IT Chem F5 Topical Test 4 (BL)

(1)

Lekat logo sekolah di sini PAPER 1 KERTAS 1 SULIT NAMA: _______________________________________________ TINGKATAN: ______________

TOPICAL TEST 4: THERMOCHEMISTRY

UJIAN TOPIKAL 4: TERMOKIMIA

1 The heat of reaction is defined as

Tindak balas haba didefinisikan sebagai

A the change of energy during a reaction.

perubahan tenaga semasa suatu tindak balas berlaku.

B the energy required to initiate a reaction.

tenaga yang diperlukan untuk memulakan suatu tindak balas.

C the energy needed to break and form chemical bond.

tenaga yang diperlukan untuk memecahkan dan membentuk ikatan kimia.

D the energy that is used to increase the temperature of a reaction.

tenaga yang digunakan untuk meningkatkan suhu suatu tindak balas.

2 Which of the following is not a characteristic of an endothermic reaction?

Antara yang berikut, manakah bukan merupakan ciri-ciri suatu tindak balas endotermik?

A Reaction that absorbs heat energy from the surrounding.

Tindak balas yang menyerap tenaga haba daripada persekitaran.

B Temperature of the surroundings increases.

Suhu sekeliling meningkat.

C The change of heat energy ( H) is positive.

Perubahan tenaga haba ( H) adalah positif.

D Energy content of the products is higher than the reactants.

Kandungan tenaga hasil tindak balas adalah lebih tinggi daripada tenaga bahan tindak balas.

3 When solid sodium hydroxide dissolves in water, the temperature increases from 26 °C to 38 °C. Which of the following statements is

true about the reaction?

Apabila pepejal natrium hidroksida larut dalam air, suhu akan meningkat dari 26 °C kepada 38 °C. Antara pernyataan yang berikut, manakah benar tentang tindak balas itu?

A Heat energy is lost from the system to the surroundings.

Tenaga haba dari sistem hilang ke persekitaran.

B Heat energy is converted to chemical energy.

Tenaga haba bertukar kepada tenaga kimia.

C The solution gains its heat energy from the surroundings.

Larutan itu mendapat tenaga haba dari persekitaran.

D It is an endothermic reaction.

Ia adalah satu tindak balas endotermik.

4 Diagram 1 shows the energy level diagram for the following equation:

Rajah 1 menunjukkan gambar rajah aras tenaga bagi persamaan yang berikut:

Diagram 1 Rajah 1

What is the value of x?

Apakah nilai x?

A –220 C –140 B –100 D –200 5

In the reaction above,

Dalam persamaan di atas,

A the energy content of reactants is higher than products.

kandungan haba bahan tindak balas adalah lebih tinggi daripada hasil tindak balas.

B x amount of energy is needed for the formation of Na2SO4.

jumlah tenaga x diperlukan untuk pembentukan Na2SO4.

C the temperature change for the reaction is x.

perubahan suhu bagi tindak balas ialah x.

D x is the amount of energy that is converted to chemical energy.

x ialah jumlah tenaga yang ditukarkan kepada tenaga kimia.

6 Diagram 2 shows the energy level diagram of a neutralisation energy.

Rajah 2 menunjukkan gambar rajah aras tenaga bagi satu tindak balas peneutralan.

Diagram 2 Rajah 2

Which of the following statements is

true?

Antara pernyataan yang berikut, manakah

benar?

A It is an endothermic reaction.

Ia adalah satu tindak balas endotermik.

B The overall temperature change is (X + Y ) °C.

Perubahan suhu keseluruhannya ialah (X + Y) °C.

C (Y – X) kJ is the energy used to start the reaction.

(Y – X) kJ ialah tenaga yang digunakan untuk memulakan tindak balas.

D The heat of reaction is (Y – X) kJ.

Haba tindak balas ialah (Y – X) kJ.

7 Which of the following processes best describes the changes of water to steam?

Antara proses yang berikut, manakah menggambarkan perubahan air kepada wap air?

A Sublimation C Endothermic

Pemejalwapan Endotermik

B Decompostion D Exothermic

Penguraian Eksotermik

8 Which of the following is not the standard condition for H in a thermochemical reaction?

Antara yang berikut, manakah bukan keadaan piawai bagi H dalam suatu tindak balas termokimia?

A The reaction should be carried out at 1 atmosphere.

Tindak balas mesti dijalankan pada tekanan 1 atmosfera.

B The reacting temperature is 32 °C.

Suhu tindak balas ialah 32 °C.

C The reactants and products are in their usual physical state.

Bahan dan hasil tindak balas adalah pada keadaan fizik mereka yang biasa.

D The concentration of reactants is 1.0 mol dm–3_.

Kepekatan bahan tindak balas ialah 1.0 mol dm–3_.

9 Which of the following elements with its proton numbers will produce the highest amount of heat when react with each other?

Antara unsur dan nombor protonnya yang berikut, manakah akan menghasilkan satu kandungan haba yang paling tinggi apabila bertindak balas antara satu sama lain?

A Magnesium, 12 and sulphur, 16

Magnesium, 12 dan sulfur, 16

B Lithium, 3 and neon, 10

Litium, 3 dan neon, 10

C Potassium, 19 and fluorine, 4

Kalium, 19 dan fluorin, 9

D Sodium, 11 and chlorine, 17

(2)

TOPICAL TEST 4: THERMOCHEMISTRY

UJIAN TOPIKAL 4: TERMOKIMIA

10 Which of the following reactions produces heat?

Antara tindak balas yang berikut, manakah menghasilkan haba? A I2 (s) I2 (g) I2 (p) I2 (g) B 6CO2 (g) + 6H2O () C6H12O6 (aq) + 6O2 (g) 6CO2 (g) + 6H2O (ce) C6H12O6 (ak) + 6O2 (g) C CaCO3 (s) CaO (s) + CO2 (g) CaCO3 (p) CaO (p) + CO2 (g) D 2Mg (s) + O2 (g) 2MgO (s) 2Mg (p) + O2 (g) 2MgO (p)

11 Which of the following statements are true about the precipitation process for the chemical equation below?

benar tentang proses pemendakan bagi

persamaan yang berikut?

I It occurs when two aqueous

solutions are added together.

Ia berlaku apabila dua larutan akueus dicampurkan bersama.

II It is also known as double decomposition.

Ia juga dikenali sebagai penguraian ganda dua.

III It is used to prepare insoluble salts.

Ia digunakan untuk menyediakan garam tak terlarut.

IV The initial temperature is higher than the final temperature.

Suhu awal adalah lebih tinggi daripada suhu akhir.

A I and II only

I dan II sahaja

B II and IV only

II dan IV sahaja

C I, II and III only

I, II dan III sahaja

D II, III and IV only

II, III dan IV sahaja

12 Which of the following informations is not needed when calculating the heat of precipitation?

Antara maklumat yang berikut, manakah

tidak diperlukan apabila mengira haba

pemendakan?

A The initial temperature of reaction.

Suhu awal tindak balas.

B The final temperature of reaction.

Suhu akhir tindak balas.

C The concentration of reactants.

Kepekatan bahan.

D The density of products.

Ketumpatan hasil.

13 The chemical equation shows the formation of lead(II) sulphate.

Persamaan kimia di bawah menunjukkan pembentukan plumbum(II) sulfat.

Which of the following matches is

true?

Antara yang berikut, manakah dipadankan dengan betul? Change of energy ( H) Perubahan tenaga ( H) Type of reaction Jenis tindak balas A Bond formation is greater than bond breaking.

Pembentukan ikatan adalah lebih daripada pemecahan ikatan.

Endothermic

Endotermik

B Bond breaking is greater than bond formation.

Pemecahan ikatan adalah lebih daripada pembentukan ikatan.

Endothermic

Endotermik

C Bond formation is greater than bond breaking.

Pembentukan ikatan adalah lebih daripada pemecahan ikatan.

Exothermic

Eksotermik

D Bond breaking is greater than bon formation.

Pemecahan ikatan adalah lebih daripada pembentukan ikatan.

Exothermic

Eksotermik

14 The thermochemical equation below shows the reaction between sodium sulphate and barium chloride.

Persamaan termokimia di bawah menunjukkan tindak balas antara natrium sulfat dan barium klorida.

Which of the followings indicates that it is an exothermic reaction?

Antara yang berikut, manakah menunjukkan bahawa ia adalah suatu tindak balas eksotermik?

A The decrease of the temperature.

Penurunan suhu.

B The increase of the temperature.

Peningkatan suhu.

C The formation of precipitate.

Pembentukan pemendakan.

D The use of the energy.

Penggunaan tenaga.

15

The temperature of the mixture increases from 28 °C to 41 °C. What is the enthalpy change for the reaction?

[Specific heat capacity of solution = 4.0 J kg–1_°C–1_{; density of solution =}

1.0 g cm–3_]

Suhu campuran meningkat dari 28 °C kepada 41 °C. Apakah perubahan tenaga bagi tindak balas ini?

[Muatan haba tentu larutan = 4.0 J kg–1_°C–1_;

ketumpatan larutan = 1.0 g cm–3_]

A 52 kJ mol–1 _{B –52 kJ mol}–1

C –104 kJ mol–1 _{D 104 kJ mol}–1

16 When 50 cm3_{of 1.5 mol dm}–3_of

silver nitrate is added to 50 cm3_of

1.5 mol dm–3_{of sodium chloride, the}

heat of precipitation is –80 kJ mol–1_.

What is the change of the temperature?

[Specific heat capacity of solution = 4 J g–1_°C–1_]

Apabila 50 cm3_{argentum nitrat 1.5 mol dm}–3

ditambahkan kepada 50 cm3_{natrium klorida}

1.5 mol dm–3_{, haba pemendakan ialah –80 kJ}

mol–1_{. Apakah perubahan suhu?}

[Muatan haba tentu larutan = 4 J g–1_°C]

A 10 °C B 15 °C C 20 °C D 25 °C

17 The following thermochemical equation shows the precipitation of lead(II) sulphate.

Persamaan termokimia yang berikut menunjukkan pemendakan plumbum(II) sulfat.

How much heat is given off if 4.24 g of lead(II) sulphate is formed?

(3)

TOPICAL TEST 4: THERMOCHEMISTRY

UJIAN TOPIKAL 4: TERMOKIMIA

[Relative atomic mass = O, 16; S, 32; Pb, 207]

Berapakah haba yang telah dibebaskan jika 4.24 g plumbum(II) sulfat dibentuk? [Jisim atom relatif = O, 16; S, 32; Pb, 207]

A 70 J B 700 J C –70 J D –700 J

18 When 100 cm3_{of 0.5 mol dm}–3

lead(II) nitrate solution is added to 70 cm3_{of 1.5 mol dm}–3_potassium

chromate(VI) solution, what is the heat of precipitation if the temperature increases by 12 °C? [Specific heat of water = 4.2 J g–1_°C–1_]

Apabila 100 cm3_{larutan plumbum(II) nitrat}

0.5 mol dm–3_{ditambahkan kepada 70 cm}3

larutan kalium kromat(VI) 1.5 mol dm–3_,

apakah haba pemendakan jika suhu bertambah sebanyak 12 °C?

[Muatan haba tentu air = 4.2 J g–1_°C–1_]

A kJ mol–1

B kJ mol–1

C kJ mol–1

D kJ mol–1

19 Diagram 3 shows the energy level for a reaction.

Rajah 3 menunjukkan gambar rajah aras tenaga bagi suatu tindak balas.

Diagram 3 Rajah 3

Calculate the increase in temperature if excess Q powder is added to 60 cm3 _{of 0.5 mol dm}–3_{R salt solution.}

[Specific heat capacity = 4.2 J g–1_°C– 1_]

Hitungkan penambahan suhu jika serbuk Q berlebihan ditambahkan kepada 60 cm3

larutan garam R 0.5 mol dm–3_.

[Muatan haba tentu = 4.2 J g–1_°C–1_]?

A 20.8 °C C 37.0 °C B 35.5 °C D 41.9 °C 20

Which of the following statements about the reaction are true?

benar tentang tindak balas di atas?

I The colour of the solution changes from green to colourless.

Warna larutan akan berubah dari hijau ke tidak berwarna.

II Iron is displaced from iron(II) chloride solution.

Ferum disesarkan daripada larutan ferum(II) klorida.

III Yellow powder is produced.

Serbuk kuning dihasilkan.

IV y amount of energy is always released when magnesium reacts with iron(II) chloride.

Apabila magnesium bertindak dengan ferum(II) klorida, amaun tenaga y akan selalu dibebaskan.

A I and II only

I dan II sahaja

B II and IV only

II dan IV sahaja

C II, III and IV only

II, III dan IV sahaja

D I, II and IV only

I, II dan IV sahaja

21 Which of the following is not true about the heat of displacement?

Antara yang berikut, manakah tidak benar tentang haba penyesaran?

A Heat is released in the reaction.

Haba dibebaskan dalam tindak balas.

B Metal is displaced from its salt solution.

Logam disesarkan daripada larutan garamnya.

C The metal to be displaced is more electropositive.

Logam yang disesarkan adalah lebih elektropositif.

D The temperature of the solution will be increased.

Suhu larutan akan bertambah.

22 When 1.5 g of magnesium powder is added to 100 cm3_{of 1.5 mol dm}–3

copper(II) sulphate solution, the temperature increases from 25 °C to 38° C. What is the heat of displacement for the reaction? [Relative atomic mass of Mg = 24; Specific heat of water = 4.2 J g–1_°C–1_]

Apabila 1.5 g serbuk magnesium ditambahkan kepada 100 cm3_larutan

kuprum(II) sulfat 1.5 mol dm–3_{, suhunya}

bertambah dari 25 °C ke

38 °C. Apakah haba penyesaran tindak balas?

[Jisim atom relatif Mg = 24; Muatan haba tentu air = 4.2 J g–1_°C–1_]

A 25.40 kJ mol–1 _{B 87.40 kJ mol}–1

C 36.40 kJ mol–1 _{D 70.80 kJ mol}–1

23

Calculate the moles of copper displaced when 95 kJ of heat is produced.

Hitungkan bilangan mol kuprum yang disesarkan apabila sebanyak 95 kJ haba dihasilkan.

A 0.2 mole mol B 0.3 mole mol

C 0.5 mole mol D 1.0 mole mol

24 Which of the following energy diagrams represents the reaction between zinc and copper(II) sulphate?

Antara gambar rajah aras tenaga yang berikut, manakah mewakili tindak balas antara zink dengan kuprum(II) sulfat?

A B C D 170 x 4.2 x 12 1000 100 x 4.2 x 12 170 170 x 4.2 x 12 1000 x 0.5 170 x 4.2 x 12 1000 x1.5

(4)

TOPICAL TEST 4: THERMOCHEMISTRY

UJIAN TOPIKAL 4: TERMOKIMIA

25 Which of the following reactions produces the highest amount of heat of displacement?

Antara tindak balas yang berikut, manakah menghasilkan amaun haba penyesaran yang paling tinggi?

A Fe (s) + CuSO4 (aq)

FeSO4 (aq) + Cu (s)

Fe (p) + CuSO4 (ak) FeSO4 (ak) +

Cu (p)

B Sn (s) + CuSO4 (aq)

SnSO4 (aq) + Cu (s)

Sn (p) + CuSO4 (ak) SnSO4 (ak) +

Cu (p)

C Zn (s) + CuSO4 (aq)

ZnSO4 (aq) + Cu (s)

Zn (p) + CuSO4 (ak) ZnSO4 (ak) +

Cu (p)

D Mg (s) + CuSO4 (aq)

MgSO4 (aq) + Cu (s)

Mg (p) + CuSO4 (ak) MgSO4 (ak) + Cu

(p)

26 Diagram 4 shows the energy level diagram for the reaction between magnesium and iron(II) sulphate.

Rajah 4 menunjukkan gambar rajah aras tenaga bagi tindak balas antara magnesium dengan larutan ferum(II) sulfat.

When excess magnesium powder is added into 150 cm3_{of iron(II) sulphate}

solution, the temperature increases by 16 °C. What is the mass of magnesium dissolved?

[Relative atomic mass of Mg = 24; Specific heat of water = 4.2 J g–1_°C–1_]

Apabila serbuk magnesium yang berlebihan ditambahkan kepada 150 cm3_larutan

ferum(II) sulfat, suhunya bertambah sebanyak 16 °C. Berapakah jisim magnesium yang terlarut?

[Jisim atom relatif Mg 24; Muatan haba tentu air = 4.2 J g–1_°C–1_]

A B C D

27 1.5 mol dm–3_{of sodium hydroxide}

solution is mixed with 1.5 mol dm–3

sulphuric acid. Which of the following mixtures will result in the highest temperature?

Larutan natrium hidroksida 1.5 mol dm–3

dicampurkan kepada asid sulfurik 1.5 mol dm–3_{. Antara yang berikut, manakah akan}

menghasilkan suhu yang paling tinggi?

Volume of 1.5 mol dm–3

sodium hydroxide

solution

Isi padu larutan natrium hidroksida 1.5 mol dm–3 Volume of 1.5 mol dm–3 sulphuric acid solution

Isi padu larutan asid sulfurik 1.5 mol dm–3 A 25 25 B 50 25 C 25 50 D 50 50

28 Diagram 5 shows the energy level between an acid and alkali.

Rajah 5 menunjukkan gambar rajah aras tenaga antara suatu asid dan suatu alkali.

Which of the following acid can be used to replace hydrochloric acid solution?

Antara asid yang berikut, manakah boleh menggantikan larutan asid hidroklorik?

A Ethanoic acid, CH3COOH

Asid etanoik, CH3COOH

B Nitric acid, HNO3

Asid nitrik, HNO3

C Sulphuric acid, H2SO4

Asid sulfurik, H2SO4

D Phosphoric acid, H3PO4

Asid fosforik, H3PO4

29 The heat of neutralisation between hydrochloric acid and sodium hydroxide is higher than the reaction between ethanoic acid and sodium hydroxide because

Haba peneutralan bagi tindak balas antara asid hidroklorik dan natrium hidroksida adalah lebih tinggi daripada tindak balas antara asid etanoik dengan natrium hidroksida kerana

A sodium hydroxide is a strong alkali.

natrium hidroksida adalah alkali kuat.

B hydrochloric acid produces fewer hydrogen ions.

asid hidroklorik menghasilkan ion hidrogen yang lebih sedikit.

C ethanoic acid dissociate only partially in water.

asid etanoik hanya memecah separa dalam air.

D ethanoic acid is insoluble.

asid etanoik adalah tidak larut.

30 100 cm3_{of orange juice is added to 300}

cm3_{of fresh milk. If the temperature}

raises by 5° C, calculate the change of heat.

[Specific heat capacity of milk shake = c J g–1_°C–1_]

100 cm3_{jus oren ditambahkan kepada 300}

cm3 _{susu segar. Jika suhu meningkat sebanyak}

5° C, hitungkan perubahan haba.

[Muatan haba tentu campuran: c J g–1_°C–1_]

A 80c J C 2000c J B 1600c J D 2500c J 31 y kJ of heat is produced when 40 cm3 _of

hydrochloric acid is added with 25 cm3_{of 1 mol dm}–3_{sodium chloride}

solution. What is the volume of 0.5 mol dm–3_{sulphuric acid needed to}

be added to the same concentration of sodium chloride to produce y kJ of heat?

y kJ haba dihasilkan apabila 40 cm3_asid

hidroklorik ditambahkan kepada 25 cm3

larutan natrium klorida 1 mol dm–3_{. Apakah}

isi padu asid sulfurik 0.5 mol dm–3_yang

diperlukan untuk ditambahkan kepada natrium klorida yang berkepekatan sama untuk menghasilkan y kJ haba?

A 20 cm3 _{C 100 cm}3

B 40 cm3 _{D 125 cm}3

32 Diagram 6 shows the graph of heat combustion of alcohols against number of carbon per molecule alcohol.

Rajah 6 menunjukkan graf haba pembakaran alkohol terhadap bilangan karbon per molekul alkohol.

What is the amount of heat energy released during the combustion of 5.0 g ethanol, C2H5OH?

Apakah jumlah tenaga haba yang dilepaskan semasa pembakaran 5.0 g etanol, C2H5OH?

A 57.0 kJ C 137.1 kJ B 108.2 kJ D 149.0 kJ 24 x 150 x 4.2 16 x 199.5 24 x 150 x4.2x 16 199.5 x 1000 150 x 4.2 x 16 199.5 x 24 150 x 4.2 x 16 199.5 x 1000 x 24

(5)

TOPICAL TEST 4: THERMOCHEMISTRY

UJIAN TOPIKAL 4: TERMOKIMIA

33

The equation shows the combustion of methanol, CH3OH, in excess oxygen.

What is the mass of methanol used if the methanol is burnt completely to produce

y kJ of heat?

[Relative molecular mass of methanol = 32]

Persamaan di atas menunjukkan pembakaran metanol, CH3OH, dalam oksigen berlebihan.

Apakah jisim metanol yang digunakan jika metanol dibakar dengan lengkap untuk menghasilkan y kJ haba?

[Jisim molekul relatif metanol = 32]

A g B × 32 g C g D g 34 Table 1 shows the heat of combustion

for methanol and propanol.

Jadual 1 menunjukkan haba pembakaran bagi metanol dan propanol.

Alcohol

Alkohol Heat of combustion/_{kJ mol}–1

Haba pembakaran/ kJ mol–1

Methanol

Metanol –715

Propanol

Propanol –2010

Table 1 Jadual 1

Which of the following is most likely with the heat of combustion –1371 kJ?

Antara yang berikut, manakah mungkin mempunyai haba pembakaran –1371 kJ?

A Ethanol C Pentanol

Etanol Pentanol

B Butanol D Hexanol

Butanol Heksanol

35

According to the equation above,

calculate the heat energy released if 30 g of butanol is used.

[Relative atomic mass = H, 1; C, 12; O,16]

Berdasarkan persamaan di atas, hitungkan tenaga haba yang dibebaskan jika 30 g butanol digunakan. [Jisim atom relatif = H, 1; C, 12; O, 16]

A 502.80 kJ B 770.00 kJ C 980.72 kJ D 1083.65 kJ

36 The heat of combustion of ethanol is -1371 kJ mol–1_{. If 3 g of ethanol is burnt}

to heat up 300 cm3_{of water, calculate the}

increase in temperature.

[Relative atomic mass = H, 1; C, 12; O, 16; Specific heat capacity of water = 4.2 J g–1_°C–1_]

Haba pembakaran alkohol ialah -1 371 kJ mol–1_.

Jika 3 g etanol dibakar untuk memanaskan 300 cm3_{air, hitungkan penambahan suhu .}

[Jisim atom relatif = H, 1; C, 12; O, 16; Muatan haba tentu air = 4.2 J g–1_°C–1_]

A 24 °C C 80 °C B 71 °C D 95 °C

1 An experiment is carried out to determine the heat of precipitation. When 50 cm3_{of 0.5 mol dm}–3_{sodium chloride}

solution is poured into a plastic cup containing 50 cm3_{of 0.5}

mol dm–3_{silver nitrate solution, a white precipitate is}

formed and the temperature of the solution increased by 4 °C.

[Specific heat capacity of water = 4.2 J g–1_°C–1_]

Satu eksperimen telah dijalankan untuk menentukan haba pemendakan. Apabila 50 cm3_{larutan natrium klorida 0.5 mol dm}–3_{dituangkan ke dalam}

sebuah cawan plastik yang mengandungi 50 cm3_{larutan argentum nitrat}

0.5 mol dm–3_{, suatu mendakan putih terbentuk dan suhu larutan itu}

meningkat sebanyak 4 °C.

[Haba muatan tentu air = 4.2 J g–1_°C–1_]

(a) Give the definition of heat of precipitation.

Berikan definisi bagi haba pemendakan.

________________________________________________________

[1 mark / 1 markah_]

(b) Name the white precipitate that is formed.

Namakan mendakan putih yang terbentuk.

________________________________________________________

[2 marks / 2 markah_]

(c) Write the ionic equation for the reaction.

Tuliskan persamaan ion tindak balas itu.

________________________________________________________

(d) Calculate the heat change for this experiment.

Hitungkan perubahan haba bagi eksperimen ini.

________________________________________________________

(e) Calculate the heat of precipitation for this experiment.

Hitungkan haba pemendakan bagi eksperimen ini.

________________________________________________________

(f) Why plastic cup is used instead of glass cup?

Mengapakah cawan plastik dan bukannya cawan kaca digunakan?

________________________________________________________

(g) Predict the temperature change if 0.5 mol dm–3_sodium

chloride is replaced by 0.5 mol dm–3 _potassium

chloride.

Ramalkan perubahan suhu jika natrium klorida 0.5 mol dm–3

digantikan dengan kalium klorida 0.5 mol dm–3_.

________________________________________________________

2 Table 1 shows the heat of combustions of three types of alcohol.

Jadual 1 menunjukkan haba pembakaran bagi tiga jenis alkohol.

Alcohol

Alkohol Molecular_formulae Formula molekul

Heat of combustion/ kJ mol–1

Haba pembakaran/ kJ mol–1

Ethanol

Etanol C2H5OH –1371

Propanol

Propanol

C3H7OH –2010

PAPER 2 KERTAS 2 SECTION A BAHAGIAN A

yx 32y y 32y y x 32 xy

(6)

TOPICAL TEST 4: THERMOCHEMISTRY

UJIAN TOPIKAL 4: TERMOKIMIA

Butanol

Butanol C4H9OH –2673

(a) (i) Plot a graph of the heat of combustion against the number of carbon atoms.

Plotkan satu graf haba pembakaran melawan bilangan atom karbon.

(ii) From the graph, determine the heat of combustion for methanol, CH3OH.

Daripada graf itu, tentukan haba pembakaran bagi metanol, CH3OH.

___________________________________________________

(b) Why does the heat of combustion increase as the number of carbon atoms per molecule increases?

Mengapakah haba pembakaran bertambah apabila bilangan atom karbon per molekul bertambah?

________________________________________________________

(c) (i) Calculate the heat released when 7.5 g of ethanol is burnt completely in the air.

Hitungkan haba yang dibebaskan apabila 7.5 g etanol dibakar dengan lengkap dalam udara.

___________________________________________________

(ii) If the heat released in (c) (i) is used to heat x cm3

of water, the temperature of water increases from 25 °C to 40 °C. What is the value of x?

Jika haba yang dibebaskan pada (c) (i) digunakan untuk memanaskan x cm3_{air, suhunya meningkat dari 25° C ke 40}

°C. Apakah nilai x?

___________________________________________________

(iii) Write the equation for the combustion of ethanol in air.

Tuliskan persamaan bagi pembakaran etanol dalam udara.

___________________________________________________

3 Diagram 1 shows the energy level for the reaction between 100 cm3_{of dilute hydrobromic acid solution and 100 cm}3_of

sodium nitrate solution.

Rajah 1 menunjukkan aras tenaga bagi tindak balas antara 100 cm3_{larutan asid hidrobromik cair dengan 100 cm}3_{larutan natrium}

nitrat.

(a) What is the name for this reaction?

Apakah nama tindak balas ini?

_______________________________________________________

(b) Write an ionic equation for the reaction.

Tuliskan satu persamaan ion bagi tindak balas ini.

________________________________________________________

(c) Name the type of bond formed in the molecules that causes release of heat energy.

Namakan jenis ikatan yang terbentuk dalam molekul yang menyebabkan pembebasan tenaga haba.

________________________________________________________

(d) The concentration used in the mixture for both solutions is the same. What is the heat released if the temperature increased from 25°C to 38°C?

Kepekatan yang digunakan dalam campuran ini bagi kedua-dua larutan ialah sama. Apakah haba yang dibebaskan jika suhu meningkat dari 25°C kepada 38°C?

_______________________________________________________

(e) If the same volume and concentration of sulphuric acid, H2SO4 is used to replace hydrobromic acid, will the heat

of reaction remain the same? Explain and write the thermochemical reaction for this reaction.

Jika isi padu dan kepekatan asid sulfurik, H2SO4 yang sama

digunakan untuk menggantikan asid hidrobromik, adakah haba tindak balas kekal sama? Terangkan dan tuliskan tindak balas termokimia bagi tindak balas ini.

_______________________________________________________

(f) Give one example of weak acid.

Berikan satu contoh asid lemah.

_______________________________________________________

4 Fuels are substances that react chemically with another substance to produce heat energy.

Bahan api ialah bahan yang bertindak balas secara kimia dengan bahan lain untuk menghasilkan tenaga haba.

(a) The chemical reaction of sodium ethanoate is used to produce heat in one type of hot pack. Is the heat produced considered as the heat of combustion?

Tindak balas kimia natrium etanoat digunakan untuk menghasilkan haba dalam satu bentuk pek panas. Adakah haba yang dihasilkan dianggap sebagai haba pembakaran?

_______________________________________________________

(b) (i) Name two non-renewable sources of energy.

Namakan dua sumber tenaga yang tidak boleh diperbaharui.

___________________________________________________

(ii) State two negative effects of the use of non-renewable source of energy.

Nyatakan dua kesan negatif penggunaan sumber tenaga yang tidak boleh diperbaharui.

___________________________________________________

(c) Name four renewable sources of energy.

Namakan empat sumber tenaga yang boleh diperbaharui.

(7)

TOPICAL TEST 4: THERMOCHEMISTRY

UJIAN TOPIKAL 4: TERMOKIMIA

5 (a) (i) Give two examples of exothermic reaction and

two examples of endothermic reaction.

Berikan dua contoh tindak balas eksotermik dan dua contoh tindak balas endotermik.

[4 marks / 4 markah

(ii) Explain exothermic and endothermic reactions by drawing energy level diagram from one of the examples you have given above.

Terangkan tindak balas eksotermik dan endotermik dengan melukiskan gambar rajah aras tenaga bagi salah satu contoh yang anda berikan di atas.

(b) An experiment was carried out to determine the heat of combustion of methanol. Table 2 shows the details for the experiment.

Satu eksperimen dijalankan untuk menentukan haba pembakaran metanol. Jadual 2 menunjukkan maklumat tentang eksperimen ini.

Volume of water (cm3₎

Isi padu air (cm3₎ 150

Mass of spirit lamp before combustion (g)

Jisim lampu pelita sebelum pembakaran (g) 125.75

Mass of spirit lamp after combustion (g)

Jisim lampu pelita selepas pembakaran (g) 123.00

Initial temperature of water (°C)

Suhu awal air (°C) 25.0

Highest temperature of water (°C)

Suhu tertinggi air (°C) 54.0

(i) Draw a set-up apparatus for this experiment.

Lukiskan susunan radas bagi eksperimen ini.

(ii) State two precaution steps.

Nyatakan dua langkah berjaga-jaga.

(iii) Calculate the heat of combustion of methanol. [Specific heat capacity of water = 4.2 J g–1_°C–1_;

Relative atomic mass = H, 1; C, 12; O, 16]

Hitungkan haba pembakaran metanol.

[Muatan haba tentu air = 4.2 J g–1_°C–1_{; Jisim atom relatif =}

H, 1; C, 12; O, 16]

6 (a) Explain the following:

Terangkan yang berikut:

(i) Ice cubes melt when kept outside the refrigerator.

Ketulan ais melebur apabila disimpan di luar peti sejuk.

(ii) Reaction 1:

Tindak balas 1:

HCl (aq) + NaOH (aq) NaCl (aq) + H2O ()

HCl(ak) + NaOH (ak) NaCl (ak) + H2O (ce)

H = –57.3 kJ mol–1

H = –57.3 kJ mol–1

Reaction 2:

Tindak balas 2:

CH3COOH (aq) + NaOH (aq)

CH3COONa (aq) + H2O ()

CH3COOH (ak) + NaOH (ak) CH3COONa (ak) + H2O

(ce)

H = –55.2 kJ mol–1

H = –55.2 kJ mol–1

The heat of neutralisation for reaction 1 is higher than reaction 2. Explain.

Haba peneutralan bagi tindak balas 1 adalah lebih tinggi daripada tindak balas 2. Terangkan.

(b) An experiment was carried out to determine heat of neutralisation by adding 100 cm3_{of 0.5 mol dm}–3

potassium hydroxide to 100 cm3_{of 0.5 mol dm}–3_nitric

acid. Table 3 shows the results for the experiment.

Satu eksperimen dijalankan untuk menentukan haba peneutralan dengan menambahkan 100 cm3_{, kalium hidroksida 0.5 mol dm}–3

kepada 100 cm3_{asid nitrik 0.5 mol dm}–3_{. Jadual 3 menunjukkan}

keputusan bagi eksperimen ini.

Initial temperature of KOH (°C)

Suhu awal KOH (°C) 25

Initial temperature of HNO3 (°C)

Suhu awal HNO3 (°C)

25 Highest temperature of mixture (°C)

Suhu tertinggi bagi campuran (°C) 32

(i) State the strength of the acid and alkali.

Nyatakan kekuatan asid dan alkali.

[1 mark / 1 markah

(ii) Calculate the heat of neutralisation.

Hitungkan haba peneutralan bagi tindak balas ini.

(iii) Draw an energy level diagram for the reaction.

Lukiskan satu gambar rajah aras tenaga bagi tindak balas ini. [2 marks / 2 markah

7 SECTION C BAHAGIAN C SECTION B BAHAGIAN B

(8)

TOPICAL TEST 4: THERMOCHEMISTRY

UJIAN TOPIKAL 4: TERMOKIMIA

The thermochemical equation shows a displacement reaction.

Persamaan termokimia di atas menunjukkan satu tindak balas penyesaran.

(a) Define heat of displacement by using energy level diagram.

Definisikan haba penyesaran dengan menggunakan gambar rajah aras tenaga.

(b) (i) Draw a set-up apparatus for this experiment.

Lukiskan susunan radas bagi eksperimen ini.

(ii) State three observations that can be obtained in this experiment.

Nyatakan tiga pemerhatian yang boleh diperhatikan dalam eksperimen ini.

(iii) State two precaution steps.

Nyatakan dua langkah berjaga-jaga.

_{[2 marks /}2 markah_]

(iv) Write the ionic equation for this experiment.

Tuliskan persamaan ion bagi eksperimen ini.

(v) State the criteria of copper in order to be displaced by zinc. Give one example of metal that can be used to replace zinc.

Nyatakan kriteria kuprum supaya boleh disesarkan oleh zink. Berikan satu contoh logam yang boleh digunakan untuk menggantikan zink.

(vi) Calculate the change in temperature if 1 g of zinc (in excess) is added to 50 cm3_{of 0.2 mol dm}–3

copper(II) sulphate solution. Explain why zinc is used in excess.

[Specific heat of solution: K]

Hitungkan perubahan suhu jika 1 g zink (berlebihan) ditambahkan kepada 50 cm3_{larutan kuprum(II) sulfat 0.2 mol}

dm–3_{. Terangkan mengapa zink digunakan dalam berlebihan.}

[Haba muatan tentu larutan: K]

1 Diagram 1 shows the apparatus set-up for two experiments

to determine the heat of neutralisation.

Rajah 1 menunjukkan susunan radas bagi dua eksperimen untuk menentukan haba peneutralan.

Experiment I

Eksperimen I

Reaction between 50 cm3_{of sodium hydroxide solution,}

NaOH, 1.0 mol dm–3_{and 50 cm}3_{of ethanoic acid,}

CH3COOH, 1.0 mol dm–3.

Tindak balas antara 50 cm3_{larutan natrium hidroksida, NaOH,}

1.0 mol dm–3_{dengan 50 cm}3_{asid etanoik, CH}

3COOH, 1.0 mol dm–3.

Initial temperature of the mixture:

Suhu awal campuran:

__________°C Highest temperature achieved by the mixture:

Suhu tertinggi campuran:

__________°C Change in temperature: Perubahan suhu: ___________°C Experiment II Eksperimen II

Reaction between 50 cm3_{of sodium hydroxide, NaOH,}

1.0 mol dm–3_{and 50 cm}3_{of nitric acid, HNO}

3, 1.0 mol

dm–3_.

Tindak balas antara 50 cm3_{larutan natrium hidroksida, NaOH,}

1.0 mol dm–3_{dengan 50 cm}–3_{asid nitrik, HNO}

3, 1.0 mol dm–3.

Initial temperature of the mixture : T1°C

Suhu awal campuran:

Highest temperature achieved by the mixture : T2°C

Suhu tertinggi dicapai oleh campuran:

Change in temperature : T3°C

Perubahan suhu:

(a) Write the initial and the highest temperature of the mixture and change in temperature for Experiment I in Diagram 1.

Tuliskan suhu awal dan suhu tertinggi campuran serta perubahan suhu untuk Eksperimen I dalam Rajah 1.

(9)

TOPICAL TEST 4: THERMOCHEMISTRY

UJIAN TOPIKAL 4: TERMOKIMIA

(b) Construct a table to record all the data from both experiments.

Bina satu jadual untuk merekodkan semua data dari kedua-dua eksperimen.

(c) Write one hypothesis for both experiments.

Tuliskan satu hipotesis bagi kedua-dua eksperimen.

(d) Based on the temperatures in Experiment I, predict T3

value.

Berdasarkan suhu dalam Eksperimen I, ramalkan nilai T3.

(e) Describe how you obtain value of the change in temperature.

Huraikan bagaimana anda memperoleh nilai perubahan suhu.

(f) State three observations other than the change in temperature that you could obtain in Experiment I.

Nyatakan tiga pemerhatian selain daripada perubahan suhu yang boleh diperoleh dalam Eksperimen I.

(g) State three variables that must be kept the same in this experiment.

Nyatakan tiga pemboleh ubah yang mesti dimalarkan dalam eksperimen ini.

(h) Based on Experiment I, calculate the heat of neutralisation.

Berdasarkan Eksperimen I, hitungkan haba peneutralan.

(i) Predict the heat of neutralisation for Experiment II and compare to heat of neutralisation Experiment I. Explain your answer.

Ramalkan haba peneutralan bagi Eksperimen II dan bandingkan dengan haba peneutralan bagi Eksperimen I. Terangkan jawapan anda.

(j) Give the operational definition for the heat of neutralisation.

Beri definisi secara operasi bagi haba peneutralan.

(k) The experiment is repeated using the hydrochloric acid. The values of the heat of neutralisation of these acids are shown in Table 1. Complete Table 1 by classifying whether the acids are strong acid or weak acid.

Eksperimen itu diulangi dengan menggunakan asid hidroklorik. Nilai haba peneutralan bagi asid-asid ini ditunjukkan dalam Jadual 1. Lengkapkan Jadual 1 dengan mengelaskan asid-asid tersebut kepada asid kuat atau lemah.

Name of acid

Nama asid

Heat of neutralisation/ kJ mol–1

Haba peneutralan/kJ mol–1

Type of acid Jenis asid Ethanoic acid Asid etanoik –50.3 Nitric acid Asid nitrik –57.2 Hydrochloric acid Asid hidroklorik –57.3 Table 1 Jadual 1 [3 marks / 3 markah_]

2 Diagram 2 shows the apparatus set-up of an experiment to compare the heat of combustion of methanol and ethanol.

Rajah 2 menunjukkan susunan radas bagi eksperimen untuk membandingkan haba pembakaran antara metanol dengan etanol

Table 2 shows the results obtained from Experiment I (the heat of combustion of methanol) and Experiment II (the heat of combustion of ethanol).

Jadual 2 menunjukkan keputusan Eksperimen I (haba pembakaran metanol) dan Eksperimen II (haba pembakaran etanol).

Experiment I

Eksperimen I Experiment IIEksperimen II

Initial temperature of water:

Suhu awal air:

__________°C

Initial temperature of water:

Suhu awal air:

___________°C

Highest temperature of water:

Suhu tertinggi air:

_____________ °C

Highest temperature of water:

Suhu tertinggi air:

____________ °C

Initial mass of spirit lamp and methanol:

Jisim awal pelita dan metanol:

_________g

Initial mass of spirit lamp and ethanol:

Jisim awal pelita dan etanol:

(10)

TOPICAL TEST 4: THERMOCHEMISTRY

UJIAN TOPIKAL 4: TERMOKIMIA

Final mass of spirit lamp and methanol:

Jisim akhir pelita dan metanol:

________g

Final mass of spirit lamp and ethanol:

Jisim akhir pelita dan etanol:

_______g

(a) Fill in the readings of the temperature and the mass of spirit lamp and alcohol into Table 2.

Isikan bacaan suhu dan jisim pelita dan alkohol ke dalam Jadual 2.

(b) According to the information in Table 2, complete the table below.

Berdasarkan kepada maklumat dalam Jadual 2, lengkapkan jadual di bawah.

Manipulated variable:

Pemboleh ubah dimanipulasikan:

(i) How to manipulate variables?

Bagaimana untuk memanipulasikan pemboleh ubah?

Responding variable:

Pemboleh ubah bergerak balas: (ii) What to observe in the _{responding variable?} Apa yang diperhatikan bagi pemboleh ubah bergerak balas?

Constant variable: (iii) How to maintain the

Pemboleh ubah yang

dimalarkan: controlled variable?_{Bagaimana untuk} mengekalkan pemboleh ubah dimalarkan?

(c) (i) Calculate the energy change in the Experiment I and II.

Hitungkan perubahan tenaga dalam Eksperimen I dan II.

[Given: Energy change = mc ; Specific heat capacity of water, c = 4.2 J g–1 _°C–1_]

[Diberi: Perubahan tenaga = mc ; Muatan haba tentu air, c = 4.2 J g–1 _°C–1_]

(ii) Calculate the number of moles of methanol and ethanol burnt in this experiment.

Hitungkan bilangan mol metanol dan etanol yang terbakar dalam eksperimen ini.

[Molar mass of methanol = 32 g mol–1_{; Molar}

mass of ethanol = 46 g mol–1_]

[Jisim molar metanol = 32 g mol–1_{; Jisim molar etanol =}

46 g mol–1_]

(iii) Calculate the heat of combustion of ethanol in this experiment.

Hitungkan haba pembakaran etanol dalam eksperimen ini.

(d) Predict the heat of combustion of methanol compare to the heat of combustion of ethanol.

Ramalkan haba pembakaran metanol berbanding dengan haba pembakaran etanol.