Langkau ke kandungan
Kimia · Tingkatan 6 (STPM Chemistry) · Equilibria

10.1 Chemical equilibria

Unit ini membincangkan tindak balas berbalik (reversible reaction), keseimbangan dinamik (dynamic equilibrium), pemalar keseimbangan Kc dan Kp, prinsip Le Chatelier serta aplikasinya dalam proses industri dan kimia atmosfera.

  • STPM
  • 14 SP
  • 36 latihan
  • Percuma
Belajar & latih secara interaktifSemua unit Kimia STPM

SP 10.1.1Explain a reversible reaction and dynamic equilibrium;

Huraian SPApa yang perlu dikuasai

Untuk guru: kata tugas Explain (Menerangkan)

Calon perlu menerangkan maksud tindak balas berbalik dan keseimbangan dinamik: syarat sistem tertutup, kadar ke hadapan = kadar ke belakang, kepekatan malar dan sifat dinamik.

  1. IsiTindak balas berbalik
    Huraian

    Hasil boleh bertindak balas semula membentuk bahan tindak balas; ditulis dengan ⇌.

    Contoh

    N₂O₄(g) ⇌ 2NO₂(g): gas tidak berwarna dan gas perang saling bertukar.

  2. IsiKeseimbangan dinamik
    Huraian

    Dalam sistem tertutup, kadar ke hadapan menjadi sama dengan kadar ke belakang; kepekatan menjadi malar (tidak semestinya sama) walaupun kedua-dua tindak balas terus berlaku.

    Contoh

    Campuran H₂, I₂ dan HI dalam kelalang tertutup pada 450 °C mengekalkan warna ungu yang malar.

Poin utamaTindak balas berbalik dan keseimbangan dinamik

  • Tindak balas berbalik: hasil boleh bertindak balas semula membentuk bahan tindak balas, ditulis dengan ⇌.
  • Keseimbangan dinamik dicapai dalam sistem tertutup apabila kadar tindak balas ke hadapan = kadar tindak balas ke belakang.
  • Pada keseimbangan, kepekatan bahan tindak balas dan hasil kekal malar (tetapi tidak semestinya sama).
  • Ia dinamik kerana kedua-dua tindak balas masih berlaku secara berterusan pada peringkat molekul.
  • Keseimbangan boleh dicapai dari arah mana-mana (bermula dengan bahan tindak balas atau hasil).
SP 10.1.1

SP 10.1.2Describe mass action law from stoichiometric equation;

Huraian SPApa yang perlu dikuasai

Untuk guru: kata tugas Describe (Memerihalkan)

Calon perlu memerihalkan hukum tindakan jisim dan menggunakannya untuk menulis ungkapan pemalar keseimbangan daripada persamaan stoikiometri.

  1. IsiPernyataan hukum
    Huraian

    Pada suhu malar, kadar tindak balas berkadar terus dengan hasil darab kepekatan bahan tindak balas, setiap satu dikuasakan dengan pekali stoikiometrinya.

    Contoh

    Bagi aA + bB ⇌ cC + dD, pada keseimbangan: Kc = [C]ᶜ[D]ᵈ/[A]ᵃ[B]ᵇ.

  2. IsiDaripada persamaan kepada ungkapan
    Huraian

    Pekali dalam persamaan seimbang menjadi kuasa dalam ungkapan; hasil di atas, bahan tindak balas di bawah.

    Contoh

    2SO₂(g) + O₂(g) ⇌ 2SO₃(g): Kc = [SO₃]²/[SO₂]²[O₂].

NotaHukum tindakan jisim (law of mass action)

Hukum tindakan jisim: pada suhu malar, kadar tindak balas berkadar terus dengan hasil darab kepekatan bahan tindak balas, setiap satu dikuasakan dengan pekali stoikiometrinya. Bagi aA + bB ⇌ cC + dD, pada keseimbangan: Kc = [C]ᶜ[D]ᵈ / [A]ᵃ[B]ᵇ. Bagi gas: Kp = (pC)ᶜ(pD)ᵈ / (pA)ᵃ(pB)ᵇ, dengan p = tekanan separa (partial pressure). Hubungan: Kp = Kc(RT)^Δn, Δn = mol gas hasil − mol gas bahan tindak balas, R = 8.31 J K⁻¹ mol⁻¹ (atau 0.0821 dm³ atm K⁻¹ mol⁻¹). Jika Δn = 0, Kp = Kc.

SP 10.1.2SP 10.1.3

SP 10.1.3Deduce expressions for equilibrium constants Kc, and, Kp for homogeneous and heterogeneous systems, and the relationship between Kc and Kp;

Huraian SPApa yang perlu dikuasai

Untuk guru: kata tugas Deduce (Menerbitkan)

Calon perlu menerbitkan ungkapan Kc dan Kp bagi sistem homogen dan heterogen (pepejal/cecair tulen tidak dimasukkan) beserta unit, dan hubungan Kp = Kc(RT)^Δn.

  1. IsiSistem homogen dan heterogen
    Huraian

    Homogen: semua spesies dalam satu fasa. Heterogen: pepejal dan cecair tulen mempunyai kepekatan malar, maka tidak ditulis dalam ungkapan.

    Contoh

    CaCO₃(s) ⇌ CaO(s) + CO₂(g): Kc = [CO₂] (mol dm⁻³), Kp = p(CO₂) (atm).

  2. IsiHubungan Kc dan Kp
    Huraian

    Kp = Kc(RT)^Δn, dengan Δn = mol gas hasil − mol gas bahan tindak balas. Jika Δn = 0, Kp = Kc.

    Contoh

    N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃: Δn = 2 − 4 = −2, maka Kp = Kc(RT)⁻²; Kc berunit mol⁻² dm⁶.

JadualUngkapan Kc dan Kp: sistem homogen dan heterogen

SistemTindak balasKcKp
Homogen (semua gas)N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g)[NH₃]² / [N₂][H₂]³ ; unit mol⁻² dm⁶p(NH₃)² / p(N₂)p(H₂)³ ; unit atm⁻²
Homogen (cecair)CH₃COOH(l) + C₂H₅OH(l) ⇌ CH₃COOC₂H₅(l) + H₂O(l)[CH₃COOC₂H₅][H₂O] / [CH₃COOH][C₂H₅OH] ; tiada unitTidak berkenaan (bukan gas)
HeterogenCaCO₃(s) ⇌ CaO(s) + CO₂(g)[CO₂] ; unit mol dm⁻³p(CO₂) ; unit atm
Heterogen3Fe(s) + 4H₂O(g) ⇌ Fe₃O₄(s) + 4H₂(g)[H₂]⁴ / [H₂O]⁴p(H₂)⁴ / p(H₂O)⁴
SP 10.1.3

Tahukah andaPepejal dan cecair tulen dalam ungkapan K

Kepekatan pepejal tulen dan cecair tulen adalah malar, maka ia dimasukkan ke dalam nilai K dan tidak ditulis dalam ungkapan Kc atau Kp bagi sistem heterogen.

SP 10.1.3

SP 10.1.4Determine the values of equilibrium constants from a given data;

Huraian SPApa yang perlu dikuasai

Untuk guru: kata tugas Determine (Menentukan)

Calon perlu menentukan nilai Kc atau Kp daripada data kepekatan atau tekanan separa pada keseimbangan, termasuk unit dan angka bererti.

  1. IsiKc daripada kepekatan
    Huraian

    Tulis ungkapan, gantikan kepekatan keseimbangan, kira dan tentukan unit.

    Contoh

    [H₂] = [I₂] = 0.10, [HI] = 0.80 mol dm⁻³: Kc = 0.80²/(0.10 × 0.10) = 64 (tiada unit).

  2. IsiKp daripada tekanan separa
    Huraian

    Gunakan tekanan separa setiap gas pada keseimbangan.

    Contoh

    N₂O₄ ⇌ 2NO₂ dengan p(NO₂) = 0.50 atm, p(N₂O₄) = 0.25 atm: Kp = 0.50²/0.25 = 1.0 atm.

Peta alirContoh: menentukan Kc daripada data

  1. Soalan: H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2HI(g). Pada keseimbangan dalam bekas 1.00 dm³: [H₂] = 0.10 mol dm⁻³, [I₂] = 0.10 mol dm⁻³, [HI] = 0.80 mol dm⁻³.
  2. Tulis ungkapan: Kc = [HI]² / [H₂][I₂]
  3. Gantikan: Kc = (0.80 mol dm⁻³)² / (0.10 mol dm⁻³)(0.10 mol dm⁻³)
  4. Kira: Kc = 0.64 / 0.010 = 64
  5. Unit: (mol dm⁻³)² / (mol dm⁻³)² → tiada unit kerana Δn = 0. Jawapan Kc = 64.
SP 10.1.4

Peta alirContoh: Kp daripada tekanan separa

  1. Soalan: N₂O₄(g) ⇌ 2NO₂(g). Pada keseimbangan p(NO₂) = 0.40 atm, p(N₂O₄) = 0.60 atm.
  2. Kp = p(NO₂)² / p(N₂O₄)
  3. Kp = (0.40 atm)² / 0.60 atm = 0.16 atm² / 0.60 atm
  4. Kp = 0.27 atm (2 a.b.)
SP 10.1.4

SP 10.1.5Determine the quantities present at equilibrium from a given data;

Huraian SPApa yang perlu dikuasai

Untuk guru: kata tugas Determine (Menentukan)

Calon perlu menentukan kuantiti setiap bahan pada keseimbangan daripada data awal dan nilai K menggunakan jadual awal-perubahan-keseimbangan.

  1. IsiJadual awal-perubahan-keseimbangan
    Huraian

    Tulis kuantiti awal, perubahan dalam sebutan x mengikut nisbah stoikiometri, kuantiti keseimbangan, kemudian gantikan dalam ungkapan K.

    Contoh

    1.0 mol H₂ + 1.0 mol I₂, Kc = 64: (2x)²/(1.0 − x)² = 64, 2x/(1.0 − x) = 8, x = 0.80; HI = 1.6 mol, H₂ = I₂ = 0.20 mol.

  2. IsiMenggunakan nisbah stoikiometri
    Huraian

    Bilangan mol yang bertindak balas mengikut pekali persamaan.

    Contoh

    2.0 mol PCl₅ ⇌ PCl₃ + Cl₂ membentuk 0.50 mol Cl₂, maka PCl₅ tinggal 2.0 − 0.50 = 1.5 mol.

Peta alirContoh: kuantiti pada keseimbangan (jadual ICE)

  1. Soalan: 1.0 mol H₂ dan 1.0 mol I₂ dipanaskan dalam bekas 1.0 dm³; Kc = 64 pada suhu itu. Cari bilangan mol setiap bahan pada keseimbangan.
  2. Awal (mol): H₂ = 1.0, I₂ = 1.0, HI = 0
  3. Perubahan (mol): H₂ = −x, I₂ = −x, HI = +2x
  4. Keseimbangan (mol): H₂ = 1.0 − x, I₂ = 1.0 − x, HI = 2x
  5. Kc = (2x)² / (1.0 − x)² = 64 → punca kuasa dua: 2x / (1.0 − x) = 8
  6. 2x = 8 − 8x → 10x = 8 → x = 0.80
  7. Jawapan: HI = 1.6 mol, H₂ = 0.20 mol, I₂ = 0.20 mol. Semak: 1.6² / (0.20 × 0.20) = 2.56 / 0.04 = 64 (betul).
SP 10.1.5

Peta alirContoh: hidrolisis/pengesteran ester

  1. Soalan: 1.0 mol CH₃COOH dicampur dengan 1.0 mol C₂H₅OH; Kc = 4.0. Cari mol ester pada keseimbangan.
  2. Keseimbangan: asid = 1.0 − x, alkohol = 1.0 − x, ester = x, air = x (isi padu terbatal kerana Δn = 0)
  3. Kc = x² / (1.0 − x)² = 4.0 → x / (1.0 − x) = 2.0
  4. x = 2.0 − 2.0x → 3.0x = 2.0 → x = 0.67 mol
  5. Jawapan: ester = 0.67 mol; asid dan alkohol tinggal 0.33 mol setiap satu.
SP 10.1.5SP 10.1.9

SP 10.1.6State Le Chatelier’s principle;

Huraian SPApa yang perlu dikuasai

Untuk guru: kata tugas State (Menyatakan)

Calon perlu menyatakan prinsip Le Chatelier dengan tepat.

  1. IsiPernyataan prinsip
    Huraian

    Apabila sistem dalam keseimbangan dikenakan perubahan keadaan, kedudukan keseimbangan beranjak ke arah yang mengurangkan perubahan itu.

    Contoh

    Menambah N₂ kepada campuran Haber menganjakkan keseimbangan ke kanan untuk menggunakan N₂ tambahan.

  2. IsiHad prinsip
    Huraian

    Prinsip meramal arah anjakan kedudukan; mangkin tidak menganjakkan keseimbangan, hanya mempercepat pencapaiannya.

    Contoh

    Menambah serbuk besi tambahan dalam Proses Haber tidak menambah peratus NH₃ pada keseimbangan.

NotaPrinsip Le Chatelier (Le Chatelier's principle)

Prinsip Le Chatelier: apabila suatu sistem dalam keseimbangan dikenakan perubahan keadaan (kepekatan, tekanan atau suhu), kedudukan keseimbangan akan beranjak ke arah yang mengurangkan atau menentang perubahan itu. Mangkin tidak mengubah kedudukan keseimbangan; ia hanya mempercepat masa untuk mencapai keseimbangan kerana kadar ke hadapan dan ke belakang ditingkatkan sama banyak.

SP 10.1.6

Peta pelbagai alirFaktor yang mempengaruhi kedudukan keseimbangan

SebabKepekatan bahan tindak balas ditambahTekanan ditambah (gas)Suhu dinaikkanMangkin ditambah
Sistem dalam keseimbangan diganggu
AkibatKeseimbangan beranjak ke kanan untuk menggunakan bahan tambahan; K tidak berubahBeranjak ke arah bilangan mol gas lebih sedikit; K tidak berubahBeranjak ke arah endotermik; K berubah (K bertambah jika tindak balas ke hadapan endotermik)Tiada anjakan; keseimbangan dicapai lebih cepat; K tidak berubah
SP 10.1.6SP 10.1.13

SP 10.1.7Explain the effect of concentration, pressure, temperature and catalysts on the chemical equilibrium such as in (i) synthesis of hydrogen iodide

Huraian SPApa yang perlu dikuasai

Untuk guru: kata tugas Explain (Menerangkan)

Calon perlu menerangkan kesan kepekatan, tekanan, suhu dan mangkin ke atas keseimbangan sintesis hidrogen iodida, H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2HI(g), ΔH sedikit negatif.

  1. IsiKepekatan dan tekanan
    Huraian

    Menambah H₂ atau I₂ menganjak keseimbangan ke kanan. Tekanan tiada kesan pada kedudukan kerana Δn = 0.

    Contoh

    Menambah H₂ menjadikan warna ungu I₂ lebih pucat kerana I₂ digunakan.

  2. IsiSuhu dan mangkin
    Huraian

    Tindak balas ke hadapan sedikit eksotermik; suhu naik menganjak sedikit ke kiri dan Kc berkurang. Mangkin Pt hanya mempercepat pencapaian keseimbangan.

    Contoh

    Memampatkan campuran menjadikan warna lebih gelap kerana kepekatan I₂ bertambah, bukan kerana anjakan.

JadualKesan faktor ke atas enam sistem keseimbangan

SistemPersamaan dan ΔHKepekatanTekananSuhuMangkin / keadaan
(i) Sintesis hidrogen iodidaH₂(g) + I₂(g) ⇌ 2HI(g); sedikit eksotermik (ΔH ≈ −10 kJ mol⁻¹)Tambah H₂ atau I₂: lebih banyak HITiada kesan pada kedudukan (Δn = 0); warna ungu lebih gelap kerana kepekatan I₂ bertambahSuhu naik: sedikit anjakan ke kiri, Kc berkurangPt: keseimbangan lebih cepat
(ii) Penceraian dinitrogen tetroksidaN₂O₄(g) ⇌ 2NO₂(g); ΔH = +58 kJ mol⁻¹ (tidak berwarna ⇌ perang)Tambah NO₂: beranjak ke kiriTekanan naik: beranjak ke kiri (kurang mol gas), campuran menjadi lebih pucat selepas gelap seketikaSuhu naik: beranjak ke kanan, lebih perang, Kp bertambahTiada kesan pada kedudukan
(iii) Hidrolisis ester ringkasCH₃COOC₂H₅(l) + H₂O(l) ⇌ CH₃COOH(l) + C₂H₅OH(l); ΔH ≈ 0Tambah air berlebihan: hidrolisis lebih lengkap; buang hasil juga menganjak ke kananTiada kesan (fasa cecair)Kesan kecil pada Kc kerana ΔH ≈ 0; suhu tinggi hanya mempercepatAsid cair (H⁺) mempercepat; hidrolisis beralkali (NaOH) berjalan lengkap kerana asid ditukar kepada garam
(iv) Proses Sentuh (Contact process)2SO₂(g) + O₂(g) ⇌ 2SO₃(g); ΔH = −197 kJ mol⁻¹Udara berlebihan (O₂) menganjak ke kananTekanan tinggi memihak SO₃, tetapi 1-2 atm sudah memberi penukaran > 95%Suhu rendah memihak SO₃ tetapi lambat; kompromi 450 °CV₂O₅
(v) Proses Haber (Haber process)N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g); ΔH = −92 kJ mol⁻¹NH₃ dicecairkan dan dikeluarkan; N₂/H₂ dikitar semulaTekanan tinggi memihak NH₃ (4 mol → 2 mol); 200 atm kompromi kos dan keselamatanKompromi 450 °C: hasil munasabah pada kadar yang cukup tinggiBesi (Fe) berpenggalak
(vi) Proses Ostwald (Ostwald process)4NH₃(g) + 5O₂(g) ⇌ 4NO(g) + 6H₂O(g); ΔH ≈ −906 kJ mol⁻¹Udara berlebihanTekanan rendah memihak hasil (9 mol → 10 mol); kira-kira 4-10 atm digunakan untuk kadarSangat eksotermik tetapi suhu tinggi (~ 850-900 °C) dengan masa sentuhan singkat untuk kadarKasa platinum-rodium (Pt-Rh); NO kemudian → NO₂ → HNO₃
SP 10.1.7SP 10.1.8SP 10.1.9SP 10.1.10SP 10.1.11SP 10.1.12

SP 10.1.8Explain the effect of concentration, pressure, temperature and catalysts on the chemical equilibrium such as in (ii) dissociation of dinitrogen tetroxide

Huraian SPApa yang perlu dikuasai

Untuk guru: kata tugas Explain (Menerangkan)

Calon perlu menerangkan kesan kepekatan, tekanan, suhu dan mangkin ke atas keseimbangan penceraian dinitrogen tetroksida, N₂O₄(g) ⇌ 2NO₂(g), ΔH = +58 kJ mol⁻¹.

  1. IsiTekanan dan kepekatan
    Huraian

    Tekanan naik menganjak ke kiri (1 mol gas berbanding 2 mol). Menambah NO₂ menganjak ke kiri.

    Contoh

    Picagari berisi campuran ditolak: warna menjadi gelap seketika, kemudian lebih pucat apabila NO₂ bergabung menjadi N₂O₄.

  2. IsiSuhu dan mangkin
    Huraian

    Tindak balas ke hadapan endotermik; suhu naik menganjak ke kanan (lebih perang) dan Kp bertambah. Mangkin tiada kesan pada kedudukan.

    Contoh

    Tiub berisi campuran dalam air ais menjadi hampir tidak berwarna; dalam air panas menjadi perang gelap.

SP 10.1.9Explain the effect of concentration, pressure, temperature and catalysts on the chemical equilibrium such as in (iii) hydrolysis of simple esters

Huraian SPApa yang perlu dikuasai

Untuk guru: kata tugas Explain (Menerangkan)

Calon perlu menerangkan kesan kepekatan, tekanan, suhu dan mangkin ke atas keseimbangan hidrolisis ester ringkas, CH₃COOC₂H₅ + H₂O ⇌ CH₃COOH + C₂H₅OH.

  1. IsiKepekatan
    Huraian

    Air berlebihan atau mengeluarkan hasil menganjak ke kanan; hidrolisis dalam NaOH berjalan lengkap kerana asid ditukar kepada ion karboksilat.

    Contoh

    Ester dipanaskan dengan air berlebihan dan sedikit asid untuk menambah hasil asid etanoik.

  2. IsiTekanan, suhu dan mangkin
    Huraian

    Tekanan tiada kesan (fasa cecair). ΔH hampir sifar, maka suhu hampir tidak mengubah Kc tetapi mempercepat. H⁺ cair memangkin tanpa mengubah kedudukan.

    Contoh

    Refluks ester dengan asid cair mencapai keseimbangan lebih cepat tetapi tidak menambah hasil keseimbangan.

SP 10.1.10Explain the effect of concentration, pressure, temperature and catalysts on the chemical equilibrium such as in (iv) contact process

Huraian SPApa yang perlu dikuasai

Untuk guru: kata tugas Explain (Menerangkan)

Calon perlu menerangkan kesan kepekatan, tekanan, suhu dan mangkin ke atas keseimbangan dalam proses Sentuh, 2SO₂(g) + O₂(g) ⇌ 2SO₃(g), ΔH = −197 kJ mol⁻¹, dan mewajarkan keadaan industri.

  1. IsiKepekatan dan tekanan
    Huraian

    Udara berlebihan (O₂) menganjak ke kanan. Tekanan tinggi memihak SO₃ (3 mol → 2 mol), tetapi 1–2 atm sudah memberi penukaran melebihi 95%.

    Contoh

    Kilang tidak membina reaktor bertekanan tinggi kerana kosnya tidak berbaloi.

  2. IsiSuhu dan mangkin
    Huraian

    Suhu rendah memihak SO₃ (eksotermik) tetapi kadar perlahan; 450 °C ialah kompromi. V₂O₅ mempercepat pencapaian keseimbangan.

    Contoh

    Pada 450 °C dengan V₂O₅, hasil tinggi dicapai dalam masa yang singkat.

SP 10.1.11Explain the effect of concentration, pressure, temperature and catalysts on the chemical equilibrium such as in (v) Haber process

Huraian SPApa yang perlu dikuasai

Untuk guru: kata tugas Explain (Menerangkan)

Calon perlu menerangkan kesan kepekatan, tekanan, suhu dan mangkin ke atas keseimbangan dalam proses Haber, N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g), ΔH = −92 kJ mol⁻¹, dan keadaan kompromi industri.

  1. IsiKepekatan dan tekanan
    Huraian

    NH₃ dicecairkan dan dikeluarkan untuk menganjak ke kanan. Tekanan tinggi memihak NH₃ (4 mol → 2 mol); kira-kira 200 atm ialah kompromi kos dan keselamatan.

    Contoh

    Gas N₂ dan H₂ yang tidak bertindak balas dikitar semula ke reaktor.

  2. IsiSuhu dan mangkin
    Huraian

    Suhu rendah memihak NH₃ tetapi lambat; 450 °C ialah kompromi hasil dan kadar. Mangkin besi berpenggalak mempercepat tanpa mengubah kedudukan.

    Contoh

    Menurunkan suhu ke 200 °C menambah peratus NH₃ pada keseimbangan tetapi masa pengeluaran terlalu panjang.

SP 10.1.12Explain the effect of concentration, pressure, temperature and catalysts on the chemical equilibrium such as in (vi) Ostwald process.

Huraian SPApa yang perlu dikuasai

Untuk guru: kata tugas Explain (Menerangkan)

Calon perlu menerangkan kesan kepekatan, tekanan, suhu dan mangkin ke atas keseimbangan dalam proses Ostwald, 4NH₃(g) + 5O₂(g) ⇌ 4NO(g) + 6H₂O(g), sangat eksotermik.

  1. IsiKepekatan dan tekanan
    Huraian

    Udara berlebihan menganjak ke kanan. Bilangan mol gas bertambah (9 → 10), maka tekanan rendah memihak hasil; tekanan sederhana digunakan untuk kadar.

    Contoh

    Tekanan kira-kira 4–10 atm digunakan walaupun tekanan rendah memihak NO.

  2. IsiSuhu dan mangkin
    Huraian

    Walaupun eksotermik, suhu tinggi (kira-kira 850–900 °C) dengan masa sentuhan singkat atas kasa Pt-Rh memberi kadar tinggi. NO kemudian dioksidakan kepada NO₂ dan dilarutkan menjadi HNO₃.

    Contoh

    Kasa platinum-rodium kekal panas membara semasa operasi kerana haba tindak balas.

SP 10.1.13Explain the effect of temperature on equilibrium constant;

Huraian SPApa yang perlu dikuasai

Untuk guru: kata tugas Explain (Menerangkan)

Calon perlu menerangkan bahawa hanya suhu mengubah nilai pemalar keseimbangan, dan arah perubahannya bergantung pada tanda ΔH, dengan rujukan persamaan ln K = −ΔH/RT + C.

  1. IsiTanda ΔH menentukan arah
    Huraian

    Ke hadapan endotermik (ΔH > 0): suhu naik menambah K. Ke hadapan eksotermik (ΔH < 0): suhu naik mengurangkan K. Kepekatan, tekanan dan mangkin tidak mengubah K.

    Contoh

    Kp bagi N₂O₄ ⇌ 2NO₂ (ΔH = +58 kJ mol⁻¹) bertambah apabila suhu dinaikkan.

  2. IsiPersamaan ln K = −ΔH/RT + C
    Huraian

    Graf ln K lawan 1/T ialah garis lurus berkecerunan −ΔH/R. Bagi ΔH negatif kecerunan positif, maka K berkurang apabila T bertambah (1/T berkurang).

    Contoh

    Bagi proses Haber (ΔH = −92 kJ mol⁻¹), Kp pada 450 °C jauh lebih kecil daripada pada 25 °C.

NotaKesan suhu ke atas pemalar keseimbangan

Hanya suhu mengubah nilai K. Bagi tindak balas ke hadapan endotermik (ΔH positif), kenaikan suhu menambah K (lebih banyak hasil). Bagi tindak balas ke hadapan eksotermik (ΔH negatif), kenaikan suhu mengurangkan K. Perubahan kepekatan, tekanan atau mangkin tidak mengubah K, hanya kedudukan keseimbangan atau kadar mencapainya. Hubungan kuantitatif: ln K = −ΔH/RT + C; graf ln K lawan 1/T ialah garis lurus berkecerunan −ΔH/R.

SP 10.1.13

SP 10.1.14Explain the effect of concentration of stratospheric ozone on the photodissociation of oxides of nitrogen.

Huraian SPApa yang perlu dikuasai

Untuk guru: kata tugas Explain (Menerangkan)

Calon perlu menerangkan bagaimana kepekatan ozon stratosfera mempengaruhi keseimbangan NO + O₃ ⇌ NO₂ + O₂ dan seterusnya fotopenceraian oksida nitrogen.

  1. IsiFotopenceraian NO₂
    Huraian

    Cahaya UV menceraikan NO₂: NO₂ + hv → NO + O; atom O bergabung dengan O₂ membentuk O₃.

    Contoh

    Pada siang hari di stratosfera, NO₂ sentiasa diceraikan oleh sinaran UV.

  2. IsiKesan kepekatan ozon
    Huraian

    O₃ tinggi menganjak NO + O₃ ⇌ NO₂ + O₂ ke kanan, menambah NO₂ yang tersedia untuk difotocerai. O₃ rendah mengurangkan pembentukan NO₂, maka fotopenceraian NO₂ berkurang. NOx juga memusnahkan O₃ secara kitaran.

    Contoh

    Pelepasan NOx daripada pesawat bertitik tinggi menambah pemusnahan ozon.

Peta alirOzon stratosfera dan fotopenceraian oksida nitrogen

  1. Cahaya UV menceraikan NO₂: NO₂ + hv → NO + O
  2. Atom O bergabung dengan O₂ membentuk ozon: O + O₂ → O₃
  3. NO bertindak balas dengan O₃: NO + O₃ ⇌ NO₂ + O₂ (keseimbangan fotostasioner)
  4. Kepekatan O₃ tinggi menganjak keseimbangan ke kanan: lebih banyak NO ditukar semula kepada NO₂, nisbah NO₂/NO bertambah dan lebih banyak NO₂ tersedia untuk difotocerai
  5. Kepekatan O₃ rendah: NO kekal sebagai NO dan kurang NO₂ terbentuk, maka fotopenceraian NO₂ berkurang; tetapi lebih banyak UV menembusi kerana kurang ozon menyerap UV
  6. Kitaran NO + O₃ → NO₂ + O₂ dan NO₂ + O → NO + O₂ bertindak sebagai pemangkin pemusnah ozon; NOx daripada pesawat supersonik dan baja menambah penipisan lapisan ozon
SP 10.1.14

Ingat: mnemonik & kad imbas

Mnemonik

KTSM
Empat faktor Le Chatelier: Kepekatan, Tekanan, Suhu, Mangkin (hanya Suhu mengubah nilai K; Mangkin tidak menganjak keseimbangan).

Kad imbas

Syarat keseimbangan dinamik
Sistem tertutup; kadar ke hadapan = kadar ke belakang; kepekatan malar
Hubungan Kp dan Kc
Kp = Kc(RT)^Δn, Δn = mol gas hasil − mol gas bahan
Kc bagi CaCO₃(s) ⇌ CaO(s) + CO₂(g)
Kc = [CO₂]
Mangkin Proses Haber, Sentuh, Ostwald
Fe; V₂O₅; Pt-Rh
Satu-satunya faktor yang mengubah K
Suhu
Warna N₂O₄ dan NO₂
N₂O₄ tidak berwarna (kuning pucat); NO₂ perang

Semak kefahaman

  1. Nyatakan dua ciri keseimbangan dinamik. (SP 10.1.1)

    Lihat jawapan

    Kadar tindak balas ke hadapan sama dengan kadar ke belakang; kepekatan bahan dan hasil kekal malar; berlaku dalam sistem tertutup.

  2. Nyatakan hukum tindakan jisim (law of mass action). (SP 10.1.2)

    Lihat jawapan

    Pada suhu malar, kadar tindak balas berkadar terus dengan hasil darab kepekatan bahan tindak balas, setiap satu dikuasakan dengan pekali stoikiometrinya.

  3. Hitung Δn bagi 2SO₂(g) + O₂(g) ⇌ 2SO₃(g) dan tulis hubungan Kp dengan Kc. (SP 10.1.3)

    Lihat jawapan

    Δn = 2 − 3 = −1, maka Kp = Kc(RT)⁻¹.

  4. Bagi PCl₅ ⇌ PCl₃ + Cl₂, kepekatan keseimbangan ialah [PCl₅] = 0.50, [PCl₃] = [Cl₂] = 0.20 mol dm⁻³. Hitung Kc beserta unit. (SP 10.1.4)

    Lihat jawapan

    Kc = (0.20 × 0.20)/0.50 = 0.080 mol dm⁻³.

  5. Sebanyak 3.0 mol PCl₅ dipanaskan; pada keseimbangan 1.2 mol Cl₂ terbentuk (PCl₅ ⇌ PCl₃ + Cl₂). Hitung bilangan mol PCl₅ dan PCl₃ pada keseimbangan. (SP 10.1.5)

    Lihat jawapan

    PCl₅ = 3.0 − 1.2 = 1.8 mol; PCl₃ = 1.2 mol.

  6. Nyatakan prinsip Le Chatelier (Le Chatelier's principle). (SP 10.1.6)

    Lihat jawapan

    Apabila sistem dalam keseimbangan dikenakan perubahan keadaan, kedudukan keseimbangan beranjak ke arah yang mengurangkan perubahan itu.

  7. Mengapakah tekanan tidak mengubah kedudukan keseimbangan H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2HI(g)? (SP 10.1.7)

    Lihat jawapan

    Bilangan mol gas di kiri dan kanan sama (2 mol), iaitu Δn = 0.

  8. Nyatakan pemerhatian apabila campuran keseimbangan N₂O₄ ⇌ 2NO₂ dipanaskan. (SP 10.1.8)

    Lihat jawapan

    Warna perang menjadi lebih gelap kerana keseimbangan beranjak ke kanan (ke hadapan endotermik).

  9. Nyatakan satu cara menambah hasil hidrolisis etil etanoat pada keseimbangan. (SP 10.1.9)

    Lihat jawapan

    Menggunakan air berlebihan atau mengeluarkan hasil daripada campuran.

  10. Nyatakan suhu dan tekanan yang digunakan dalam Proses Sentuh. (SP 10.1.10)

    Lihat jawapan

    Suhu kira-kira 450 °C dan tekanan 1–2 atm.

  11. Nyatakan keadaan suhu, tekanan dan mangkin dalam Proses Haber. (SP 10.1.11)

    Lihat jawapan

    Suhu kira-kira 450 °C, tekanan kira-kira 200 atm dan mangkin besi berpenggalak.

  12. Nyatakan hasil akhir Proses Ostwald. (SP 10.1.12)

    Lihat jawapan

    Asid nitrik, HNO₃.

  13. Nyatakan satu-satunya faktor yang mengubah nilai pemalar keseimbangan. (SP 10.1.13)

    Lihat jawapan

    Suhu.

  14. Tulis persamaan fotopenceraian NO₂ oleh cahaya UV. (SP 10.1.14)

    Lihat jawapan

    NO₂ + hv → NO + O.

36 soalan latihan pelbagai aras, kad imbas dan Kad Tahniah ada dalam mod interaktif.

Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (4)
  1. Mengingat

    Aktiviti: Murid menyatakan maksud tindak balas berbalik, keseimbangan dinamik dan hukum tindakan jisim dengan contoh pada kad.

    Bukti hasil kerja: Lembaran kerja atau kuiz ringkas: ketepatan ingatan istilah dan fakta tentang keseimbangan kimia.

    SP disasar: 10.1.1, 10.1.2, 10.1.6 · Latihan sepadan: aras Mengingat
  2. Memahami

    Aktiviti: Berpasangan, murid menulis ungkapan Kc dan Kp bagi tindak balas homogen dan heterogen dan menerangkan maksud setiap sebutan.

    Bukti hasil kerja: Penerangan lisan dan lukisan murid tentang keseimbangan kimia; semak ketepatan hubungan sebab dan akibat.

    SP disasar: 10.1.3 · Latihan sepadan: aras Memahami
  3. Mengaplikasi

    Aktiviti: Murid mengira nilai Kc dan kuantiti pada keseimbangan daripada data kepekatan awal dan akhir dengan jadual ICE.

    Bukti hasil kerja: Jawapan lembaran kerja atau hasil pengiraan tentang keseimbangan kimia; semak kaedah dan ketepatan jawapan.

    SP disasar: 10.1.4, 10.1.5 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi
  4. Menganalisis

    Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis kesan perubahan kepekatan, tekanan, suhu dan mangkin pada keseimbangan proses Haber menggunakan prinsip Le Chatelier dan menjelaskan kesan suhu pada Kc.

    Bukti hasil kerja: Jadual atau peta pemikiran analisis keseimbangan kimia; semak ketepatan kesimpulan berasaskan data atau bukti.

    SP disasar: 10.1.7, 10.1.13 · Latihan sepadan: aras Menganalisis

Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan

Siapkan unit ini dalam mod interaktif untuk mendapat bintang, anggaran TP dan Kad Tahniah. Siapkan semua 65 unit Kimia STPM untuk Sijil Penghargaan SistemGuru.My.

Belajar & latih secara interaktifSemua unit Kimia STPM

Unit lain dalam Equilibria

  1. 10.1 Chemical equilibria
  2. 10.2 Ionic equilibria
  3. 10.3 Solubility equilibria