UNIVERSITI MALAYA UNIVERSITY OF MALAYA PEPERIKSAAN IJAZAH SARJANA MUDA SAINS EXAMINATION FOR THE DEGREE OF BACHELOR OF SCIENCE SESI AKADEMIK 2010/2011 : SEMESTER 1 ACADEMIC SESSION 2010/2011 : SEMESTER 1 SCES2410 : KIMIA ALAM SEKITAR I ENVIRONMENTAL CHEMISTRY I November/ Disember 2010 November/ December 2010 MASA : 2 jam TIME : 2 hours ARAHAN KEPADA CALON : INSTRUCTIONS TO CANDIDATES: Kertas soalan ini mengandungi Bahagian A and Bahagian B. This question paper consists of Section A and Section B. Jawab soalan mengikut arahan yang diberikan dalam setiap bahagian. Answer the questions according to the instructions given in each section. (Kertas soalan ini mengandungi 10 soalan dan 5 halaman yang dicetak) (This question paper consists of 10 questions on 5 printed pages)
SCES2410/02 BAHAGIAN A (50 MARKAH) SECTION A (50 MARKS) Jawab mana-mana LIMA (5) soalan daripada Seksyen ini. Answer any FIVE (5) questions from this Section. 1. Karbonil sulfida (COS) amat stabil dalam atmosfera dan dengan demikian mempunyai kepekatan yang agak tinggi dan seragam. Jika kepekatan COS di atmosfera adalah 0.5 x 10-3 ppm dan input ke atmosfera sebanyak 2.5 x 10 9 kg tahun -1, hitung jisim total COS di dalam atmosfera dan seterusnya hitung masa menghuni COS pada keadaan steady. Carbonyl sulphide (COS) is very stable in the atmosphere and hence has quite high and uniform concentration. If the concentration of COS in the atmosphere is 0.5 x 10-3 ppm and the atmospheric input is 2.5 x 10 9 kg year -1, calculate the total mass of COS in the atmosphere and subsequently calculate the residence time of COS at steady state. [Diberi: Jisim molekul COS dan atmosfera masing-masing sebagai 62 g mol -1 dan 29 g mol -1. Jisim total atmosfera ialah 5.2 x 10 18 kg.] [Given: The molecular mass of COS and the atmosphere as 62 g mol -1 and 29 g mol -1 respectively. Total mass of the atmosphere is 5.2 x 10 18 kg] 2. (a) Terangkan mengapa suhu meningkat bersama altitud dalam stratosfera. Explain why the temperature increases with altitude in the stratosphere. (b) Terangkan kesan suhu dan tekanan ke atas bacaan yang dibuat dalam unit ppmv. Explain the effect of temperature and pressure on the readings made in ppmv. 3. Lukis suatu gambarajah profil tenaga untuk tindak balas di antara O 2 dengan N 2 apabila diberi bahawa tindak balas itu adalah endotermik sebanyak 180.8 kj/mol. Pada gambarajah yang sama, tunjukkan profil tenaga bagi tindak balas di antara NO dan O 2, dengan diberi bahawa tindak balas itu eksotermik sebanyak kira-kira 113.2 kj/mol. Daripada profil-profil tersebut, ramalkan mengapa NO tidak bercerai kepada N 2 dan O 2 apabila terbentuk. Draw an energy profile diagram for the reaction of O 2 with N 2, given that the reaction is endothermic by about 180.8 kj/mol. On the same diagram, show the energy profile for the reaction of NO with O 2, given that the reaction is exothermic by about 113.2 kj/mol. From these curves, predict why NO will not dissociate into N 2 and O 2 when formed.
SCES2410/03 4. (a) Apakah formula radikal nitrat? Dengan mengunakan persamaan-persamaan yang bersesuaian, terangkan bagaimana radikal nitrat mempunyai keraktifan yang sama dengan radikal hidroksil. What is the formula of nitrate radicals? Explain how they are similar in reactivity to hydroxyl radicals. (b) Tuliskan satu urutan am bagi tindak balas pengoksidaan butana (C 4 H 10 ) yang dimulakan oleh radikal hidroksil. Urutan tersebut berakhir setelah radikal hidroksil terjana semula. Write out a general sequence for the hydroxyl radical-initiated oxidation of butane (C 4 H 10 ). The sequence ends after the regeneration of hydroxyl radical. 5. Dengan menggunakan persamaan-persamaan bersesuaian, terangkan mengapa kepekatan ozon yang diperhatikan dalam stratosfera kurang daripada kepekatan yang diramalkan oleh Teori Chapman. By using appropriate equations, explain why the observed ozone concentrations in the stratosphere are less than what has been predicted by the Chapman Theory. 6. Bagaimanakah fenomena Kesan Rumah Hijau berlaku? Apakah sifat-sifat kimia atau fizik yang perlu ada pada sesuatu gas untuk menjadikan ia suatu gas rumah hijau. How does the Greenhouse Effect occur? What are the chemical and physical properties that make a gas a greenhouse gas? 7. (a) Hitung ph air hujan yang berada pada keseimbangan dengan CO 2 di atmosfera jika diberi: Calculate the ph of rain water which is in equilibrium with atmospheric CO 2 given that: CO 2 (g) + H 2 O H 2 CO 3 ; K eq = 3.16 x 10-2 H 2 CO 3 H + + HCO 3 - ; K a = 3.98 x 10-7 dan, tekanan separa bagi CO 2 (Pco 2 ) ialah Pco 2 = 3.70 x 10-4 atm. and, the partial pressure of CO 2 (Pco 2 ) is Pco 2 = 3.70 x 10-4 atm. (b) Apakah kesan hujan asid ke atas alam sekitar? What are the effects of acid rain on the environment?
SCES2410/04 BAHAGIAN B (50 MARKAH) SECTION B (50 MARKS) Jawab SEMUA soalan daripada bahagian ini. Answer ALL questions from this Section. 8. Berdasarkan struktur mineral kaolinit dan smektit, ramalkan julat bagi kapasiti penukaran kation bagi mineral tersebut. Jelaskan jawapan anda. Based on the structure of kaolinite and smectite minerals, predict the range of cation exchange capacities for the minerals. Explain your answer. 9. (a) Proses pengoksidaan jirim organik di dalam air sungai yang mempunyai kandungan oksigen terlarut yang terhad menyebabkan perubahan besar pada kandungan bahan kimia dalam air. Jelaskan. Oxidation processes involving organic matter in river water with limited dissolved oxygen content can cause major changes in chemicals composition in the water. Explain. (8 markah/ marks) (b) Proses penyejatan mempengaruhi komposisi ion air sungai. Ramalkan nisbah Na/(Na+Ca) bagi sungai tersebut. Beri alasan bagi menyokong jawapan anda. The evaporation process influences the ion compositions of river water. Predict the ratio of Na/(Na+Ca) in this river. Give reasons to support your answer. (c) Sungai A mengandungi kepekatan ion Ca 2+ yang tinggi. Nyatakan faktor yang mempengaruhi kepekatan ion tersebut. Beri alasan bagi menyokong jawapan anda. River A contains a high concentration of Ca 2+ ions. State the factor that affects the concentration of this ion. Give reasons to support your answer. 10.(a) Jelaskan hubungan di antara penguraian bahan organik dengan pemendakan karbonat dalam lautan. Explain the relationship between decomposition of organic matter and carbonate precipitation in oceans. (5 markah/marks)
SCES2410/05 (b) Terangkan kenapa kepekatan Cl - adalah paling tinggi manakala Si 4+ yang paling rendah dalam air laut sedangkan ion-ion tersebut mempunyai kepekatan yang hampir sama dalam air sungai. Explain why the concentration of Cl - is the highest while Si 4+ is the lowest in sea water even though all these ions have almost the same concentrations in river water. (c) Terangkan bagimana sedimen pirit, FeS 2, terbentuk sebagai hasil sampingan bagi penurunan sulfat di sedimen marin. Explain how sedimentary pyrite, FeS 2, is formed as a by-product of sulphate reduction in marine sediments. (9 markah/ marks) TAMAT END