Kimia Fisika Tugas [PDF]

Citation preview

Nama



: BUDI SATRIA



NIM



: 1701012075



Mata Kuliah



: KIMIA FISIKA



S-1 EKSTENSI FARMASI



1) Dalam proses industry nitrogen dipanaskan sampai 500 K dalam wadah bervolume tetap. Jika gas tersebut memasuki wadah pada tekanan 100 atm dan temperature 300 K, berapa tekanan yang dilakukan nya pada temperature tinggi ? Dik : P1 = 100 atm T1 = 300 K V1 = V2 n1 = n2 T2 = 500 K Dit :



P2 = ?



P 1V P2 V = , oleh karena V1 = V2 dan n1 = n2. Maka diperoleh bahwa : n1T n2 T 1



2



1



2



P 1 P2 = T1 T 2 P 2=



T2 x P1 T1



P 2=



500 K x 100 atm 300 K



P2=167 atm 2) Suatu silinder berisi gasN2 yang terkompresi pada 120 atm dan temperature 20 0C. Apabila dibuka tutupnya N2 akan menempati suatu ruang dengan volume 200 dm3 pada 20 0C dan 1 atm. Berapakah volume silinder ? Dik : P1 = 120 atm T1 = 20 0C V2 = 200 dm3 n1 = n2 T2 = 20 0C



Dit :V1 = ? P 1V P2 V = , oleh karena n1 = n2 . maka diperoleh bahwa : n1T n2 T P 1V P2 V = T1 T2 1



2



1



2



1



2



Karena isoterm maka diperoleh bahwa : P1 V =P2 V 1



2



120 atm .V 1=1 atm. 200dm3 200 3 V 1= dm 120 V 1=1,67 dm3 NB :



P1 < P2 V2 > V1 Karena P dan V berbanding terbalik. 3) Berapakah tekanan yang diperlukan untuk menekan 4,24 dm 3 gas pada 412 torr menjadi 1,56 dm3 dalam keadaan isotermis ? Dik : P1 = 412 torr = 0,5421 atm 1 atm 1 torr = 760 1 atm=0,5421 atm 412 torr = 412 x 760 V1 = 4,24dm3 V2 = 1,56 dm3 Dit : Jb :



P2 = ? P1 V =P2 V 1



2



0,5421 atm . 4,24 dm3=P2 .1,56dm3 0,5421 atm . 4,24 dm3 P 2= 1,56 dm 3 P2=1,4734 atm 4) Sejumlah tertentu gas diekspansi dari tekanan 760 torr menjadi 250 torr pada temperature tetap. Bila volume mula-mula adalah 10 dm3, hitunglah volume akhir. Dik : P1 = 760 torr = 1 atm



1 torr =



1 atm 760



1 atm=1 atm 760 P2 = 250 torr = 0,3289 atm 1 atm 1 torr = 760 1 atm=0,3289 atm 250 torr = 250 x 760 V1 = 10 dm3 760 torr = 760 x



Dit : V2 = ? P1 V =P2 V 1



2



1 atm .10 dm 3=0,3289 atm . V 2 V 2=



1 atm .10 dm 3 0,3289 atm



V 2=30,4 dm3 5) Gas sempurna 340 K dipanaskan pada tekanan tetap sampai volumenya bertambah 14 %. Berapa temperature akhir gas ? Dik :



T1 = 340 K V1 = 100 % V2 = V1 + 14 % = 100 % + 14 % = 114 %



Dit :



T2 = ? V1 T1 = V2 T2 100 % 340 K = 114 % T2 T 2=



340 K . 114 % 100 %



T 2=387,6 K 6) Sampel 255 mg gas Neon menempati 3,00 L pada 122 K. Gunakan hukum gas sempurna untuk menghitung tekanan gas. Dik :



massa = 255 mg = 0,255 gram Mr Neon = 10 gr/mol V=3L



T = 122 K R = 0,082 L atm/ mol K Dit :



P=? PV =nRT massa 0,255 gram n= = =0,0255 mol Mr 10 gr /mol PV =nRT P .3=0,0255 . 0,082. 122 0,0255 . 0,082. 122 3 0,0255 . 0,082. 122 P= 3 P=



P=0,085 atm 7) Rapatan suatu campuran gas adalah 1,23 gL-1 pada 330 K dan 150 torr. Berapa massa molar campuran tersebut ? Dik :



ρ = 1,23 gL-1 T = 330 K P = 150 torr = 0,1973 atm 1 atm 1 torr = 760 1 atm=0,1973 atm 150 torr = 150 x 760 R = 0,082 L atm/ mol K



Dit : Mr = ? m massa ρ= ; m=ρ v ; n= v Mr PV =nRT 0,1973 . V =



massa . 0,082 .330 Mr



0,1973 . V =



ρV . 0,082. 330 Mr



0,1973 . V =



1,23V .0,082 . 330 Mr



0,1973 . V . Mr=1,23V . 0,082 .330 Mr=



1,23 V . 0,082. 330 0,1973 .V



Mr=168,63 gr /mol



8) Dalam suatu eksperimen untuk menghitung massa molar suatu gas, 250 cm 3 gas ditempatkan dalam tabung gas. Tekanannya adalah 152 torr pada 298 K dan setelah koreksi untuk efek daya apung massa gas adalah 33,5 mg. berapakah massa molar gas ? Dik :



V = 250 cm3 =



250 dm 3=0,25 dm3 1000



T = 298 K P = 152 torr = 0,2 atm 1 atm 1 torr = 760 1 atm=0,2 atm 152 torr = 152 x 760 R = 0,082 L atm/ mol K 33,5 gram=0,0335gram Massa = 33,5 mg = 1000 Dit : n=



Mr = ?



massa Mr



PV =nRT 0,2 . 0,25=



massa . 0,082 .298 Mr



0,2 . 0,25=



0,0335 . 0,082 .298 Mr



0,2 . 0,25. Mr=0,0335 . 0,082. 298 Mr=



0,0335. 0,082 .298 0,2 . 0,25



Mr=



0,818606 0,05



Mr=16,37 gr /mol 9. energi panas termasuk jenis energi kalor 10. energi suatu molekul termasuk jenis energi kimia



PERTEMUAN KELIMA Menggunakan kurva kelarutan yang tersedia melengkung, mengklasifikasikan sebagai tak jenuh, jenuh, dan sangat jenuh. 1. 2. 3. 4.



80 g NaNO3 yang larut dalam 100 g H2O pada suhu 300C tergolong larutan tak jenuh 45 g KCl yang larut dalam 100 g H2o pada suhu 600C tergolong larutan jenuh 30 g KclO3 yang larut dalam 100 g H2O pada suhu 300C tergolong larutan sangat jenuh 70 g (PbNO3)2 yang larut dalam 100 g H2O pada suhu 600C tergolong larutan tak jenuh



Jelaskan setiap situasi di bawah ini 5. Per 100 g H2O. 100 g NaNO3 @ 500C tidak jenuh : semua zat terlarut larut dalam larutan yang jelas. Artinya : berdasarkan kurva kelarutan menunjukkan bahwa untuk 100 g NaNO 3 yang larut dalam 100 g H2O pada suhu 500C termasuk larutan tidak jenuh yang merupakan larutan dimana zat terlarut lainnya bisa larut karena mengandung jumlah solute lebih sedikit (encer) daripada larutan jenuhnya sehingga larutannya masih terlihat jelas. 6. Larutan dingin (A) sangat perlahan sampai 10 0C, sangat jenuh, zat larut ekstra tetap dalam larutan : masih jelas Artinya : larutan (A) termasuk larutan sangat jenuh / lewat yang menunjukkan keadaan tidak stabil, sebab larutan mengandung zat terlarut yang jumlahnya melebhi konsentrasi kesetimbangannya. Diamana mengandung lebih banyak salut daripada yang diperlukan larutan jenuh, untuk larutan ekstra masih tetap dalam larutan karena tidak dapat lagi melarutkan zat terlarut sehingga terjadi endapan, larutannya masih terlihat jelas. 7. Larutan (A) didalam es sampai 10 0C jenuh : zat terlarut ekstra (20 g) tidak bisa tetap dalam larutan dan menjadi terlihat. Artinya : lautan (A) termasuk larutan jenuh yang merupakan larutan yang telah mengandung zat terlarut dalam jumlah maksimal, sehingga tidak dapat diambahkan lagi zat terlarut, atau dengan kata lain, larutan yang partikel-partikelnya tetap habis bereaksi dengan pereaksi atau pelarut. Untuk zat terlarut ekstra di dalam larutan tidak bisa ditambahakan lagi karena larutan sudah mengandng sejumlah salut yang larut dan melakukan kesetimbangan dengan salut padatnya, laruan masih terlihat.



Menggunakan kurva larutan



8. Seberapa besar KNO3 akan larut dalam 100 g air pada suhu 500C ? Berdasarkan kurva larutan untuk KNO 3 yang akan larut dalam 100 g air pada suhu 50 0C adalah 84 g KNO3 9. Berdasarkan NH4Cl akan larut dalam 200 g air pada suhu 700C ? Berdasarkan kurva kelarutan untuk NH 4Cl yang akan larut dalam 200 g ait pada suhu 70 0C adalah 120 g NH4Cl 10. Pada suhu berapa 22 g bisa larut dalam 50 g air ? Berdasarkan kurva kelarutan 22 g KCl bisa larut dalam 50 g air pada suhu 68 0C 11. Mana yang lebih mudah larut (memiliki kelarutan lebih tinggi) pada suhu 40 0C ? -NH3 -KClO3 Yang lebih mudah larut (memiliki kelarutan lebih tinggi) pada suhu 40 0C adalah NH3. 34 g / 100 g H2O larut. Pemeriksaan belajar 12. Apa kandungan kelarutan 90 g / 100 cm3 dalam air pada suhu 250C ? Adanya bahan sodium nitrat 13. Bahan apa yang memiliki kelarutan 200 g / 100 cm3 air pada suhu 900C ? Adanya bahan potasium nitrat 14. Berapakah kelarutan potasium nitrat pada suhu 800C ? Kelarutan potasium nitrat memiliki kelarutan adalah 180g/100 cm3 15. Pada suhu berapa sodium nitrat memiliki kelarutan 95 g/100 cm 3 ? Sodium nitrat memiliki kelarutan 95 g/100 cm3 pada suhu 30oC 16. Pada suhu berapa potasium iodida memiliki kelarutan 230 g/100 cm 3 ? Potasium iodida memiliki kelarutan 230 g/100 cm3 pada suhu 60oC 17. Pada suhu berapa potasium iodida memiliki kelarutan 130 g/100 cm 3 ? Potasium iodida memiliki kelarutan 130 g/100 cm3 pada suhu 0oC 18. Berapakah kelarutan natrium klorida pada suhu 250C dalam cm3 air ? Dari grafik kelarutan kita melihat bahwa kelarutan natrium klorida 36 g. Kelarutan natrium klorida pada suhu 250C dalam cm3 air adalah 38 g Asam – Basa 1. NH4+ ↔ 2H+ + NH22. H2PO4- ↔ 2H+ + PO423. NaOH ↔Na+ + OH4. Basa konjugat dari : HF, H2SO4, NH3 ? HF ↔ H+ + FBasa konjugat = FH2SO4 ↔ 2H+ + SO42Basa konjugat = SO42NH3 ↔ H+ + NH2Basa konjugat = NH25. Asam konjugat dari : O2-, SO42-, NH3 ? O2- + H+ ↔ OH- (asam konjugat) SO42- + H+ ↔ HSO4- (asam konjugat) NH3 + H+ ↔ NH4+ (asam konjugat)



6. HSO4- (aq) + CN- (aq) ↔ SO42- (aq) + HCN (aq) Asam konjugat : HCN Basa konjugat : SO427. ClO- (aq) + H2O ↔ HClO (aq) + OH- (aq) Asam konjugat : HclO Basa konjugat OH8. S2- (aq) + H2O (aq) ↔ HS- (aq) + OH- (aq) Asam konjugat : HSBasa konjugat : OH9. HS- (aq) + H2O (aq) ↔ H2S (aq) + OH- (aq) Asam konjugat : H2S Basa konjugat : OHBuffer 10. Berapa pH dari larutan yang dibuat dengan menambahkan : 0,3 mol asam asetat dan 0,3 mol natrium asetat untuk menghasilkan 1 l larutan. Penyelesaian : 0,3 mol 1 L = 0,3 M 0,3 mol 1 L = 0,3 M [basa][asam] [0,3][0,3] = log 1,4 x 10-6 + log = log 1,4 x 10-5 + 0 = 5 – log 1,5 = 5 – 0,15 = 4,85



1. Salah satu reaksi gas yang terjadi dalam kendaraan adalah : NO2 (g) + CO (g) → NO (g) + CO2 (g) Laju : k[NO2]m [CO]n Jika diketahui data sebagai berikut tentukan orde reaksi keseluruhan ekperimen Laju awal (mol/l.s) NO2 awal (mol/l) CO awal (mol/l) 1 0,0050 0,10 0,10 2 0,0080 0,40 0,10 3 0,0050 0,10 0,10 Jawab : V = k[NO2]m [CO]n Mencari orde NO2 (cari CO yang sama). Pada percobaan 1 dan 2 konsentrasi CO tetap m n V 2 k [ NO 2]2 [CO ]2 = V 1 k [ NO 2]m1 [CO ]n1



0,080 k [0,40]m❑ [0,10]❑n = 0,0050 k [0,10]m❑ [0,10]❑n



16 4 m = =4m 1 1m Mencari orde CO (cari NO2 yang sama) pada percobaan 1 dan 3 konsentrasi NO2 tetap m n V 2 k [ NO 2]3 [CO ]3 = V 1 k [ NO 2]m1 [CO ]n1



0,0050 k [0,10]m❑ [0,20]❑n = 0,0050 k [0,10]m❑ [0,10]❑n 2n 1= 1n



n=½ 2.



Penggabungan kembali atom-atom iodium mempunyai laju awal sbb : [1]/105 M 1.0 a. 8,7 x 10-4 b. 4,35 x Laju awal 10-3 m/detik c. 8,69 x 10-3



dalam fase gas dan yang mengandung argon 2.0 3,48 x 10-3



4.0 1,39 x 10-2



1,74 x 10-2



6,96 x 10-2



3,47 x 10-2



1,38 x 10-1



6.0 3,13 x 10-2 1,57 x 10-1 3,13 x 10-1



Konsentrasi Ar pada keadaan : a. 1,10 x 10-3 M b. 5,0 x 10-3 M c. 1,0 x 10-3 M Tentukan orde reaksi dan tetapan laju penggabungan tersebut dengan menggunakan cara laju orde dimana reaksinya dapat ditulis sebagai berikut : 2I + Ar → I2 + Ar Jawab Orde reaksi iodium (percobaan 1 dan 3) ❑ ❑ V 3 k [ I 2]3 [ Ar] 3 = ❑ V 1 k [ I 2]❑ 1 [ Ar] 1



3,48 x 10−3 3,47 x 10−2 1 x 10−1



=



=



−3 ❑ k [2 x 10−5 ]❑ ❑ [5,0 x 10 ]❑ −5 ❑ −3 ❑ k [1 x 10 ]❑[1 x 10 ]❑



10 x 10−8 1 x 10−8



Y = 1/10 Orde reaksi = ¼ + 1/10 = 7/20 3. The initial rate of formation of a subtance g depended on consentration as following [J]/10-3 M 5,0 8,2 17 30 -7 -1 Vj110/10 Ms 3,6 9,6 41 130



Find the orde of reaction and the rate constan Jawab : Orde Reaksi Konstanta Reaksi V1 = K1 [J]1 3,6 x 10-7 = K1 (5,01x10-5) K1 = 3,6 x 10-7 5,0 x 10-3 = 0,72 x 10-1 5-1 V2 =K2[J]2 9,6 x 10-7 = K2(8,2 x 10-3) K2



=



9,6 x 10−7 8,2 x 10−3



= 1,17 x 10-45-1 V3 =K3[J]3 -7 41 x 10 = K3 (17 x 10-3)



41 x 10−7 = 17 x 10−3



K3



= 4,3 x 10-45-1 4. Siklobutana (CuH8) terdekomposisi pada 1000oC menjadi 2 molekul etilen C2H4 dengan konstanta laju reaksi orde 1 87 s-1 a. Jika konsentrasi siklobutana 2,00 M berapa konsentrasinya setelah 0,010 s? b. Berapa fraksi siklobutana terdekomposisi pada waktu tersebut ? Jawab a.



1 1 = + Kt [ A ] A0 1 1 = + 875-1 (0,0105) [ A ] 2,00 m



A = 0,75m Konsentrasi setelah 0,0105 = 0,73m b. X = 0,5 Kt = 0,5 (87)(0,010) = 0,435 Fraksi C4H8 5. Harga tetapan laju k dari suatu reaksi pada berbagai suhu diamati sbb: T (k) 250 300 350 400 450 500 K 0,042 0,240 0,894 2,536 5,039 9,311 -ea/R7 Bila data tersebut diinterprestasikan berdasarkan hubungan arhenius k = A. E Tentukan harga A dan energi pengaktifan Ea K = A.C -€-IRT Ink = in A 1/7 inK



Ea R7 0,004 -3,17



0,0033 -1,43



0,0029 -0,11



0,0025 0,86



0,0022 1,67



0,002 2,23



−E −1,43−(−3,17) = = -2485,714 R 0,0033−0,004 Ea=2485,714 x 0,082=2,04 x 10−2 6. Laju reaksi : OH- (aq) + NH4+ → H2O (l) + NH3 (aq) Adalah orde pertama bagi konsentrasi OH - maupun NH4+ dan tetapan laju k pada 200C adalah 3,4 x 10 l. Mol-1s. Andaikan 1,00 L larutan NaOH 0,001 M dengan cepat dicampurkan dengan larutan 0,0010 M NH4Cl dengan volme yang sama. Hitnglah waktu (detik) yang diperlukan agar konsentrasi OH- turun menjadi 1,0 x 10-5 M Reaksi : + OH (aq) + NH 4(aq) H2O(0) + NH3(aq) 0,001M 1L 0,001M 1L -a ¿ ¿ = K[OH-][NH4+] = K[OH-] -[OH-] a ¿ ¿ =



∫ K . dt



1 1 = K.t −¿ [OH ] [OH −¿ ] 1 1 = = 3,4 x 1010 L.mol-1s-1.t −3 −3 [10 mol /L] [10 mol /2 L] 1 2L = = 3,4 x 1010 L.mol-1s-1.t −5 −3 [10 mol /1 L] [10 mol /2 L] 98.000 l .mol−1=3,4 x 1010 l . mol−1 s−1 t 98 x 10 3 L . mol−1 t= 3,4 x 10−10 L. mol−1 s−1 = 2,88 x 10-6



7. Reaksi 2 A → P mempunyai hukum laju orde ke dua dengan k = 3,50 x 10 -4. Hitunglah waktu yang diperlukan agar konsentrasi a berubah dari 1,260 M menjadi 0,011 M. Jawab:



1 1 = +K .t A A0 1 [0,011] = 1 [1,1360] + 3,50 x 10-4 M-1S-1 .t 1 [0,011] = 14.41 x 10-4



4,41 x 10−4 t=0,011 0,011 t= 4,41 x 10−4 t=25 menit 8. Buktikan bahwa t ½ ∞ 1/[Ao]n-1 untuk reaksi yang mempunyai orde ke n terhadap A Jawab: 1n



A0 =K . t 1/4 1/2 A0



9. Suatu zat terdekomposisi menurut reaksi 2A →P dengan hukum laju orde ke dua dan k : 2,62 x 10-3 M-1s-1. Berapakah waktu paruh a jika [A] 1,70 M. Jawab:



t½=



1 K [ Ao]



12,62 x 10-3M-1S-1 [1,70M] t ½ = 2 x 10-4S