Jawaban Kimia 73-92 [PDF]

Citation preview

7.73 diberikan persamaan termokimia berikut 2Cu(s) + S(s) → Cu2S(s) DH° = -79.5 kJ S(s) + O2( g ) → SO2( g ) DH° = -297 kJ Cu2S(s) + 2O2( g ) → 2CuO(s) + SO2( g ) DH° = -527.5 kJ hitunglah nilai entalpi (dalam kilojoule per mol) untuk reaksi pembentukan CuO(s) jawab: Cu(s) + ½ S(s) → ½ Cu2S(s) DH° = ½ (-79.5) kJ ½ SO2( g ) → ½ S(s) + ½ O2( g ) DH° = ½ (297) kJ ½ Cu2S(s) + O2( g ) → CuO(s) + ½ SO2( g ) DH° = ½ (-527.5) kJ Cu(s) + ½ O2 → CuO DH ° = -155,0 kj



7. 74 diberikan persamaan termokimia berikut 4NH3( g ) + 7O2( g ) → 4NO2( g ) + 6H2O( g ) DH° = -1132 kJ 6NO2( g ) + 8NH3( g ) → 7N2( g ) + 12H2O( g ) DH° = -2740 kJ hitunglah DH° (dalam kilojoule) untuk reaksi berikut. 4NH3( g ) + 3O2( g ) → 2N2( g ) + 6H2O( g ) jawab : 12/7 NH3( g ) + 3O2( g ) → 12/7 NO2( g ) + 18/7 H2O( g ) DH° = 3/7 (-1132) kJ 12/7 NO2( g ) + 16/7 NH3( g ) → 2 N2( g ) + 24/7 H2O( g ) DH° = 2/7 (-2740) kJ 4 NH3 + 3 O2 → 2 N2 + 6 H2O DH° = -1240,99 kj



7.75 diberikan persamaan termokimia berikut 3Mg + 2NH3 → Mg3N2 + H2 DH° = -371 kj ½ N2 + 3/2 H2 → NH3 DH° = -46 kj hitunglah DH° (dalam kilojoule) untuk reaksi berikut 3Mg(s) + N2( g ) → Mg3N2(s) jawab : 3Mg + 2NH3 → Mg3N2 + H2 DH° = -371 kj N2 + 3H2 → 2NH3 DH° = 2(-46) kj 3Mg + N2 → Mg3N2 DH° = -463 kj



7.76 Manakah dari persamaan termokimia berikut dapat memiliki DH°f untuk reaksi panas? Jika tidak bisa, lalu mengapa tidak? (a) CO(NH2)2(aq) → CO(NH2)2(s) (b) C + O + 2N + 4H → CO(NH2)2(aq) (c) C (s, graphite) + ½ O2(g) + N2(g) + 4H2(g) → CONH2(aq) (d) 2C(s, graphite) + O2(g) + 2N2(g)+ 8H2(g) → 2CO(NH2)2(aq) jawab : opsi a,c dan d dapat memiliki DH°f karena reaksi tersebut merupakan reaksi pembentukan, sedangkan b tidak karena ada unsur bebas O dan H yang tidak berikatan dengan unsurnya sendiri karena unsur tersebut tidak dapat berdiri sendiri.



7.77 Manakah dari persamaan termokimia berikut dapat memiliki DH°f untuk reaksi panas? Jika tidak bisa, lalu mengapa tidak? (a) Na2SO4(s) + HCl( g ) → H2SO4(l ) + 2NaCl(s) (b) H2( g ) + S(s) + 2O2( g ) → H2SO4(l ) (c) 2H + S + 4O + 4H → H2SO4(l ) (d) ½ H2( g )+ ½ S(s)+O2( g ) → 2H2SO4(l ) jawab : opsi a,b dan d dapat memiliki DH°f karena reaksi tersebut merupakan reaksi pembentukan sedangkan opsi c walaupun reaktan tersusun atas unsur-unsur produk tetapi ada unsur bebas O dan H yang tidak berikatan dengan unsurnya sendiri dan beridiri sendiri. 7.78 Tuliskan persamaan termokimia, termasuk nilai DH°f dalam kilojoule per mol (dari Tabel 7.2), untuk pembentukan masing-masing senyawa berikut dari elemen, dengan segala sesuatu dalam keadaan standar. (a) HC2H3O2(l ), acetic acid (b) C2H5OH(l ), ethyl alcohol (c) CaSO4 · 2H2O(s), gypsum (d) Na2SO4(s), sodium sulfate jawab : (a) C2H5OH + O2 → CH3COOH + H2O DH ° f = (-487 – 285,9) + 277,63 = -495,27 kj (b)2C + 3H2 + ½ O2 → C2H5OH DH ° f = -277,63-0 = -277,63 kj (c) CaCO3(s) + H2SO4(l) + H2O(l) → CaSO4.2H2O(s)+CO2(g) DH ° f = -2021,1-393,5+1207+811,32+285,9 = -110,38 kj (d) 4NaCl + 2SO2 + 2H2O + O2 –> 2Na2SO4 + 4HCl DH ° f = 2(-1384,5) + 4(-92,30) – (2(-285,9) + 2(-296,9) + 4(-411) = -1328,6 kj



7.79 Tuliskan persamaan termokimia, termasuk nilai DH°f dalam kilojoule per mol (dari Lampiran C), untuk pembentukan masing-masing senyawa berikut dari elemen mereka, dengan segala sesuatu dalam menyatakan standar. (a) MgCl2 · 2H2O(s) (b) (NH4)2Cr2O7(s) (c) POCl3( g ) (d) CO(NH2)2(s) jawab : (a) DH°f = -1280 kj (b) DH°f = -1807 kj (c) DH°f = -558,5 kj (d) DH°f = -333,19 kj 7.80 gunakan data table 7.2 untuk menghitung DH° dalam kilojoule untuk reaksi berikut. (a) 2H2O2(l) → 2H2O(l) + O2( g ) (b) HCl(g) + NaOH(s) → NaCl(s) + H2O(l ) jawab: (a) 2H2O2 → 2H2O + O2 DH° = -2(285,9) – 2(-187,6) = -196,6 kj (b) HCl + NaOH → NaCl +H2O DH° = -411 + (-285,9) – (_426,8) + (-92,30) = -177,8 kj 7.81 gunakan data table 7.2 untuk menghitung DH° dalam kilojoule untuk reaksi berikut. (a) CH4(g) + Cl2(g) → CH3Cl(g) + HCl(g) (b) 2NH3(g) + CO2(g) → CO(NH2)2(s) + H2O(l) Jawab : (a) CH4(g) + Cl2(g) → CH3Cl(g) + HCl(g) DH° = (-238,6) + (-92,30) – (-74,848) = -256,052 kj (b) 2NH3(g) + CO2(g) → CO(NH2)2(s) + H2O(l) DH° = (-333,19) + (-285,9) – (-393,5) + (2(-46,19)) = -133,21 kj 7.82 Nilai untuk standar panas pembakaran, DH° pembakaran untuk sukrosa (C12H22O11) adalah -5,65 × 103 kJ mol-1. Tulis persamaan termokimia untuk pembakaran dari 1 mol sukrosa dan menghitung nilai DH°f untuk senyawa ini. Satu-satunya produk pembakaran adalah CO2 (g) dan H2O (l). Gunakan data pada Tabel 7.2 jika perlu. jawab : C12H22O11 + 12 O2 → 12CO2 + 11H2O DHc° = DH° = (12 x DHf° CO2 + 11 x DHf° H2O) – (12 x DHf° O2 + DHf° C12H22O11) -5650 = (12(-393,5) + 11(-241,8)) – (0 + DHf° C2H22O11) -5650 = (-4722 + (-2659,8)) – (DHf° C12H22O11) -5650 = -7381 – DHf° C12H22O11 DHf° C12H22O11 = -1731,8 kj 7.83 reaksi termokimia dari pembakaran gas asetilen C2H2 adalah berikut. 2C2H2(g) + 5O2(g) → 4CO2(g) + 2H2O(l) DH ° = -2599.3 kJ gunakan data table 7.2, dan hitunglah DHf° dari gas asetilen



jawab : DHc° = DH° = (4 DHf° CO2 + 2 DHf° H2O) – (5 DHf°O2 + 2 DHf° C2H2) -2599,3 kj = (4 (-393,5) + 2(-285,9)) – (0 + 2 DHf° C2H2) -2599,3 kj = (-1574 – 571,8) – 2 DHf° C2H2 -2599,3 kj = - 2145,8 – 2 DHf°C2H2 2 DHf°C2H2 = 453,5 kj DHf° C2H2 = 226,75 kj 7.84 Lihatlah daftar zat dalam Tabel 7.1. Yang mana akan membutuhkan energi paling banyak untuk menaikkan suhu dari 20 ° C hingga 30 ° C untuk 50 g sampel? Zat apa yang akan dimiliki sampel yang memiliki kenaikan suhu terbesar jika 40 kJ panas diserap oleh 30 g zat? jawab : karena q = ms D t, zat yang membutuhkan energy paling banyak untuk menaikkan suhu ada yang memiliki nilai s paling besar yaitu zat liquid. 7.85 Larutan asam hidroklorat encer dengan massa 610,29 g dan mengandung 0,33183 mol HCl tepat dinetralkan dalam kalorimeter oleh natrium hidroksida di 615,31 g larutan encer yang sebanding. Suhu meningkat dari 16.784 menjadi 20.610 ° C. Panas spesifik solusi HCl adalah 4,031 J g-1 ° C-1; bahwa dari NaOH solusi adalah 4.046 J g-1 ° C-1. Kapasitas panas dari kalorimeter adalah 77,99 J ° C-1. Tulis persamaan yang seimbang untuk reaksinya. Gunakan data di atas untuk menghitung panas berevolusi. Berapa panas netralisasi per mol dari HCl? Asumsikan bahwa solusi asli dibuat independen kontribusi terhadap total kapasitas panas system mengikuti pencampuran mereka. jawab :



7.86 Berapakah energi kinetik dari atom helium yang bergerak di 1,23 × 103 m/s? jawab : T rata-rata = 27 C = 300k EK = 3/2 KT EK = 3/2 (1,38 X 10^-23) (300) EK = 621 X 10^-23 J 7.87 Sepotong 2,00 kg granit dengan panas spesifik 0,803 J g-1 ° C-1 dan suhu 95.0 ° C ditempatkan ke dalam 2.00 L air pada 22.0 ° C. Ketika granit dan air dating pada suhu yang sama, akan seperti apa suhu itu? jawab : m(granit)cDT = m(air)cDT 2000. 4200. (TC – 22° C) = 2000. 0,803. (95° C – Tc) 4200 TC – 92400 = 76,285 – 0,803 TC 4200,803 TC = 92476,285 TC = 22,013°C 7. 88 Dalam pemulihan besi dari bijih besi, pengurangan bijih sebenarnya dicapai dengan reaksi yang melibatkan karbon monoksida. Gunakan persamaan termokimia berikut, Fe2O3(s) + 3CO( g ) → 2Fe(s) + 3CO2( g ) DH ° = -28 kJ



3Fe2O3(s) + CO( g ) → 2Fe3O4(s) + CO2( g ) DH ° = -59 kJ Fe3O4(s) + CO( g ) → 3FeO(s) + CO2( g ) DH ° = +38 kJ untuk menghitung DH° dari reaksi berikut FeO(s) + CO( g ) → Fe(s) + CO2( g ) jawab : ½ Fe2O3(s) + 3/2 CO( g ) → Fe(s) + 3/2 CO2( g ) DH ° = -14 kJ 1/3 Fe3O4(s) + 1/6 CO2( g ) → ½ Fe2O3(s) + 1/6CO( g ) DH ° = 1/6 (+59) kJ FeO(s) + 1/3 CO2( g ) → 1/3 Fe3O4(s) + 1/3 CO( g ) DH ° = 1/3 (-38) Kj FeO (s) + CO (g) → Fe (s) + CO2 DH° = -16,8367 kj 7.89 Gunakan hasil dari Soal 7.88 dan data di Tabel 7.2 untuk menghitung nilai DH ° f untuk FeO. Ekspresikan jawabannya dalam satuan kilojoule per mol. jawab : Fe(s) + ½ O2(g) → FeO (s) DH° = (DHf° FeO - DHf° O2 - DHf° Fe) -16,8367 kj = DHf° FeO DHf° FeO = -16,8367 kj 7.90 Glisin asam amino, C2H5NO2, adalah salah satu senyawa digunakan oleh tubuh untuk membuat protein. Persamaan pembakarannya adalah 4C2H5NO2(s) + 9O2( g ) → 8CO2( g ) + 10H2O(l ) + 2N2( g ) Untuk setiap mol glisin yang terbakar, 973,49 kJ panas adalah terbebaskan. Gunakan informasi ini dan nilai DH ° f untuk produk pembakaran, untuk menghitung DH ° f untuk glisin. jawab : DH° = ¼ (- 973,49) = -243,3725 -243,3725 = (5/2 DHf° H20 + 2 DH° CO2 + ½ DH° N2 ) – ( 9/4 DHf° O2 + DHf° C2H5NO2) -243,3725 = (5/2 (-285,9) + 2 (-393,5) + ½ (0)) – (9/4 (0) - DHf° C2H5NO2) -243,3725 = (-714,75 – 787) - DHf° C2H5NO2 DHf° C2H5NO2 = -1258,38 kj 7.91 Nilai DH ° f untuk HBr (g) pertama kali dievaluasi menggunakan mengikuti nilai entalpi standar yang diperoleh secara eksperimental. Gunakan data ini untuk menghitung nilai DH ° f untuk HBr (g). - Cl2 (g) + 2KBr (aq) → Br2(aq) + 2 KCl(aq) DH° = -96,2 kj -H2 (g) + Cl2 (g) → 2 HCl(g) DH° = -184 kj -HCl (aq) + KOH (aq) → KCl (aq) + H2O (l) DH° = -57,3 kj -HBr (aq) + KOH (aq) → KBr (aq) + H2O(l) DH° = -57,3 kj -HCl (g) → HC l(aq) DH° = -77,0 kj -Br2 (g) → Br2 (aq) DH° = -4,2 kj -HBr (g) → HBr (aq) DH° = -79,9 kj jawab : ½ H2 (g) + ½ Br2 (g) → HBr (g) ½ Br2(aq) + KCl(aq) → ½ Cl2 (g) + KBr (aq) DH° = ½ (96,2 kj ½ H2 (g) + ½ Cl2 (g) → HCl(g) DH° = ½ (-184) kj



HCl (aq) + KOH (aq) → KCl (aq) + H2O (l) DH° = -57,3 kj KBr (aq) + H2O(l) → HBr (aq) + KOH (aq) DH° = 57,3 kj HCl (g) → HCl (aq) DH° = -77,0 kj ½ Br2 (g) → ½ Br2 (aq) DH° = ½ (-4,2) kj HBr (aq) → HBr (g) DH° = 79,9 kj ½ H2 (g) + ½ Br2 (g) → HBr (g) DH° = -43,1 kj 7. 92 Acetylene, C2H2, adalah gas yang biasa digunakan dalam pengelasan. ini terbentuk dalam reaksi kalsium karbida, CaC2, dengan air. Dengan persamaan termokimia berikut, hitung nilai DH ° f untuk asetilena dalam satuan kilojoule per mol. -CaO(s) + H2O(l) → Ca(OH)2(s) DH ° = -65.3 kJ -CaO(s) + 3C(s) → CaC2(s) + CO(g) DH ° = +462.3 kJ CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g) DH ° = +178 kJ -CaC2(s) + 2H2O(l) → Ca(OH)2(s) + C2H2(g) DH ° = -126 kJ -2C(s) + O2(g) → CO2(g) DH ° = -220 kJ -2H2O(l) → 2H2(g) + O2(g) DH ° = +572 kj jawab : 2C(s) + H2(g) → C2H2(g) DH°f = +226,75 kj 7.93 Reaksi untuk metabolisme sukrosa, C12H22O11, adalah sama seperti untuk pembakarannya dalam oksigen untuk menghasilkan CO2 (g) dan H2O (l). Panas standar pembentukan sukrosa adalah -2230 kJ mol-1. Gunakan data pada Tabel 7.2 untuk menghitung jumlah energi (dalam kJ) yang dilepaskan dengan memetabolisme 1 ons (28,4 g) sukrosa. jawab : C12H22O11 + 12O2(g) → 12CO2(g) + 11H2O(l) DH ° = (12 (-393,5) + 11(-285,9)) – (-2230 + 0) DH ° = -4722 – 3144,9 + 2230 DH ° = -5636 kj (1 mol) n sukrosa = 28,4/342 = 0,08 mol DH ° = 0,08 x (-5636) = -468,02 kj 7.94 perhatikan persamaan termokimia berikut (1) CH3OH(l) + O2(g) → HCHO2(l) + H2O(l) DH ° = -411 kJ (2) CO(g) + 2H2(g) → CH3OH(l) DH ° = -128 kJ (3) HCHO2(l) → CO(g) + H2O(l) DH ° = -33 kJ Misalkan Persamaan (1) dibalik dan dibagi dengan 2, Persamaan (2) dan (3) dikalikan dengan 1/2 , dan kemudian ketiganya persamaan yang disesuaikan ditambahkan. Apa reaksi bersihnya, dan berapakah nilai DH ° untuk reaksi bersih? jawab : (1) ½ HCHO2(l) + ½ H2O(l) → ½ CH3OH(l) + ½ O2(g) DH ° = ½ (+411) kJ (2) ½ CO(g) + H2(g) → ½ CH3OH(l) DH ° = ½ (-128) kJ (3) ½ HCHO2(l) → ½ CO(g) + ½ H2O(l) DH ° = ½ (-33) kJ HCHO2 + H2 → CH3OH DH ° = +125 kj



7.95 Chlorofluoromethanes (CFMs) adalah senyawa karbon klorin dan fluorin dan juga dikenal sebagai Freon. Contohnya adalah Freon-11 (CFCl3) dan Freon-12 (CF2Cl2), yang telah digunakan sebagai propelan aerosol. Freons punya juga telah digunakan dalam sistem pendingin dan pendingin udara. Dipercayai bahwa ketika Freons ini melarikan diri ke dalam atmosfer, mereka menyebabkan penipisan ozon yang signifikan dari atmosfer atas di mana ozon melindungi bumi penduduk dari radiasi ultraviolet yang berbahaya. Dalam stratosfer CFM menyerap radiasi energi tinggi dari matahari dan memecah atom-atom klor yang mempercepat dekomposisi ozon, O3. Kemungkinan reaksi adalah (1) O3( g ) + Cl( g ) → O2( g ) + ClO( g ) DH ° = -126 kJ (2) ClO( g ) + O( g ) → Cl( g ) + O2( g ) DH ° = -268 kJ (3) O3( g ) + O( g ) → 2O2( g ) Atom O dalam Persamaan 2 berasal dari pemecahan molekul O2 yang disebabkan oleh radiasi dari matahari. Menggunakan Persamaan 1 dan 2 untuk menghitung nilai DH ° (dalam kilojoule) untuk Persamaan 3, reaksi bersih untuk menghilangkan O3 dari atmosfer. Jawab : DH ° = -126-268 = -394 kj 7.96 Misalkan sebuah truk dengan massa 14,0 ton (1 ton = 2000 lb) bepergian dengan kecepatan 45,0 mi / jam. Jika truk pengemudi membanting rem, energi kinetik truk diubah menjadi panas saat rem memperlambat truk hingga berhenti. Berapa suhu 5,00 galon air meningkat jika semua panas ini bisa diserap oleh air? jawab : EK = ½ MV2 EK = ½ 1400 kg. (72,4)^2 EK = 700 X 5241,76 EK = 3669,232 J Q = M DT 3669,232 = 18,95 DT DT = 193,63° C 7. 97 Berapa banyak pekerjaan yang harus dilakukan untuk membentuk satu mol CH4 dan cukup oksigen dari CO2 dan H2O? Mengapa begitu sulit untuk melakukan reaksi ini?