Eksperimen: Menentukan haba peneutralan

Menentukan haba peneutralan ialah amali teras Tingkatan 5 dalam bab Termokimia. Ia menunjukkan cara perubahan suhu digunakan untuk mendapatkan perubahan tenaga bagi setiap mol, dan ia salah satu contoh tindak balas eksotermik yang paling jelas. Panduan ini menetapkan matlamat, radas, prosedur bernombor, pemerhatian yang dijangka, dan kemahiran proses sains yang dihargai oleh kertas amali. Ambil perhatian bahawa pemerhatian di sini bersifat kualitatif; gunakan bacaan anda sendiri untuk sebarang pengiraan.

Matlamat

Untuk menentukan haba peneutralan asid oleh alkali dengan mengukur perubahan suhu apabila isipadu diketahui kedua-dua larutan dicampurkan dalam bekas tertebat.

Radas dan bahan

• Cawan polistirena (dengan penutup) sebagai kalorimeter tertebat
• Termometer
• Silinder penyukat
• Asid kuat cair, contohnya asid hidroklorik berkepekatan diketahui
• Alkali kuat cair, contohnya natrium hidroksida berkepekatan diketahui
• Pengacau dan jam randik (jika suhu dijejaki mengikut masa)

Prosedur

1. Sukat isipadu diketahui asid dengan silinder penyukat dan tuangkannya ke dalam cawan polistirena.
2. Ukur suhu awal asid dengan termometer dan rekodkannya.
3. Sukat isipadu diketahui alkali yang sama dalam silinder penyukat kedua dan rekod suhu awalnya; jika kedua-dua suhu permulaan berbeza, ambil puratanya sebagai suhu permulaan.
4. Tuang alkali dengan cepat ke dalam asid dalam cawan polistirena dan kacau campuran dengan perlahan.
5. Perhati termometer dan rekod suhu tertinggi (maksimum) yang dicapai oleh campuran.
6. Kira perubahan suhu daripada suhu permulaan kepada suhu tertinggi.
7. Guna perubahan suhu untuk mengira haba yang dibebaskan, kemudian bahagikan dengan bilangan mol air yang terbentuk untuk mendapatkan haba peneutralan bagi setiap mol.

Pemerhatian yang dijangka

Apabila alkali ditambah kepada asid, suhu campuran meningkat: bacaan termometer naik ke maksimum sejurus selepas dicampur dan kemudian perlahan-lahan turun apabila haba hilang ke persekitaran. Tiada perubahan warna yang kelihatan dengan larutan jernih ini, tetapi kehangatan cawan dapat dirasai. Ukuran utama ialah kenaikan suhu daripada nilai permulaan kepada nilai tertinggi yang dicapai; kenaikan itulah yang anda gunakan dalam pengiraan.

Inferens dan kesimpulan

Suhu meningkat kerana peneutralan ialah tindak balas eksotermik: tenaga haba dibebaskan apabila ion hidrogen daripada asid bertindak balas dengan ion hidroksida daripada alkali untuk membentuk air. Menggunakan perubahan suhu, haba yang dibebaskan dikira dengan hubungan haba dibebaskan = jisim larutan x muatan haba tentu x perubahan suhu (mc-theta), dan membahagikan dengan mol air yang terbentuk memberi haba peneutralan bagi setiap mol. Kesimpulannya ialah peneutralan membebaskan haba, dan haba peneutralannya boleh didapati daripada perubahan suhu yang diukur.

Kemahiran proses sains (gaya Kertas 3)

Mengenal pasti pemboleh ubah. Jika penyiasatan membandingkan asid atau alkali berbeza, pemboleh ubah dimanipulasi ialah asid atau alkali yang digunakan, pemboleh ubah bergerak balas ialah perubahan suhu, dan pemboleh ubah dimalarkan ialah isipadu dan kepekatan larutan serta cawan tertebat yang digunakan.

Membuat inferens. Daripada pemerhatian bahawa suhu meningkat, inferkan bahawa tindak balas itu eksotermik dan membebaskan haba ke persekitaran.

Menjadualkan dan mengira. Rekod suhu awal, suhu tertinggi dan perubahan suhu dalam jadual, kemudian tunjukkan pengiraan haba yang dibebaskan dan haba peneutralan bagi setiap mol, dengan unit.

Mengawal ketepatan. Terangkan bahawa menggunakan cawan polistirena dengan penutup mengurangkan kehilangan haba, jadi perubahan suhu yang diukur lebih hampir kepada nilai sebenar, meningkatkan ketepatan keputusan.

Langkah keselamatan

• Pakai gogal keselamatan, kerana asid dan alkali kedua-duanya menghakis dan boleh memudaratkan mata.
• Tuang larutan dengan berhati-hati dan elakkan percikan, supaya cecair menghakis tidak sampai ke kulit atau mata.
• Basuh sebarang percikan pada kulit dengan serta-merta menggunakan banyak air, untuk mengehadkan lecuran kimia.
• Kendalikan termometer dengan lembut dan jangan gunakannya untuk mengacau dengan kuat, supaya ia tidak pecah.
• Lupuskan campuran yang telah dineutralkan seperti diarahkan, dan bukan menuang bahan kimia pekat ke dalam sinki.

Kesilapan lazim

• Membaca suhu terlalu lewat. Jika anda menunggu selepas mencampur, haba hilang dan suhu tertinggi terlepas; perhati termometer dengan teliti dan rekod maksimum.
• Menggunakan bikar kaca. Bikar kaca mengalirkan haba keluar dan menurunkan perubahan suhu yang diukur; gunakan cawan polistirena tertebat dengan penutup.
• Tidak mengacau. Tanpa acauan perlahan, campuran tidak sekata dan termometer mungkin tidak membaca maksimum sebenar; kacau perlahan sebelum membaca.
• Mengabaikan suhu permulaan. Jika asid dan alkali bermula pada suhu berbeza, gunakan puratanya; jangan gunakan satu sahaja.
• Mencipta bacaan. Rekod suhu sebenar yang anda ukur; jangan salin nombor dari tempat lain, kerana pengiraan mesti datang daripada data anda sendiri.

Bagaimana guru kami menggunakan eksperimen ini

Dalam kelas Kimia SPM satu-ke-satu, diajar dalam bahasa Inggeris bermula RM50 sejam, kami memastikan pelajar boleh menyusun pengiraan dengan jelas, perubahan suhu, haba dibebaskan dengan mc-theta, kemudian haba bagi setiap mol, dan boleh menjustifikasikan setiap langkah berjaga-jaga, seperti mengapa cawan polistirena meningkatkan ketepatan. Haba peneutralan ialah pengiraan yang berulang merentasi Kimia SPM, dan kaedah yang sama iaitu mengukur perubahan suhu dan mendapatkan tenaga bagi setiap mol muncul semula dalam haba penyesaran dan pembakaran, dan dalam taksiran amali Kertas 3 (Kertas 3 ialah Ujian Amali yang menaksir kemahiran proses sains).