C Mentafsir Data : MODUL AMALI SAINS 3
KIMIA TINGKATAN
4 1
Lukiskan dua graf suhu melawan masa pada paksi yang berlainan bagi pemanasan dan penyejukan naftalena di muka surat 4 dan 5.
2 Berdasarkan graf yang dilukiskan, tentukan takat lebur dan takat beku bagi naftalena. Takat lebur : ……………………………………………… Takat beku : ………………………………………………
Pemanasan naftalena 4
MODUL AMALI SAINS
KIMIA TINGKATAN
4
Penyejukan naftalena
MODUL AMALI SAINS 5
KIMIA TINGKATAN
4
Perbincangan :
6
MODUL AMALI SAINS
KIMIA TINGKATAN
4
1 Apakah yang dimaksudkan dengan (a) takat beku? …………………………………………………………………………….................. (b) takat lebur? …………………………………………………………………………….................. 2 Mengapakah naftalena tidak dipanaskan secara terus? ……………………………………………………………………………....................... 3 Mengapakah kukus air digunakan untuk memanaskan pepejal naftalena dalam eksperimen ini? ……………………………………………………………………………....................... 4
Mengapakah cecair naftalena perlu dikacau semasa menyejuk? …………………………………………………………………………….......................
5
Bahagian tengah kedua-dua graf pemanasan dan penyejukan naftalena adalah hampir ufuk iaitu suhu tidak naik pada takat ini.Terangkan. Proses pemanasan : ……………………………………………………………………………..................... ……………………………………………………………………………..................... Proses penyejukan : ……………………………………………………………………………..................... …………………………………………………………………………….....................
Kesimpulan : ……………………………………………………………………………...........................
FORMULA DAN PERSAMAAN KIMIA MODUL AMALI SAINS 7
KIMIA TINGKATAN
4
Formula kimia Aktiviti 1 : Menentukan formula empirik magnesium oksida Untuk menentukan formula empirik magnesium oksida, jisim magnesium dan oksigen dalam magnesium oksida perlu diketahui. Dalam aktiviti ini magnesium yang diketahui jisimnya dibiarkan terbakar atau bertindak balas dengan oksigen dalam udara. Kemudian jisim magnesium oksida yang terhasil dapat ditentukan. Bahan : Pita magnesium , kertas pasir. Radas : Mangkuk pijar dengan tudung, penyepit, penunu Bunsen, tungku kaki tiga, alas segitiga tanah liat. Prosedur : Tudung Lid PitaMagnesium magnesium
Mangkuk pijar
ribbon
Mangku k
Panaskan
1 2 3
Timbang sebuah mangkuk pijar bersama-sama dengan tudungnya. Bersihkan 10 cm pita magnesium dengan kertas pasir. Gulungkan pita magnesium dan masukkan ke dalam mangkuk pijar.Timbang mangkuk dengan tudung bersama dengan kandungan. Sediakan radas seperti yang ditunjukkan dalam rajah di atas. Panaskan mangkuk pijar tanpa penutup dengan kuat.Sebaik sahaja magnesium mulai terbakar , tutup mangkuk pijar. Sekali sekala buka tudung mangkuk pijar dan tutup semula dengan cepat. Jangan biarkan wasap putih terbebas keluar. Apabila semua magnesium sudah terbakar , padamkan api penunu Bunsen. Timbang semula mangkuk pijar bersama-sama kandungannya apabila kesemuanya sejuk. Ulangi proses pemanasan, penyejukan dan penimbangan sehingga suatu jisim tetap diperolehi.
4 5 6 7 8 9 8
MODUL AMALI SAINS
KIMIA TINGKATAN
4
Data dan Pemerhatian Bahan/radas Mangkuk pijar + tudung
Jisim (g)
Mangkuk pijar + tudung + magnesium Mangkuk pijar + tudung + magnesium oksida Mentafsir Data 1 Berdasarkan keputusan di atas, hitungkan : (a) jisim (i)
magnesium : …………………………………………................................
(ii)
oksigen
: …………………………………………................................
(b) bilangan mol
2
(i)
magnesium : …………………………………………................................
(ii)
oksigen
: …………………………………………................................
Tentukan formula empirik magnesium oksida. ………………………………………………………………………...............................
Perbincangan : 1
Mengapakah pita magnesium perlu dibersihkan dengan kertas pasir? ………………………………………………………………………...............................
2
Mengapakah tudung mangkuk pijar perlu dibuka sekali sekala? ………………………………………………………………………...............................
3
(i) Nyatakan nama bagi wasap putih yang terhasil. ………………………………………………………………………..................... MODUL AMALI SAINS 9
KIMIA TINGKATAN
4
(ii) Mengapa perlu untuk tidak membiarkan sebarang wasap putih terbebas keluar daripada mangkuk pijar? ………………………………………………………………………..................... 4
Mengapakah proses pemanasan, penyejukan dan penimbangan diulangi sehingga mendapat suatu jisim yang tetap. ………………………………………………………………………...............................
5
Tuliskan persamaan bagi tindak balas antara magnesium dengan oksigen. ………………………………………………………………………...............................
Kesimpulan : ……………………………………………………………………….........................................
JADUAL BERKALA UNSUR 10
MODUL AMALI SAINS
KIMIA TINGKATAN
4
Unsur Kumpulan 1 Eksperimen 1 : Sifat kimia Unsur Kumpulan 1. Unsur Kumpulan 1 juga dikenali sebagai logam alkali. Unsur Kumpulan 1 bertindak balas cergas dengan air untuk menghasilkan larutan hidroksida logam yang bersifat alkali dan gas hidrogen. Unsur Kumpulan 1 juga bertindak balas dengan oksigen untuk menghasilkan oksida logam. Oksida logam yang terhasil boleh larut dalam air menghasilkan larutan hidroksida logam yang beralkali. Dalam eksperimen ini anda akan mengkaji sifat kimia dan kereaktifan logam alkali iaitu litium, natrium dan kalium melalui tindak balas logam-logam tersebut dengan air dan oksigen. Tujuan : Untuk mengkaji sifat kimia Unsur Kumpulan 1 melalui tindak balas unsurunsur itu dengan air dan oksigen. Pernyataan masalah : Bagaimanakah kereaktifan unsur-unsur Kumpulan 1 berubah apabila bertindak balas dengan air dan oksigen? Bahan : Litium, natrium, kalium, kertas litmus merah, balang gas berisi oksigen, kertas turas, air suling. Radas : Balang gas, pisau, besen, sudu balang gas. A : Tindak balas logam alkali dengan air. Hipotesis : Semakin ke bawah kedudukan logam alkali dalam Kumpulan 1, semakin reaktif tindak balas logam tersebut dengan air. Pembolehubah : Dimanipulasikan Bergerak balas Dimalarkan
: : :
Jenis logam alkali Kereaktifan tindak balas Air dan saiz logam alkali.
Prosedur : 1 2
Potong ketulan kecil litium menggunakan pisau . Keringkan permukaan berminyak litium dengan kertas turas. MODUL AMALI SAINS 11
4 3 4 5 6 7
KIMIA TINGKATAN Masukkan air suling ke dalam sebuah besen sehingga separuh penuh. Letakkan ketulan litium di atas permukaan air dalam besen. Apabila tindak balas berhenti, uji larutan yang terhasil dengan kertas litmus merah. Demonstrasi oleh guru : Guru kamu akan mengulangi langkah 1 hingga 4 menggunakan natrium dan kalium bagi menggantikan litium. Rekod semua pemerhatian dalam jadual.
Data dan Pemerhatian : Unsur Kumpulan 1
Pemerhatian
Litium
Natrium
Kalium
Mentafsir Data : Berdasarkan keputusan di atas, (a) nyatakan secara umum hasil -hasil tindak balas logam alkali dengan air. ……………………………………………………………………………………................. (b) susun unsur-unsur kumpulan 1 mengikut kereaktifan yang menaik. …………………………………………………………………………………….................
Perbincangan : 1
Tuliskan persamaan kimia bagi tindak balas antara (a) litium dengan air
12
: ………………………………………………………..........
MODUL AMALI SAINS
KIMIA TINGKATAN
2
4
(b) natrium dengan air
: ………………………………………………………..........
(c) kalium dengan air
: ………………………………………………………..........
Mengapakah kertas litmus berubah warna dalam eksperimen ini? …………………………………………………………………………………...............
3
Mengapakah eksperimen yang melibatkan natrium dan kalium dicadangkan dijalankan oleh guru bukannya murid-murid? …………………………………………………………………………………...............
4
Adakah logam-logam alkali menunjukkan sifat-sifat kimia yang sama? Berikan sebab bagi jawapan anda. …………………………………………………………………………………............... …………………………………………………………………………………...............
Kesimpulan : …………………………………………………………………………………...........................
B : Tindak balas logam alkali dengan gas oksigen Hipotesis : Semakin ke bawah kedudukan logam alkali dalam kumpulan 1, semakin reaktif tindak balas logam tersebut dengan oksigen. MODUL AMALI SAINS 13
4
KIMIA TINGKATAN
Pembolehubah : Dimanipulasikan Bergerak balas Dimalarkan
: : :
Jenis logam alkali Kereaktifan tindak balas Oksigen dan saiz logam alkali.
Prosedur : 1 2 3 4
Potong ketulan kecil litium menggunakan pisau . Keringkan permukaan berminyak litium dengan kertas turas. Letakkan ketulan litium dalam sudu balang gas. Panaskan ketulan litium dengan kuat sehingga terbakar. Dengan segera pindahkan sudu balang gas ke dalam balang gas yang mengandungi oksigen. 5 Apabila tindak balas berhenti, tuangkan 10 cm 3 air suling ke dalam balang gas. Goncang balang gas dan uji larutan yang terhasil dengan kertas litmus merah. 6 Demonstrasi guru : Guru kamu akan mengulangi langkah 1 hingga 5 menggunakan natrium dan kalium bagi menggantikan litium. 7 Rekod pemerhatian dalam jadual.
Data dan Pemerhatian Unsur Kumpulan 1
Pemerhatian
Litium
Natrium
Kalium
Mentafsir Data : Berdasarkan keputusan di atas, (a) nyatakan secara umum hasil -hasil tindak balas logam alkali dengan oksigen. 14
MODUL AMALI SAINS
KIMIA TINGKATAN
4
……………………………………………………………………………………................. (b) susun unsur-unsur Kumpulan 1 mengikut kereaktifan yang menaik. ……………………………………………………………………………………................. Perbincangan : 1 Tuliskan persamaan kimia bagi tindak balas antara : (a)
litium dengan oksigen
: ……………………………………………………….
(b)
natrium dengan oksigen : ……………………………………………………….
(c)
kalium dengan oksigen
: ……………………………………………………….
2 Tuliskan persamaan kimia bagi tindak balas hasil pembakaran litium dengan air. ………………………………………………………………………………................... 3
Adakah logam alkali menunjukkan sifat kimia yang sama? Terangkan.
……………………………………………………………………………….................. ………………………………………………………………………………...................
Kesimpulan : ……………………………………………………………………….........................................
ELEKTROKIMIA ELEKTROLISIS MODUL AMALI SAINS 15
4
KIMIA TINGKATAN
Eksperimen 1 : Mengkaji faktor kepekatan ion/elektrolit ke atas hasil elektrolisis larutan akueus natrium klorida Larutan akueus terhasil apabila bahan dilarutkan dalam air. Contohnya larutan akueus natrium klorida, NaCl terhasil apabila natrium klorida dilarutkan dalam air. Larutan akueus natrium klorida mengandungi ion-ion natrium, Na + dan ion-ion klorida, Cl- serta ion-ion hidrogen, H+ dan ion-ion hidroksida, OH- (daripada penceraian air) NaCl H2O
→ Na+ H+
+ +
ClOH-
Semasa elektrolisis, ion-ion klorida, Cl - dan ion-ion hidroksida, OH - akan bergerak ke anod sementara ion-ion hidrogen, H + dan ion-ion natrium, Na + bergerak ke katod. Ion manakah yang akan dipilih untuk dinyahcas di anod dan di katod? Ini kerana hanya satu jenis ion sahaja akan dipilih untuk dinyahcas di elektrod. Larutan elektrolit yang pekat akan menyebabkan kepekatan ion-ion daripada elektrolit dalam larutan adalah tinggi. Contohnya, larutan akueus natrium klorida pekat mengandungi kepekatan ion klorida yang tinggi berbanding ion hidroksida dalam larutannya. Bagaimanakah kepekatan ion mempengaruhi pemilihan ion untuk dinyahcas di elektrod? Pernyataan masalah : Bagaimanakah kepekatan ion klorida, Cl- mempengaruhi pemilihan nyahcas ion di elektrod semasa elektrolisis larutan natrium klorida, NaCl? Hipotesis : Apabila kepekatan larutan natrium klorida tinggi, ion klorida akan dipilih untuk dinyahcas di elektrod (anod) semasa elektrolisis larutan natrium klorida. Pembolehubah : Dimanipulasikan Bergerak balas Dimalarkan Bahan
Radas
16
: : :
Kepekatan ion klorida Ion dinyahcas di elektrod Jenis elektrolit/larutan natrium klorida, jenis elektrod/elektrod karbon : Larutan akueus natrium klorida, NaCl, 0.001 mol dm -3, larutan akueus natrium klorida, NaCl, 1.0 mol dm-3, kertas litmus merah, kayu uji : Bateri, elektrod karbon, sel elektrolisis, wayar penyambung dengan klip buaya, ammeter, tabung uji dan suis.
MODUL AMALI SAINS
KIMIA TINGKATAN Prosedur
4
:
Elektrod karbon
Larutan natrium klorida 1.0 mol dm-3
A A
Elektrolisis larutan akueus natrium klorida, NaCl, 0.001 mol dm -3 1 2 3 4 5
B
Isikan sel elektrolisis dengan larutan akueus natrium klorida, NaCl, 0.001 mol dm-3 sehingga separuh penuh. Susunkan radas seperti rajah di atas. Hidupkan suis untuk alirkan arus elektrik selama 20 minit. Uji gas yang dibebaskan di anod dengan menggunakan kayu uji berbara dan uji gas di katod dengan menggunakan kayu uji menyala. Catatkan pemerhatian anda.
Elekrolisis larutan akueus natrium klorida, NaCl, 1.0 mol dm -3 6
7 8
Ulangi langkah 1 hingga 3 dengan menggunakan larutan akueus natrium klorida, NaCl, 1.0 mol dm-3 bagi menggantikan larutan natrium klorida, NaCl, 0.001 mol dm-3. Uji gas yang dibebaskan di anod dengan menggunakan kertas litmus biru lembap dan uji gas di katod dengan menggunakan kayu uji menyala. Catatkan pemerhatian anda.
Data dan Pemerhatian : Larutan
Pemerhatian Di anod
Di katod
MODUL AMALI SAINS 17
4
KIMIA TINGKATAN
Larutan natrium klorida, NaCl, 0.001 mol dm-3
Larutan natrium klorida, NaCl, 1.0 mol dm-3
Perbincangan : 1
Berdasarkan kepada eksperimen di atas, lengkapkan jadual di bawah. Larutan natrium klorida, NaCl, 0.001 mol dm-3
Larutan
Larutan natrium klorida, NaCl, 1.0 mol dm-3
Ion-ion yang hadir Ion- ion yang bergerak ke elektrod
Anod
Ion yang di nyahcas di elektrod
Anod
Setengah persamaan di elektrod
Anod
Katod
Katod
Katod Anod
Hasil elektrolisis di elektrod
Katod
Kesimpulan : …………………………………………………………………………………………………..
18
MODUL AMALI SAINS
KIMIA TINGKATAN
4
………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………..
Eksperimen 2 : Mengkaji faktor jenis elektrod ke atas hasil elektrolisis larutan akueus kuprum(II) sulfat, CuSO4
MODUL AMALI SAINS 19
4
KIMIA TINGKATAN
Jenis elektrod yang digunakan semasa elektrolisis akan mempengaruhi jenis ion yang dinyahcas. Ini bermakna hasil elektrolisis bergantung kepada jenis elektrod yang digunakan. Larutan akueus kuprum(II) sulfat, CuSO 4 mengandungi ion-ion kuprum(II), Cu 2+, ion-ion sulfat, SO42-, ion-ion hidrogen, H+, dan ion-ion hidroksida, OHCuSO4 H2O
→
Cu2+ H+
+ +
SO42OH-
Ion-ion sulfat, SO42- dan ion-ion hidroksida, OH - akan bergerak ke anod sementara ionion kuprum(II), Cu2+ dan ion-ion hidrogen, H+ akan bergerak ke katod. Apakah ion-ion yang anda jangkakan akan dipilih untuk dinyahcas di elektrod jika elektrod kuprum digunakan semasa elektrolisis?. Pernyataan masalah Bagaimanakah jenis elektrod mempengaruhi pemilihan ion untuk dinyahcas di elektrod? Hipotesis Apabila elektrod kuprum digunakan selain daripada elektrod karbon, jenis hasil yang terbentuk di anod adalah berbeza. Pembolehubah dimanipulasikan Jenis elektrod Pembolehubah bergerak balas Hasil elektrolisis di anod Pembolehubah dimalarkan Kepekatan larutan kuprum(II) sulfat Bahan Larutan kuprum(II) sulfat, 1.0 mol dm-3 Radas Bateri, sel elektrolisis, elektrod karbon, elektrod kuprum, wayar penyambung dengan klip buaya, ammeter Prosedur 20
MODUL AMALI SAINS
KIMIA TINGKATAN
4
Elektrod karbon
Larutan kuprum(II) sulfat, 1.0 mol dm-3
A
A
Elektrolisis larutan kuprum(II) sulfat, CuSO4 dengan menggunakan elektrod karbon 1 2 3 4 5
B
Isikan sel elektrolisis dengan larutan kuprum(II) sulfat, 1.0 mol dm -3 sehingga separuh penuh Susunkan radas seperti rajah di atas. Hidupkan suis untuk alirkan arus elektrik selama 15 minit. Uji gas yang dibebaskan di anod dengan menggunakan kayu uji berbara. Catatkan pemerhatian di anod dan di katod serta warna elektrolit.
Elektrolisis larutan kuprum(II) sulfat, CuSO4 dengan menggunakan elektrod kuprum 6 7 8
Bersihkan kepingan kuprum dengan menggunakan kertas pasir Ulangi langkah 1 hingga 3 dengan menggunakan elektrod kuprum bagi menggantikan elektrod karbon Catatkan pemerhatian di anod dan di katod serta warna elektrolit.
Data dan Pemerhatian Jenis elektrod
Di anod
Pemerhatian Di katod
Warna elektrolit
Karbon MODUL AMALI SAINS 21
4
KIMIA TINGKATAN
Kuprum
Perbincangan 1
Berdasarkan kepada eksperimen di atas, lengkapkan jadual di bawah.
Jenis elektrod Ion-ion yang hadir Ion- ion yang bergerak ke elektrod
Karbon
Kuprum
Anod Katod Anod
Ion yang di nyah cas di elektrod Setengah persamaan di elektrod
Katod Anod Katod Anod
Hasil elektrolisis di elektrod
2.
Katod
Nyatakan perubahan warna larutan kuprum(II) sulfat, CuSO 4 dalam eksperimen B. Terangkan jawapan anda? ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... .........................................................................................................................
22
MODUL AMALI SAINS
KIMIA TINGKATAN
4
Kesimpulan ………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………..
Siri Elektrokimia Eksperimen : Membina siri elektrokimia dengan mengukur perbezaan voltan pasangan logam dalam sel kimia (sel ringkas)
MODUL AMALI SAINS 23
4
KIMIA TINGKATAN
Siri elektrokimia ialah susunan logam-logam mengikut tertib kecenderungan logam membebaskan elektron untuk membentuk ion (kation). Siri elektrokimia dibina berdasarkan kepada (i) perbezaan voltan pasangan logam dalam sel kimia (ii) kebolehan logam menyesarkan logam lain daripada larutan garamnya. Sel kimia dapat dibina dengan mencelupkan dua kepingan logam berlainan ke dalam suatu elektrolit. Logam yang lebih elektropositif mempunyai kecenderungan yang lebih tinggi membebaskan elektron dan logam ini bertindak sebagai terminal negatif. Jika logam A lebih elektropositif daripada logam B, maka A berada di atas B dalam siri elektrokimia. Apabila kedudukan dua buah logam berada lebih jauh antara satu sama lain dalam siri elektrokimia maka nilai voltan semakin tinggi. Pernyataan masalah Bagaimanakah siri elektrokimia dapat dibina daripada perbezaan voltan pasangan logam dalam sel ringkas? Hipotesis Semakin jauh kedudukan dua logam dalam siri elektrokimia, semakin tinggi nilai voltan. Pembolehubah dimanipulasikan Pasangan logam Pembolehubah bergerak balas Nilai voltan // Beza upaya Pembolehubah dimalarkan Jenis elektrolit // larutan kuprum(II) sulfat, kepekatan elektrolit/kuprum sulfat, elektrod kuprum
Bahan Larutan kuprum(II) sulfat 1.0 mol dm-3, kepingan kuprum, kepingan zink, pita magnesium, kepingan ferum, kepingan aluminium dan kepingan plumbum. Radas 24
MODUL AMALI SAINS
KIMIA TINGKATAN
4
Voltmeter, bikar, wayar penyambung dengan klip buaya, dan kertas pasir.
Prosedur
Cu
Zn Larutan kuprum(II) sulfat, 1.0 mol dm-3
1 2 3 4 5 6
Bersihkan setiap kepingan logam dengan kertas pasir untuk menyingkirkan lapisan oksida pada permukaan logam. Tuangkan 100 cm3 larutan kuprum(II) sulfat, CuSO4 1.0 mol dm-3 ke dalam sebuah bikar. Sediakan sebuah sel ringkas dengan susunan radas seperti di atas. Celupkan kepingan kuprum, Cu dan kepingan zink, Zn ke dalam larutan kuprum(II) sulfat dalam bikar. Hidupkan suis dan rekodkan bacaan maksimum pada voltmeter. Ulangi langkah 2 hingga 5 dengan menggunakan pita magnesium, kepingan ferum, kepingan aluminium dan kepingan plumbum secara bergilir-gilir bagi menggantikan logam zink.
Data dan Pemerhatian Pasangan logam Kuprum – zink Kuprum – magnesium Kuprum – ferum Kuprum – aluminium Kuprum – plumbum Mentafsir data 1
Bacaan voltan/V
Terminal negatf
Berdasarkan kepada eksperimen di atas, lengkapkan jadual di bawah.
Pasangan logam
Setengah persamaan di terminal negatif
Setengah persamaan di terminal positif
Persamaan tindak balas keseluruhan
MODUL AMALI SAINS 25
4
KIMIA TINGKATAN
Kuprum – zink Kuprum – magnesium Kuprum – ferum Kuprum – aluminium Kuprum – plumbum 2
Berdasarkan keputusan eksperimen di atas, susun logam mengikut tertib keelektropositifan menurun. ...........................................................................................................................
Kesimpulan ………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………..
ASID DAN BES Aktiviti Makmal : Menentukan takat akhir pentitratan semasa peneutralan larutan natrium hidroksida dengan asid hidroklorik. Kaedah pentitratan digunakan untuk memastikan semua asid bertindak balas lengkap dengan semua alkali. Pentitratan asid-bes juga merupakan satu kaedah menentukan kepekatan larutan asid atau alkali di mana kepekatan salah satu bahan larutan tersebut diketahui. 26
MODUL AMALI SAINS
KIMIA TINGKATAN
4
Peneutralan adalah lengkap apabila bilangan mol ion hidrogen, H +, daripada larutan asid adalah sama dengan bilangan mol ion hidroksida, OH -, daripada larutan alkali. Takat di mana keadaan tersebut tercapai dikenali sebagai takat kesetaraan. Ini bermakna takat akhir pentitratan telah dicapai. Takat akhir pentitratan dapat dikesan dengan menggunakan suatu penunjuk. Penunjuk akan bertukar warna pada takat akhir pentitratan. Takat akhir ialah isi padu asid yang ditambah untuk meneutralkan larutan bes dengan sempurna. Contoh penunjuk yang biasa digunakan dalam kaedah pentitratan ialah fenolftalein dan metil jingga. Medium Alkali Neutral Asid
Warna fenolftalein Merah jambu Tanpa warna Tanpa warna
Warna metil jingga Kuning Jingga Merah
Persamaan kimia yang terlibat ialah HCl + NaOH → NaCl + H 2O Persamaan ion yang terlibat ialah H+ + OH- → H2O 1 mol asid hidroklorik bertindak balas dengan 1 mol sodium hidroksida menghasilkan 1 mol natrium klorida dan 1 mol air. Bilangan mol asid = kepekatan (molariti) asid x isipadu asid = 1 Bilangan mol bes kepekatan (molariti) bes x isipadu bes 1
Bahan Larutan asid hidroklorik, HCl, 1.0 mol dm-3 , larutan natrium hidroksida, NaOH, 1.0 mol dm-3 , penunjuk fenolftalein, air suling. Radas Pipet 25.0 cm3, pengisi pipet, buret, kelalang kon 250 cm 3, kaki retort dengan pengapit, jubin putih. Prosedur
MODUL AMALI SAINS 27
4
KIMIA TINGKATAN Asid hidroklorik
25.0 cm3 larutan natrium hidroksida + fenolftalein Bersihkan pipet 25.0 cm3 dengan air suling dan kemudian bilas dengan sedikit larutan natrium hidroksida, NaOH, 1.0 mol dm-3. 2 Pindahkan 25.0 cm3 larutan natrium hidroksida, NaOH, 1.0 mol dm-3 dengan menggunakan pipet 25.0 cm3 ke dalam kelalang kon yang bersih. Tambahkan 3 titik fenolftalein. Rekodkan warna larutan. 3 Bersihkan buret dengan air suling dan kemudian bilas dengan dengan sedikit asid hidroklorik , HCl, 1.0 mol dm-3. 4 Isi buret dengan larutan asid hidroklorik, HCl, 1.0 mol dm -3 dan apitkan pada kaki retort. 5 Rekodkan bacaan awal buret. 6 Letakkan kelalang kon yang mengandungi 25.0 cm 3 larutan natrium hidroksida daripada langkah 2 di atas jubin putih yang diletakkan di bawah buret. 7 Buka pili buret dan alirkan larutan asid hidroklorik, HCl, 1.0 mol dm -3 sedikit demi sedikit daripada buret ke dalam kelalang kon sambil menggoncang kelalang kon. 8 Hentikan penambahan asid hdroklorik daripada buret sebaik sahaja warna larutan dalam kelalang kon berubah menjadi tanpa warna. 9 Rekodkan bacaan akhir buret. 10 Ulangi langkah 1 hingga 9 sebanyak 3 kali. 1
Data dan Pemerhatian No pentitratan Bacaan akhir buret / cm3 Bacaan awal buret / cm3 Isipadu asid hidroklorik / cm3
1 (kasar)
Mentafsir Data 28
MODUL AMALI SAINS
2
3
4
KIMIA TINGKATAN
4
1. Hitung isipadu larutan asid hidroklorik yang digunakan.
2. Berapakah isipadu larutan asid hdroklorik, HCl diperlukan dengan tepat pada takat akhir untuk meneutralkan 25.0 cm 3 larutan natrium hidroksida, NaOH, 1.0 mol dm-3? ............................................................................................................................
3. Tulis persamaan kimia bagi tindak balas yang berlaku dalam pentitratan asidbes di atas. ............................................................................................................................ 4. Hitung kepekatan larutan asid hidroklorik, HCl yang digunakan dalam unit mol dm-3 [anggapkan kepekatan asid hidroklorik yang diberi tidak diketahui]
5. Mengapakah buret dibilas dengan larutan asid hidroklorik yang digunakan dalam langkah 3? ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ MODUL AMALI SAINS 29
KIMIA TINGKATAN
4
6. Mengapakah jubin warna putih digunakan dalam aktiviti ini? ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ 7. Nyatakan perubahan warna pada takat akhir pentitratan di atas. ............................................................................................................................
8. Aktiviti yang sama diulang dengan menggantikan asid hidroklorik, HCl, 1.0 mol dm-3 dengan asid sulfurik, H2SO4 1.0 mol dm-3 (i)
Ramalkan isipadu asid sulfurik, H2SO4 1.0 mol dm-3 diperlukan untuk meneutralkan 25.0 cm3 larutan natrium hidroksida, NaOH, 1.0 mol dm -3 .................................................................................................................
(ii)
Terangkan jawapan anda dalam 8(i) di atas ................................................................................................................. .................................................................................................................
Kesimpulan ………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………..
30
MODUL AMALI SAINS
KIMIA TINGKATAN
4
MODUL AMALI SAINS 31
KIMIA TINGKATAN
4
GARAM Garam larut Aktiviti 1: Menyediakan garam kuprum(II) sulfat. Garam larut dapat disediakan melalui tindak balas asid dengan oksida logam (bes tak larut). Acid + oksida logam
→ garam + air
Oksida logam berlebihan ditambahkan kepada suatu isipadu tetap asid bagi meneutralkan asid tersebut. Bes yang tidak bertindak balas dengan asid boleh disingkirkan melalui penurasan. Hasil turasan adalah garam larut yang seterusnya dipanaskan sehingga tepu dan disejukkan untuk menghablurkan garam tersebut. Bahan: Larutan asid sulfurik, H2SO4, 2 mol dm-3, serbuk kuprum(II) oksida, CuO Radas: Bikar, rod kaca, corong turas, kaki retort dan pengapit, penunu Bunsen, kelalang kon, kertas turas, kasa dawai, tungku kaki tiga, mangkuk penyejat, silinder penyukat, spatula. Prosedur: Serbuk kuprum(II) oksida
50 cm3 asid sulfurik 2.0 mol dm-3
Kuprum(II) oksida berlebihan Larutan garam
Larutan garam Panaskan
1. Tuangkan 50 cm3 larutan asid sulfurik, H2SO4 , 2 mol dm-3 ke dalam bikar. Hangatkan asid tersebut. 2. Dengan menggunakan spatula, tambahkan serbuk kuprum(II) oksida sedikit demi sedikit ke dalam asid. Kacau campuran supaya sekata. 3. Teruskan menambah kuprum(II) oksida sehingga sebahagiannya tidak lagi larut. 4. Singkirkan kuprum(II) oksida yang tidak bertindakbalas melalui penurasan. 32
MODUL AMALI SAINS
KIMIA TINGKATAN
4
5. Tuangkan hasil turasan ke dalam mangkuk penyejat. Panaskan dengan perlahan-lahan larutan garam itu untuk menghasilkan larutan tepu. 6. Sejukkan larutan tepu tersebut sehingga hablur terbentuk. 7. Turaskan hablur kuprum(II) sulfat. Data dan pemerhatian Warna hablur garam yang terhasil: ...............................................................................
Perbincangan 1. Apakah yang kamu perhatikan apabila kuprum(II) oksida ditambahkan ke dalam larutan asid sulfurik? ............................................................................................................................ 2. Tuliskan persamaan kimia bagi tindak balas di antara kuprum(II) oksida dan asid sulfurik. ............................................................................................................................ 3. Mengapakah serbuk kuprum(II) oksida ditambahkan sehingga berlebihan. ............................................................................................................................ 4. Nyatakan bahan lain yang boleh ditindak balaskan dengan asid sulfurik bagi menghasilkan garam kuprum(II) sulfat, CuSO4. ............................................................................................................................ 5. Namakan jenis tindak balas dalam penyediaan garam kuprum(II) sulfat, CuSO 4 di atas. ............................................................................................................................ 6. Beri satu contoh tindak balas lain dalam penyediaan garam . ............................................................................................................................
MODUL AMALI SAINS 33
4
KIMIA TINGKATAN
Garam tak larut Eksperiment : Membina persamaan ion bagi pembentukan plumbum(II) kromat(VI), PbCrO4. Garam tidak larut dapat disediakan melalui tindak balas penguraian ganda dua. Tindak balas penguraian ganda ialah tindak balas di mana ion-ion bahan tindak balas saling bertukar untuk membentuk dua sebatian baru. Kedua-dua bahan mesti larut supaya terdapat ion-ion bebas yang hadir yang dapat bertindak balas antara satu dengan yang lain. Persamaan ion ialah persamaan yang menunjukkan ion-ion yang mengalami perubahan dalam sesuatu tindak balas. Persamaan ion bagi pembentukan suatu garam tak larut dapat ditentukan secara eksperimen melalui kaedah perubahan berterusan.
34
MODUL AMALI SAINS
KIMIA TINGKATAN
4
Penyataan masalah: Bagaimanakah menentukan persamaan ion bagi pembentukan plumbum(II) kromat(VI)? Hipotesis: Jika isipadu larutan kalium kromat(VI) bertambah, maka ketinggian mendakan kuning plumbum(II) kromat(VI) akan bertambah. Pemboleh ubah: Dimanipulasi : Isipadu larutan kalium kromat(VI) Bergerak balas: Ketinggian ketinggian mendakan kuning plumbum(II) kromat(VI) akan bertambah. Dimalarkan : Isipadu dan kepekatan larutan plumbum(II) nitrat, kepekatan larutan kalium kromat(VI), saiz tabung uji. Bahan: Larutan plumbum(II) nitrat, 0.5 mol dm-3, larutan kalium kromat(VI), 0.5 mol dm-3 Radas: 7 tabung uji, rak tabung uji, buret, rod kaca, pembaris meter, penyumbat. Prosedur: 1. Label 7 tabung uji yang sama saiz dari nombor 1 hingga 7 dan letakkan dalam rak tabung uji. 2. Isikan buret dengan larutan plumbum(II) nitrat, 0.5 mol dm -3. Alirkan 5.00 cm3 larutan plumbum(II) nitrat ke dalam setiap tabung uji. 3. Isikan buret yang kedua dengan larutan kalium kromat(VI), 0.5 mol dm -3. Tambahkan larutan kalium kromat(VI) ke dalam setiap tabung uji mengikut isipadu yang ditetapkan dalam Jadual 1. 4. Tutup setiap tabung uji dan goncangkan dengan sekata. 5. Biarkan selama setengah jam supaya mendakan itu mendap. 6. Ukur ketinggian mendakan dalam setiap tabung uji. 7. Catatkan warna larutan di atas mendakan dalam setiap tabung uji. 8. Rekodkan bacaan dan pemerhatian seperti dalam Jadual 1. Data dan Pemerhatian Tabung uji 1 2 3 4 5 6 7 Isipadu larutan plumbum(II) 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 nitrat, 0.5 mol dm-3 (cm3) Isipadu larutan kalium 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 kromat(VI), 0.5 mol dm-3 (cm3) Ketinggian mendakan (cm) Warna larutan di atas mendakan Jadual 1 MODUL AMALI SAINS 35
4
KIMIA TINGKATAN
Mentafsir data 1. Plotkan graf ketinggian mendakan melawan isipadu larutan kalium kromat(VI) di muka surat 35. 2. Hitung bilangan mol ion plumbum(II) dalam setiap tabung uji.
3. Daripada graf, tentukan isipadu larutan kalium kromat(VI) yang bertindak balas lengkap dengan 5.00 cm3 larutan plumbum(II) nitrat. Terangkan jawapan anda. .................................................................................................................................. ..................................................................................................................................
36
MODUL AMALI SAINS
KIMIA TINGKATAN
4
4. Hitung bilangan mol kalium kromat(VI) yang bertindak balas lengkap dengan 5.00 cm3 larutan plumbum(II) nitrat.
5. Hitung bilangan mol ion kromat yang akan bergabung dengan 1 mol ion plumbum(II).
6. Berdasarkan jawapan anda di (4), bina satu persamaan ion bagi pembentukan plumbum(II) kromat(VI). .................................................................................................................................. Perbincangan 1. Tabung uji yang sama diameter mesti digunakan. Mengapa? MODUL AMALI SAINS 37
4
KIMIA TINGKATAN
.................................................................................................................................. 2. Apakah warna (a) larutan kalium kromat .......................................................................................................................... (b) larutan plumbum(II) nitrat .......................................................................................................................... (c) plumbum(II) kromat(VI) ..........................................................................................................................
3. Tuliskan persamaan kimia bagi tindak balas antara plumbum(II) nitrat dengan kalium kromat(VI). .................................................................................................................................. 4. Mengapakah isipadu larutan plumbum(II) nitrat dimalarkan? .................................................................................................................................. 5. Isipadu kalium kromat(VI) yang berbeza ditambahkan kepada setiap tabung uji. Mengapa? .................................................................................................................................. Kesimpulan ....................................................................................................................................... .......................................................................................................................................
38
MODUL AMALI SAINS
KIMIA TINGKATAN
4
Aktiviti 2 : Menguji kehadiran anion-anion dalam larutan akueus garam. Kehadiran anion-anion boleh dikenalpasti daripada gas-gas yang terbebas apabila sesuatu garam dipanaskan. Selain itu, kita juga boleh mengenalpasti kehadiran anion dengan cara menjalankan ujian ke atas larutan garam akues. Dalam aktiviti ini, kehadiran anion seperti ion karbonat, CO 32-, ion klorida, Cl-, ion sulfat, SO42- dan ion nitrat, NO3- dalam larutan garam akues akan dikenalpasti. Bahan : Tabung uji, spatula, rod kaca, tiub penyambung, penunu Bunsen, penyepit, penyumbat. Radas: Larutan natrium karbonat, Na2CO3, 1 mol dm-3, larutan natrium klorida, NaCl, 1 mol dm-3, larutan natrium sulfat, Na2SO4, 1 mol dm-3, larutan natrium nitrat, NaNO3, 1 mol dm-3, larutan ferum(II) sulfat , FeSO4, 1 mol dm-3, larutan argentum nitrat, AgNO3, 0.1 mol dm-3, larutan barium klorida, BaCl2, 1 mol dm-3, larutan asid sulfurik, H2SO4, 1 mol dm-3, larutan asid hidroklorik, HCl, 2 mol dm-3, larutan asid nitrik, HNO3, 2 mol dm-3, kertas litmus merah, larutan asid sulfurik, H2SO4 pekat, air kapur. Prosedur: (a) Ion karbonat, CO32MODUL AMALI SAINS 39
KIMIA TINGKATAN
4
1. Tuangkan 3 cm3 larutan natrium karbonat, Na2CO3 ke dalam tabung uji. 2. Tambahkan asid hidroklorik, HCl cair. 3. Alirkan gas yang terbebas ke dalam air kapur. (b) Ion klorida, Cl1. 2. 3.
Tuangkan 2 cm3 larutan natrium klorida, NaCl ke dalam tabung uji. Tambahkan asid nitrik, HNO3 air. Kemudian tambahkan 2 cm3 larutan argentum nitrat, AgNO3
(c) Ion sulfat, SO421. Tuangkan 2 cm3 larutan natrium sulfat, Na2SO4 ke dalam tabung uji. 2. Tambahkan asid hidroklorik, HCl cair. 3. Kemudian tambahkan 2 cm3 larutan barium klorida, BaCl2.
(d) Ion nitrat, NO31. Tuangkan 2 cm3 larutan natrium nitrat, NaNO3 ke dalam tabung uji. 2. Asidkan larutan tersebut dengan menambahkan 2 cm 3 asid sulfurik, H2SO4 cair ke dalam tabung uji. 3. Kemudian tambahkan 2 cm3 larutan ferum(II) sulfat, FeSO4. Goncangkan supaya sekata. 4. Condongkan tabung uji dan dengan berhati-hati tambahkan asid sulfurik, H 2SO4 pekat supaya mengalir mengikut dinding tabung uji. Jangan goncang tabung uji tersebut. Data dan pemerhatian Anion Ion karbonat, CO32Ion klorida, ClIon sulfat, SO42Ion nitrat, NO3-
Perbincangan 40
MODUL AMALI SAINS
Pemerhatian
Inferen
KIMIA TINGKATAN 1.
4
Tuliskan persamaan ion bagi tindak balas antara asid dan ion karbonat, CO 32............................................................................................................................
2.
Dalam ujian bagi ion klorida, Cl-, ion sulfat, SO42- dan ion nitrat, NO3-, larutan mesti ditambahkan dengan asid terlebih dahulu sebelum menambahkan reagen lain. Mengapa? ............................................................................................................................
3.
Lengkapkan jadual berikut: Ujian
Namakan mendakan putih yang terhasil
Tuliskan persamaan ion bagi tindak balas berlaku
Ion klorida, ClIon sulfat, SO42-
MODUL AMALI SAINS 41
4
KIMIA TINGKATAN
Aktiviti 3 : Menguji kehadiran kation-kation dalam larutan akueus garam. Kehadiran kation-kation dalam larutan garam akueus boleh dikesan menggunakan dua larutan alkali biasa iaitu larutan natrium hidroksida, NaOH dan larutan ammonia, NH 3. Fungsi alkali-alkali tersebut adalah untuk menghasilkan suatu hidroksida logam. Ion logam + ion hidroksida
hidroksida logam
Bahan: Larutan aluminium nitrat, Al(NO3)3, 1 mol dm-3, larutan kalsium nitrat, Ca(NO3)2, 1 mol dm-3, larutan kuprum(II) sulfat, CuSO4, larutan ferum(II) sulfat, FeSO4, larutan ferum(III) klorida, FeCl3, larutan plumbum(II) nitrat, Pb(NO3)2, 1 mol dm-3, larutan magnesium nitrat, Mg(NO3)2, 1 mol dm-3, larutan zink nitrat, Zn(NO3)2, 1 mol dm-3, larutan ammonium klorida, NH4Cl, 1 mol dm-3, larutan natrium hidroksida, NaOH, 2 mol dm-3, larutan ammonia, NH3, 2 mol dm-3 Radas: Tabung uji, bikar, penitis, penunu Bunsen, kertas litmus merah. Prosedur: (A) Menggunakan larutan natrium hidroksida, NaOH 1. Tuangkan 2 cm3 larutan aluminium nitrat, Al(NO3)3 ke dalam tabung uji. 42
MODUL AMALI SAINS
KIMIA TINGKATAN
4
2. Menggunakan penitis, tambahkan beberapa titis larutan natrium hidroksida, NaOH ke dalam tabung uji. Goncang supaya sekata. 3. Perhatikan (a) samada mendakan terbentuk (b) warna mendakan yang terbentuk 4. Jika mendakan terbentuk, teruskan menambahkan larutan natrium hidroksida, NaOH sehingga tiada sebarang perubahan berlaku. Pastikan campuran tersebut digoncang dengan sekata. 5. Perhatikan samada mendakan itu larut dalam larutan natrium hidroksida, NaOH berlebihan. 6. Ulangi langkah-langkah 1 hingga 5 dengan menggunakan larutan-larutan kation yang disenaraikan dalam Jadual 3 untuk menggantikan larutan aluminium nitrat, Al(NO3)3. 7. Rekodkan pemerhatian-pemerhatian. (B) Menggunakan larutan ammonia, NH3 1. Ulangi langkah-langkah 1 hingga 7 dalam Bahagian A dengan menggunakan larutan ammonia, NH3 untuk menggantikan larutan natrium hidroksida, NaOH. 2. Rekodkan pemerhatian-pemerhatian. Data dan pemerhatian
Larutan kation
Kation
Pemerhatian Larutan natrium Larutan ammonia, hidroksida, NaOH NH3
Aluminium nitrat, Al(NO3)3 Kalsium nitrat, Ca(NO3)2 Kuprum(II) sulfat, CuSO4 Ferum(II) sulfat, FeSO4 Ferum(III) klorida, FeCl3 MODUL AMALI SAINS 43
KIMIA TINGKATAN
4
Plumbum(II) nitrat, Pb(NO3)2 Magnesium nitrat, Mg(NO3)2 Zink nitrat, Zn(NO3)2 Ammonium klorida, NH4Cl
Perbincangan 1. Senaraikan kation-kation yang bertindak balas dengan kedua-dua alkali yang menghasilkan: Nama kation
Tuliskan persamaan ion bagi pembentukan mendakan
Mendakan hijau Mendakan perang Mendakan biru 2. (i) Nyatakan kation yang bertindak balas dengan kedua-dua alkali yang membentuk mendakan putih yang tidak larut dalam alkali berlebihan. ........................................................................................................................ (ii) Tuliskan persamaan ion bagi pembentukan mendakan putih di 2 (i). ....................................................................................................................... 3. (i) Nyatakan kation yang bertindak balas dengan kedua-dua alkali yang membentuk mendakan putih yang larut dalam alkali berlebihan. ........................................................................................................................ (ii) Tuliskan persamaan ion bagi pembentukan mendakan putih di 3 (i). ....................................................................................................................... 44
MODUL AMALI SAINS
KIMIA TINGKATAN
4
4. Kation yang manakah membentuk mendakan yang larut dalam larutan ammonia, NH3 menghasilkan larutan biru gelap? ............................................................................................................................ 5. Kation yang manakah membentuk mendakan yang larut dalam larutan ammonia, NH3 menghasilkan larutan tidak berwarna? ............................................................................................................................ 6. Bolehkah kita hanya menggunakan dua reagen seperti larutan natrium hidroksia, NaOH dan larutan ammonia, NH3 untuk membezakan dan mengenalpasti semua kation-kation di atas? Terangkan jawapan anda. ............................................................................................................................ ...........................................................................................................................
MODUL AMALI SAINS 45
