Untuk menggabungkan persamaan dengan data kadar, biarkan persamaan meramal jumlah hasil, kemudian gunakan data untuk menyemaknya dan menerangkan betapa pantas hasil terbentuk. Persamaan menjawab “berapa banyak”, data menjawab “sepantas mana”.
Pelajaran ini menyambung kaitan ikatan dengan sifat bahan dan menggunakan nombor seperti yang dijangka dalam penaakulan kimia bersepadu sepanjang modul.
Bagaimana persamaan dan data berpadu?
Persamaan seimbang menetapkan nisbah mol. Data pula merekod satu kuantiti, di sini isi padu gas, melawan masa. Kedua-duanya bertemu di hujung tindak balas: isi padu akhir dalam data sepatutnya sama dengan isi padu yang diramal oleh nisbah.
- Tukar jisim kepada mol: mol = jisim ÷ jisim atom relatif.
- Gunakan nisbah daripada persamaan seimbang untuk mencari mol gas.
- Tukar mol gas kepada isi padu menggunakan isi padu molar yang diberi.
- Bandingkan isi padu itu dengan bahagian mendatar dalam data.
- Cari kadar bagi suatu sela: perubahan isi padu ÷ perubahan masa.
Contoh penyelesaian
Data di bawah ialah rekaan untuk latihan. Seorang pelajar menindak balaskan 0.12 g magnesium dengan 25.0 cm³ asid hidroklorik berkepekatan 0.50 mol/dm³. Gas dikumpul dan isi padunya direkodkan.
Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂
| Masa (s) | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 | 120 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Isi padu gas (cm³) | 0 | 48 | 80 | 102 | 114 | 120 | 120 |
Gunakan 24 dm³ per mol untuk gas dan Ar bagi Mg = 24.
Langkah 1, mol magnesium: 0.12 ÷ 24 = 0.0050 mol.
Langkah 2, nisbah: 1 mol Mg menghasilkan 1 mol H₂, jadi 0.0050 mol H₂ dijangka.
Langkah 3, isi padu: 0.0050 × 24 = 0.12 dm³ = 120 cm³. Ini sepadan dengan bahagian mendatar pada 100 s dan 120 s.
Langkah 4, bahan pembatas yang mana? Mol HCl = 0.50 × 0.0250 = 0.0125 mol. Persamaan memerlukan 2 × 0.0050 = 0.0100 mol. Asid lebih daripada keperluan, jadi magnesium ialah bahan pembatas, dan itulah sebab lengkung berhenti pada 120 cm³.
Langkah 5, kadar:
- 0 hingga 20 s: 48 ÷ 20 = 2.4 cm³/s
- 20 hingga 40 s: (80 − 48) ÷ 20 = 1.6 cm³/s
- 80 hingga 100 s: (120 − 114) ÷ 20 = 0.3 cm³/s
Langkah 6, terangkan arah aliran: kadar menurun kerana kepekatan asid berkurang dan permukaan magnesium semakin habis, jadi perlanggaran berkesan sesaat semakin sedikit.
Kesilapan yang perlu diawasi
Pelajar sering menggunakan pekali 2 daripada asid apabila mencari hidrogen.
Jawapan salah: “0.0050 mol Mg menghasilkan 2 × 0.0050 = 0.010 mol H₂, jadi 240 cm³.”
Data menunjukkan 120 cm³, jadi ramalan dan data bercanggah. Percanggahan itu isyarat untuk menyemak semula nisbah. Pekali 2 milik HCl, manakala hidrogen berpekali 1. Baca nisbah antara dua bahan dalam soalan, kemudian ujinya dengan bahagian mendatar.
Semak sendiri
Semua data di bawah ialah rekaan. Gunakan 24 dm³ per mol.
1. Berapakah isi padu hidrogen yang terbentuk daripada 0.048 g magnesium (Ar = 24) dengan asid berlebihan?
Tunjukkan jawapan
Mol Mg = 0.048 ÷ 24 = 0.0020 mol. Nisbah 1:1, jadi 0.0020 mol H₂. Isi padu = 0.0020 × 24 = 0.048 dm³ = 48 cm³.
2. Dalam contoh penyelesaian, jumlah isi padu ialah 120 cm³. Apakah pecahan gas yang telah terbentuk pada 40 s?
Tunjukkan jawapan
80 ÷ 120 = 2/3, jadi kira-kira 67 peratus telah terbentuk pada 40 s.
3. Pelajar lain mengulangi tindak balas tetapi bahagian mendatar ialah 60 cm³, bukan 120 cm³. Beri satu penjelasan yang sepadan dengan persamaan.
Tunjukkan jawapan
Separuh magnesium menghasilkan separuh gas, iaitu 0.060 g berbanding 0.12 g. Kemungkinan lain ialah asid yang digunakan lebih sedikit, jadi asid menjadi bahan pembatas. Kedua-dua penjelasan mengubah jumlah bahan tindak balas, dan itulah yang dicerminkan oleh bahagian mendatar.
Ke mana selepas ini
Pelajaran seterusnya beralih daripada isi padu gas kepada zarah dan cas dalam menerangkan pemerhatian elektrokimia. Cuba set latihan campuran selepas itu, dan gunakan pengkritik penyiasatan saintifik untuk menyoal sama ada data cukup menyokong kesimpulan anda.
Ramai pelajar boleh melakukan langkah mol dan langkah kadar secara berasingan tetapi hilang kaitan antara keduanya. Guru dalam tuisyen Co-ordinated Sciences dalam talian secara satu-lawan-satu boleh memerhati anda menyelesaikan soalan penuh dan menunjukkan tepat di mana kaitan itu terputus.