Contoh penyelesaian: Kadar Tindak Balas

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

Contoh 1, Kadar purata daripada data

Soalan. Dalam tindak balas antara zink berlebihan dan asid hidroklorik cair, 60 cm³ hidrogen dikumpul dalam 30 s. Hitung kadar purata tindak balas dalam tempoh ini.

Penyelesaian. Kadar purata = jumlah isipadu gas ÷ jumlah masa = 60 cm³ ÷ 30 s = 2 cm³ s⁻¹. Sentiasa bahagikan perubahan kuantiti yang diukur dengan masa, dan nyatakan unit.

Kesilapan lazim: meninggalkan unit, atau membahagikan masa dengan isipadu. Kadar ialah kuantiti per unit masa, jadi masa ialah penyebut.

Contoh 2, Kadar serta-merta sebagai kecerunan

Soalan. Graf isipadu gas melawan masa ialah lengkung. Terangkan bagaimana anda mencari kadar tindak balas tepat pada 20 s.

Penyelesaian. Lukis tangen kepada lengkung pada titik t = 20 s, kemudian cari kecerunan tangen itu (perubahan isipadu dibahagikan dengan perubahan masa di sepanjang tangen). Kecerunan itu ialah kadar serta-merta pada 20 s.

Kesilapan lazim: membaca isipadu pada 20 s dan menyebutnya sebagai kadar. Kadar ialah kecerunan, bukan ketinggian lengkung.

Contoh 3, Menerangkan kepekatan melalui teori perlanggaran

Soalan. Apabila kepekatan asid hidroklorik dinaikkan, tindak balas dengan zink menjadi lebih cepat. Terangkan ini menggunakan teori perlanggaran.

Penyelesaian. Apabila kepekatan lebih tinggi, terdapat lebih banyak zarah asid dalam isipadu yang sama. Zarah berlanggar lebih kerap, jadi kekerapan perlanggaran berkesan meningkat, dan kadar tindak balas meningkat.

Kesilapan lazim: berhenti pada “zarah berlanggar lebih kerap”. Anda mesti sampai kepada perlanggaran berkesan dan kemudian kadar, itulah rantaian yang diberi markah.

Contoh 4, Menerangkan suhu melalui teori perlanggaran

Soalan. Terangkan, menggunakan teori perlanggaran, mengapa tindak balas lebih cepat pada 60 °C berbanding 30 °C.

Penyelesaian. Pada suhu yang lebih tinggi, zarah memperoleh lebih banyak tenaga kinetik dan bergerak lebih laju, jadi ia berlanggar lebih kerap. Yang lebih penting, pecahan zarah yang lebih besar kini mempunyai tenaga sama dengan atau lebih besar daripada tenaga pengaktifan. Kedua-dua kesan menaikkan kekerapan perlanggaran berkesan, jadi kadar meningkat.

Kesilapan lazim: menyebut hanya “zarah bergerak lebih laju” tanpa perkara utama bahawa lebih banyak zarah kini melebihi tenaga pengaktifan.

Contoh 5, Membandingkan dua lengkung

Soalan. Jisim marmar yang sama ditindakbalaskan dengan asid yang sama, sekali sebagai serpihan besar dan sekali sebagai serbuk. Pada paksi yang sama, kedua-dua lengkung dilukis. Huraikan dan terangkan dua perbezaan yang anda jangka.

Penyelesaian. Pertama, lengkung serbuk menaik lebih curam pada mulanya, kerana luas permukaan yang lebih besar memberi perlanggaran berkesan yang lebih kerap dan kadar awal yang lebih tinggi. Kedua, kedua-dua lengkung mencapai isipadu akhir yang sama, kerana jisim marmar yang sama menghasilkan kuantiti karbon dioksida yang sama, luas permukaan mengubah kelajuan, bukan kuantiti.

Kesilapan lazim: mengatakan serbuk memberi lebih banyak gas. Ia memberi kuantiti gas yang sama, cuma lebih cepat.

Contoh 6, Apa yang dilakukan mangkin

Soalan. Mangan(IV) oksida ditambah kepada hidrogen peroksida dan penguraian menjadi lebih cepat. Nyatakan apa itu mangkin dan terangkan, dari segi tenaga pengaktifan, mengapa kadar meningkat.

Penyelesaian. Mangkin ialah bahan yang mengubah kadar tindak balas sementara kekal tidak berubah secara kimia pada akhirnya. Ia menyediakan laluan alternatif dengan tenaga pengaktifan yang lebih rendah, jadi pecahan perlanggaran yang lebih besar kini mempunyai tenaga yang cukup untuk berkesan; kekerapan perlanggaran berkesan naik dan kadar meningkat.

Kesilapan lazim: menulis bahawa mangkin “merendahkan tenaga pengaktifan tindak balas”. Ia menyediakan laluan alternatif bertenaga pengaktifan lebih rendah, laluan asal tidak berubah.

Contoh 7, “Palang hilang” tiosulfat

Soalan. Larutan natrium tiosulfat bertindak balas dengan asid cair untuk membentuk mendakan sulfur. Palang yang dilukis di bawah kelalang mengambil 40 s untuk hilang pada satu suhu dan 20 s pada suhu yang lebih tinggi. Bandingkan kadar dan terangkan keputusan itu.

Penyelesaian. Kadar berkadar terus dengan 1 ÷ masa. Pada 40 s kadar relatif ialah 1/40 = 0.025 s⁻¹; pada 20 s ia 1/20 = 0.050 s⁻¹, jadi tindak balas dua kali lebih cepat pada suhu yang lebih tinggi. Ini kerana suhu yang lebih tinggi menaikkan kekerapan perlanggaran berkesan, jadi mendakan sulfur terbentuk lebih cepat dan menyembunyikan palang lebih awal.

Kesilapan lazim: mengatakan tindak balas lebih perlahan kerana masa lebih singkat. Masa yang lebih singkat bermakna kadar yang lebih cepat, ingat kadar ∝ 1 ÷ masa.

Contoh 8, Meramal isipadu maksimum gas

Soalan. 0.05 mol kalsium karbonat bertindak balas lengkap dengan asid hidroklorik cair berlebihan. Hitung isipadu maksimum karbon dioksida yang terhasil pada keadaan bilik.

Penyelesaian. Persamaan CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂ memberi 1 mol CO₂ bagi setiap mol CaCO₃, jadi 0.05 mol CaCO₃ menghasilkan 0.05 mol CO₂. Isipadu = mol × isipadu molar = 0.05 × 24 dm³ = 1.2 dm³ (1200 cm³), menggunakan Isi padu molar gas ialah 24 dm³ mol⁻¹ pada keadaan bilik.

Kesilapan lazim: terlupa nisbah mol daripada persamaan, atau mencampurkan dm³ dan cm³. Kekalkan unit yang konsisten sepanjang pengiraan.

Menggunakan contoh ini

Perhatikan bahawa setiap pengiraan berakhir dengan unit, setiap penerangan berakhir dengan “kekerapan perlanggaran berkesan”, dan setiap jawapan graf memisahkan kelajuan (kecerunan) daripada kuantiti (plato), tiga tabiat yang dihargai bab ini. Setelah kaedah terasa automatik, teruskan ke soalan latihan dan tanda diri anda dengan cara yang sama. Seorang guru satu-ke-satu boleh menyemak bahawa rantaian teori perlanggaran anda lengkap, tepatnya di mana markah diperoleh atau hilang dalam kertas bertulis Kimia SPM.

Daripada contoh kepada markah

Lapan contoh ini meliputi seluruh bab dan melatih langkah teras yang sama: menghitung kadar dengan unitnya, memilih kadar purata atau serta-merta dengan betul, menjalankan rantaian teori perlanggaran penuh bagi kepekatan, suhu, luas permukaan dan mangkin, membaca dua lengkung tanpa mengelirukan “berapa cepat” dengan “berapa banyak”, dan menukar mol kepada isipadu gas. Ulang latih sehingga penaakulan menjadi automatik, kemudian uji diri anda dengan soalan latihan bab ini dan semak setiap jawapan dengan definisi dalam nota ulang kaji.

Satu petua akhir: apabila soalan memberi graf, tuliskan dahulu apa yang ditanya, kadar purata, kadar serta-merta, atau kuantiti akhir, kerana ketiga-tiganya dibaca dengan cara yang berbeza daripada lengkung yang sama. Kebiasaan ini menyelamatkan banyak markah yang mudah hilang.