Contoh penyelesaian: Sebatian Karbon

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

Contoh 1, Menamakan daripada struktur

Soalan. Namakan sebatian CH₃CH₂CH₂OH.

Penyelesaian. Rantai terpanjang mempunyai tiga atom karbon (dasar prop-) dan kumpulan –OH bermakna ia alkohol (akhiran -ol), jadi namanya propan-1-ol. Kumpulan –OH berada pada karbon 1, maka lokannya ialah 1.

Kesilapan lazim: terlupa lokan bagi kedudukan –OH, atau menulis “propanol” tanpa menyemak karbon mana yang membawa kumpulan itu.

Contoh 2, Menentukan formula molekul

Soalan. Satu alkena mempunyai empat atom karbon. Nyatakan formula molekulnya dan namakan satu ahli.

Penyelesaian. Alkena mengikut CₙH₂ₙ, jadi bagi n = 4 formulanya ialah C₄H₈. Satu ahli ialah but-1-ena, CH₂=CHCH₂CH₃.

Kesilapan lazim: menggunakan formula alkana CₙH₂ₙ₊₂ secara tabiat dan menulis C₄H₁₀, itu butana, bukan alkena.

Contoh 3, Melukis isomer struktur

Soalan. Lukis dan namakan dua isomer struktur bagi C₄H₁₀.

Penyelesaian. Yang pertama ialah butana, rantai lurus: CH₃–CH₂–CH₂–CH₃. Yang kedua ialah 2-metilpropana, rantai tiga karbon dengan cabang metil pada karbon tengah. Kedua-duanya berformula C₄H₁₀ tetapi susunan atom berbeza.

Kesilapan lazim: melukis rantai yang “sama” dibengkokkan berlainan cara dan mengiranya sebagai isomer baharu. Isomer mesti berbeza dalam susunan atom bercantum, bukan sekadar arah lukisan diputar.

Contoh 4, Tindak balas penambahan alkena

Soalan. Etena digelegakkan melalui air bromin. Nyatakan pemerhatian dan tulis persamaan.

Penyelesaian. Air bromin perang dinyahwarnakan pada suhu bilik. Ikatan ganda dua terbuka dan bromin ditambah merentasinya: C₂H₄ + Br₂ → C₂H₄Br₂ (1,2-dibromoetana).

Kesilapan lazim: menyebutnya tindak balas penggantian. Alkena mengalami penambahan; hanya alkana mengalami penggantian, dan itu memerlukan cahaya ultraungu.

Contoh 5, Membezakan dua hidrokarbon

Soalan. Anda diberi sampel etana dan etena yang berasingan. Perihalkan satu ujian kimia untuk membezakannya.

Penyelesaian. Tambah beberapa titis air bromin kepada setiap satu dan goncang. Etena menyahwarnakan air bromin perang dengan cepat pada suhu bilik; etana tidak memberi perubahan. (Kalium manganat(VII) berasid berfungsi sama: dinyahwarnakan oleh etena, tidak berubah oleh etana.)

Kesilapan lazim: memberi reagen tetapi bukan pemerhatian bagi kedua-dua sampel. Markah memerlukan keputusan positif dan keputusan negatif.

Contoh 6, Pengoksidaan alkohol

Soalan. Etanol dipanaskan dengan kalium dikromat(VI) berasid. Nyatakan perubahan warna, namakan hasil organik dan tulis persamaan menggunakan [O] bagi agen pengoksidaan.

Penyelesaian. Warna berubah daripada jingga kepada hijau. Etanol dioksidakan kepada asid etanoik: CH₃CH₂OH + 2[O] → CH₃COOH + H₂O.

Kesilapan lazim: memetik perubahan warna manganat(VII) (ungu kepada tak berwarna) sambil menamakan dikromat(VI) sebagai reagen. Padankan perubahan warna dengan reagen yang dinamakan.

Contoh 7, Pengesteran

Soalan. Asid etanoik dipanaskan dengan etanol dan sedikit asid sulfurik pekat. Namakan ester yang terbentuk, tulis persamaan dan nyatakan peranan asid sulfurik.

Penyelesaian. Ester ialah etil etanoat. CH₃COOH + C₂H₅OH ⇌ CH₃COOC₂H₅ + H₂O. Asid sulfurik pekat ialah mangkin (ia juga menyingkirkan air, membantu tindak balas ke hadapan).

Kesilapan lazim: menamakan ester secara terbalik. Bahagian alkil datang daripada alkohol (etil, daripada etanol) dan bahagian -anoat daripada asid (etanoat, daripada asid etanoik).

Contoh 8, Menyediakan etanol melalui penapaian

Soalan. Perihalkan cara etanol dihasilkan daripada glukosa melalui penapaian, dan tulis persamaan.

Penyelesaian. Larutan glukosa dicampur dengan yis dan dibiar suam tanpa kehadiran udara. Enzim dalam yis menukarkan glukosa kepada etanol dan karbon dioksida: C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂. Etanol kemudian dipisahkan melalui penyulingan.

Kesilapan lazim: mengatakan oksigen diperlukan. Penapaian ialah anaerobik, udara disingkirkan supaya gula tidak dioksidakan sepenuhnya kepada karbon dioksida dan air.

Contoh 9, Tindak balas asid karboksilik

Soalan. Asid etanoik ditambah kepada natrium karbonat. Nyatakan pemerhatian, namakan hasil dan tulis persamaan seimbang.

Penyelesaian. Pembuakan dilihat apabila gas tak berwarna dibebaskan; gas itu mengeruhkan air kapur, menunjukkan ia karbon dioksida. Hasilnya ialah garam (natrium etanoat), air dan karbon dioksida: 2CH₃COOH + Na₂CO₃ → 2CH₃COONa + H₂O + CO₂.

Kesilapan lazim: terlupa bahawa asid karboksilik, walaupun lemah, tetap menunjukkan semua tindak balas asid biasa, dengan logam, karbonat dan alkali.

Contoh 10, Pendehidratan etanol

Soalan. Wap etanol dialirkan atas aluminium oksida panas. Namakan hasil organik, tulis persamaan dan nyatakan jenis tindak balas.

Penyelesaian. Hasilnya ialah etena: C₂H₅OH → C₂H₄ + H₂O. Ini tindak balas pendehidratan, air disingkirkan daripada alkohol. Aluminium oksida ialah mangkin; memanaskan dengan asid sulfurik pekat memberi hasil yang sama.

Kesilapan lazim: mengelirukan pendehidratan dengan pengoksidaan. Pendehidratan menyingkirkan air untuk memberi alkena; pengoksidaan menambah oksigen untuk memberi asid karboksilik.

Contoh 11, Pembakaran tak lengkap

Soalan. Terangkan mengapa penunu Bunsen dengan lubang udara ditutup memberi nyalaan kuning berjelaga, manakala lubang udara terbuka memberi nyalaan biru bersih.

Penyelesaian. Dengan lubang udara ditutup, bekalan oksigen terhad, jadi pembakaran tak lengkap berlaku dan menghasilkan jelaga (karbon) dan karbon monoksida, memberi nyalaan kuning berkilau. Dengan lubang udara terbuka, terdapat banyak oksigen untuk pembakaran lengkap kepada karbon dioksida dan air, memberi nyalaan biru yang lebih panas dan bersih.

Kesilapan lazim: menamakan hasil pembakaran tak lengkap sebagai “kurang karbon dioksida” sahaja, dan meninggalkan karbon monoksida dan jelaga, yang merupakan mata pemarkahan.

Contoh 12, Menamakan alkena bercabang

Soalan. Namakan sebatian CH₂=C(CH₃)–CH₃.

Penyelesaian. Rantai terpanjang yang mengandungi ikatan ganda dua mempunyai tiga karbon (prop-), ikatan ganda dua bermula pada karbon 1 (prop-1-ena), dan terdapat cabang metil pada karbon 2. Namanya ialah 2-metilprop-1-ena.

Kesilapan lazim: menomborkan rantai dari hujung yang salah, jadi ikatan ganda dua dan cabang mendapat lokan lebih tinggi. Sentiasa nombor supaya ikatan ganda dua mendapat kedudukan serendah mungkin.

Daripada contoh kepada markah

Dua belas contoh ini meliputi keseluruhan bab dan melatih tabiat berdisiplin yang sama: baca struktur, kenal pasti kumpulan berfungsi, gunakan reagen dan keadaan yang betul, perihalkan apa yang akan anda lihat, dan tamatkan dengan persamaan seimbang. Latih ia sehingga penaakulan menjadi automatik, kemudian uji diri dengan soalan latihan bab ini dan tanda mengikut penyelesaian di atas. Seorang guru satu-ke-satu boleh menyemak persamaan anda seimbang dan nama ester anda berjalan arah yang betul, butiran yang memisahkan jawapan separa daripada jawapan markah penuh merentasi kertas bertulis Kimia SPM.