Contoh penyelesaian: Bahan Buatan dalam Industri

Kerjakan setiap contoh dengan menutup jawapan, mencubanya sendiri, kemudian menyemak kaedah anda dengan penyelesaian. Setiap contoh menandakan kesilapan yang paling kerap merugikan markah. Ini soalan asli bergaya SPM, bukan kertas tahun lepas.

Contoh 1, Menamakan mangkin dan keadaan

Soalan. Dalam proses sentuh, nyatakan mangkin dan suhu operasi bagi penukaran sulfur dioksida kepada sulfur trioksida, dan tulis persamaannya.

Penyelesaian. Mangkinnya ialah vanadium(V) oksida, V₂O₅, dan suhunya kira-kira 450–550 °C. Persamaannya ialah 2SO₂ + O₂ ⇌ 2SO₃. Tindak balas ini berbalik dan eksotermik, jadi tanda ⇌ mesti ditunjukkan.

Kesilapan lazim: menulis anak panah tunggal. Ini keseimbangan, jadi gunakan ⇌.

Contoh 2, Menerangkan pilihan suhu

Soalan. Terangkan mengapa suhu kira-kira 450–550 °C digunakan dalam proses sentuh, dan bukannya suhu yang jauh lebih rendah atau jauh lebih tinggi.

Penyelesaian. Tindak balas ke hadapan eksotermik, jadi suhu yang lebih rendah akan menganjak keseimbangan ke arah lebih banyak sulfur trioksida (hasil lebih tinggi), tetapi kadar tindak balas terlalu perlahan untuk menjadi ekonomik. Suhu yang lebih tinggi akan mempercepatkan tindak balas tetapi menganjak keseimbangan ke belakang, merendahkan hasil. Suhu yang dipilih ialah satu kompromi yang memberi hasil tinggi dalam masa yang cukup singkat.

Kesilapan lazim: menyebut hanya “untuk mempercepatkan tindak balas”. Jawapan penuh menamakan pertukaran: kadar lawan hasil.

Contoh 3, Menerangkan pilihan tekanan

Soalan. Tindak balas ke hadapan 2SO₂ + O₂ ⇌ 2SO₃ menghasilkan lebih sedikit molekul gas daripada bahan tindak balas. Terangkan mengapa proses sentuh tetap dijalankan pada kira-kira 1 atmosfera.

Penyelesaian. Oleh sebab tindak balas ke hadapan mengurangkan bilangan mol gas (3 → 2), tekanan tinggi akan menyokong tindak balas ke hadapan dan menaikkan hasil. Walau bagaimanapun, pada kira-kira 1 atmosfera hasil sulfur trioksida sudah sangat tinggi, jadi membina dan mengendalikan loji bertekanan tinggi akan menambah kos besar untuk hasil tambahan yang sangat sedikit. Oleh itu tekanan atmosfera ialah pilihan yang ekonomik.

Kesilapan lazim: membuat kesimpulan bahawa tekanan tinggi “mesti” digunakan kerana mol berkurang, hasilnya sudah tinggi, jadi ia tidak berbaloi dengan kos.

Contoh 4, Membandingkan tekanan proses sentuh dan Haber

Soalan. Kedua-dua proses sentuh dan Haber mempunyai tindak balas ke hadapan yang eksotermik dengan mol gas lebih sedikit di pihak produk. Mengapa proses Haber menggunakan tekanan yang sangat tinggi manakala proses sentuh menggunakan kira-kira 1 atmosfera?

Penyelesaian. Dalam proses sentuh hasilnya sudah sangat tinggi pada tekanan atmosfera, jadi tekanan tambahan tidak berbaloi dengan kos. Dalam proses Haber hasil ammonia pada tekanan rendah adalah lemah, jadi tekanan tinggi kira-kira 200–300 atmosfera diperlukan untuk menganjak keseimbangan dan memperoleh hasil yang boleh diterima. Keputusan tekanan bergantung pada berapa banyak hasil sebenarnya bertambah baik.

Kesilapan lazim: menganggap kedua-dua proses mesti menggunakan keadaan yang sama kerana persamaannya kelihatan serupa.

Contoh 5, Kekerasan aloi dari segi struktur

Soalan. Terangkan, dari segi susunan atom, mengapa keluli lebih keras daripada besi tulen.

Penyelesaian. Dalam besi tulen, atomnya bersaiz sama dan tersusun dalam lapisan teratur yang boleh menggelongsor antara satu sama lain apabila daya dikenakan, jadi besi tulen lembut. Dalam keluli, atom karbon yang bersaiz berbeza hadir antara atom besi. Ia mengganggu susunan teratur dan menghalang lapisan daripada menggelongsor, jadi keluli lebih keras dan kuat.

Kesilapan lazim: menyebut keluli lebih keras “kerana karbon itu keras”. Sebabnya ialah gangguan pada lapisan, bukan kekerasan karbon itu sendiri.

Contoh 6, Memilih aloi untuk sesuatu kegunaan

Soalan. Cadangkan aloi yang sesuai untuk membuat alat pemotong dan pisau, dan beri satu sebab.

Penyelesaian. Keluli tahan karat (besi dengan karbon, kromium dan nikel) sesuai kerana ia keras dan, yang pentingnya, ia menahan pengaratan, jadi alat pemotong kekal bersih dan selamat untuk bersentuhan dengan makanan.

Kesilapan lazim: menamakan keluli biasa, ia berkarat, jadi ia tidak sesuai untuk alat pemotong.

Contoh 7, Penaakulan tentang komposit

Soalan. Terangkan mengapa konkrit bertetulang digunakan untuk rasuk sesebuah bangunan dan bukan konkrit biasa.

Penyelesaian. Konkrit biasa kuat apabila dimampatkan tetapi lemah dan mudah retak apabila diregangkan (dalam tegangan). Bar keluli kuat dalam tegangan. Meletakkan bar keluli di dalam konkrit menghasilkan komposit yang kuat di bawah kedua-dua mampatan dan tegangan, jadi rasuk boleh menanggung beban berat tanpa retak.

Kesilapan lazim: menyebut konkrit bertetulang “lebih kuat sahaja” tanpa menamakan mampatan dan tegangan, markah ada dalam perbandingan.

Contoh 8, Memadankan kaca dengan kegunaan

Soalan. Sebuah bekas memasak tidak boleh retak apabila dipindahkan dari ketuhar panas ke permukaan sejuk. Nyatakan jenis kaca yang sesuai dan terangkan pilihan anda.

Penyelesaian. Kaca borosilikat sesuai kerana ia boleh menahan perubahan suhu mengejut tanpa retak. Sifat ini datang daripada pengembangannya yang rendah apabila dipanaskan, dan itulah tepatnya yang diperlukan oleh bekas yang dipindahkan antara keadaan panas dan sejuk.

Kesilapan lazim: memilih kaca soda-kapur, ia lebih murah tetapi retak di bawah perubahan suhu mengejut.

Contoh 9, Sifat seramik dan kegunaannya

Soalan. Seramik digunakan untuk membuat penebat elektrik pada tiang penghantaran kuasa dan untuk melapik bahagian dalam relau. Terangkan bagaimana dua sifat seramik menjadikannya sesuai untuk kedua-dua kegunaan ini.

Penyelesaian. Pertama, seramik tidak mengalirkan elektrik (penebat yang baik), jadi ia menghalang arus daripada mengalir ke tiang logam, menjadikannya sesuai untuk penebat elektrik. Kedua, seramik mempunyai takat lebur yang sangat tinggi dan tahan haba, jadi ia tidak lebur atau rosak pada suhu tinggi di dalam relau. Setiap kegunaan dipadankan dengan sifat tertentu, bukan sekadar dengan “seramik itu keras”.

Kesilapan lazim: memberi satu sifat umum untuk kedua-dua kegunaan. Setiap kegunaan mesti dipadankan dengan sifat yang berkaitan dengannya.

Menggunakan contoh ini

Perhatikan bahawa setiap jawapan yang kukuh melakukan salah satu daripada dua perkara: ia menyatakan keadaan kemudian menerangkan kesannya pada kedua-dua kadar dan hasil, atau ia menamakan sifat dan mengaitkannya dengan kegunaan. Itulah dua tabiat yang dihargai oleh bab ini. Setelah penaakulan terasa automatik, teruskan ke soalan latihan dan tanda diri anda dengan cara yang sama. Seorang guru satu-ke-satu boleh menyemak bahawa jawapan kompromi anda menamakan kedua-dua belah pertukaran, iaitu tepatnya tempat markah diperoleh atau hilang dalam kertas bertulis Kimia SPM.

Daripada contoh kepada markah

Lapan contoh ini merentasi keseluruhan bab. Bersama-sama ia melatih gerakan teras yang sama: tulis ⇌ untuk tindak balas berbalik, terangkan suhu dan tekanan sebagai kompromi kadar lawan hasil, terangkan kekerasan melalui lapisan gelongsor yang terganggu, dan justifikasikan setiap pilihan bahan dengan sifat yang dinamakan. Latih ia sehingga penaakulan menjadi automatik, kemudian uji diri anda dengan soalan latihan untuk bab ini dan semak setiap jawapan dengan kaedah yang ditunjukkan di sini.