Soalan latihan: Bahan Buatan dalam Industri

Cuba setiap soalan sebelum membaca jawapan. Bahagian aneka pilihan melatih ingatan dan penaakulan; bahagian berstruktur melatih jawapan bertulis penuh yang dihargai oleh Kertas 2. Setiap soalan adalah asli dan ditulis dalam gaya SPM pada standard kandungan bab ini.

Bahagian A, Aneka pilihan

1. Bahan manakah yang menjadi mangkin dalam penukaran sulfur dioksida kepada sulfur trioksida dalam proses sentuh? A. Besi B. Platinum C. Vanadium(V) oksida D. Mangan(IV) oksida

Jawapan: C. Proses sentuh menggunakan vanadium(V) oksida, V₂O₅; besi ialah mangkin dalam proses Haber.

2. Tindak balas 2SO₂ + O₂ ⇌ 2SO₃ adalah eksotermik. Mengapa suhu kira-kira 450–550 °C digunakan dan bukan suhu yang jauh lebih rendah? A. Untuk menaikkan hasil sulfur trioksida B. Untuk memberi kadar yang boleh diterima tanpa merendahkan hasil terlalu banyak C. Untuk mengekalkan mangkin dalam keadaan pepejal D. Untuk mengurangkan tekanan yang diperlukan

Jawapan: B. Suhu lebih rendah memberi hasil lebih tinggi tetapi kadarnya terlalu perlahan, jadi suhu ialah satu kompromi.

3. Mengapa proses sentuh dijalankan pada kira-kira 1 atmosfera walaupun tindak balas ke hadapan mengurangkan bilangan mol gas? A. Tekanan tinggi akan mengurai mangkin B. Hasil sudah sangat tinggi pada 1 atmosfera C. Sulfur trioksida ialah cecair D. Tekanan rendah menaikkan kadar

Jawapan: B. Hasil sudah tinggi pada tekanan atmosfera, jadi loji bertekanan tinggi yang mahal tidak wajar.

4. Dalam proses sentuh, sulfur trioksida mula-mula dilarutkan dalam asid sulfurik pekat dan bukan air kerana A. ia tidak bertindak balas dengan air B. melarutkannya dalam air menghasilkan kabus asid halus yang sukar dimeluwapkan C. air akan meneutralkan asid D. ia lebih murah

Jawapan: B. Melarutkan SO₃ terus dalam air membentuk kabus asid sulfurik yang tebal, jadi oleum dibuat sebaliknya.

5. Persamaan manakah yang mewakili tindak balas dalam proses Haber dengan betul? A. N₂ + H₂ ⇌ NH₃ B. N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃ C. N₂ + 2H₂ ⇌ 2NH₃ D. 2N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃

Jawapan: B. Persamaan seimbang ialah N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃.

6. Tekanan tinggi kira-kira 200–300 atmosfera digunakan dalam proses Haber terutamanya untuk A. mempercepatkan tindak balas B. menaikkan hasil ammonia C. merendahkan suhu yang diperlukan D. mengekalkan mangkin besi aktif

Jawapan: B. Tindak balas ke hadapan mempunyai mol gas lebih sedikit, jadi tekanan tinggi menganjak keseimbangan ke arah ammonia dan menaikkan hasil.

7. Logam tulen lembut dan mudah dibengkokkan kerana A. atomnya diikat oleh ikatan lemah B. lapisan atom yang teratur boleh menggelongsor antara satu sama lain C. ia mengandungi bendasing D. atomnya bersaiz berbeza

Jawapan: B. Dalam logam tulen, atom yang serupa membentuk lapisan teratur yang menggelongsor apabila daya dikenakan.

8. Aloi manakah yang paling sesuai untuk membuat alat pemotong yang tidak boleh berkarat? A. Gangsa B. Duralumin C. Keluli tahan karat D. Piuter

Jawapan: C. Keluli tahan karat mengandungi kromium dan nikel, yang menjadikannya tahan pengaratan.

9. Jenis kaca manakah yang paling sesuai untuk radas makmal yang dipanaskan dengan kuat? A. Kaca soda-kapur B. Kaca kristal plumbum C. Kaca borosilikat D. Kaca fotokromik

Jawapan: C. Kaca borosilikat menahan perubahan suhu mengejut tanpa retak.

10. Seramik digunakan sebagai penebat elektrik terutamanya kerana ia A. murah B. tidak mengalirkan elektrik C. lutsinar D. lentur

Jawapan: B. Seramik tidak mengalirkan elektrik, jadi ia menghalang arus daripada mengalir ke tempat yang tidak sepatutnya.

Bahagian B, Soalan berstruktur

Soalan 1, Proses sentuh. (a) Namakan mangkin yang digunakan untuk menukar sulfur dioksida kepada sulfur trioksida. (b) Tulis persamaan seimbang bagi penukaran ini. (c) Tindak balas ke hadapan eksotermik. Terangkan mengapa suhu kira-kira 450–550 °C dipilih dan bukan suhu yang jauh lebih rendah. (d) Terangkan mengapa proses ini dijalankan pada kira-kira 1 atmosfera.

Jawapan model. (a) Vanadium(V) oksida, V₂O₅. (b) 2SO₂ + O₂ ⇌ 2SO₃. (c) Suhu lebih rendah akan menganjak keseimbangan ke arah lebih banyak sulfur trioksida, memberi hasil lebih tinggi, tetapi kadar tindak balas terlalu perlahan. Suhu lebih tinggi mempercepatkan kadar tetapi merendahkan hasil. Suhu yang dipilih ialah kompromi yang memberi hasil yang baik pada kadar yang boleh diterima. (d) Walaupun tindak balas ke hadapan mengurangkan bilangan mol gas, hasil sulfur trioksida pada kira-kira 1 atmosfera sudah sangat tinggi, jadi membina dan mengendalikan loji bertekanan tinggi akan menambah kos untuk hasil tambahan yang sangat sedikit.

Soalan 2, Aloi. (a) Nyatakan maksud aloi. (b) Menggunakan idea tentang susunan atom, terangkan mengapa aloi lebih keras daripada logam tulen. (c) Namakan satu aloi dan nyatakan satu kegunaan, dengan memberi sifat yang menjadikannya sesuai.

Jawapan model. (a) Aloi ialah campuran dua atau lebih unsur, yang utamanya ialah logam. (b) Dalam logam tulen, atom bersaiz sama dan tersusun dalam lapisan teratur yang boleh menggelongsor antara satu sama lain, jadi ia lembut. Dalam aloi, atom asing yang bersaiz berbeza mengganggu susunan teratur dan menghalang lapisan daripada menggelongsor, jadi aloi lebih keras. (c) Keluli tahan karat digunakan untuk alat pemotong kerana ia menahan pengaratan. (Duralumin untuk badan pesawat kerana ia ringan dan kuat juga boleh diterima.)

Soalan 3, Bahan dan kegunaannya. (a) Nyatakan maksud bahan komposit. (b) Terangkan mengapa konkrit bertetulang digunakan untuk rasuk bangunan dan bukan konkrit biasa. (c) Beri satu sifat seramik dan nyatakan satu kegunaan yang bergantung pada sifat itu.

Jawapan model. (a) Bahan komposit dihasilkan dengan menggabungkan dua atau lebih bahan supaya produknya mempunyai sifat yang lebih baik daripada komponen individu. (b) Konkrit biasa kuat di bawah mampatan tetapi lemah dan retak di bawah tegangan; bar keluli kuat di bawah tegangan. Komposit itu kuat di bawah kedua-dua daya, jadi rasuk boleh menanggung beban berat tanpa retak. (c) Seramik mempunyai takat lebur yang sangat tinggi, jadi ia digunakan sebagai lapisan relau; atau seramik tidak mengalirkan elektrik, jadi ia digunakan sebagai penebat elektrik.

Cara menanda diri anda

Bagi soalan berstruktur, berikan markah kepada diri anda hanya di tempat jawapan menamakan kedua-dua belah kompromi atau mengaitkan sifat dengan kegunaan. Jika anda menulis hanya “untuk mempercepatkan tindak balas” dalam Soalan 1(c), itu jawapan separuh. Tulis semula sehingga ia menamakan kesan pada kadar dan kesan pada hasil. Seorang guru satu-ke-satu boleh menanda satu set penuh jawapan anda dan menunjukkan tepatnya frasa yang dicari skema Kimia SPM, kemudian memberi anda lebih banyak yang serupa sehingga penaakulan itu kukuh.