Modul 11 Sma Semester 1 [PDF]

Citation preview

BAB 1 : HIDROKARBON DAN MINYAK BUMI Subtema 1: Senyawa Karbon Subtema 2: Kekhasan Atom Karbon Subtema 3: Alkana, Alkena, Alkuna Subtema 4: Reaksi-reaksi Senyawa Hidrokarbon Subtema 5: Minyak Bumi dan Energi Alternatif Subtema 6: Dampak Pembakaran terhadap Lingkungan



A. Senyawa Karbon Senyawa karbon mulanya disebut juga senyawa organik karena senyawa-senyawa tersebut hanya dapat dihasilkan oleh organisme dan tidak dapat dihasilkan di laboratorium. Akan tetapi, pada tahun 1828, Friederich Wohler berhasil membuat urea (zat organik yang terdapat dalam urin mamalia) dari reaksi antara senyawa anorganik AgOCN dan NH4Cl, sehingga pendapat bahwa senyawa karbon hanya berasal dari makhluk hidup menjadi kurang tepat. Akhirnya timbul istilah senyawa karbon organik dan senyawa karbon anorganik. Adapun perbedaan senyawa karbon organik dengan anorganik adalah sebagai berikut. Tabel Perbedaan Senyawa Karbon Organik dan Anorganik No. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.



Karbon Organik Berikatan kovalen Rantai panjang Mempunyai isomer Kereaktifan kecil Mudah terurai pada suhu rendah (pada umumnya tidak tahan panas) Tidak mudah larut dalam air, tetapi larut dalam pelarut nonpolar Titik didih dan titik leleh rendah



Karbon Anorganik Kebanyakan berikatan ionik Rantai pendek Tidak mempunyai isomer Kereaktifan besar Dapat terurai pada suhu tinggi (pada umumnya tahan panas) Mudah larut dalam air Titik didih dan titik leleh tinggi



Senyawa-senyawa karbon yang hanya terdiri dari hidrogen dan karbon disebut hidrokarbon. Hidrokarbon terutama digunakan untuk bahan bakar (sumber energi). Hidrokarbon juga digunakan sebagai bahan baku industri, misalnya plastik, detergen, dan karet sintesis. Untuk mengenali adanya karbon dalam senyawa karbon dapat dilakukan dengan cara membakar sampel senyawa karbon tersebut. Apabila menghasilkan zat berwarna hitam berarti mengandung unsur karbon. Unsur karbon dan hidrogen yang terdapat dalam senyawa karbon juga dapat ditunjukkan dengan uji pembakaran. Pembakaran suatu senyawa karbon organik akan menghasilkan CO2 dan H2O. Adanya CO2 dapat ditunjukkan dengan mengalirkannya ke dalam air kapur. Apabila air kapur menjadi keruh, berarti terdapat gas CO 2 karena pembakaran akan mengubah C menjadi CO2 dan CO2 bereaksi dengan air kapur menurut reaksi:



CO 2(g) +Ca(OH )2 (aq) → CaCO3 (s) + H 2 O (l)



35 MODUL BELAJAR – 11 SMA



Sedangkan pembakaran akan mengubah H menjadi H2O. Air dapat mengubah zat warna kertas kobalt biru menjadi merah muda (pink). Keberadaan oksigen biasanya diketahui dari selisih massa zat yang dibakar dengan jumlah massa karbon, hidrogen, dan unsur lainnya. Latihan Soal 1. 2. 3. 4. 5.



Jelaskan yang dimaksud senyawa karbon! Tuliskan beberapa bahan di sekitarmu yang mengandung senyawa karbon! Sebutkan perbedaan antara senyawa karbon organik dan senyawa karbon anorganik! Beri contoh! Jelaskan cara membuktikan adanya unsur karbon dalam senyawa karbon organik! Sebutkan beberapa contoh kegunaan senyawa hidrokarbon dalam kehidupan sehari-hari!



B. Kekhasan Atom Karbon Atom karbon mempunyai sifat-sifat khas yang menyebabkan dapat terbentuk banyak senyawa karbon. 1. Atom karbon mempunyai kemampuan membentuk 4 ikatan kovalen. Atom karbon dengan nomor atom 6 mempunyai 4 elektron valensi, sehingga dapat mengikat 4 atom lainnya melalui ikatan kovalen. Contoh: CH4



2.



atau Atom karbon mempunyai kemampuan membentuk rantai. Atom karbon dapat berikatan dengan atom karbon lain, sehingga membentuk rantai atom karbon. Beberapa rantai yang dapat dibentuk oleh rantai karbon adalah sebagai berikut. a. Rantai terbuka (alifatis) tak bercabang



Ikatan tunggal b.



Rantai terbuka (alifatis) bercabang



Ikatan jenuh bercabang c.



3.



ikatan rangkap dua ikatan rangkap tiga



ikatan tak jenuh bercabang



Rantai tertutup (siklis)



Jenuh tak jenuh Posisi atom C dalam rantai karbon Berdasarkan jumlah atom C yang diikat, terdapat empat kemungkinan posisi atom C dalam rantai karbon, yaitu: a. Atom C primer (10), yaitu atom C yang mengikat 1 atom C yang lain b. Atom C sekunder (20), yaitu atom C yang mengikat 2 atom C yang lain c. Atom C tersier (30), yaitu atom C yang mengikat 3 atom C yang lain d. Atom C kuartener (40), yaitu atom C yang mengikat 4 atom C yang lain



36 MODUL BELAJAR – 11 SMA



Latihan Soal 1. 2. 3. 4. 5.



Mengapa karbon dapat membentuk 4 ikatan kovalen dengan atom lain? Apakah yang dimaksud hidrokarbon alifatis dan siklis? Gambarkan jenis-jenis ikatan yang mungkin dibentuk oleh atom karbon! Apakah yang dimaksud dengan atom C primer, sekunder, tersier, dan kuartener? Tentukan jumlah atom C primer, sekunder, tersier, dan kuartener pada rumus struktur berikut!



C. Alkana, Alkena, dan Alkuna Berdasarkan jenis ikatan antaratom karbon, senyawa hidrokarbon dapat dikelompokkan menjadi senyawa hidrokarbon jenuh dan tak jenuh. Golongan alkana termasuk senyawa hidrokarbon jenuh. Sedangkan yang termasuk senyawa hidrokarbon tak jenuh adalah golongan alkena (memiliki ikatan rangkap dua) dan golongan alkuna (memiliki ikatan rangkap tiga). 1.



Alkana Alkana adalah senyawa hidrokarbon yang mempunyai ikatan jenuh, yaitu hidrokarbon yang mempunyai ikatan tunggal antar atom C (C-C). Rumus umum alkana:



Cn H2n + 2 Alkana memiliki deret homolog (sepancaran), yaitu deretan senyawa yang memiliki rumus umum sama, gugus sama, sifat kimia sama, sifat fisis meningkat, dan selisih setiap suku CH 2. Pertambahan ini seperti halnya deret dengan penambah CH2.Dengan demikian golongan alkana yang teratur penambahan atom C dan atom H-nya disebut deret homolog alkana. Tabel Deret Homolog Alkana Suku ke1 2 3 4 5 6 7 8 9 10



Rumus Molekul CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 C6H14 C7H16 C8H18 C9H20 C10H22



Nama Senyawa Metana Etana Propana Butana Pentana Heksana Heptana Oktana Nonana Dekana



Alkil (-R) adalah gugus yang terjadi jika alkana kehilangan satu atom H.



35 MODUL BELAJAR – 11 SMA



Tabel Gugus Alkil Gugus Alkil -CH3 -C2H5 -C3H7 -C4H9 -C5H11 -C3H7 -C4H9 a.



Nama Gugus Alkil Metil Etil Propil Butil Pentil/Amil Isopropil Isobutil



Tata nama senyawa alkana Tata nama senyawa alkana mengikuti aturan IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry). 1. Awalan normal (n) untuk alkana yang tidak bercabang. 2. Rantai C yang terpanjang disebut rantai utama dan merupakan nama alkana. 3. Penomoran dimulai dari ujung yang paling dekat dengan cabang. 4. Sebutkan nomor atom C tempat cabang berada diikuti nama cabang (sesuai abjad). 5. Jika terdapat dua atau lebih cabang yang gugus alkilnya sejenis, penamaan dinyatakan dengan awal di, tri, tetra, dan sebagainya. 6. Cabang-cabang yang berbeda disusun sesuai dengan urutan abjad dari huruf awal cabang tersebut. 7. Penamaan alkana:



Nomor cabang - nama cabang – nama rantai utama Contoh: CH3-CH2-CH2-CH2-CH3 n-pentana



b.



Sifat fisis senyawa alkana Berdasarkan jumlah atom C, senyawa alkana mempunyai sifat fisis yang berbeda-beda. Sifat tersebut antara lain sebagai berikut. Tabel Sifat Fisis Alkana



1. 2.



36



Nama Senyawa



Rumus Molekul



Mr



Metana Etana Propana Butana Pentana Heksana Oktadekana Ikosana



CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 C6H14 C18H38 C20H42



16 30 44 58 72 86 254 282



Titik Didih (0C) -163,9 -88,5 -42,0 -0,4 36,2 69,1 313,9 343,9



Titik Leleh (0C) -181,9 -183,2 -189,6 -138,6 -129,9 -94,9 28 36,9



Wujud Gas Gas Gas Gas Cair Cair Padat Padat



Semakin besar massa molekul relatif (Mr) dari alkana, maka titik didih semakin besar. Terdapat senyawa dengan rumus molekul sama, tetapi titik didihnya berbeda. Contoh: - n-butana (C4H10) titik didihnya -0,40C - Isobutana (C4H10) titik didihnya -100C - n-pentana (C5H12) titik didihnya 36,20C - Isopentana (C5H12) titik didihnya 280C - Neopentana (C5H12) titik didihnya 90C



MODUL BELAJAR – 11 SMA



3. 4. c.



2.



Untuk rantai C bercabang, semakin banyak cabangnya semakin rendah titik didihnya. Sukar larut dalam air (molekul alkana bersifat nonpolar, sedangkan air adalah pelarut yang polar), tetapi larut dalam pelarut nonpolar, misalnya CCI4.



Keisomeran senyawa alkana Pada sifat fisis senyawa alkana terdapat senyawa dengan rumus molekul sama tetapi mempunyai rumus bangun berbeda yang disebut isomer. Dalam senyawa alkana, makin panjang rantai karbon, kemungkinan isomernya makin banyak. Adapun jumlah isomer pada senyawa alkana adalah sebagai berikut. 1. Metana (CH4) : jumlah isomer 1 2. Etana (C2H6) : jumlah isomer 1 3. Propana (C3H8) : jumlsh isomer 1 4. Butana (C4H10) : jumlah isomer 2 5. Pentana (C5H12) : jumlah isomer 3



Alkena Alkena adalah senyawa hidrokarbon tak jenuh yang memiliki satu ikatan rangkap dua antaratom karbonnya (-C=C-). Nama lain alkena adalah olevin atau senyawa vinil. Rumus umum senyawa alkena adalah:



CnH2n



Dengan n > 1 Tabel Deret Homolog Alkena Suku ke1 2 3 4 5 6 7 8 9



a.



Rumus Molekul C2H4 C3H6 C4H8 C5H10 C6H12 C7H14 C8H16 C9H18 C10H20



Nama Senyawa Etena Propena Butena Pentena Heksena Heptena Oktena Nonena Dekena



Tata nama senyawa alkena Tata nama senyawa alkena menurut aturan IUPAC adalah sebagai berikut. 1. Pemberian anama pada alkena dengan cara mengganti akhiran –ana pada alkana dengan akhiran –ena. 2. Tentukan rantai C terpanjang yang mengandung ikatan rangkap. 3. Penomoran dimulai dari salah satu ujung rantai utama yang paling dekat dengan ikatan rangkap. 4. Posisi ikatan rangkap ditunjukkan dengan awalan angka, yaitu nomor atom karbon yang berikatan rangkap memiliki nomor terkecil. 5. Jika terdapat dua atau lebih cabang yang gugus alkilnya sejenis, penamaan dinyatakan dengan awalan di, tri, tetra, dan sebagainya. 6. Cabang-cabang yang berbeda disusun sesuai dengan urutan abjad dari huruf awal cabang tersebut. 7. Penamaan alkena:



Nomor cabang – nama cabang – nomor ikatan rangkap – nama rantai utama Contoh:



35 MODUL BELAJAR – 11 SMA



b.



3-etil-4-metil-1-pentena Sifat fisis senyawa alkena Tabel Sifat Fisis Alkana Nama Senyawa



1. 2. 3. c.



Rumus Molekul



Titik Didih (0C) -169 -185 -185 -165 -140



Titik Leleh (0C) -104 -48 -6 30 63



Wujud



Etena C2H4 28 Gas Propena C3H6 42 Gas Butena C4H8 56 Gas Pentena C5H10 70 Cair Heksena C6H12 84 Cair Senyawa alkena sukar larut dalam air. Pada suhu kamar, tiga suku alkena yang pertama (C2 – C4) berwujud gas, suku-suku berikutnya (C5 – C17) berwujud cair, dan suku-suku tinggi (C18) berbentuk padat. Semakin panjang rantai karbon, semakin besar titik didih dan titik lelehnya.



Keisomeran senyawa alkena Isomer pada alkena antara lain: 1. Isomer kerangka yaitu kelompok senyawa denga rumus molekul sama tetapi rantai induknya (kerangka atom) berbeda. 2. Isomer posisi yaitu kelompok senyawa isomer dengan rumus molekul dan rantai induknya (kerangka atom) sama tetapi posisi ikatan rangkap berbeda. 3. Isomer geometri yaitu kelompok senyawa isomer yang disebabkan oleh perbedaan letak geometris dari gugus yang terikat pada atom C berikatan rangkap.



Bentuk cis 3.



Mr



Bentuk trans



Alkuna Alkuna adalah senyawa hidrokarbon tak jenuh yang mengandung satu ikatan rangkap tiga (-C≡C-). Alkuna termasuk golongan hidrokarbon alifatik tak jenuh. Adapun deret homolog dari alkuna adalah sebagai berikut. Tabel Deret Homolog Alkena Suku ke1 2 3 4 5 6 7 8 9



Rumus Molekul C2H2 C3H4 C4H6 C5H8 C6H10 C7H12 C8H14 C9H16 C10H18



Nama Senyawa Etuna Propuna Butuna Pentuna Heksuna Heptuna Oktuna Nonuna Dekuna



Rumus umum senyawa alkuna adalah:



CnH2n-2 a.



36



dengan n > 1



Tata nama senyawa alkuna Tata nama dari senyawa alkuna mirip dengan alkena hanya akhiran –ena diubah menjadi –una. Contoh:



MODUL BELAJAR – 11 SMA



b.



Sifat fisis senyawa alkuna Tabel Sifat Fisis Alkana



c.



Nama Senyawa



Rumus Molekul



Etuna Propuna Butuna Pentuna Heksuna



C2H2 C3H4 C4H6 C5H8 C6H10



Titik Didih (0C) -85 -23 8 40 71



Titik Leleh (0C) -181 -103 -126 -90 -132



Wujud Gas Gas Gas Cair Cair



1. Sifat fisis alkuna hampir sama dengan alkana dan alkena, yaitu suku rendah berwujud gas, suku sedang berwujud cair, dan suku tinggi berwujud padat. 2. Alkuna merupakan senyawa nonpolar sehingga tidak larut dalam air, tetapi larut dalam pelarut nonpolar. 3. Titik didih alkuna semakin tinggi dengan bertambahnya jumlah atom karbon (rantai makin panjang). Adanya rantai cabang pada alkuna dapat menurunkan titik didih. Keisomeran senyawa alkuna Seperti alkena, alkuna juga memiliki isomer posisi, tetapi alkuna tidak memiliki isomer geometri. Alkuna paling rendah yang memiliki isomer adalah butuna. Akibat pengaruh ikatan rangkap, isomer posisi alkuna mengalami dua jenis pergeseran penataan atom, yaitu: 1. Isomer posisi dimana perubahan posisi dialami oleh ikatan rangkap. 2. Isomer posisi dimana perubahan posisi dialami oleh rantai cabang.



Latihan Soal 1. Jelaskan berdasarkan sifat alkana, mengapa bensin membentuk lapisan di atas permukaan air! 2. Bagaimana hubungan antara Massa molekul relatif dengan titik didih alkana? 3. Bandingkan titik didih n-butana dengan iso-butana, juga n-pentana dengan iso-pentana! 4. Apakah pentena mempunyai isomer geometri? Tuliskan rumus struktur dan beri namanya! 5. Tulislah rumus struktur dari senyawa berikut! a. 4-etil-4-metil-2-heksuna b. 4,5-dietil-5-metil-1-heptuna D. Reaksi-reaksi Senyawa Hidrokarbon Reaksi-reaksi yang terdapat dalam senyawa hidrokarbon adalah sebagai berikut. 1. Substitusi Reaksi substitusi adalah reaksi pertukaran suatu atom dengan atom lain. Reaksi ini banyak terdapat pada senyawa yang berikatan jenuh. Contoh:



2.



Adisi Reaksi adisi adalah reaksi pengubahan ikatan tak jenuh menjadi ikatan jenuh dengan cara menangkap atom-atom. Contoh:



35 MODUL BELAJAR – 11 SMA



Dalam reaksi yang melibatkan asam halida (HF,HCl, HBr, HI) berlaku hukum Mrkovnikov, yaitu atom H dari asam halida akan menempel pada atom C berikatan rangkap yang memiliki atom H terbanyak. Contoh:



3.



Eliminasi Reaksi eliminasi adalah reaksi pengubahan ikatan jenuh menjadi ikatan tak jenuh dengan cara menghilangkan atom-atom. Reaksi eliminasi merupakan kebalikan dari reaksi adisi. Contoh:



4.



Oksidasi Reaksi oksidasi atau pembakaran sempurna senyawa hidrokarbon dengan gas oksigen , akan menghasilkan gas CO2 dan H2O Contoh:



Latihan soal 1. Apakah yang dimaksud reaksi adisi dan eliminasi? 2. Tuliskan reaksi antara propuna dengan gas hidrogen! 3. Tuliskan reaksi pembuatan asetilena! 4. Tuliskan reaksi pembakaran sempurna senyawa-senyawa berikut! a. Propana b. Propena c. Propuna 5. Tuliskan persamaan reaksi dari 2-metil-2-butena dengan HCl! E. Minyak Bumi dan Energi Alternatif Minyak bumi yang dikenal dengan bahan bakar fosil berasal dari sisa-sisa tumbuhan dan hewan laut yang mengendap dalam jumlah besar pada batuan endapan selama berjuta-juta tahun yang lalu. Dari komponen minyak bumi dapat dibuat produk-produk yang disebut petrokimia. Selain minyak tanah, bahan bakar untuk memasak adalah gas LPG (Liquid petrolium gas). Untuk bahan bakar kendaraan bermotor saat ini menggunakan bensin serta solar. Semua bahan bakar tersebut berasal dari minyak bumi. Komponen minyak bumi Minyak bumi merupakan campuran berbagai senyawa hidrokarbon. Komponen utama minyak bumi dapat berupa alkana, sikloalkana, dan senyawa aromatik. a. Alkana Alkana yang terkandung dalam minyak bumi adalah normal oktana dan isooktana. b. Sikloalkana Sikloalkana yang terkandung dalam minyak bumi adalah metilsiklopentana dan etilsikloheksana dan turunannya yang disebut nafta. c. Senyawa aromatik Hidrokarbon aromatik yang terkandung dalam minyak bumi adalah metil benzena/toluena Pengolahan minyak bumi



36 MODUL BELAJAR – 11 SMA



Pengambilan minyak bumi dengan cara pengeboran. Dengan pengeboran, minyak bumi dapat naik dengan sendirinya karena pengaruh tekanan dari dalam. Apabila tidak dapat naik dengan sendirinya, maka harus dipompa atau dimasukkan gas (air) dari permukaan tanah (atas). Minyak bumi hasil pengeboran masih dalam bentuk minyak mentah, sehingga sebelum digunakan harus diolah terlebih dahulu. Pengolahan minyak bumi dilakukan berdasarkan perbedaan titik didih komponen penyusunnya, yaitu dengan cara destilasi bertingkat (penyulingan). Pada pengolahan ini minyak bumi dipisahkan menjadi sejumlah fraksi-fraksi. Minyak mentah dipanaskan hingga lebih kurang 3500C dan dipompakan ke dalam kolom destilasi. Sebagian dari minyak menguap dan bergerak ke atas, kemudian berubah menjadi cair. Uap yang tidak berubah menjadi cair naik ke atas dalam kolom dan kembali berubah menjadi cair pada pelat-pelat di sebelah atas, demikian seterusnya. Hasil-hasil destilasi minyak bumi sebagai berikut. Fraksi Minyak Bumi Jumlah Atom C Titik Didih Gas alam (LNG) C1 – C2 -1600C sampai -880C Elpiji (LPG) C3 – C4 -400C sampai 00C Petroleum eter C5 – C6 200C sampai 700C Bensin C7 – C8 700C sampai 1400C Nafta C9 – C10 1400C sampai 1800C Kerosin (minyak tanah) C11 – C13 1800C sampai 2500C Solar C14 – C16 2500C sampai 3500C Minyak pelumas C17 – C20 Diatas 3500C Vaselin dan lilin C21 – C24 Aspal C36 dan seterusnya Kualitas bensin Bensin yang banyak mengandung hidrokarbon dengan rantai karbon lurus sangat mudah terbakar, sehingga dapat menimbulkan knocking (ketukan). Hal ini tidak baik karena mesin cepat panas, sehingga mesin cepat rusak. Bensin yang baik adalah yang banyak mengandung hidrokarbon dengan rantai bercabang karena pada pembakarannya tidak menimbulkan knocking. Kualitas bahan bakar motor ditentukan oleh bilangan oktan, yaitu bilangan yang menunjukkan perbandingan pembakarannya dengan pembakaran bahan bakar standar yang terdiri dari n-heptana dan iso-oktana (2,2,4-trimetilpentana). Menurut perjanjian, bilangan oktan n-heptana = 0 dan iso-oktana = 100. Contoh: premium memiliki bilangan oktan 85, artinya premium terdiri dari 85% iso-oktana dan 15% n-heptana. Semakin tinggi bilangan oktan, semakin baik kualitas bahan bakar tersebut. Untuk meningkatkan bilangan oktan pada bensin, ditambahkan tetraetillead (TEL). Energi Alternatif Penggunaan sumber energi alternatif akan mengurangi kebergantungan pada negara lain untuk pasokan minyak. Selain itu, sumber energi alternatif akan membatasi konsumsi sumber energi tak terbarukan, seperti minyak bumi dan batu bara. Juga mengurangi pencemaran lingkungan dan efek negatif dari penggunaan sumber daya alam seperti air, udara, hutan, dll. Beberapa sumber energi alteratif yang dapat berguna untuk masa depan. 1. Tenaga nuklir Proses reaksi nuklir terkendali bisa menjadi sumber energi alternatif yang memiliki potensi amat besar. Proses nuklir ini juga dikenal sebagai reaksi fisi. Pada pembangkit tenaga nuklir, panas yang dihasilkan oleh reaksi fisi digunakan untuk menguapkan air. Uap yang dihasilkan selanjutnya digunakan untuk menggerakkan generator listrik. 2. Energi biomassa Biomassa adalah bahan organik yang dihasilkan melalui proses fotosintetis, baik berupa produk maupun buangan. Contoh biomassa antara lain tanaman, pepohonan, rumput, limbah pertanian, limbah hutan, tinja, dan kotoran ternak. Selain digunakan untuk tujuan primer serat, bahan pangan, pakan ternak, minyak nabati, bahan bangunan sebagainya, biomassa juga digunakan sebagai sumber energi (bahan bakar). Sumber energi biomassa mempunyai beberapa kelebihan, antara lain merupakan sumber energi yang dapat diperbarui sehingga dapat menyediakan sumber energi secara berkesinambungan. 3. Gas alam



35 MODUL BELAJAR – 11 SMA



Banyak keuntungan yang didapat dari penggunaan gas alam dibandingkan dengan sumber energi lain. energi yang dihasilkan gas alam lebih efisien, dan penggunaannya jauh lebih bersih, serta sangat ramah lingkungan sehingga tidak menimbulkan polusi terhadap lingkungan. Selain itu, gas alam juga mempunyai beberapa keunggulan antara lain tidak berwarna, tidak berbau, tidak korosif, dan tidak beracun. Sebelum digunakan sebagai sumber energi, gas alam biasanya dikompresi terlebih dahulu hingga berubah wujud menjadi cair. Latihan Soal 1. Bagaimana proses terbentuknya minyak bumi? 2. Sebutkan komponen-komponen utama penyusun minyak bumi! 3. Bagaimana cara pemisahan minyak bumi menjadi fraksi-fraksinya? 4. Apakah yang dimaksud dengan bilangan oktan? 5. Sebutkan produk-produk petrokimia yang digunakan di bidang pangan! F. Dampak Pembakaran terhadap Lingkungan Pembakaran bahan bakar (batu bara, minyak bumi, dan gas alam) dapat menyebabkan pencemaran, khususnya pencemaran udara. Pencemaran akibat pembakaran bahan bakar disebabkan antara lain pembakaran tidak sempurna, pengotor dalam bahan bakar, dan bahan aditif dalam bahan bakar. Zat-zat pencemar yang berasal dari pembakaran bahan bakar diantaranya adalah: a. Karbon dioksida (CO2) Sumber: pembakaran sempurna bahan bakar fosil karena bahan bakar fosil mengandung hidrokarbon Sifat: dapat menyerap radiasi inframerah dari matahari, tidak berwarna, tidak berbau Akibat: efek rumah kaca, meningkatnya suhu di permukaan bumi (pemanasan global) b. Karbon monoksida (CO) Sumber: pembakaran tidak sempurna bahan bakar fosil Sifat: gas tidak berbau, tidak berasa, tidak berwarna, beracun Akibat: apabila melebihi ambang batas dapat mengganggu proses pernapasan sebab gas CO mudah diikat oleh darah (hemoglobin) daripada daya ikat terhadap O2. c. Oksida belerang (SO2/SO3) Sumber: pembakaran bahan bakar yang mengandung pengotor yang berupa belerang dan batu bara Sifat: gas tidak berwarna, berbau, merangsang, menyesakkan Akibat: mengganggu pernapasan dan merusak selaput lendir hidung, menimbulkan hujan asam d. Oksida nitrogen (NO dan NO2) Sumber: pembakaran minyak bumi Sifat: NO merupakan gas bewarna kekuningan, NO2 merupakan gas berwarna coklat merah Akibat: menghasilkan asbut (smog), meradang (gangguan paru-paru) e. Pencemar butiran Pencemar butiran dapat berupa asap, debu, pasir halus, dan sebagainya. Akibat: mengganggu daya pandang, memperbesar bahaya dari asbut, mengotori pakaian, bangunan dan daun, mengganggu pernapasan, mendorong pembentukan awan dan hujan f. Partikel timah hitam Sumber: pembakaran bahan bakar yang mengandung TEL Akibat: keracunan ringan menyebabkan sakit kepala, mudah iritasi, mudah lelah, dan depresi, keracunan berat menyebabkan kerusakan otak, ginjal,dan hati



Latihan Soal 1. Sebutkan zat-zat berbahaya yang ditimbulkan dari hasil pembakaran bahan bakar! 2. Apakah yang dimaksud smog dan apakah yang menimbulkan smog? 3. Bagaimana gas karbon monoksida meracuni darah dalam tubuh manusia? 4. Jelaskan proses terjadinya hujan asam!



36 MODUL BELAJAR – 11 SMA



5.



Langkah-langkah apa saja yang dapat dilakukan untuk menanggulangi pencemaran udara akibat pembakaran bahan bakar? TEST KEMAMPUAN



1.



2.



3.



4.



5.



6.



Diantara senyawa-senyawa berikut, termasuk senyawa hidrokarbon adalah... a. C2H5OH b. C6H12 c. C6H12O6 d. CH3COOH e. NaOH



yang



Di bawah ini yang termasuk senyawa hidrokarbon golongan alkena adalah... a. CH4 b. C2H6 c. C3H8 d. C2H4 e. C4H6 Kegunaan dari senyawa hidrokarbon bagi kehidupan manusia sangat besar, misalnya gas LPG yang merupakan campuran senyawa alkana, yaitu... a. C3H8 sampai C4H10 b. CH4 sampai C2H5 c. C12H26 sampai C16H34 d. Campuran C15H32 e. Alkana dengan atom C lebih dari 20 Rumus struktur dari pentana adalah... a. CH3 – CH3 b. CH3 – CH2 – CH3 c. CH3 – CH2 – CH2 – CH3 d. CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH3 e. CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH3 Rumus molekul senyawa oktana adalah... a. C6H14 b. C9H20 c. C7H16 d. C10H22 e. C8H18 Perhatikan struktur dari senyawa berikut. CH3- CH2 - CH - CH2 - CH2 - C(CH3)3  C2H5 Jumlah atom karbon primer, sekunder, tersier, dan kuarterner dalam senyawa tersebut adalah... a. 4,3,2 b. 5,3,1 c. 5,3,2 d. 5,4,1



e.



5,4,2



7.



Hidrokarbon berikut ini yang mempunyai lima atom karbon adalah... a. 2-etilbutana b. 3-etilpentana c. 2,2-dimetilbutana d. 2-metilbutana e. 2-metilpentana



8.



Senyawa yang rumus molekulnya sama tetapi rumus strukturnya berbeda disebut... a. Isoton b. Isomer c. Isotop d. Isobar e. Isotonis



9.



Nama yang tepat untuk senyawa berikut adalah...



(CH3)2CH(CH2)2CHC2H5(CH2)2CH3 a. b. c. d. e.



2-metil-5-etiloktana 4-etil-7-metiloktana 4-etil-7,7-dimetilheptana 5-etil-2-metiloktana 2,5-dimetiloktana



10. Reaksi antara propena dan bromin dalam larutan karbon tetraklorida menghasilkan... a. 1-bromopropana b. Siklopropana c. 2-bromopropana d. 1,2-dibromopropana e. 1,1,2,2-tetrabromopropana 11. Diketahui reaksi: (I) CH 3 – CH 2 - CCl + KOH → KCl + H 2O + CH 3 - CH = CH 2 (II) CH 3 – CH 2 - CH 2OH + Na → ½ H 2 + CH 3 - C H 2 - CH 2ONa Reaksi di atas berturut-turut adalah... a. Adisi dan substitusi b. Eliminasi dan substitusi c. Reduksi dan substitusi d. Eliminasi dan oksidasi e. Adisi dan eliminasi 12. Pada adisi markovnikov terhadap propena dengan HBr akan menghasilkan...



35 MODUL BELAJAR – 11 SMA



a. b. c. d. e.



1-bromopropana 2-bromopropana 2-bromopropena 2,3-dibromopropana 3-bromopropana



e.



13. Pada pembakaran sempurna senyawa hidrokarbon akan dihasilkan... a. Karbon dioksida dan amonia b. Karbon monoksida dan uap air c. Karbon monoksida dan amonia d. Karbon dioksida dan uap air e. Karbon dioksida dan karbon monoksida 14. Residu dari minyak bumi yang digunakan untuk pengerasan jalan adalah... a. Lilin b. Minyak diesel c. Vaselin d. Aspal e. Pelumas 15. Kerosin mempunyai rantai atom... a. C2H6 sampai C6H14 b. C11H24 sampai C14H30 c. C2H6 sampai C7H16 d. C12H26 sampai C16H34 e. C2H6 sampai C8H18 16. Tujuan penambahan MTBE pada bensin adalah... a. Menambah kemurnian bensin b. Menaikkan titik didih c. Memperpanjang rantai atom C d. Menurunkan titik beku e. Menaikkan bilangan oktan 17. Pembakaran tidak sempurna dari minyak bumi akan menghasilkan dampak negatif, yaitu... a. Pencemaran udara oleh gas CO, yang menyebabkan sesak napas b. Pencemaran udara oleh gas CO2, penyebab efek rumah kaca c. Pencemaran udara oleh gas CO2, penyebab hujan asam d. Pencemaran udara oleh partikel logam berat e. Pencemaran udara oleh gas NO2, penyebab hujan asam



36



18. Pasangan gas hasil pembakaran menimbulkan hujan asam adalah... a. CO dan CO2 b. CO dan SO2 c. CO2 dan SO2 d. CO2 dan NO2



MODUL BELAJAR – 11 SMA



yang



SO2 dan NO2



19. Sikloalkana yang terdapat dalam minyak bumi adalah... a. Dimetilsiklopentana dan etilsikloheksana b. Etilsiklopentana dan etilsikloheksana c. Metilsiklopentana dan etilsikloheksana d. Metilsiklopentana dan etilsikloheptana e. Etilsiklopentana dan etilsikloheptana 20. Cara lain memperoleh bensin adalah dengan memecahkan fraksi yang memiliki atom C lebih panjang dari bensin. Cara ini disebut proses... a. Oksidasi b. Reforming c. Isolasi d. Reduksi e. Cracking 21. Etena bereaksi dengan air menggunakan katalisator asam akan membentuk... a. Etuna b. Etena c. Etanol d. Siklopropana e. Siklopropanol 22. Suatu gas alkana dibakar sempurna dengan gas oksigen. Volume dari karbon dioksida yang terbentuk sama dengan dua kali volume alkana yang dibakar pada kondisi tekanan dan suhu yang sama. Senyawa alkana tersebut adalah... a. Pentana b. Butana c. Propana d. Etana e. Metana 23. Alkana disebut juga parafin sebab... a. Atom karbonnya bervalensi 4 b. Sukar bereaksi dengan zat lain c. Mudah bereaksi dengan zat lain d. Mempunyai rumus umum CnH2n+2 e. Berupa zat cair pada suhu kamar 24. Isomer struktur dari butena adalah... a. 1-butana b. 2-butuna c. 2-metil-1-propena d. 2-etilbutena e. 2-metilbutana 25. Untuk menentukan adalah ikatan rangkap digunakan pereaksi bromin. Reaksi yang terjadi merupakan reaksi...



a. b. c. d. e.



Substitusi Eliminasi Adisi Oksidasi Reduksi



2. 3.



ESSAI 1. Tentukan atom C primer, sekunder, tersier, dan kuarterner dari struktur di bawah ini!



4. 5.



Tuliskan struktur dari senyawa berikut! a. 2,3-dimetilpentana b. 3-etil-4-metil-2-pentena Tuliskan reaksi antara senyawa berikut dan tentukan tergolong reaksi substitusi, adisi, atau eliminasi! a. CH4 dengan Br2 b. CH3CH=CH2 dengan HCl Jelaskan penyebab knocking pada mesin dan bagaimana cara mengatasinya! Sebutkan zat aditif yang dapat digunakan untuk meningkatkan nilai efisiensi bensin!



BAB 2 : TERMOKIMIA Subtema 1: Asas Kekekalan Energi Subtema 2: Entalpi dan Perubahan Entalpi Subtema 3: Penentuan Perubahan Entalpi



A. Asas Kekekalan Energi Energi didefinisikan sebagai kemampuan untuk melalkukan kerja. Energi dapat dibagi dua, yaitu energi kinetik dan energi potensial. Energi kinetik digunakan pada saat benda bergerak, sedangkan energi potensial adalah energi yang dikandung oleh benda tersebut Hukum kekekalan energi menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, tetapi energi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain. sedangkan hukum termodinamika pertama menyatakan bahwa “ Dalam suatu sistem yang mengalami perubahan, maka perubahan energi dalam dari sistem (∆E) adalah sebanding dengan panas yang diserap atau yang dibebaskan oleh sistem (q) dikurangi dengan kerja yang dilakukan oleh sistem (W).” Dalam bentuk persamaan, hukum termodinamika pertama dapat ditulis:



∆E = q - W



Sistem dan lingkungan Sistem didefinisikan sebagai bagian dari semesta yang merupakan fokus kajian dan lingkungan adalah segala sesuatu di luar sistem yang bukan kajian. Contohnya ke dalam gelas kimia yang berisi air, dilarutkan 20 gram garam dapur. Jika garam dapur ditetapkan sebagai sistem, maka selain dari garam dapur termasuk lingkungan, seperti air sebagai pelarut, gelas kimia, penutup gelas kimia, dan udara di sekelilingnya. Berdasarkan interaksinya dengan lingkungan, sistem dibedakan menjadi tiga macam: 1. Sistem terbuka, yaitu jika antara sistem dan lingkungan dapat mengalami pertukaran materi dan energi, contoh zat dalam wadah terbuka. 2. Sistem tertutup, yaitu jika antara sistem dan lingkungan tidak dapat terjadi pertukaran materi, tetapi terjadi pertukaran energi. Contoh: gas dalam silinder tertutup. 3. Sistem terisolasi, yaitu jika antara sistem dan lingkungan tidak dapat terjadi pertukaran materi maupun energi. Contoh: termos Latihan soal



35 MODUL BELAJAR – 11 SMA



1. 2. 3. 4. 5.



Apa yang dimaksud dengan energi? Bagaimana bunyi hukum kekekalan energi? Apakah yang dimaksud dengan sistem dan lingkungan? Sebutkan dan jelaskan macam-macam sistem! Apabila ke dalam tabung reaksi yang berisi air dimasukkan kapur tohor (batu gamping) maka suhu campuran naik. Pada reaksi tersebut, tentukanlah sistem dan lingkungannya!



B. Entalpi dan Perubahan Entalpi Reaksi kimia pada umumnya dilakukan dalam sistem terbuka (tekanan tetap). Oleh karena itu, pada setiap proses yang melibatkan perubahan volum akibat tekanan tetap, ada kerja yang menyertai proses tersebut meskipun kecil tetapi cukup berarti. Salah satu bentuk energi yang sering ditemukan dalam termokimia adalah entalpi. Entalpi (H) merupakan banyaknya energi yang dimiliki sistem pada tekanan tetap. perubahan entalpi (∆H) merupakan selisih entalpi (H) akhir dengan entalpi (H) awal. Pada suatu reaksi kimia, H akhir merupakan H dari produk sedangkan H awal adalah H dari reaktan sehingga dapat dituliskan:



Suatu perubahan entalpi yang diukur pada keadaan standar (suhu 298,15 K dan tekanan 1 atm) disebut perubahan entalpi standar (∆H°) yang mempunyai satuan kilo Joule (kJ) dalam Sistem Internasional (SI). Jenis-jenis perubahan entalpi standar (∆H°): 1. Perubahan entalpi pembentukan standar (∆Hf °) Adalah perubahan entalpi jika 1 mol senyawa terbentuk dari unsur-unsurnya pada kondisi standar. Contoh: Perubahan entalpi pembentukan standar dari gas karbondioksida (CO2) adalah –393,5 kJ/mol. Persamaan termokimianya: C(s) + O2(g) → CO2(g) ∆Hf ° = –393,5 kJ/mol 2. Perubahan entalpi penguraian standar (∆Hd °) Adalah perubahan entalpi pada penguraian 1 mol senyawa menjadi unsur-unsurnya, pada keadaan standar. Contoh: Perubahan entalpi penguraian H2O adalah +286 kJ/mol. Persamaan termokimianya: H2O(l) → H2(g) + O2(g) ∆Hd ° = + 286 kJ/mol 3. Perubahan entalpi pembakaran standar (∆Hc °) Adalah perubahan entalpi jika 1 mol suatu zat terbakar sempurna pada kondisi standar. Contoh: Perubahan entalpi pembakaran gas CH4 adalah –802 kJ/mol. Persamaan termokimianya: CH4(g) + O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g) ∆Hc ° = –802 kJ/mol Reaksi eksoterm dan reaksi endoterm Reaksi Eksoterm adalah reaksi yang melepaskan kalor atau menghasilkan energi. Entalpi sistem berkurang (hasil reaksi memiliki entalpi yang lebih rendah dari zat semula). HP < HR HP – HR < 0



H berharga negatif



Reaksi Endoterm adalah reaksi yang menyerap kalor atau memerlukan energi. Entalpi sistem bertambah (hasil reaksi memiliki entalpi yang lebih tinggi dari zat semula). HP > HR HP – HR > 0 H berharga positif



36 MODUL BELAJAR – 11 SMA



Diagram tingkat energi



Latihan soal 1. Sebutkan macam-macam perubahan entalpi standar! 2. Tuliskan persamaan termokimia dari: a. Pembentukan CO2(g), bila diketahui ∆Hf0 CO2 = -393,5 kJ/mol! b. Penguraian NH4NO3(s), diketahui ∆Hf0 NH4NO3(s) = -365,6 kJ/mol! 3. Diketahui 2 jenis reaksi: a. Fe2O3(s) + 3C(s)  2Fe(s) + 3CO(g) ∆H = 621 kJ b. C(s) + O2(g)  CO2(g) ∆H = -393,5 kJ Gambarkan diagram tingkat energi untuk kedua reaksi tersebut! 4. Pada pembakaran 0,8 gram gas metana (CH4) dibebaskan kalor sebesar 40,1 kJ. Tentukan ∆H c0 CH4 dan tuliskan persamaan termokimianya! (Ar C = 12, H = 1) 5. Diketahui entalpi penguraian gas asam sulfida setiap molnya membutuhkan kalor sebesar 20,17 kJ. Tentukan entalpi pembentukan 1,7 gram asam sulfida! (Ar H = 1, S = 32) C. Penentuan Perubahan Entalpi 1. Penentuan perubahan entalpi melalui percobaan Kalorimeter adalah suatu alat untuk mengukur jumlah kalor yang diserap atau dibebaskan sistem. Data H reaksi yang terdapat pada tabel-tabel pada umumnya ditentukan secara kalorimetri. Kalorimeter sederhana dapat dibuat dari wadah yang bersifat isolator (tidak menyerap kalor). Sehingga wadah dianggap tidak menyerap kalor pada saat reaksi berlangsung. Kalorimeter Bom merupakan suatu kalorimeter yang dirancang khusus sehingga benar-benar terisolasi. Pada umumnya sering digunakan untuk menentukan perubahan entalpi dari reaksi-reaksi pembakaran yang melibatkan gas. Meskipun sistem diusahakan terisolasi, tetapi ada kemungkinan sistem masih dapat menyerap atau melepaskan kalor ke lingkungan, dalam hal ini lingkungan nya adalah kalorimeter sendiri. Jika kalorimeter juga terlibat dalam pertukaran kalor, maka besarnya kalor yang diserap atau dilepas oleh kalorimeter (kapasitas kalorimeter, C) harus diperhitungkan. Jumlah kalor yang dilepas atau diserap sebanding dengan massa, kalor jenis zat, dan perubahan suhu. Hubungannya adalah sebagai berikut:



35 MODUL BELAJAR – 11 SMA



2.



Penentuan perubahan entalpi dengan data entalpi pembentukan standar (∆H f0) Perhitungan ∆H juga dapat dilakukan dengan cara menggunakan data entalpi pembentukan standar (∆H°f). Kalor pembentukan standar merupakan kalor pembentukan senyawa dari unsur-unsurnya.



Misalnya:



3.



Penentuan perubahan entalpi dengan Hukum Hess Perubahan entalpi kadang sukar diukur atau ditentukan langsung dengan percobaan. Pada tahun 1840 Henry Hess dari Jerman menyatakan, perubahan entalpi reaksi hanya tergantung pada keadaan awal dan akhir sistem, tidak bergantung pada jalannya reaksi. Hukum Hess ini dapat digunakan untuk menentukan kalor reaksi yang tidak dapat diketahui secara langsung. Contoh:



Jika suatu reaksi berlangsung menurut dua tahap atau lebih, maka kalor reaksi totalnya sama dengan jumlah kalor tahap reaksinya. Hukum Hess digunakan untuk menghitung ∆H suatu reaksi, berdasarkan beberapa harga ∆H dari reaksi lain yang sudah diketahui. Hukum Hess dapat dinyatakan dalam bentuk diagram siklus atau diagram tingkat energi. Diagram siklus untuk reaksi pembakaran karbon adalah sebagai berikut:



36 MODUL BELAJAR – 11 SMA



Dari siklus reaksi di atas, pembakaran karbon dapat melalui dua lintasan, yaitu lintasan-1 yang langsung membentuk CO2, sedangkan lintasan-2, mula-mula membentuk CO, kemudian CO2. Jadi H1 = H2 + H3. Diagram tingkat energi:



4.



Penentuan perubahan entalpi dengan Energi Ikatan Pada dasarnya reaksi kimia terdiri dari dua proses, yaitu pemutusan ikatan antar atom-atom dari senyawa yang bereaksi (proses yang memerlukan energi) dan penggabungan ikatan kembali dari atomatom yang terlibat reaksi sehingga membentuk susunan baru (proses yang membebaskan energi). Perubahan entalpi reaksi dapat dihitung dengan menggunakan data energi ikatan. Energi ikatan adalah energi yang diperlukan untuk memutuskan ikatan oleh satu molekul gas menjadi atom-atom dalam keadaan gas. Harga energi ikatan selalu positif, dengan satuan kJ atau kkal, serta diukur pada kondisi zat-zat berwujud gas.



Latihan soal 1. Dalam suatu kalorimeter direaksikan 100 mL larutan NaOH 1 M dengan 100 mL larutan HCl 1 M. Ternyata suhunya naik dari 250C menjadi 310C. Kalor jenis larutan dianggap sama dengan kalor jenis air yaitu 4,18 J/gK, sedangkan massa jenis larutan dianggap 1 g/ml. Tentukan perubahan entalpi reaksi: NaOH(aq) + HCl(aq)  NaCl(aq) + H2O(l) ! 2. Diketahui ∆Hf0 CO2 = -393,5 kJ/mol, ∆Hf0 C2H5OH = -286,0 kJ/mol, ∆Hf0 C6H12O6 = -1183 kJ/mol. Hitunglah ∆H reaksi fermentasi berikut: C6H12O6  2C2H5OH + 2CO2 3. Diketahui: Zn(s) + S(s)  ZnS(s) ∆H = -204 kJ ZnS(s) + 2O2(g)  ZnSO4(s) ∆H = -777 kJ Tentukan entalpi pembentukan ZnSO4! 4. Diketahui energi ikatan: C – H : 413 kJ/mol C = C : 614 kJ/mol H – Br : 366 kJ/mol C – C : 348 kJ/mol C – Br : 276 kJ/mol Tentukan besarnya ∆H reaksi untuk reaksi C2H4 + HBr  C2H5Br!



35 MODUL BELAJAR – 11 SMA



5.



Tentukan besarnya energi ikatan rata-rata O – H jika diketahui reaksi: 2H2(g) + O2(g)  2H2O(g) ∆H = -484 kJ Dan energi ikatan rata-rata H – H : 436 kJ/mol, O = O : 495 kJ/mol! TES KEMAMPUAN



1.



2.



3.



4.



Reaksi endoterm adalah... a. Entalpi sistem bertambah dan perubahan entalpi positif b. Entalpi lingkungan berkurang dan perubahan entalpi negatif c. Entalpi sistem bertambah dan perubahan entalpi negatif d. Entalpi lingkungan bertambah dan perubahan entalpi positif e. Entalpi sistem berkurang dan perubahan entalpi negatif Suatu reaksi kimia dikatakan eksoterm jika terjadi perpindahan panas dari... a. Lingkungan ke sistem b. Reaksi ke lingkungan c. Lingkungan ke reaksi d. Sistem ke lingkungan e. Reaksi ke sistem Sebuah kristal KNO3 dimasukkan ke dalam tabung reaksi, kemudian ditetesi dengan air. Pada dasar tabung reaksi terasa dingin. Reaksi ini dapat digolongkan ... a. Eksoterm, energi berpindah dari sistem ke lingkungan b. Eksoterm, energi berpindah dari lingkungan ke sistem c. Endoterm, energi berpindah dari sistem ke lingkungan d. Endoterm, energi berpindah dari lingkungan ke sistem e. Endoterm, energi tidak berpindah Pada reaksi antara urea dan air dalam sebuah tabung reaksi, dasar tabung reaksi terasa dingin. Reaksi ini dapat digolongkan ... a. Endoterm, energi berpindah dari sistem ke lingkungan b. Eksoterm, energi berpindah dari sistem ke lingkungan c. Endoterm, energi berpindah dari lingkungan ke sistem d. Eksoterm, energi berpindah dari lingkungan ke sistem e. Endoterm, energi berpindah dari lingkungan ke sistem



36 MODUL BELAJAR – 11 SMA



5.



Seorang siswa melakukan percobaan di laboratorium. Ia mengisi 5 buah gelas kimia dengan 25 ml air yang suhunya 24⁰C. Ke dalam setiap gelas kimia dimasukkan suatu zat sehingga terjadi perubahan suhu sebagai berikut :



25⁰C



21⁰C



27⁰C



23⁰C



20⁰C



II



IIII



III III



IV IV



V



Reaksi eksoterm terjadi pada gambar nomor... a. I dan II b. I dan III c. II dan V d. III dan IV e. IV dan V 6.



Besarnya suatu sistem mengalami perubahan energi. Selama perubahan, sistem menyerap kalor sebesar 150 kkal dan melakukan kerja sebesar 120 kkal. Besarnya perubahan energi dalam sistem adalah... a. 30 kkal b. 60 kkal c. 90 kkal d. 180 kkal e. 270 kkal



7.



Diketahui reaksi : S(s) + O2(g)  SO2(g) ∆H = -296,83 kJ. Besar perubahan entalpi jika massa unsur S yang dibakar 9,6 gram adalah... (Ar S = 32) a. -989,433 kJ b. -89,049 kJ c. -29,683 kJ d. +89,05 kJ e. +32 kJ



8.



Diketahui kalor pembentukan standar CaCl 2(s) adalah -795,8 kJ/mol. Besarnya ∆H reaksi untuk mereaksikan 10 gram Ca (Ar Ca = 40) adalah... a. 198,95 kJ b. 79,58 kJ



c. d. e. 9.



1,98 kJ -79,58 kJ -198,95 kJ



d. e.



Besarnya kalor yang dibutuhkan oleh 0,5 kg air yang suhunya 350C agar air tersebut tepat mendidih (1000C) jika kalor jenis air 4,184 J/g0C adalah... a. 209,200 kJ b. 195,38 kJ c. 153,85 kJ d. 135,98 kJ e. 73,220 kJ



10. Dalam suatu reaksi kimia dibebaskan 8,4 kJ energi. Kalor ini digunakan untuk memanaskan 100 cm3 air, maka kenaikan suhunya adalah... (kalor jenis air = 4,2 J/g0C) a. 4,2 0C b. 8,4 0C c. 16,8 0C d. 20 0C e. 30 0C 11. Diketahui reaksi-reaksi sebagai berikut: C(s) + ½ O2(g)  CO(g) ∆H = -a kkal 2CO(g) + O2(g)  2CO(g) ∆H = -b kkal C(s) + O2(g)  CO2(g) ∆H = -c kkal Menurut hukum Hess, hubungan antara a, b, c diberikan oleh persamaan... a. a = ½ b + c b. c = 2a + ½ b c. 2c = 2a + b d. 2a = c – b e. ½ b = 2a + c 12. C2H6(g)  2C(g) + 3H2(g) ∆H = 84,68 kJ Nilai ∆H tersebut merupakan... a. Entalpi pembakaran C2H6 b. Entalpi pembakaran H2 c. Entalpi penguraian C2H6 d. Entalpi pembentukan C e. Entalpi pembentukan H2 13. Diketahui energi ikatan rata-rata C, H, dan O adalah sebagai berikut. C – H = 99 kkal/mol C – O = 85 kkal/mol C = O = 173 kkal/mol O – H = 111 kkal/mol Kalor reaksi pada pembakaran 1 mol metanol menurut reaksi: CH3OH + O2  CO2 +H2O adalah... a. 67 kkal b. 415,5 kkal c. 103,5 kkal



474,5 kkal 118,5 kkal



14. Harga ∆Hf0 beberapa senyawa dalam kkal/mol pada 25 0C dan tekanan 1 atm adalah sebagai berikut. Senyawa ∆Hf0 O2(g) 0 CO2(g) -94,1 SO2(g) -70,9 CS2(s) -28,1 Berdasarkan data di atas, perubahan entalpi dari reaksi CS2(s) + O2(g)  CO2(g) + 2SO2(g) adalah... a. -264,0 kkal b. +193,1 kkal c. -207,8 kkal d. +235,5 kkal e. +136,9 kkal 15. Data energi ikatan rata-rata adalah sebagai berikut. C – H = 99 kkal C – C = 83 kkal C = C = 164 kkal H – Cl = 103 kkal C – Cl = 79 kkal Besarnya perubahan entalpi dari reaksi: CH3CH=CH2 + HCl  CH3-CHCl-CH3 adalah... a. 36 kkal b. 26 kkal c. 16 kkal d. 8 kkal e. 6 kkal 16. Kalor pembentukan gas CO2 dari 1 mol atom C adalah 94,03 kkal dan kalor pembakaran dari 1 mol CO adalah 67,63 kkal. Kalor pembentukan gas CO dari unsur-unsurnya adalah... a. 47,02 kkal/mol b. 10,61 kkal/mol c. 41,23 kkal/mol d. 5,60 kkal/mol e. 26,40 kkal/mol 17. Energi ikatan C – Cl akan ditentukan dengan melakukan reaksi adisi berikut: CH2 = CH2 + HCl  CH3 – CH2 – Cl ∆H0 = -10 kkal Bila diketahui energi ikatan (dalam kJ/mol): C = C = 145 C – C = 81 C – H = 98 H – Cl = 102 Maka energi ikatan C – Cl adalah... a. 70 kkal/mol



35 MODUL BELAJAR – 11 SMA



b. c. d. e.



78 kkal/mol 84 kkal/mol 91 kkal/mol 100 kkal/mol



18. Data entalpi reksi adalah sebagai berikut: 2H2(g) + O2(g)  2H2O(l) ∆H = -571 kJ/mol 2Ca(s) + O2(g)  2CaO(s) ∆H = -1269 kJ/mol CaO(s) + H2O(l)  Ca(OH)2(s) ∆H = -64 kJ/mol Entalpi pembentukan 3 mol Ca(OH)2(s) sebesar... a. -2952 kJ b. +2952 kJ c. -1856 kJ d. -3966 kJ e. -2904 kJ 19. Perhatikan persamaan reaksi berikut. 2C4H10(g) + 13O2(g)  8 CO2(g) + 10H2O(l) ∆H = 240 kJ/mol Pernyataan yang tepat untuk reaksi di atas adalah... a. Entalpi pembentukan C4H10 = -120 kJ/mol b. Entalpi pembakaran C4H10 = -120 kJ/mol c. Entalpi penguraian C4H10 = -240 kJ/mol d. Entalpi pembentukan H2O = -240 kJ/mol e. Entalpi pembakaran C4H10 = -240 kJ/mol 20. Perhatikan persamaan termokimia berikut: I NO(g)  ½ N2(g) + ∆H = ½ O2(g) +a kJ II CH4(g) + 2O2(g)  ∆H = CO2(g) + 2H2O(g) -b kJ III ½ N2(g) + 3/2 H2(g) ∆H = NH3(g) -c kJ IV NaCl(s)  Na(g) + ∆H = ½ Cl2(g) +d kJ V 1/8 S8(s) + O2(g)  ∆H = SO2(g) +e kJ Persamaan termokimia yang merupakan reaksi pembentukan adalah... a. I dan II b. III dan IV c. I dan IV d. III dan V e. II dan V 21. Perhatikan siklus Hess berikut! ∆Hf° CH4(g) + 2O2(g)



C(s) + 2H2(g) + O2(g)



∆H ꞊ -965 kJ



36



CO2(s) + 2H2O(g)



MODUL BELAJAR – 11 SMA



∆H ꞊ +890,3 kJ



Berdasarkan siklus Hess di atas, maka ∆Hf° CH4 adalah... a. -571,6 kJ/mol b. -74,7 kJ/mol c. -393 kJ/mol d. +74,7 kJ/mol e. +571,6 kJ/mol 22. Di dalam kalorimeter terdapat zat yang bereaksi secara eksoterm. Ternyata 450 gram air yang mengelilinginya mengalami kenaikan suhu sebesar 30C. Kalor zat yang bereaksi tersebut sebesar... a. 3,643 kJ b. 4,643 kJ c. 5,643 kJ d. 6,643 kJ e. 7,643 kJ 23. Perhatikan reaksi berikut. C(s) + O2(g)  CO2(g) ∆H = -394kJ/mol 2CO(g) + O2(g)  2CO2(g) ∆H = -569kJ/mol Besarnya entalpi pada reaksi pembentukan 35 gram karbon monoksida (Mr = 28) adalah... a. 86,9 kJ b. 93,9 kJ c. 116,9 kJ d. 136,9 kJ e. 166,9 kJ 24. Ke dalam 200 cm3 larutan HCl 1 M dengan suhu 250C ditambahkan 200 cm3 larutan NaOH 1 M, suhu tertinggi campuran 370C. Jika dianggap massa larutan sama dengan massa air dan 1 kalori = 4,2 joule, perubahan entalpi reaksi sebesar... a. 100,8 kJ/mol b. 587,8 kJ/mol c. 640,6 kJ/mol d. 857,7 kJ/mol e. 1157,6 kJ/mol 25. Entalpi pembakaran gas C2H4 = a kJ/mol. Jika entalpi pembentukan CO2(g) dan H2O(l) berturut-turut b dan c kJ/mol. Besar entalpi pembentukan C2H4(g) adalah... kJ/mol. a. (a + b + c) b. (a – b – c) c. (-a + 2b + 2c) d. (a – 2b – 2c) e. (a + 2b + 2c)



ESSAI 1. Tuliskan persamaan termokimiannya, jika diketahui : a. ΔHfᴼ MgCl2 = - 641 kj/mol b. ΔHcᴼ C2H2 = -1250 kJ/mol c. ΔHdᴼ CCl4 = 134 kJ/mol 2. Dalam suatu eksperimen 50 mL ammonium hidroksida (NH4OH) 1,5 M direaksikan dengan 50 mL larutan asam nitrat (HNO3) 1,5 M. suhu awal kedua larutan tersebut adalah 30ᴼC suhu akhir setelah bereaksi yaitu 40ᴼC. tentukanlah : (c = 4,2 J/gK , ρ = 1 g/mL) a. Kalor reaksi penetralannya b. Perubahan entalpi c. Termasuk reaksi eksoterm atau endoterm ? jelaskan ! 3. Diketahui : N2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (aq) ΔH = - 90 kJ 4 NH3 (aq) + 5 O2 (g) 4 NO (g) + 6 H2O (g) ΔH = -1140 kJ 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (g) ΔH = - 560 kJ Tentukan ΔH pada reaksi : N2 (g) + O2 (g) 2NO (g)! 4. Pada pembakaran metanol (C2H5OH) dibebaskan kalor sebesar 1364 kJ/mol. Jika diketahui : ΔHfᴼ C2H5OH = - 277 kJ/mol ΔHfᴼ CO2 = -393 kJ/mol a. Tuliskan persamaan termokimianya! b. Hitung ∆Hf0 H2O 5. Jika diketahui energy ikatan rata-rata : C = C : 607 kJ/mol C – C : 346 kJ/mol C – H : 413 kJ/mol C – Br : 276 kJ/mol Br – Br : 193 kJ/mol Hitunglah perubahan entalpi pada reaksi : C2H4 (g) + Br2 (g)  BrCH2 – CH2Br



35 MODUL BELAJAR – 11 SMA



BAB 3 : LAJU REAKSI Subtema 1: Konsep Laju Reaksi Subtema 2: Teori Tumbukan dan Faktor-faktor yang mempengaruhi Laju Reaksi Subtema 3: Persamaan laju reaksi



A.



Konsep Laju Reaksi Persamaan reaksi terdiri atas reaktan dan produk. Reaksi berjalan mulai dari reaktan menuju produk. Reaksi kimia berlangsung dengan kecepatan yang berbeda-beda. Meledaknya petasan, adalah contoh reaksi yang berlangsung dalam waktu singkat. Proses perkaratan besi, pematangan buah di pohon, dan fosilisasi sisa organisme merupakan peristiwaperistiwa kimia yang berlangsung sangat lambat. Reaksi kimia selalu berkaitan dengan perubahan dari suatu pereaksi (reaktan) menjadi hasil reaksi (produk).



Laju reaksi menyatakan laju berkurangnya jumlah reaktan atau laju bertambahnya jumlah produk dalam satuan waktu. Satuan jumlah zat bermacam-macam, misalnya gram, mol, atau konsentrasi. Sedangkan satuan waktu digunakan detik, menit, jam, hari, ataupun tahun. Dalam reaksi kimia banyak digunakan zat kimia yang berupa larutan atau berupa gas dalam keadaan tertutup, sehingga dalam laju reaksi digunakan satuan konsentrasi (molaritas). Pada awal reaksi, reaktan ada dalam keadaan maksimum sedangkan produk ada dalam keadaan minimal. Setelah reaksi berlangsung, maka produk akan mulai terbentuk. Semakin lama produk akan semakin banyak terbentuk, sedangkan reaktan semakin lama semakin ber- kurang. Konsentrasi reaktan semakin berkurang, sehingga laju reaksinya adalah berkurangnya konsentrasi R setiap satuan waktu, dirumuskan sebagai:



Produk semakin bertambah, sehingga laju reaksinya adalah bertambahnya konsentrasi P setiap satuan waktu, dirumuskan sebagai:



36



Latihan soal 1. Jelaskan yang dimaksud dengan laju reaksi! 2. Sebutkan contoh-contoh reaksi kimia yang berlangsung cepat dan lambat! 3. Tuliskan ungkapan laju reaksi untuk masing-masing pereaksi dan produk pada reaksi berikut N 2(g) + 3H2(g)  2NH3(g) ! 4. Amonia dapat dibuat dari gas nitrogen dan gas hidrogen menurut persamaan: N2(g) + 3H2(g)  2NH3(g) Pada suhu dan tekanan tertentu, laju pembentukan NH 3 adalah 2,0 x 10-4 M/s. Berapakah laju berkurangnya N2 dan H2?



MODUL BELAJAR – 11 SMA



5.



B.



Berdasarkan eksperimen pada reaksi: H2O2(aq) + 2HI(aq)  2H2O(l) + I2(aq) Diketahui bahwa konsentrasi I2 bertambah dari 0 menjadi 0,002 mol/L dalam waktu 10 sekon. Berapakah laju reaksi pembentukan I2?



Teori Tumbukan dan Faktor-faktor yang mempengaruhi Laju Reaksi Teori tumbukan Reaksi kimia terjadi karena adanya tumbukan yang efektif antara partikel- partikel zat yang bereaksi. Tumbukan efektif adalah tumbukan yang mempunyai energi yang cukup untuk memutuskan ikatan-ikatan pada zat yang bereaksi. Contoh tumbukan yang menghasilkan reaksi dan tumbukan yang tidak menghasilkan reaksi antara molekul hidrogen (H2) dan molekul iodin (I2).



Tumbukan antara molekul hidrogen (A) dengan iodin (B) dan membentuk molekul HI(AB) Sebelum suatu tumbukan terjadi, partikel-partikel memerlukan suatu energi minimum yang dikenal sebagai energi pengaktifan atau energi aktivasi (Ea ). Energi pengaktifan atau energi aktivasi adalah energi minimum yang diperlukan untuk berlangsungnya suatu reaksi. Sebagai contoh adalah reaksi antara hidrogen (H2) dengan oksigen (O2) menghasilkan air. Ketika reaksi sedang berlangsung akan terbentuk zat kompleks teraktivasi. Zat kompleks teraktivasi berada pada puncak energi. Jika reaksi berhasil, maka zat kompleks teraktivasi akan terurai menjadi zat hasil reaksi.



Faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi 1. Konsentrasi Pada umumnya, reaksi akan berlangsung lebih cepat jika konsentrasi pereaksi diperbesar. Zat yang konsentrasinya besar mengandung jumlah partikel yang lebih banyak, sehingga partikel-partikelnya tersusun lebih rapat dibanding zat yang konsentrasinya rendah. Partikel yang susunannya lebih rapat, akan lebih sering bertumbukan dibanding dengan partikel yang susunannya renggang, sehingga kemungkinan terjadinya reaksi makin besar. 2. Luas Permukaan Reaksi kimia dapat terjadi antara reaksi satu fasa maupun beda fasa. Pada reaksi yang berlangsung lebih dari satu fasa, tumbukan antarpartikel atau reaksi terjadi pada permukaan bidang sentuh. Jika luas permukaan ini diperbanyak, dengan jalan memperkecil ukuran partikel, maka laju reaksi menjadi lebih cepat. 3. Suhu Reaksi kimia terjadi karena adanya tumbukan yang efektif antarpartikel, tumbukan yang terjadi karena partikel-partikel yang selalu bergerak. Dengan peningkatan suhu, energi kinetik partikel semakin besar. Hal ini menyebabkan gerak partikel juga semakin besar, sehingga kemungkinan terjadinya tumbukan yang efektif juga semakin besar. Di samping memperbesar energi kinetik, ternyata peningkatan suhu



35 MODUL BELAJAR – 11 SMA



juga meningkatkan energi potensial suatu zat. Dengan semakin besarnya energi potensial zat, maka semakin besar terjadinya tumbukan yang efektif, sehingga laju reaksi semakin cepat.



Bila pada setiap kenaikan ∆T0C suatu reaksi berlangsung n kali lebih cepat, maka laju reaksi T 2 (v2) dibandingkan dengan laju reaksi T1 (v1) dirumuskan dengan: T −T ( ) (n) ∆T 2



v=v 0 4.



1



Katalis Katalis adalah zat yang berfungsi untuk mempercepat terjadinya suatu reaksi, akan tetapi pada akhir reaksi didapatkan kembali. Peran katalis adalah menurunkan energi aktivasi, sehingga dengan demikian suatu reaksi akan lebih mudah melampaui energi aktivasi.



Latihan soal 1. Jelaskan mengapa tidak semua tumbukan dapat menghasilkan reaksi! 2. Sebutkan faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi! 3. Mengapa serbuk pualam bereaksi lebih cepat daripada kepingan pualam jika masing-masing bereaksi dengan HCl 3 M? 4. Pada suhu 300C, reaksi: A(g) + B(g)  C(g) memiliki laju reaksi 3 M/s. Hasil percobaan menunjukkan tiap kenaikan 200C, laju reaksi menjadi 3 kali lebih cepat. Tentukan laju reaksi pada suhu 500C dan 900C! 5. Tentukan waktu yang digunakan untuk bereaksi suatu zat pada suhu 850C, jika pada suhu 350C suatu zat bereaksi dengan waktu 32 detik dan diketahui setiap kenaikan 100C , laju reaksi menjadi 2 kali lebih cepat! C.



Persamaan Laju Reaksi Orde reaksi Orde reaksi adalah bilangan pangkat (eksponen) yang menyatakan bertambahnya laju reaksi akibat naiknya konsentrasi. Persamaan laju reaksi Reaksi : aA + bB  cC + dD Persamaan laju reaksi : v = k[A]m[B]n Dengan : v = laju reaksi k = tetapan laju reaksi [A] = konsentrasi A [B] = konsentrasi B m = orde reaksi A n = orde reaksi B m + n = orde reaksi total



36



Latihan soal 1. Suatu reaksi dinotasikan sebagai: v = k [A]2[B]. a. Tentukan orde terhadap A! b. Tentukan orde terhadap B! c. Tentukan orde totalnya! d. Laju reaksi jika [A] [B] dinaikkan 4 kali! 2. Diketahui data percobaan suatu reaksi: X + 2Y  Z adalah sebagai berikut: Percobaan Konsentrasi awal (M) Laju reaksi awal (M/s)



MODUL BELAJAR – 11 SMA



3.



4.



5.



X Y 1 0,04 0,2 0,02 2 0,08 0,2 0,04 3 0,12 0,6 0,54 a. Tentukan orde reaksinya! b. Tentukan persamaan laju reaksinya! Untuk reaksi: NH3(g) + HCl(g)  NH4Cl(g) diperoleh data sebagai berikut: Percobaan Konsentrasi awal (M) Laju reaksi awal (M/s) NH3 HCl 1 0,3 0,12 24 2 0,6 0,04 32 3 0,6 0,12 96 a. Tentukan orde reaksi total! b. Tentukan persamaan laju reaksinya! c. Tentukan harga k! Diketahui reaksi 2A + B  2AB. Dengan persamaan laju reaksi: v = k [A][B] 2, bagaimana perubahan laju reaksinya jika: a. Konsentrasi A diperbesar 2 kali dan konsentrasi B tetap b. Konsentrasi B diperbesar 2 kali dan konsentrasi A tetap c. Konsentrasi A dan B masing-masing diperbesar 2 kali Dari percobaan reaksi: 2NO(g) + H2(g)  N2O(g) + H2O(g), diperoleh data sebagai berikut: Percobaan Konsentrasi awal (M) Laju reaksi awal (M/s) NO H2 1 6,4 x 10-3 2,2 x 10-3 2,5 x 10-5 -3 -3 2 12,8 x 10 2,2 x 10 1,0 x 10-4 -3 -3 3 6,4 x 10 4,4 x 10 5,1 x 10-5 a. Tentukan persamaan laju reaksinya! b. Tentukan harga k! c. Tentukan laju reaksinya jika [NO] dan [H2] masing-masing 0,1 M!



TES KEMAMPUAN 1.



2.



Kemolaran adalah... a. Jumlah mol zat terlarut dalam 1 liter pelarut b. Jumlah mol zat terlarut dalam 1000 gram pelarut c. Jumlah mol zat terlarut dalam 1 liter air d. Jumlah mol zat terlarut dalam 1000 gram larutan e. Jumlah mol zat terlarut dalam 1 liter larutan Suatu reaksi mempunyai persamaan laju reaksi v = [P]2[Q]. Jika konsentrasinya masingmasing diperbesar 3 kali, maka lajunya meningkat... kali. a. 3 b. 9 c. 15 d. 18 e. 27



3.



Laju reaksi adalah... a. Penambahan mol hasil reaksi tiap liter tiap satuan waktu b. Pengurangan mol hasil reaksi tiap liter tiap satuan waktu c. Pengurangan mol hasil reaksi tiap satuan waktu d. Penambahan mol pereaksi tiap liter tiap satuan waktu e. Penambahan mol pereaksi tiap satuan watuan



4.



Pada reaksi X + 3Y  XY3 diperoleh data: Jika konsentrasi Y dinaikkan dua kali dan X tetap, kecepatan reaksinya naik empat kali. Jika konsentrasi X dan Y masing-masing dinaikkan dua kali, kecepatan reaksinya naik enam belas kali. Rumus kecepatan reaksi yang paling tepat adalah...



35 MODUL BELAJAR – 11 SMA



a. b. c. d. e. 5.



Dari suatu reaksi ditemukan bahwa kenaikan suhu sebesar 100C dapat memperbesar laju reaksi sebesar dua kalinya. Keterangan yang tepat untuk hal tersebut adalah... a. Energi rata-rata partikel yang bereaksi naik menjadi dua kali b. Laju rata-rata partikel yang bereaksi naik menjadi dua kali c. Jumlah partikel yang memiliki energi minimum bertambah menjadi dua kali d. Frekuensi tumbukan naik menjadi dua kali e. Energi aktivasi naik menjadi dua kali



9.



Data hasil percobaan, untuk reaksi A + B  hasil Percobaa Zat yang Waktu Suhu n bereaksi (det) (0C) 1 serbuk 10 27 2 larutan 4 27 3 padat 20 27 4 larutan 4 27 5 larutan 4 27 Berdasarkan data percobaan 1 dan 3 di atas faktor yang mempengaruhi laju reaksi adalah... a. Konsentrasi b. Luas permukaan c. Katalis d. Sifat zat e. Perubahan suhu



6.



Laju reaksi untuk reaksi P + Q  R + S adalah v = k[P]1/2 [Q]2. Perubahan konsentrasi awal P dan Q yang akan menyebabkan reaksi berlangsung 12 kali lebih cepat adalah... a. [P] x 3 dan [Q] x 4 b. [P] x 9 dan [Q] x 2 c. [P] x 6 dan [Q] x 2 d. [P] x 5 dan [Q] x 7 e. [P] x 4 dan [Q] x 3



10. Kenaikan suhu akan memperbesar laju reaksi karena... a. Kenaikan suhu akan menaikkan energi pengaktifan zat yang bereaksi b. Kenaikan suhu akan memperbesar konsentrasi zat yang bereaksi c. Kenaikan suhu akan memperbesar luas permukaan d. Kenaikan suhu akan memperbesar tekanan e. Kenaikan suhu akan memperbesar energi kinetik molekul reaksi



7.



Perhatikan data-data percobaan berikut: Reaksi [H2] [SO2] Waktu (mol/L) (mol/L) (detik 1 a 4a 36 2 2a 4a 18 3 4a 4a 9 4 4a 2a 18 5 4a a 36 Pernyataan yang benar adalah... a. Orde reaksi terhadap H2 adalah 2 b. Orde reaksi terhadap SO2 adalah 2 c. Orde reaksi total adalah 4 d. Laju reaksi menjadi 4 kali jika [H 2] dan [SO2] dinaikkan 2 kali e. Rumus laju reaksi v = k [H2]2[SO2]2 Pada suatu reaksi, suhu dinaikkan dari 250C menjadi 750C. Jika setiap kenaikan 100C kecepatan menjadi 2 kali lebih cepat, maka kecepatan reaksi tersebut di atas menjadi... a. 8 b. 10 c. 16 d. 32 e. 64



11. Pernyataan di bawah ini yang benar, kecuali... a. Katalisator memperbesar laju reaksi b. Makin besar energi pengaktifan makin cepat reaksi berlangsung c. Laju reaksi ditentukan oleh tahap reaksi yang berlangsung lambat d. Katalisator tidak mengubah entalpi reaksi e. Makin besar konsentrasi pereaksi makin besar frekuensi tumbukan 12. Dari reaksi NO dan Br diperoleh data sebagai berikut. Perco [NO] [Br2] Laju baan (mol/ (mol/ reak L) L) si 1 0,1 0,05 6 2 0,1 0,1 12 3 0,1 0,2 24 4 0,2 0,05 24 5 0,3 0,05 54 Reaksi tersebut reaksi tingkat... a. 0 b. 1



8.



36



2



v=k [ X ] [ Y ] 3 2 v=k [ X ] [ Y ] 2 2 v=k [ X ] [ Y ] 3 v=k [ X ] [ Y ] 3 v=k [ X ] [ Y ]



MODUL BELAJAR – 11 SMA



c. d. e.



2 3 4



d. e.



13. Setiap 100C suatu reaksi mengalami reaksi 2 kali lebih cepat. Bila pada suhu 30 0C lajunya a maka jika suhu dinaikkan hingga 100 0C laju reaksinya menjadi... a. 14a b. 28a c. 32a d. 62a e. 128a 14. Diketahui reaksi S(s) + O2(g)  SO2(g) dalam bejana 2 liter selama 1 detik terbentuk gas SO2(g) sebanyak 0,4 mol, maka kecepatan reaksi pembentukan gas SO2 tersebut adalah... a. 0,4 mol/detik b. 0,2 M/detik c. 0,2 mol/detik d. 0,02 M/detik e. 0,1 M/10 detik 15. Pada reaksi 2CO(g) + O2(g)  2CO2(g) diperoleh data: No. Konsentrasi mula-mula Laju reaksi [CO] [O2] (M) (M) 1 2 x 10-3 2 x 10-3 1 x 10-4 -3 -3 2 1 x 10 2 x 10 8 x 10-4 -3 -3 3 4 x 10 8 x 10 32 x 10-4 Orde reaksinya adalah... a. 1 b. 2 c. 3 d. 4 e. 5



Semakin pendek jarak antar partikel Semakin besar kemungkinan partikel bertabrakan



18. Pada reaksi antara P dan Q diketahui bahwa laju reaksi v = k [P] 4[Q]. Jika konsentrasi P dinaikkan menjadi dua kali semula dan konsentrasi Q ttetap, maka laju reaksinya menjadi... a. 2 kali semula b. 10 kali semula c. 4 kali semula d. 16 kali semula e. 8 kali semula 19. Kenaikan suhu umumnya menaiikkan kecepatan reaksi. Alasan yang tepat untuk menjelaskan hal ini adalah... a. Energi kinetik dari molekul-molekul menurun b. Kenaikkan suhu menghasilkan reaksi dapat balik c. Kecepatan masing-masing molekul sama d. Energi kinetik dari molekul-molekul meningkat e. Kenaikkan suhu memperkecil energi aktivasi 20. Reaksi antara gas H2 dan gas O2 pada suhu 250C berjalan sangat lambat, akan tetapi jika ditambahkan serbuk Pt reaksi berjalan cepat. Hal ini menunjukkan bahwa laju reaksi dipengaruhi oleh... a. Suhu b. Tekanan c. Konsentrasi d. Adanya katalis e. Sifat zat



16. Suatu reaksi X + Y  hasil reaksi, persamaan laju reaksinya: v = k [X][Y]2 Bila pada suhu tetap konsentrasi X dan Y masing-masing dinaikkan dua kali dari semula, laju reaksinya adalah... a. Tidak berubah b. Enam kali lebih besar c. Dua kali lebih besar d. Delapan kali lebih besar e. Empat kali lebih besar



21. Suatu reaksi tiga kali lebih cepat, jika suhu dinaikkan sebesar 150C. Bila pada suhu 100C reaksi berlangsung selama 90 menit, maka pada suhu 400C reaksi tersebut berlangsung selama... a. 30 menit b. 15 menit c. 10 menit d. 7,5 menit e. 5 menit



17. Semakin tinggi konsentrasi zat-zat pereaksi, semakin cepat reaksi berlangsung. Hal ini terjadi karena semakin tinggi konsentrasi... a. Semakin rendah energi pengaktifan reaksi b. Semakin besar energi yang dihasilkan c. Semakin cepat gerakan antar partikel



22. Data percobaan antara besi dan larutan asam klorida diperoleh data sebagai berikut. Percobaan Besi 0,03 gram HCl 1 Serbuk 6M 2 Serbuk 4M 3 1 keping 6M



35 MODUL BELAJAR – 11 SMA



4 1 keping 4M 5 1 keping 2M Reaksi yang berlangsung paling lambat adalah percobaan... a. 1 b. 2 c. 3 d. 4 e. 5 23. Faktor-faktor berikut yang tidak memperbesar laju reaksi yaitu... a. Menambahkan katalis pada suhu tetap b. Menaikkan suhu c. Memperbesar volum pada suhu tetap d. Memperkecil ukuran partikel reaksi



e.



Menambahkan zat pereaksi pada volum tetap



24. Energi minimum yang memulai reaksi disebut... a. Energi pereaksi b. Energi produk reaksi c. Energi pengaktifan d. Energi kimia e. Energi katalisasi



digunakan



untuk



25. Katalis yang dapat memperlambat laju reaksi disebut katalis... a. Anorganik b. Inhibitor c. Enzim d. Homogen e. Heterogen



ESSAI 1. 2. 3. 4.



5.



Setiap kenaikan suhu 200C, laju reaksi menjadi tiga kali lebih cepat dari semula. Jika pada suhu 20 0C laju reaksi berlangsung 9 menit, maka laju reaksi pada suhu 800C adalah... Reaksi : 2NO(g) + Cl2(g)  2NOCl(g) pada suhu tertentu mempunyai rumus laju reaksi v = k [NO] 2[Cl2]. Tentukan orde reaksinya! Berdasarkan teori tumbukan, sebutkan dan jelaskan faktor-faktor yang memengaruhi laju reaksi! Diketahui data suatu percobaan dengan reaksi A + B  AB [A] [B] Laju (M) (M) reaksi 0,60 0,10 3,2 0,60 0,30 9,6 0,20 0,50 1,0 0,40 0,50 4,0 a. Tentukan orde reaksi total! b. Tentukan persamaan laju reaksinya! c. Tentukan harga k! Suatu reaksi akan berlangsung 2 kali lebih cepat daripada semula jika suhunya dinaikkan 10 0C. Pada suhu 200C reaksi tersebut berlangsung selama 120 menit. Berapa menit reaksi akan berlangsung jika pada suhu 500C?



BAB 4 : KESETIMBANGAN KIMIA Subtema 1: Konsep Kesetimbangan Dinamis Subtema 2: Tetapan Kesetimbangan Subtema 3: Pergeseran Kesetimbangan



36 MODUL BELAJAR – 11 SMA



A. Konsep Kesetimbangan Dinamis Keadaan setimbang adalah keadaan yang laju reaksi pembentukan produk sama dengan reaksi pembentukan reaktan. Berdasarkan arahnya, reaksi dapat dibedakan menjadi reaksi berkesudahan (irreversible / satu arah) dan reaksi dapat balik (reversibel / dua arah). Pada reaksi irreversible, hasil reaksi tidak dapat diubah lagi menjadi zat pereaksi. Misalnya, pada reaksi pembakaran kayu atau proses pengaratan besi. Abu atau arang hasil pembakaran tidak dapat diubah kembali menjadi kayu seperti semula. Di lain pihak, ada reaksi yang dapat balik, yaitu reaksi yang berlangsung dalam dua arah. Artinya, zat-zat hasil reaksi dapat bereaksi kembali membentuk zat pereaksi. Sebagai contoh, reaksi antara timbal (II) sulfat dengan natrium iodida.  Jika serbuk timbal (II) sulfat direaksikan dengan larutan natrium iodida, terbentuk endapan kuning dari timbal (II) iodida: PbSO4 (s) + 2 NaI (aq) → PbI2 (s) + Na2SO4 (aq)  Sebaliknya, bila endapan timbal (II) iodida direaksikan dengan larutan natrium sulfat , maka akan terbentuk kembali endapan timbal (II) sulfat yang berwarna putih: PbI2 (s) + Na2SO4 (aq) → PbSO4 (s) + 2 NaI (aq)  Kedua reaksi tersebut dapat digabungkan sebagai berikut : PbSO4 (s) + 2NaI (aq) → PbI2 (s) + Na2SO4 (aq) Penulisan reaksi bolak balik ditandai dengan dua panah yang arahnya berlawanan. Dengan demikian, pada reaksi tersebut terjadi proses kesetimbangan dinamis, yaitu proses bolak balik yang lajunya sama untuk kedua arah. Kesetimbangan homogen dan heterogen Kesetimbangan yang semua komponennya satu fase disebut kesetimbangan homogen, sedangkan kesetimbangan yang terdiri dari dua fase atau lebih disebut kesetimbangan heterogen. Kesetimbangan homogen dapat berupa sistem gas atau larutan. Kesetimbangan heterogen umumnya melibatkan komponen padat-gas atau cair-gas. Latihan soal 1. Kapankah suatu reaksi bolak balik mencapai keadaan setimbang? 2. Bagaimana kita dapat mengetahui bahwa suatu reaksi bolak balik telah mencapai kesetimbangan? 3. Mengapa pada kesetimbangan tidak terjadi perubahan makroskopis? 4. Jelaskan mengapa kesetimbangan kimia disebut keseimbangan dinamis! 5. Tentukan apakah kesetimbangan berikut tergolong kesetimbangan homogen atau heterogen! a. 3Fe(s) + 4H2O(g) ⇄ Fe3O4(s) + 4H2(g) b. CH3COO-(aq) + H2O(l) ⇄ CH3COOH(aq) + OH-(aq)



B. Tetapan Kesetimbangan Komponen-komponen dalam reaksi kesetimbangan memiliki suatu hubungan yang tetap.



A(g) + B(g) ⇄ C(g) + D(g) Pada reaksi ini terdapat nilai Q yang dirumuskan: Q=



[ C ][ D ] [ A ][ B ]



Q merupakan aksi massa dari reaksi atau disebut juga quosien reaksi. Perhatikan reaksi berikut.



E(g) + F(g) ⇄ 2G(g) Q=



[ G ]2 [ E] [ F ] 35



MODUL BELAJAR – 11 SMA



Secara umum, aksi massa Q merupakan perbandingan konsentrasi hasil reaksi terhadap konsentrasi pereaksi dengan masing-masing konsentrasi dipangkatkan koefisien reaksi. Sebagai contoh, kita mencampurkan masing-masing 1 mol gas N2 dan H2 dalam wadah bervolume 1 liter pada suhu 3500C. Reaksi berlangsung, nilai aksi massa; N2(g) + 3H2(g) ⇄ 2NH3(g) 2



[ NH 3 ] Q= 3 [ N2] [H 2] Namun setelah reaksi berjalan, aksi massa terus berlangsung seperti ditunjukkan pada tabel berikut! Tabel nilai aksi massa waktu [N2] [H2] [NH3] Q= 2



[ NH 3 ] 3 [ N 2 ][ H 2 ] t0 t1 t2 t3 t4 t5



1,000 0,874 0,814 0,786 0,781 0,781



1,000 0,622 0,422 0,358 0,343 0,343



0 0,252 0,372 0,428 0,438 0,438



0 0,302 1,97 5,08 6,09 6,09



Menurut hukum kesetimbangan, hasil kali konsentrasi pereaksi dan hasil reaksi yang dipangkatkan koefisien reaksinya mempunyai harga tetap. Pada reaksi kesetimbangan homogen fase gas: mA + nB ⇄ pC + qD persamaan tetapan kesetimbangannya sebagai berikut:



[ C ] p [ D ]q K c= m n [ A] [B]



A, B, C, D = fase gas atau larutan



Tetapan kesetimbangan parsial (Kp) untuk reaksi: c



aA(g) + bB(g) ⇄ cC(g) + dD(g)



d



[ PC ] [ P D ] adalah : K p = a b [ P A] [ PB]



hubungan Kc dengan Kp adalah sebagai berikut:



K p =K c ( RT )∆ n Dimana,



R = tetapan gas ideal (0,08205 L.atm.mol-1.K-1) T = suhu mutlak (K) ∆n = (c + d) – (a + b)



Derajat disosiasi Derajat disosiasi (α) merupakan ukuran seberapa besar pereaksi digunakan dalam reaksi untuk menghasilkan produk. dalam reaksi kesetimbangan pereaksi di sebelah kiri tidak pernah habis, sehingga harga α tidak pernah 100% atau 1.



α=



jumlah mol zat y ang terlarut jumlah mol zat mula−mula



Harga α : 0 < α < 1 atau 0 < α < 100% Latihan soal 1. Tuliskan tetapan kesetimbangan untuk reaksi-reaksi berikut ini! a. CO(g) + H2O(g) ⇄ CO2(g) + H2(g) b. Na2CO3(s) + SO2(g) + O2(g) ⇄ Na2SO4(s) + CO2(g) 2. Pada suhu tertentu, dalam ruangan 2 L terdapat kesetimbangan : H2(g) + Br2(g) ⇄ 2HBr(g) Jika mula-mula dimasukkan 0,16 mol gas H 2 dan 0,12 gas Br2 sehingga setelah terjadi kesetimbangan terdapat 0,08 mol HBr, berapakah harga tetapan kesetimbangannya?



36 MODUL BELAJAR – 11 SMA



3. 4. 5.



Dalam suatu ruangan 5 L, 0,5 mol H 2 direaksikan dengan I2 hingga terjadi reaksi kesetimbangan: H 2 + I2 ⇄ 2HI. Jika pada saat setimbang harga Kc = 4 dan jumlah HI yang terbentuk 0,4, berapa jumlah mol I 2 yang harus ditambahkan? Pada suhu 800 K dalam bejana 4 L dicampurkan masing-masing 1 mol gas A dan B, kemudian dipanaskan hingga membentuk reaksi kesetimbangan: A + B ⇄ AB Pada saat kesetimbangan terdapat 0,4 mol gas C. Hitung Kc dan Kp! Sebanyak 0,8 mol gas C dipanaskan dalam 1 L sehingga tercapai kesetimbangan: 2C ⇄ A + B Jika derajat disosiasi C = 25% dan tekanan total 0,5 atm, hitung harga Kp!



C. Pergeseran Kesetimbangan 1. Asas Le Chatelier Pada dasarnya, suatu reaksi kesetimbangan dapat digeser ke arah yang kita kehendaki dengan cara mengubah konsentrasi salah satu zat, dengan mengubah suhu, dan dengan mengubah tekanan atau volume gas. Seberapa besar pengaruh dari faktor-faktor luar tersebut terhadap kesetimbangan, dapat diramalkan berdasarkan pemahaman terhadap azas Le Chatelier yang dikemukakan oleh Henry Louis Le Chatelier (1850-1936) berikut: Jika terhadap suatu kesetimbangan dilakukan aksi (tindakan) tertentu, maka sistem itu akan berubah sedemikian rupa sehingga pengaruh aksi tersebut akan menjadi sekecil mungkin. 2. Faktor-faktor yang mempengaruhi kesetimbangan o Perubahan konsentrasi  Jika salah satu konsentrasi zat diperbesar, reaksi akan bergeser dari arah zat tersebut  Jika salah satu konsentrasi zat diperkecil, reaksi akan bergeser ke arah zat tersebut o Perubahan suhu  Jika suhu dinaikkan, reaksi akan bergeser ke arah reaksi endoterm  Jika suhu diturunkan, reaksi akan bergeser ke arah reaksi eksoterm o Perubahan tekanan atau volume  Jika tekanan diperbesar (volume diperkecil), reaksi akan bergeser ke arah jumlah mol gas yang lebih kecil  Jika tekanan diperkecil (volume diperbesar), reaksi akan bergeser ke arah jumlah mol gas yang lebih besar o Penambahan katalisator Suatu katalis akan mempercepat reaksi dengan cara menurunkan energi aktivasi. Kehadiran katalis akan menurunkan energi pengaktifan baik untuk reaksi maju maupun untuk reaksi balik, sehingga keduanya mempunyai laju yang lebih besar. Perlu diperhatikan bahwa dalam reaksi kesetimbangan, adanya katalisator tidak mengakibatkan terjadinya pergeseran kesetimbangan, tetapi hanya mempercepat tercapainya keadaan setimbang. Dengan demikian, penambahan katalis dilakukan pada awal reaksi (sebelum kesetimbangan tercapai) karena penambahan katalis setelah tercapai kesetimbangan tidak akan ada gunanya. 3. Reaksi kesetimbangan dalam Industri a. Reaksi pembuatan amoniak menurut proses Haber Bosch. N2(g) + 3H2(g) ⇄ 2NH3(g) Reaksi tersebut berlangsung pada suhu yang rendah dan tekanan tinggi dengan menggunakan katalisator yang terdiri dari Al2O3, MgO, CaO, dan K2O. b. Proses kontak (pembuatan asam sulfat) Reaksi-reaksi pembuatan asam sulfat menurut proses kontak adalah sebagai berikut. S(s) + O2(g)  SO2(g) 2SO2(g) + O2(g) ⇄ 2SO3(g) H2SO4(aq) + SO3(g)  H2S2O7(l) H2S2O7(l) + H2O(l)  H2SO4(aq) Katalisator yang digunakan adalah V2O5. Latihan soal 1. Jelaskan tentang azas Le Chatelier! 2. Sebutkan dan jelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi pergeseran kesetimbangan!



35 MODUL BELAJAR – 11 SMA



3.



4. 5.



Untuk reaksi: 2AB ⇄ 2A + B, ∆H = +234 kJ/mol, kearah mana kesetimbangan akan bergeser jika: a. Konsentrasi pereaksi ditambah b. Tekanan diperkecil c. Volume diperkecil d. Ditambah katalis Sebutkan proses industri yang melibatkan reaksi kesetimbangan! Jelaskan! Pada sistem kesetimbangan: NO ⇄ ½ N2 + ½ O2 , ∆H = - 90,2 kJ/mol Kearah mana kesetimbangan bergeser jika: a. [NO] ditambah b. [N2] ditambah c. Suhu dinaikkan d. Volume diperbesar TES KEMAMPUAN



1.



2.



3.



Suatu reaksi bolak balik mencapai kesetimbangan apabila... a. Reaksi telah berhenti b. Jumlah mol zat-zat di sebelah kiri dan sebelah kanan sama c. Salah satu pereaksi habis d. Laju reaksi pada kedua arah sama besar e. Massa zat-zat hasil reaksi = massa zat-zat pereaksi Bila dalam kesetimbangan diberikan aksi maka sistem akan mengadakan reaksi dengan mengurangi aksi tersebut. Pernyataan ini dikenal sebagai... a. Hukum kesetimbangan b. Tetapan laju reaksi c. Azas le chatelier d. Hukum lavoiser e. Hukum proust



Diketahui reaksi kesetimbangan sebagai berikut: 2SO2(g) + O2(g) ⇄ 2SO3(g) ∆H = -196 kJ Agar reaksi bergeser ke kanan, maka usaha yang dilakukan adalah... a. Memperbesar tekanan b. Memperbesar volume c. Menaikkan suhu d. Memperkecil tekanan e. Mengurangi [SO2]



5.



Pembuatan NH3 menurut proses haber mempunyai persamaan reaksi: N2(g) + 3H2(g) ⇄ 2NH3(g) ∆H = -188,19 kJ Agar reaksi bergeser ke arah NH3, maka perubahan keadaan yang benar adalah... a. Tekanan diperbesar b. Konsentrasi N2 dan H2 diperkecil c. Volume diperbesar d. Diberi katalisator e. Suhu dinaikkan



6.



Kesetimbangan dinamis adalah suatu keadaan dari sistem yang menyatakan bahwa... a. Jumlah mol zat-zat pereaksi sama dengan jumlah mol zat-zat hasil reaksi b. Jumlah partikel setiap zat yang bereaksi sama dengan jumlah partikel yang terbentuk c. Secara makroskopis reaksi berlangsung terus d. Reaksi terus berlangsung ke dua arah yang berlawanan secara makroskopis e. Zat-zat hasil reaksi tidak bereaksi lebih lanjut karena telah mencapai kesetimbangan



Perhatikan reaksi penguraian berikut ini: 2BaO2(s) ⇄ 2BaO(s) + O2(g) Besarnya konstanta kesetimbangan untuk reaksi tersebut adalah... a.



K=



b.



K=



c. d. e.



36



4.



K=



[ BaO2 ]



2



2



[ BaO ] 2 [ BaO ] [ O2 ]



[ BaO 2 ]



2



[ BaO ] 2 2



[ BaO2 ] K= [ O 2 ] 2 [ BaO 2 ] K= 2 [ BaO ] [ O2 ] MODUL BELAJAR – 11 SMA



7.



Diketahui reaksi sebagai berikut. N2(g) + 3H2(g) ⇄ 2NH3(g) ∆H = -22 kJ Pernyataan di bawah ini yang tidak mempengaruhi kesetimbangan di atas adalah... a. Kenaikan suhu b. Penambahan N2 dan H2 c. Penambahan tekanan d. Penambahan jumlah katalisator e. Pengurangan volume



8.



Reaksi kesetimbangan yang tidak terpengaruh oleh perubahan tekanan adalah... a. N2(g) + O2(g) ⇄ 2NO(g) b. N2(g) + 3H2(g) ⇄ 2NH3(g) c. CO(g) + 2H2(g) ⇄ CH3OH(g) d. 2SO3(g) ⇄ 2SO2(g) + O2(g) e. C2H6(g) ⇄ C2H4(g) + H2(g)



9.



Pada suhu t0C dalam sebuah bejana V liter terdapat kesetimbnagan : 2X(g) ⇄ 3Y(g). Harga Kp suhu tersebut adalah ½ . Bila harga Px = 4 atm, maka harga PY pada suhu tersebut adalah... a. 1,3 atm b. 8,0 atm c. 2,0 atm d. 32,0 atm e. 5,6 atm



10. Empat mol SO3 dimasukkan ke dalam bejana 5 liter dan terurai menurut reaksi berikut: 2SO3(g) ⇄2SO2(g) + O2(g) Jika pada saat kesetimbangan tercapai, masih ada 1 mol SO3 maka harga tetapan kesetimbangan adalah... a. 2,7 b. 13,5 c. 0,5 d. 10,8 e. 5,4 11. Pada suhu tertentu dalam ruang 10 Liter terdapat kesetimbangan reaksi berikut ini. 2SO3(g) ⇄2SO2(g) + O2(g) Bila 80 gram SO3 (Ar S = 32, O = 16) dipanaskan hingga keadaan setimbang pada suhu itu tercapai, ternyata terdapat perbandingan mol SO3 : O2 = 2 : 1. Tetapan kesetimbangan reaksi tersebut adalah... a. 25 b. 2,5 c. 0,4 d. 0,04 e. 0,025



12. Dalam suatu bejana yang bervolume 1 liter, 4 mol gas NO2, membentuk kesetimbangan sebagai berikut. 2NO2(g)  O2(g) + 2NO(g) Dalam keadaan setimbang pada suhu tetap, terbentuk 1 mol O2. Tetapan kesetimbangan Kc adalah... a. 0,5 b. 1,5 c. 4,0 d. 1,0 e. 2,0 13. 10 ml AgNO3 0,1 M dicampurkan dengan larutan FeCl2 0,1 M hingga terjadi reaksi: Ag+(aq) + Fe2+(aq) ⇄ Ag(s) + Fe3+(aq) Ditemukan bahwa keadaan kesetimbangan konsentrasi ion Ag+ ialah 0,02 M maka konsentrasi ion Fe3+ dalam kesetimbangan tersebut adalah... a. 0,02 M b. 0,03 M c. 0,04 M d. 0,06 M e. 0,08 M 14. Ke dalam 1 liter bejana dimasukkan a mol CO dan a mol uap H2O. Setelah tercapai kesetimbangan dihasilkan 0,25 a mol CO2. Harga tetapan kesetimbangan K adalah...



1 16 1 b. 9 1 c. 8 1 d. 4 1 e. 2 a.



15. Diketahui reaksi : 2SO2(g) + O2(g) ⇄ 2SO3(g) . jika tetapan kesetimbangan adalah 0,64, konsentrasi SO2 dalam kesetimbangan adalah 0,5, dan konsentrasi O2(g) adalah 0,6. Maka konsentrasi gas SO3 hasil reaksi sama dengan... a. 0,20 b. 0,31 c. 0,50 d. 0,64 e. 0,70 16. Pada suhu tertentu tetapan kesetimbangan untuk reaksi: 2HI(g) ⇄ I2(g) + H2(g)



35 MODUL BELAJAR – 11 SMA



adalah 0,49. Jumlah mol hidrogen yang dihasilkan bila 1 mol HI dimasukkan ke dalam wadah berukuran 1 liter pada suhu tersebut adalah... a. 0,50 b. 0,45 c. 0,41 d. 0,29 e. 0,25 17. Perhatikan kesetimbangan gas di bawah ini: 2SO3(g) ⇄2SO2(g) + O2(g) Bila tekanan diperbesar dan suhunya tetap, maka yang harganya bertambah besar adalah... a. Tekanan parsial O2(g) b. Derajat disosiasi c. Tekanan parsial SO3(g) d. Tekanan parsial O2(g) dan SO3(g) e. Tetapan kesetimbangan K 18. Pada volume 2 liter terdapat reaksi kesetimbangan sebagai berikut: N2(g) + 3H2(g) ⇄ 2NH3(g) Dan saat setimbang ada 4 mol gas N 2, 2 mol gas H2, dan 4 mol gas NH3. Maka harga K adalah... a. 0,50 b. 1,0 c. 2,0 d. 4,0 e. 5,0 19. Tetapan kesetimbangan untuk reaksi: PCl5(g) ⇄ PCl3(g) + Cl2(g) Pada suhu 760 K adalah 0,05. Jika konsentrasi awal PCl5 0,1 mol/L, maka pada keadaan setimbang PCl5 yang terurai adalah... a. 12,5% b. 20,0 % c. 25,0 % d. 33,3% e. 50,0 % 20. Pemanasan gas SO3 dalam ruangan tertutup pada temperatur tertentu menghasilkan O2 sebanyak 20 % volum. Maka pada kondisi ini derajat disosiasi SO3 adalah... a. 0,75 b. 0,60 c. 0,40 d. 0,30 e. 0,25



36



21. 321 g NH4Cl (Mr = 53,5) dipanaskan dalam ruang 1 liter, sehingga perbandingan antara tekanan NH4Cl dan NH3 adalah 1 : 2 . Pada saat tersebut derajat disosiasi adalah...



MODUL BELAJAR – 11 SMA



1 2 1 b. 4 1 c. 3 2 d. 3 3 e. 4 a.



22. Proses pembuatan asam sulfat menggunakan prinsip kesetimbangan yang disebut... a. Bosch b. Oswald c. Disosiasi d. Kontak e. Haber 23. Dalam ruang 10 liter dicampurkan gas A dan gas B dengan perbandingan 3 : 2 menurut reaksi kesetimbangan: A + B ⇄ C + D. Saat gas A bereaksi 60 % tercapai kesetimbangan. Tetapan kesetimbangannya adalah... a. 0,07 b. 0,25 c. 7 d. 13,5 e. 17,5 24. Harga Kp pada suhu T untuk reaksi X ⇄ 2Y adalah ¼. Jika dalam kesetimbangan tekanan parsial A = 4 atm, maka tekanan parsial B adalah...



1 16 1 b. 8 1 c. 4 a.



d. 1 e. 2 25. Perbandingan nitrogen dan hidrogen pada reaksi: N2(g) + 3H2(g) ⇄ 2NH3(g) adalah 1 : 3. Jika hanya 50% gas yang bereaksi dan tekanan total P atm, maka tekanan parsial gas NH3 pada kesetimbangan adalah... a. P b. c.



P 2 P 3



d.



P 4



e.



P 6



ESSAI 1.



2.



3. 4. 5.



Pengangkutan oksigen dari paru-paru ke seluruh jaringan oleh hemoglobin (Hb) berlangsung reaksi kesetimbangan: Hb + O2(aq) ⇄ HbO2 Di dalam paru-paru, reaksi tersebut condong ke kanan, sedangkan dalam jaringan, condong ke kiri. Jelaskan mengapa demikian! Sebanyak 2 mol N2O4 dipanaskan dalam suatu ruangan 1 liter, sehingga sebagian berubah menjadi NO 2 menurut reaksi kesetimbnagan: N2O4(g) ⇄ 2NO2(g) Pada suhu T K tercapai suatu kesetimbangan di mana terdapat 1 mol NO2. a. Tentukan susunan kesetimbangan! b. Gambarlah perubahan konsentrasi N2O4 dan NO2 hingga mencapai kesetimbangan! c. Tentukan nilai tetapan kesetimbangan pada suhu tersebut! Terdapat reaksi kesetimbangan; PCl5(g) ⇄ PCl3(g) + Cl2(g). Fraksi molekul PCl5 yang terdisosiasi untuk mencapai kesetimbangan adalah α dan tekanan gas total pada kesetimbangan adalah P. Tentukan harga Kp untuk reaksi kesetimbangan di atas! Di dalam wadah 1 liter, dicampurkan sebanyak 4 mol gas NO dan 0,9 mol gas CO 2. Reaksi kesetimbangan yang terjadi: NO(g) + CO2(g) ⇄ NO2(g) + CO(g). Bila pada saat kesetimbangan terdapat 0,1 mol gas CO 2, tentukanlah harga Kc pada reksi tersebut! Pada kesetimbangan : 2SO3(g) ⇄ 2SO2(g) + O2(g) ∆H = +380 kJ/mol Jika suhu diturunkan, tentukan arah pergeseran reaksi dan perubahan konsentrasi zat-zat yang bereaksi!



35 MODUL BELAJAR – 11 SMA