r (-l -E - EPrints USM

UNIVERSITI SAINS TVIALAYSTA

Peperiksaan Semester Kedua

Sidang Akademik t993 /94

April 1994

KFA 2J4 - Kimia Fizik I KFI 2?4 - ^Kimia. Fizik I

Masa : (3 ^jam)

,Jawab

Hanya ,Jawab

Kertas

sebarang lLgA ^soalan.

LIMA jawapan yang pertama sahaja akan diperiksa.

tiap-tiap soalan pada muka surat yang baru.

ini mengandungi'TU,fllH soalan semuanya {T muka surat}

(a) Bermula dari t,akrifan dan hukum-hukum termodinamik, terbitkan ^persamaan keadaan termodinamik yang berikut:

ffi) r (-l -E

Satu mol _Eas dikembangkan pad.a o oc d.ari l_O atm ke L atm

secara tak berbalih menentang tekanan l_uar 1 agm. Jika gas

mengj-kuti persamaan keadaan, pv - ^{RT +} bp, kiralah AU, Ag

dan AC bagi ^proses lb = ^{30 cm3 moL-l1}

(50 _markah)

555

{b)

{KV$ 274)

(KFr ₂₇₄₎

saEu ^mo1 oksigen disejukkan dari 2g8 K ke oksigen ^cecair pada 90.1-9 K. Kiralah As (sistem) dan As ^{(alam semesta)} jika proses dilakukan secara (i) berbalik, iii) tak berbalik dengan meletakkan stas itu di dalam suatu ^bekas yang mengandungi hidrogen cecair pada L3.96 K'

Untuk gas oksigen

;

_"p =(gO-5x10"T)'fK-^{-? -1}

(pengwapan) pada takat didih ^normal,

= ⁵⁸⁵⁰ ,I mol -.

dan AS 90. L9 K

z. (a)

(40 markah)

BermuJa dengan ^hukum kedua, terbitkan kriLeria bagi perubahan sponLan dan keseimbangan unluk suatu sistem tertutup pada suhu dan isipadu ^tetap.

(30 _markah)

Perbimbangkan tindak balas dan data bagi ^{zaE-zax pada}

keadaan piawainya dan suhu 298 K:

2so3 (g) ₌ 2So2{9) + o, ^(S)

(b)

nxlfr<.r ^mol-1

to7; r-1

^mor-1

so2 {g) -296

248

so3 (s) -395

256

"2'z _'

205

(i) Bolehkah bindak balas berlaku ^{pada 298 K? Terangkan.}

.4

556

dan Aeo pada 600 K.

(KFA 2?4) (KF't 274',,

?erangkan anggapan

(ii)

Kiralah

I!,

^K"

yang digunakan

\4,l

(iii) Kiralah darjah penceraian pada 500 K dan tekanan

1 ^atm.

(70 _markah)

Pada suhu yang sederhana timah berada dalam dua bentuk allotrop, timah putih dan tsimah kelabu. Peralihan di antara dua bentuk ini berlaku pada t3 ^oC dan tekanan atmosfera d.an

perubahan ent,alpi untuk

sn ^(kelabu) __| sn ^(purih)

ialah 2.5 k,f mol-l ^pad.a suhu peralihan. Terbitkan persamaan

Clapeyron yang sesuai bagi sisEem ini- dan kiralah tekanan minimum yang dikenakan ke atas timah putsih untuk menghalang pembentukan Eimah kelabu pada I oC. rTelaskan sebarang anggapan yang digunakan.

[Ketumpatan timah ke]abu dan timah putih masj-ng-masing

ialah 5.7s dan ⁷ .zB g cm-31 ^.

{50 markah)

557

{KrA ²⁷⁴⁾ (KFr 274)

(b) Satu mol gaE tertentu mengikuti persamaan keadaan

P? = ^{RT {1} + 3.55 x 1o-s P).

Terbitkan ^persamaan untuk menyatakan pekali kefugasan gas

itu dan kiralah kefugasan gas pada 150 K dan 100 ^aLm.

(40 _markah)

4. (a) Isipadu V, bagi suatu larutan ^{NaCl pada} 25 oC dinyatakan oleh ^{persamaan berikut :}

v = ^{1002,.9 + 15.4 m + Z"t *3/2) _"*3

Dalam persamaan ini, ^m ialah kemolalan ^NaCl.

{i) Kiralah isipadu molar separa bagi ^{NaC} dan} air untuk 2 mol kg-1 larutan.

(iii) Kiralah isipadu molar ketara, ketumpatan dan kemolaran bagi 2 mol kg-l l-arutan

{iii) ,Jika 5.85 g Nacl- dilarutkan di dalam 500 g air untuk membentuk larutan, berapakah perubahan dalam isipadu bagi ^proses pencampuran.

[Kebumpatan NaCl dan air masing-masing ialah 2.20 ^dan 0.98 g cm-31 ^.

{50 ^markah)

5s8

(b)

(KFA 274)

(KFI _2?4)

Pada 298 K; Lekaaan wap x dan Y masing-masing ialah 295 dan

103 mm Hg. Pada suhu itu, tekanan wap bagi suabu larutan yang mengandungi 1 mol x dan 4 mol Y ialah 226 mm Hg.

Pecahan moI Y dalam fasa wap ialah 0.Og untuk larutan tersebut.

/i \ Kiralah pekali keakLifan X dan Y di dalam larutan.

(ii) TerbiE,kan persamaan unbuk tenagia bebas pensampuran,

AGri* d3n kiratah AGui* bagi larutan tersebut.

{iii) Jika larutan bersifat, unggul, kiralah larutan ^yang nendidih ^pada 298 K dan 0.5 atm.

(40 _markah)

Apakah maksud sifat-si.fat koligatif? Bermula dengan sebutan keupayaan kimia, terbitkan persamaan untuk kenaikan takab didih yang berikut:

AT5 = ^KOm

Dalam persamaan ini, ATf ialah ^kenaikan takat didih, Kb ialah pemalar kenaikan t.akat didih dan m ialah kemolalan.

Satu larutan yang mengandungi 0 _" 18 g naftalena, CfOHg dan 20 S

benaena membeku pada 5.0? oc. Takat didih normal, takat beku

normal, entalpi pengwapan dan ketumpatan benzena masing-masing

ialah 80 oc, _5"42 oc, _{30.76 k,r mol-1} d."r, 0.BB g r*-3. Kiralah (i) tekaaan wap larutan pada 80 ^oC,

(ii) takat didih larutan,

5.

55e

{KFA 2?4)

{KFr 274)

tiii)

^entalpi

(iv)

tekanan

pelakuran benzena dan

osmosis ^pada 4z ^oc.

{a)

R

(L00 narkah)

Takrifkan konduksian molar dan tunjukkan ^bagaimana konduksian molar dikaitkan dengan kelincahan j-on-ion untuk elektroliE ^1:1,.

(30 markah)

Suatu larutan ^yang meng:andungi larutan cair kuprum sulfat dielektrolisiskan dengan menggunakan elektrod-elektrod

kuprum dalam sel HitLorf.'Huraikan ^dengan ringkas mekanisme

sel tersebut.

(35 markah)

Apakah yang difahamkan oleh kekuaLan ion l-arutan elektrolit kuat?

Kiralah kekuatan ion untuk 0.005 m A12 (SO4) 3. ^TerbiEkan suatu hubungan di anLara keakEifan min, pekali keaktifan min dan kemolalan unbuk elektrolit Lersebut. Kiralah keaktifan min larutan tersebut pada 25 oc jika larutan mengikuti hukum penghadan oetrye-xii'ckel ^.

lpematar oebye-nrilke] A = 0.509 xgL/z mor-L/2 pada zs ^ocJ.

(35 _markah)

(b)

560

7" (a)

ib)

Bincangkan dengan ringkas konduksian.

(KFA 274)

(KFr ₂₇₄₎

teori

Debye-nir-ctef untuk

(30 _markah)

Daya gerak elektrik (e.m.f.) bagi sel

cd I cacr, {ak, ^{0.01- mo}} kg-1) | agcr (p) | ^ag ialah 0.7585 V pada 298 K.

Tulislah tindak balas sel dan terbiLkan persamaan

untuk daya gerak elektrik sel,

(ii) Kiralah pekali keaktifan ion min bagi O.O1 mol kg-l

CdCl2 pada 298 K.

(iii) Kiralah AG, [H dan fso bagi tindak balas sel jika pekali suhu e.m.f. bagi sel ialah -1.00 x l-0-4 V K-1.

rrf,62+7ca 2e8 Kl.

=

^-0.402e

v dan

E3f _/agcf (p)/es

=

^{0.222s V pada}

{70 markah)

ooo0ooo /.i \

561

'562

(irp,q er)+)-8

(xpr ztt+) TISIYURSIrI g*Ire _!ruAIFIA

Purrt PergrJian geiar

Kitia

"p Ji,rin

^prnoton

Fcelrr

^pleneh

Hala,Ju eehcya

Pcualar gaa

Penalar Soltrnrau

g

i

e.tnr

e.303 _FT

F

Sefst ^Atqm_vgnr Beqglg

fi t 1.0 C:l€.0 I -[€6.9

Br o

?9.9 cl - 35.5

Ag

.

_l0?,9

I'la*P3.0 K.S.l R r

_lll.O

C *16.0 g -3e.O p r

_31.0

lilai

6.oez

-

x to?3

nol-t

95r5oo c

uol-r,

atau couloub Bcr

rcL,

clchtson lr.Bo

x

lo-10 cgu

l.60 x ro-r9 c atlu

corr!.s

9.I[ x ro-S

^g

9.Il r to-3 tg

1.6?

x ro-*

_s

1.5?

x

^fO-27 fS

6.66 x

_{ro-21 crg}

! 6.6* r to-*; r

3,0

* loro

cn

c-l 3.oxlo8ng-l

8.31t,

r

^to? crg

K{ uol-r

8,3ltr J

K-l

uo1-l 0.082

f

^atu

f-I not-l

1,9p? cal

f,{ uot-l

L .38o

x to{6

erg

t(-l el*ia-l

1:380

r'to-?3

J

tr-l nolslut{

98I cn s-?

9.81 u s-2

?6 coX6

1.013 x to6 _{{yae cu-?}

10Ir325 tf n-?

0.0591 Vr

ltau

vo:!,t,

gUr

_a5 ^oC

Ie r 55.8

.[s

r ?[.g

^$n =

Fb

* 20?.0

_Xc

: I3I.l cur 63.i F :

l9,O Sislbol

tY.A F

a

fictcraaeqg

l{obor *vopitro Pcoalar ftrailey

Cre cleltroa

.Iieis

elcltron t"

cE

:

'*o816g

ts :

zb.o

118, T

UNIVERSITI SAINS MALAYSIA

Peperiksaan Semester Ked.ua

Sidang Akademik L993 / ⁹⁴

April 1994

KFE 2?2 - Matematik Untuk Kimia II

Masa : 2 ^jam

.Tawab sebarang ^EMPAT soalan'

Hanya ^EMPAT jawapan yang pertama sahaja akan diperiksa.

Jawab tiap-tiap ^{soalan pada muka} surat yang baru.

Kertas ini mengandungi !!@ ^{soalan semuanya (4 muka surat)}

1. Carikan penyelesaian bagi persamaan-persamaan berikut ^:

d2x dx

+ 2- +

do

(+n2+L)x=0

de2

/t^\ y"+4y'+4y= "-2* Y(1) = ^0, y'(1) = ^-4e'2

-y-sin2x.

(25 markah)

Tentukan jejari ketumpuan bagi siri kuasa berikut:

*2n

(c) ytt

\] L n+o

^{(n +}

r)t

(ii)

Tunjukkan bahawa x =

penyelesaian am bagi

\-.

/* n=o

n! n 3n

(KFE 272)

(6 _markah)

dan carikan

(b) 0 adalah titik biasa

persamaan berikut:

(a)

{x2+1}yr'+6xy'+6y=0

(19 _markah)

Tunjukkan bahawa y, (x) = eX ^adalah satu penyelesaian bagi ^{persamaan pembezaan}

y,,_Axy,+(Axo_2)y=O

Kemudian dapatkan penyelesaian kedua dengan kaedah pengurangan peringkat .

(15 markab)

Tuliskan nota Heisenberg.

t,entang Prinsip Ketidakpastian

(10 _markah)

(b)

's66

4. t4,/ ,Iika ^il.t1 dan V 2 adalah ^fungsi

keadaan degenerat dengran tenaganya sebarang kombinasi }inear Cr _Vl fungsi eigen ^juEa.

{KFE ²⁷² )

eigen bagi suatu E, buktikan bahawa

* C2 Vz ^adalah {5 markah}

(l-0 markah)

satu dimensi

ialah

(b) Suatu operator R ditakrifkan sebagai operator Hermitian jika operator itu memenuhj- persamaan

I il**? ,r,, dr

I -

^rrrp*i*ar

Tunjukkan bahawa operator Hamilt,onian bagi ^penga)run harmonik, iaitu,

+

L/z kxz

&2 dL2

adalah operabor

2m

Ilermitian _"

dx2

(c) SaEu zarah berada

yang panjangnya

at,a I

E = Tt'h'/2mL- ,

Carilah ^kedudukan

di dalam sebuah kofak L. Tenaga zaralt iLu

bagi zarah itu ^yang pali-ng barangkali -

(ro markah)

t'

Db/

5. Tenaga yang

dihadkan di

dengan

E=

-( d,

'(b)

dibenarkan bagi dalam sebuah

zara]e, jisimnya m. ^yang tiqa dimensi dinyatakan

nz"z

-)

,

cz

dan tr" = L, ^2, suatu

koEak

(0qx nx=l-

h2

( 8m

05

no--x

.T-

^z

4

n,,2.I

b2

o(z-<

2,

Y-(b, ny = ^1'

(a) Bagi satu zarah di dalan kotak kubik ^yang dimensinya a : berapa banyakkah (ii _{keadaan yang bertenag,a} dalam julat 0 hingga LE h2/gma2z (ii) paras t,enaga yang

Lerlet,ak di dalam julat itu?

(13 markah)

sejenis gas yang jisim _morekul relatifnya G0 dihadkan d.i-

dalam sebuah kotak kubik dengan dimensinya s cm, apakah nombor ku.antum bagi keadaan yang sama tenaganya dengan

tenaga kinetik molekul pada 300 K?

(12 _markah)

oooOooo

n

s6B

(rm

_eta)

-5

TFNENSIIT SIITB IIIL*T8IA

RDrt Pane{1*

_{Srtre Klnie}

@

N^A F

q

l(clftr+qp

lfoabor trcgritrn Pcoalrr terailry

Ceg elcttron

itigb

Glcttron

Jtril

^proton

Pcadrr Plsnch

XaLaJu eahrgra

Porlar gs

Fcoelar 3ol,taoann

!ir.i

6.oza

r

^to23 uo3.-l 95r5oo c

rcr-l, ltou

coul.oob

ptr r1.,

clsttron

l.8o x

ro-xo cau

t.6o x lo-r9

c

etru could

9.L[ x lo-S I

9.11

r ro-3 tg

1.6? x.

ro-*

_s

r.6?

*

^ro-ar

rg

6.626

x

to-Z? ^GrG

!

6.66 r Lo-* t

^a

3,0

r loro cl r-1 3,oxto8ag-1

8.3l,1r

r

^{to? crg}

tr{ mr-l 8.3t

J

tr-l rcl-l

0,082

f

^{atu t(-1}

nol-l

x'9p?

clt tr-l rcr{

L.38o

x to{6

^Grg

x-l slrtrS-l

t:380 x'to-23 .r

tr:l slc[rrt-t

9&x cu e-2

9,8r

u

^g-2

?6

dg

Lo13

r

to6

{rrc

^cn-2

1011325

r

^u-2

0.0591 V, rtau

vallt, pldr

e5 ^oC

!s r

_55.8

pb

.

2o?ro cu

r 63569 cr r

bo.l

l3 r

?b.9 Xa

r 13.1 f .

I9"g

lS r

e$.o

E

llp

g

I

etn

9qf+3 AtoeJsnq Bs4rrp.

It r LO C rl?.O

h

₌

79.9

Cl ,. 35,5

Na=23.0 l( rS.l o =16.0 S

^r3A.0

e.303

ry

F

I .

^126.9

Ag

.

_lo?.9

! I

^rlt.o

F .

31.0

Sn

=

^118.?

1

T{

i3*

ril

l

I I

't

l

570