Amali 2Tujuan:Menentukan haba tindakbalas(i) Na2CO3 + 2HCl 2NaCl + H2O + CO2 H1(ii) NaHCO3 + HClNaCl + H2O + CO2 H2Dan secara tak langsung, menentukan haba tindak balas bagi tindak balas di bawah dengan menggunakan Hukum Hess.(iii) 2NaHCO3Na2CO3 + CO2 + H2OH3 Bahan:EC1 ialah 2.0 mol dm asid hidroklorikEC2 ialah pepejal natrium karbonat kontangEC3 ialah pepejal natrium hidrogen karbonatRadas:buret 50cm, kaki retot, cawan plastik, termometer 0C 110C (0.2C), air suling, penimbang elektrik (0.01g)

Prosedur : 1. Dengan menggunakan buret, 30.00 cm EC1 disukat dan dimasukkan ke dalam cawan plastik. Selepas beberapa minit, suhu cecair direkodkan ke dalam jadual yang telah disediakan.2. Tabung uji yang berisi 2.00g hingga 2.40g EC2 ditimbang dengan tepat dan direkodkan beratnya.3. Kesemua EC2 dimasukkan dengan segera ke dalam cawan plastik yang berisi EC1. Semua baki pepejal dan cecair dimasukkan ke dalam tabung uji tanpa tertumpah.4. Sebatian tersebut dikacau dengan cermat menggunakan termometer dan suhu tertinggi yang diperoleh dicatat di dalam jadual.5. Langkah-langkah di atas diulang dengan menggunakan EC3 sebanyak 2.75g hingga 3.15g, menggantikan EC2.

Langkah berjaga-jaga:1. Berhati-hati semasa menggunakan bahan berasid seperti asid hidroklorik.

Keputusan :EC2EC3

Berat (g)2.002.75

Suhu awal (C)2828

Suhu Akhir (C)3124

Perubahan Suhu (C)3-4

Pengiraan :(i) Na2CO3 + 2HCl H2O + CO2 ,H1 = ?Haba yang dibebaskan dari tindakbalas = haba yang diserap oleh larutanQ= jisim(m) x muatan haba tentu larutan(c) x perubahan suhu(C)Q= mc

Andaian 1 :ketumpatan larutan= ketumpatan air, iaitu 1gcm Ketumpatan larutan = jisim larutan isipadu larutan1g= jisim larutancm 30.00 cmm= 30 g

Andaian 2 : Muatan haba tentu larutan = muatan haba tentu air, iaitu 4.18 Jg C Q= mc= (30g)( 4.18 Jg C )(3 C)= 376.2 J

Bil mol asid hidroklorik, (HCL)=kemolaran x isipadu=2.0 mol x 30.00 cmx 1 dm1 dm1000 cm=0.06 mol

0.06 mol HCL membebaskan 376.2 J haba1 mol HCL membebaskan J haba

0.06 mol = 376.2 J1 mol = J = 6270 J

Perubahan haba tindak balas H1 = - 6.27 kJ mol (ii) NaHCO3 + HClH20 + CO2 ,H2 = ?Haba yang dibebaskan dari tindakbalas = haba yang diserap oleh larutanQ= jisim(m) x muatan haba tentu larutan(c) x perubahan suhu(C)Q= mc

Andaian 1 :ketumpatan larutan= ketumpatan air, iaitu 1gcm Ketumpatan larutan = jisim larutan isipadu larutan1g= jisim larutancm 30.00 cmm= 30 g

Andaian 2 : Muatan haba tentu larutan = muatan haba tentu air, iaitu 4.18 Jg C Q= mc= (30g)( 4.18 Jg C )(4 C)= 501.6 J

Bil mol asid hidroklorik, (HCL)=kemolaran x isipadu=2.0 mol x 30.00 cmx 1 dm1 dm1000 cm=0.06 mol

0.06 mol HCL membebaskan 501.6 J haba1 mol HCL membebaskan J haba

0.06 mol = 501.6 J1 mol = J = 8360 J

Perubahan haba tindak balas H2 = +8.36 kJ mol

(iii) 2NaHCO3Na2CO3 + CO2 + H2O,H3 = ?

1) BahanHasilNa2CO3 + 2HCl2NaCl + H2O + CO2H1 = - 6.27 kJmol NaHCO3 + HClNaCl + H2O + CO2H2 = + 8.36 kJmol 2NaHCO3 Na2CO3 + CO2 + H2OH3 = ?

2) Bahan Hasil2NaCl + H2O + CO2Na2CO3 + 2HClH1 = + 6.27 kJmol (NaHCO3 + HCl)x2 (NaCl + H2O + CO2)x2 (H2 =+8.36 kJmol )x22NaHCO3 Na2CO3 + CO2 + H2OH3 = ?

3) Bahan Hasil2NaCl + H2O + CO2Na2CO3 + 2HClH1 = + 6.27 kJmol 2NaHCO3 + 2HCl 2NaCl + 2H2O + 2CO2H2 =+16.72 kJmol 2NaHCO3Na2CO3 + CO2 + H2OH3 = ?

Hukum Hess : H3=H1 + H2Jalan laluan terusjalan laluan tak terus

H3=H1 + H2=(+ 6.27 + 16.72 )kJ mol H3=+ 22.99 kJ mol

Perbincangan:

Entalpi tindak balas, (Ht/b) merupakan perubahan di antara entalpi bahan yang wujud pada akhir tindak balas dan entalpi pada awal tindak balas. Dalam amali yang dijalankan, kami dikehendaki untuk menentukan haba tindak balas bagi :(i) Na2CO3 + 2HCl 2NaCl + H2O + CO2 H1(ii) NaHCO3 + HClNaCl + H20 + CO2 H2Dan secara tak langsung, menentukan haba tindak balas bagi tindak balas di bawah dengan menggunakan Hukum Hess.(iii) 2NaHCO3Na2CO3 + CO2 + H2OH3 Oleh itu kami telah menggunakan kalorimeter cawan plastik untuk mengukur haba tindak balas dan prinsip tersebut telah digunakan:Haba yang dibebaskan oleh tindak balas = Haba yang diserap oleh persekitaranBeberapa andaian perlu dibuat semasa pengukuran haba. Antaranya ialah ketumpatan larutan yang terlibat adalah sama dengan ketumpatan air iaitu 1gcm . Ketumpatan larutan dapat digunakan untuk mencari jisim larutan. Bagi mengira jisim larutan, jisim pepejal natrium karbonat kontang dan pepejal natrium hidrogen karbonat diabaikan kerana nilainya yang terlalu kecil dan tidak mempengaruhi tindak balas. Selain itu, kehilangan haba kepada sekitar adalah diabaikan. Haba yang dibebaskan oleh bahan tindak balas semuanya diserap oleh air dalam kalorimeter. Kuantiti haba yang diserap oleh kalorimeter diabaikan dan muatan haba tentu larutan adalah sama dengan muatan haba tentu air iaitu 4.18 Jg C . Dalam tindak balas (i), perubahan haba tindak balas H1 ialah - 6.27 kJ mol . Nilai negatif pada entalpi tindak balas H1 menunjukkan bahawa haba dibebaskan ke persekitaran dan berlakunya tindak balas eksotermik di mana haba dipindahkan dari sistem ke sekitar. Hal ini dibuktikan dengan peningkatan suhu akhir campuran larutan ECI dan EC2 iaitu sebanyak 3C. Gambar rajah aras tenaga untuk tindakbalas (i) ialah seperti berikut :

Na2CO3 + 2HCl

H1 = -6.27 kJ mol-1

2NaCl + H2O + CO2

Dalam tindak balas (ii) pula, perubahan haba tindak balas H2 ialah +8.36 kJ mol . Nilai H2 yang positif menunjukkan bahawa haba diserap oleh sistem daripada sekitar dan berlaku tindak balas endotermik. Hal ini dibuktikan dengan penurunan suhu akhir campuran larutan EC1 dan EC3 iaitu -4C. Gambar rajah aras tenaga bagi tindak balas (ii) ialah seperti berikut :

NaCl + H20 + CO2

H2 = +8.36 kJ mol-1

NaHCO3 + HCl

Bagi mengukur perubahan haba tindak balas dalam tindak balas (iii) atau perubahan entalpi H3 pula, Hukum Hess telah digunakan. Menurut Hukum Hess, sekiranya sesuatu tindak balas berlaku dalam beberapa langkah, maka perubahan entalpi tindak balas adalah hasil jumlah perubahan entalpi setiap langkah. Hukum Hess boleh digunakan untuk mengira perubahan entalpi yang tidak boleh diukur secara terus dari eksperimen. Dalam eksperimen ini, hanya H1 dan H2 dapat ditentukan secara terus menerusi pengukuran haba menerusi kalorimeter. Berdasarkan pengiraan, nilai H3 yang diperolehi ialah + 22.99 kJ mol . Gambar rajah aras tenaga bagi tindak balas (iii) ialah :

Na2CO3 + CO2 + H2O

H3 = +22.99 kJ mol-1

2NaHCO3

Terdapat beberapa cara yang dapat digunakan bagi meningkatkan kejituan nilai H1, H2, dan H3. Antaranya ialah menutup mulut cawan plastik dan membalut cawan dengan kain semasa menjalankan amali bagi mengurangkan kehilangan haba kepada persekitaran. Larutan juga perlu dikacau dengan berhati-hati supaya tindakbalas dapat berlaku dengan lengkap dan berkesan. Selain itu, larutan boleh ditinggalkan untuk beberapa ketika bagi memastikan tindak balas berlaku dengan sepenuhnya. Radas juga perlu dicuci dengan air suling dengan cermat bagi memastikan tiada bendasing yang tertinggal di dalam radas dan menjejaskan kualiti eksperimen.

Kesimpulan:Perubahan haba tindak balas bagi H1 ialah -6.27 kJ mol-1 , perubahan haba tindak balas bagi H2 ialah +22.79 kJ mol-1 dan perubahan haba tindak balas H3 ialah +8.36 kJ mol-1.

Soalan:1. Lukiskan gambar rajah aras tenaga untuk tindak balas yang berkaitan.

Gambar rajah aras tenaga bagi tindak balas (i)

Gambar rajah aras tenaga bagi tindak balas ((ii)

Gambar rajah aras tenaga bagi tindak balas (iii)

2. Huraikan empat andaian yang perlu dibuat untuk pengiraan haba tindak balas? (i) Ketumpatan larutan yang terlibat adalah sama dengan ketumpatan air iaitu 1 gcm .(ii) Kehilangan haba kepada sekitar adalah diabaikan. Haba yang dibebaskan oleh bahan tindak balas semuanya diserap oleh air dalam kalorimeter(cawan plastik).(iii) Kuantiti haba yang diserap oleh kalorimeter diabaikan,(iv) Muatan haba tentu larutan adalah sama dengan muatan haba tentu air iaitu 4.18 Jg C .

3. Apakah langkah-langkah yang perlu diambil untuk meningkatkan kejituan nilai H1, H2, dan H3 ?i. Menutup mulut cawan plastik.ii. Tutup suis kipas semasa menjalankan amali.iii. Kacau larutan dengan berhati-hati.iv. Tinggalkan larutan untuk beberapa ketika untuk memastikan tindak balas berlaku dengan sepenuhnya.v. Cuci radas dengan air suling dengan cermat.

4. Entalpi pembakaran piawai bagi benzena, karbon dan hidrogen adalah -3271, -394, -286 kJmol masing-masing. Kirakan nilai entalpi pembentukan benzena.

H1 pembakaran benzena = - 3271 kJmol H2 pembakaran karbon = - 394 kJmol H3 pembakaran hidrogen = - 286 kJmol H4 pembentukan benzena = ??

1) BahanHasilC6H6 + 15/2 O2 6CO2 + 3H2O H1 = -3271 kJmol C + O2CO2 H2 = -394 kJmol H2 + O2 H2O H3 = -286 kJmol 6C + 3H2C6H6 H4 = ??

2) BahanHasil6CO2 + 3H2OC6H6 + 15/2 O2 H1 = +3271 kJmol (C + O2)x6(CO2)x6(H2 = -394 kJmol )x6(H2 + O2)x3 (H2O)x3 (H3 = -286 kJmol )x36C + 3H2C6H6 H4 = ??

3) BahanHasil6CO2 + 3H2OC6H6 + 15/2 O2 H1 = +3271 kJmol 6C + 6O26CO2H2 = -2364 kJmol 3H2 + 3/2 O2 3H2O H3 = -858 kJmol 6C + 3H2C6H6 H4 = ??

Hukum Hess : H3=H1 + H2Jalan laluan terusjalan laluan tak terus

H4=H1 + H2 + H3=(+3271 + (-2364) + (-858) )kJ mol H4 pembentukan benzena=+49 kJ mol