11.1 Rate law
Unit ini memperkenalkan hukum kadar (rate law): persamaan kadar, penentuan pemalar kadar k daripada kadar awal dan ramalan kadar awal daripada data eksperimen.
SP 11.1.1State the rate equation;
Huraian SPApa yang perlu dikuasai
Untuk guru: kata tugas State (Menyatakan)
Calon perlu menyatakan persamaan kadar, maksud pemalar kadar k dan tertib tindak balas, serta bahawa tertib ditentukan secara eksperimen.
- IsiBentuk persamaan kadarHuraian
Bagi aA + bB → hasil: kadar = k[A]ᵐ[B]ⁿ; m dan n ialah tertib terhadap A dan B; tertib keseluruhan = m + n.
ContohJika kadar = k[A]²[B], tertib keseluruhan ialah 3 dan unit k ialah dm⁶ mol⁻² s⁻¹.
- IsiTertib bukan pekaliHuraian
Tertib ditentukan secara eksperimen dan tidak semestinya sama dengan pekali stoikiometri; k hanya berubah dengan suhu dan mangkin.
Contoh2H₂ + 2NO → N₂ + 2H₂O mempunyai kadar = k[H₂][NO]², bukan k[H₂]²[NO]².
NotaPersamaan kadar (rate equation)
Bagi tindak balas aA + bB → hasil, persamaan kadar ialah kadar = k[A]ᵐ[B]ⁿ. k ialah pemalar kadar (rate constant) yang hanya berubah dengan suhu dan kehadiran mangkin. m dan n ialah tertib (order) terhadap A dan B, ditentukan secara eksperimen dan TIDAK semestinya sama dengan pekali a dan b. Tertib keseluruhan = m + n.
IstilahIstilah penting
- kadar tindak balas (rate of reaction)
- perubahan kepekatan bahan atau hasil per unit masa, mol dm⁻³ s⁻¹
- tertib tindak balas (order of reaction)
- kuasa kepekatan sesuatu bahan dalam persamaan kadar
- pemalar kadar, k (rate constant)
- pemalar kekadaran dalam persamaan kadar; unitnya bergantung pada tertib keseluruhan
- kadar awal (initial rate)
- kadar pada t = 0, kecerunan tangen lengkung kepekatan-masa pada t = 0
JadualUnit pemalar kadar k
| Tertib keseluruhan | Persamaan kadar | Unit k |
|---|---|---|
| 0 | kadar = k | mol dm⁻³ s⁻¹ |
| 1 | kadar = k[A] | s⁻¹ |
| 2 | kadar = k[A]² | dm³ mol⁻¹ s⁻¹ |
| 3 | kadar = k[A]²[B] | dm⁶ mol⁻² s⁻¹ |
Peta buihPemalar kadar k
SP 11.1.2Determine the rate constant from initial rates;
Huraian SPApa yang perlu dikuasai
Untuk guru: kata tugas Determine (Menentukan)
Calon perlu menentukan tertib dan pemalar kadar k (dengan unit) daripada data kadar awal.
- IsiTentukan tertibHuraian
Bandingkan dua eksperimen di mana hanya satu kepekatan berubah: nisbah kadar = (nisbah kepekatan)ⁿ.
Contoh[NO] digandakan, [O₂] malar, kadar ×4 = 2², maka tertib terhadap NO = 2.
- IsiKira kHuraian
Gantikan satu set data ke dalam persamaan kadar dan tentukan unit.
ContohKadar = k[NO]²[O₂]; k = 2.5 × 10⁻⁵/((0.010)² × 0.010) = 25 dm⁶ mol⁻² s⁻¹.
JadualData kadar awal: 2NO(g) + O₂(g) → 2NO₂(g)
| Eksperimen | [NO] / mol dm⁻³ | [O₂] / mol dm⁻³ | Kadar awal / mol dm⁻³ s⁻¹ |
|---|---|---|---|
| 1 | 0.010 | 0.010 | 2.5 × 10⁻⁵ |
| 2 | 0.020 | 0.010 | 1.0 × 10⁻⁴ |
| 3 | 0.010 | 0.020 | 5.0 × 10⁻⁵ |
Peta alirContoh: menentukan k daripada kadar awal
- Eksp 1 → 2: [NO] ×2, [O₂] malar, kadar ×4 = 2², maka tertib terhadap NO = 2.
- Eksp 1 → 3: [O₂] ×2, [NO] malar, kadar ×2 = 2¹, maka tertib terhadap O₂ = 1.
- Kadar = k[NO]²[O₂]
- k = kadar / ([NO]²[O₂]) = 2.5 × 10⁻⁵ / ((0.010)² × 0.010)
- k = 2.5 × 10⁻⁵ / 1.0 × 10⁻⁶ = 25 dm⁶ mol⁻² s⁻¹
SP 11.1.3Deduce the initial rate from rate equation and experimental data.
Huraian SPApa yang perlu dikuasai
Untuk guru: kata tugas Deduce (Menyimpulkan)
Calon perlu menyimpulkan kadar awal pada kepekatan baharu menggunakan persamaan kadar dan data eksperimen.
- IsiGuna persamaan kadarHuraian
Masukkan k dan kepekatan baharu ke dalam persamaan kadar.
ContohKadar = 25[NO]²[O₂] dengan [NO] = 0.030, [O₂] = 0.020 mol dm⁻³: kadar = 25 × 9.0 × 10⁻⁴ × 0.020 = 4.5 × 10⁻⁴ mol dm⁻³ s⁻¹.
- IsiGuna nisbahHuraian
Tanpa k, kadar baharu = kadar lama × (nisbah kepekatan)ⁿ.
ContohKadar = k[P]²: [P] dinaikkan 0.10 → 0.30 mol dm⁻³ (×3), kadar 2.0 × 10⁻³ × 3² = 1.8 × 10⁻² mol dm⁻³ s⁻¹.
Peta alirContoh: meramal kadar awal
- Kadar = 25[NO]²[O₂], dengan [NO] = 0.030 mol dm⁻³ dan [O₂] = 0.020 mol dm⁻³.
- [NO]² = (0.030)² = 9.0 × 10⁻⁴ mol² dm⁻⁶
- Kadar = 25 × 9.0 × 10⁻⁴ × 0.020
- Kadar = 4.5 × 10⁻⁴ mol dm⁻³ s⁻¹
Ingat: mnemonik & kad imbas
Mnemonik
- KTE
- Kuasa dalam persamaan kadar = Tertib, ditentukan Eksperimen (bukan daripada pekali persamaan).
Kad imbas
- Bentuk am persamaan kadar
- kadar = k[A]ᵐ[B]ⁿ
- Unit k bagi tertib kedua
- dm³ mol⁻¹ s⁻¹
- Kepekatan ×2, kadar ×4: tertib?
- Tertib kedua terhadap bahan itu
- Cara meramal kadar awal
- Masukkan k dan kepekatan baharu ke dalam persamaan kadar
Semak kefahaman
Tulis persamaan kadar umum bagi aA + bB → hasil dan nyatakan maksud m dan n. (SP 11.1.1)
Lihat jawapan
Kadar = k[A]ᵐ[B]ⁿ; m dan n ialah tertib tindak balas terhadap A dan B.
Bagi kadar = k[A], kadar awal ialah 3.0 × 10⁻⁴ mol dm⁻³ s⁻¹ apabila [A] = 0.10 mol dm⁻³. Hitung k beserta unit. (SP 11.1.2)
Lihat jawapan
k = 3.0 × 10⁻⁴/0.10 = 3.0 × 10⁻³ s⁻¹.
Kadar = k[A][B] dengan k = 0.50 dm³ mol⁻¹ s⁻¹. Hitung kadar awal apabila [A] = 0.20 dan [B] = 0.10 mol dm⁻³. (SP 11.1.3)
Lihat jawapan
Kadar = 0.50 × 0.20 × 0.10 = 0.010 mol dm⁻³ s⁻¹.
14 soalan latihan pelbagai aras, kad imbas dan Kad Tahniah ada dalam mod interaktif.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (4)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis persamaan kadar umum dan menyebut maksud pemalar kadar, tertib tindak balas dan kadar awal.
Bukti hasil kerja: Lembaran kerja atau kuiz ringkas: ketepatan ingatan istilah dan fakta tentang hukum kadar.
SP disasar: 11.1.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Berpasangan, murid menerangkan bagaimana kadar awal ditentukan daripada graf kepekatan melawan masa menggunakan kecerunan tangen.
Bukti hasil kerja: Penerangan lisan dan lukisan murid tentang hukum kadar; semak ketepatan hubungan sebab dan akibat.
SP disasar: 11.1.2, 11.1.3 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid menentukan tertib dan pemalar kadar tindak balas daripada data eksperimen kadar awal pada kepekatan berbeza.
Bukti hasil kerja: Jawapan lembaran kerja atau hasil pengiraan tentang hukum kadar; semak kaedah dan ketepatan jawapan.
SP disasar: 11.1.2, 11.1.3 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis tiga set data eksperimen dan menyimpulkan persamaan kadar yang paling konsisten dengan hujah.
Bukti hasil kerja: Jadual atau peta pemikiran analisis hukum kadar; semak ketepatan kesimpulan berasaskan data atau bukti.
SP disasar: 11.1.2, 11.1.3 · 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.