modul kimia four 2014/2015

MODUL 4 TINGKATAN 5 Chapter 4: Thermochemistry

Copy © Cikgu Marzuqi Mohd Salleh Guru Cemerlang Kimia

MODUL KIMIA SPM 2014/2015 KERTAS 2

[100 markah]

KELAS INTENSIF

Sekolah Kluster Kecemerlangan

Kimia A+

Written by: Cikgu Marzuqi Mohd Salleh

M.Sc. Ed USM

BSc (hons) Ed (Chemistry) USM

GURU CEMERLANG KIMIA

MODUL 4 TINGKATAN 5

CHAPTER 4: THERMOCHEMISTRY

TERMOKIMIA



CHAPTER 4: THERMOCHEMISTRY TERMOKIMIA

A ENERGY CHANGES IN CHEMICAL REACTION

PERUBAHAN TENAGA DALAM TINDAK BALAS KIMIA

Aktiviti 1:

Perubahan fizik Perubahan kimia

Maksud

Contoh

Termokimia adalah kajian tentang perubahan haba dalam tindak balas kimia. Bahan kimia mempunyai ikatan-ikatan di antara atom-atom atau molekul-molekul, bahan kimia ini memerlukan tenaga untuk bercantum dan berpecah antara satu sama lain. Perubahan haba akan wujud apabila suhu bahan kimia berubah setelah bertindak-balas. Aktiviti 2: Terdapat 2 jenis tindak balas kimia: Perbandingan

Tindak balas Eksotermik Tindak balas Endotermik

Maksud Ekso bermaksud luar manakala termik bermaksud haba.

Endo bermaksud dalam manakala termik bermaksud haba

Definisi

Tindak balas

Perubahan tenaga Perubahan tenaga tindak balas Eksotermik akan menunjukkan nilai negatif, iaitu Perubahan Tenaga = Tenaga Hasil Tindak Balas - Tenaga Bahan Tindak Balas ΔH = - (negatif)

Perubahan tenaga tindak balas Endotermik akan menunjukan nilai positif, iaitu Perubahan Tenaga = Tenaga Hasil Tindak Balas - Tenaga Bahan Tindak Balas ΔH = + (positif)

Gambar Rajah Aras Tenaga

Persamaan termokimia: C + O2 CO2 ΔH = -394kJ

Persamaan termokimia: CuO + H2 Cu + H2O ΔH = +130 kJ

Contoh



Aktiviti 3: Nyatakan 4 jenis haba tindak balas iaitu:

a. ……………………………………………. b. ……………………………………………. c. …………………………………………….. d. …………………………………………….

B HABA PEMENDAKAN / HEAT OF PRECIPITATION

Jelaskan maksud Haba pemendakan

……………………………………………………………………………………………………………………...

……………………………………………………………………………………………………………………...

[2 markah]

Jenis tindak balas eksotermik ΔH = - (negatif)

Langkah penentuan haba pembentukan

Langkah-langkah Pengiraan

1. Tentukan perubahan suhu Perubahan suhu = (suhu akhir - suhu awal) oC

2. Tentukan perubahan isi padu campuran tindak

balas

M = isi padu larutan Yn+ + Xn-

3. Pengiraan haba mendakan ΔH = Jisim larutan X muatan haba tentu X

perubahan suhu

ΔH =mcӨ

= p

C = 4.2 Jg-1 oC-1

4. Kira bilangan bagi pemendakan garam Ditentukan daripada persamaan ion

Bil mol = MV/1000

5. kirakan haba pemendakan Haba pemendakan

= -perubahan haba / bil mol

= -p / bilangan mol kJ mol-1

Soalan 1:

25 cm3 larutan argentum nitrat dicampurkan kepada 25 cm3 larutan kalium klorida. Keputusan

eksperimen seperti berikut:

Suhu awal larutan kalium klorida: 30.5 oC

Suhu awal argentum nitrat: 29.5 oC

Suhu maksimum campuran larutan: 35.6 oC

Dengan menggunakan maklumat yang diberikan di atas, kira haba pemendakan argentum klorida

By using the information given above, calculate the heat of precipitation of silver chloride

[muatan haba tentu larutan = 4.2 J g-1 oC-1]

Larutan tersebut masing-masing mengandungi 0.23 mol ion Ag+ dan 0.023 mol ion Cl-



Jawapan:



C HABA PENYESARAN / HEAT OF DISPLACEMENT

Apa itu haba penyesaran?

……………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………

[2 markah]



1. Kira bilangan mol Bilangan mol = MV / 1000

2. Tentukan perubahan tenaga ΔH = Jisim larutan X muatan haba tentu X

perubahan suhu

ΔH =mcӨ

= p

C = 4.2 Jg-1 oC-1

3. Kirakan tenaga haba penyesaran Haba penyesaran

= - perubahan tenaga / bilangan mol

= - p / bilangan mol kJ mol-1

Soalan 2:

Apabila serbuk aluminum berlebihan ditambahkan kepada 100 cm3 larutan ferum(II) sulfat, 0.48 g

ferum dihasilkan, dan suhu larutan berubah daripada 28 oC kepada 33.5 oC. Hitungkan haba

penyesaran ferum oleh aluminium:

3Fe2+ + 2Al 3Fe + 2Al3+

[muatan haba tentu larutan = 4.2 Jg-1 oC-1]

Ketumpatan larutan = 1.0 g cm-1

Jisim atom relatif Fe = 56

Jawapan:



D HABA PENEUTRALAN / HEAT OF NEUTRALISATION

Takrifkan maksud haba peneutralan?

……………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………..

[2 markah]



1. Kira tenaga haba yang dibebaskan ΔH = mcӨ / 1000

= p

C = 4.2 Jg-1 oC-1

2. Tentukan bilangan mol air yang terbentuk Bilangan mol = MV / 1000

3. Kira tenaga haba peneutralan Haba peneutralan

ΔH = - perubahan tenaga / bilangan mol


Soalan 3:

Apabila 100 cm3 asid hidroklorik 1.2 mol dm-1 dicampurkan kepada 100 cm3 larutan ammonia 1.2 mol

dm-3, suhu larutan berubah daripada 30 oC kepada 37.5 oC. Hitungkan haba peneutralan antara asid

hidroklorik dengan larutan ammonia.



Jawapan:



E HABA PEMBAKARAN / HEAT OF COMBUSTION

Beri maksud haba pembakaran secara ringkas

……………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………..

[2 markah]



1. Kira tenaga haba yang dibebaskan ΔH = mcӨ / 1000

= p

C = 4.2 kJ

2. Tentukan bilangan mol air yang terbentuk Bilangan mol = Jisim / JMR

3. Kira tenaga haba peneutralan Haba peneutralan

ΔH = - perubahan tenaga / bilangan mol


Soalan 4:

Apabila 2.7 g glukosa (C6H12O6) dibakar dengan lengkap dalam oksigen berlebihan, haba yang

terbebas dapat menaikkan suhu 600 g air sebanyak 12.5 oC. Hitungkan haba pembakaran glukosa.



Jisim atom relative = H=1, C 12, O=16

Jawapan:



BAHAGIAN A

SPM 2008

The thermochemical equation for the neutralization reaction between nitric acid and the sodium

hydroxide solution is given below.

Persamaan termokimia bagi tindak balas peneutralan antara asid nitrik dengan larutan natrium

hidroksida diberikan di bawah.

(a) State the meaning of heat of neutralization.

Nyatakan maksud haba peneutralan.

……………………………………………………………………………………………………….....

[1 mark]

(b) Based on the given thermochemical equation, state one observation when dilute nitric acid is

added to sodium hydroxide solution.

Explain your answer.

Berdasarkan persamaan termokimia yang diberi, nyatakan satu pemerhatian apabila asid nitrik

cair ditambah kepada larutan natrium hidroksida.

Terangkan jawapan anda.

…………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………

[2 marks]

(c) In an experiment, 100 cm3 of 2 mol dm-3 nitric asid solution was added to 100 cm3 of 2 mol dm-3

sodium hydroxide solution.

[Specific heat capacity of solution = 4.2 J g-1o C-1; Density of solution = 1g cm-3]

Dalam suatu eksperimen, 100 cm3 larutan asid nitrik 2 mol dm-3 ditambah kepada 100 cm3 larutan

natrium hidroksida 2 mol dm-3.

[Muatan haba tentu larutan = 4.2 J g-1o C-1; Ketumpatan larutan = 1 g cm-3]

Calculate

Hitung

(i) the heat energy released in this experiment,

tenaga haba yang dibebaskan dalam eksperimen ini,

[2 marks]

(ii) the temperature change in this experiment.

perubahan suhu dalam eksperimen ini.

[2 marks]

HNO3 + NaOH NaNO3 + H2O, H = - 57.3 kJ



(d) Draw the energy level diagram for the reaction between nitric acid and sodium hydroxide.

Lukis rajah aras tenaga bagi tindak balas antara asid nitrik dengan natrium hidroksida.

[2 marks]

(e) Nitric acid and ethanoic acid both react with sodium hydroxide by a neutralization reaction.

Asid nitrik dan asid etanoik kedua-duanya bertindak balas dengan natrium hidroksida

melalui tindak balas peneutralan.

HNO3 + NaOH NaNO3 + H2O , H = - 57.3 kJ mol-1

CH3COOH + NaOH CH3COONa + H2O , H = - 55.2 kJ mol-1

Explain why the heat of neutralisation for each reaction is slightly different.

Terangkan mengapa haba peneutralan bagi setiap tindak balas adalah sedikit berbeza.

…………………………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………….

[2 marks]



BAHAGIAN B

SPM 2012

(a) Diagram shows the energy level for the reaction between silver nitrate sodium chloride.

Rajah menunjukkan aras tenaga bagi tindak balas antara argentums nitrat dan natrium klorida.

Energy

Tenaga

AgNO3(ak) +NaCI(ak)

AgCI (p) + NaNO3(ak)

Diagram

Rajah

(i) Write two statement that can be concluded from Diagram 8.1. [2marks]

Tulis dua pernyataan yang boleh dirumus daripada Rajah 8.1

(ii) If the sodium chloride solution is replaced with potassium chloride solution of the same

concentration,predict the heat of precipitation for the reaction.

Give one reason for your answer. [2 marks]

Jika larutan natrium klorida digantikan dengan larutan kalium klorida yang sama kepekatan,

ramal haba pemendakan bagi tindak balas itu.

Beri satu sebab bagi jawapan anda.



(b) Diagram shows the results of three different experiments for the reaction between copper(II)

sulphate solution when reacted with excess zinc in experiments I,II and with excess silver in

experiment III.

Rajah menunjukkan keputusan bagi tiga eksperimen yang berlainan antara larutan kuprum(II) sulfat

yang bertindak balas dengan zink berlebihan dalam eksperimen I,II dan dengan argentums

berlebihan dalam eksperimen III.

Experiment Eksperimen

Before reaction Sebelum tindak balas

After reaction Selepas tindak balas

I Zink + 25 cm3 larutan kuprum (II) sulfat 0.2 mol dm-3 Initial temperature = 28oC Suhu awal

Highest temperature of mixture Suhu tertinggi campuran =33.0oC

II Zink + 25 cm3 larutan kuprum (II) sulfat 0.4 mol dm-3 Initial temperature = 28oC Suhu awal

Highest temperature of mixture Suhu tertinggi campuran = T1

oC

III Argentum + 25 cm3 larutan kuprum (II) sulfat 0.2 mol dm-3 Initial temperature = 28oC Suhu awal

Highest temperature of mixture Suhu tertinggi campuran =T2

oC

Diagram

Rajah

(i) By comparing,

experiment I and II,predict the value of T1oC.Explain your answer.

experiment I and III,predict the value of T2oC.Explain your answer.

Dengan membandingkan,

eksperimen I dan II,ramalkan nilai T1oC.Terangkan jawapan anda.

experimen I dan III,ramalkan nilai T2oC.Terangkan jawapan anda.

[6 markah]

(ii) Suggest another metal that can be displace copper ions, Cu2+, in experiment I.

State two observations in the reaction that occurs.

Cadangkan satu logam lain yang dapat menyesarkan ion kuprum, Cu2+, dalam

eksperimen. Nyatakan dua pemerhatian dalam tindak balas yang berlaku.

[3 markah]

(iii) Calculate the heat of displacement of copper by zinc in experiment I.Write the chemical

equation involved.

[Specific heat capacity of solution is 4.2 J g-1oC-1 and the density of the solution is 1.0 g cm-3]

Hitung haba penyesaran kuprum oleh zink dalam eksperimen I. Tulis persamaan kimia

yang terlibat.

[muatan haba tentu larutan ialah 4.2 J g-1oC-1 dan ketumpatan larutan ialah 1.0 g cm-3]

[7 markah]

modul kimia four 2014/2015

Education