Upload
syahirah-ismail
View
116
Download
8
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Amali 1
Citation preview
EKSPERIMEN 1
Tujuan :Untuk mengukur haba peneutralan bagi :
(i) Asid hidroklorik dan natrium hidroksida
(ii) Asid sulfurik dan natrium hidroksida
(iii) Asid nitrik dan kalium hidroksida
Teori :Termokimia merupakan satu cabang kimia yang mengkaji perubahan
tenaga haba dalam suatu tindak balas kimia. Tindak balas kimia biasanya diiringi
dengan pembentukan dan penyerapan tenaga dalam bentuk haba. Tindak balas
kimia yang membebaskan tenaga dalam bentuk haba dipanggil sebagai tindak
balas eksotermik manakala tindak balas kimia yang menyerap tenaga dalam
bentuk haba pula dipanggil sebagai tindak balas endotermik. Perubahan haba
tindak balas boleh diukur dengan menggunakan satu alat yang dipanggil sebagai
kalorimeter. Kalorimeter terdiri daripada dua bekas iaitu bekas luaran dan kapal
dalaman. Ruang di antara kedua-dua bekas ini bertindak sebagai penebat haba
dan dengan itu terdapat pertukaran haba yang sangat sedikit di antara saluran
dalaman dan luaran. Sebatang termometer telah diletakkan di dalam bakas
dalaman bagi mengukur suhu cecair di dalamnya. Selain itu, sebatang pengacau
juga diletakkan di dalam bekas dalaman bagi mengedarkan haba di seluruh
bekas. Cincin serat yang terdapat dalam kalorimeter pula membantu untuk
memegang bekas dalaman yang tergantung dalam bahagian pusat bekas luaran.
Tambahan pula, kalorimeter juga mempunyai perlindungan penebat atau tudung
dengan lubang untuk melampirkan pengacau dan termometer.
Terdapat dua jenis kalorimeter iaitu kalorimeter cawan atau bekas dan
kalorimeter bom. Di dalam eksperimen ini, kalorimeter cawan atau bekas telah
digunakan untuk mengukur haba peneutralan kerana tindak balas kimia untuk
eksperimen ini telah melibatkan penggunaan larutan.
Haba peneutralan ialah haba yang dibebaskan apabila satu mol asid
dineutralkan dengan satu mol alkali untuk membentuk satu mol air dan garam.
Contohnya,
H 2SO4(ak) + 2NaOH(ak) Na2SO4(ak)+2H 2O(ce)
Tindak balas peneutralan merupakan tindak balas eksotermik di mana suhu telah
meningkat pada akhir eksperimen. Haba peneutralan piawai antara asid kuat dan
alkali kuat adalah -57.3 kJmol−1 .
H 2SO4(ak) + 2NaOH(ak)
Na2SO4(ak)+2H 2O(ce)
H = -57.3 kJmol−1
Aras Tenaga
Masa tindak balas
Jumlah haba yang dibebaskan semasa tindak balas peneutralan bergantung
kepada tiga faktor iaitu kuantiti asid dan alkali, kebesan asid dan alkali dan
kekuatan asid dan alkali. Kuantiti haba yang dibebaskan dalam tindak balas
peneutralan adalah berkadar terus dengan kuantiti asid dan alkali yang
digunakan. Kebesan asid merujuk kepada bilangan mol ion hidrogen yang dapat
dihasilkan oleh satu mol asid dalam larutan akues dan peneutralan asid dwibes
sehingga lengkap akan membebaskan haba dua kali ganda lebih tinggi daripada
peneutralan asid monobes sehing lengkap. Haba peneutralan antara asid kuat
dan alkali kuat adalah lebih tinggi daripada haba peneutralan antara asid kuat
dan alkali lemah atau asid lemah dan alkali kuat kerana lebih banyak haba
diperlukan untuk pengionan asid lemah atau alkali lemah. Haba peneutralan
antara asid lemah dan alkali lemah pula adalah paling rendah kerana lebih
banyak haba diperlukan untuk pengionan asid lemah dan alkali lemah.
Di dalam eksperimen ini, ketiga-tiga campuran larutan adalah daripada
asid kuat dan alkali kuat di mana asid dan alkali yang kuat ini akan mengion
dengan lengkap dalam air untuk menghasilkan ion hidrogen dan ion hidroksida
yang bebas bergerak dalam larutan.
H+(ak) + OH-(ak) H2O(ce)
Akhirnya, satu mol ion hidrogen akan bergabung dengan satu mol ion hidroksida
untuk membentuk satu mol air.
Bahan : EC1 ialah 1.0 moldm−3 asid hidroklorik
EC2 ialah 1.0 moldm−3 larutan asid sulfurik
EC3 ialah 1.0 moldm−3 larutan akues natrium hidroksida
EC4 ialah 1.0 moldm−3 asid nitrik
EC5 ialah 1.0 moldm−3 larutan akues kalium hidroksida
Alat Radas : 25 cm3 pipet, termometer 00C - 1100C (±0.20C), 100 cm3 silinder
penyukat, cawan plastik dan botol pembasuh (air suling).
Prosedur :
1. Satu pipet digunakan, 25.0 cm3 EC1 dimasukkan ke dalam cawan plastik.
Suhu EC1 direkodkan sebagai suhu awal campuran R dalam jadual
berikut.
2. Silinder penyukat digunakan untuk menambah 60cm3 larutan EC3 ke
dalam cawan plastik yang mengandungi EC1.
3. Campuran R digoncangkan dengan berhati-hati dengan termometer dan
suhu tertinggi yang dicapai direkodkan ke dalam jadual berikut.
4. Campuran R dituangkan dari cawan plastik. Kemudian cawan tersebut
dicuci dan dibilas dengan air suling.
5. Prosedur di atas diulangi dengan menggunakan :
(i) 25.0 cm3 EC2 menggantikan EC1 untuk menjadi campuran S, dan
(ii) 25.0 cm3 EC4 dan 60 cm3 EC5 untuk menggantikan EC1 dan EC3
masing-masing bagi memperolehi campuran T.
Keputusan :
Campuran REC1 + EC3
Campuran SEC2 + EC3
Campuran TEC4 + EC5
Suhu tertinggi /°C 33 38 32
Suhu awal / °C 29 29 28
Pertambahan suhu / °C 4 9 4
Campuran R
Campuran S
Suhu awal Suhu tertinggi
Suhu awalSuhu tertinggi
Campuran T
Haba peneutralan bagi campuran R :
HCI(ak) + NaOH(ak) NaCl(ak) + H2O(ce)
Bilangan mol bagi asid hidroklorik = MV1000
= 1.0moldm−3x 25.0 cm3
1000 = 0.025 mol
Bilangan mol bagi larutan akues natrium hidroksida = MV1000
= 1.0moldm−3x 60.0 cm3
1000 = 0.06 molHaba yang dibebaskan dalam tindak balas = mcƟ = (25+60)g x 4.2 Jg-1 x 4oC = 1428 J = 1.428 kJ
Suhu awal Suhu tertinggi
Haba peneutralan, ∆H = 1.428 kJ0.025mol
= - 57.12 kJmol-1 #
Haba peneutralan bagi campuran S :
H2SO4(ak) + 2NaOH(ak) Na2SO4(ak) + 2H2O(ce)
Bilangan mol bagi larutan asid sulfurik = MV1000
= 1.0moldm−3 x 25.0 cm3
1000 = 0.025 mol
Bilangan mol bagi larutan akues natrium hidroksida = MV1000
= 1.0moldm−3x 60.0 cm3
1000 = 0.06 molHaba yang dibebaskan dalam tindak balas = mcƟ = (25+60)g x 4.2 Jg-1 x 9oC = 3213 J = 3.213 kJ
Haba peneutralan, ∆H = 3.213 kJ0.050mol
= - 64.26 kJmol-1 #
Haba peneutralan bagi campuran T :
HNO3(ak) + KOH(ak) KNO3(ak) + H2O(ce)
Bilangan mol bagi asid nitrik = MV1000
= 1.0moldm−3 x 25.0cm3
1000 = 0.025 mol
Bilangan mol bagi larutan akues kalium hidroksida = MV1000
= 1.0moldm−3 x 60.0 cm3
1000
= 0.06 molHaba yang dibebaskan dalam tindak balas = mcƟ = (25+60)g x 4.2 Jg-1 x 4oC = 1071 J = 1.071 kJ
Haba peneutralan, ∆H = 1.071 kJ0.025mol
= -42.84 kJmol-1 #
Perbincangan :
Di dalam eksperimen ini, ketiga-tiga campuran larutan R, S dan T adalah
terdiri daripada asid kuat dan alkali kuat. Maka, tindak balas antara asid kuat dan
alkali kuat ini boleh dijelaskan dengan asid dan alkali yang kuat ini mengion
dengan lengkap dalam air untuk menghasilkan ion hidrogen dan ion hidroksida
yang bebas bergerak dalam larutan.
H+(ak) + OH-(ak) H2O(ce)
Selepas itu, satu mol ion hidrogen akan bergabung dengan satu mol ion
hidroksida untuk membentuk satu mol air. Haba peneutralan piawai bagi tindak
balas antara asid kuat dan alkali kuat adalah - 57.3 kJmol -1.
Walaubagaimanapun, nilai haba peneutralan bagi campuran R, S dan T adalah
berbeza. Berdasarkan pengumpulan data melalui eksperimen dan pengiraan di
atas, haba peneutralan bagi campuran larutan asid sulfurik dan larutan akues
natrium hidroksida, S adalah paling tinggi iaitu sebanyak - 64.26 kJmol -1
manakala haba peneutralan bagi campuran asid hidroklorik dan larutan akues
natrium hidroksida, R adalah kedua tinggi iaitu sebanyak - 57.12 kJmol -1. Haba
peneutralan untuk campuran asid nitrik dan larutan akues kalium hidroksida, T
pula adalah paling rendah iaitu hanya sebanyak -42.84 kJmol-1.
Haba peneutralan bagi campuran R boleh dikatakan sebagai haba
peneutralan piawai dengan nilainya yang hampir dengan - 57.3 kJmol-1. Sedikit
haba yang hilang ke persekitaran dan yang diserap oleh cawan plastik telah
menyebabkan nilai haba peneutralan bagi campuran R, - 57.12 kJmol-1 adalah
kurang daripada nilai haba peneutralan piawai dalam teori, - 57.3 kJmol -1. Tindak
balas antara asid hidroklorik dan larutan akues natrium hidroksida boleh
dijelaskan melalui persamaan kimia di bawah :
HCI(ak) + NaOH(ak) NaCl(ak) + H2O(ce)
Melalui tindak balas ini, satu mol asid hidroklorik telah bertindak balas dengan
satu mol larutan akues natrium hidroksida lalu membentuk satu mol garam
natrium klorida dan satu mol air.
Haba peneutralan untuk campuran S mempunyai nilai yang paling tinggi.
Campuran S terdiri daripada larutan asid sulfurik dan larutan akues natrium
hidroksida. Kebesan asid menunjukkan bilangan mol ion hidrogen yang dapat
dihasilkan oleh satu mol asid dalam larutan akues. Oleh kerana asid sulfurik
merupakan asid dwibes manakala asid nitrik dan asid hidroklorik pula merupakan
asid monobes, maka haba yang dibebaskan oleh asid dwibes melalui
peneutralan sehingga lengkap adalah dua kali lebih tinggi daripada haba yang
dibebaskan oleh monobes melalui peneutralan sehingga lengkap. Hal ini boleh
dijelaskan melalui perbandingan antara persamaan kimia campuran R, S dan T:
Campuran R:
Persamaan lengkap : HCI(ak) + NaOH(ak) NaCl(ak) + H2O(ce)
Persamaan ion : Na+ + Cl- NaCl
H+ + OH- H2O
Campuran S:
Persamaan lengkap : H2SO4(ak) + 2NaOH(ak) Na2SO4(ak) + 2H2O(ce)
Persamaan ion : Na+ + SO42- Na2SO4
2H+ + 2OH- 2H2O
Campuran T:
Persamaan lengkap : HNO3(ak) + KOH(ak) KNO3(ak) + H2O(ce)
Persamaan ion : K+ + NO3- KNO3
H+ + OH- H2O
Berdasarkan persamaan kimia di atas, satu mol asid bagi campuran R dan T
telah menghasilkan satu mol ion hidrogen sahaja manakala bagi campuran S
pula, satu mol asid telah menghasilkan dua mol ion hidrogen. Jadi, haba yang
terbebas dalam peneutralan campuran S adalah dua kali lebih tinggi daripada
haba yang terbebas dalam peneutralan campuran R dan T. Namun begitu, haba
peneutralan tindak balas bagi campuran S masih kekal pada nilai -57.3kJmol -1
kerana haba peneutralan ditakrifkan dari segi pembentukan satu mol dan bukan
dua mol. Definisi bagi haba peneutralan ialah haba yang dibebaskan apabila
satu mol ion hidrogen daripada asid bergabung dengan satu mol ion hidroksida
untuk membentuk satu mol air pada keadaan piawai. Dalam eksperimen ini,
haba peneutralan bagi campuran S adalah pada nilai - 64.26 kJmol -1 dan ia lebih
tinggi daripada haba peneutralan piawai. Hal ini adalah disebabkan oleh haba
penitratan yang ada pada asid sulfurik telah meninggikan haba peneutralan
apabila ia bertindak balas dengan natrium hidroksida.
Bagi campuran T pula, nilai haba peneutralannya adalah paling rendah
iaitu sebanyak -42.84 kJmol-1. Kedua-dua asid nitrik dan larutan akues kalium
hidroksida merupakan asid dan alkali yang kuat. Jadi, haba peneutralannya
adalah pada nilai -57.3kJmol-1. Di dalam tindak balas ini, satu mol ion hidrogen
daripada asid nitrik bergabung dengan satu mol ion hidroksida daripada laturan
akues kalium hidroksida untuk membentuk satu mol garam dan air. Namun
begitu, nilai haba peneutralan bagi campuran T yang didapatkan oleh kumpulan
kami adalah kurang daripada -57.3kJmol-1 di mana nilai haba peneutralannya
sebanyak -42.84 kJmol-1 sahaja. Hal ini mungkin disebabkan oleh kesilapan
yang telah dilakukan oleh kami semasa menjalankan eksperimen ini seperti tidak
menuangkan larutan akues kalium hidroksida dengan cepat ke dalam cawan
plastik yang mengandungi asid nitrik lalu menyebabkan kehilangan haba ke
persekitaran atau tidak mengacau campuran larutan dengan baik.
Sungguhpun beberapa kesilapan telah dilakukan oleh kami dalam
eksperimen ini dan hasil dapatannya tidak begitu tepat dengan apa yang telah
dikatakan dalam teori, namun kami telah berjaya membuktikan bahawa tindak
balas peneutralan merupakan tindak balas eksotermik di mana suhu telah
meningkat pada akhir eksperimen.
Langkah berjaga-jaga:
1) Suhu awal larutan asid hanya diambil selepas beberapa minit untuk
memastikan larutan itu telah mencapai suhu sekata.
2) Alkali harus dituangkan ke dalam cawan plastik yang mengandungi asid
dengan cepat bagi mengurangkan kehilangan haba ke persekitaran.
3) Asid dan alkali harus diuruskan dengan cermat bagi mengelakkan
tumpahan atau terkena pada tubuh badan kita di mana ia akan
mencederakan kita.
4) Campuran larutan dalam cawan plastik harus sentiasa dikacau sepanjang
tindak balas dijalankan bagi memastikan suhu larutan adalah sekata.
5) Bacaan termometer harus diperhatikan sepanjang masa agar tidak
terlepas pandang pada suhu tertinggi yang dicapai.
6) Kipas harus ditutup bagi mengurangkan kehilangan haba ke persekitaran.
Kesimpulan:Tindak balas peneutralan adalah merupakan tindak balas eksotermik.
Soalan :1. Tuliskan persamaan ion untuk tindak balas yang terlibat dalam
campuran R, S dan T.R: HCI(ak) + NaOH(ak) NaCl(ak) + H2O(ce)
Persamaan ion :
Na+ + Cl- NaCl
H+ + OH- H2O
S: H2SO4(ak) + 2NaOH(ak) Na2SO4(ak) + 2H2O(ce)
Persamaan ion :
Na+ + SO42- Na2SO4
2H+ + 2OH- 2H2O
T : HNO3(ak) + KOH(ak) KNO3(ak) + H2O(ce)
Persamaan ion :
K+ + NO3- KNO3
H+ + OH- H2O
2. Bandingkan nilai haba peneutralan yang anda peroleh dalam :(i) Campuran R dan S;(ii) Campuran R dan T; serta(iii) Campuran S dan T
Terangkan mengapa terdapat perbezaan atau persamaan antara dua nilai yang anda bandingkan.(i) Campuran R dan S;
R: - 57.12 kJmol-1
S: - 64.26 kJmol-1
Nilai haba peneutralan bagi campuran S lebih tinggi daripada
campuran R. Walaupun asid hidroklorik merupakan asid monobes
manakala asid sulfurik merupakan asid dwibes, nilai haba
peneutralan tidak akan dipengaruhi oleh kebesan asid ini. Keadaan
di mana haba peneutralan campuran S lebih tinggi daripada
campuran R adalah disebabkan oleh haba penitratan yang ada
pada asid sulfurik telah meninggikan haba peneutralan bagi
campuran S apabila ia bertindak balas dengan natrium hidroksida.
(ii) Campuran R dan T; serta
R: - 57.12 kJmol-1
T: - 42.84 kJmol-1
Nilai haba peneutralan bagi campuran R dan T adalah berbeza di
mana campuran R mempunyai nilai haba peneutralan yang lebih
tinggi daripada campuran T. Nilai haba peneutralan bagi campuran
R dan T sepatutnya sama atau berhampiran dengan - 57.3 kJmol -1
kerana kedua-dua asid yang digunakan merupakan asid monobes.
Keadaan ini berlaku adalah disebabkan oleh kesalahan yang telah
dilakukan oleh kumpulan kami semasa menjalankan eksperimen ini
seperti tidak menuangkan larutan akues kalium hidroksida dengan
cepat ke dalam cawan plastik yang mengandungi asid nitrik lalu
menyebabkan kehilangan haba ke persekitaran.
(iii) Campuran S dan T
S: - 64.26 kJmol-1
T: - 42.84 kJmol-1
Nilai haba peneutralan bagi campuran S lebih tinggi daripada
campuran T kerana asid sulfurik yang digunakan dalam campuran
S merupakan asid dwibes manakala asid nitrik yang digunakan
dalam campuran T merupakan asid monobes. Walaupun asid nitrik
merupakan asid monobes manakala asid sulfurik merupakan asid
dwibes, nilai haba peneutralan campuran S yang lebih tinggi
daripada campuran T tidak akan dipengaruhi oleh kebesan asid ini.
Keadaan di mana haba peneutralan campuran S lebih tinggi
daripada campuran T adalah disebabkan oleh haba penitratan
yang ada pada asid sulfurik telah meninggikan haba peneutralan
bagi campuran S apabila ia bertindak balas dengan natrium
hidroksida.
3. Haba peneutralan antara asid kuat dan bes kuat ialah -57.3 kJ mol-1. Cadangkan dua cara untuk memperbaiki prosedur yang telah dibuat bagi mendapatkan nilai jawapan yang lebih tepat? Pertama sekali, alkali harus dituangkan ke dalam cawan plastik yang
mengandungi asid dengan cepat bagi mengurangkan kehilangan haba ke
persekitaran. Selain itu, campuran larutan dalam cawan plastik harus
sentiasa dikacau sepanjang tindak balas dijalankan bagi memastikan
suhu larutan adalah sekata. Akhir sekali, acaan termometer harus
diperhatikan sepanjang masa agar tidak terlepas pandang pada suhu
tertinggi yang dicapai di mana ia akan memberi kesan terhadap nilai haba
peneutralan pada akhir eksperimen.
4. Adakah haba peneutralan antara alkali kuat dengan asid lemah melebihi atau kurang daripada -57.3 kJ mol-1? Jelaskan jawapan anda.Haba peneutralan antara alkali kuat dengan asid lemah adalah kurang
daripada -57.3 kJ mol-1. Keadaan ini berlaku kerana asid lemah ini hanya
dapat mengion separa dalam air dan hanya sebilangan kecil ion hidrogen
dihasilkan. Kebanyakan molekul asid lemah masih wujud sebagai molekul
tak terion. Maka, lebih banyak haba diperlukan untuk pengionan asid
lemah ini dengan lengkap dan haba peneutralan antara alkali kuat dengan
asid lemah menjadi kurang daripada -57.3 kJ mol-1.
Sumber rujukan :Buku:
Lewis, M. (2001). AS & A Level Chemistry Through Diagrams. New York: Oxford
University Press.
Toon, T. Y. (1996). Kimia Fizik STPM. Selangor Darul Ehsan: Penerbit Fajar
Bakti Sdn. Bhd.
Internet :
Amrita. (2012). Calorimetry 2-Heat of Neutralization. Diambil dari
http://amrita.vlab.co.in/?sub=2&brch=190&sim=1546&cnt=1
Faculty. (2011). Enthalpy of Neutralization. Diambil dari
http://faculty.ccri.edu/aahughes/GenChemII/Lab%20Experiments/Enthalpy
_of_Neutralization.pdf