amali 2 - haba peneutralan

8/12/2019 Amali 2 - Haba Peneutralan

1/8

SCE3109: TENAGA DAN PERUBAHAN KIMIA

AMALI 2: Haba Peneutralan

Tujuan: Untuk menentukan haba tindak balas perubahan natrium hidrogen

karbonat kepada natrium karbonat dengan menggunakan Hukum Hess.

Bahan: 1. 2.00 g pepejal natrium karbonat

2. 2.00 g natrium hidrogen karbonat (baking soda)

3. 100 ml asid hidroklorik 1.0 M

4. Air suling

Radas: 1. 1 penimbang sentigram

2. 2 bikar (50 ml)

3. 1 silinder penyukat

4. 1 bikar (250 ml)

5. 2 cawan plastik

6. Cermin mata keselamatan

7. Rod kaca

8. Termometer

Gambarajah:

Bahagian A: Natrium Hidrogen Karbonat


2/8

Bahagian B: Natrium Karbonat

Kaedah:

Bahagian A

1. 2.00 g natrium hidrogen karbonat disukat dan diletakkan dalam bikar 50.0 ml.

2. 50.0 ml asid hidroklorik disukat dengan menggunakan silinder penyukat 50.0 ml

dan diletakkan ke dalam calorimeter yang kering dan basah.

3. Suhu awal asid hidroklorik diambil dan dicatatkan.

4. Selepas 5-10 saat, 2.00 g natrium hidrogen karbonat ditambahkan ke dalam asid

hirdoklorik.

5. Larutan dikacau dengan menggunakan rod kaca.

6. Suhu larutan diambil dan dicatatkan apabila suhu larutan tersebut mencapai suhu

minimum dan bermula mula meningkat.

Bahagian B

1. 2.00 g natrium karbonat disukat dan diletakkan dalam bikar 50.0 ml.

2. 50.0 ml asid hidroklorik disukat dengan menggunakan silinder penyukat 50.0 ml

dan diletakkan ke dalam calorimeter yang kering dan basah.

3. Suhu awal asid hidroklorik diambil dan dicatatkan.

4. Selepas 5-10 saat, 2.00 g natrium karbonat ditambahkan ke dalam asid

hirdoklorik.

5. Larutan dikacau dengan menggunakan rod kaca.

6. Suhu larutan diambil dan dicatatkan apabila suhu larutan tersebut mencapai suhu

maksimum dan bermula mula menurun.


3/8

Keputusan:

Bahagian A: Natrium Hidrogen Karbonat

Suhu awal, ti Suhu akhir, tf H = tf- ti

Bacaan 1 30.5 27 - 3.5

Bacaan 2 30.5 27 - 3.5

Bacaan 3 30.5 27 - 3.5

Purata - 3.5

Bahagian B: Natrium Karbonat

Suhu awal, ti Suhu akhir, tf H = tf- ti

Bacaan 1 30 30.5 0.5

Bacaan 2 30 30.5 0.5

Bacaan 3 30 30 0

Purata 0.33

Pengiraan:

A) Natrium Hidrogen Karbonat

NaHCO(s) + HCI (ak) NaCI (ak) + CO(g) + HO (I)

m = 50.0 g + 2.0 g = 52.0 g

c = 4.18Jg C -

H= mc T

= 52 x 4.18 x -3.5

= -760.76 J

Bilangan mol = 2.0 g_______(23+1+12+48) gmol

= 0.0238 mol

Huntuk 1 mol NaHCO= (-760.76 J)0.0238 mol

= 31964.7 J1000

= - 31.96 KJ


4/8

B) Natrium Karbonat

NaCO(s) + HCI (ak) NaCI (ak) + CO(g) + HO (I)

m = 50.0 g + 2.0 g = 52.0 g

c = 4.18Jg C

H= mc T

= 52 x 4.18 x 0.33

= 71.2788 J

Bilangan mol = 2.0 g_______(23(2) +12+48) gmol

= 0.01887 mol

Huntuk 1 mol NaCO= 71.2788 J0.01887 mol

= 3801.2 J1000

= 3.801 KJ


5/8

Perubahan entalpi untuk tindak balas penukaran (NaHCO) kepada (NaCO)

Tentukan persamaam bagi kedua-dua tindakbalas:

NaHCO(s) + HCI (ak) NaCI (ak) + CO(g) + HO (I) H= -31.9 KJ (1)

NaCO(s) + 2HCI (ak) 2NaCI (ak) + CO(g) + HO (I) H= 3.8 KJ (2)

______________________________________________________________________

(1) X 2 ,

2NaHCO(s) + 2HCI (ak) 2NaCI (ak) + 2CO(g) + 2HO (I) H= -63.8 KJ (3)

Terbalikkan persamaan (2)

2NaCI (ak) + CO(g) + HO (I) NaCO(s) + 2HCI (ak) H= -3.8 KJ (4)

______________________________________________________________________

(3) + (4) ,

2NaHCO(s) NaCO(s) + CO(g) + HO (I)

H = (-6308 KJ) + (- 3.8 KJ)

= - 67.6 KJ

CO HO


6/8

Perbincangan:

Perubahan kimia dan fizikal adalah boleh terjadi dengan perubahan dalam tenaga.

Perubahan haba boleh diperhatikan dengan mengesan aliran haba antara satu sistem

dengan persekitarannya. Di dalam makmal, hal ini boleh dicapai menerusi penggunaan

kalorimeter.

Asas penggunaan kalorimetri ialah hukum pertama termodinamik yang

mengatakan bahawa terdapat jumlah tenaga tetap di dalam sesebuah sistem. Tenaga

tidak boleh dicipta atau dimusnahkan, namun boleh diubah daripada satu bentuk ke

bentuk yang lain. Di dalam eksperimen ini, alam adalah cecair di dalam kalorimeter dan

bahan kimia ialah sistem. Haba yang dibebaskan oleh sistem dianggap diserap secara

keseluruhan oleh kalorimeter. Tenaga termodinamik atau perubahan haba di dalam

sesuatu sistem ini dikenali sebagai entalpi, H.

Hukum Hess menyatakan apabila terdapat dua atau lebih tindak balas, ianya

boleh dicampurkan sekali untuk memberikan tindak balas bersih. Justeru, nilai tenaga

tindak balas berkenaan boleh dicampurkan sekali untuk memberi nilai perubahan entalpi,

H bersih. Hukum ini boleh digunakan untuk mendapatkan data termodinamik yang tidak

boleh diukur secara langsung. Hal ini kerana haba yang dibebaskan atau diserap

semasa tindak balas kimia tidak bergantung pada peringkat atau laluan yang dilalui oleh

bahan tindak balas. Dalam erti lain, laluan yang diambil oleh bahan tindak balas kepada

hasil tindak balas boleh merangkumi satu langkah atau beberapa siri langkah, namun

jumlah perubahan entalpi bahan kepada hasil adalah sama walaupun laluannya

berlainan.

Di dalam satu sistem sempurna, aliran haba daripada tindak balas adalah

bersamaan dengan aliran haba kepada cecair kalorimeter. Di dalam eksperimen ini,

kalorimeter mempunyai muatan haba yang sangat rendah dan tidak menyerap haba

yang terbebas ketika tindak balas. Perubahan suhu disebabkan oleh pemindahan habaakan bergantung kepada muatan haba dan jisim bahan di dalam kalorimeter. Perubahan

suhu dikira dengan, suhu akhirsuhu awal.

Di dalam eksperimen ini, tindak balas pertama ialah di antara 2.0 g pepejal

natrium hidrogen karbonat dengan 2.0 mol dm-3 asid hidroklorik sebanyak 50cm3.

Persamaan keseluruhan tindak balas adalah seperti berikut:

NaHCO3+ HCl NaCl + H2O + CO2

Perubahan haba, H = mc


7/8

Tindak balas ini menurunkan suhu kalorimeter yang disukat menggunakan

termometer. Disebabkan suhu menurun, ianya tindak balas yang menyerap tenaga dan

dikira sebagai tindak balas endotermik. Tindak balas endotermik bermaksud, lebih

banyak tenaga diserap oleh tindak balas dan hasilnya berbanding jumlah tenaga bahan

tindak balas awal. Proses ini membekalkan haba kepada sistem oleh persekitarannya.

Walaubagaimanapun, persamaan asal tindak balas ini perlu diganda dua

mengikut Hukum Hess, bagi menentukan haba tindak balas bagi tindak balas ketiga

yang tidak boleh diukur secara langsung. Ianya menjadi:

2NaHCO3+ 2HCl 2NaCl + 2H2O + 2CO2

Persamaan ini perlu diganda dua kerana dalam tindak balas ketiga, pepejal

natrium hidrogen karbonat adalah bahan tindak balas 2 mol. Justeru, haba tindak

balasnya juga diganda dua dan menjadi63.8 kJ mol-1.

Tindak balas kedua pula adalah di antara pepejal natrium karbonat (2.0 g) dengan

asid hidroklorik sebanyak 50cm3. Tindak balas keseluruhan adalah seperti berikut:

Na2CO3+ 2HCl 2NaCl + H2O + CO2

Tindak balas ini meningkatkan suhu kalorimeter yang disukat menggunakantermometer. Disebabkan suhu meningkat, ianya tindak balas yang membebaskan tenaga

dan dikira sebagai tindak balas eksotermik. Tindak balas eksotermik bermaksud, lebih

banyak tenaga dibebaskan daripada tindak balas dan hasilnya berbanding jumlah

tenaga bahan tindak balas awal. Proses ini membebaskan haba yang kemudiannya

dipindahkan kepada persekitarannya.

Walaubagaimanapun, persamaan asal tindak balas ini perlu diterbalikkan

mengikut Hukum Hess, bagi menentukan haba tindak balas bagi tindak balas ketiga

yang tidak boleh diukur secara langsung. Ianya menjadi:

2NaCl + H2O + CO2 Na2CO3+ 2HCl

Persamaan ini perlu diterbalikkan kerana dalam tindak balas ketiga, pepejal

natrium karbonat adalah hasil tindak balas. Justeru, haba tindak balasnya juga

diterbalikkan dan menjadi positif, iaitu +3.8 kJ.


8/8

Bagi mencari haba tindak balas ketiga, H3menerusi Hukum Penjumlahan Haba

Tetap Hess, ianya dicari menerusi cara tidak langsung seperti berikut:

H1+ H2

= H3

H1+ 2 (H2

) = H3

(-63.8 kJ mol-1) + (-3.8 kJ mol-1)= -67.6 kJ mol-1

Persamaan lengkap tindak balas adalah seperti berikut:

2NaHCO3 Na2CO3+ CO2 + H2O

Terdapat beberapa langkah berjaga-jaga yang perlu dipatuhi bagi mengingkatkan

ketepatan hasil eksperimen. Antaranya, pepejal Na2CO3 dan pepejal NaHCO3 perlu

dimasukkan dengan cepat dan cermat ke dalam larutan asid hidroklorik supaya tiada

pepejal yang tertumpah keluar dan tiada cecair yang terpercik keluar. Hal ini dapat

mengurangkan impak kehilangan haba ke persekitaran. Eksperimen juga perlu

dijalankan jauh daripada kipas atau kawasan berangin bagi mengelakkan haba yang

dibebaskan hilang ke persekitaran dengan lebih cepat. Larutan juga perlu dikacau

dengan sekata bagi setiap kali pepejal dimasukkan ke dalam cawan. Radas perlu dicuci

dengan air suling dengan cermat bagi memastikan tiada bendasing yang tertinggal di

dalam radas dan menjejaskan kualiti eksperimen.

Kesimpulan :

Haba tindak balas, H1antara NaHCO3+ HCl NaCl + H2O + CO2

memberikan nilai -31.9 kJ mol-1 manakala haba tindak balas, H2 antara Na2CO3 +

2HCl 2NaCl + H2O + CO2memberikan nilai 3.8 kJ mol-1 . Apabila kedua nilai dan

persamaan ini dimanipulasikan dan ditambahkan mengikut Hukum Hess, kita boleh

mencari haba tindak balasH3antara 2NaHCO3 Na2CO3+ CO2 + H2O iaitu

-67.6 kJ mol-1.

amali 2 - haba peneutralan

Documents