Contoh Soal Dan Pembahasan Termokimia.docx

Contoh soal dan Pembahasan Soal 1 Tentukanlah perubahan entalpi reaksi berikut (ΔH0f dapat dilihat pada tabel diatas) a. 2C2H6(g) + 7O2(g) 4CO2(g) + 6H2O(g) b. C3H8(g) + 5O2(g) 3CO2(g) + 4H2O(l) Pembahasan : Reaks a 2C2H6(g) + 7O2(g)

4CO2(g) + 6H2O(g)

Berdasarkan tabel entalpi pemebntukan standar diatas, didapatkan : ΔH0f C2¬H6(g) = - 84,7 kJ/mol ΔH0f O2(g) = 0 kJ/mol ΔH0f CO2(g) = - 393,5 kJ/mol ΔH0f H2O(g) = - 241,8 kJ/mol ΔH0 reaksi = {4 x ΔH0f CO2(g) + 6 x ΔH0f H2O(g) } - {2 x ΔH0f C2¬H6(g) + 7 x ΔH0f O2(g)} = {4 x (- 393,5 ) + 6 x (- 241,8)} – {2 x (- 84,7) + 7 x (0)} = {-1574 + (- 1450,8)} – {-169,4} = - 3024,8 + 169,4 = 2855,4 kJ/mol Reaksi b C3H8(g) + 5O2(g) 3CO2(g) + 4H2O(l) Berdasarkan tabel data entalpi pemebntukan standar diatas, didapatkan : ΔH0f C3H8(g) = - 104 kJ/mol ΔH0f O2(g) = 0 kJ/mol ΔH0f CO2(g) = - 393,5 kJ/mol ΔH0f H2O(g) = - 241,8 kJ/mol ΔH0 reaksi = {4 x ΔH0f CO2(g) + 6 x ΔH0f H2O(g) } - {2 x ΔH0f C3¬H8(g) + 7 x ΔH0f O2(g)} = {4 x (- 393,5 ) + 6 x (- 241,8)} – {2 x (- 104) + 7 x (0)} = {-1574 + (- 1450,8)} – {-208} = - 3024,8 + 208 = - 2816,8 kJ/mol Soal 2 Diketahui beberapa entalpi pembentukan standar (ΔH0f). ΔH0f C2H5OH = - 277,69 kJ/mol ΔH0f CO2 = - 393,51 kJ/mol ΔH0f H2O = - 241,82 kJ/mol Entalpi pembakaran 92 gram etanol adalah . . . . (Mr etanol = 46) A. +4830,64 kJ B. +2469,58 kJ C. - 2469,58 kJ D. - 4830,64 kJ E. – 9661,28 kJ Pembahasan : Langkah pertama adalah mebuat reaksi pembakaran etanol. Kalian ketahui bahwa etanol termasuk senyawa turunan hidrokarbon yang apabila mengalami reaksi pembakaran akan menghasilkan CO2 dan H2O. Reaksi pembakaran etanol C2H5OH + 3O2 2CO2 + 3H2O Yang perlu kalian ingat adalah bahwa nilai entalpi pemebentukan untuk molekul molekul diatomic bebas di alam / unsur bebas di alam selalu 0. Jadi walaupun pada soal diatas entalpi

pembentukan O2 tidak diketahui, tetapi kita harus sudah mengerti bahwa entalpi pemebntukannnya selalu 0. Jadi jangan pusing ya….. ΔH0 reaksi = {2 x ΔH0f CO2(g) + 3 x ΔH0f H2O(g) } - {1 x ΔH0f C2H5OH(g) + 3 x ΔH0f O2(g)} = {2 x (- 393,51 ) + 3 x (- 241,82)} – {1 x (- 277,69) + 3 x (0)} = {- 787,02+ (- 725,46)} – {-277,69} = - 1512,48 + 277,69 = - 1234,79 kJ/mol Entalpi reaksi diatas adalah entalpi yang dihasilkan dari rekasi 1 mol etanol. Untuk mencari berapa perubahan entalpi reaksi 92 gram etanol adalah : mol 92 gram etanol = 92 / 46 = 2 mol ΔH0 reaksi = 2 mol x (- 1234,79 kJ/mol) = - 2469,58 kJ Jawaban : C Soal 3 Pada pembakaran 1 mol benzene (C6H6) dilepaskan kalor sebesar 3.271 kJ pada suhu 250C tekanan 1 atm. Jika diketahui ΔH0f CO2 = - 394 kJ/mol dan ΔH0f H2O = - 286 kJ/mol, kalor pembentukan standar C6H6 adalah . . . . . A. + 98 kJ/mol B. + 49 kJ/mol C. + 40 kJ/mol D. – 49 kJ/mol E. – 98 kJ/mol Pembahasan : Sekarang yang ditanya bukan kalor pembakaran benzene, tetapi kalor pembentukan standarnya. Langkah pertama yang harus kita lakukan tetap adalah mebuat reaksi pembakaran benzene 1 mol benzena : C6H6 + 7,5O2 ΔH0 reaksi - 3.271 kJ - 3.271 kJ - 3.271 kJ ΔH0f C6H6 ΔH0f C6H6

6CO2 + 3H2O ΔH0 reaksi = - 3.271 kJ

= {6 x ΔH0f CO2(g) + 3 x ΔH0f H2O(g) } - {1 x ΔH0f C6H6(g) + 7,5 x ΔH0f O2(g)} = {(6 x – 394) + (3 x – 286) } – { (1 x ΔH0f C6H6(g)) + (15x 0)} = {- 2364 + ( - 858)} - ΔH0f C6H6(g) = - 3222 kJ – 2 x ΔH0f C6H6(g) = - 3222 kJ + 3271 kJ = - 49 kJ/mol

Jawaban : D Soal 4 Dikatahui sebuah cuplikan memiliki data sebagau berikut. ΔH0f cuplikan = - 278,9 kJ/mol ΔH0f CO2 = - 392,5 kJ/mol ΔH0f H2O = - 286,9 kJ/mol Cuplikan tersebut dibakar menghasilkan kalor sebesar 7.464,77 kJ. 2 mol CO2 dan 3 mol H2O. jika massa cuplikan 250,24 gram, berapakah Mr culikan? Pembahasan : Cuplikan ini pasti senyawa karbon karena hasil pembakarannya menghasilkan CO2 dan H2O. Kita tidak perlu membuat reaksinya sebenarnya, karena pada soal sudah diketahui jumlah mol CO2 dan H2O yang dihasilkan. Untuk O2 sebagai perekasi pembakar, jumlah mol nya juga tidak terlau penting karena harga entalpi pembentuan standarnya juga 0.

Massa cuplikan yang dibakar adalah = 250,24, yang jika dibakar menghasilkan kalor sebesar 7.464,77 kJ. Langkah pertama yang harus kita lakukan adalah mencari berapa kalor pembakaran untuk 1 mol cuplikan berdasarkan data entalpi pembentukan standar zat yang diketahui. ΔH0 reaksi = {2 x ΔH0f CO2(g) + 3 x ΔH0f H2O(g) } - {1 x ΔH0f C2H5OH(g)} = { 2 x - 392,5 + 3 x - 286,9} – {- 278,9} = {- 785 – 573,8} + 278,9 = - 1358,8 + 278,9 = - 1.079,9 kJ/mol ΔH0 reaksi = - 1.079,9 kJ/mol adalah untuk 1 mol cuplikan Jika dihasilkan 7.464,77 kJ, maka jumlah mol cuplikan yang bereaksi adalah = - 7.464,77 kJ/ - 1.079,9 kJ/mol = 4,14 mol mol cuplikan = gr / Mr Mr cuplikan = gr / mol = 250,24 / 4,14 = 60 Contoh Soal : Dari tabel entalpi pembentukan diatas, tentukan : a. ∆H reaksi pembakaran C2H4 ! b. Tentukan jumlah kalor yang dibebaskan pada pembakaran 56 g gas C2H4 Jawab : a. Reaksi pembakaran C2H4 C2H4(g) + 3 O2(g)→2CO2(g) + 2H2O(l) ∆H reaksi = ∆Hf hasil reaksi - ∆Hf pereaksi = ( 2 ∆Hf CO2 + 2∆Hf H2O ) – ( 1 ∆Hf C2H4 + 3. ∆Hf O2) = (2 -393,5 + 2 -285,8 ) – (1. 52,5 + 3. 0) = -787 – 571,6 + 52,5 = - 1306,1 kJ/mol b. Mr C2H4 = (2x12) + (4x1) = 28 Mol C2H4 = 56/28 = 2 mol ∆H pembakaran 2 mol C2H4 = 2 mol x ( -1306,1 kJ/mol ) = -2612,2 kJ Jadi pada pembakaran 56 gram gas C2H4 dibebaskan kalor sebesar 2612,2 kJ ∆H = ∆H1 + ∆H2

Gambar 1. Proses menghasilkan produk suatu reaksi

Kumpulan soal : 1. Hitunglah jumlah kalor yang dibebaskan pada pembakaran 1 mol hidrokarbon C2H2 (mr = 26) bila diketahui entalpi pembentukan H2O(g) = -285 kJ/mol, CO2(g) = -393 kJ/mol dan C2H2(g) = +227 kJ/mol.

Pembahasan : Pertama-tama, hal yang harus kita lakukan adalah membuat persamaan reaksi untuk pembakaran C2H2. Ingat bahwa pembakaran artinya senyawa direaksikan dengan oksigen (O2). Reaksi pembakaran hidrokarbon selalu menghasilkan karbondioksida dan uap air. Setelah disetarakan akan dihasilkan persamaan reaksi seperti berikut :

∆Hreaksi = ∆H hasil - ∆H pereaksi ∆Hreaksi = 2 ∆Hf CO2 + ∆Hf H2O - ∆Hf C2H2 - 5/2 ∆Hf O2 ∆Hreaksi = 2 (-393) + (-285) - 227 - 5/2 (0) ∆Hreaksi = -1298 kJ/mol. Ingat bahwa ∆H unsur-unsur bernilai 0 sehingga ∆Hf O2 = 0 2.

Diketahui reaksi :

Dari ketiga reaksi di atas, tentukanlah hubungan antara A, B, dan C bila itu adalah harga entalpi reaksi. Pembahasan :

Sehingga hubungan A, B, dan C adalah C = A + B 3.

Dari persamaan :

Tentukan kalor pembentukan 1 mol karbon monooksida. Pembahasan : Untuk soal seperti ini, akan sangat membantu jika kita menyusun persamaan reaksi pembentukan 1 mol karbon monoksida terlebih dahulu. Adapun reaksi pembentukan karbon monoksida adalah sebagai berikut :

Dari persamaan di atas, perhatikan apa saja bagian pereaksi dan apa saja bagian hasil reaksi. Di bagian pereaksi (kiri) ada C dan O2 sedangkan di bagian hasil (kanan) ada CO. Oleh karena itu susunlah 2 persamaan yang diberikan pada soal menjadi sedemikian rupa sehingga pada bagian pereaksi terdapat atom C dan O2 sedangkan CO upayakan berada di sebelah kanan (bagian hasil). Persamaan no 1 sudah sesuai dengan yang kita inginkan sehingga dapat kita tulis demikian sementara persamaan no 2, 2 mol CO berada di sebelah kiri oleh karena itu persamaan reaksinya harus kita balik karena kita menginginkan CO di bagian hasil reaksi (kanan). Karena dibalik, maka tanda negatif (-) pada entalpinya berubah menjadi positif (+). Selanjutnya, karena persamaan no 2 yang sudah dibalik menhasilkan 2 mol CO sementara kita menginginkan 1 mol CO, maka persamaan reaksinya dikali dengan 1/2 agar dihasilkan 1 mol CO. Karena persamaan reaksi dikali 1/2 maka entalpi reaksi juga dikali 1/2 seperti di bawah ini :

Jadi kalor yang dilepaskan untuk pembentukan 1 mol karbon monooksida adalah 109,5 kJ. Kumpulan Soal 1. Bila diketahui ∆H pembentukan NH3 = -46 kJ/mol, maka tentukanlah entalpi reaksi 2NH3(g) → N2(g) + 3H2(g).

Pembahasan : Untuk melihat hubungan kedua reaksi pada soal, sebaiknya tuliskan terlebih dahulu persamaan reaksi pembentukan NH3 sebagai berikut : ½N2(g) + 3/2 H2(g) → NH3(g) ; ∆H = -46 kJ

Reaksi penguraian NH3 merupakan kebalikan dari reaksi pembentukan : NH3(g) → ½N2(g) + 3/2 H2(g) ; ∆H = +46 kJ ---> berubah tanda jadi + karena dibalik. Reaksi di atas merupakan reaksi untuk menguraikan 1 mol NH3. Pada soal ditanya entalpi reaksi untuk menguraikan 2 mol NH3, maka reaksi di atas dikali 2 begitupula harga ∆H-nya. 2NH3(g) → N2(g) + 3H2(g) ; ∆H = 2 (+46) = +92 kJ.

2.

Diketahui persamaan termokimia sebagai berikut :

2NO(g) + O2(g) → N2O4(g) ; ∆H = -A kJ NO(g) + ½O2(g) → NO2(g) ; ∆H = -B kJ Tentukan ∆H untuk reaksi 2NO2(g) → N2O4(g). Pembahasan : Untuk soal reaksi bersusun seperti ini, perhatikan persamaan yang ditanya. Pada bagian

pereaksi (kiri) terdapat 2NO2 dan pada bagian hasil reaksi (kanan) terdapat N2O4. Oleh karena itu, susunlah sedemikian rupa dua persamaan lain yang harga ∆H-nya diketahui agar di sebelah kiri terdapat 2NO2, dan di sebelah kanan terdapat N2O4. Sekarang perhatikan persamaan no 2. Pada persamaan itu NO2 berada di sebelah kanan, maka reaksi harus dibalik karena kita menginginkan NO2 di sebelah kiri. Selanjutnya, karena kita menginginkan 2NO2, maka reaksi no 2 kita kali 2 begitu juga harga ∆H-nya. Sedangkan persamaan no 1, N2O4 sudah berada di sebelah kanan jadi tidak perlu dibalik. 2NO(g) + O2(g) → N2O4(g) ; ∆H = -A kJ 2NO2(g) → 2NO(g) + O2(g) ; ∆H = +2B kJ ---> berubah tanda & dikali 2. —————————————————— 2NO2(g) → N2O4(g) ; ∆H = (-A) + (+2B)= (-A + 2B) kJ

Keterangan : Untuk menyelesaikan reaksi bersusun, bila terdapat senyawa atau unsur yang sama dengan koefisien yang sama pula berada dalam posisi yang berlawanan (kiri-vs-kanan), maka akan habis. Pada persamaan di atas, 2NO(g) + O2(g) habis karena terdapat di bagian kiri dan kanan. 3.

Diketahui persamaan termokimia sebagai berikut :

MO2 + CO → MO + CO2 ; ∆H = -20 kJ M3O4 + CO → 3MO + CO2 ; ∆H = +6 kJ 3M2O3 + CO → 2M3O4 + CO2 ; ∆H = -12 kJ Tentukan nilai ∆H reaksi 2MO2(g) + CO → M2O3 + CO2. Pembahasan : Reaksi yang ditanya memiliki peraksi 2MO2(g) + CO dan hasil M2O3 + CO2. Susun sedemikian rupa tiga persamaan yang lain agar dihasilkan persamaan reaksi yang ditanya. berikut tahapannya : o

Persamaan 1 dikali 2 karena kita menginginkan 2MO2 di sebelah kiri.

2MO2 + 2CO → 2MO + 2CO2 ; ∆H = 2 (-20) = -40 kJ o

Persamaan 2 dibalik dan dikali 2/3 agar 2MO pada persamaan 1 habis.

2MO + 2/3CO2 → 2/3M3O4 + 2/3CO ; ∆H = 2/3 (-6) = -4 kJ o

Persamaan 3 dibalik dan dikali 1/3 agar 2/3M3O4 pada persamaan 2 habis.

2M3O4 + CO2 → 3M2O3 + CO ; ∆H = 1/3(+12) = +4 kJ

Selanjutnya susun dan jumlahkan reaksi seperti berikut : 2MO2 + 2CO → 2MO + 2CO2 ; ∆H = -40 kJ 2MO + 2/3CO2 → 2/3M3O4 + 2/3CO ; ∆H = -4 kJ 2/3M3O4 + 1/3CO2 → M2O3 + 1/3CO ; ∆H = +4 kJ —————————————————— + 2MO2(g) + CO → M2O3 + CO2. ∆H = -40 -4 + 4 = -40 kJ Keterangan : 2CO - (2/3CO + 1/3CO) = 2CO - CO = CO 2CO2 - (2/3CO2 + 1/3CO2 ) = 2CO2 - CO2 = CO2 4.

Bila diketahui persamaan termokimia seperti berikut :

2Fe(s) + 3/2O2(g) → Fe2O3(s) ; ∆H = -839,6 kJ 2Al(s) + 3/2O2(g) → Al2O3(s) ; ∆H = +1.680 kJ

Tentukan ∆H untuk reaksi 2Al(s) + Fe2O3(s) → 2Fe(s) + Al2O3(s). Pembahasan : Reaksi yang ditanya memiliki peraksi 2Al(s) + Fe2O3(s) dan hasil 2Fe(s) + Al2O3(s). Susun sedemikian rupa dua persamaan yang lain agar dihasilkan persamaan reaksi yang ditanya. berikut tahapannya : o

Persamaan 1 dibalik karena kita menginginkan Fe2O3 di sebelah kiri.

Fe2O3(s) → 2Fe(s) + 3/2O2(g) ; ∆H = + 839,6 kJ ---> berubah jadi + o

Persamaan 2 tidak berubah.

Selanjutnya susun dan jumlahkan reaksi seperti berikut : Fe2O3(s) → 2Fe(s) + 3/2O2(g) ; ∆H = + 839,6 kJ 2Al(s) + 3/2O2(g) → Al2O3(s) ; ∆H = +1.680 kJ ———————————————————— + 2Al(s) + Fe2O3(s) → 2Fe(s) + Al2O3(s) ; ∆H = 839,6 + 1.680 = 2519.6 kJ 5. Reaksi pembentukan H2O(l) memiliki entalpi -285 kJ/mol, reaksi pembentukan CO2 393 kJ/mol, dan reaksi pembentukan C2H2(g) memiliki entalpi +227 kJ/mol. Tentukanlah jumlah kalor yang dibebaskan pada pembakaran 0,52 gram gas C2H2 (Mr = 26).

Pembahasan : Ingat bahwa reaksi pembakaran artinya suatu senyawa direaksikan dengan oksigen. Setiap hidrokarbon dibakar akan menghasilkan karbondioksida dan uap air. Persamaan reaksi pembakaran C2H2 adalah sebagai berikut : C2H2 + O2 → CO2 + H2O ---> setarakan menjadi : C2H2 + 5/2O2 → 2CO2 + H2O Untuk pembakaran 1 mol C2H2 dilepaskan kalor sebesar : ∆H = ∆H hasil - ∆H pereaksi ∆H = (2 ∆Hf CO2 + ∆H H2O) - (∆H C2H2) ---> ∆H unsur = 0, maka ∆H O2 = 0 ∆H = {2 (-393) + (-285)} - (+227) ∆H = (-786 - 285) - 227 ∆H = - 1298 kJ/mol Untuk pembakaran 0,52 gram gas C2H2, maka tentukan dulu mol nya. mol C2H2 = gram/mr = 0,52/26 = 0,02 mol. ∆H untuk 0,02 mol C2H2 = 0,02 (-1298) = -25,96 kJ Jadi kalor yang dilepaskan saat pembakaran 0,52 gram C2H2 adalah 25,96 kJ. 6. Diketahui perubahan entalpi untuk reaksi pembentukan CH4, CO2, dan H2O adalah sebagai berikut : C(s) + 2H2(g) → CH4(g); ∆H = -75 kJ C(s) + O2(g) → CO2(g); ∆H = -394 kJ H2(g) + ½O2(g) → H2O(g); ∆H = -286 kJ

Tentukan perubahan entalpi reaksi CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g). Pembahasan : Reaksi yang ditanya memiliki peraksi CH4(g) + 2O2(g) dan hasil CO2(g) + 2H2O(g) . Susun sedemikian rupa tiga persamaan yang lain agar dihasilkan persamaan reaksi yang ditanya. berikut tahapannya : o

Persamaan 1 dibalik karena kita menginginkan CH4 di sebelah kiri.

CH4(g) → C(s) + 2H2(g) ; ∆H = +75 kJ ---> berubah jadi + o o

Persamaan 2 tetap karena kita menginginkan CO2 di kanan. Persamaan dikali 2 agar dihasilkan 2H2O.

2H2(g) + O2(g) → 2H2O(g); ∆H = 2(-286) = -572 kJ Selanjutnya susun dan jumlahkan reaksi seperti berikut : CH4(g) → C(s) + 2H2(g) ; ∆H = +75 kJ C(s) + O2(g) → CO2(g); ∆H = -394 kJ 2H2(g) + O2(g) → 2H2O(g); ∆H = -572 kJ —————————————————— + CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g) ∆H = 75 - 394 - 572 = -891 kJ 7.

Diketahui persamaan termokimia sebagai berikut :

NH3 + air → larutan NH4OH ; ∆H = +a kal HCl + air → larutan HCl ; ∆H = +b kal larutan NH4OH + larutan HCl → larutan NH4Cl ; ∆H = +c kal NH3 + HCl → NH4Cl ; ∆H = +d kal NH4Cl + air → larutan NH4Cl ; ∆H = +e kal Tentukan hubungan a, b, c, d, dan e menurut Hukum Hess. Pembahasan : NH4Cl + air → larutan NH4Cl, merupakan persamaan terakhir, maka coba susun persamaan lainnya agar diperoleh persamaan permbentukan larutan NH4Cl. o o o o

Persamaan 1 tetap Persamaan 2 tetap Persamaan 3 tetap Persamaan 4 dibalik karena kita menginginkan NH4Cl di sebelah kiri.

NH4Cl → NH3 + HCl ; ∆H = -d kal ---> berubah tanda jadi -

Selanjutnya susun dan jumlahkan persamaan-persamaan reaksi tersebut menjadi : NH3 + air → larutan NH4OH ; ∆H = +a kal HCl + air → larutan HCl ; ∆H = +b kal larutan NH4OH + larutan HCl → larutan NH4Cl ; ∆H = +c kal NH4Cl → NH3 + HCl ; ∆H = -d kal ————————————————————————— + NH4Cl + air → larutan NH4Cl ; ∆H = +e kal Jadi hubungannya adalah : e = a + b + c - d