Chemistry Chapter 6 Form 4（Part III）

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Part 3: Constructing the Electrochemical Series

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我们都知道 Electrochemical Series 的排法，要背都能够背了，对吗？不过万一课本没有写，又没有人告诉我们，我们怎么知道 Ions 在 Electrochemical Series 里面的位置？对了！做实验。

Electrochemical Series can be constructed based on... [ Experiment ]
i. The potential difference between two metals
ii. The ability of a metal to displace another metal

Practical Book pg 76~80 都有这两个实验，可以去看看^^ 下面则是一些和实验有关联，可能会遇到的题目。

Potential Difference
刚才我们说，把两个 ES 里面高低不同的 Metal 当作 Electrode，就会产生电流，Voltmeter 就会有 reading……对不对？

Voltmeter reading = Potential Difference

其实，两种金属在 ES 里面的差距越远，Voltmeter 的 reading 就会越高！所以，我们可以根据 Voltmeter reading 的差距来判断两个金属之间的距离。现在我们要知道 P Q R S 四种金属在 Electrochemical Series 里面的排列，就轮流把它们放在 Voltaic Cell 里面用作 Electrode。

真正我们应该固定其中一个 Electrode，比如金属 P 成为其中一个 Electrode，然后另外三个金属轮流用作另一个 Electrode，这样的话比较有条理。不过，我不肯，我要乱乱来！

（选两个金属放下去，然后读他的 Voltmeter reading xD 当然，放下去的时候我们不知道谁是 Negative terminal，我想需要观察 Electrode 的变化才能肯定~）

通过实验，我们会得到一个表格：

通过这个表格，我们就可以排高低了。首先，我们要弄清楚 Positive 和 Negative terminal，因为 Negative 的会在上面。接下来，我们知道距离越远， Potential Difference 就会越高，所以我们可以把 Potential Difference 当作好像距离一样来做。（Math =D）

i. 我们从上面往下看。第一行让我们知道的是， P 比 Q 高，因为 P 是 - terminal。他们的距离是 3.0V，我们可以写得远一点，因为中间可能还有别的 Ions。 

 

ii. 现在，我们知道 Q 比 S 高。P 和 S 都在 Q 的下面，那么它们两个谁会在下面呢？就看看它们的距离， S 比较靠近 Q，所以会在比较高的位置，而 P 离 Q 很远，所以会在很下面。

 

iii. R 出场了。P 和 R 都在 S 的下面，可是 R 的距离是 0.7，而 P 的距离是 1.1。所以R 比较靠近 S，P 则在最远最远的下面。

 

所以，这些金属从上到下的排列是： Q S R P

从上到下排也称为 [Arranged in decreasing tendency to donate electrons]

 

P/S Galvanometer 可以用来代替 Voltmeter，它会 Indicate the direction of flow of current（与 Electron 流动的方向相反），让我们清楚看到谁是 Positive/Negative terminal。

 

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现在，倒反过来，我们有了一小部分的 Electrochemical Series，我们能否算出其中两个 Metal 之间的 Potential Difference？肯定可以！

 

如果他有把 Electrochemical Series 画出来，那么是最好的，我们可以直接算，如果只是画了表格而已，别紧张，我们可以把它画出来，这样比较不容易混乱。

我们可以用数学的方法来算 ^^
WX + XY = WY
0.9 + XY = 1.7
XY = 0.8

XY + YZ = 1.1
0.8 + YZ = 1.1
YZ = 0.3V

同样的，其他两个 Metal 之间的距离，比如说 W 和 Z 的距离，也可以这样子算出来！ =D （如果我没有弄错的话， W 和 Z 的 Potential Difference = 2V）

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Ability to Displace Another Metal
刚才我们看到，在 Electrochemical Series 位置越高的 Metal 越容易 Donate electrons，所以也可以说越高的越 Electropositive。

比较高的人，就可以抢比较低的人的男/女朋友！因此，我们可以通过一样金属抢另外一个金属的女朋友的能力，来看他的位置是高是低！

< Na can displace Zn from ZnCl2 solution, so Na is higher than Zn in Electrochemical Series.
我们要做的，就是在 Beaker 中装某种金属的 Salt solution，比如 Copper 的 Copper (II) suphate solution，然后把其他的金属丢进去，看看颜色有没有变化。如果有，就代表你丢下去的金属比较厉害，可以抢走原本的金属的爱人！（也就是可以 displace 他。）（完整的 Procedure，请看 Practical Book pg 78~ ^^ ）

然后我们准备一个表，如果颜色有变化，就在格子里打勾，不然就打叉。不过，我们会看到有几个格子是空的，因为同一种金属总不能自相残杀，抢自己的女朋友嘛！所以用来 Displace 和被 Displace 的一定要是不同的金属。

这个表格让我们很清楚地看到， Mg 最强，然后是 Zn 和 Pb，而 Cu 总是被欺负。

 

Example of Displacement's Equation

其实，如第五课所说，当 Zn 或 Pb 和 Nitrate ion form ionic compound 的时候，他们自己也是 Cations，比如 Pb(NO3)2 中的 Pb 其实是 Pb2+ Ion，所以他和 Nitrate Ion 才能被 Electrostatic Force 吸引在一起~所以其实，当 Zn 抢了他的 Nitrate Ion，Pb 被 discharge 了，而 Zn 则 Ionise  了。 xD

Ionic Equation 会直接让你看到谁 Ionise 谁 Discharge。

比起之前算 Potential Difference 的，这个实验比较麻烦，因为我们必须准备很多种 Solution，一个一个慢慢实验。

P/S 在 Solution 里面，不只是 Cation 可以抢别人的女朋友， Anions 也可以抢别人的男朋友！在 Electrochemical Series 里面，比较高的 Anion 同样可以 displace 下面的。（没记错的话，课本好像没有说，所以应该可以当作 Extra =x）

< 坏榜样，不要学

Cl 抢走了 I 的男朋友，剩下 I 孤单的一个人！由于 Cl 和 I 都以 Ion 的形式出现在 Compound 里面，所以也可以说 Cl ionise（变成 compound 的一部分），而 I discharge了。

由于 Cl 和 I 平时都是 Diatomic 的，所以记得要放“2”！第二行的是 Ionic Equation。

 

所以，如果我们要从某个 Salt compound，比如 Potassium iodide 中得到 Iodine，我们只要丢一个 Electrochemical series 里面比较高的元素下去就可以了。

结论：不管男女、老少，Atom 都是没有良心的！
（完 xD）