Soal Kalorimetri

Ke dalam kalorimeter sederhana direaksikan 25mL larutan H2SO4 0,5 M dan 25mL KOH 1,0 M pada suhu 23,5 ^oC. Ternyata, temperaturnya naik menjadi 30,17 ^oC. Hitunglah perubahan entalpi reaksi yang terjadi, jika massa jenis larutan 1 g/mL dan kalor jenis larutan 4,2 j/g K.

Diketahui

Volume larutan H₂SO₄ = 25 ml

Molaritas larutan H₂SO₄ = 0,5 M

Volume larutan KOH = 25 ml

Molaritas larutan KOH = 0,1 M

Pada soal kedua larutan direaksikan dari suhu 23,5°C hingga 30,17°C

ΔT = 30,17°C - 23,5°C= 6,67°C

Massa jenis larutan = 1 gram/ml

Kalor jenis larutan c = 4,2 J/gram.K

Ditanyakan

Perubahan entalpi (ΔH) reaksi adalah = ….?

Penyelesaian

     1.       Siapkan massa larutan

Massa larutan = massa jenis x volume total

Massa larutan = (1 gram/ml) x (25 ml + 25 ml)

Massa larutan = 50 gram.

     2.       Siapkan jumlah mol kedua pereaksi

H₂SO₄ ⇒ (25 ml)(0,5 M) = 12,5 mmol

KOH ⇒ (25 ml)(0,1 M) = 25 mmol

Mol pereaksi yang digunakan adalah mol pereaksi yang jumlanya paling kecil yaitu 12,5 mmol atau 0,0125 mol.

      3.       Hitung kalor yang terlibat dalam reaksi

Q = m.c.ΔT

Q = (50)(4,2)(6,67)

Q = 1.400,7 joule atau 1,4 kJ

      4.       Hitung perubahan entalpi sistem

ΔH = q/mol

      = 1,4007 kJ/0,0125 Mol

      = 122,056 kJ/Mol

Soal Entalpi Pembentukan Standar

     

Soal

     Diketahui : ΔHf⁰ CH₄ = -74,8 kJ ,  ΔHf⁰ H₂O_(g) = -241,8 kJ , ΔHf⁰ CO_2(g) = -393,5 kJ. Banyak gas CH₄ yang harus dibakar agar kalor yang dihasilkan dapat menaikkan suhu 1000 gram air dari 50  menjadi 100  adalah . . . .

A.    4,18 gram

B.     0,418 gram

      C.     0,26 gram

      D.    0,052 gram

      E.     0,026 gram

Pembahasan:

Panas yang dibutuhkan untuk  memanaskan air :
q = m. C. ∆t
q = 1000g x 4,2 j/g°C x (100 - 50)°C
q = 210.000 J = 21 kJ
Reaksi yang terjadi pada peristiwa ini adalah reaksi yang melepas kalor atau reaksi eksoterem sehingga

q = -21 kJ

Persamaan reaksi pembakaran metana:

CH₄ + 2O₂→CO₂ + 2 H₂O

∆H = ∑∆Hf° produk - ∑∆Hf° reaktan
∆H = (∆Hf° CO₂ + 2 ∆Hf° H₂O) - ( ∆Hf° CH₄ + 0 )
∆H = ( -393,5 + 2(-241,8)) - ( -74,8)
∆H = - 802,3 kJ/mol

Banyaknya gas CH₄ yang harus dibakar:

∆H = q/mol sehingga untuk menentujan jumlah mol maka persamaannya dapat diubah menjadi Jumlah mol = q/∆H

                     = -12kJ/-802,3 kJ/mol

                     = 0,02617 mol

Massa = Jumlah Mol x  Mr

                         = 0,02617 mol x 16

                   = 0,418 gram
      Jadi Massa gas metan yang harus dibakar adalah 0,418 gram

Soal Energi Ikatan

Soal 1

Diketahui entalpi pembakaran 1 mol CH₄ = -18 Kkal, energi ikatan :

O = O = 119 kkal/mol

C = O = 173 kkal/mol

O – H = 110 kkal/mol

Energi ikatan C – H adalah...

A.    6,75 kkal                                  

B.   11,05 kkal                              

C.   33,13 kkal

D.   66,2 kkal

E.   132,5 kkal                                                                             

Pembahasan :

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O

ΔH = (4 x C – H) + (2 x O = O) – (2 x C = O) + (4 x O – H)

-18 = (4 x C – H) + (2 x 119) – (2 x 173) + (4 x 110)

-18 = (4 x C – H + 238) – 786

-18 + 786 = (4 x C – H + 238)

(4 x C – H + 238) = 768

4 x C – H = 768 – 238

4 x C – H = 530

     C – H = 530/4

Maka energi ikatan C – H = 132,5

Soal 2

Diketahui energi disosiasi ikatan Cl – Cl pada molekul Cl₂ adalah 243,4 kJ/mol dan H – H pada molekul H₂ adalah 435,9 kJ/mol, serta ΔH_f HCl adalah -92,3 kJ/mol. Berdasarkan data tersebut, energi ikatan rata-rata H – Cl pada molekul HCl adalah....

A. 431,95                              

B. 56,6                                   

C. 148

D. 413

E. 826

Pembahasan :

Reaksi pembentukan HCl adalah :

 ½ H₂  + ½ Cl₂ → HCl

Struktur ikatannya adalah :

½H – H +½Cl – Cl → H – Cl

ΔH       =  (½H – H +½Cl – Cl) – (H – Cl)

     - 92,3   =  (½ x 243,4 + ½ x 435,9) – (H – Cl) kJ/mol

- 92,3   = (339,65) – (H – Cl)

Maka diperoleh energi ikatan H – Cl  = 431,95 kJ/mol

Soal Kalorimeter Termokimia

Soal Level 1:

Dalam calorimeter terdapat zat yang bereaksi secara eksotermik dan ternyata 0,5 kg air yang mengelilinginya sebagai pelarut mengalami kenaikan temperature sebesar 3^o C. Kalor jenis air = 4,2 J/gram K. Kalor reaksi zat yang dilepaskan oleh reaksi itu adalah....

 A. 577,6 kJ                                              

B. 578,6 kJ                                                

C. 579,6 kJ

D. 5796 kJ

E. 57,96 kJ

                                                                            

Pembahasan:

ΔT     = 3^oC

          = 3 + 273 K = 276 K

Maka sahabat dapat menentukan kalor reaksi denganmenggunakan persamaan:

q = m.c.ΔT

   = 500 gram x 4,2 J/gram K x 276 K

    = 579.600 J = 579, 6 kJ

Soal Level 2:

Pada suatu percobaan, 3 L air dipanaskan sehingga suhu air naik dari 25^o C menjadi 72⁰C. Jika diketahui massa jenis air = 1g mL^-1, dan kalor jenis air = 4,2 J/g K, Hasil ∆H reaksi pemanasan tersebut adalah.…

A.   592,2 kJ                                              

B.   5922 kJ                                               

C.   59,22 kJ

D.   5,922 kJ

E.   59220 kJ

Pembahasan:

Langkah pertama adalah menentukan jumlah massa yang direaksikan pada calorimeter dengan menggunakan persamaan:

m = v x ρ

    = 3000 mL x 1 g/mL

    = 3000 gram

Q = m x c x ∆T

    = 3000 gramx 4,2 J/g K x ((72 + 273) – (25+273))

    = 3000 gram  x 4,2 J/g K x 47 K

    = 592200 J

    = 592,2 Kj

Soal Level 3:

Dalam suatu kalorimeter direaksikan 200 cm³ larutan NaOH 1 M dengan 200 cm³  larutan HCl 1 M, ternyata suhunya naik dari 29^oC menjadi 36^oC. Kalor jensi larutan dianggap sama dengan kalor jenis air, yaitu 4,18 J/g^oK  dan massa jenis larutan dianggap 1 g/cm³. Jika dianggap bahwa kalorimeter tidak menyerap kalor, tentukanlah perubahan entalpi dari reaksi:

NaOH (aq) + HCl (aq) à NaCl (aq) + H₂O (l)

A.    + 58,52 kJ                                

B.    - 58,52 kJ                                 

C.    + 80,14 kJ

D.    + 11,70 kJ

E.     - 11,70 kJ

Pembahasan:

qreaksi  = -(qkalorimeter  + qlarutan)

Oleh karena kalorimeter tidak menyerap kalor, maka:

qreaksi  = - qlarutan

volume total  = V NaOH + V HCl

                   = (200 + 200) mL

                   = 400 mL

Massa larutan = Volume larutan x Massa jenis larutan

                     = 400 mL x 1 gram/mL

                     = 400 gram

             ΔT    = (36 – 29 )^O C

                     = 7 ^O C

  Atau   ΔT     = (36+273) – (29+273)

                     = 7 K

qlarutan         = m_larutan x  c_arutan x ΔT

                    = 400 gram x 4,18 J/gKx 7K

                    = 11.704 Joule

                    = 11,704 kJ

Jumlah mol NaOH = HCl

                           = 0,2 L x 1 mol/L

                           = 0,2 mol

Jadi pada reaksi antara 0,2 mol NaOH dengan 0,2 mol HCl terjadi perubahan kalor sebesar                       : qreaksi  = - qlarutan

                        qreaksi  = - 11,704 kJ

Maka, untuk setiap 1 mol NaOH yang bereaksi dengan 1 mol HCl akan terjadi perubahan kalor sebesar:

∆H =  qreaksi/mol pereaksi pembatas

     =  - 11,704 kJ/0,2 mol = - 58,52 kJ/mol

Perubahan kalor yang bertanda negative menunjukkan reaksi berlangsung secara eksoterm. Pada tekanan konstan, perubahan kalornya sama dengan perubahan entalpinya. Persamaan termokimianya:

NaOH (aq) + HCl (aq) à NaCl (aq) + H₂O (l)            ΔH= -58,52 kJ 

Nb. Jika ada yang keliru mohon dikoreksi.

Soal Termokimia SBMPTN

Soal Kimia :

Kalor pembentukan H₂O_(g) , CO_2(g) dan C₃H_{8(g) masing - masing adalah x, y dan z kkal/mol. Pembakaransempurna gas} C₃H_{8(g) secara sempurna menjadi} H₂O_(g) dan  CO_{2(g) melibatkan kalor sebesar ....}

A. 4x + 3y - z

B. 3x + 4y - z

C. -3x - 4y - z

D. -4x - 3y + z

E  4x - 3y + z

Sobat, jika bertemu dengan soal seperti di atas, pertanyaannya kita harus memulainya dari mana?

Iya betul.... tentu langkah pertama yang kita lakukan adalah membaca soal untuk memahami data apa yang tersedia serta apa yang ditanyakan. Pada soal data yang tersedia adalah entalpi pembentukan beberapa gas, serta permasalahan yang muncul adalah berapakah nilai kalor (q) yang dilibatkan dalam pembakaran gas propana. 

Setelah kita mengetahui data dan permasalahannya, maka langkah selanjutnya adalah menuliskan reaksi pembakaran gas propana yang setara serta menuliskan rumus sesuai dengan tahapan berikut ini:

Persamaan Termokimia Reaksi pembakaran C₃H₈ setara:

C₃H₈₍g₎ + 5O₂₍g₎ ⇔ 3CO₂₍g₎ + 4H₂O₍g₎ + Q

ΔH reaksi = {4.ΔH°f H₂O + 3.ΔH°f CO₂ } - {1.ΔH°f C₃H₈ + 5.ΔH°f O₂}

ΔH reaksi = 4x + 3y - z

Jadi jika yang di tanyakan adalah entalpi reaksi pembakaran C₃H₈ maka jawabannya adalah : 4x + 3y - z

Selanjutnya kita menyelesaikan apa yang ditanyakan yaitu kalor yang terlibat pada reaksi maka kita gunakan rumus : 

Q = - ΔH reaksi = - (4x + 3y - z) = -4x - 3y + z

Jadi jawabannya adalah D.  -4x - 3y + z