BUKU RUJUKAN KIMIA T4 KSSM FULL✨

149 UNIT 6 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 (b) Tindak balas dengan larutan ammonia sedikit demi sedikit sehingga berlebihan: Tambah sedikit larutan ammonia Larutan mengandungi: Ca2+, Mg2+, Al3+, Zn2+, Pb2+, Fe2+, Fe3+, Cu2+ Ca2+ Cu2+ Zn2+ Fe2+, Fe3+ Mg2+, Al3+, Pb2+ Tambahkan larutan ammonia berlebihan Tambahkan larutan ammonia berlebihan Mendakan berwarna Mendakan putih Mendakan terbentuk Tiada mendakan Cu2+ (biru), Fe2+ (hijau), Fe3+ (perang) Pb2+, Al3+, Zn2+, Mg2+ Tak larut Tak larut Larut Larut (c) Kesimpulan ujian pengesahan bagi kation tanpa warna/putih: (i) Zn2+: Mendakan putih larut dalam larutan natrium hidroksida dan larutan ammonia berlebihan (ii) Mg2+: Mendakan putih tidak larut dalam larutan natrium hidroksida dan larutan ammonia berlebihan (iii) Al3+: Mendakan putih larut dalam larutan natrium hidroksida berlebihan dan tidak larut dalam Pb2+ larutan ammonia berlebihan (iv) Ca2+: Mendakan putih tidak larut dalam larutan natrium hidroksida berlebihan dan tiada mendakan dalam larutan ammonia (v) NH4 + : Tiada mendakan dalam larutan natrium hidroksida dan berbau sengit apabila dipanaskan, gas terbebas menukarkan kertas litmus merah kepada biru (d) Kesimpulan untuk ujian pengesahan bagi kation berwarna. (i) Cu2+: Mendakan biru tidak larut dalam larutan natrium hidroksida berlebihan dan larut dalam larutan ammonia berlebihan (ii) Fe2+: Mendakan hijau tidak larut dalam larutan natrium hidroksida dan larutan ammonia berlebihan (iii) Fe3+: Mendakan perang tidak larut dalam larutan natrium hidroksida dan larutan ammonia berlebihan 06 Chp 6 Kimia F4 (p130-157)csy3p.indd 149 26/12/2019 12:55 PM

© Nilam Publication Sdn. Bhd. 150 UNIT 6 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 (e) Semua kation boleh dikenal pasti dengan ujian pengesahan menggunakan larutan natrium hidroksida dan larutan ammonia kecuali Al3+ dan Pb2+. (f) Untuk membezakan Al3+ dengan Pb2+: – Al3+ dan Pb2+ boleh dibezakan dengan menggunakan tindak balas penguraian ganda dua. Larutan akueus yang mengandungi anion SO4 2–/ Cl– / I– digunakan untuk mengesan kehadiran Al3+ dan Pb2+. – Mendakan terbentuk apabila larutan mengandungi SO4 2–/ Cl– / I– ditambah kepada Pb2+. – Tiada mendakan terbentuk apabila larutan mengandungi SO4 2–/ Cl– / I– ditambah kepada Al3+. (g) Tuliskan persamaan ion bagi pembentukan mendakan: Pb Al3+ 2+ Tiada perubahan Tiada perubahan Tiada perubahan Mendakan putih Mendakan putih Mendakan kuning Tambahkan larutan natrium sulfat Tambahkan larutan natrium klorida Tambahkan larutan kalium iodida Pb2+ + SO4 2– PbSO4 Pb2+ + 2Cl– PbCl2 Pb2+ + 2I– PbI2 Al3+ Al3+ Pb2+ Al3+ dan Pb2+ Pb2+ Ujian Pengesahan bagi Anion SP 6.11.1 Senaraikan anion. CO3 2–, Cl– , SO4 2–, NO3 – Apakah pemerhatian yang penting? Pemerhatian mungkin salah satu daripada berikut: • Warna mendakan • Gas yang dibebaskan 06 Chp 6 Kimia F4 (p130-157)csy3p.indd 150 26/12/2019 12:55 PM

151 UNIT 6 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 2 cm3 larutan yang mengandungi anion Xn– dituang ke dalam tabung uji. 1 4 cm3 asid hidroklorik cair ditambah ke dalam tabung uji. 2 Gas yang terbebas dialirkan melalui air kapur. Pemerhatian: • Gelang perang terbentuk. Kesimpulan: Ion nitrat hadir. 1 2 cm3 asid sulfurik cair ditambah ke dalam tabung uji diikuti dengan 2 cm3 larutan ferum(II) sulfat. Tabung uji digoncang. 2 Tabung uji dicondongkan dan dipegang dengan pemegang tabung uji. 3 Beberapa titis asid sulfurik pekat dititiskan melalui dinding tabung uji dan ditegakkan. 1 Asid nitrik cair ditambah ke dalam tabung uji hingga tiada sebarang perubahan. 2 2 cm3 larutan argentum nitrat ditambah ke dalam tabung uji tersebut. Pemerhatian: • Mendakan putih terbentuk. Inferens: • Mendakan putih adalah barium sulfat . Kesimpulan: Ion sulfat hadir. Persamaan ion: Ba2+ + SO42– → BaSO4 1 Asid hidroklorik/asid nitrik cair ditambah ke dalam tabung uji hingga tiada sebarang perubahan. 2 2 cm3 larutan barium klorida/ barium nitrat ditambah ke dalam tabung uji tersebut. Pemerhatian: • Gelembung gas terbentuk. • Air kapur keruh. Inferens: • Gas itu adalah karbon dioksida . Kesimpulan: Ion karbonat hadir. Persamaan ion: CO32– + 2H+ → 2H O + CO 2 2 Asid Natrium karbonat Air kapur SP 6.11.1 Gelang perang Mendakan putih Pemerhatian: • Mendakan putih terbentuk. Inferens: • Mendakan putih adalah argentum klorida . Kesimpulan: Ion klorida hadir. Persamaan ion: Ag+ + Cl– → AgCl Mendakan putih Ujian Pengesahan Anion 06 Chp 6 Kimia F4 (p130-157)csy3p.indd 151 26/12/2019 12:55 PM

© Nilam Publication Sdn. Bhd. 152 UNIT 6 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 1 50 cm3 larutan natrium hidroksida 1 mol dm–3 dineutralkan oleh 25 cm3 asid sulfurik. Hitung kepekatan asid sulfurik dalam mol dm–3 dan g dm–3. [JAR: H = 1, S = 32, O = 16] M = 1 mol dm–3 M = ? v = 50 cm3 v = 25 cm3 2NaOH + H2SO4 Na2SO4 + 2H2O Bilangan mol NaOH = 1 × 50 1 000 = 0.05 mol Daripada persamaan, 2 mol NaOH : 1 mol H2SO4 0.05 mol NaOH : 0.025 mol H2SO4 Kepekatan H2SO4 = n mol v dm3 = 0.025 mol ( 25 1 000 ) dm3 = 1 mol dm–3 Kepekatan H2SO4 = 1 mol dm–3 × (2 × 1 + 32 + 16 × 4) g mol–1 = 98 g dm–3 2 Hitung isi padu larutan natrium hidroksida 2 mol dm–3 yang diperlukan untuk meneutralkan 100 cm3 asid hidroklorik 1 mol dm–3. M = 2 mol dm–3 M = 1 mol dm–3 v = ? cm3 v = 100 cm3 NaOH + HCl NaCl + H2O Bilangan mol HCl = 1 × 100 1 000 = 0.1 mol Daripada persamaan, 1 mol HCl : 1 mol NaOH 0.1 mol HCl : 0.1 mol NaOH Isi padu NaOH = n mol M mol dm–3 = 0.1 mol 2 mol dm–3 = 0.05 dm3 = 50 cm3 Soalan Subjektif PRAKTIS SPM TP3 TP3 06 Chp 6 Kimia F4 (p130-157)csy3p.indd 152 26/12/2019 12:55 PM

153 UNIT 6 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 1 50 cm3 larutan natrium hidroksida 1 mol dm–3 dineutralkan oleh 25 cm3 asid sulfurik. Hitung kepekatan asid sulfurik dalam mol dm–3 dan g dm–3. [JAR: H = 1, S = 32, O = 16] M = 1 mol dm–3 M = ? v = 50 cm3 v = 25 cm3 2NaOH + H2SO4 Na2SO4 + 2H2O Bilangan mol NaOH = 1 × 50 1 000 = 0.05 mol Daripada persamaan, 2 mol NaOH : 1 mol H2SO4 0.05 mol NaOH : 0.025 mol H2SO4 Kepekatan H2SO4 = n mol v dm3 = 0.025 mol ( 25 1 000 ) dm3 = 1 mol dm–3 Kepekatan H2SO4 = 1 mol dm–3 × (2 × 1 + 32 + 16 × 4) g mol–1 = 98 g dm–3 2 Hitung isi padu larutan natrium hidroksida 2 mol dm–3 yang diperlukan untuk meneutralkan 100 cm3 asid hidroklorik 1 mol dm–3. M = 2 mol dm–3 M = 1 mol dm–3 v = ? cm3 v = 100 cm3 NaOH + HCl NaCl + H2O Bilangan mol HCl = 1 × 100 1 000 = 0.1 mol Daripada persamaan, 1 mol HCl : 1 mol NaOH 0.1 mol HCl : 0.1 mol NaOH Isi padu NaOH = n mol M mol dm–3 = 0.1 mol 2 mol dm–3 = 0.05 dm3 = 50 cm3 3 Eksperimen I Asid nitrik 1 mol dm–3 digunakan untuk meneutralkan 100 cm3 larutan natrium hidroksida 1 mol dm–3. Eksperimen II Asid sulfurik 1 mol dm–3 digunakan untuk meneutralkan 100 cm3 larutan natrium hidroksida 1 mol dm–3. Bandingkan isi padu asid yang diperlukan untuk meneutralkan 100 cm3 larutan natrium hidroksida 1 mol dm–3 dalam Eksperimen I dan Eksperimen II. Terangkan jawapan anda. Jawapan: Eksperimen Eksperimen I Eksperimen II Persamaan kimia NaOH + HNO3 NaNO3 + H2O 2NaOH + H2SO4 Na2SO4 + 2H2O Pengiraan Bilangan mol NaOH = 1 × 100 1 000 = 0.1 mol Daripada persamaan, 1 mol NaOH : 1 mol HNO3 0.1 mol NaOH : 0.1 mol HNO3 Bilangan mol HNO3 = Mv 1 000 M= Kepekatan HNO3 v = Isi padu HNO3 dalam cm3 1 mol dm–3 × v 1 000 = 0.1 mol v = 100 cm3 Bilangan mol NaOH = 1 × 100 1 000 = 0.1 mol Daripada persamaan, 2 mol NaOH : 1 mol H2SO4 0.1 mol NaOH : 0.05 mol H2SO4 ilangan mol H2SO4 = Mv 1 000 M = Kepekatan H2SO4 v = Isi padu H2SO4 dalam cm3 1 mol dm–3 × v 1 000 = 0.05 mol v = 50 cm3 Perbandingan dan penerangan – Isi padu asid yang diperlukan dalam Eksperimen I adalah dua kali ganda dibandingkan dengan Eksperimen II. – Asid sulfurik adalah asid diprotik manakala asid nitrik adalah asid monoprotik . – Satu mol asid sulfurik mengion kepada dua mol ion H+ manakala satu mol asid nitrik mengion kepada satu mol ion H+ . – Bilangan ion H+ dalam isi padu dan kepekatan yang sama bagi kedua-dua asid adalah dua kali ganda dalam asid sulfurik dibandingkan dengan asid nitrik. 4 Gambar rajah di bawah menunjukkan susunan radas bagi pentitratan larutan kalium hidroksida dengan asid sulfurik. Asid sulfurik 0.5 mol dm–3 50 cm3 larutan kalium hidroksida 1 mol dm–3 + metil jingga TP4 06 Chp 6 Kimia F4 (p130-157)csy3p.indd 153 26/12/2019 12:55 PM

© Nilam Publication Sdn. Bhd. 154 UNIT 6 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 Asid sulfurik 0.5 mol dm–3 ditambahkan kepada 50 cm3 larutan kalium hidroksida 1 mol dm–3 dan metil jingga digunakan sebagai penunjuk. (a) (i) Namakan tindak balas antara asid sulfurik dengan kalium hidroksida. Peneutralan (ii) Namakan garam yang terbentuk dalam tindak balas tersebut. Kalium sulfat (b) Cadangkan radas yang boleh digunakan untuk mengukur 25.0 cm3 larutan kalum hidroksida dengan tepat. Pipet (c) Apakah warna metil jingga (i) dalam larutan kalium hidroksida? Kuning (ii) dalam asid sulfurik? Merah (iii) pada titik akhir pentitratan? Jingga (d) (i) Tuliskan persamaan seimbang bagi tindak balas yang berlaku. 2KOH + H2SO4 K2SO4 + 2H2O (ii) Hitung isi padu asid sulfurik 0.1 mol dm–3 yang diperlukan untuk bertindak balas dengan lengkap dengan 50 cm3 larutan kalium hidroksida 0.1 mol dm–3. Bilangan mol KOH = 0.1 × 50 1 000 = 0.005 mol Daripada persamaan, 2 mol KOH : 1 mol H2SO4 0.005 mol KOH : 0.0025 mol H2SO4 Isi padu H2SO4 = n mol M mol dm–3 = 0.0025 mol 0.1 mol dm–3 = 0.025 dm3 = 25 cm3 (e) (i) Eksperimen diulang dengan menggunakan asid hidroklorik 0.1 mol dm–3 untuk menggantikan asid sulfurik. Ramalkan isi padu asid hidroklorik yang diperlukan untuk meneutralkan 50.0 cm3 larutan kalium hidroksida. 50 cm3 // dua kali ganda isi padu asid sulfurik (ii) Terangkan jawapan anda di (e)(i). – Asid hidroklorik ialah asid monoprotik manakala asid sulfurik ialah asid diprotik . – Pada isi padu dan kepekatan yang sama untuk kedua-dua asid, asid hidroklorik mengandungi separuh bilangan mol ion H+ daripada asid sulfurik. TP1 TP1 TP1 TP3 TP3 TP4 TP2 06 Chp 6 Kimia F4 (p130-157)csy3p.indd 154 26/12/2019 12:55 PM

155 UNIT 6 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 5 (a) Bahan A berwarna putih. Apabila A dipanaskan dengan kuat, gas berwarna perang B dan gas C dibebaskan. Gas C menyalakan kayu uji berbara. Baki D yang berwarna kuning apabila panas dan putih apabila sejuk terbentuk. (i) Namakan bahan A, B, C dan D. A : Zink nitrat B : Nitrogen dioksida C : Oksigen D : Zink oksida (ii) Tuliskan persamaan kimia apabila bahan A dipanaskan. 2Zn(NO3)2 2ZnO + 4NO2 + O2 (b) Larutan tanpa warna E memberi keputusan berikut apabila beberapa siri ujian dijalankan: L1 – Apabila ditambah dengan larutan natrium hidroksida, mendakan putih terbentuk. Mendakan ini larut apabila ditambah natrium hidroksida berlebihan. L2 – Apabila ditambah larutan ammonia, mendakan putih terbentuk dan mendakan ini tidak larut dalam larutan ammonia berlebihan. L3 – Apabila ditambah dengan larutan kalium iodida, mendakan kuning F terbentuk. (i) Apakah kation-kation yang mungkin hadir dalam bahan E hasil ujian L1? Pb2+, Al3+, Zn2+ (ii) Apakah kation yang mungkin hadir dalam larutan E hasil ujian L1 dan L2? Pb2+, Al3+ (iii) Apakah ion yang disahkan hadir dalam E setelah dilakukan ujian L3? Tulis persamaan ion bagi pembentukan bahan F. Ion hadir : Pb2+ Persamaan ion : Pb2+ + 2I– PbI2 6 Jadual di bawah menunjukkan warna lima larutan berlabel A, B, C, D dan E yang ditambah dengan larutan natrium hidroksida dan larutan ammonia sedikit demi sedikit sehingga berlebihan. Larutan Warna Dengan larutan natrium hidroksida Dengan larutan ammonia A Biru Mendakan biru tidak larut dalam berlebihan Mendakan biru larut dalam berlebihan B Tanpa warna Mendakan putih larut dalam berlebihan Mendakan putih larut dalam berlebihan C Hijau muda Mendakan hijau kotor Mendakan hijau kotor D Tanpa warna Mendakan putih larut dalam berlebihan Mendakan putih tidak larut dalam berlebihan E Tanpa warna Mendakan putih tidak larut dalam berlebihan Mendakan putih tidak larut dalam berlebihan (a) Nyatakan kation yang terdapat dalam: A : Cu2+ B : Zn2+ C : Fe2+ E : Mg2+ (b) Nyatakan satu lagi ujian bagi mengenali C. Tambahkan larutan kalium heksasianoferat(III), mendakan biru tua terbentuk (c) Apakah kation-kation yang mungkin terdapat dalam larutan D? Al3+, Pb2+ TP4 TP5 TP4 06 Chp 6 Kimia F4 (p130-157)csy3p.indd 155 26/12/2019 12:55 PM

© Nilam Publication Sdn. Bhd. 156 UNIT 6 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 (d) Terangkan secara ringkas satu ujian yang boleh digunakan untuk membezakan kation-kation yang hadir dalam larutan D. Tambahkan beberapa titik larutan kalium iodida/natrium klorida/natrium sulfat kepada 1 cm3 larutan D. Mendakan kuning/putih terbentuk, Pb2+ hadir. / Tiada mendakan, Al3+ hadir. 7 Rajah di bawah menunjukkan carta aliran bagi perubahan yang berlaku bermula daripada pepejal M. Pepejal M adalah suatu garam bagi zink. Apabila pepejal M dipanaskan dengan kuat, ia terurai kepada suatu pepejal Q yang berwarna kuning apabila panas dan putih apabila sejuk. + + Pepejal M Larutan S Gas karbon dioksida Air Logam zink + Larutan magnesium nitrat Pepejal Q + gas karbon dioksida Tindak balas I Tindak balas II Panaskan Tambah asid nitrik cair Tindak balas III + Magnesium (a) (i) Berikan satu ujian kimia bagi gas karbon dioksida. Lalukan gas pada air kapur, air kapur menjadi keruh (ii) Lukiskan gambar rajah susunan radas untuk menjalankan tindak balas I. Air kapur Panaskan Pepejal M (b) Nyatakan nama pepejal M dan Q. M : Zink karbonat Q : Zink oksida (c) Nyatakan pemerhatian yang dibuat apabila larutan ammonia berlebihan ditambahkan kepada larutan S. Mendakan putih terbentuk, ia larut dalam larutan ammonia berlebihan. (d) (i) Tuliskan persamaan kimia bagi tindak balas II. ZnCO3 + 2HNO3 Zn(NO3)2 + H2O + CO2 TP4 TP3 06 Chp 6 Kimia F4 (p130-157)csy3p.indd 156 26/12/2019 12:55 PM

157 UNIT 6 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 (ii) Bagi tindak balas II, hitungkan isi padu gas karbon dioksida yang dibebaskan pada keadaan bilik, jika 12.5 g pepejal M terurai dengan lengkap. [Jisim atom relatif: C = 12, O = 16, Zn = 65, 1 mol gas menempati 24 dm3 pada suhu bilik] Bilangan mol pepejal M = 12.5 125 = 0.1 mol Daripada persamaan, 1 mol M : 1 mol CO2 0.1 mol M : 0.1 mol CO2 Isi padu CO2 = 0.1 mol × 24 dm3 mol–1 = 2.4 dm3 (e) Namakan tindak balas III. Tindak balas penyesaran (f) Huraikan ujian kimia untuk menentukan kehadiran anion dalam larutan magnesium nitrat. – Masukkan 2 cm3 larutan magnesium nitrat ke dalam tabung uji. – 2 cm3 asid sulfurik cair ditambah kepada larutan diikuti dengan 2 cm3 larutan ferum(II) sulfat . Campuran digoncang . – Tabung uji dicondongkan dan dipegang dengan pemegang tabung uji. – Beberapa titis asid sulfurik pekat dititiskan melalui dinding tabung uji dan ditegakkan. – Gelang perang terbentuk antara dua lapisan. Anion yang hadir adalah ion nitrat . 8 Anda diberi hablur zink klorida. Huraikan bagaimana anda boleh menjalankan ujian kimia di dalam makmal untuk mengenal pasti ion-ion yang hadir dalam hablur zink klorida. – Larutkan setengah spatula hablur zink klorida di dalam 10 cm3 air suling . – Larutan tersebut dituang ke dalam tiga tabung uji. – Tambahkan beberapa titik larutan natrium hidroksida ke dalam larutan zink klorida sehingga berlebihan . Mendakan putih larut dalam larutan natrium hidroksida berlebihan terbentuk. – Tambahkan beberapa titik larutan ammonia ke dalam larutan zink klorida yang lain sehingga berlebihan . Mendakan putih larut dalam larutan ammonia berlebihan terbentuk. Ion yang hadir adalah ion zink . – 2 cm3 asid nitrik cair ditambahkan kepada 2 cm3 larutan zink klorida diikuti dengan 2 cm3 larutan argentum nitrat . Mendakan putih terbentuk. Ion yang hadir adalah ion klorida. TP6 Soalan Objektif 06 Chp 6 Kimia F4 (p130-157)csy3p.indd 157 26/12/2019 12:55 PM

UNIT 7 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 158 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 7 UNIT KADAR TINDAK BALAS Zarah-zarah mencapai tenaga pengaktifan Zarah-zarah berlanggar pada orientasi yang betul Teori perlanggaran Perlanggaran berkesan Frekuensi perlanggaran berkesan Faktor mempengaruhi kadar tindak balas Kadar tindak balas meningkat Aplikasi Kadar tindak balas pada masa tertentu Kadar tindak balas purata Aktiviti harian Proses industri Kepekatan Semakin tinggi kepekatan larutan, semakin tinggi bilangan zarah per unit isi padu Mangkin Kehadiran mangkin merendahkan tenaga pengaktifan tindak balas Ukuran perubahan dalam kuantiti bahan atau hasil tindak balas per unit masa Contoh dalam Maksud Eksperimen berkaitan kesan Mengukur kadar tindak balas Boleh diterangkan menggunakan Berkait dengan Berlaku jika Menyebabkan Berkaitan Semakin besar saiz pepejal bahan tindak balas, semakin berkurangan jumlah luas permukaan yang terdedah kepada perlanggaran Saiz Semakin tinggi suhu, semakin tinggi tenaga kinetik zarah Suhu KADAR TINDAK BALAS Peta Konsep 07 Chp 7 Kimia F4(p158-195)csy3p.indd 158 26/12/2019 3:35 PM

UNIT 7 159 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 Nyatakan maksud kadar tindak balas. SP 7.1.2 Kadar tindak balas ialah pengukuran perubahan kuantiti bahan atau hasil tindak balas per unit masa. Nyatakan hubungan antara kadar tindak balas dan masa. 1 Kadar tindak balas tinggi jika tindak balas berlaku dengan cepat dalam jangka masa yang pendek. 2 Kadar tindak balas rendah jika tindak balas berlaku dengan perlahan dalam jangka masa yang panjang. 3 Kadar tindak balas berkadar songsang dengan masa: Kadar tindak balas ∝ 1 Masa yang diambil Berikan contoh tindak balas cepat. SP 7.1.1 – Tindak balas ketulan marmar dengan asid hidroklorik. – Tindak balas magnesium dengan asid sulfurik. – Tindak balas kalium dengan air. – Pembakaran bahan api. Berikan contoh tindak balas perlahan. SP 7.1.1 – Pengaratan besi dalam udara. – Fotosintesis – Penapaian jus buah untuk dijadikan alkohol. Bagaimanakah menentukan kadar tindak balas? SP 7.1.4 Kadar tindak balas boleh ditentukan dengan mengira kadar perubahan kimia atau kuantiti yang diukur dalam perubahan kimia per unit masa. Kadar tindak balas = Perubahan kuantiti bahan/hasil Masa yang diambil untuk perubahan berlaku Bagaimanakah cara mengenal pasti perubahan dalam kuantiti bahan/hasil tindak balas untuk mengukur kadar tindak balas? Berikan contoh. SP 7.1.3 Perubahan jumlah bahan atau hasil dalam tindak balas yang dipilih untuk mengukur kadar tindak balas mestilah boleh diperhatikan dan diukur. Contoh: (a) Pengurangan dalam jisim bahan tindak balas. (b) Peningkatan dalam jisim hasil tindak balas. (c) Peningkatan dalam isi padu gas yang dibebaskan. (d) Pembentukan mendakan sebagai hasil. Apakah unit yang mungkin bagi kadar tindak balas? Unit bagi kadar tindak balas bergantung pada unit bahan atau hasil tindak balas tersebut. Unit-unit yang mungkin adalah: (a) g s–1 atau g min–1 bagi peningkatan dalam jisim hasil tindak balas atau pengurangan dalam jisim bahan tindak balas (b) cm3 s–1 atau cm3 min–1 bagi peningkatan dalam isi padu gas yang dibebaskan (c) s–1 atau min–1 bagi jumlah tetap pembentukan pemendakan dalam eksperimen yang berbeza 7.1 PENENTUAN KADAR TINDAK BALAS SK 7.1 07 Chp 7 Kimia F4(p158-195)csy3p.indd 159 26/12/2019 3:35 PM

UNIT 7 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 160 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 Bagaimanakah cara mengukur perubahan yang dapat diperhatikan apabila tindak balas menghasilkan gas? SP 7.1.3 Tindak balas kimia Perubahan yang boleh diperhatikan Kaedah pengukuran perubahan yang boleh diperhatikan Tindak balas antara magnesium dan asid hidroklorik: Mg(p) + 2HCl(ak) → MgCl2(ak) + H2(g) Pengurangan jisim magnesium 100 g Magnesium Asid hidroklorik Bacaan daripada penimbang direkodkan setiap 30 saat. Peningkatan isi padu hidrogen Kaedah I Asid hidroklorik Magnesium Air Gas hidrogen diperoleh dengan cara penyesaran air di dalam buret. Isi padu gas hidrogen yang diperoleh direkod setiap 30 saat. Kaedah II Magnesium Asid hidroklorik Kadar tindak balas diukur dengan isi padu gas dikumpul di dalam picagari gas per unit masa. *Susunan alat radas ini juga boleh digunakan untuk mengukur peningkatan isi padu gas lain yang tak larut seperti oksigen, hidrogen dan karbon dioksida. Bagaimanakah cara mengukur perubahan yang dapat diperhatikan apabila tindak balas menghasilkan mendakan? SP 7.1.3 Tindak balas kimia Perubahan yang boleh diperhatikan Kaedah pengukuran perubahan yang boleh diperhatikan Tindak balas antara natrium tiosulfat dan asid hidroklorik: Na2S2O3(ak) + 2HCl(ak) → 2NaCl(ak) + H2O(ce) + SO2(g) + S(p) Pembentukan sulfur sebagai mendakan * Isi padu gas sulfur dioksida, SO2 tidak boleh diukur dengan cara penyesaran air kerana sulfur dioksida larut dalam air. Larutan natrium tiosulfat + asid hidroklorik Jumlah pepejal sulfur yang terbentuk diukur dengan masa yang diambil untuk tanda ‘X’ yang diletak di bawah kelalang kon hilang dari penglihatan. 07 Chp 7 Kimia F4(p158-195)csy3p.indd 160 26/12/2019 3:35 PM

UNIT 7 161 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 Kadar tindak balas diukur dengan isi padu gas terbebas dalam setiap 30 saat melalui penyesaran air dalam buret. Contoh Air Asid hidroklorik Kalsium karbonat Lakaran graf: Masa / s Isi padu gas karbon dioksida / cm3 D x D y t1 Kadar tindak balas pada masa t1 saat = Kecerunan tangen pada lengkung pada t1 s = D y cm3 D x s Kadar tindak balas purata dalam suatu jangka masa: Kadar tindak balas diukur dengan isi padu gas terbebas dalam setiap 30 saat melalui penyesaran air dalam buret. Contoh Air Asid hidroklorik Kalsium karbonat Lakaran graf: Masa / s 1 V1 V2 5 3 7 2 6 4 8 Isi padu gas karbon dioksida / cm3 Kadar tindak balas purata dalam minit keempat = (V2 – V1) cm3 (4 – 3) s = y cm3 s–1 Kadar tindak balas diukur dengan masa yang diambil bagi pembentukan mendakan. Contoh Larutan natrium tiosulfat + asid hidroklorik Lakaran graf: (a) Masa / s Kepekatan natrium tiosulfat / mol dm–3 t1 M1 Kadar tindak balas bagi larutan natrium tiosulfat dengan kepekatan M1 mol dm–3 = 1 t1 s = x s–1 (b) Masa / s Suhu natrium larutan tiosulfat / °C t1 T1 Kadar tindak balas bagi larutan natrium tiosulfat pada suhu T1 °C = 1 t1 s = y s–1 Kadar tindak balas purata dari 0 saat: Kadar tindak balas diukur dengan isi padu gas terbebas dalam setiap 30 saat melalui penyesaran air dalam buret. Contoh Air Asid hidroklorik Kalsium karbonat Lakaran graf: Masa / s 1 V 5 3 7 2 6 4 8 Isi padu gas karbon dioksida / cm3 Kadar tindak balas purata dalam 4 minit pertama = (V – 0) cm3 (4 – 0) s = x cm3 s–1 Kadar tindak balas pada masa/suhu/kepekatan tertentu Kadar tindak balas purata Pengukuran Kadar Tindak Balas SP 7.1.4 Bagaimanakah cara menentukan kadar tindak balas daripada graf? 07 Chp 7 Kimia F4(p158-195)csy3p.indd 161 26/12/2019 3:35 PM

UNIT 7 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 162 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 1 Suatu eksperimen dijalankan untuk menentukan kadar tindak balas 20 cm3 asid hidroklorik 0.5 mol dm–3 dengan kalsium karbonat berlebihan. Keputusannya ditunjukkan di bawah. Masa / s 0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 Isi padu CO2 / cm3 0.00 10.00 16.00 22.00 27.00 31.50 36.00 39.50 42.00 44.00 44.00 44.00 (a) (i) Tuliskan persamaan kimia bagi tindak balas di atas. CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2 (ii) Nyatakan perubahan yang boleh dilihat dan diukur dalam eksperimen ini. Peningkatan isi padu gas karbon dioksida/penurunan jisim kalsium karbonat (iii) Nyatakan maksud kadar tindak balas bagi tindak balas di atas. Perubahan isi padu gas karbon dioksida dalam satu saat/ perubahan jisim kalsium karbonat dalam satu saat. (iv) Lukiskan susunan alat radas yang digunakan untuk mengukur kadar tindak balas dalam tindak balas tersebut. Kalsium karbonat Air Asid hidroklorik SP 7.1.5 TP3 TP3 TP3 TP3 Latihan 07 Chp 7 Kimia F4(p158-195)csy3p.indd 162 26/12/2019 3:35 PM

UNIT 7 163 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 (b) Lukiskan graf isi padu gas karbon dioksida yang terkumpul melawan masa. Masa / s 30 60 90 120 150 180 0 10 20 30 40 50 Isi padu CO2 / cm3 TP4 07 Chp 7 Kimia F4(p158-195)csy3p.indd 163 26/12/2019 3:35 PM

UNIT 7 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 164 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 (c) Daripada graf, tentukan: (i) kadar tindak balas purata dalam minit pertama. = Jumlah isi padu gas karbon dioksida yang terkumpul dalam minit pertama Masa yang diambil bagi perubahan berlaku = 27 60 = 0.45 cm3 s–1 (ii) kadar tindak balas purata dalam minit kedua. = Jumlah isi padu gas karbon dioksida yang terkumpul antara minit pertama dan minit kedua Masa yang diambil bagi perubahan berlaku = 42 – 27 60 = 0.25 cm3 s–1 (iii) masa apabila tindak balas selesai. 135 s (iv) kadar tindak balas purata bagi tindak balas keseluruhannya = Jumlah isi padu gas karbon dioksida yang terkumpul Masa yang diambil bagi perubahan berlaku = 44 135 = 0.326 cm3 s–1 (v) kadar tindak balas pada masa 30 saat. = kecerunan graf pada masa 30 saat = 0.405 ± 0.1 cm3 s–1 (vi) kadar tindak balas pada masa 105 saat. = kecerunan graf pada masa 105 saat = 0.217 ± 0.1 cm3 s–1 (d) Bandingkan kadar tindak balas pada masa 30 saat dan 105 saat. Terangkan jawapan anda. Kadar tindak balas pada masa 30 saat lebih tinggi daripada pada masa 105 saat kerana kepekatan asid hidroklorik berkurang dengan masa. TP3 TP3 TP3 TP3 TP3 TP3 TP4 07 Chp 7 Kimia F4(p158-195)csy3p.indd 164 26/12/2019 3:35 PM

UNIT 7 165 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 2 Serbuk zink berlebihan ditambah kepada 50 cm3 asid hidroklorik 1 mol dm–3. Isi padu gas yang dikumpul dan masa yang diambil direkodkan. Lengkapkan jadual berikut. Lakarkan graf bagi isi padu gas hidrogen yang terkumpul melawan masa untuk tindak balas antara serbuk zink berlebihan dengan 50 cm3 asid hidroklorik 1 mol dm–3. Tangen bagi graf pada t1, t2 dan t3 ditunjukkan. Masa / min Isi padu hidrogen / cm3 t1 V 0 t2 t3 Tangen bagi graf pada t1, t2 dan t3 Tuliskan persamaan seimbang bagi tindak balas. Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2 Hitung isi padu gas hidrogen yang terkumpul dalam eksperimen pada keadaan bilik. Dari persamaan, 2 mol of HCl : 1 mol H2 0.05 mol HCl : 0.025 mol H2 Isi padu H2 = 0.025 mol × 24 dm3 mol–1 = 0.6 dm3 = 600 cm3 Bandingkan kecerunan graf pada t1 dan t2. Terangkan jawapan anda. Kecerunan tangen pada graf di t2 lebih rendah berbanding di t1. Kadartindak balas di t2 lebih rendah berbanding di t1. Kadar tindak balas berkurang apabila masa meningkat kerana jisim zink dan kepekatan asid hidroklorik berkurang Apakah kecerunan pada t3? Terangkan jawapan anda. Kecerunan tangen bagi graf di t3 adalah sifar , kadar tindak balas di t3 adalah sifar . Tindak balas ini lengkap di t3. Semua asid hidroklorik telah bertindak balas kerana serbuk zink yang digunakan adalah berlebihan . Pada masa t3, isi padu gas hidrogen yang maksimum dikumpulkan. Isi padu maksimum gas hidrogen yang dikumpulkan adalah 600 cm3 . Lakarkan lengkung bagi jisim zink melawan masa. Masa / s Jisim zink / g SP 7.1.3 SP 7.1.4 TP3 TP4 07 Chp 7 Kimia F4(p158-195)csy3p.indd 165 26/12/2019 3:35 PM

UNIT 7 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 166 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 Lakarkan lengkung bagi kepekatan asid hidroklorik melawan masa. Masa / s Kepekatan asid hidroklorik / mol dm–3 3 Rajah di bawah menunjukkan kelalang kon mengandungi serbuk kalsium karbonat dan asid hidroklorik. Eksperimen ini dijalankan untuk mengkaji kadar tindak balas untuk mengukur jisim yang hilang bagi kelalang kon yang bertindak balas. 100 g Kalsium karbonat Wul kapas Asid hidroklorik Penimbang elektronik (a) (i) Tulis persamaan kimia seimbang bagi tindak balas antara kalsium karbonat dan asid hidroklorik. CaCO3 + HCl → CaCl2 + H2O + CO2 (ii) Apa yang mungkin menyebabkan jisim hilang dalam kelalang kon tersebut ketika tindak balas berlaku? Gas karbon dioksida yang dibebaskan dari tindak balas antara asid hidroklorik dan kalsium karbonat. (b) Apakah fungsi wul kapas? Untuk mengelakkan sebarang cecair dari terbebas dari kelalang kon. (c) Terangkan bagaimana susunan radas ini boleh digunakan dalam mengukur kadar tindak balas. – Gas yang terbebas menyebabkan jisim kelalang kon berkurang sepanjang tindak balas berlaku – Bacaan penimbang elektronik diambil pada selang masa yang tetap – Tindak balas dihitung dengan jumlah kehilangan jisim kelalang kon per unit masa yang diambil (d) Lakaran graf di bawah menunjukkan keputusan eksperimen apabila bacaan diplot. Masa / s Jisim kelalang kon / g A B C 80 Nyatakan dan terangkan kadar tindak balas yang berlaku pada titik berikut di dalam graf. (i) Titik A Kecerunan graf adalah paling curam. Kadar tindak balas adalah paling tinggi pada permulaan. TP3 TP3 TP3 TP4 07 Chp 7 Kimia F4(p158-195)csy3p.indd 166 26/12/2019 3:35 PM

UNIT 7 167 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 (ii) Titik B Kecerunan graf sedikit curam. Kadar tindak balas berkurangan. (iii) Titik C Graf pada garisan mendatar. Tindak balas telah berhenti. (e) Nyatakan satu faktor yang mempengaruhi kadar tindak balas dari titik A kepada titik B. Kepekatan asid hidroklorik per masa bertambah. (f) Lakar graf untuk menunjukkan pengurangan jisim melawan masa di dalam graf di bawah. Masa / s Pengurangan jisim / g 80 (g) Persamaan kimia di bawah menunjukkan tindakan balas peneutralan. NaOH(ak) + HCl(ak) → NaCl(ak) + H2O(ce) Bolehkah kadar tindak balas bagi tindak balas ini diukur dengan pengurangan jisim kelalang kon yang bertindak balas? Terangkan jawapan anda. Tidak boleh. Tindak balas ini tidak menghasilkan sebarang gas. Tiada gas yang terbebas dari kelalang untuk menyebabkan pengurangan jisim bahan dalam kelalang kon. 1 Kadar tindak balas dipengaruhi oleh: (a) Saiz bahan tindak balas pepejal (b) Kepekatan larutan (bagi bahan tidak balas yang digunakan dalam bentuk larutan) (c) Suhu larutan ketika tindak balas berlaku (d) Kehadiran mangkin (untuk tindak balas tertentu) (e) Tekanan gas bahan tindak balas 7.2 FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KADAR TINDAK BALAS SK 7.2 TP5 Kadar Tindak Balas 07 Chp 7 Kimia F4(p158-195)csy3p.indd 167 26/12/2019 3:35 PM

UNIT 7 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 168 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 Asid hidroklorik Air Kalsium karbonat Pernyataan masalah: Bagaimanakah saiz ketulan kalsium karbonat mempengaruhi kadar tindak balas dengan asid hidroklorik? Hipotesis: Semakin kecil saiz kalsium karbonat, semakin tinggi kadar tindak balas. Pemboleh ubah dimanipulasi: Saiz kalsium karbonat Pemboleh ubah bergerak balas: Kadar tindak balas Pemboleh ubah dimalarkan: Jisim kalsium karbonat, isi padu dan kepekatan asid hidroklorik, suhu campuran tindak balas. Radas: Kelalang kon, besen, salur penghantar dengan penyumbat, kaki retort, silinder penyukat, buret, jam randik dan penimbang. Larutan natrium tiosulfat + Asid sulfurik Pernyataan masalah: Bagaimanakah kepekatan larutan natrium tiosulfat mempengaruhi kadar tindak balas dengan asid sulfurik? Hipotesis: Apabila kepekatan larutan natrium tiosulfat meningkat, kadar tindak balasnya dengan asid sulfurik juga meningkat. Pemboleh ubah dimanipulasi: Kepekatan larutan natrium tiosulfat. Pemboleh ubah bergerak balas: Kadar tindak balas Pemboleh ubah dimalarkan: Isi padu larutan natrium tiosulfat, isi padu dan kepekatan asid sulfurik cair, suhu campuran, saiz kelalang kon. Radas: Kelalang kon 100 cm3, silinder penyukat 50 cm3 dan 5 cm3, jam randik, kertas putih bertanda ‘X’. X Larutan natrium tiosulfat + asid sulfurik Larutan natrium tiosulfat Kelalang kon Kertas Panaskan Tanda ‘X’ Pernyataan masalah: Bagaimanakah suhu larutan natrium tiosulfat mempengaruhi kadar tindak balas dengan asid sulfurik? Hipotesis: Apabila suhu larutan natrium tiosulfat meningkat, kadar tindak balasnya dengan asid sulfurik juga meningkat. Pemboleh ubah dimanipulasi: Suhu larutan natrium tiosulfat Pemboleh ubah bergerak balas: Kadar tindak balas Pemboleh ubah dimalarkan: Isi padu dan kepekatan larutan natrium tiosulfat, isi padu, kepekatan asid sulfurik cair, saiz kelalang kon. Radas: Kelalang kon 100 cm3, silinder penyukat 50 cm3 dan 5 cm3, jam randik, termometer. Pernyataan masalah: Bagaimanakah mangan(IV) oksida mempengaruhi kadar penguraian hidrogen peroksida? Hipotesis: Mangan(IV) oksida meningkatkan kadar penguraian hidrogen peroksida. Pemboleh ubah dimanipulasi: Kehadiran mangan(IV) oksida Pemboleh ubah bergerak balas: Kadar tindak balas Pemboleh ubah dimalarkan: Isi padu dan kepekatan larutan hidrogen peroksida. Radas: Tabung uji, silinder penyukat, kaki retort, corong turas, spatula, penimbang elektronik, bikar. Saiz bahan tindak balas pepejal Mangkin Kepekatan larutan Suhu Perancangan Eksperimen untuk Mengkaji Faktor yang Mempengaruhi Kadar Tindak Balas SP 7.2.1 Mangan(IV) oksida Larutan hidrogen peroksida Kayu uji berbara A B 07 Chp 7 Kimia F4(p158-195)csy3p.indd 168 26/12/2019 3:35 PM

UNIT 7 169 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 Bahan: 0.2 mol dm–3 larutan natrium tiosulfat, air suling, 1 mol dm–3 asid sulfurik. Prosedur: 1 50 cm3 larutan natrium tiosulfat disukat dan dituang ke dalam kelalang kon. 2 Suhu larutan tersebut disukat menggunakan termometer dan direkodkan. 3 Kelalang kon tersebut diletakkan di atas sekeping kertas yang telah ditanda dengan tanda ‘X’ di tengah. 4 5 cm3 asid sulfurik disukat dan dituang dengan cepat dan cermat ke dalam kelalang kon. Goncangkan kelalang kon dan pada masa yang sama jam randik dimulakan. 5 Tanda ‘X’ seperti yang ditunjukkan dalam rajah diperhatikan. 6 Jam randik diberhentikan sebaik sahaja tanda ‘X’ tidak kelihatan. 7 Masa yang diambil untuk tanda ‘X’ untuk tidak kelihatan direkod. 8 Langkah 1 hingga 7 diulang menggunakan isi padu dan kepekatan larutan natrium tiosulfat yang sama tetapi dipanaskan kepada suhu yang lebih tinggi iaitu 35°C, 40°C, 45°C, 50°C dan 55°C. Semua pemboleh ubah lain tidak berubah. 9 Graf suhu larutan natrium tiosulfat melawan masa dan suhu larutan natrium tiosulfat melawan 1 masa diplot. Penjadualan data: Suhu larutan Na2S O2 3 /°C 55 50 45 40 35 30 Masa yang diambil untuk ‘X’ hilang/ s 1 masa / s–1 Bahan: Ketulan kalsium karbonat besar dan kecil, asid hidroklorik 0.2 mol dm–3. Prosedur: 1 Sebuah besen diisi dengan air sehingga separuh penuh. 2 Sebuah buret yang telah diisi penuh dengan air diterbalikkan di dalam besen tersebut. 3 Buret tersebut kemudiannya diapitkan menegak menggunakan kaki retort. 4 5 g ketulan kalsium karbonat besar ditimbang dan dimasukkan ke dalam kelalang kon seperti yang ditunjukkan dalam rajah. 5 50 cm 3 asid hidroklorik 0.2 mol dm–3 disukat dan dituang ke dalam kelalang kon. 6 Kelalang kon ditutup dengan serta merta menggunakan penyumbat bersama salur penghantar. 7 Jam randik dimulakan dengan serta merta. 8 Isi padu gas yang dibebaskan direkod setiap 30 saat. 9 Langkah 1 hingga 8 diulang menggunakan 5 g ketulan kalsium karbonat kecil menggantikan 5 g ketulan kalsium karbonat besar. 10 Graf isi padu karbon dioksida melawan masa diplot pada paksi yang sama. Penjadualan data: A Ketulan besar kalsium karbonat Masa/s Bacaan buret/cm3 Isi padu gas/cm3 B Ketulan kecil kalsium karbonat Masa/s Bacaan buret/cm3 Isi padu gas/cm3 Bahan: 0.2 mol dm–3 larutan natrium tiosulfat, 1 mol dm–3 asid sulfurik, air suling Prosedur: 1 50 cm3 larutan natrium tiosulfat disukat dan dituang ke dalam kelalang kon. 2 Kelalang kon tersebut diletakkan di atas sekeping kertas yang telah ditanda dengan tanda ‘X’ di tengah. 3 5 cm3 asid sulfurik 1 mol dm–3 disukat dan dituang dengan cepat dan cermat ke dalam kelalang kon. Goncangkan kelalang kon. Pada masa yang sama jam randik dimulakan. 4 Tanda ‘X’ seperti dalam rajah di atas diperhatikan. 5 Jam randik diberhentikan sebaik sahaja tanda ‘X’ tidak kelihatan. 6 Masa yang diambil untuk tanda ‘X’ untuk tidak kelihatan direkod. 7 Langkah 1 hingga 6 diulang menggunakan isi padu larutan natrium tiosulfat yang berbeza dan isi padu air suling yang berbeza seperti yang ditunjukkan di dalam jadual di bawah. 8 Graf kepekatan larutan natrium tiosulfat melawan masa dan kepekatan larutan natrium tiosulfat melawan 1 masa diplot. Penjadualan data: Isi padu larutan natrium tiosulfat / cm3 50 40 30 20 10 Isi padu air/cm3 0 10 20 30 40 Kepekatan larutan natrium tiosulfat / mol dm–3 Masa yang diambil untuk ‘X’ hilang/s 1 masa / s–1 Bahan: Larutan hidrogen peroksida 20-isi padu, serbuk mangan(IV) oksida, kertas turas, kayu uji berbara. Prosedur: 1 Dua tabung uji dilabel A dan B. 2 5 cm3 bagi larutan hidrogen peroksida 20-isi padu disukat dan dimasukkan ke dalam tabung uji A dan B secara berasingan. 3 1 g serbuk mangan(IV) oksida ditimbang dan ditambah ke dalam tabung uji B. 4 Dengan cepat, kayu uji berbara diletakkan pada mulut kedua-dua tabung uji. Perhatikan perubahan yang berlaku. 5 Pada akhir tindak balas, campuran tabung uji B dituras dengan mengasingkan serbuk mangan(IV) oksida dan bakinya dibilas dengan air suling. 6 Serbuk mangan(IV) oksida ditekan di antara kertas turas untuk mengeringkannya. Mangan(IV) yang kering ditimbang. 7 Semua pemerhatian direkod dan dihitung. Penjadualan data: Tabung uji Pemerhatian A B Jisim mangan(IV) oksida sebelum tindak balas = ......g Jisim mangan(IV) oksida selepas tindak balas = ......g 07 Chp 7 Kimia F4(p158-195)csy3p.indd 169 26/12/2019 3:35 PM

UNIT 7 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 170 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 (a) Faktor: Saiz bahan tindak balas Lakaran graf Tafsiran dan kesimpulan 2 Pentafsiran data dan kesimpulan bagi eksperimen untuk mengkaji faktor-faktor yang mempengaruhi kadar tindak balas. 1 Dari lakaran graf dalam Rajah 1: (a) Kadar tindak balas purata dalam masa t1 saat pertama dalam eksperimen I = V1 cm3 t1 s = X cm3 s–1 (b) Kadar tindak balas purata dalam masa t1 saat pertama dalam eksperimen II = V2 cm3 t1 s = Y cm3 s–1 Nilai V1 lebih besar dari V2 ⇒ Kadar tindak balas purata dalam t1 saat pertama dalam eksperimen I adalah lebih tinggi dari eksperimen II. 2 Dari lakaran graf dalam Rajah 2: (a) Tangen pada t1 dalam eksperimen I adalah lebih curam dari eksperimen II. (b) Kecerunan tangen pada t1 untuk eksperimen I adalah lebih tinggi dari eksperimen II. (c) Kadar tindak balas pada t1 untuk eksperimen I adalah lebih tinggi dari eksperimen II. 3 Oleh sebab kalsium karbonat yang digunakan adalah berlebihan, semua asid hidroklorik telah bertindak balas . Bilangan mol asid hidroklorik dalam kedua-dua eksperimen = 50 × 0.2 1 000 = 0.01 mol 4 Isi padu gas hidrogen yang dikumpulkan dalam keduadua eksperimen adalah sama kerana bilangan mol asid hidroklorik dalam eksperimen I dan eksperimen II adalah sama . 5 Kesimpulan: Kadar tindak balas ketulan kecil kalsium karbonat lebih tinggi dari ketulan besar kalsium karbonat. Masa / s Isi padu karbon dioksida / cm3 Eksperimen I Eksperimen II t1 V1 V2 Rajah 1 • Jumlah isi padu karbon dioksida yang dibebaskan pada t1 saat yang pertama dalam eksperimen I = V1 • Jumlah isi padu karbon dioksida yang dibebaskan pada t1 saat yang pertama dalam eksperimen II = V2 Masa / s Isi padu CO2 / cm3 Tangen pada t1 untuk eksperimen I dan II Eksperimen I Eksperimen II t1 Rajah 2 Eksperimen I: 50 cm3 asid hidroklorik 0.2 mol dm–3 + ketulan kecil kalsium karbonat berlebihan. Eksperimen II: 50 cm3 asid hidroklorik 0.2 mol dm–3 + ketulan besar kalsium karbonat berlebihan. Persamaan seimbang: CaCO3(p) + 2HCl(ak) → CaCl2(ak) + H O(ce) + CO 2 2(g) Perubahan yang diperhatikan untuk mengukur kadar tindak balas: Isi padu gas karbon dioksida terkumpul setiap 30 saat melalui penyesaran air dalam buret * Saiz CaCO3 diubah dalam kedua-dua eksperimen. Isi padu dan kepekatan HCl ditetapkan. SP 7.2.1 07 Chp 7 Kimia F4(p158-195)csy3p.indd 170 26/12/2019 3:35 PM

UNIT 7 171 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 (b) Faktor: Kepekatan larutan Lakaran graf Tafsiran dan kesimpulan Kepekatan larutan natrium tiosulfat / mol dm–3 Masa / s Rajah 3 Kepekatan larutan natrium tiosulfat / mol dm–3 1 Masa / s–1 Rajah 4 (c) Faktor: Suhu campuran bahan tindak balas Lakaran graf Tafsiran dan kesimpulan Masa / s Suhu larutan natrium tiosulfat / °C Rajah 5 1 Dari lakaran graf dalam Rajah 3: (a) Apabila kepekatan larutan natrium tiosulfat berkurang, masa yang lebih lama diperlukan untuk tanda ‘X’ hilang. (b) Kepekatan larutan natrium tiosulfat adalah berkadar songsang kepada masa diambil bagi tanda ‘X’ untuk hilang. (c) Semakin tinggi kepekatan, semakin pendek masa yang diambil untuk mendakan kuning sulfur kelihatan dan lebih cepat untuk tanda “X” untuk hilang. 2 Dari lakaran graf dalam Rajah 4: Apabila kepekatan larutan natrium tiosulfat meningkat, nilai 1 masa turut meningkat. 1 masa mewakili kadar tindak balas . 3 Kesimpulan: Semakin tinggi kepekatan larutan natrium tiosulfat, semakin tinggi kadar tindak balas . Eksperimen: 45 cm3 larutan natrium tiosulfat 0.2 mol dm–3 + 5 cm3 asid sulfurik 1.0 mol dm–3. Eksperimen diulang empat kali menggunakan 0.2 mol dm–3 larutan natrium tiosulfat yang dicairkan dengan isi padu air suling yang berbeza. Persamaan seimbang: Na2S O2 3(ak) + H2SO4(ak) → Na2SO4(ak) + H O(ce) + 2 SO2(g) + S(p) Perubahan yang diperhatikan untuk mengukur kadar tindak balas: Masa yang diambil untuk tanda ‘X’ di bawah kelalang kon untuk hilang dari penglihatan. Kuantiti pepejal sulfur yang terbentuk dalam setiap eksperimen adalah tetap. * Kepekatan Na2S O2 3(ak) ditukar dalam semua eksperimen. Isi padu dan suhu asid sulfurik dikekalkan. 1 Dari lakaran graf dalam Rajah 5: (a) Apabila suhu larutan natrium tiosulfat berkurang, masa yang lebih panjang diperlukan untuk tanda ‘X’ hilang dari pandangan. (b) Suhu larutan natrium tiosulfat adalah berkadar songsang kepada masa diambil bagi tanda ‘X’ untuk hilang. (c) Semakin tinggi suhu, semakin pendek masa yang diperlukan untuk mendakan kuning sulfur untuk kelihatan dan semakin cepat tanda ‘X’ hilang dari pandangan. Eksperimen: 50 cm3 larutan natrium tiosulfat 0.2 mol dm–3 pada suhu 30°C + 5 cm3 asid sulfurik 1.0 mol dm–3. Eksperimen diulang menggunakan 50 cm3 larutan natrium tiosulfat 0.2 mol dm–3 pada suhu 35°C, 40°C, 45°C dan 50°C + 5 cm3 asid sulfurik 1.0 mol dm–3. Persamaan seimbang: Na2S O2 3(ak) + H2SO4(ak) → Na2SO4(ak) + H O(ce) + 2 SO2(g) + S(p) 07 Chp 7 Kimia F4(p158-195)csy3p.indd 171 26/12/2019 3:35 PM

UNIT 7 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 172 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 (d) Faktor: Kehadiran mangkin Lakaran graf Tafsiran dan kesimpulan Tabung uji Pemerhatian A Kayu uji berbara menyala dengan malap B Kayu uji berbara menyala dengan terang Suhu larutan natrium tiosulfat / °C Jisim mangan(IV) oksida sebelum tindak balas = 5 g Jisim mangan(IV) oksida selepas tindak balas = 5 g 1 Masa / s–1 Rajah 6 1 Gas oksigen dibebaskan ketika penguraian hidrogen peroksida. Kuantiti gas oksigen terbebas diperhatikan daripada nyalaan kayu uji berbara. 2 Kayu uji berbara menyala dengan malap bagi tabung uji A, hidrogen peroksida terurai secara perlahan tanpa kehadiran mangan(IV) oksida. 2H O2 2 → H O + O 2 2 3 Kayu uji berbara menyala dengan terang bagi tabung uji B, hidrogen peroksida terurai secara cepat dengan kehadiran mangan(IV) oksida. 2H O2 2 MnO2 H O + O 2 2 4 Mangan(IV) oksida boleh meningkatkan kadar penguraian hidrogen peroksida di dalam tabung uji B untuk menghasilkan lagi banyak gas oksigen yang akan menyalakan kayu uji berbara. 5 Jisim serbuk mangan(IV) oksida kekal tidak berubah ketika eksperimen. 6 Mangan(IV) oksida sebagai pemangkin . Kesimpulan: Mangan(IV) oksida meningkatkan kadar penguraian 2 hidrogen peroksida. Dari lakaran graf dalam Rajah 6: Apabila suhu larutan natrium tiosulfat meningkat, nilai 1 masa turut meningkat . 1 masa mewakili kadar tindak balas. 3 Kesimpulan: Semakin tinggi suhu larutan natrium tiosulfat, semakin tinggi kadar tindak balas . Tabung uji A: 10 cm3 bagi 20-isi padu hidrogen peroksida terurai tanpa mangan(IV) oksida. Tabung uji B: 10 cm3 bagi 20-isi padu hidrogen peroksida terurai dengan kehadiran mangan(IV) oksida. Persamaan seimbang: Tabung uji A: 2H O2 2 → H O + O 2 2 Tabung uji B: 2H O2 2 MnO2 H O + O 2 2 Perubahan yang diperhatikan untuk mengukur kadar tindak balas: Masa yang diambil untuk tanda ‘X’ di bawah kelalang kon untuk Perubahan yang diperhatikan untuk mengukur kadar tindak balas: Nyalaan kayu uji berbara. hilang dari penglihatan. Kuantiti pepejal sulfur yang terbentuk dalam setiap eksperimen adalah tetap. Kesan kuantiti mangan(IV) oksida ke atas kadar penguraian hidrogen peroksida 07 Chp 7 Kimia F4(p158-195)csy3p.indd 172 26/12/2019 3:35 PM

UNIT 7 173 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 3 Graf bagi kuantiti hasil tindak balas yang terbentuk melawan masa bagi suatu tindak balas kimia terbahagi kepada dua bahagian: (a) Kuantiti hasil maksimum: Ia bergantung pada bilangan mol bahan tindak balas yang bertindak balas dalam tindak balas kimia tersebut. (b) Kecerunan graf: Ia bergantung pada faktor-faktor yang mempengaruhi kadar tindak balas. Faktor Kesan ke atas kecerunan graf Saiz bahan tindak balas pepejal Semakin kecil saiz bahan tindak balas pepejal, semakin tinggi kadar tindak balas, semakin tinggi kecerunan graf. Kepekatan larutan Semakin tinggi kepekatan larutan, semakin tinggi kadar tindak balas, semakin tinggi kecerunan graf. Suhu campuran tindak balas Semakin tinggi suhu larutan, semakin tinggi kadar tindak balas, semakin tinggi kecerunan graf. Kehadiran mangkin Kehadiran mangkin dalam suatu tindak balas kimia meningkatkan kadar tindak balas, kecerunan graf menjadi lebih tinggi . Peningkatan dalam kuantiti mangkin yang digunakan akan meningkatkan kadar tindak balas, kecerunan graf menjadi lebih tinggi . SP 7.2.1 Masa (minit/ saat) Kuantiti hasil (g/mol/cm3) V (a) Kuantiti hasil maksimum (b) Kecerunan lengkung 07 Chp 7 Kimia F4(p158-195)csy3p.indd 173 26/12/2019 3:35 PM

UNIT 7 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 174 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 (a) Eksperimen Bilangan mol bahan tindak balas / Kuantiti hasil / Faktor Lakaran graf Eksperimen I: Serbuk zink berlebihan + 100 cm3 asid sulfurik 1.0 mol dm–3 pada 40°C Eksperimen II: Serbuk zink berlebihan + 50 cm3 asid sulfurik 1.0 mol dm–3 pada 30°C Persamaan seimbang: Zn(p) + H2SO4(ak) → ZnSO4(ak) + H2(g) Perubahan yang dapat dilihat untuk mengukur kadar tindak balas: Isi padu gas hidrogen terkumpul setiap 30 saat melalui kaedah penyesaran air dalam buret. 1 Zink adalah berlebihan dalam eksperimen I dan II, isi padu gas hidrogen yang terkumpul tidak dipengaruhi oleh kuantiti zink. 2 Isi padu H2 yang terkumpul bergantung pada bilangan mol of H2SO4 (a) Bilangan mol H2SO4 dalam eksperimen I = 100 × 1 1 000 = 0.1 mol (b) Bilangan mol H2SO4 dalam eksperimen II = 50 × 1 1 000 = 0.05 mol ⇒ Isi padu maksimum gas hidrogen yang terkumpul dalam eksperimen I adalah dua kali ganda dari eksperimen II . Bandingkan kadar tindak balas: Eksperimen Jenis zink Kepekatan H2SO4 Suhu I Serbuk 1.0 mol dm–3 40°C II Serbuk 1.0 mol dm–3 30°C ⇒ Kadar tindak balas dalam eksperimen I dan II tidak dipengaruhi oleh saiz zink dan kepekatan asid sulfurik. ⇒ Kadar tindak balas awal dalam eksperimen I lebih tinggi berbanding eksperimen II kerana suhu campuran tindak balas dalam eksperimen I lebih tinggi berbanding eksperimen II, kecerunan graf bagi eksperimen I adalah lebih tinggi berbanding eksperimen II. Isi padu hidrogen / cm3 Eksperimen I Eksperimen II Masa / s Latihan: Lakar graf isi padu gas yang dihasilkan melawan masa bagi eksperimen-eksperimen berikut. SP 7.2.1 07 Chp 7 Kimia F4(p158-195)csy3p.indd 174 26/12/2019 3:35 PM

UNIT 7 175 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 (b) Eksperimen Bilangan mol bahan tindak balas / Kuantiti hasil / Faktor Lakaran graf Eksperimen I: Ketulan kalsium karbonat berlebihan dan 25 cm3 asid hidroklorik 1.0 mol dm–3 Eksperimen II: Ketulan kalsium karbonat berlebihan dan 25 cm3 asid hidroklorik 0.5 mol dm–3 Eksperimen III: Ketulan kalsium karbonat berlebihan dan 100 cm3 asid hidroklorik 0.5 mol dm–3 Persamaan seimbang: CaCO3(p) + 2HCl(ak) → CaCl2(ak) + H O(ce) + CO 2 2(g) Perubahan yang diperhatikan untuk mengukur kadar tindak balas: Isi padu gas hidrogen terkumpul setiap 30 saat melalui kaedah penyesaran air dalam buret. 1 Kalsium karbonat adalah berlebihan dalam eksperimen I, II dan III, isi padu gas karbon dioksida yang terkumpul tidak dipengaruhi oleh kuantiti kalsium karbonat. 2 Volume of CO2 collected depends on the number of mol of HCl (a) Bilangan mol HCl dalam eksperimen I = 25 × 1.0 1 000 = 0.025 mol (b)Bilangan mol HCl dalam eksperimen II = 25 × 0.5 1 000 = 0.0125 mol (c) Bilangan mol HCl dalam eksperimen III = 100 × 0.5 1 000 = 0.05 mol ⇒ Isi padu maksimum karbon dioksida yang terkumpul dalam eksperimen III adalah dua kali ganda eksperimen I . ⇒ Isi padu maksimum karbon dioksida yang terkumpul dalam eksperimen I adalah dua kali ganda eksperimen II . 3 Bandingkan kadar tindak balas: Eksperimen Jenis CaCO3 Kepekatan HCl I Ketulan 1.0 mol dm–3 II Ketulan 0.5 mol dm–3 III Ketulan 0.5 mol dm–3 ⇒ Kadar tindak balas dalam eksperimen I, II dan II tidak dipengaruhi oleh saiz kalsium karbonat. ⇒ Kadar tindak balas awal bagi eksperimen I lebih tinggi berbanding eksperimen II kerana kepekatan HCl dalam eksperimen I lebih tinggi berbanding eksperimen II, kecerunan graf bagi eksperimen I lebih tinggi berbanding eksperimen II. ⇒ Kadar tindak balas awal dalam eksperimen II adalah sama dengan eksperimen III kerana kepekatan HCl dalam eksperimen II dan III adalah sama , kecerunan graf dalam eksperimen II dan III adalah sama . Isi padu karbon dioksida / cm3 Eksperimen III Eksperimen I Eksperimen II Masa / s 07 Chp 7 Kimia F4(p158-195)csy3p.indd 175 26/12/2019 3:35 PM

UNIT 7 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 176 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 (c) Eksperimen Bilangan mol bahan tindak balas / Kuantiti hasil / Faktor Lakaran graf Eksperimen I: Serbuk magnesium berlebihan + 100 cm3 asid hidroklorik 1.0 mol dm–3 Eksperimen II: Pita magnesium berlebihan + 200 cm3 asid hidroklorik 1.0 mol dm–3 Persamaan seimbang: Mg(p) + 2HCl(ak) → MgCl2(ak) Perubahan yang dapat dilihat untuk mengukur kadar tindak balas: Isi padu gas hidrogen terkumpul setiap 30 saat melalui kaedah penyesaran air dalam buret. 1 Magnesium adalah berlebihan dalam eksperimen I dan II, isi padu gas hidrogen yang terkumpul tidak dipengaruhi oleh kuantiti magnesium. 2 Isi padu H2 yang terkumpul bergantung pada bilangan mol HCl. (a) Bilangan mol HCl dalam eksperimen I = 100 × 1 1 000 = 0.1 mol (b)Bilangan mol HCl dalam eksperimen II = 200 × 1 1 000 = 0.2 mol ⇒ Isi padu maksimum gas hidrogen yang terkumpul dalam eksperimen II adalah dua kali ganda eksperimen I . 3 Bandingkan kadar tindak balas: Eksperimen Jenis Mg Kepekatan HCl I Serbuk 1.0 mol dm–3 II Pita 1.0 mol dm–3 4 Kadar tindak balas awal dalam eksperimen I lebih tinggi daripada eksperimen II kerana jumlah luas permukaan serbuk magnesium dalam eksperimen I lebih tinggi daripada pita magnesium dalam eksperimen II, kecerunan graf bagi eksperimen I lebih tinggi daripada eksperimen II. Isi padu hidrogen / cm3 Eksperimen I Eksperimen II Masa / s 07 Chp 7 Kimia F4(p158-195)csy3p.indd 176 26/12/2019 3:35 PM

UNIT 7 177 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 (d) Eksperimen Bilangan mol bahan tindak balas / Kuantiti hasil / Faktor Lakaran graf Eksperimen I: Butiran zink berlebihan dan 100 cm3 asid sulfurik 1.0 mol dm–3 + 5 cm3 larutan kuprum(II) sulfat Eksperimen II: Butiran zink berlebihan dan 100 cm3 asid sulfurik 0.5 mol dm–3 + 5 cm3 larutan kuprum(II) sulfat Eksperimen III: Butiran zink berlebihan dan 100 cm3 asid sulfurik 0.5 mol dm–3 Persamaan seimbang: Eksperimen I dan II: Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2 Eksperimen III: Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2 Perubahan yang dapat dilihat untuk mengukur kadar tindak balas: Isi padu gas hidrogen terkumpul setiap 30 saat melalui kaedah penyesaran air dalam buret. 1 Zink adalah berlebihan dalam eksperimen I, II dan III, Isi padu gas hidrogen yang terkumpul tidak dipengaruhi oleh kuantiti zink. 2 Isi padu H2 bergantung pada bilangan H2SO4. (a) Bilangan mol H2SO4 dalam eksperimen I = 100 × 1 1 000 = 0.1 mol (b)Bilangan mol H2SO4 dalam eksperimen II = 100 × 0.5 1 000 = 0.05 mol (c) Bilangan mol H2SO4 dalam eksperimen III = 100 × 0.5 1 000 = 0.05 mol ⇒ Isi padu maksimum gas hidrogen yang terkumpul dalam eksperimen I adalah dua kali ganda eksperimen II . ⇒ Isi padu maksimum gas hidrogen yang terkumpul dalam eksperimen II adalah sama dengan yang terkumpul dalam eksperimen III. 3 Bandingkan kadar tindak balas: Eksperimen Jenis zink Kepekatan H2SO4 Kehadiran mangkin I Butiran 1.0 mol dm–3 Kuprum(II) sulfat II Butiran 0.5 mol dm–3 Kuprum(II) sulfat III Butiran 0.5 mol dm–3 – ⇒ Kadar tindak balas awal dalam eksperimen I adalah lebih tinggi berbanding dalam eksperimen II kerana kepekatan H2SO4 dalam eksperimen I lebih tinggi berbanding dalam eksperimen II, kecerunan graf bagi eksperimen I lebih tinggi daripada eksperimen II. ⇒ Kadar tindak balas awal dalam eksperimen II lebih tinggi daripada eksperimen III kerana kehadiran mangkin kuprum(II) sulfat dalam eksperimen II. Kecerunan graf bagi eksperimen II lebih tinggi daripada eksperimen III. Isi padu hidrogen / cm3 Eksperimen I Eksperimen III Eksperimen II Masa / s 07 Chp 7 Kimia F4(p158-195)csy3p.indd 177 26/12/2019 3:35 PM

UNIT 7 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 178 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 Berikan contoh aplikasi faktor saiz yang mempengaruhi kadar tindak balas dalam aktiviti harian. SP 7.3.1 (a) Pembakaran arang – Apabila makanan dimasak dengan ketulan arang yang kecil, makanan masak dengan lebih cepat . Ketulan kecil arang mempunyai jumlah luas permukaan terdedah yang lebih besar. Oleh itu, ketulan kecil arang terbakar lebih cepat untuk menghasilkan lebih haba. (b) Memasak kepingan makanan yang lebih kecil – Jumlah luas permukaan pada kepingan makanan yang lebih kecil adalah lebih besar . Makanan dapat menyerap lebih haba. Maka, masa yang diambil untuk makanan dimasak berkurang . Berikan contoh aplikasi faktor suhu yang mempengaruhi kadar tindak balas dalam aktiviti harian. SP 7.3.1 (a) Penyimpanan makanan dalam peti sejuk – Apabila makanan disimpan dalam peti sejuk, makanan tahan lebih lama. Suhu yang lebih rendah dalam peti sejuk memperlahankan aktiviti bakteria . Bakteria menghasilkan kurang toksin , kadar penguraian makanan lebih rendah . (b) Memasak makanan dalam periuk tekanan – Tekanan tinggi dalam periuk tekanan meningkatkan takat didih air kepada suhu yang melebihi 100°C. Tenaga kinetik zarah-zarah dalam makanan meningkat/lebih tinggi . Maka masa untuk makanan masak berkurang . Oleh itu, makanan masak dengan lebih cepat pada suhu yang lebih tinggi dalam periuk tekanan. Berikan contoh aplikasi faktor kepekatan yang mempengaruhi kadar tindak balas dalam aktiviti harian. SP 7.3.1 (a) Bangunan diperbuat daripada daripada besi lebih cepat terhakis daripada di kawasan yang kurang pencemaran udara – Dalam atmosfera yang tercemar, kepekatan sufur dioksida adalah tinggi. Sulfur dioksida akan larut dalam air hujan untuk membentuk hujan asid dengan kepekatan yang tinggi. – Kepekatan asid yang tinggi akan mengakis bangunan, monumen dan binaan diperbuat daripada kalsium karbonat dengan lebih cepat kerana kalsium karbonat bertindak balas dengan asid untuk membentuk garam, air dan karbon dioksida. – Besi terkakis dengan cepat apabila hujan asid mempunyai kepekatan yang tinggi. (b) Struktur besi yang menghadap laut terkakis lebih cepat. Bayu laut mempunyai kepekatan garam larut yang tinggi. Kepekatan garam larut yang tinggi tersebut menjadi elektrolit yang baik. Elektrolit tersebut akan meningkatkan kekonduksian elektrik air. Oleh itu, kadar hakisan besi meningkat. Berikan contoh bagi faktor mangkin dalam proses industri dan kehidupan harian. SP 7.3.1 (a) Proses Haber adalah proses dalam industri untuk menghasilkan gas ammonia . Keadaan optimum bagi proses ini supaya berkadar tinggi adalah: (i) Suhu 400°C – 500°C. (ii) Tekanan 200 – 300 atm. (iii) Mangkin adalah besi , Fe. Persamaan kimia: N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) Fe, 200 – 300 atm 400ºC – 500ºC (b) Proses Sentuh adalah proses dalam industri untuk menghasilkan asid sulfurik. Keadaan optimum bagi proses ini supaya berkadar tinggi adalah: (i) Suhu 450°C. (ii) Tekanan 1 atm. (iii) Mangkin adalah vanadium(V) oksida , V2O5. APLIKASI FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KADAR TINDAK BALAS DALAM KEHIDUPAN HARIAN 7.3 SK 7.3 07 Chp 7 Kimia F4(p158-195)csy3p.indd 178 26/12/2019 3:35 PM

UNIT 7 179 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 Persamaan kimia: 2SO2 + O2 2SO3 V2O5, 450ºC 1 atm (c) Proses Ostwald adalah proses industri untuk menghasilkan asid nitrik . Mangkin yang digunakan dalam proses ini ialah platinum . (d) Pengubah bermangkin adalah satu alat yang menggunakan platinum sebagai mangkin untuk mengubah tiga sebatian berbahaya di dalam ekzos kereta kepada sebatian tidak berbahaya. Di dalam pengubah bermangkin, mangkin mengubah: – karbon monoksida kepada karbon dioksida. – hidrokarbon kepada karbon dioksida dan air. – nitrogen oksida menjadi nitrogen dan oksigen. Perubahan tenaga adalah disebabkan oleh dua proses yang berlaku semasa tindak balas kimia apabila bahan tindak balas bertukar menjadi hasil tindak balas. Apakah dua proses ini? Semasa tindak balas kimia, 1 Ikatan kimia dalam bahan tindak balas terputus. 2 Ikatan baru dalam hasil tindak balas terbentuk. Bagaimanakah suatu tindak balas berlaku berdasarkan teori perlanggaran? Berdasarkan teori perlanggaran, suatu tindak balas kimia boleh berlaku apabila satu zarah tindak balas berlanggar dengan satu zarah lain dengan jumlah tenaga kinetik tertentu. Apakah tenaga pengaktifan, Ea? Tenaga minima yang diperlukan oleh zarah bahan tindak balas untuk bertindak balas. SP 7.4.2 Adakah semua tindak balas kimia mempunyai tenaga pengaktifan, Ea yang sama? Tidak, tindak balas kimia yang berbeza mempunyai tenaga pengaktifan yang berbeza. Nyatakan maksud perlanggaran berkesan. SP 7.4.1 Perlanggaran yang membawa kepada tindak balas kimia dan membentuk hasil tindak balas. Apakah yang berlaku apabila tenaga perlanggaran antara zarah kurang daripada tenaga pengaktifan, Ea? SP 7.4.2 Zarah bahan tindak balas hanya akan melantun antara satu sama lain dan tiada tindak balas berlaku. Bahan A Bahan B Tiada hasil baru terbentuk Melantun Bawah Ea Perlanggaran ⇒ Tenaga perlanggaran zarah < tenaga pengaktifan. ⇒ Ikatan kimia dalam bahan tindak balas tidak terputus. ⇒ Tiada tindak balas. ⇒ Perlanggaran tidak berkesan. 7.4 TEORI PERLANGGARAN SK 7.4 07 Chp 7 Kimia F4(p158-195)csy3p.indd 179 26/12/2019 3:35 PM

UNIT 7 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 180 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 Apakah yang berlaku apabila perlanggaran antara zarah tidak berlaku pada orientasi yang betul? SP 7.4.2 Zarah bahan tindak balas hanya akan melantun antara satu sama lain dan tiada tindak balas berlaku. Bahan A Bahan B Tiada hasil baru terbentuk Perlanggaran Orientasi salah Melantun ⇒ Ikatan kimia dalam bahan tindak balas tidak terputus. Tiada tindak balas. ⇒ Perlanggaran tidak berkesan. Apakah yang berlaku apabila tenaga perlanggaran antara zarah tindak balas adalah sama atau lebih daripada tenaga pengaktifan, Ea dan berlanggar pada orientasi yang betul? SP 7.4.2 Bahan A Bahan B Hasil baru terbentuk Mencapai Ea Orientasi betul Perlanggaran ⇒ Tenaga perlanggaran zarah ≥ tenaga pengaktifan. ⇒ Ikatan kimia dalam bahan tindak balas terputus. ⇒ Tindak balas berlaku. ⇒ Perlanggaran berkesan. Apakah syarat untuk tindak balas berlaku? SP 7.4.2 Untuk suatu tindak balas berlaku, perlanggaran tersebut mesti mematuhi dua syarat: (a) Zarah-zarah yang berlanggar mesti mempunyai tenaga yang cukup, iaitu sama atau lebih daripada tenaga minimum yang dikenali sebagai *tenaga pengaktifan, Ea. * Tenaga pengaktifan berbeza bagi tindak balas kimia yang berbeza. Semakin rendah tenaga pengaktifan, semakin tinggi kadar tindak balas. (b) Zarah-zarah yang berlanggar juga mestilah mempunyai orientasi perlanggaran yang betul. Bagaimana cara menunjukkan perubahan tenaga zarah bahan bertindak balas dan tenaga pengaktifan, Ea dalam suatu tindak balas? SP 7.4.3 Perubahan tenaga zarah-zarah yang bertindak balas dan tenaga pengaktifan tindak balas ditunjukkan dalam gambar rajah profil tenaga. (a) * Tindak balas eksotermik Bahan tindak balas Hasil tindak balas Tenaga Lintasan tindak balas Ea (b) * Tindak balas endotermik Bahan tindak balas Hasil tindak balas Tenaga Lintasan tindak balas Ea Ea – Tenaga minimum yang mesti dimiliki oleh zarah-zarah bahan tindak balas sebelum perlanggaran di antara mereka dapat menghasilkan tindak balas kimia. * Tindak balas eksotermik dan endotermik akan dipelajari dalam tingkatan 5, Termokimia. 07 Chp 7 Kimia F4(p158-195)csy3p.indd 180 26/12/2019 3:35 PM

UNIT 7 181 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 Bagaimanakah cara mengaitkan frekuensi perlanggaran berkesan dengan kadar tindak balas? SP 7.4.2 Perlanggaran berkesan menyebabkan tindak balas kimia berlaku. Apabila frekuensi perlanggaran berkesan meningkat, kadar tindak balas turut meningkat. Catatan: Frekuensi bagi perlanggaran ialah bilangan perlanggaran dalam satu saat. Apabila frekuensi bagi perlanggaran di antara zarah-zarah bahan tindak balas meningkat, frekuensi bagi perlanggaran berkesan di antara zarah-zarah turut meningkat. Bagaimana cara mengubah frekuensi perlanggaran berkesan? Frekuensi perlanggaran berkesan boleh diubah dengan mengubah perkara berikut: 1 Frekuensi perlanggaran antara zarah (bilangan perlanggaran per unit masa). Atau 2 Tenaga pengaktifan tindak balas kimia. Nyatakan faktor yang boleh mengubah frekuensi perlanggaran berkesan. SP 7.4.2 1 Saiz pepejal bahan tindak balas. 2 Kepekatan larutan yang bertindak balas. 3 Suhu campuran tindak balas. 4 Kehadiran mangkin. Catatan: Faktor Frekuensi perlanggaran atau tenaga pengaktifan Frekuensi perlanggaran berkesan Kadar tindak balas mempengaruhi mempengaruhi mempengaruhi 1 Saiz Pepejal Bahan Tindak Balas Bagaimana perubahan saiz pepejal bahan tindak balas mempengaruhi kadar tindak balas? Semakin kecil saiz pepejal bahan tindak balas, semakin besar jumlah luas permukaan yang terdedah kepada perlanggaran yang membenarkan lebih banyak perlanggaran antara zarah tindak balas. Terangkan bagaimana faktor ini mempengaruhi kadar tindak balas. – Tindak balas kimia berlaku pada permukaan pepejal bahan tindak balas kerana ia adalah tempat berlakunya perlanggaran antara zarah-zarah tindak balas. – Apabila saiz pepejal bahan tindak balas besar, luas kawasan yang terdedah kepada perlanggaran adalah lebih kecil kerana perlanggaran adalah terhad pada permukaan pepejal. Oleh itu, jumlah luas permukaan di mana tindak balas berlaku adalah lebih kecil. – Apabila pepejal bahan tindak balas dipecahkan kepada saiz yang lebih kecil, kawasan yang terdedah kepada perlanggaran adalah lebih besar apabila luas permukaan bahagian dalam pepejal menjadi tersedia untuk perlanggaran. Oleh itu, jumlah luas permukaan berlakunya tindak balas menjadi lebih besar. Apabila saiz pepejal bahan B besar, hanya permukaan luar bahan tindak balas zarah B boleh bertindak balas dengan bahan tindak balas zarah A Apabila saiz pepejal bahan B dipecahkan kepada saiz yang lebih kecil, lebih banyak bahan tindak balas zarah B dapat bertindak dengan bahan tindak balas zarah A Apabila saiz bahan B berkurangan Zarah bahan A Zarah bahan B – Ini akan menambahkan frekuensi perlanggaran antara zarah, oleh itu, frekuensi perlanggaran berkesan antara zarah meningkat yang membawa kepada peningkatan kadar tindak balas. Hubung Kait antara Frekuensi Perlanggaran Berkesan dengan Faktor Mempengaruhi Kadar Tindak Balas 07 Chp 7 Kimia F4(p158-195)csy3p.indd 181 26/12/2019 3:35 PM

UNIT 7 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 182 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 2 Kepekatan Bagaimanakah kepekatan larutan mempengaruhi kadar tindak balas? – Kepekatan ialah bilangan zat terlarut yang melarut dalam suatu isi padu larutan yang diberi. – Kepekatan tinggi bermaksud bilangan zarah zat terlarut per unit isi padu juga tinggi, dan sebaliknya. Terangkan bagaimana faktor ini mempengaruhi kadar tindak balas. – Apabila kepekatan larutan tinggi, bilangan zarah per unit isi padu meningkat. – Ini akan meningkatkan frekuensi perlanggaran antara zarah-zarah, oleh itu, frekuensi perlanggaran berkesan antara zarah meningkat. Pada kepekatan yang rendah, bilangan zarah A dan B dalam satu unit isi padu adalah rendah, oleh itu frekuensi perlanggaran antara zarah juga rendah. Pada kepekatan yang tinggi, bilangan zarah A dan B dalam satu unit isi padu adalah tinggi, oleh itu frekuensi perlanggaran antara zarah adalah tinggi. Apabila kepekatan meningkat Zarah bahan A Zarah bahan B – Ini membawa kepada peningkatan kadar tindak balas. Terangkan mengapa asid monoprotik dan asid diprotik mempunyai kadar tindak balas yang berbeza apabila kepekatan asid adalah sama. – Bagi asid diprotik, 1 mol dm–3 asid mengion kepada 2 mol dm–3 ion hidrogen, H+ Contoh: H2SO4 2H+ + SO4 2– 1 mol dm–3 2 mol dm–3 – Bagi asid monoprotik, 1 mol dm–3 asid mengion kepada 1 mol dm–3 ion hidrogen, H+ Contoh: HCl H+ + Cl– 1 mol dm–3 1 mol dm–3 – Oleh itu, apabila kepekatan asid sulfurik dan asid hidroklorik yang sama digunakan, kepekatan ion hidrogen dalam asid sulfurik adalah dua kali ganda. – Kadar tindak balas menggunakan asid sulfurik adalah lebih tinggi daripada asid hidroklorik. 3 Suhu Bagaimanakah suhu larutan mempengaruhi kadar tindak balas? Semakin tinggi suhu bahan, semakin tinggi tenaga kinetik zarah bahan tindak balas dan sebaliknya. Terangkan bagaimana faktor ini mempengaruhi kadar tindak balas. – Apabila suhu meningkat, tenaga kinetik zarah bahan tindak balas meningkat dan zarah bergerak lebih pantas. – Ini akan meningkatkan frekuensi perlanggaran antara zarah, oleh itu, frekuensi perlanggaran berkesan antara zarah meningkat. – Ini akan membawa kepada peningkatan kadar tindak balas. 07 Chp 7 Kimia F4(p158-195)csy3p.indd 182 26/12/2019 3:35 PM

UNIT 7 183 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 4 Mangkin Nyatakan maksud mangkin. Sejenis bahan yang mengubah kadar tindak balas tanpa ianya berubah secara kimia dalam tindak balas. Bagaimanakah mangkin mempengaruhi kadar tindak balas? Mangkin menyediakan lintasan alternatif suatu tindak balas pada tenaga pengaktifan yang lebih rendah bagi zarah tindak balas untuk bertindak balas. Terangkan bagaimana faktor ini mempengaruhi kadar tindak balas. 1 Dalam suatu tindak balas, jika zarah-zarah bahan tindak balas berlanggar dengan tenaga yang lebih rendah daripada tenaga pengaktifan, tiada tindak balas berlaku. 2 Apabila mangkin ditambah kepada tindak balas yang sama, ia memberikan laluan alternatif dengan tenaga pengaktifan yang lebih rendah untuk zarah-zarah bahan tindak balas bertindak balas. 3 Dengan tenaga pengaktifan yang lebih rendah ini, lebih banyak zarah-zarah bahan tindak balas mempunyai tenaga yang mencukupi untuk bertindak balas semasa perlanggaran. 4 Ini akan meningkatkan frekuensi perlanggaran berkesan antara zarah-zarah yang menyebabkan peningkatan kadar tindak balas. – Ea : Tenaga minimum yang mesti dimiliki oleh zarah-zarah bahan tidak balas sebelum perlanggaran di antara mereka menyebabkan tindak balas kimia. – Eaʹ : Tenaga pengaktifan yang lebih rendah disebabkan kehadiran mangkin. Mangkin adalah bahan yang meningkatkan kadar tindak balas tanpa ianya mengalami perubahan kimia. Lintasan tindak balas Hasil Bahan tindak balas Laluan tindak balas tanpa mangkin Tenaga Lintasan tindak balas bermangkin Eaʹ Ea Catatan: Mangkin menyediakan tenaga pengaktifan yang lebih rendah bagi zarah tindak balas untuk berlanggar secara berkesan. Nyatakan ciri-ciri mangkin. 1 Mangkin tidak mengubah jumlah hasil tindak balas. 2 Mangkin adalah khusus untuk tindak balas tertentu, tindak balas kimia yang berbeza memerlukan mangkin yang berbeza. 3 Mangkin tidak berubah secara kimia semasa tindak balas. 4 Mangkin boleh mengalami perubahan fizikal semasa tindak balas. 5 Hanya sedikit mangkin yang diperlukan untuk mencapai peningkatan besar dalam kadar tindak balas. 6 Lebih banyak mangkin yang digunakan dapat meningkatkan kadar tindak balas. 7 Mangkin dalam bentuk serbuk dapat meningkatkan lagi kadar tindak balas. 07 Chp 7 Kimia F4(p158-195)csy3p.indd 183 26/12/2019 3:35 PM

UNIT 7 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 184 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 Frekuensi perlanggaran di antara zarah-zarah meningkat. Kadar tindak balas meningkat . *Nyatakan zarah yang berlanggar berdasarkan persamaan ion. Frekuensi perlanggaran berkesan di antara* zarah-zarah meningkat. Saiz Bahan Tindak Balas Semakin kecil saiz bahan tindak balas, semakin besar jumlah luas permukaan yang terdedah kepada perlanggaran. Kepekatan Bahan Tindak Balas Semakin tinggi kepekatan bahan tindak balas, semakin banyak bilangan zarah dalam satu unit isi padu. Suhu Campuran Tindak Balas Semakin tinggi suhu, semakin tinggi tenaga kinetik zarah-zarah yang bertindak balas. Zarah yang bertindak balas bergerak dengan lebih laju. Mangkin Mangkin menyediakan jalan alternatif bagi tindak balas yang memerlukan tenaga pengaktifan yang lebih rendah (Eaʹ) Lebih banyak zarah yang berlanggar mencapai tenaga pengaktifan . Kesimpulan Kaedah untuk menerangkan faktor-faktor yang mempengaruhi kadar tindak balas berdasarkan teori perlanggaran: SP 7.2.1 SP 7.4.1 07 Chp 7 Kimia F4(p158-195)csy3p.indd 184 26/12/2019 3:35 PM

UNIT 7 185 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 • Analisis keadaan bagi kedua-dua eksperimen yang diberi dalam bentuk huraian/persamaan kima seimbang/susunan radas untuk mengenal pasti faktor yang mempengaruhi kadar tindak balas * Nyatakan zarah yang berlanggar dalam tindak balas berdasarkan persamaan ion **Mangkin tidak meningkatkan frekuensi perlanggaran antara zarah 1 Banding faktor yang mempengaruhi kadar tindak balas dalam kedua-dua eksperimen. Contoh: (a) Faktor saiz bahan tindak balas pepejal (untuk tindak balas antara saiz ketulan kalsium karbonat yang berbeza dengan asid hidroklorik) Saiz ketulan kalsium karbonat dalam eksperimen I lebih kecil dari eksprimen II (b) Faktor kepekatan (untuk tindak balas antara asid hidroklorik berkepekatan berbeza dengan zink) Kepekatan asid hidroklorik dalam eksperimen I lebih tinggi dari eksperimen II (c) Faktor suhu (untuk tindak balas antara asid hidroklorik bersuhu berbeza dengan zink) Suhu campuran tindak balas dalam eksperimen I lebih tinggi dari eksperimen II (d) Faktor mangkin (untuk tindak balas antara zink dan asid sulfurik) Kuprum(II) sulfat hadir sebagai mangkin untuk tindak balas antara zink dan asid sulfurik dalam eksperimen I tetapi tiada dalam eksperimen II 4 Banding frekuensi perlanggaran berkesan antara bilangan *zarah dalam keduadua eksperimen (a) Faktor saiz bahan tindak balas pepejal Frekuensi perlanggaran berkesan antara kalsium karbonat dan ion hidrogen dalam eksperimen I lebih tinggi dari eksperimen II (b) Faktor kepekatan Frekuensi perlanggaran berkesan antara ion hidrogen dan atom zink dalam eksperimen I lebih tinggi dari eksperimen II (c) Faktor suhu Frekuensi perlanggaran berkesan antara ion hidrogen dan atom zink dalam eksperimen I lebih tinggi dari eksperimen II (d) Faktor mangkin Frekuensi perlanggaran berkesan antara ion hidrogen dan atom zink dalam eksperimen I lebih tinggi dari eksperimen II 5 Banding kadar tindak balas dalam kedua-dua eksperimen. Kadar tindak balas dalam eksperimen I lebih tinggi dari ekspeimen II 2 Banding bagaimana faktor itu mempengaruhi kadar tindak balas dalam kedua-dua eksperimen. (a) Faktor saiz bahan tindak balas pepejal Jumlah luas permukaan ketulan kalsium karbonat dalam eksperimen I lebih besar dari eksperimen II (b) Faktor kepekatan Bilangan ion hidrogen dalam satu unit isi padu dalam eksperimen I lebih tinggi dari eksperimen II (c) Faktor suhu Tenaga kinetik ion hidrogen dalam eksperimen I lebih tinggi dari eksperimen II (d) Faktor mangkin • Kuprum(II) sulfat merendahkan tenaga pengaktifan untuk tindak balas antara zink dan asid sulfurik dalam experiment I • Lebih banyak zarah yang berlanggar mencapai tenaga pengaktifan 3 Banding frekuensi perlanggaran antara *zarah dalam keduadua eksperimen. (a) Faktor saiz bahan tindak balas pepejal Frekuensi perlanggaran antara kalsium karbonat dan ion hidrogen dalam eksperimen I lebih tinggi dari eksperimen II (b) Faktor kepekatan Frekuensi perlanggaran antara ion hidrogen dan atom zink dalam eksperimen I lebih tinggi dari eksperimen II (c) Faktor suhu Frekuensi perlanggaran antara ion hidrogen dan atom zink dalam eksperimen I lebih tinggi dari eksperimen II (d) **Faktor mangkin Langkah untuk Membanding dan Menerangkan Faktor yang Mempengaruhi Kadar Tindak Balas antara Sebarang Dua Eksperimen 07 Chp 7 Kimia F4(p158-195)csy3p.indd 185 26/12/2019 3:35 PM

UNIT 7 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 186 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 1 Lengkapkan jadual berikut. Persamaan kimia Persamaan ion *Zarah-zarah yang berlanggar dalam tindak balas (i) Mg + 2HCl → MgCl2 + H2 Mg + 2H+ → Mg2+ + H2 Atom magnesium dan ion hidrogen (ii) Mg + 2HNO3 → Mg(NO3)2 + H2 Mg + 2H+ → Mg2+ + H2 Atom magnesium dan ion hidrogen (iii) Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2 Zn + 2H+ → Zn2+ + H2 Atom zink dan ion hidrogen (iv) Zn + 2CH3COOH → (CH3COO)2Zn + H2 Zn + 2H+ → Zn2+ + H2 Atom zink dan ion hidrogen (v) CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2 CaCO3 + 2H+ → H2O + CO2 + Ca2+ Kalsium karbonat dan ion hidrogen (vi) 2H2O2 → 2H2O + O2 – Molekul hidrogen peroksida (vii) Na2S2O3 + H2SO4 → Na2SO4 + H2O + SO2 + S S2O3 2– + 2H+ → H2O + SO2 + S Ion tiosulfat dan ion hidrogen 2 Bandingkan kadar tindak balas dalam Eksperimen I dan Eksperimen II. Terangkan berdasarkan teori perlanggaran. Eksperimen I Eksperimen II Bahan tindak balas 20 cm3 asid hidroklorik 0.5 mol dm–3 + serbuk kalsium karbonat berlebihan pada 30°C 20 cm3 asid hidroklorik 0.5 mol dm–3 + ketulan kalsium karbonat berlebihan pada 30°C Persamaan seimbang CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2 Persamaan ion CaCO3 + 2H+ → H2O + CO2 + Ca2+ Hitung isi padu gas karbon dioksida yang dibebaskan dalam kedua-dua eksperimen pada suhu bilik. 1 mol gas memenuhi 24 dm3 pada suhu bilik Bilangan mol HCl = 20 × 0.5 1 000 = 0.01 mol Daripada persamaan 2 mol HCl : 1 mol CO2 0.01 mol HCl : 0.005 mol CO2 Isi padu CO2 = 0.005 mol × 24 dm3 mol–1 = 0.12 dm3 = 120 cm3 Faktor yang mempengaruhi tindak balas Saiz kalsium karbonat dalam eksperimen I lebih kecil berbanding dalam eksperimen II. Bandingkan bagaimana faktor mempengaruhi kadar tindak balas Jumlah luas permukaan kalsium karbonat yang terdedah kepada perlanggaran dalam eksperimen I lebih besar berbanding dalam eksperimen II. Bandingkan frekuensi perlanggaran di antara * zarah-zarah Frekuensi perlanggaran di antara kalsium karbonat dan ion hidrogen dalam eksperimen I lebih tinggi daripada eksperimen II. Latihan TP3 TP4 07 Chp 7 Kimia F4(p158-195)csy3p.indd 186 26/12/2019 3:35 PM

UNIT 7 187 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 Eksperimen I Eksperimen II Bandingkan frekuensi perlanggaran berkesan di antara *zarah-zarah Frekuensi perlanggaran berkesan di antara kalsium karbonat dan ion hidrogen dalam eksperimen I lebih tinggi daripada eksperimen II. Bandingkan kadar tindak balas Kadar tindak balas dalam eksperimen I lebih tinggi berbanding dalam eksperimen II Lakaran graf Isi padu gas carbon dioksida / cm3 Eksperimen I Eksperimen II Masa / s * zarah-zarah – Nyatakan jenis zarah (atom/ion/molekul) yang berlanggar berdasarkan persamaan ion untuk tindak balas tersebut. 3 Lengkapkan jadual berikut bagi membanding dan menerangkan berdasarkan teori perlanggaran kadar tindak balas dalam Eksperimen I dan Eksperimen II. Eksperimen I Eksperimen II Bahan tindak balas 20 cm3 asid hidroklorik 0.5 mol dm–3 + serbuk magnesium berlebihan pada 30°C 20 cm3 asid sulfurik 0.5 mol dm–3 + serbuk magnesium berlebihan pada 30°C Persamaan seimbang Mg + 2HCl → MgCl2 + H2 Mg + H2SO4 → MgSO4 + H2 Persamaan ion Mg + 2H+ → Mg2+ + H2 Mg + 2H+ → Mg2+ + H2 Hitung isi padu gas yang dibebaskan dalam setiap eksperimen pada suhu bilik Bilangan HCl = 20 × 0.5 1 000 = 0.01 mol Daripada persamaan 2 mol HCl : 1 mol H2 0.01 mol HCl : 0.005 mol H2 Isi padu H2 = 0.005 mol × 24 dm3 mol–1 = 0.12 dm3 = 120 cm3 Bilangan mol H2SO4 = 20 × 0.5 1 000 = 0.01 mol Daripada persamaan 1 mol H2SO4 : 1 mol H2 0.01 mol H2SO4 : 0.001 mol H2 Isi padu H2 = 0.01 mol × 24 dm3 mol–1 = 0.24 dm3 = 240 cm3 Persamaan pengionan asid dan kepekatan ion H+ HCl → H+ + Cl– 1 mol asid hidroklorik mengion kepada 1 mol ion H+ 1 mol dm–3 asid hidroklorik mengion kepada 1 mol dm–3 ion H+ H2SO4 → 2H+ + SO4 2– 1 mol asid sulfurik mengion kepada 2 mol ion H+ 1 mol dm–3 asid sulfurik mengion kepada 2 mol dm–3 ion H+ Bandingkan kepekatan bahan tindak balas Kepekatan ion hidrogen, H+ dalam eksperimen II adalah dua kali ganda eksperimen I Bandingkan faktor yang mempengaruhi kadar tindak balas Bilangan ion hidrogen dalam satu unit isi padu dalam eksperimen II adalah dua kali ganda eksperimen I. Bandingkan frekuensi perlanggaran di antara *zarah-zarah Frekuensi perlanggaran di antara ion hidrogen dan atom magnesium dalam eksperimen II lebih tinggi daripada eksperimen I. TP4 07 Chp 7 Kimia F4(p158-195)csy3p.indd 187 26/12/2019 3:35 PM

UNIT 7 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 188 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 Eksperimen I Eksperimen II Bandingkan frekuensi perlanggaran berkesan di antara *zarah-zarah Frekuensi perlanggaran berkesan di antara ion hidrogen dan atom magnesium dalam eksperimen II lebih tinggi daripada eksperimen I. Bandingkan kadar tindak balas Kadar tindak balas dalam eksperimen II lebih tinggi daripada eksperimen I. Lakaran graf Isi padu gas hidrogen / cm3 Eksperimen I 240 Eksperimen II 120 Masa / s Bandingkan kecerunan dan kuantiti hasil bagi graf dalam kedua-dua eksperimen. Terangkan. (i) Kecerunan graf bagi eksperimen II lebih tinggi daripada eksperimen I kerana kadar tindak balas dalam eksperimen II lebih tinggi daripada eksperimen I. (ii) Isi padu gas hidrogen yang terkumpul dalam eksperimen II adalah dua kali ganda lebih banyak daripada eksperimen I. Asid sulfurik ialah asid diprotik manakala asid hidroklorik ialah asid monoprotik . Satu mol asid sulfurik mengion kepada dua mol ion H+ , satu mol asid hidroklorik mengion kepada satu mol ion H+ . (iii) Bilangan mol ion H+ dalam isi padu dan kepekatan asid yang sama adalah dua kali ganda lebih banyak dalam asid sulfurik. * zarah-zarah – Nyatakan jenis zarah (atom/ion/molekul) yang berlanggar berdasarkan persamaan ion untuk tindak balas tersebut. 4 Lengkapkan jadual berikut untuk membanding dan menerangkan berdasarkan teori perlanggaran bagaimana larutan kuprum(II) sulfat mempengaruhi kadar tindak balas. Eksperimen I Eksperimen II Air 50 cm3 asid hidroklorik 1.0 mol dm–3 Butiran zink berlebihan Air Butiran zink berlebihan 50 cm3 asid hidroklorik 1.0 mol dm–3 + kuprum(II) sulfat Persamaan seimbang Zn(p) + 2HCl(ak) → ZnCl2(ak) + H2(g) Zn(p) + 2HCl(ak) CuSO4 ZnCl2(ak) + H2(g) TP4 07 Chp 7 Kimia F4(p158-195)csy3p.indd 188 26/12/2019 3:35 PM

UNIT 7 189 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 Eksperimen I Eksperimen II Persamaan ion Zn + 2H+ → Zn2+ + H2 Hitung isi padu gas hidrogen yang dibebaskan dalam eksperimen I dan II pada suhu bilik. 1 mol gas memenuhi 24 dm3 pada suhu bilik Bilangan mol HCl = 50 × 1 1 000 = 0.05 mol Daripada persamaan 2 mol HCl : 1 mol H2 0.05 mol HCl : 0.025 mol H2 Isi padu H2 = 0.025 mol H2 × 24 dm3 mol–1 = 0.6 dm3 = 600 cm3 Bandingkan faktor yang mempengaruhi kadar tindak balas Tindak balas antara zink dan asid hidroklorik dalam eksperimen I adalah tanpa mangkin manakala kuprum(II) sulfat hadir dalam eksperimen II sebagai mangkin. Bandingkan bagaimana faktor tersebut mempengaruhi kadar tindak balas Kuprum(II) sulfat merendahkan tenaga pengaktifan bagi tindak balas antara zink dan asid hidroklorik dalam eksperimen II. Bandingkan frekuensi perlanggaran berkesan di antara *zarah-zarah Frekuensi perlanggaran berkesan di antara atom zink dan ion hidrogen dalam eksperimen II adalah lebih tinggi daripada eksperimen I. Bandingkan kadar tindak balas Kadar tindak balas dalam eksperimen II lebih tinggi daripada eksperimen I. Lakaran graf bagi eksperimen I dan eksperimen II Isi padu gas hidrogen / cm3 Eksperimen I Eksperimen II Masa / s Bandingkan kecerunan dan kuantiti hasil untuk graf dalam kedua-dua eksperimen. Terangkan. 1 Kecerunan graf bagi eksperimen II lebih tinggi daripada eksperimen I kerana kadar tindak balas dalam eksperimen II lebih tinggi daripada eksperimen I. 2 Isi padu gas hidrogen yang dibebaskan dalam eksperimen I adalah sama dengan eksperimen II. Isi padu dan kepekatan asid hidroklorik dalam eksperimen I dan II adalah sama. Kuprum(II) sulfat dalam eksperimen II yang digunakan sebagai mangkin tidak mempengaruhi jumlah isi padu gas hidrogen yang dihasilkan. 07 Chp 7 Kimia F4(p158-195)csy3p.indd 189 26/12/2019 3:35 PM

UNIT 7 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 190 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 Soalan Subjektif PRAKTIS SPM 1 Jadual di bawah menunjukkan data bagi tiga eksperimen yang dijalankan untuk menentukan kesan mangkin ke atas penguraian hidrogen peroksida kepada air dan oksigen. Isi padu H2O2 / cm3 Kepekatan H2O2 / mol dm–3 Jisim MnO2 / g I 20 1.0 – II 20 1.0 1.0 III 20 1.0 2.0 (a) Tuliskan persamaan kimia bagi penguraian hidrogen peroksida. 2H2O2 → 2H2O + O2 (b) Lukiskan susunan radas bagi eksperimen ini. Air H2O2 Mangan(IV) oksida (c) Antara eksperimen I, II dan III, yang manakah mempunyai kadar tindak balas yang paling tinggi? Terangkan jawapan anda. Eksperimen III. Kuantiti mangkin yang digunakan dalam eksperimen III adalah lebih banyak dari eksperimen II. (d) Terangkan bagaimana mangan(IV) oksida mempengaruhi kadar penguraian hidrogen peroksida menggunakan teori perlanggaran. • Mangan(IV) oksida menyediakan laluan alternatif dengan tenaga pengaktifan yang lebih rendah bagi penguraian hidrogen peroksida. • Frekuensi perlanggaran berkesan antara molekul hidrogen peroksida meningkat. • Kadar penguraian hidrogen peroksida meningkat. (e) Hitung isi padu gas oksigen yang dibebaskan dalam eksperimen II pada suhu dan tekanan bilik. Bilangan mol H2O2 = 20 × 1 1 000 = 0.02 mol Daripada persamaan, 2 mol H2O2 : 1 mol O2 0.02 mol H2O2 : 0.01 mol O2 Isi padu of O2 = 0.01 mol × 24 dm3 mol–1 = 0.24 dm3 = 240 cm3 TP3 TP3 TP4 TP4 TP3 07 Chp 7 Kimia F4(p158-195)csy3p.indd 190 26/12/2019 3:35 PM

UNIT 7 191 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 (f) Lakarkan graf isi padu gas oksigen melawan masa bagi eksperimen I, II dan III. Masa / s Isi padu gas oksigen /cm3 III II I (g) Nyatakan satu faktor lain selain kepekatan dan mangkin yang boleh mempengaruhi kadar penguraian hidrogen peroksida. Suhu hidrogen peroksida. 2 Seorang pelajar menjalankan tiga set eksperimen untuk mengkaji faktor-faktor yang mempengaruhi kadar tindak balas. Jadual di bawah menunjukkan maklumat dan keputusan eksperimen itu. Set Bahan tindak balas Masa diambil untuk mengumpulkan isi padu gas maksimum / s I 3 g pita magnesium dan 50 cm3 asid hidroklorik 1 mol dm–3 100 II 3 g serbuk magnesium dan 50 cm3 asid hidroklorik 1 mol dm–3 60 III 3 g serbuk magnesium dan 50 cm3 asid hidroklorik 1 mol dm–3 dan larutan kuprum(II) sulfat 30 (a) Tuliskan persamaan kimia untuk menunjukkan tindak balas antara magnesium dan asid hidroklorik. Mg + 2HCl → MgCl2 + H2 (b) Hitung bilangan mol bagi (i) Magnesium [Jisim atom relatif Mg = 24] Bilangan Mol Mg = 3 24 = 0.125 mol (ii) Asid hidroklorik Bilangan Mol HCl = 1 × 50 1 000 = 0.05 mol (c) Hitung isi padu maksimum gas hidrogen yang dihasilkan pada keadaan bilik. [1 mol gas menempati isi padu 24 dm3 pada keadaan bilik] Daripada persamaan: 2 mol HCl : 1 mol H2 0.05 mol HCl : 0.025 mol H2 Isi padu gas hidrogen = 0.025 × 24 dm3 = 0.6 dm3 = 600 cm3 (d) Apakah kadar tindak balas purata bagi (i) Set I? Kadar tindak balas = 0.6 100 = 0.006 dm3 s–1 // 600 100 = 6 cm3 s–1 TP4 TP2 TP3 TP3 TP3 TP3 07 Chp 7 Kimia F4(p158-195)csy3p.indd 191 26/12/2019 3:35 PM

UNIT 7 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 192 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 (ii) Set II? Kadar tindak balas = 0.6 60 = 0.01 dm3 s–1 // 600 60 = 10 cm3 s–1 (iii) Set III? Kadar tindak balas = 0.6 30 = 0.02 dm3 s–1 // 600 30 = 20 cm3 s–1 (e) (i) Rajah di bawah menunjukkan lengkung yang diperoleh bagi Set I apabila isi padu gas hidrogen yang dibebaskan melawan masa diplotkan. Pada paksi yang sama, lakarkan lengkung yang anda jangka diperoleh sekiranya eksperimen diulang menggunakan 3 g pita magnesium dan 50 cm3 asid hidroklorik 2 mol dm–3. Masa / s Isi padu gas hidrogen / dm3 1.2 0.6 (ii) Terangkan bagaimana anda memperoleh lengkung di (e)(i). 1 Kadar tindak balas awal eksperimen adalah lebih tinggi kerana kepekatan asid hidroklorik lebih tinggi, maka lengkung lebih curam. 2 Hidroklorik adalah faktor pengehad // Magnesium berlebihan. 3 Isi padu maksimum gas hidrogen yang dikumpul adalah dua kali ganda kerana bilangan mol asid hidroklorik adalah dua kali ganda. (f) (i) Bandingkan kadar tindak balas dalam Set II dan Set III. Kadar tindak balas dalam Set III lebih tinggi daripada Set II. (ii) Dengan menggunakan teori perlanggaran, terangkan perbezaan kadar tindak balas antara Set II dan Set III. – Tindak balas antara magnesium dan asid hidroklorik dalam Set II tanpa mangkin manakala kuprum(II) sulfat hadir sebagai mangkin dalam Set III. – Kuprum(II) sulfat merendahkan tenaga pengaktifan untuk tindak balas antara magnesium dan asid hidroklorik dalam Set III. – Frekuensi perlanggaran berkesan antara atom magnesium dan ion hidrogen dalam Set III lebih tinggi daripadaSet II. TP4 TP4 07 Chp 7 Kimia F4(p158-195)csy3p.indd 192 26/12/2019 3:35 PM

UNIT 7 193 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 (iii) Lakarkan gambar rajah profil tenaga yang menunjukkan tenaga pengaktifan untuk Set II dan Set III. Lintasan tindak balas Tenaga Mg + 2HCl MgCl2 + H2 Ea Eaʹ – Ea : Tenaga pengaktifan Set II. – Eaʹ : Tenaga pengaktifan Set III. 3 Rajah di bawah menunjukkan lakaran lengkung I dan lengkung II untuk isi padu gas karbon dioksida yang dikumpulkan melawan masa. Lengkung I adalah tindak balas dalam Eksperimen I di antara 2.0 g ketulan marmar ditambah kepada 50 cm3 asid hidroklorik 1 mol dm–3 pada suhu bilik. Masa / s Isi padu gas karbon dioksida / cm3 II I (a) Tuliskan persamaan kimia untuk menunjukkan tindak balas antara ketulan marmar dan asid hidroklorik. CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2 (b) Nyatakan dua cara untuk mendapatkan lengkung II bagi tindak balas 50 cm3 asid hidroklorik 1 mol dm–3 pada suhu bilik. (i) 2.0 g serbuk marmar digunakan untuk menggantikan 2.0 g ketulan marmar (ii) Eksperimen dijalankan pada suhu 40 °C (lebih tinggi daripada suhu bilik) (c) Terangkan setiap jawapan anda dalam (b). (i) 2.0 g serbuk marmar dalam Eksperimen II mempunyai jumlah luas permukaan yang lebih besar daripada 2.0 g ketulan marmar dalam Eksperimen I, oleh itu kadar awal tindak balas Eksperimen II adalah lebih tinggi daripada Eksperimen I. Isi padu maksimum gas karbon dioksida yang dikumpulkan dalam Eksperimen I dan II adalah sama kerana kuantiti marmar dan asid hidroklorik adalah sama dalam kedua-dua eksperimen. (ii) Eksperimen II dijalankan pada suhu yang lebih tinggi berbanding Eksperimen I, maka kadar tindak balas awal Eksperimen II adalah lebih tinggi daripada Eksperimen I. Isi padu maksimum gas karbon dioksida yang dikumpulkan dalam Eksperimen I dan II adalah sama kerana kuantiti marmar dan asid hidroklorik adalah sama dalam kedua-dua eksperimen. TP3 TP3 TP4 07 Chp 7 Kimia F4(p158-195)csy3p.indd 193 26/12/2019 3:35 PM

UNIT 7 © Nilam Publication Sdn. Bhd. 194 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 (d) Antara dua bahan tindak balas dalam Eksperimen I, yang manakah berlebihan? Terangkan jawapan anda. [Jisim atom relatif: C = 12, O = 16, Ca = 40] Bilangan mol CaCO3 = 2 g 100 g mol–1 = 0.02 mol Bilangan mol HCl = 50 × 1 1 000 = 0.05 mol Daripada persamaan: 1 mol of CaCO3 bertindak balas dengan 2 mol of HCl 0.02 mol of CaCO3 bertindak balas dengan 0.04 mol of HCl → Asid hidroklorik berlebihan 4 Rajah di bawah menunjukkan susunan radas bagi mengkaji kesan kepekatan kepada kadar tindak balas. Pita magnesium Asid hidroklorik Dalam setiap eksperimen, x g pita magnesium bertindak balas dengan y mol dm–3 asid hidroklorik berlebihan. Jadual menunjukkan campuran bagi y mol dm–3 asid hidroklorik dengan air dalam isi padu yang berbeza bagi eksperimen A, B dan C. Eksperimen Isi padu asid hidroklorik y mol dm–3 / cm3 Isi padu air / cm3 A 50 350 B 400 0 C 200 200 Keputusan eksperimen diplot dalam graf yang sama di bawah. Masa / s Isi padu gas hidrogen / cm 20 50 100 Graf I Graf II Graf III 0 50 80 (a) Apakah maksud kepekatan? Jumlah bahan terlarut dalam isi padu larutan yang diberi (b) Eksperimen yang manakah mewakili: (i) Graf I: B (ii) Graf II: C (iii) Graf III: A TP5 TP1 TP5 07 Chp 7 Kimia F4(p158-195)csy3p.indd 194 26/12/2019 3:35 PM

UNIT 7 195 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 (c) Apakah isi padu bagi gas hidrogen bagi kesemua eksperimen? Magnesium adalah faktor penghad. Isi padu gas hidrogen terbebas dihadkan oleh bilangan mol magnesium yang hadir. (d) Dengan menggunakan teori perlanggaran, bandingkan kadar tindak balas dalam eksperimen A dan eksperimen B. Terangkan jawapan anda. • Kadar tindak balas bagi eksperimen B lebih tinggi daripada eksperimen A • Kepekatan asid hidroklorik dalam eksperimen B lebih tinggi daripada eksperimen A • Bilangan ion hidrogen per unit isi padu dalam eksperimen B lebih tinggi daripada eksperimen A • Frekuensi perlanggaran antara ion hidrogen dan atom magnesium dalam eksperimen B lebih tinggi daripada eksperimen A • Frekuensi perlanggaran berkesan antara ion hidrogen dan atom magnesium dalam eksperimen B lebih tinggi daripada eksperimen A (e) (i) Tulis persamaan kimia seimbang bagi tindak balas antara magnesium dengan asid hidroklorik. Mg + 2HCl → MgCl2 + H2 (ii) Hitung jisim magnesium yang bertindak balas dalam ketiga-tiga eksperimen. [Jisim atom relatif : Mg = 24, 1 mol gas memenuhi 24 dm3 pada keadaan bilik] Isi padu hidrogen = 100 cm3 = 0.1 dm3 Mol gas hidrogen = 0.1 dm3 24 dm3 mol–1 = 0.00417 mol Daripada persamaan: 1 mol of H2 : 1 mol of Mg 0.00417 mol H2 : 0.00417 mol of Mg Jisim Mg = 0.00417 mol × 24 g mol–1 = 0.1 g Soalan Objektif TP2 TP4 TP3 07 Chp 7 Kimia F4(p158-195)csy3p.indd 195 26/12/2019 3:35 PM

© Nilam Publication Sdn. Bhd. 196 UNIT 8 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 Komponen Komponen Tujuan pengaloian Sifat umum Sifat umum Jenis seramik Komponen Komposisi, sifat dan kegunaan aloi Komposisi, sifat dan kegunaan jenis kaca yang berbeza Sifat Contoh, sifat dan kegunaan 8 UNIT BAHAN BUATAN DALAM INDUSTRI Aloi ialah campuran dua atau lebih unsur dengan komposisi tertentu dan tetap. Komponen utama bagi campuran itu adalah logam. Dari pasir: Silikon dan oksigen Seramik tradisional Dari tanah liat: Aluminosilikat (Al2O3.2SiO2. 2H2O) Seramik termaju Bahan bukan organik seperti oksida, karbida dan nitrida Pepejal bukan organik bersifat bukan logam. Ia terdiri daripada sebatian logam atau sebatian separa logam. Contoh, sifat dan kegunaan Gabungan dua atau lebih bahan yang bukan homogen. – Untuk meningkatkan kekerasan dan kekuatan – Untuk menghalang hakisan – Untuk memperbaiki rupa – Keras tetapi rapuh – Lengai secara kimia – Lut sinar – Penebat elektrik dan haba yang baik – Tidak boleh dimampat – Keras dan kuat – Lengai secara kimia – Takat lebur dan takat didih yang tinggi – Penebat haba yang baik – Mudah pecah Bahan matriks dan bahan pengukuhan Aloi: • Gangsa • Loyang • Keluli • Keluli tahan karat • Duralumin • Piuter Jenis kaca • Kaca silika terlakur • Kaca borosilikat • Kaca soda kapur • Kaca plumbum Bahan komposit yang mempunyai sifat yang lebih unggul dari komponen asal • Superkonduktor • Konkrit diperkukuh • Kaca gentian • Kaca fotokromik Aloi Kaca Seramik Bahan Komposit Maksud Komponen utama Maksud Maksud Peta Konsep BAHAN BUATAN DALAM INDUSTRI

197 UNIT 8 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 Apakah maksud aloi? Aloi ialah campuran dua atau lebih unsur dengan komposisi yang tetap . Komponen utama dalam campuran tersebut ialah logam . Nyatakan hubungan antara susunan atom dalam logam tulen dengan sifat mulur dan mudah ditempa. Daya Logam tulen Logam tulen terbentuk daripada satu jenis atom . Atom-atom dalam logam tulen mempunyai saiz yang sama. Atom-atom yang mempunyai saiz yang sama ini tersusun dalam lapisan . Apabila daya dikenakan ke atas logam tulen, lapisan atom menggelongsor di antara satu sama lain dengan mudah. Lukiskan susunan atom dalam (a) Gangsa (90% kuprum dan 10% stanum) (b) Keluli (99% besi dan 1% karbon) [Jisim atom relatif: Cu = 64, Sn = 119, Fe = 56, C = 12] (a) Gangsa Stanum Kuprum (b) Keluli Karbon Besi Terangkan mengapa aloi lebih kuat daripada logam tulen dari segi susunan atom dalam logam dan aloi. Atom-atom unsur lain yang ditambah dalam logam tulen untuk membentuk aloi terdiri daripada atom-atom yang berlainan saiz. Atom-atom ini mengganggu susunan atom yang teratur dalam logam tulen. Apabila daya dikenakan ke atas aloi, kehadiran atom-atom asing ini mengurangkan lapisan atom-atom ini daripada menggelongsor . Nyatakan tiga sebab mengapa logam tulen dialoikan sebelum digunakan. (a) Meningkatkan kekuatan dan kekerasan logam tulen. (b) Mencegah kakisan logam tulen. (c) Membaiki rupa logam tulen. SP 8.1.1 SP 8.1.2 SP 8.1.2 SP 8.1.3 8.1 ALOI DAN KEPENTINGANNYA SK 8.1

© Nilam Publication Sdn. Bhd. 198 UNIT 8 MODUL • Kimia TINGKATAN 4 Carta aliran di bawah menunjukkan komposisi, sifat-sifat dan kegunaan aloi-aloi. Komponen utama Jenis aloi Jenis aloi Jenis aloi Jenis aloi ALOI KUPRUM FERUM ALUMINIUM GANGSA (90% Cu, 10% Sn) – Keras dan kuat, tidak terkakis (permukaan bersinar) – Kegunaan: Pembuatan tugu atau monumen, pingat, pedang dan bahan hiasan. LOYANG (70% Cu, 30% Zn) – Keras dan kuat. – Kegunaan: Alat muzik dan perkakas dapur. DURALUMIN (93% Al, 3% Cu, 3% Mg, 1% Mn) – Ringan dan kuat. – Kegunaan: Membuat rangka kapal terbang dan keretapi laju. KUPRONIKEL (75% Cu, 25% Ni) – Bersinar, keras dan tidak terkakis. – Kegunaan: Membuat duit syiling KELULI (98% Fe, 2% C) – Keras dan kuat. – Kegunaan: Pembinaan bangunan dan jambatan serta landasan keretapi. KELULI TAHAN KARAT (73% Fe, 18% Cr, 8% Ni, 1% C) – Bersinar, kuat dan tidak berkarat. – Kegunaan: Membuat sudu, garpu dan alat-alat pembedahan. STANUM PIUTER (95% Sn, 3.5% Sb, 1.5% Cu) – Berkilau, bersinar dan kuat. – Kegunaan: Membuat cenderamata. Eksperimen untuk membandingkan kekerasan aloi dengan logam tulen. SP 8.1.2 (a) Tujuan: Untuk membandingkan kekerasan loyang dan kuprum (b) Hipotesis: Loyang lebih keras daripada kuprum (c) Pemboleh ubah dimanipulasikan: Bongkah kuprum dan loyang (d) Pemboleh ubah bergerak balas: Kekerasan bongkah loyang dan kuprum tulen (e) Pemboleh ubah dimalarkan: Pemberat 1 kg (f) Alat radas: Kaki retort dan pengapit, pemberat 1 kg, benang, pembaris meter Bahan-bahan: Bola keluli, bongkah kuprum, bongkah loyang