PEPERIKSAAN IJAZAH SARJANA MUDA SAINS
EXAMINATION FOR THE DEGREE OF BACHELOR OF SCIENCE
SESI AKADEMIK 2018/2019 : SEMESTER I ACADEMIC SESSION 2018/2019 : SEMESTER I
SCES1200 / SIC1001 : Prinsip-Prinsip Kimia / Prinsip Kimia
Principles of Chemistry / Principle of Chemistry
Jan 2019 Masa: 2 Jam
Jan 2019 Time: 2 Hours
ARAHAN KEPADA CALON:
INSTRUCTION TO CANDIDATES:
Kertas soalan ini mengandungi Bahagian A dan B.
This paper consists of Section A and B.
Jawab soalan mengikut arahan yang diberikan dalam setiap bahagian.
Questions should be answered according to the instructions given in each section.
(Kertas soalan ini mengandungi 5 soalan dalam 10 halaman yang dicetak) (This question paper consists of 5 questions on 10 printed pages)
2/10 BAHAGIAN A (50 MARKAH)
SECTION A (50 MARKS)
Jawab SEMUA soalan daripada bahagian ini.
Answer ALL questions from this section.
1. Katakan 0.0972 g sebatian halogen dengan formula empirikal CHF2 meruap sepenuhnya dalam satu kelalang 250 mL dan menghasilkan tekanan 72.2 Torr pada suhu 30.5 C. Anggapkan bahawa gas tersebut bersifat ideal, dan diberi pemalar gas dan jisim molar atom masing-masing:
Suppose 0.0972 g of a halogenated compound with the empirical formula CHF2 was completely vaporized in a 250 mL flask and exerted a pressure of 72.2 Torr at temperature 30.5 C. Assume that the gases behave ideally, and given that gas constant and atomic molar masses respectively:
𝑅 = 8.21 × 10−2 L atm K−1 mol−1 = 8.314 kg m2 s−2 K−1 mol−1; 𝑀H= 1 g mol−1, 𝑀C = 12 g mol−1, 𝑀F = 19 g mol−1
(a) Nyatakan keadaan yang membenarkan anggapan gas bersifat ideal?
State the conditions that allow the assumption that gases behave ideally?
(2 markah/marks)
(b) Tukar unit tekanan dari Torr ke atm.
Convert the pressure units from Torr to atm.
(2 markah/marks) (c) Jika suhu ditingkatkan sebanyak 20 C, kira tekanan yang dalam
kelalang tersebut?
If the temperature was increased by 20 C, calculate the expected pressure in the flask?
(3 markah/marks)
(d) Tentukan formula molekul bagi sebatian tersebut?
Determine the molecular formula of the compound?
(9 markah/marks)
(e) Kira laju punca min kuasa dua bagi molekul gas tersebut.
Calculate the root mean square speed of the gas molecules.
(4 markah/marks) (f) Senarai LIMA postulat model kinetik yang membolehkan pengiraan
dalam Soalan 1(e).
List the FIVE postulates of the kinetic model which enable the calculation in Question 1(e).
(5 markah/marks)
3/10 2. (a) Suatu spektrum garisan boleh diterangkan oleh persamaan Rydberg.
Jawab yang berikut:
A line spectrum can be described by the Rydberg equation. Answer the following:
(i) Apakah kesimpulan utama mengenai spektrum garisan?
What is an important conclusion about the line spectrum?
(ii) Apakah asas kepada penerbitan persamaan Rydberg?
What is the basis of the derivation of the Rydberg equation?
(iii) Mengapa persamaan Rydberg gagal memberikan ramalan jarak gelombang yang tepat bagi atom banyak elektron?
Why the Rydberg equation fails to predict the wavelengths of multi- electron atoms?
(10 markah/marks) (b) Persamaan de Broglie, p = h/λ, di mana p adalah momentum, h adalah
pemalar Planck dan λ adalah jarakgelombang.
The de Broglie equation, p = h/λ, where p is the momentum, h is the Planck constant and λ is the wavelength.
(i) Tiga elektron orbital 3p masing masing berada di dalam orbital 3px, 3py, dan 3pz. Dengan menggunakan aturan Hund, berikan nombor kuantum magnet (ml) dan nombor kuantum spin (ms) untuk setiap elektron.
Three electrons in the 3p orbitals are each in the 3px, 3py, and 3pz. Using the Hund rule, provide the magnetic quantum number (ml) and spin quantum number (ms) for each electrons.
(ii) Terangkan kenapa elektron yang mengelilingi nukleus mempunyai momentum sudut.
Explain why electrons revolving around a nucleus have angular momentum.
(iii) Terangkan sama ada elektron di petala teratas yang bertenaga tinggi mempunyai jarak gelombang yang lebih rendah atau lebih tinggi daripada elektron yang berada di petala rendah yang lebih dekat dengan nukleus.
Explain whether electrons at the outer shell with high energy have lower or higher wavelengths compared to electrons which are closer to the nucleus.
(10 markah/marks)
4/10 (c) Dari Prinsip Ketakpastian Heisenberg, ∆x∆p = h/(4), di mana h adalah pemalar Planck, ∆x adalah ketakpastian di dalam posisi atau jarak, dan
∆p adalah ketakpastian di dalam momentum.
From the Heisenberg Uncertainty Principle, ∆x∆p = h/(4), where h is the Planck constant, ∆x is the uncertainty in the position or distance, and ∆p is the uncertainty in the momentum.
(i) Dengan merujuk kepada elektron di dalam atom, anggarkan jarak gelombang elektron jika elektron itu bergerak 0.01 bahagian daripada kelajuan cahaya (c = 2.998 x 108 ms-1) dan jisim elektron adalah 9.1 x 10-31 kg.
Referring to an electron in an atom, estimate the wavelength of the electron if it moves 0.01 fraction of the speed of light (c = 2.998 x 108 ms-1) and the mass of an electron is 9.1 x 10-31 kg.
(ii) Apakah yang akan berlaku kepada ketakpastian dalam posisi atau kedudukan elektron tersebut sekiranya ketakpastian dalam momentumnya adalah sangat kecil?
What happens to the uncertainty of the position or distance of the electron if the uncertainty in the momentum is very small?
(5 markah/marks)
5/10 BAHAGIAN B (50 MARKAH)
SECTION B (50 MARKS)
Jawab SEMUA soalan daripada bahagian ini.
Answer ALL questions from this section.
3. (a) Nitrogen dioksida (NO2) adalah komponen utama pencemaran udara.
Untuk sampel yang mengandungi 4.00 g NO2, hitungkan:
Nitrogen dioxide (NO2) is a major component of urban air pollution. For a sample containing 4.00 g NO2, calculate:
(i) Bilangan mol NO2
The number of moles of NO2
(2 markah/marks)
(ii) Bilangan molekul NO2
The number of molecules of NO2
(1 markah/marks)
(b) Sebatian tertentu, yang digunakan sebagai bahan kimpalan, mengandungi hanya karbon dan hidrogen. Pembakaran sedikit sampel bahan api ini sepenuhnya dalam oksigen menghasilkan 3.380 g CO2, 0.692 g air dan tiada produk lain. Apakah formula empirikal sebatian tersebut?
A certain compound, used as welding fuel, contains only carbon and hydrogen.
Burning a small sample of this fuel completely in oxygen produces 3.380 g of CO2, 0.692 g of water and no other products. What is the empirical formula of the compound?
(4 markah/marks)
(c) Proses Hargreaves adalah prosedur perindustrian bagi membuat natrium sulfat (Na2SO4) untuk digunakan dalam pembuatan kertas.
Bahan-bahan pemula adalah natrium klorida (NaCl), sulfur dioksida (SO2), air dan oksigen. Hidrogen klorida (HCl) dijana sebagai produk sampingan. Tuliskan persamaan seimbang untuk proses ini.
Hargreaves process is an industrial procedure for making sodium sulfate (Na2SO4) for use in papermaking. The starting materials are sodium chloride (NaCl), sulfur dioxide (SO2), water and oxygen. Hydrogen chloride (HCl) is generated as a by-product. Write a balanced equation for this process.
(2 markah/marks)
6/10 (d) Kalsium hipoklorit (Ca(OCl)2) digunakan sebagai agen peluntur. Ia dihasilkan daripada natrium hidroksida, kalsium hidroksida dan klorin mengikut persamaan keseluruhan berikut:
Calcium hypochlorite (Ca(OCl)2) is used as a bleaching agent. It is produced from sodium hydroxide, calcium hydroxide and chlorine according to the following overall equation:
NaOH + Ca(OH)2 + Cl2 NaCl + H2O
Berapakah gram klorin dan natrium hidroksida bertindakbalas dengan 1067 g Ca(OH)2 dan berapa gram kalsium hipoklorit dihasilkan?
How many grams of chlorine and sodium hydroxide react with 1067 g Ca(OH)2
and how many grams of calcium hypochlorite are produced?
(6 markah/marks)
(e) Asid sulfurik (H2SO4) terbentuk dalam tindak balas kimia:
Sulfuric acid (H2SO4) forms in the chemical reaction:
SO2 + O2 +H2O H2SO4
Andaikan 400 g SO2, 175 g O2 dan 125 g H2O bercampur dan tindak balas berlaku sehingga salah satu reaktan habis. Yang manakah adalah reaktan pembatas? Berapakah jisim H2SO4 yang dihasilkan dan berapa jisim reaktan yang lain? Kirakan peratusan hasil H2SO4 yang dihasilkan.
Suppose 400 g SO2, 175 g O2 and 125 g H2O are mixed and the reaction proceeds until one of the reactants is used up. Which is the limiting reactant?
What mass of H2SO4 is produced and what masses of the other reactants remain? Calculate the percentage yield of the H2SO4 produced.
(10 markah/marks)
4. (a) Takrifkan istilah “tenaga pengionan pertama”.
Define the term “first ionization energy”.
(2 markah/marks)
(b) Terangkan mengapa tenaga pengionan pertama berkurang apabila menuruni kumpulan 1 walaupun bilangan atom meningkat.
Explain why the first ionization energy of the elements down Group 1 decreases even though the atomic number increases.
(2 markah/marks)
7/10 (c) Sebelas tenaga pengionan berturutan untuk natrium diberikan di bawah:
The eleven successive ionization energies for sodium are given below:
Electron
removed 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Ionization energy /
kJ mol-1
496 4563 6913 9544 13352 16611 20115 24491 28934 141367 159079
(i) Jelaskan mengapa tenaga pengionan berturutan meningkat.
Explain why the successive ionization energies increase.
(1 markah/marks)
(ii) Jelaskan bagaimana tenaga pengionan ini memberi bukti untuk struktur elektronik natrium. Anda boleh menggunakan lakaran grafik jika anda mahu.
Explain how these ionization energies give evidence for the electronic structure of sodium. You may use a sketched graph if you wish.
(2 markah/marks)
(d) Tenaga pengionan pertama aluminium (unsur 13) adalah lebih rendah daripada magnesium (unsur 12):
The first ionization energy of aluminium (element 13) is lower than that of magnesium (element 12):
(i) Berikan struktur elektronik magnesium dan aluminium dalam notasi s, p dan d.
Give the electronic structures of magnesium and of aluminium in s, p and d notations.
(2 markah/marks)
(ii) Jelaskan perbezaan dalam tenaga pengionan pertama bagi kedua-dua logam.
Explain the difference in the first ionization energies of the two metals.
(1 markah/marks)
8/10 5. (a) Jadual di bawah memberikan maklumat bagi elemen D, E, F, G dan H:
The table below gives some information about the elements D, E, F, G and H:
(i) Adakah sebatian yang dibentuk diantara E dan F mempunyai struktur ionik atau molekul?
Will the compound formed by E and F have ionic or molecular structure?
(ii) Lukiskan struktur (diagram dot elektron) bagi molekul E2. Draw the structure (electron dot diagram) of molecule E2.
(iii) Dua unsur yang manakah boleh membentuk ion dengan konfigurasi elektronik neon gas nadi (nombor atom 10)?
Which of the two elements that can form ions with electronic configuration of noble gas neon (atomic number 10)?
(iv) Unsur-unsur manakah yang boleh dikatakan tidak aktif?
Which elements can be described unreactive?
(4 markah/marks)
(b)(i) Lukiskan struktur Lewis lengkap untuk ion berikut dengan menunjukkan struktur resonans di mana perlu:
Draw a complete Lewis structure for the following ion by showing some resonance structures wherever possible:
CO32-
(b)(ii) Ramalkan bentuk dan jenis penghidridan pada atom pusat untuk ion di atas.
Predict the geometry and type of hybridisation of the central atom for the above ion.
[Nombor atom/atomic number, C = 6, O = 8]
(5 markah/marks) Element Atomic Weight Atomic number Arrangement of electrons
D 9 4 2.2
E 19 9 2.7
F 23 11 2.8.1
G 31 15 2.8.5
H 40 18 2.8.8
9/10 (c) Dengan menggunakan model VSEPR ramalkan geometri bagi molekul
dan ion berikut:
By using the VSEPR model predict the geometry of the following molecules and ion:
(i) AsH3
(ii) OF2
(iii) AlCl4-
(6 markah/marks)
10/10 TAMAT
END
