laporan amali 1- haba peneutralan (repaired)

HASNIZA BT. ABDUL HAMID(750419-08-5158)

Laporan Amali 1

Tajuk Haba Peneutralan (Heat of Neutralisation)

Tujuan Menentukan haba peneutralan bagi:

(i) Asid hidroklorik (HCl) dan natrium hidroksida (NaOH)

(ii) Asid sulfurik (H2SO4) dan natrium hidroksida (NaOH)

(iii) Asid nitrik (HNO3) dan kalium hidroksida (KOH)

Teori :

Amali ini adalah berkaitan dengan termokimia. Termokimia merupakan kajian tentang

perubahan haba dalam tindak balas kimia. Bahan kimia mempunyai ikatan-ikatan di antara

atom-atom atau molekul-molekul, dan ini memerlukan tenaga untuk bercantum dan berpecah

antara satu sama lain. Perubahan haba akan wujud apabila suhu bahan kimia berubah hasil

daripada tindak balas. Salah satu tindak balas dalam termokimia adalah haba peneutralan.

Haba peneutralan merupakan perubahan haba yang berlaku apabila 1 mol ion H+ daripada asid

meneutralkan 1mol ion OH- daripada alkali bagi menghasilkan air pada keadaan piawai.

Apabila asid dan alkali bertindak balas, ia akan membentuk air dan garam. Sebagai contoh,

HCl(aq)+NaOH(aq) → NaCl(aq)+H20(l). Hasil tindak balas atau proses ini adalah dikenali

sebagai tindak balas peneutralan. Tenaga haba yang dibebaskan adalah dipanggil sebagai

peneutralan. Sewaktu peneutralan, air akan dihasilkan. Ini kerana ion hidrogen, H+ daripada

asid akan bergabung dengan io hidroksida, OH- daripada alkali untuk membentuk H20. Ion-ion

lain adalah tidak terganggu.

Tenaga haba yang dihasilkan adalah apabila 1 mol ion OH- bergabung dengan 1 mol ion H+

untuk menghasilkan 1 mol air, H20. Semua haba peneutralan adalah sentiasa bersamaan

dengan -57.0kJmol-1. Ianya terhasil apabila 1 mol ion OH- bergabung dengan 1 mol ion H+

untuk menghasilkan 1 mol air. Semua tindak balas haba peneutralan merupakan tindak balas

eksotermik. Jumlah haba yang dibebaskan semasa tindak balas peneutralan bergantung

kepada :

a) Kepekatan asid dan alkali

b) Kuantiti asid dan alkali yang digunakan

c) Kebesan asid

1


Radasa) 25 cm3 pipette

b) Termometer (O°C -110°C) ± 0.2°C

c) 100 cm3 silinder penyukat

d) Cawan plastik

e) Air suling

Bahan EC1 merupakan 1.0 mol dm-3 asid hidroklorik (HCl)

EC2 merupakan 1.0 mol dm-3 asid sulfurik (H2SO4 )

EC3 merupakan 1.0 mol dm-3 natrium hidroksida (NaOH)

EC4 merupakan 1.0 mol dm-3 asid nitrik (HNO3)

EC5 merupakan 1.0 mol dm-3 kalium hidroksida (KOH)

Prosedur

1. 25.0 cm3 larutan EC1 dipipette ke dalam cawan plastik. Suhu bagi larutan EC1 telah

direkodkan sebagai suhu awal bagi larutan campuran R dalam jadual seperti di bawah.

1. 60 cm3 larutan EC3 dimasukkan kedalam cawan plastik(mengandungi EC1) dengan

menggunakan silinder penyukat.

2. Campuran R dikacau dengan berhati-hati dengan menggunakan termometer dan suhu

tertinggi direkodkan seperti dalam jadual di bawah

2

Pipette 25.0 cm3 Termometer Makmal


3. Kemudian campuran R dicampurkan dari cawan plastik. Kemudian, ianya dibersihkan dan

dikeringkan dengan air suling.

4. Langkah-langkah di atas diulang dengan menggunakan larutan seperti di bawah berikut:

i. 25cm3 larutan EC2 untuk menghasilkan larutan campuran S.

ii. 25cm3 larutan EC4 dan 60cm3 EC5 untuk menggantikan masing-masing larutan

campuranEC1 dan EC3 untuk memperoleh larutan campuran T.

Keputusan

Campuran REC1 + EC3

Campuran SEC2 + EC3

Campuran TEC4 + EC5

Suhu tertinggi (°C)35o C 400 C 360 C

Suhu awal (°C)300 C 300 C 290 C 300 C 300 C 310 C

Peningkatan suhu (°C) 50 C 10.50 C 5.50 C

Analisis

PENGIRAAN BAGI NILAI HABA PENEUTRALAN CAMPURAN R, S dan T:

Campuran R = HCl + NaOH NaCl + H20

Suhu awal :30 0 C

Suhu tertinggi : 35 0 C

Peningkatan suhu : 35°C - 30°C = 5 0 C

3


Jumlah mol bagi asid hidroklorik (HCl)n = m/ v

= (1) 25 / 1000

= 0.025Jumlah mol bagi natrium hidroksida (NaOH)n = m/ v

= (1) 60 / 1000

= 0.060Δ H = mcө = (60+25) x 4.2 x 5°C

= 1785 J.0.025 1785 J

1 mole x

x = 1785 / 0.025

= 71400J mol⁻¹/1000 = 71.4 kJ mol⁻¹

Haba peneutralan bagi campuran R adalah 71.4 kJ mol⁻¹.

Campuran S = H2 SO 4 + 2NaOH Na 2SO 4 + 2H 20

Suhu awal : 29.50 C


Peningkatan suhu : 40 0 C – 29.50 C = 10.5 0 C

Jumlah mol bagi asid sulfurik (H 2SO 4)n = m/ v

= (1) 25 / 1000

= 0.025mol

Jumlah mol bagi natrium hidroksida (NaOH)n = m/ v

= (1) (60) / 1000

= 0.060 mol

Δ H = mcө = (60+25) x 4.2 x 10.5

= 3748.5 J0.025 2856

4


1 mole x

x = 3748.5 / 0.025

= 149940 J mol⁻¹ /1000 = 149.94 kJ mol⁻¹

Haba peneutralan adalah 149.94 kJ mol⁻¹.

Campuran T = HNO3 + KOH KNO3 + H 2 0

Suhu awal : 30.5 0 C


Peningkatan suhu : 36°C -30.5 °C = 5.5 0 C

Jumlah mol bagi asid nitrik ( HNO 3)n = m/ v

= (1) 25 / 1000

= 0.025mol

Jumlah mol bagi kalium hidroksida (KOH)n = m/ v

= (1) (60) 2 / 1000

= 0.12 mol

Δ H = mcө = (60+25) x 4.2 x 5.5

= 1963.5 J0.025 1963.5J

1 mole x

x = 1963.5 / 0.025

= 78540 J mol⁻¹/1000 = 78.54 kJ mol⁻¹

Haba peneutralan bagi KNO3 adalah 78.54 kJ mol-1.

Perbincangan

a) Dalam amali ini, nilai haba peneutralan adalah biasanya lebih rendah berbanding

dengan nilai secara teori. Ini kerana sebahagian daripada haba peneutralan tersebut

telah dibebaskan ke persekitaran atau pun telah diserap oleh termometer dan juga

plastik cawan semasa tindak balas berlaku.

b) Larutan asid dan alkali yang digunakan dalam amali ini adalah merupakan asid dan

alkali kuat. Oleh itu, semasa tindak balas haba peneutralan, asid kuat tersebut bertindak

5


balas ion (ionize) secara keseluruhan di dalam air.

c) Asid dan alkali akan bertindak balas untuk menghasilkan garam dan air. Sebagai contoh

dalam amali ini,

Asid + alkali → garam + air

EC1 + EC3 : HCl (aq) + NaOH (aq) → NaCl(aq) + H2O(l)

EC2 + EC3 : H2SO4 (aq) + 2NaOH (aq) → NaSO4 (aq) + 2H2O(l)

EC4 + EC5 : HNO3 (aq) + KOH (aq) → KNO3 (aq) + H2O(l)

d) Dalam tindak balas ini, ianya dipanggil sebagai tindak balas peneutralan. Tenaga haba

yang dibebaskan adalah merupakan haba peneutralan.

e) Semasa tindak balas haba peneutralan, air telah dihasilkan seperti persamaan yang

ditunjukkan di atas.

f) Ini kerana ion H+ daripada asid telah bergabung dengan ion OH- daripada alkali untuk

menghasilkan molekul air iaitu H2O.

g) Dalam amali ini, persamaan ion adalah seperti berikut:

Persamaan ion: Campuran R (EC1 + EC3) : Na+ (aq) + OH- (aq) + H+ (aq) + Cl- (aq) Na+ (aq) + Cl- (aq)+ H 20 (l)

Campuran S (EC2 + EC3) : Na+ (aq) + OH- (aq) + H+ (aq) + ½ SO 4 2-(aq) Na+ (aq) + ½ SO 4 2-(aq) )+ H20(l)

Campuran T (EC4 + EC5) : K+ (aq) + OH- (aq) + H+ (aq) + NO 3- (aq) K+ (aq) + NO 3- (aq) + H 2 0(l)

h) Dalam amali ini juga, beberapa langkah berjaga-jaga perlu diberi perhatian. Suhu awal

yang diambil perlulah diambil selepas termometer dicecah ke dalam larutan untuk

seketika. Ini bagi memastikan suhu dalam larutan tersebut telah stabil.

i) Semasa mencampurkan larutan asid dan alkali ke dalam cawan plastik, campuran

kedua-dua larutan tersebut perlulah dikacau sebaik selepas dicampurkan bersama. Ini

bagi mengurangkan kehilangan haba secara pantas ke persekitaran.

j) Selain itu, campuran yang bertindak balas tersebut juga perlulah dikacau agar

percampuran secara homogenous dapat diperoleh.

6


k) Di akhir prosedur, hanya suhu yang tertinggi pada termometer yang perlu diambil.

Kesimpulan

a) Haba peneutralan bagi asid hidroklorik (HCl) dan natrium hidroksida (NaOH) adalah

71.4 kJmol-1.

b) Haba peneutralan bagi asid sulfurik (H 2SO 4) dan natrium hidroksida (NaOH) adalah

149.94 kJmol-1.

c) Haba peneutralan bagi asid nitrik (HNO 3) dan kalium hidroksida (KOH) adalah

78.54 kJmol-1.

Soalan :

1. Tuliskan persamaan ion bagi tindak balas yang terlibat dalam campuran R, S dan T.Persamaan ion:

Campuran R :Na+ (aq) + OH- (aq) + H+ (aq) + Cl- (aq) Na+ (aq) + Cl- (aq)+ H 2 0 (l)

Campuran S:

Na+ (aq) + OH- (aq) + H+ (aq) + ½ SO4 2-(aq) Na+ (aq) + ½ SO 4 2-(aq) )+ H 2 0(l)

Campuran T:

K+ (aq) + OH- (aq) + H+ (aq) + NO3- (aq) K+ (aq) + NO3- (aq) + H 20(l)

2. Bandingkan nilai haba peneutralan yang diperolehi bagi

a) Campuran R dan S

Campuran R = HCl + NaOH NaCl + H20

Suhu awal : 30 0 C


Peningkatan suhu : 35°C - 30°C = 5 0 C

Jumlah mol bagi asid hidroklorik (HCl)

n = m/ v

= (1) 25 / 1000

7


= 0.025

Jumlah mol bagi natrium hidroksida (NaOH)

n = m/ v

= (1) 60 / 1000

= 0.060

Δ H = mcө = (60+25) x 4.2 x 5°C

= 1785 J.0.025 1785 J

1 mole x

x = 1785 / 0.025

= 71400J mol⁻¹/1000 = 71.4 kJ mol⁻¹

Haba peneutralan bagi campuran R adalah 71.4 kJ mol⁻¹.

b) Campuran R dan T

Campuran T = HNO3 + KOH KNO3 + H 2 0

Suhu awal : 30.5 0 C


Peningkatan suhu : 36°C -30.5 °C = 5.5 0 C

Jumlah mol bagi asid nitrik ( HNO 3)n = m/ v

= (1) 25 / 1000 = 0.025mol

Jumlah mol bagi kalium hidroksida (KOH)n = m/ v

= (1) (60) 2 / 1000

= 0.12 mol

Δ H = mcө = (60+25) x 4.2 x 5.5

= 1963.5 J

0.025 1963.5J

1 mole x

x= 1963.5/0.025

= 78540J mol⁻¹/1000 = 78.54 kJ mol⁻¹

8


Oleh yang demikian, haba peneutralan bagi KNO₃ adalah 78.54 kJ mol⁻¹.

3. Haba peneutralan di antara asid kuat dan alkali kuat ialah -57.3 kJmol-1. Cadangkan dua cara untuk meningkatkan prosedur agar semasa amali anda dapat memperoleh nilai -57.3 kJ mol-1 tersebut. (4m)

Cara 1: Dengan menggunakan cawan polistirena bagi menggantikan cawan plastik. Ini

kerana cawan polistirena dapat menggurangkan haba yang yang terbebas ke

persekitaran berbanding dengan menggunakan cawan plastik.

Cara 2: Dengan mengambil langkah-langkah berjaga-jaga (safety precaution) iaitu dengan

mengambil bacaan awal termometer setelah ianya dicecah ke dalam cawan plastik untuk

seketika. Ini adalah bagi memastikan suhunya telah stabil. Selain itu, proses untuk

mencampurkan asid dan alkali juga perlu dijalankan dengan cepat. Ini adalah bagi

menggurangkan kadar pembebasan haba ke persekitaran. Bagi meningkatkan prosedur

amali juga, suhu yang diukur perlulah hanya diambil bagi suhu yang tertinggi sahaja.

4. Adakah haba peneutralan di antara asid kuat dan alkali lemah adalah tinggi atau rendah daripada -57.3 kJmol-1 ? Terangkan.

Haba peneutralan adalah tenaga haba yang dihasilkan apabila 1 mol ion hidroksida

(OH–) bergabung dengan 1 mol ion hidrogen (H+ ) bagi membentuk 1 mol air (H 2O).

Haba peneutralan bagi asid kuat adalah bersamaan dengan -57.3 kJ mol-1. Ini kerana

asid kuat mengion secara lengkap di dalam larutan air. Kesemua ion hidrogen H+ terion

dan dineutralkan oleh ion hidroksida OH- tanpa menggunakan haba yang terhasil

daripada tindak balas.

Manakala dalam peneutralan bagi asid lemah pula, asid lemah hanya mengion secara

separa di dalam air. Hanya sebilangan kecil ion hidrogen, H+ akan terhasil. Ini adalah

kerana kebanyakan molekul asid lemah masih wujud sebagai molekul tak terion. Tenaga

haba diperlukan untuk memutuskan ikatan molekul asid tersebut supaya pengionan

lengkap berlaku. Maka sebahagian daripada haba peneutralan yang terhasil digunakan

untuk mengionkan molekul asid lemah tersebut. oleh yang demikian, haba peneutralan

9


bagi asid lemah akan lebih rendah atau kurang daripada -57.3 kJmol-1.

10

laporan amali 1- haba peneutralan (repaired)

Documents