Kesilapan lazim dalam pengiraan termokimia

Termokimia ialah salah satu topik Tingkatan 5 yang paling memberangsangkan kerana pengiraannya mengikut resipi pendek yang sama setiap kali: cari haba yang dibebaskan atau diserap, kemudian bahagi dengan bilangan mol. Namun di sinilah pelajar yang berhati-hati membuang markah pada tergelincir kecil yang boleh dielakkan. Berikut kesilapan yang paling kerap dilihat guru kami, setiap satu dengan pembetulan jelas, dan satu contoh lengkap di akhir.

Kesilapan 1: menggunakan jisim yang salah dalam Q = mcθ

Perubahan haba ialah Q = mcθ, dengan m ialah jisim larutan yang dipanaskan, bukan jisim pepejal yang bertindak balas. Dalam eksperimen penyesaran atau peneutralan, haba memanaskan larutan berasaskan air, jadi m ialah jisim larutan itu. Pelajar sering memasukkan jisim logam atau mol asid sebaliknya. Pembetulan: m sentiasa jisim cecair yang suhunya anda ukur.

Kesilapan 2: lupa bahawa isi padu ditukar kepada jisim melalui ketumpatan

Anda mengukur larutan dalam cm³, tetapi Q memerlukan jisim dalam gram. Sukatan pelajaran membenarkan anda mengambil ketumpatan larutan akueus cair sebagai 1 g cm⁻³, jadi bilangan cm³ sama dengan bilangan gram. Yang penting, apabila anda mencampurkan dua larutan, anda menambah isi padunya: 25 cm³ asid campur 25 cm³ alkali memberi 50 g, bukan 25 g. Lupa menambah kedua-dua isi padu menjadikan jawapan separuh. Pembetulan: jumlah isi padu semua larutan bercampur, kemudian baca cm³ sebagai g.

Kesilapan 3: menggunakan muatan haba tentu yang salah

Guna c = 4.2 J g⁻¹ °C⁻¹, nilai untuk air, kerana larutan cair itu kebanyakannya air. Ini memberi Q dalam joule. Kesilapan biasa ialah membiarkan jawapan dalam joule sedangkan haba tindak balas akhir dijangka dalam kJ mol⁻¹, atau mereka-reka c berbeza. Pembetulan: c = 4.2, jawapan dalam joule, kemudian bahagi dengan 1000 untuk mencapai kJ.

Kesilapan 4: menggugurkan atau menyongsangkan tanda ΔH

Magnitud tenaga hanya separuh jawapan, tandanya membawa makna. Tindak balas eksotermik membebaskan haba, suhu naik, dan ΔH ialah negatif. Tindak balas endotermik menyerap haba, suhu turun, dan ΔH ialah positif. Pelajar kerap menulis nombor kosong, atau melekatkan tanda yang salah. Pembetulan: tentukan ekso atau endo daripada sama ada suhu naik atau turun, kemudian tulis tanda yang sepadan sebelum apa-apa lagi.

Kesilapan 5: tidak membahagi dengan bilangan mol

Q daripada mcθ ialah haba untuk kuantiti yang anda sebenarnya guna. Haba tindak balas sentiasa per mol, jadi anda mesti membahagi Q dengan bilangan mol berkaitan. Inilah langkah yang paling kerap dilangkau. Lihat haba tindak balas per mol untuk coraknya. Pembetulan: selepas mencari Q, tanya “per mol apa?” dan bahagi.

Kesilapan 6: membahagi dengan “per mol apa” yang salah

Setiap haba dinamakan ditakrifkan per mol suatu bahan tertentu:

• Haba peneutralan, per mol air yang terbentuk.
• Haba pembakaran, per mol bahan api yang dibakar.
• Haba penyesaran, per mol logam yang tersesar.
• Haba pemendakan, per mol mendakan yang terbentuk.

Jika asid kuat dan alkali kuat kedua-duanya membekalkan 0.05 mol, mol air ialah 0.05, bukan 0.10. Pembetulan: tulis takrif dahulu, kemudian kira mol bahan itu tepat.

Kesilapan 7: salah mengendalikan perubahan suhu

θ ialah perubahan suhu, beza antara suhu tertinggi (atau terendah) dan suhu mula, bukan bacaan akhir itu sendiri. Untuk tindak balas endotermik suhu turun, jadi θ ialah penurunan itu. Pelajar kadang menggunakan suhu akhir sebagai θ, atau menolak dengan cara yang salah. Pembetulan: θ = |akhir − mula|; guna tanda perubahan hanya untuk menentukan ekso/endo.

Contoh lengkap: haba peneutralan

25 cm³ asid hidroklorik 2.0 mol dm⁻³ dicampurkan dengan 25 cm³ natrium hidroksida 2.0 mol dm⁻³. Suhu naik 13.5 °C. Cari haba peneutralan.

• Jumlah jisim larutan: 25 + 25 = 50 cm³ → m = 50 g.
• Haba dibebaskan: Q = mcθ = 50 × 4.2 × 13.5 = 2835 J = 2.835 kJ.
• Mol air terbentuk: HCl + NaOH → NaCl + H₂O, jadi mol air = mol asid = 0.025 dm³ × 2.0 mol dm⁻³ = 0.05 mol.
• Haba peneutralan: 2.835 ÷ 0.05 = 56.7 kJ, dan suhu naik, jadi eksotermik: ΔH = −56.7 kJ mol⁻¹.

Jawapan akhir itu duduk hampir dengan nilai biasa untuk peneutralan asid kuat–alkali kuat, satu semakan kewarasan yang baik. Mengerjakan perubahan haba tindak balas dengan nombor seperti ini, dan berlatih dalam eksperimen menentukan haba peneutralan, menjadikan resipi ini boleh dipercayai.

Membina tabiat

Setiap kesilapan di atas hilang dengan satu urutan tetap: jumlah jisim larutan, Q = mcθ dalam joule, tukar kepada kJ, tentukan ekso atau endo untuk tanda, kemudian bahagi dengan mol yang betul. Tulis lima langkah itu di tepi kerja anda setiap kali sehingga ia automatik. Guru kami membimbing Kimia SPM dalam talian, satu-ke-satu dalam bahasa Inggeris dari RM50 sejam, dengan kelas percubaan satu jam berbayar untuk bermula, melatih termokimia sehingga tanda, jisim dan “per mol” tidak pernah diragui.