Termokimia
9 likes9,840 views
Dokumen ini berisi kumpulan soal dan pembahasan termokimia yang disusun oleh mahasiswa di jurusan pendidikan matematika. Terdapat berbagai soal terkait perubahan entalpi reaksi, kalor yang dibebaskan dalam reaksi, serta perhitungan kapasitas kalorimeter. Setiap soal dilengkapi dengan penyelesaian yang rinci dan langkah-langkah perhitungan yang jelas.
Termokimia
- 1. KUMPULAN SOAL DAN PEMBAHASAN TERMOKIMIA Dosen Pengampu : Drs. H. Asep Suryatna, M.Si Oleh : Agung Anggoro (1200053) Bintang Januari U. (1202370) Ilham Alpian (1200456) Rizki Pramasta (1205901) Tian Taufik (1204547) JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA FAKULTAS PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA BANDUNG 2012
- 2. 1. Diketahui: ∆𝐻𝑐 𝐶2 𝐻2(𝑔) = −1300 𝑘𝐽 ∙ 𝑚𝑜𝑙−1 ∆𝐻𝑐 𝐻2(𝑔) = −286 𝑘𝐽 ∙ 𝑚𝑜𝑙−1 ∆𝐻𝑐 𝐶2 𝐻6(𝑔) = −1560 𝑘𝐽 ∙ 𝑚𝑜𝑙−1 Hitunglah ∆𝐻 dari reaksi 𝐶2 𝐻2 𝑔 + 2𝐻2 𝑔 → 𝐶2 𝐻6 𝑔 ! Penyelesaian : Dari data diperoleh: 𝐶2 𝐻2 + 5 2 𝑂2 → 2𝐶𝑂2 + 𝐻2 𝑂 ∆𝐻 = −1300 𝑘𝐽 ∙ 𝑚𝑜𝑙−1 2𝐻2 + 𝑂2 → 2𝐻2 𝑂 ∆𝐻 = 2 × −286 𝑘𝐽 ∙ 𝑚𝑜𝑙−1 𝐶2 𝐻6 + 7 2 𝑂2 → 2𝐶𝑂2 + 3𝐻2 𝑂 ∆𝐻 = −1560 𝑘𝐽 ∙ 𝑚𝑜𝑙−1 2𝐶𝑂2 + 3𝐻2 𝑂 → 𝐶2 𝐻6 + 7 2 𝑂2 ∆𝐻 = +1560 𝑘𝐽 ∙ 𝑚𝑜𝑙−1 + 𝐶2 𝐻2 + 2𝐻2 → 𝐶2 𝐻6 ∆𝐻 = −312 𝑘𝐽 ∙ 𝑚𝑜𝑙−1 2. Seorang siswa mengukur perubahan entalpi dari reaksi : HCl (aq) + NaOH (aq) NaCl (aq) + H2O (e) (setara) Jika suhu awal masing-masing larutan HCl dan NaOH adalah 25o C dan setelah dicampukan suhu menjadi 30o C. Jumlah masing-masing zat yang dicampurkan adalah 50 ml HCl 0,2 M dan 50 ml NaOH 0,4 M, kapasitas kalor bejana di abaikan dan c air = 4,2 J /go C. Berapakah perubahan entalpi (∆Hn ) dari reaksi campuran tersebut (tiap 1 mol) ? Penyelesaian : Dik: ∆T = 5o C Cair = 4,2 J/go C V HCl 0,2 M = 50 ml m campuran = 100 gr V NaOH 0,4 M = 50 ml Dit : ∆Hn . . .? Penyelesaian : Q = m. c . ∆T = 100. 4,2 . 5 = 2.100 J = 2,1 kJ ∆H = -Q = -2,1 kJ n HCl = 0,5 x 0,2 = 0,01 mol n NaOH = 0,5 x 0,4 = 0,02 mol Untuk netralisasi 0,01 mol HCl : ∆H = -2,1 kJ
- 3. Untuk netralisasi 1 mol HCl : ∆H = 100 x (-2,1) = -210 kJ Jadi ∆Hn = -210 kJ/mol 3. Pilihan Ganda A dan B adalah dua buah unsur gas yang dapat membentuk senyawa AB. Jika diketahui: A + B → AB(g) ΔH = x kJ A + B → AB(l) ΔH = y kJ A + B → AB(s) ΔH = z kJ Maka kalor sublimasi AB(s) adalah …. A. z D. z - x B. x - z E. x - y - z C. x + y + z Penyelesaian : A(g) + B(g) → AB(g) ΔH = x kJ AB(s) → A(g) + B(g) ΔH = - z kJ ------------------------------------------------- + AB(s) → AB(g) ΔH = (x - z) kJ
- 4. 4. Dalam suatu eksperimen 0,10 gram gas hidrogen dan 0,80 gram gas oksigen dimampatkan ke dalam bom berukuran 1,0 liter. Bom diletakkan dalam sebuah kalorimeter dengan kapasitas 9,08.104 J/°C. Suhu awal kalorimeter 25,0°C dan suhu akhirnya 25,155°C. Hitunglah besarnya kalor yang dibebaskan dalam air, dengan satuan kJ dan kJ/mol air yang terbentuk ! Penyelesaian : ΔHr = - (C. ΔT) = - (9,08.104 ) J/°C. (25,155 - 25,0) °C = - 1,41 x 104 J = - 14,1 kJ Persamaan reaksi : H2(g) + 1/2 O2(g) → H2O(l) mol pereaksi : 0,10 g 0,80 g 2 g/mol 32 g/mol 0,050 mol 0,025 mol Jumlah mol H2O yang terbentuk = 0,050 mol ΔHr = - 14,1 kJ untuk 0,050 mol H2O ΔHr molar = - 14,1 kJ / (0,050 mol) = - 282 kJ/mol 5. Suatu pemanas listrik dimasukkan ke dalam sebuah kalorimeter. Sejumlah arus listrik digunakan untuk menghasilkan kalor sebesar 1347 J. Suhu kalorimeter naik dari 25,0°C menjadi 26,135°C. Hitunglah kapasitas kalorimeter dalam J/°C ! Penyelesaian : Diketahui harga Q dan perubahan suhu, dapat dihitung kapasitas kalorimeter yang digunakan : Qcalorimeter = C x ΔT 1347 = C x (26,135 - 25,0) C = 1347 J / (1,135 o C) = 1,186 J/o C 6. Perubahan entalpi pembakaran gas CH4 (Ar C = 12, H = 1) = -80 kJ/mol. Berapa kJ perubahan entalpi pembakaran 4 g gas tersebut? Penyelesaian : mol CH4 = 4/(12+4) = 1/4. ΔH = 1/4 x - 80 kJ = - 20 kJ
- 5. 7. Pilihan Ganda Diketahui entalpi pembentukan H2O(l) = -285 kJ mol-1, CO2(g) = -393 kJ mol-1 dan C2H2(g) = +227 kJ mol-1. Jumlah kalor yang dibebaskan pada pembakaran 0,52 gram gas C2H2 (Mr = 26) adalah …. A. 25,96 kJ D. 90,50 kJ B. 47,06kJ E. 129,80 kJ C. 67,49 kJ Penyelesaian : C2H2 + 5/2 O2 → 2 CO2 + H2O ΔHc = (2 x ΔHf CO2 + ΔHf H2O) - ΔHf C2H2 = ... kJ/mol mol C2H2 = 0,52 / 26 = 0,02. Besarnya ΔH dalam kJ dikalikan jumlah mol, yaitu 0,02, hasilnya 25,96 kJ. 8. Pilihan Ganda Jika proses penguraian H2O kedalam atom-atomnya memerlukan energi sebesar 220 kkal/mol, maka energi ikatan rata-rata O – H adalah …. A. +220 kkal/mol D. -110 kkal/mol B. -220 kkal/mol E. +55 kkal/mol C. +110 kkal/mol Penyelesaian : H2O → 2 H + O Dalam setiap molekul air mengandung 2 ikatan O-H, karena rumus strukturnya H-O-H. (sebenarnya struktur air bengkok atau seperti huruf V). 2 O-H → 2 H + O D 2 (O-H) = 220 kkal D (O-H) = 1/2 x 220 kkal = +110 kkal. 9. Diketahui entalpi pembentukan metanol, 𝐶𝐻4 𝑂 𝑙 = −238,6 𝑘𝐽 ∙ 𝑚𝑜𝑙−1 ; 𝐶𝑂2 𝑔 = −393,5 𝑘𝐽 ∙ 𝑚𝑜𝑙−1 ; 𝑑𝑎𝑛 𝐻2 𝑂 𝑙 = −286 𝑘𝐽 ∙ 𝑚𝑜𝑙−1 . a) Tentukanlah entalpi pembakaran metanol membentuk gas 𝐶𝑂2 𝑔 dan air. b) Tentukan jumlah kalor yang dibebaskan pada pembakaran 8 gram metanol. Penyelesaian : Reaksi pembakaran metanol adalah sebagai berikut. 𝐶𝐻4 𝑂 𝑙 + 1 1 2 𝑂2 𝑔 → 𝐶𝑂2 + 2𝐻2 𝑂 ∆𝐻 = ?
- 6. a) ∆𝐻° = ∆𝐻°𝑓 𝐶𝑂2 𝑔 + 2 × ∆𝐻°𝑓 𝐻2 𝑂 𝑙 − ∆𝐻°𝑓 𝐶𝐻4 𝑂 𝑙 + 1 1 2 × ∆𝐻°𝑓 𝑂2 𝑔 = −393,5 𝑘𝐽 + 2 × −286 𝑘𝐽) − −238,6 𝑘𝐽 + 1 1 2 × 0 𝑘𝐽 = −726,9 𝑘𝐽 Jadi, entalpi pembakaran metanol, 𝐶𝐻4 𝑂 𝑙 = −726,9 𝑘𝐽 ∙ 𝑚𝑜𝑙−1 . b) 8 gram 𝐶𝐻4 𝑂 = 8 32 𝑚𝑜𝑙 = 0,25 𝑚𝑜𝑙. Jumlah kalor yang dibebaskan pada pembakaran 8 gram 𝐶𝐻4 𝑂: = 0,25 𝑚𝑜𝑙 × 726,9 𝑘𝐽 ∙ 𝑚𝑜𝑙−1 = 181,725 𝑘𝐽 10. Selama reaksi pembentukan Al2O3 dari 5,4 g Al dan jumlah cukup O2, suhu 2 kg air meningkat 200 C. Cari entalpi pembentukan Al2O3 ? (Al = 27, c air = 1 kal/g 0 C) Penyelesaian: Jumlah panas yang dibutuhkan untuk peningkatan suhu 2 kg air 200 C adalah; Q = mcΔt Q = 2000g.1 kal/g.0 C. 200 C Q = 40000 kal = 40 kkal 2 Al + 3/2 O2 → Al2O3 Energi yang dilepaskan dari pembakaran jika 2 mol Al (54) memberikan entalpi pembentukan Al2O3. Jika 5,4 g Al memberikan 40 kkal panas Maka 54 Al g akan memberikan 400 (40 x 10) kkal panas Karena reaksi eksotermik, pembentukan entalpi Al2O3 adalah – 400 kkal. 11. Seorang siswa mengukur perubahan entalpi dari reaksi sebagai berikut : HCl (aq) + NaOH (aq) NaCl (aq) + H2O (e) Jika suhu awal masing-masing larutan HCl dan NaOH adalah 25o C, setelah dicampurkan suhunya menjadi 30o C. Jumlah masing-masing zat yang dicampurkan adalah 50 ml HCl 0,2 M dan 50 ml NaOH 0,4 M, kapasitas kalor bejana di abaikan dan c air = 4,2 J /g . Berapakah perubahan entalpi (∆Hn) dari reaksi campuran tersebut? Penyelesaian : ∆𝑇 = 5 Cair = 4,2 J/g V HCl = 0,2 M, 50 ml massa campuran = 100 gr
- 7. V NaOH = 0,4 M, 50 ml Q = m. c. ∆𝑇 = 100. 4,2. 5 = 2.100 joule = 2,1 kJ ∆H = -Q = -2,1 kJ yang dibutuhkan. 12. Reaksi 3 g magnesium (Ar=24) dengan nitrogen (Ar=14) berlebih menghasilkan Mg3N2. Pada keadaan standar, proses tersebut melepaskan kalor sebesar 28 kJ. Tentukan ntalpi pembentukkan standar Mg3N2 adalah ! Penyelesaian : ∆Hf Mg3N2 = ∆H untuk 1 mol 3 Mg + N2 → 1 Mg3N2 3 mol Mg = 3 24 = 1 8 mol Mol Mg3N2 = 1 3 × 1 8 = 1 24 mol Jika 1 24 mol Mg3N2 terbentuk ∆H = -28 (tanda (–) karena melepas kalor) maka untuk pembentukan 1 mol Mg3N2 ∆H = -672 kJ. 13. Bila 2,30 gram dimetileter (Mr = 46) dibakar pada tekanan tetap, kalo yang dilepaskan adalah 82,5 kJ. Berdasarkan data ini, tentukan kalor pembakaran dimetileter ! Penyelesaian : Reaksi pembakaran dimetileter (C2H6O) : C2H6O + 3O2 2CO2 + 3H2O Jumlah kalor yang dilepaskan (Q) = -82,5 kJ Maka, Mol = 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑀𝑟 = 2,30 𝑔𝑟𝑎𝑚 46 𝑔𝑟𝑎𝑚 /𝑚𝑜𝑙 = 0,05 mol Dengan demikian, kalor pembakaran dimetil-eter adalah: = 𝑄 𝑚𝑜𝑙 = −82,5 𝑘𝐽 0,05 𝑚𝑜𝑙 = -1.650 kJ
- 8. 14. Pembakaran bensin adalah suatu proses eksoterm. Apabila bensin dianggap terdiri atas isooktana (sebenarnya isooktana hanyalah salah satu komponen bensin), tentukanlah jumlah kalor yang dibebaskan pada pembakaran 1 liter bensin. Diketahui entalpi pembakaran isooktana= -5.460 kJ mol-1 dan massa jenis isooktana = 0,7 kg L-1 . (Ar H = 1; C = 12) Penyelesaian : Massa 1 liter bensin = 1 L x 0,7 kg L-1 = 0,7 kg = 700 gram Jumlah mol isooktana = 700 𝑔 114 𝑔 𝑚𝑜𝑙 −1 = 6,14 mol Jadi, ΔHc ̊ = 6,14 mol x 5.460 kJ mol-1 = 33.524,4 kJ 15. Pilihan Ganda Kalor pembentukan H2O (g), CO2(g) , dan C3H8(g) masing-masing adalah x,y, dan z kkal/mol. Pembakaran C3H8(g) secara sempurna melibatkan kalor sebesar………….? A. 4x + 3y – z C. – 3x – 4y – z E. 4x – 3y + z B. 3x + 4y – z D. – 4x – 3y – z Penyelesaian : Dik : ∆Hf H2O = X ∆Hf CO2 = Y ∆Hf C3H8 = Z C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O ∆Hc = { 3 x ∆Hf ( CO2 ) + 4 x ∆Hf (H2O)} - { 1 x ∆Hf (C3H8 )} ∆Hc = 3y + 4x – z ∆Hc = 4x + 3y – z