Jawaban Atk [PDF]

Citation preview

UTS ATK 1 1. embakaran batukapur (limestone), dengan reaksi : CaCO3 CaO + CO2 di dalam suatu rotary kiln, derajat kesempurnaan reaksinya berlangsung 70 %, hitunglah: a. Komposisi (% massa) solid produk yang mengalir keluar dari rotary kiln Penyelesaian : Basis = 100 kg limestone BM CaCO3 = 100 kg/kg mol 100 kg =¿1 kg mol Mol CaCO3 mula-mula ¿ 100 kg/kgmol Derajat kesempurnaan reaksi 70 % 70 ×1 kg mol = 0,7 kg mol CaCO3 CaCO3 yang bereaksi = 100 1 kg mol CaO Mol CaO = 0,7 kg mol CaCO3 × = 0,7 kg mol CaO 1 kg mol CaC O 3 BM CaO = 56 kg/kg mol Massa CaO (produk dari kiln) = mol × BM = 0,7 kg mol × 56 kg/kg mol = 39,2 kg



Mol CaCO3 yang keluar dari rotary kiln = Mol CaCO3 yang masuk – Mol CaCO3 yang bereaksi = (1 – 0,7)kg mol = 0,3 kg mol Massa CaCO3 yang keluar dari rotary kiln = 0,3 kg mol ×100 kg/kg mol = 30 kg Massa total produk keluar dari kiln = Produk CaO + Produk CaCO3 = (39,2 + 30)kg = 69,2 kg massa CaO ×100 % massa total produk 39,2 kg × 100 % = 69,2 kg



% massa solid produk CaO =



= 57 %



massa C O 2 ×100 % massa total produk 30 kg × 100 % = 69,2 kg



% massa solid produk CaCO3 =



= 43 %



b. Berapa kg CO2 yang dihasilkan per 1000 kg limestone yang masuk kiln? Asumsikan bahwa limestone adalah murni CaCO3 Penyelesaian : Basis = 1.000 kg limestone yang masuk kiln BM CaCO3 = 44 kg/kg mol 1.000 kg Mol CaCO3 mula-mula = = 10 kg mol 100 kg/kgmol Derajat kesempurnaan reaksi 70 %



70 ×10 kg mol = 7 kg mol CaCO3 100 1 kg mol C O 2 Mol CO2 = 7 kg mol CaCO3 × = 7 kg mol CO2 1 kg mol CaC O 3 CaCO3 yang bereaksi =



Massa CO2 = mol × BM = 7 kg mol × 44 kg/kg mol = 308 kg Massa CO2 yang dihasilkan dalam 1.000 per 1.000 kg limestone yang masuk kiln adalah 308 kg 2. Suatu baryte yang terdiri atas 100 % BaSO4 dilebur (dilelehkan/dicairkan) dengan karbon dalam bentuk coke yang mengandung 6 % abu (yang tidak dapat dicairkan). Komposisi massa lelehan adalah sebagai berikut: BaSO4 11,1 % BaS 72,8 % C 13,9 % Ash 2,2 % 100 % Reaksi: BaSO4 + 4C BaS + 4CO Basis 100 kg



BaSO4 BaS C Ash



%



Kg



BM



11,1 % 72,8 % 13,9 % 2,2 % Total



11,1 kg 72,8 kg 13,9 kg 2,2 kg 100 kg



233,3 169,3 12



Kg/BM (kgmol) 0,0476 0,43 1,1583



a. Mana yang excess dan mana yang limiting reaktan? Penyelesaian : Misal BaSO4 sebagai limiting reaktan Kg mol yang dibutuhkan secara teoritis 4 kg mol C 0,0476 kg mol BaSO4 x = 0,1904 kg mol C 1kg mol BaSO 4 1kg mol BaSO 4 0,43 kg mol C x = 0,1075 kg mol BaSO4 4 kg mol C Ternyata C yang tersedia lebih dari yang dibutuhkan secara teoritis dengan BaSO4 dan BaSO4 yang tersedia kurang dari yang dibutuhkan secara teoritis dengan C. Jadi BaSO4 sebagai limiting reaktan dan C sebagai excess reaktan b. Berapa % excess reaktannya



mol C yang ada−kebutuhan mol C toritis dengan BaSO 4 x 100% kebutuhan mol C toritis dengan BaSO4 1,1589−0,1904 x 100 %=50 8,67 % 0,1904 c. Hitung konversi masing-masing reaktan Konversi BaSO4 1kg mol BaSO 4 = 0,43 kg mol BaSO4 1 kg mol BaS BaSO 4 yang bereaksi 0,43 kg mol BaSO 4 = = = 9,0336 BaSO 4 yang ada 0,0476 kg mol BaSO 4



BaSO4 yang bereaksi = 0,43 kg mol BaS x Konversi BaSO4



Konversi C 4 kg mol C = 0,1075 kg mol C 1kg mol BaS C yang bereaksi 0,1075 kg mol C Konversi C = = = 0,0928 C yang ada 1,1589 kg mol C C yang bereaksi = 0,43 kg mol BaS x



d. Hitung derajat kesempurnaan reaksi BaSO 4 yang bereaksi = BaSO yang ada x 100 % 4 0,43 kg mol BaSO 4



= 0,0476 kg mol BaSO x 100 % 4 = 903,36 % e. Hitung yield BaS terhadap BaSO4 massa 72,8 kg BaS❑ 6,5586 kg BaS❑ = 11,1 kg BaSO 4 1 kg BaSO 4 3. Pabrik pernis harus menghasilkan 1000 pon larutan nitroselulosa 8%. Mereka memiliki stok solusi 5,5%. Berapa banyak nitroselulosa kering yang harus dilarutkan dalam larutan untuk memenuhi pesanan?



M (lb) N 100% P = 1000 lb F (lb) N 5,5% H2O 94,5 %



N 8%



H2O 92% Basis 1000 lb P



Neraca total : input = output F + M = P ……………. (1) F + M = 1000 Neraca N = F (0,055) + M (1) = 1000 (0,08) …………………. (2) Neraca H2O = F (0,945) F 0,945 F



= 1000 (0,94) …………………… (3) = 920 = 973,5449 lb



Konversi persamaan (1) F+M=P 973,5449 + M = 1000 M



= 26,4551 lb



Jadi, F+M=P (973,5449 + 26,4551) lb = 1000 lb 1000 lb = 1000 lb



4. Sebuah gas yang mengandung 80% CH dan 20% He dikirim melalui tabung difusi kuarsa (lihat gambar P8.8) untuk memulihkan helium. Dua puluh persen berat gas asli dipulihkan dan komposisinya adalah 50% He. Hitung komposisi limbah gas jika 100 kg mol gas diproses per menit. Penyelesaian Basis : 100 kg mol F/menit F=100 kg mol CH4 = 80 % He = 20 %



W CH4 = nCH4…? He = nHe…?



Gas P CH4 = 50 % He = 50 %



F: CH4 He



Mol 0,80 0,20



BM 16 4



Massa (kg) 12,8 0,8



Total



1,00



13,6



P: Mol 0,50 0,50 1,00



CH4 He Total P=100 kg mol F × 272kg mol 10 ¿ 27,2 kgmol



BM 16 4



13,6 kg F 0,20 kg P 1 kg mol P × × 1 kg mol F 1 kg F 10 kg P



¿



Neraca total : input = output F=P+W 100 (0,80) = 27,2 (0,50) + nCH4 80 = 13,6 + nCH4 nCH4 = 80 – 13,6 = 66,4 kg mol



100 (0,20) = 27,2 (0,50) + nHe 20 = 13,6 + nHe nHe = 20 – 13,6 = 6,4 kg mol mol total = (66,4 + 6,4) kg mol = 72,8 kg mol Fraksi mol CH4 = mol CH4/mol total = 66,4/72,8 = 0,9120 Fraksi mol He = mol He/mol total = 6,4/72,8 = 0,0879



Massa (kg) 8,0 2,0 10,0