01 Kunci Kimia 11A K-13 Edisi 2017

Setelah mempelajari bab ini, siswa mampu: 1. menganalisis menganalis is struktur struktur dan dan sifat sifat senyawa senyawa hidrokarbon hidrokarbon berdasarkan kekhasan atom karbon karbon dan dan penggolongan penggolongan senyawany senyawanya, a, serta menyebutkan dampak pembakaran senyawa hidrokarbon terhadap lingkungan dan kesehatan beserta cara mengatasinya; 2. terampil tera mpil menyaji menyajikan kan hasil hasil diskusi diskusi kelompok kelompok mengena mengenaii pembuatan pembuatan isomer isomer serta penamaa penamaan n senyawa senyawa hidrokarb hidrokarbon. on. Berdasarkan pengetahuan dan keterampilan yang dikuasai, siswa: 1. mengagumi dan mensyukuri keberadaan senyawa hidrokarbon yang berguna bagi kelangsung kelangsungan an hidup hidup manusia manusia kemudian memanfaatkan sebaik-baiknya; 2. mempunyai rasa ingin ingin tahu yang tinggi, tinggi, bersikap bersikap jujur, teliti, serta aktif aktif saat saat bekerja bekerja sama sama dalam kelompok praktikum.

Senyawa Hidrokarbon Mempelajari

Definisi Senyawa Hidrokarbon Mencakup 1. Seja Sejara rah h Perkem Perkemba bang ng-an Senyawa Organik 2. Ide Identi ntifik fikas asii Adany Adanya a Unsurr Karbon Unsu Ka rbon dan dan HidroHidrogen dalam Senyawa Organik 3. S um um be be r Se Se ny ny aw aw a Organik atau Senyawa Karbon 4. Ke Kekh khas asan an Ato Atom m Kar Karbo bon n dalam Membentuk Senyawa Hidrokarbon 5. Po Posi sisi si Ato Atom m Karb Karbon on 6. P en en gg gg ol ol on on ga ga n Se Se nyawa Hidrokarbon

Reaksi-Reaksi pada Senyawa Hidrokarbon

Alkana, Alkena, dan Alkuna Mencakup 1. 2. 3. 4. 5.

Tata Na Nama Isomer Sifa Si fatt-S Sif ifat at Pem embu bua ata tan n Kegunaan

Mencakup 1. 2. 3. 4.

Reaksii Substit Reaks Substitusi usi Reaks Rea ksii Ad Adisi isi Reaksi Rea ksi Elim Elimina inasi si Reaksi Rea ksi Oks Oksida idasi si

Kegunaan Senyawa Hidrokarbon dan Karbon Mencakup 1. Bida Bidang ng Pa Pang ngan an 2. Bi Bida dang ng Sa Sand ndan ang g dan dan Papan 3. Bi Bidan dang g Sen Senii dan dan Es Este te-tika

Mampu • • • • • • • • •

Mengidentifi Mengiden tifikasi kasi unsu unsurr C dan H dalam dalam seny senyawa awa organ organik. ik. Menentuk Mene ntukan an atom C primer, primer, atom atom C sekunder, sekunder, atom C tersier tersier,, dan atom C kuartene kuartenerr dalam senyaw senyawa a hidrokarb hidrokarbon. on. Menentukan tata nama nama senyawa senyawa hidrokarbon hidrokarbon berdasarkan berdasarkan strukturnya atau menentukan menentukan rumus struktur struktur berdasarkan berdasarkan namanya. Menentuk Mene ntukan an isomer-is isomer-isomer, omer, sifatsifat-sifa sifat, t, pembuatan pembuatan,, dan kegunaan kegunaan alkana, alkana, alkena, alkena, dan alkuna. alkuna. Menjela Menj elaskan skan reak reaksi-r si-reaks eaksii seny senyawa awa hidr hidrokar okarbon. bon. Menjelas Menj elaskan kan kegu kegunaan naan sen senyawa yawa hidr hidroka okarbon rbon dan karb karbon. on. Menyebutkan Menyebutk an dampak pembakaran senyawa hidrokarbo hidrokarbon n terhadap lingkunga lingkungan n dan kesehatan beserta cara mengatasinya mengatasinya.. Mensyukuri Mensyuk uri keberadaan keberadaan senyawa hidrokarb hidrokarbon on yang yang bermanfaa bermanfaatt dalam dalam kehidupa kehidupan n sehari-hari. sehari-hari. Mempunyai rasa ingin ingin tahu yang tinggi, tinggi, bersikap bersikap jujur, teliti, serta serta aktif aktif saat bekerja bekerja sama sama dalam kelompok praktikum.

Kimia Kelas XI 

1

Setelah mempelajari bab ini, siswa mampu: 1. menganalisis menganalis is struktur struktur dan dan sifat sifat senyawa senyawa hidrokarbon hidrokarbon berdasarkan kekhasan atom karbon karbon dan dan penggolongan penggolongan senyawany senyawanya, a, serta menyebutkan dampak pembakaran senyawa hidrokarbon terhadap lingkungan dan kesehatan beserta cara mengatasinya; 2. terampil tera mpil menyaji menyajikan kan hasil hasil diskusi diskusi kelompok kelompok mengena mengenaii pembuatan pembuatan isomer isomer serta penamaa penamaan n senyawa senyawa hidrokarb hidrokarbon. on. Berdasarkan pengetahuan dan keterampilan yang dikuasai, siswa: 1. mengagumi dan mensyukuri keberadaan senyawa hidrokarbon yang berguna bagi kelangsung kelangsungan an hidup hidup manusia manusia kemudian memanfaatkan sebaik-baiknya; 2. mempunyai rasa ingin ingin tahu yang tinggi, tinggi, bersikap bersikap jujur, teliti, serta aktif aktif saat saat bekerja bekerja sama sama dalam kelompok praktikum.

Senyawa Hidrokarbon Mempelajari

Definisi Senyawa Hidrokarbon Mencakup 1. Seja Sejara rah h Perkem Perkemba bang ng-an Senyawa Organik 2. Ide Identi ntifik fikas asii Adany Adanya a Unsurr Karbon Unsu Ka rbon dan dan HidroHidrogen dalam Senyawa Organik 3. S um um be be r Se Se ny ny aw aw a Organik atau Senyawa Karbon 4. Ke Kekh khas asan an Ato Atom m Kar Karbo bon n dalam Membentuk Senyawa Hidrokarbon 5. Po Posi sisi si Ato Atom m Karb Karbon on 6. P en en gg gg ol ol on on ga ga n Se Se nyawa Hidrokarbon

Reaksi-Reaksi pada Senyawa Hidrokarbon

Alkana, Alkena, dan Alkuna Mencakup 1. 2. 3. 4. 5.

Tata Na Nama Isomer Sifa Si fatt-S Sif ifat at Pem embu bua ata tan n Kegunaan

Mencakup 1. 2. 3. 4.

Reaksii Substit Reaks Substitusi usi Reaks Rea ksii Ad Adisi isi Reaksi Rea ksi Elim Elimina inasi si Reaksi Rea ksi Oks Oksida idasi si

Kegunaan Senyawa Hidrokarbon dan Karbon Mencakup 1. Bida Bidang ng Pa Pang ngan an 2. Bi Bida dang ng Sa Sand ndan ang g dan dan Papan 3. Bi Bidan dang g Sen Senii dan dan Es Este te-tika

Mampu • • • • • • • • •

Mengidentifi Mengiden tifikasi kasi unsu unsurr C dan H dalam dalam seny senyawa awa organ organik. ik. Menentuk Mene ntukan an atom C primer, primer, atom atom C sekunder, sekunder, atom C tersier tersier,, dan atom C kuartene kuartenerr dalam senyaw senyawa a hidrokarb hidrokarbon. on. Menentukan tata nama nama senyawa senyawa hidrokarbon hidrokarbon berdasarkan berdasarkan strukturnya atau menentukan menentukan rumus struktur struktur berdasarkan berdasarkan namanya. Menentuk Mene ntukan an isomer-is isomer-isomer, omer, sifatsifat-sifa sifat, t, pembuatan pembuatan,, dan kegunaan kegunaan alkana, alkana, alkena, alkena, dan alkuna. alkuna. Menjela Menj elaskan skan reak reaksi-r si-reaks eaksii seny senyawa awa hidr hidrokar okarbon. bon. Menjelas Menj elaskan kan kegu kegunaan naan sen senyawa yawa hidr hidroka okarbon rbon dan karb karbon. on. Menyebutkan Menyebutk an dampak pembakaran senyawa hidrokarbo hidrokarbon n terhadap lingkunga lingkungan n dan kesehatan beserta cara mengatasinya mengatasinya.. Mensyukuri Mensyuk uri keberadaan keberadaan senyawa hidrokarb hidrokarbon on yang yang bermanfaa bermanfaatt dalam dalam kehidupa kehidupan n sehari-hari. sehari-hari. Mempunyai rasa ingin ingin tahu yang tinggi, tinggi, bersikap bersikap jujur, teliti, serta serta aktif aktif saat bekerja bekerja sama sama dalam kelompok praktikum.

Kimia Kelas XI 

1

A. Pilihan Ganda

1.  Jawaban: c Sifat senyawa organik antara lain zat hasil pembakarannya dapat mengeruhkan air kapur karena mengandung gas CO 2. Apabila gas CO2 bereaksi dengan air kapur (Ca(OH) 2) akan menghasilkan endapan putih (CaCO 3). Selain itu, senyawa organik umumnya memiliki titik didih dan titik leleh rendah, reaksi berlangsung lambat, sebagian besar berasal dari makhluk hidup, umumnya tidak dapat menghantarkan arus listrik, mudah terbakar, serta tidak stabil terhadap t erhadap pemanasan. Adapun mudah larut dalam air, larutannya dapat menghantarkan arus listrik, dan di alam ditemukan sebagai garam mineral merupakan sifat senyawa anorganik. Jadi yang merupakan pasangan sifat senyawa organik adalah 2) dan 4). 2.  Jawaban: e Pemanasan senyawa organik menghasilkan gas CO 2   dan H 2 O. Adanya H 2 O dapat diuji menggunakan kertas kobalt(II) klorida, sedangkan adanya CO 2 dapat diuji menggunakan air kapur. Pada percobaan, zat cair yang dihasilkan pada pemanasan senyawa organik adalah H 2 O. Hal ini ditunjukkan dengan berubahnya warna kertas kobalt(II) klorida dari biru menjadi menjadi merah merah muda. Jadi, berdasarkan berdasarkan percobaan dapat disimpulkan bahwa senyawa organik tersebut mengandung hidrogen dan oksigen. 3.   Jawaban: d Unsur karbon dalam senyawa hidrokarbon dapat diketahui dengan cara memanaskan senyawa hidrokarbon, lalu gas yang dihasilkan dari proses ini dialirkan ke dalam air kapur. Jika air kapur berubah menjadi keruh, berarti gas yang dihasilkan dari pemanasan senyawa hidrokarbon mengandung CO 2. Larutan air kapur berubah menjadi keruh karena air kapur (Ca(OH) 2) bereaksi dengan gas CO 2  menghasilkan endapan putih CaCO 3. 4.  Jawaban: b Pemanasan senyawa gula pasir menghasilkan gas CO 2  dan H 2O. Adanya gas CO 2  dapat diidentifikasi menggunakan air kapur. Ketika gas hasil pemanasan gula pasir dialirkan ke dalam air kapur (Ca(OH) 2) akan terjadi reaksi berikut. Ca(OH)2(aq ) + CO2(g ) →  CaCO3(s ) + H2O() Jadi, endapan putih yang dihasilkan berupa CaCO 3. 2

Hidrokarbon 

5.  Jawaban: e Senyawa hidrokarbon jenuh adalah senyawa yang rantai karbonnya berikatan tunggal. Bentuk rantai karbon senyawa C 2H 4 , C 3 H 6 , C 4 H 6 , C4H10, C5H12, dan C6H14  sebagai berikut. 1) C2H4

(senyawa hidrokarbon tidak jenuh) 2)

C 3 H6

(senyawa hidrokarbon tidak jenuh) 3)

C 4 H6

(senyawa hidrokarbon tidak jenuh) 4)

C4H10

(senyawa hidrokarbon jenuh) 5)

C5H12

(senyawa hidrokarbon jenuh) 6)

C6H14

(senyawa hidrokarbon jenuh) Jadi, kelompok senyawa hidrokarbon jenuh ditunjukkan oleh angka 4), 5), dan 6). 6.   Jawaban: e Pada gambar: Atom C

Atom C Atom H

Dua atom C berikatan rangkap dua sehingga senyawa tersebut termasuk senyawa hidrokarbon alifatik tidak jenuh. 7.   Jawaban: e Senyawa di atas termasuk senyawa aromatik. Senyawa aromatik adalah senyawa karbosiklik yang rantai lingkarnya terdiri atas enam atom karbon dengan ikatan terkonjugasi. Senyawa dengan ikatan terkonjugasi adalah senyawa yang mempunyai ikatan rangkap dan ikatan tunggal yang letaknya berselang-seling. 8.   Jawaban: a Senyawa hidrokarbon tidak jenuh adalah senyawa yang rantai karbonnya mempunyai ikatan rangkap. Bentuk rantai karbon untuk senyawa C 2H2, C2H6, C3H8, C4H10, dan C5H12 sebagai berikut. C2H2: H – C ≡ C – H (senyawa hidrokarbon tidak jenuh)

C2 H 6 : (senyawa hidrokarbon jenuh)

C3 H 8 :

10.   Jawaban: c Rantai karbon terpendek ditunjukkan oleh rantai lurusnya. Rantai karbon lurus pada a   dan e berjumlah 5 atom C, pada b berjumlah 6 atom C, pada c berjumlah 4 atom C, dan pada d berjumlah 7 atom C. Jadi, senyawa hidrokarbon yang mempunyai rantai karbon terpendek yaitu: H l HH – C – H H H l l l l H – C ––– C –––– C – C – H l l l l H H– C – H H H l H 11.   Jawaban: d Atom karbon memiliki empat elektron valensi yang digunakan untuk berikatan. Setiap atom karbon dapat membentuk empat ikatan kovalen tunggal melalui penggunaan bersama empat pasang elektron dengan atom lain. Apabila sepasang elektron ikatan digambarkan dengan satu garis, berarti atom karbon dapat berikatan dengan atom lain menggunakan empat garis. Apabila kurang atau lebih dari empat garis, terjadi kesalahan. 1)

(senyawa hidrokarbon jenuh)

C4H10 :

 Atom C nomor 2 memiliki 3 garis (salah).

2) Atom C nomor 1 dan 2 memiliki 5 garis (salah).

(senyawa hidrokarbon jenuh)

C5H12 :

3)

(senyawa hidrokarbon jenuh) Jadi, rumus molekul senyawa yang termasuk hidrokarbon tidak jenuh adalah C 2H2. 9.   Jawaban: b Senyawa hidrokarbon alisiklik adalah senyawa yang terdiri atas atom C dan H dengan rantai karbon melingkar (tertutup) dan mengandung ikatan kovalen tunggal. Senyawa a  termasuk senyawa heterosiklik, senyawa c dan d termasuk senyawa hidrokarbon alifatik jenuh, serta senyawa e   termasuk senyawa hidrokarbon alifatik tidak jenuh.

Atom C nomor 2 memiliki 3 garis (salah) dan atom C nomor 4 memiliki 5 garis (salah). 4)

H H | | C≡C–C – C–H | | | H H– C– HH | H Semua atom C memiliki 4 garis (benar).

Kimia Kelas XI 

3

5)

H H H H | 2| 3| | 1 4 H–C–C≡C – C–H | | | H H H Atom C nomor 2 memiliki 6 garis (salah) dan atom C nomor 3 memiliki 5 garis (salah).

2. Ikatan dalam rantai karbon stabil karena: a. semua elektron terluar atom karbon telah berikatan dengan atom lain dan b. hanya mempunyai dua lapis kulit sehingga elektron terluar cukup dekat dengan inti, gaya tarik antara inti dengan elektron cukup kuat, dan rantai tidak mudah putus.

12.   Jawaban: d Atom C sekunder adalah atom karbon yang mengikat dua atom karbon lain. Jadi, yang termasuk atom C sekunder adalah atom C nomor 7, 9, dan 10. Atom C nomor 1, 3, 5, 8, dan 11 merupakan atom C primer. Atom C nomor 2, 4, dan 6 merupakan atom C tersier.

3. Adanya unsur karbon dan hidrogen dalam senyawa hidrokarbon secara sederhana dapat diketahui dengan cara membakar atau memanaskan senyawa hidrokarbon tersebut. Senyawa hidrokarbon seperti gula, kertas, kayu, lilin, atau minyak tanah jika dibakar di atas nyala api akan meninggalkan zat yang berwarna hitam yang khas ( carbon black ). Zat yang berwarna hitam tersebut adalah karbon hasil pembakaran. Untuk mengetahui adanya hidrogen, misalnya pada saat pemanasan gula dalam tabung reaksi, terbentuk titik-titik cair pada dinding tabung. Cairan tersebut dapat dibuktikan berupa air dengan cara dilakukan uji dengan kertas kobalt(II) klorida yang ditandai dengan perubahan warna dari biru menjadi merah muda.

13.   Jawaban: b Atom karbon kuarterner adalah atom karbon yang mengikat empat atom karbon lain. Pada gambar di atas, atom C kuarterner ditunjukkan oleh angka 2). Atom C yang ditunjuk dengan angka 1) dan 5) merupakan atom C primer. Atom C yang ditunjuk dengan angka 3) merupakan atom C sekunder. Atom C yang ditunjuk dengan angka 4) merupakan atom C tersier. 14.   Jawaban: b Atom C primer adalah atom C yang mengikat satu atom C lain seperti nomor 1, 6, 7, 8, 10, dan 11. Dengan demikian, jumlah atom C primer adalah 6. Atom C sekunder adalah atom C yang mengikat dua atom C lain, seperti atom C nomor 3 dan 9. Dengan demikian, jumlah atom C sekunder adalah 2. Atom C tersier adalah atom C yang mengikat 3 atom C lain, seperti atom C nomor 4 dan 5. Dengan demikian, jumlah atom C tersier adalah 2. Atom C kuarterner adalah atom C yang mengikat 4 atom C lain, seperti atom C nomor 2. Dengan demikian, jumlah atom C kuarterner adalah 1. Jadi, jumlah atom C primer, C sekunder, C tersier, dan C kuarterner secara berturut-turut adalah 6, 2, 2, dan 1. 15.   Jawaban: a Atom C tersier dalam strukturnya mengikat tiga atom C lain. CH3 l CH3 – tCH – tCH – CH 3 l CH3 B. Uraian

1. Atom karbon berbeda dengan atom-atom lain karena atom karbon mempunyai kemampuan untuk berikatan dengan sesama atom karbon dan atom lain membentuk suatu rantai karbon dengan  jumlah tidak terbatas.

4

Hidrokarbon 

4. Atom C primer merupakan atom C yang mengikat 1 atom C lain. Atom C sekunder merupakan atom C yang mengikat 2 atom C lain. Atom C tersier merupakan atom C yang mengikat 3 atom C lain. Atom C kuarterner merupakan atom C yang mengikat 4 atom C lain. Pada struktur senyawa tersebut: atom C primer : 1, 8, 9, 10, 11, 14 atom C sekunder : 2, 6, 7, 12, 13 atom C tersier : 3, 5 atom C kuarterner: 4 Jadi, jumlah atom C primer, C sekunder, C tersier, dan C kuarterner berturut-turut adalah 6, 5, 2, dan 1. 5. Ikatan jenuh adalah ikatan tunggal pada rantai karbon. Ikatan jenuh terjadi pada alkana. Contoh:  H H H H H H l l l l l l H– C – C – C–H H – C ––– C––– C – H l l l l l l H H H H H–C–H H l H Ikatan tidak jenuh adalah ikatan rangkap dua atau rangkap tiga pada rantai karbon. Ikatan tidak  jenuh terjadi pada alkena dan alkuna. Contoh: H H H H l l l l H –C –C =C– H H –C≡ C–C–H l l H H

A. Pilihan Ganda

1.   Jawaban: d Senyawa hidrokarbon tidak jenuh adalah senyawa hidrokarbon yang memiliki ikatan rangkap dua atau ikatan rangkap tiga pada rantai karbonnya. Rantai seperti ini dimiliki oleh alkena dengan rumus umum C nH2n dan alkuna dengan rumus umum CnH2n – 2. Contoh senyawa hidrokarbon tidak jenuh yaitu C 3H6 dan C6H12 (alkena), serta C5H8  (alkuna). Sementara itu, C2H6 dan C4H10  merupakan alkana. Alkana merupakan senyawa hidrokarbon jenuh.

5

4

4)

6

7

5

6

3

2 1

4-tersierbutilheptana

5)

3

4

2

5

1

6

2.  Jawaban: c 3,3-dimetil-4-propilheksana 2

3

4

1

4.   Jawaban: a 1)

5 6

Senyawa tersebut termasuk golongan alkana dengan rantai induk heksana (enam atom C). Penomoran dimulai dari ujung yang paling dekat dengan cabang, yaitu sebelah kanan sehingga cabang metil (-CH 3) terletak pada atom C nomor 2 dan 4. Dengan demikian, nama senyawa tersebut adalah 2,2,4-trimetilheksana.

3

4

5

6

2 1

3-etil-3,4-dimetilheksana 1 2 3

2)

4

5

6

4

5

3,3,4-trimetilheksana

3)

1

2

3

3-etil-2,2-dimetilpentana

2

3

4

CH3 – CH 2 – CH – CH – CH 2 – CH3 l l CH3 – CH2 CH2 – CH3 3,4-dietilheksana (sesuai aturan IUPAC)

2)

7

6

5

4

3

2

1

CH2 – CH 2 – CH 2 – CH – CH2 – CH2 – CH3  l l 8 CH3 CH3 Nama yang benar adalah 4-metiloktana (bukan 1,4-dimetilheptana).

3.  Jawaban: c 1)

1

3)

2

3

4

5

6

7

CH2 – CH 2 – CH – CH2 – CH 2 – CH 3  l l 1 CH3 CH3

Nama yang benar adalah 4-metilheptana, bukan 1,3-dimetilheksana. CH3 l 4 7 6 5 3 2 1 4) CH 3 – CH 2 – C – CH2 – CH 2 – CH – CH3 l l CH3 CH3 Nama yang benar adalah 2,5,5-trimetil heptana, bukan 3,3,6-trimetilheptana. 5)

7

6

5

4

3

2

1

CH3 – CH 2 – CH 2 – CH – CH – CH 2 – CH 3 l l CH3 – CH2 CH3 Nama yang benar adalah 4-etil-3-metilheptana, bukan 4-etil-5-metilheptana.

Kimia Kelas XI 

5

5.  Jawaban: c Isomer merupakan senyawa-senyawa yang memiliki rumus molekul sama, tetapi rumus strukturnya berbeda. 1) rumus molekul: C4H10

2)

rumus molekul: C5H12

3)

rumus molekul: C5H12

4)

rumus molekul: C6H14

Jadi, senyawa 2) dan 3) merupakan isomer. 6.  Jawaban: e Isomer merupakan senyawa-senyawa yang memiliki rumus molekul sama, tetapi rumus strukturnya berbeda.

sehingga titik didihnya pun semakin rendah. Hal itu berlaku untuk rantai lurus. Sementara itu, untuk rantai bercabang dengan jumlah atom C yang sama titik didih senyawa alkana rantai lurus lebih tinggi dibandingkan alkana rantai bercabang. 1) heptana → 7 atom C 2) heksana → 6 atom C 3) 3-metilpentana → 5 atom C pada rantai induk dan 1 cabang metil 4) 2,3-dimetilbutana →  4 atom C pada rantai induk dan 2 cabang metil 5) 2,2-dimetilpentana → 5 atom C pada rantai induk dan 2 cabang metil Dengan demikian, senyawa yang memiliki titik didih terendah adalah senyawa 2,3-dimetilbutana. 8.   Jawaban: d Alkena termasuk hidrokarbon tidak jenuh dengan rumus umum CnH2n, misalnya C5H10. C2H6 dan C3H8  termasuk golongan alkana dengan rumus umum CnH2n + 2 , sedangkan C 4H6  dan C 6H10 termasuk golongan alkuna dengan rumus umum CnH2n – 2. 9.  Jawaban: d 4

(C7H16) Heksana 2-metilpentana (C6H14)

3)

2,2-dimetilbutana (C6H14)

4)

2,2,3-trimetilbutana (C7H16)

Jadi, nama salah satu isomer senyawa tersebut adalah 2,2,3-trimetilbutana. 7.  Jawaban: d Titik didih senyawa alkana dipengaruhi oleh massa molekul relatif. Semakin sedikit jumlah atom C, massa molekul relatinya semakin kecil

6

1

6

(C6H14) 2)

2

5

2,3-dimetilpentana

1)

3

Hidrokarbon 

Senyawa tersebut merupakan senyawa alkena dengan rantai induk heksena (6 atom C). Penomoran dimulai dari ujung yang paling dekat dengan ikatan rangkap yaitu dari sebelah kanan sehingga ikatan rangkap mendapat nomor 2. Cabang metil (–CH3) terletak pada atom C nomor 3 dan 4. Dengan demikian, nama senyawa tersebut adalah 3,4-dimetil-2-heksena. 10.   Jawaban: b Isomer merupakan senyawa-senyawa yang memiliki rumus molekul sama, tetapi rumus strukturnya berbeda. n-heksana (C 6H14): CH3 – CH 2 – CH2 – CH 2 – CH 2 – CH 3 2,2-dimetilbutana (C6H14): CH3 | CH3 – C – CH 2 – CH 3 | CH3 Keduanya merupakan isomer karena memiliki rumus molekul yang sama (C 6H14), tetapi rumus strukturnya berbeda.

Sementara itu, pilihan a, c , d, dan e   bukan pasangan isomer karena rumus molekul antara kedua senyawa pada pasangan tersebut berbeda. Pilihan a n-butana: CH3 – CH2 – CH2 – CH3 (C4H10)  beda  (bukan 1-butena: CH2 = CH – CH2 – CH3 (C4H8)   isomer) Pilihan c 2-metilpropana: CH3 – CH – CH3 (C4H10)        |  beda   CH3  (bukan 2-metilpropena: H2C = C – CH3 (C4H8)    isomer)   |      CH3 Pilihan d 2,3-dimetilpentana: CH3 – CH – CH – CH 2 – CH3 (C7H16)      | |    beda CH3 CH3    (bukan 3-metilpentana:  isomer) CH3 – CH2 – CH – CH2 – CH3 (C 6H14)       |    CH3 Pilihan e 4-metil-2-pentuna: CH3 – C ≡ C – CH – CH3 (C 6H10)      |    beda CH3    (bukan 4-metil-2-pentena:   CH3 – CH = CH – CH – CH 3 (C 6H12)  isomer)   |      CH3

13.  Jawaban: c 3

4

5

1)

1

2

6 7

4,5-dimetil-3-heptena 5

2)

3

4

1

2

6 7

5-etil-4,5-dimetil-3-heptena 2

3

4

5

3)

1

6 7

4-etil-3,5-dimetil-3-heptena 4)

1

2

4

3

5

6

3-etil-2,4-dimetil-3-heksena 5)

1

2

3

4

5

6

11.  Jawaban: c 2-heksena (C6H12)

Isomer posisi terjadi pada senyawa-senyawa yang memiliki rumus molekul dan kerangka atom karbon sama, tetapi posisi ikatan rangkapnya/  gugus fungsinya berbeda. Dengan demikian, isomer posisi struktur di atas sebagai berikut. H2C == CH – CH 2 – CH2 – CH 2 – CH 3 1-heksena

H3C – CH2 – CH == CH – CH2 – CH 3 3-heksena

Jadi, jumlah isomer posisi struktur di atas adalah 3. 12.  Jawaban: a Sifat-sifat alkena antara lain titik lelehnya berbanding lurus dengan massa molekulnya, dapat dioksidasi oleh KMnO 4  menghasilkan etilen glikol, dapat dibuat melalui reaksi eliminasi alkana, dapat diadisi oleh asam halida, serta alkena lebih reaktif dibandingkan alkana.

3-etil-2,2-dimetil-3-heksena Jadi, rumus struktur 4-etil-3,5-dimetil-3-heptena ditunjukkan oleh opsi c. 14. Jawaban: a Isomer geometri terjadi pada senyawa-senyawa yang mempunyai rumus molekul, gugus fungsi, dan kerangka atom kabon sama, tetapi orientasi gugus-gugus di sekitar ikatan rangkap berbeda. Isomer geometri dapat terjadi pada alkena yang kedua atom C ikatan rangkapnya masing-masing mengikat 2 jenis gugus yang berbeda seperti pada struktur a.

trans 2-butena

Kimia Kelas XI 

7

15.   Jawaban: c Senyawa hidrokarbon yang dapat larut dalam air adalah alkena dan alkuna. Senyawa 3-metil-1-pentena termasuk suku alkena. Jadi, senyawa tersebut sedikit larut dalam air. Sementara itu, n-oktana, 3-metilpentana, 2,2-dimetilpentana, dan 4-etil-2-metiloktana termasuk suku alkana. Alkana tidak larut dalam air, tetapi larut dalam pelarut nonpolar. 16.   Jawaban: a Alkena dapat dibuat dengan beberapa reaksi seperti reaksi dehidrogenasi, dehidrohalogenasi, dehidrasi, dan eliminasi alkana. Reaksi dehidrogenasi ditunjukkan oleh reaksi a, reaksi dehidrohalogenasi ditunjukkan oleh reaksi b, dan reaksi dehidrasi ditunjukkan oleh reaksi c. Sementara itu, reaksi d  dan e  merupakan reaksi pembuatan alkana. 17.   Jawaban: c Alkuna merupakan senyawa hidrokarbon golongan alifatik tidak jenuh yang mempunyai satu ikatan rangkap tiga. Rumus umumnya CnH2n – 2. Jadi, senyawa yang merupakan alkuna adalah C4H6. C3H6  dan C4H8  termasuk alkena, sedangkan C3H8 dan C4H10 termasuk alkana. 18.   Jawaban: b – – – – – – – – – –

3) 4-metil-1-pentuna

4)

3,3-dimetil-1-butuna

5) 2-heksuna

6) 4-metil-2-pentuna

7) 3-heksuna

Jadi, jumlah isomer dari senyawa C 6H10 adalah 7. 21.   Jawaban: a CaC2 + 2H 2O  ⎯→ Ca(OH)2 + C 2H2 kalsium karbida

etuna (asetilena)

22.  Jawaban: c

– – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – –   –

2

3

6

7

  –

   – CH C –– CH2– CH3   –   – 2   –   –   –   –   –   – – – – – – – |||   –  – | |   –   –   –   – 1 4 CH  –  – CH ––5CH2   –   –   –   – – – – – – –  –   – – – |– – – – – – – – – – – –  – CH3 Senyawa tersebut merupakan golongan alkuna dengan rantai induk heptuna (7 atom C). Penomoran dimulai dari kiri bawah sehingga ikatan rangkap tiga terletak pada nomor 1. Cabang metil (–CH3) terletak pada atom C nomor 4. Jadi, nama senyawa tersebut adalah 4-metil1-heptuna.

19.   Jawaban: e Senyawa tersebut mempunyai rumus molekul C 6H 10 . Jadi, senyawa tersebut merupakan isomer dari heksuna (C 6H10). Rumus molekul butuna: C 4H6, butena: C4H8, pentuna: C5H8, heptuna: C7H12. 20.  Jawaban: c Isomer C6H10  sebagai berikut. 1) 1-heksuna

23.   Jawaban: c Alkuna dapat dibuat dengan cara memanaskan campuran dihaloalkana dengan KOH melalui reaksi berikut. CH3 – CH – CH – CH 3(aq ) + 2KOH(aq )  ⎯→  | | Br Br 2,3-dibromobutana (dihaloalkana)

CH3 – C ≡ C – CH3(g ) + 2KBr(aq ) + 2H2O()

2)

2-butuna 3-metil-1-pentuna

8

Senyawa tersebut merupakan alkuna dengan rantai induk pentuna (5 atom C). Penomoran dimulai dari ujung yang paling dekat dengan ikatan rangkap tiga yaitu dari sebelah kiri sehingga ikatan rangkap tiga mendapat nomor 1. Pada atom C nomor 3 terdapat cabang etil (-CH 2-CH3) serta pada atom C nomor 4 terdapat dua cabang metil (-CH3). Jadi, nama senyawa tersebut adalah 3-etil-4,4-dimetil-1-pentuna.

Hidrokarbon 

24.   Jawaban: e M r propuna (C3H4) = 40 g mol–1 Mol propuna = =

b.

4g 40 g mol−1

1 10

Rumus strukturnya: CH3 – CH 2 – CH 2 – CH2 – CH2 – CH3 (heksana)

c.

 mol

Isomer dari C6H14  sebagai berikut. 1)

CH3 – CH 2 – CH 2 – CH 2 – CH 2 – CH 3

Jumlah molekul propuna

(n-heksana)

2)

= mol × NA

CH3 – CH – CH2 – CH 2 – CH 3 | CH3

1

= 10  × 6,02 × 1023 molekul Jadi, jumlah molekul pada 4 gram propuna sebanyak

1 10

(2-metilpentana)

3)

CH3 – CH 2 – CH – CH 2 – CH 3 | CH3

 × 6,02 × 1023 molekul.

25.  Jawaban: c Senyawa-senyawa yang mempunyai sifat kimia hampir sama merupakan senyawa yang terletak dalam satu deret homolog (mempunyai rumus umum sama). C2H6, C3H8, C4H10, dan C5H12 merupakan satu deret homolog alkana dengan rumus umum CnH2n+2. C3H6, C4H8, C5H10, dan C6H12  merupakan satu deret homolog alkena dengan rumus umum C nH2n. C3H4, C4H6, dan C5H8  merupakan satu deret homolog dengan rumus umum CnH2n–2. Jadi, kelompok senyawa yang mempunyai sifat kimia hampir sama yaitu C3H4, C4H6, dan C5H8. B. Uraian

(3-metilpentana)

4)

CH 3 | CH3 – C – CH 2 – CH 3 | CH3 (2,2-dimetilbutana)

5)

CH3 – CH – CH – CH3 | | CH3 CH3 (2,3-dimetil butana)

3. Senyawa-senyawa alkana dapat diperoleh dengan cara-cara berikut. a. Mereaksikan aluminium karbida dengan air. Reaksi yang terjadi: Al4C3(s ) + 12H2O() ⎯→ 3CH4(g ) + 4Al(OH)3(aq )

b. 1. a.

Mereaksikan senyawa alkena dengan gas hidrogen. Reaksi yang terjadi: CnH2n(g ) + H2(g ) ⎯→ CnH2n + 2

c. b.

O  B C H  – C (aq ) + NaOH(aq ) VONa

c.

3

2. Rumus empiris (C3H7)n; M r = 86 g mol–1 a.

Melalui sintesis Dumas, yaitu memanaskan campuran garam natrium karboksilat dengan basa kuat. Reaksi yang terjadi sebagai berikut.

86 = 36n + 7n 86 = 43n n =2 Jadi, rumus molekulnya (C3H7)2 = C6H14.

 C3H8(g ) + Na2CO3(aq )

→

Alkana yang dihasilkan tergantung garam natrium karboksilat yang direaksikan.

M r (C3H7)n = (3n × Ar C) + (7n × Ar H)

86 = (3n × 12) + (7n × 1)

7

d.

Melalui sintesis Grignard, yaitu mereaksikan suatu alkil magnesium halida dengan air. Reaksi yang terjadi C2H5MgBr( aq ) + H2O() ⎯→ C2H6(g ) + MgOHBr(aq )

Kimia Kelas XI 

9

e.

Melalui sintesis Wurtz, yaitu dengan cara mereaksikan alkil halida (haloalkana) dengan logam natrium. Reaksi yang terjadi sebagai berikut. 2CH3Cl(aq ) + 2Na(s ) ⎯→ CH3 – CH3(g ) + 2NaCl(aq )

4. Massa = 700 gram Volume = 0,224 m3 = 224 L Mol alkena (STP) =

224 22,4

= 10 mol Mol =

gram M r

⇒

M r =

700 10

= 70 g mol–1

A. Pilihan Ganda

1.  Jawaban: a Misal: volume gas metana (CH4) = x L volume gas butana (C 4H10) = (5 – x) L CH4(g ) + 2O2(g ) → CO2(g ) + 2H2O(g ) xL 2x L xL 2x L C4H10(g ) +

13 2

(5 – x) L

13 2

O2(g )

→

(5 – x) L

4CO2(g ) + 5H2O(g ) 4(5 – x) L

5(5 – x) L

Volume CO2 = x + 4(5 – x) 17 = x + 20 – 4x 17 = 20 – 3x 3x = 25 – 17 3x = 3 x=1 Jadi, volume gas metana = 1 L dan gas butana = (5 – 1) = 4 L. 2.   Jawaban: d Reaksi antara etena dengan gas klorin merupakan reaksi adisi. CH2 = CH2 + Cl2 → CH2 – CH2 etena | | Cl Cl   dikloroetana

10

Hidrokarbon 

Alkena = CnH2n M r CnH2n = (n · Ar C) + (2n · Ar H) 70 = (n × 12) + (2n × 1) 70 = 14n n=5 CnH2n = C5H10 Jadi, nama alkena C 5H10 adalah pentena. 5. a.

Suku alkuna yang paling sederhana adalah etuna (C2H2).

b.

Cara pembuatannya: Etuna dibuat dengan mereaksikan kalsium karbida dengan air: CaC2 + 2H 2O → Ca(OH)2 + C 2H2

3.  Jawaban: a Reaksi: CH3Cl + Cl2 → CH2Cl2 + HCl merupakan reaksi substitusi karena pada reaksi tersebut terjadi penggantian 1 atom H pada CH 3Cl dengan 1 atom Cl.  + Cl2  ⎯→

+ HCl

Pada reaksi eliminasi terjadi perubahan ikatan tunggal menjadi ikatan rangkap. Pada reaksi oksidasi, senyawa hidrokarbon bereaksi dengan okigen menghasilkan gas CO 2 atau CO dan H 2O. Reaksi reduksi merupakan reaksi yang ditandai dengan adanya penurunan bilangan oksidasi. Pada reaksi adisi terjadi perubahan ikatan rangkap menjadi ikatan tunggal. 4.   Jawaban: d Reaksi eliminasi etil iodida sebagai berikut. CH3 – CH2I etil iodida

 CH 2 = CH2 + Hl

→

etena

asam iodida

5.   Jawaban: b Reaksi 1) merupakan reaksi eliminasi karena pada reaksi tersebut terjadi perubahan ikatan tunggal menjadi ikatan rangkap dua. Sementara itu, reaksi 2) merupakan reaksi adisi karena pada reaksi tersebut terjadi perubahan ikatan rangkap dua menjadi ikatan tunggal.

6.   Jawaban: a Reaksi tersebut merupakan reaksi adisi. Pada reaksi ini terjadi perubahan ikatan rangkap dua menjadi ikatan tunggal. Apabila hasil reaksi berupa butana, zat X yang bereaksi merupakan senyawa yang mempunyai ikatan rangkap dua (butena). Dengan demikian, reaksi yang terjadi sebagai berikut.

B. Uraian

1. a. b. c. d.

H2 /Ni

CH3 – CH2 – CH = CH 2 ⎯⎯→ CH3 – CH2 – CH2 – CH3 1-butena

butana

7.  Jawaban: a Adanya ikatan rangkap dalam senyawa hidrokarbon dapat diidentifikasi menggunakan air brom. Jika dalam senyawa hidrokarbon tersebut mengandung ikatan rangkap, warna air brom yang semula cokelat akan menghilang. Hal ini disebabkan air brom mengadisi ikatan rangkap dalam senyawa hidrokarbon. R – CH == CH – R + Br2  ⎯→

Reaksi adisi karena terjadi perubahan ikatan rangkap dua menjadi ikatan tunggal. Reaksi substitusi karena terjadi penggantian atom H dengan atom Cl. Reaksi adisi karena terjadi perubahan ikatan rangkap tiga menjadi ikatan rangkap dua. Reaksi eliminasi karena terjadi penghilangan gugus Br dari senyawa propana dan terjadi perubahan ikatan tunggal menjadi ikatan rangkap dua.

2. Reaksi eliminasi dehidrohalogenasi adalah reaksi eliminasi yang terjadi pada senyawa alkil halida dengan melepaskan unsur H dan halogen dari alkil halidanya membentuk senyawa alkena, air, dan garam halogen. Contoh: H H H | | | H – C – C – C – Br + KOH  ⎯→ | | | H H H 1-bromopropana

8.  Jawaban: c

H | H – C – C = C – H + KBr + H2O | | | H H H

 + HBr  ⎯→ 2-metil-2-butena

Propena

3. a.

Senyawa P: CH3 – CH = CH – CH 3 2-butena

Senyawa Q: CH3 – CH2 – CH2 – CH3   butana 2-bromo-2-metilbutana

Persamaan reaksi pada proses I:

9.  Jawaban: d Reaksi antara 2-kloro-2-metilpropana dengan kalium hidroksida merupakan reaksi dehidrohalogenasi (reaksi eliminasi pada senyawa alkilhalida dengan basa kuat). Reaksi ini menghasilkan suatu alkena. + KOH

CH3 – CH = CH – CH 3 2-butena

b.

2-butena

2-metilpropena

10.   Jawaban: d Adisi hidrogen pada CH 2 = CH – CH = CH 2 (1,3-butadiena) menghasilkan: CH2 = CH – CH = CH2 + H2 → CH2 = CH – CH2 – CH3

⎯→

CH3 – CH – CH – CH 3  | | Br Br  2,3-dibromobutana

Proses III terjadi reaksi substitusi CH3–CH2–CH2–CH3+Br2 → CH3–CH2–CH2–CH2–Br+HBr butana

2-kloro-2-metilpropana

CH3 – CH2 – CH2 – CH3 butana

Proses II terjadi reaksi adisi CH3 – CH = CH – CH3 + Br2

+ KCl + H 2O

 ⎯→

H2 /Ni ⎯⎯→

c.

1-bromobutana

Senyawa R: CH3 – CH – CH – CH3 | | Br Br   2,3-dibromobutana

Senyawa S: CH3 – CH 2 – CH 2 – CH 2 – Br   1-bromobutana

1-butena

Kimia Kelas XI 

11

4. a.

CH3 – C ≡ C – CH2 – CH3 + HCl → CH3 – C = CH – CH 2 – CH3 | Cl 2-pentuna

b.

2-kloro-2-pentena

CH2 = CH – CH 2 – CH3 + HBr → CH3 – CH – CH2– CH3 | Br 1-butena 2-bromobutana

5. Persamaan reaksi: C3H4 + 4O2 → 3CO2 + 2H2O Perbandingan koefisien = perbandingan volume. Jumlah gas propuna yang dibakar = 6 L

A. Pilihan Ganda

1.   Jawaban: b Kegunaan butana dan propana adalah sebagai bahan bakar dan komponen LPG. Komponen utama LNG berupa metana dan etana. Minyak pelumas mengandung hidrokarbon C 16H34 hingga C20H42. Bahan dasar plastik PVC berupa vinil klorida. Jadi, kegunaan butana dan propana ditunjukkan nomor 1) dan 3). 2.   Jawaban: b Karbohidrat berfungsi sebagai sumber energi bagi tubuh, membantu penghematan protein, mengatur metabolisme lemak, dan membantu mengeluarkan feses. Sementara itu, menjaga keseimbangan asam-basa dalam darah, memelihara sel-sel tubuh, dan sebagai cadangan energi merupakan fungsi protein. Sebagai pelindung organ-organ tubuh bagian dalam merupakan fungsi lemak. 3.   Jawaban: b Fungsi lemak dalam tubuh di antaranya sebagai pengangkut vitamin yang larut dalam lemak dan pelindung organ-organ tubuh bagian dalam. Sementara itu, senyawa yang memberikan rasa manis pada makanan adalah karbohidrat. Pelarut pewarna makanan menggunakan propilena glikol, sedangkan untuk mempercepat proses pematangan buah menggunakan gas asetilena. 4.  Jawaban: a Gas etilena (CH2 == CH2) merupakan senyawa hidrokarbon yang digunakan untuk mempercepat proses pematangan buah. Gas tersebut dihasilkan dari proses cracking   fraksi minyak bumi. Hidrolisis propilena oksida menghasilkan propilena glikol. Reaksi karbit dengan air menghasilkan gas asetilena (C 2H2). Oksidasi propilena menghasilkan propilena oksida. Oksidasi toluena menghasilkan asam benzoat.

12

Hidrokarbon 

Jumlah volume oksigen yang diperlukan pada pembakaran = =

koefisien oksigen  × koefisien propuna 4  × 6 L = 24 L 1

volume propuna

Jadi, volume oksigen yang diperlukan pada pembakaran tersebut sebanyak 24 L.

5.   Jawaban: d Serat alam: wol, kapas, yute, sutra, dan kenaf. Serat buatan: rayon, poliester, akrilik, dan nilon. Jadi, pasangan yang tepat ditunjukkan oleh nomor 2) dan 4). 6.   Jawaban: e Plastik sering digunakan sebagai pengganti kayu karena harga plastik lebih murah daripada kayu. Plastik dapat diproduksi dalam jumlah sangat banyak melalui reaksi polimerisasi. Sementara itu, kayu merupakan hasil alam yang memerlukan waktu lama untuk memperolehnya. Oleh sebab itu, sebagian besar penggunaan kayu digantikan oleh plastik. 7.   Jawaban: d Getah perca merupakan senyawa trans-2-metil1,3-butadiena, yang rumus strukturnya dituliskan pada pilihan d. Pilihan c merupakan struktur karet alam. 8.   Jawaban: c Omega-3 terdapat pada makanan. Omega-3 merupakan salah satu jenis asam lemak tidak  jenuh. Omega-3 sangat diperlukan bagi tubuh untuk pertumbuhan sel otak, organ penglihatan, dan tulang, serta menjaga sel-sel pembuluh darah dan jantung tetap sehat. 9.   Jawaban: c Senyawa hidrokarbon yang digunakan sebagai pelarut cat merupakan campuran dari parafin, sikloparafin, dan hidrokarbon aromatik. 10.   Jawaban: d Lilin digunakan sebagai bahan untuk membuat lipstik. Lipstik merupakan bagian dari kosmetika (estetika).

B. Uraian

1. a.

b. c. d.

e. f.

2. a.

b.

Sebagai bahan pembuatan gas hidrogen yang dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan amonia. Sebagai bahan bakar korek api. Sebagai bahan untuk sumber energi pada bengkel-bengkel las. Sebagai bahan polimer polietilena yang digunakan untuk bahan pelapis karton pembungkus minuman, isolator kawat, tas plastik, dan botol-botol plastik. Sebagai bahan polimer polistirena yang banyak digunakan untuk bahan pelapis kabel. Sebagai bahan polimer polipropena (polipropilena) yang banyak digunakan untuk pembuatan kotak keranjang botol minuman. Protein disebut polimer karena terbentuk melalui reaksi polimerisasi dari monomer asam amino (R – CH(NH 2)COOH). Kegunaan protein sebagai berikut. 1) Membantu pertumbuhan dan pemeliharaan sel-sel tubuh. 2) Membantu perubahan proses biokimia dalam tubuh.

3)

Mengatur keseimbangan air dalam tubuh. 4) Membantu keseimbangan tubuh, pembentukan antibodi, mengangkut zat-zat gizi, dan sebagai sumber cadangan energi. 3. Karbohidrat diperoleh dari hasil fotosintesis tumbuhan hijau. Karbohidrat yang dihasilkan dari proses ini berupa glukosa dengan rumus kimia C6H12O6. Oleh karena karbohidrat tersusun atas unsur C, H, dan O maka karbohidrat digolongkan sebagai senyawa karbon. 4. Gas asetilen di industri makanan dimanfaatkan untuk membantu mempercepat proses pematangan buah. 5. Kayu mengandung senyawa karbon berupa lignin, selulosa, dan hemiselulosa. Unsur karbon, hidrogen, dan oksigen terkandung di dalam senyawa-senyawa tersebut. Plastik merupakan polimer dari propilena yang mempunyai 3 atom C. Plastik mengandung senyawa hidrokarbon yang terdiri atas unsur karbon dan hidrogen.

Kimia Kelas XI 

13

  r   e   m    i   r    P    C   m   o    t    A

   H   n   k    i   a   n    d   a   g    C  r   r    O   u   a   s   n   w    U  a    i   y   s   n   a   e    k   S    i    f    i    t   m   n   l   a   e   a    d    I    d

  n   a    d    k    i   n   a   g   r    O    i   a   k   w  n   a   a   y   g   r   n   o   e   n    S   A

  n   o    b   r   a    K   a   w   a   y   n   e    S   r   e    b   m   u    S

  r   e    d   n   u    k   e    S    C   m   o    t    A

  n   o    b   r   a    K   m   o    t    A   n   a   s   a    h    k   e    K

  r   e    i   s   r   e    T    C   m   o    t    A

  n   o    b   r   a    K   m   o    t    A    i   s    i   s   o    P

  r   e   n   r   e    t   r   a   u    K    C   m   o    t    A

  a    k   g   n   a   r   e    K

  a   w   a   y   n   e    S   n   a   g   n   n   o   o   b    l   r   o   a   g   k   g   o   r   n   d   e   i    P   H

  a   m   a    N   a    t   a    T

   i   s    i   s   o    P

  r   e   m   o   s    I

  a   w  n   a   y   o   n   b   e   r   a    S   k    i   o   s   r    i    d   n   i    i    f   H   e    D

   i    i   s   u   s   t    k   i   a   t   s   e   b    R  u    S

  a   n   e    k    l    A    i   s    i    d    A    i   s    k   a   e    R

14

Hidrokarbon 

  a   n   u    k    l    A    i   s    i    d    A    i   s    k   a   e    R

  n   a   o    b   w   r   a   a   y   k   n  o   e   r    d    S   i    H

   i   s   a   r    d    i    h   e    D    i   s    k   a   e    R

  n   a    t   a   u    b   m   e    P

  a   w  n   a   a   y   d   n  n   e   o  n   o    S   b    b   n  r   a   r   a   k   a   a    K   n  o   r   u   d   g   i   e   H    K

   i   s   a    d    i   s    k    O    i   s    k   a   e    R

   i   s   a   n    i   m    i    l    E    i   s    k   a   e    R

   i   s   a   n   e   g   o    l   a    h   o   r    d    i    h   e    D    i   s    k   a   e    R

  a    i   m    i    K   n   a    d   a    k    i   s    i    F    t   a    f    i    S

 ,   a   n   a   e   n    k    l   u    A   k    l  ,   a   A   n   n   a   a    k   d    l    A

  n   a   o    d   b   a   r   p  a    i    k   s   o    k   r   a   d   e   i    H    R   -   a    i   s   w    k   a   a   y   e   n    R  e    S

   i   s    i    d    A    i   s    k   a   e    R

   i   r    t   e   m   o   e    G

   i   s   a   n   e   g   o   r    d    i    h   e    D    i   s    k   a   e    R

  a   n   r   u   p   m   e    S   n   a   r   a    k   a    b   m   e    P

  a   n   r   u   p   m   e    S    k   a    d    i    T   n   a   r   a    k   a    b   m   e    P

  n   a   g   n   a    P   g   n   a    d    i    B

   t   a   r    d    i    h   o    b   r   a    K

  n    i   e    t   o   r    P

   i   a   n   k   e   i    t    S   t   e   g   s   n   E   a    d    i   n   a    B   d

  n   a    d   g   n   n   g   a   a   n   p   a    d    i    d   a    B  n   P   a    S

   k   a   m   e    L

  u   y   a    K

   k    i    t   s   a    l    P

  n   a   a   c    d   r   e    P   m   a   h    l   a    A   t    t   e    G   e   r   a    K

serta tidak stabil terhadap pemanasan. Adapun mempunyai titik didih dan titik leleh tinggi, berikatan ion, serta di alam ditemukan sebagai garam mineral merupakan sifat senyawa anorganik. Jadi yang merupakan pasangan sifat senyawa organik adalah 2) dan 4).

A. Pilihan Ganda

1.   Jawaban: e Senyawa hidrokarbon aromatik adalah senyawa hidrokarbon yang rantai karbonnya melingkar dengan ikatan rangkap dua terkonjugasi atau berselang-seling, contoh: H C HC | HC

C H

C || C

H C

C H

3. CH | CH

H H | | H–C–C–H | | H H merupakan senyawa hidrokarbon alifatik jenuh karena rantai karbonnya terbuka dan berikatan H H tunggal, sedangkan | | H – C – C ≡ C – C – H dan | | H H–C–H | H H | H H merupakan senyawa hidroC=C–C=C | H H H

G

H

Jawaban: a

sikloalkana merupakan senyawa hidrokarbon dengan rantai karbon melingkar serta antaratom C-nya berikatan tunggal, seperti senyawa a . Senyawa b  merupakan sikloalkena, senyawa c merupakan senyawa aromatik (benzena), senyawa d merupakan alkana, serta senyawa e merupakan alkadiena. 4.  Jawaban: d Pembakaran sempurna senyawa hidrokarbon menghasilkan gas karbon dioksida (CO 2) dan uap air (H2O). Gas hasil pembakaran yang dapat mengeruhkan air kapur adalah gas CO 2 , sedangkan gas yang dapat mengubah warna kertas kobalt(II) klorida dari biru menjadi merah muda adalah uap air (H 2O). Gas CO merupakan hasil pembakaran tidak sempurna suatu senyawa hidrokarbon. 5.  Jawaban: b 3

4

5

6

2

karbon alifatik tidak jenuh karena mengandung ikatan rangkap tiga dan dua. H H H | | | H – C – C ––– C – H | | | H–C–HH–C–H | | H H merupakan senyawa hidrokarbon alisiklik karena rantai karbonnya melingkar dan berikatan tunggal. 2.  Jawaban: c Sifat senyawa organik antara lain hasil pembakarannya berupa gas karbon dioksida dan air, berikatan kovalen, memiliki titik didih dan titik leleh rendah, reaksi berlangsung lambat, sebagian besar berasal dari makhluk hidup, umumnya tidak dapat menghantarkan arus listrik, mudah terbakar,

1

Senyawa tersebut merupakan senyawa alkana dengan rantai induk heksana (6 atom C). Penomoran dimulai dari kiri bawah sehingga cabang metil (–CH3) terletak pada atom C nomor 2 dan 4 serta cabang etil (–CH2CH3) terletak pada atom C nomor 3. Jadi, nama senyawa tersebut adalah 3-etil-2,4-dimetilheksana. 6.   Jawaban: e Pada suku-suku homolog tersebut jumlah atom C sebanyak n, sedangkan jumlah atom H sebanyak (2 × n) + 2. Dengan demikian, rumus umum homolog tersebut adalah C nH2n + 2. CnH2n + 2 merupakan alkana.

Kimia Kelas XI 

15

7.   Jawaban: c Atom C kuarterner merupakan atom C yang mengikat empat atom C lainnya. Atom C kuarterner ditunjukkan oleh angka 5. 8.   Jawaban: c Senyawa hidrokarbon tidak jenuh mempunyai rumus umum C nH 2n   (alkena) dan C nH 2n – 2 (alkuna). C 2 H 4 , C 3 H 6, dan C 4 H 8  termasuk alkena. C2H2, C 3H4, dan C4H6 termasuk alkuna. Jadi, pasangan kelompok senyawa yang bersifat tidak jenuh ditunjukkan oleh angka 2) dan 4). 9.   Jawaban: a Isomer kerangka terjadi pada senyawa-senyawa yang memiliki rumus molekul sama, tetapi kerangka atom C-nya berbeda. CH3 l CH3 – CH – CH2 – CH – CH3 l CH3 – CH – CH3 CH3 – CH2 – CH2 – CH – CH2 – CH2 – CH2 – CH3 | CH3 Senyawa di atas memiliki rumus molekul C 9H20. Kedua senyawa tersebut berisomer kerangka karena memiliki rumus molekul sama, tetapi kerangka atom C-nya berbeda. Sementara itu, CH3 – C ≡ C – CH3 (C4H6)     bukan isomer CH2 = CH – CH 2 – CH 3 (C4H8)    CH3 – CH – CH3 (C4H10)     |    bukan isomer CH3     CH2 = C – CH3 (C4H8)    | CH 3

CH2 = CH 2 (C2H4)     bukan isomer CH3 – CH3 (C 2H6)    CH2 = CH – CH = CH 2 (C4H6)     bukan isomer CH ≡ C – CH3 (C3H4)   

10.   Jawaban: e 1) 2-isopropil-3-metilpentana 2 6

5

4

1

3

Nama seharusnya 2,3,4-trimetilheksana

16

Hidrokarbon 

2)

2,4,4-tribromopentana 1

2

3

4

5

Nama seharusnya 2,2,4-tribromopentana 3)

2-etil-3-metilpentana 2

1

3

4 5 6

4)

Nama seharusnya 3,4-dimetilheksana 1,3-dimetilbutana 1

2

3

4 5

5)

Nama seharusnya 2-metilpentana 3,5-dietilheptana 1

2

3

4

5

6

7

Nama sudah sesuai dengan aturan IUPAC. 11.  Jawaban: a Senyawa Alkana

Butana Pentana Heksana Heptana Oktana

Jumlah Atom C

4 5 6 7 8

Titik Leleh (°C)

–138,40 –139,74 –95,00 –90,60 –56,80

Titik Didih (°C)

0,5 36,1 68,9 98,4 124,7

Berdasarkan tabel tersebut, semakin panjang rantai karbon (semakin banyak jumlah atom C), titik didih dan titik leleh senyawa alkana semakin tinggi. Pada senyawa alkana tidak terdapat ikatan hidrogen. 12.   Jawaban: c Reaksi antara 1-butena dengan asam klorida merupakan reaksi adisi. Menurut aturan markovnikov, atom H pada HCl akan terikat pada atom C ikatan rangkap yang mengikat atom H lebih banyak. Sementara itu, atom Cl pada HCl akan terikat pada atom C ikatan rangkap yang mengikat atom H lebih sedikit. Dengan demikian, reaksinya sebagai berikut. CH2 = CH – CH 2 – CH3 + HCl  ⎯→CH3 – CH – CH2 – CH3 | Cl 1-butena 2-klorobutana

13.  Jawaban: c 1

2

3

4 5

6

Senyawa tersebut merupakan alkena dengan rantai induk heksena (6 atom C). Penomoran dimulai dari kiri sehingga ikatan rangkap berada pada nomor 2. Cabang metil (–CH 3) terletak pada atom C nomor 2, 3, dan 4. Dengan demikian, nama senyawa tersebut adalah 2,3,4-trimetil-2-heksena. 14.  Jawaban: c Isomer merupakan senyawa-senyawa yang memiliki rumus molekul sama, tetapi rumus strukturnya berbeda. 1) Pentana H3C – CH2 – CH2 – CH2 – CH3 (C 5H12) 2)

17.  Jawaban: d Senyawa hidrokarbon yang dapat menghilangkan warna air brom adalah senyawa hidrokarbon yang memiliki ikatan rangkap (hidrokarbon tidak  jenuh) sehingga senyawa yang mungkin adalah senyawa b, d, dan e. Oleh karena senyawa tersebut mempunyai M r  = 56 g mol–1, senyawa tersebut adalah senyawa d. 1)

2)

3)

(M r = 54 g mol–1)

(M r = 42 g mol–1)

(M r = 54 g mol–1)

2-etil-1-butena (C6H12)

3)

2-metil-2-butena (C5H10)

4)

3-metil-1-pentena (C6H12)

5)

2,2-dimetilpropana (C5H12)

Jadi, 2-metil-2-butena merupakan isomer C 5H10. 15.   Jawaban: b H | CH3 – C – CH = CH – CH3 + HCl → CH3 – CH – CH2 – CH – CH3 | | | CH3 CH3 Cl 4-metil-2-pentena

2-kloro-4-metilpentana

Pada reaksi tersebut terjadi perubahan ikatan rangkap dua menjadi ikatan tunggal. Dengan demikian reaksi tersebut merupakan reaksi adisi. 16.   Jawaban: c Reaksi 1) terjadi penggantian atom H dengan atom Cl →  substitusi. Reaksi 2) terjadi perubahan ikatan tunggal menjadi ikatan rangkap dua →  eliminasi. Reaksi 3) terjadi perubahan ikatan rangkap dua menjadi ikatan tunggal → adisi.

18.  Jawaban: d Isomer posisi terjadi pada senyawa-senyawa yang memiliki rumus molekul dan kerangka atom karbon sama, tetapi posisi ikatan rangkapnya berbeda seperti pada senyawa 1-heksena dan 2-heksena. H2C == CH – CH 2 – CH2 – CH2 – CH 3 1-heksena → ikatan rangkap terletak pada nomor 1 H3C – CH == CH – CH 2 – CH 2 – CH 3 2-heksena → ikatan rangkap terletak pada nomor 2 Senyawa 1) dan 4) berisomer kerangka, senyawa 1) dan 5) tidak berisomer, senyawa 2) dan 3) berisomer kerangka, serta senyawa 4) dan 5) tidak berisomer. Jadi, senyawa yang berisomer posisi adalah 3) dan 4). 19.   Jawaban: c Isomer merupakan senyawa-senyawa yang mempunyai rumus molekul sama, tetapi rumus strukturnya berbeda. Senyawa di atas mempunyai rumus molekul C 5H8. 1) CH3 – C ≡ C – CH3 (C 4H6) 2) CH 3 | CH3 – C – CH3 (C5H12) | CH3 3) CH ≡ C – CH2 – CH2 – CH3 (C5H8) 4) CH3 – CH – CH2 – C ≡ CH (C6H10) | CH3 5) CH2 – CH – CH2 (C6H14) | | | CH3 CH3 CH3 Kimia Kelas XI 

17

20.   Jawaban: c Senyawa alkuna = CnH2n – 2. Untuk n ke-2, CH ≡ CH → tidak memiliki isomer Untuk n ke-3, CH ≡  C – CH3; CH3 – C ≡ CH →  tidak memiliki isomer Untuk n ke-4, CH ≡ C – CH2 – CH3; CH3 – C ≡ C – CH3 (merupakan isomer) Jadi, isomer posisi alkuna dimulai dari suku n ke-4 (butuna). 21.  Jawaban: b Misal: hidrokarbon = CxHy y 4

CxHy + (x + 1L

)O2

 xCO2 +

→

6,5 L

y 2

4L

KoefisienC xHy koefisienCO 2 1 x

VCxHy

= V CO2 =

koefisienO 2

1 y

(x + 4 ) y x+ 4 y 4+ 4 y 4

=

VCxHy 1 6,5

= 6,5 = 6,5 = 2,5

Volume H2O yang dihasilkan =

y 2

 =

10 2

 = 5L.

22.   Jawaban: b Fungsi protein dalam tubuh yaitu membantu pertumbuhan dan pemeliharaan sel-sel dalam tubuh, pembentukan zat antibodi, mengangkut zat-zat gizi, dan cadangan energi. Mengatur metabolisme lemak merupakan fungsi karbohidrat. Pelindung tubuh dari perubahan cuaca, membantu pengeluaran sisa pencernaan, dan melindungi organ-organ tubuh bagian dalam merupakan fungsi lemak. 23.  Jawaban: c Propilena glikol digunakan dalam industri makanan sebagai penyedap rasa, pelarut makanan, dan humektan. Etilena glikol digunakan sebagai zat aditif untuk menurunkan titik beku

Hidrokarbon 

→

  ikatan rangkap terletak

2,3-dimetil-1-butena pada nomor 1.

→

  ikatan rangkap terletak

25.   Jawaban: b Isomer posisi CH2 = CH – CH2 – CH3 (1-butena) yaitu: CH3 – CH = CH – CH 3 2-butena Jadi, 1-butena mempunyai isomer posisi sebanyak 2.

VO2

y = 10 Rumus molekul hidrokarbon = C 4H10 (butana). Senyawa ini termasuk hidrokarbon golongan alkana dan bersifat jenuh.

18

2,3-dimetil-2-butena pada nomor 2.

1 4

x=4 =

24.  Jawaban: d Isomer posisi terjadi pada senyawa-senyawa yang memiliki rumus molekul dan kerangka atom karbon sama, tetapi letak ikatan rangkapnya berbeda. Senyawa tersebut memiliki nama 2,3dimetil-2-butena. Senyawa tersebut berisomer posisi dengan 2,3-dimetil-1-butena.

H2O

Perbandingan koefisien = perbandingan volume

KoefisienC xHy

pada radiator mobil. Asetilena dan etilena merupakan gas yang banyak digunakan untuk membantu proses pematangan buah-buahan. Sukrosa merupakan pemanis alami, digunakan untuk menambah rasa manis pada makanan.

26.   Jawaban: e 1) Asetilena dibuat dengan mereaksikan karbit (kalsium karbida) dengan air. CaC 2 ( s ) + 2H 2 O(  ) → C 2 H 2( g ) + Ca(OH) 2(aq ) 2)

Perbandingan mol air dengan mol gas asetilena adalah 2 : 1. 3) Kegunaan gas asetilena adalah untuk mengelas besi. 4) Perbandingan mol CaC2 (karbit) dengan H 2O adalah 1 : 2. Jadi, pasangan pernyataan yang benar tentang gas asetilena terdapat pada angka 3) dan 4). 27.  Jawaban: e Dengan jumlah atom C, senyawa hidrokarbon rantai lurus memiliki tekanan uap lebih rendah daripada hidrokarbon rantai bercabang. Semakin banyak jumlah cabang suatu senyawa hidrokarbon maka tekanan uapnya semakin tinggi. Hal ini disebabkan gaya tarik-menarik antarmolekul pada senyawa hidrokarbon rantai lurus lebih kuat daripada rantai bercabang.

Semakin kuat gaya tarik-menarik antarmolekulnya, semakin sukar senyawa tersebut menguap (tekanan uap semakin kecil). Jadi, senyawa hidrokarbon yang memiliki tekanan paling rendah adalah senyawa hidrokarbon yang memiliki struktur seperti pilihan e.

a. b.

: 2-metil-1-butena

28.   Jawaban: b 6CH ≡ 5C – 4CH  – 3CH – 2C ≡ 1CH 2 | CH3 3-metil-1,5-heksadiuna

: 3-metil-1-butena

CH3 – CH == CH – CH 2 – CH 3: 2-pentena CH3

29.   Jawaban: a H CH3 C=C CH3 H

G

CH3 CH3 C=C H H

H

G

trans

H

b.

30.  Jawaban: d Misal: hidrokarbon = CxHy CxHy + (x + 15 mL

2. a.

cis

y 4

)O2

 xCO2 +

→

75 mL

y 2

c. H2O

45 mL

Perbandingan koefisien = perbandingan volume KoefisienC xHy koefisienCO 2

d.

VCxHy

= V CO2

1 x

=

15 45

1 x

=

1 3

e.

x=3 KoefisienC xHy koefisienO 2

1 (x +

y ) 4

1 (x +

x+ 3+

y ) 4

y 4 y 4 y 4

=

VCxHy VO2

=

15 75

=

1 5

=5 =5 =2

y =8 Jadi, rumus molekul senyawa tersebut adalah C 3H 8. B. Uraian

1.

Rumus molekul: (CH2)5 = C5H10 = pentena. Kemungkinan struktur: CH2 = CH – CH2 – CH 2 – CH 3: 1-pentena

(CH2) n = 70 (1n × Ar C) + (2n × Ar H) = 70 (1n × 12) + (2n × 1) = 70 14n = 70 n=5

f.

: 2-metil-2-butena

Merupakan senyawa nonpolar sehingga tidak larut dalam air, tetapi larut dalam pelarut nonpolar seperti CCl 4 atau eter. Semakin banyak jumlah atom C titik didihnya semakin tinggi. Alkena dengan C2–C4  terdapat dalam fase gas, C 5–C 17   berfase cair, > C 18  berfase padat. Dapat mengalami reaksi adisi (pengubahan ikatan rangkap dua menjadi ikatan tunggal dengan menangkap atom lain). Contoh: CH2 = CH2 + Cl2 → CH2 – CH2 | | Cl Cl Suku-suku alkena lebih reaktif dibanding suku-suku alkana, untuk jumlah atom C yang sama. Hal ini disebabkan alkena mempunyai jumlah atom H lebih sedikit dibanding alkana. Alkena dapat berpolimerisasi (penggabungan molekul-molekul sejenis sehingga menjadi molekul raksasa dengan rantai karbon yang sangat panjang). Molekul yang bergabung disebut monomer, sedangkan gabungan monomer disebut polimer.

3. Titik-titik zat cair yang menempel pada dinding tabung reaksi hasil pembakaran senyawa organik mampu mengubah warna kertas kobalt(II) dari biru menjadi merah muda. Peristiwa ini menunjukkan bahwa titik-titik zat cair tersebut adalah air. Air (H2O) mengubah warna kertas kobalt(II) dari biru menjadi merah muda. Kesimpulan percobaan ini adalah pembakaran senyawa organik menghasilkan air. 4. Isomer pentuna ada tiga yaitu: HC ≡ C – CH2 – CH 2 – CH3 1-pentuna

Kimia Kelas XI 

19

2-pentuna

Pada reaksi CH3 – CH2 – CH2Br + C2H5ONa →  NaBr + CH3 – CH2 – CH 2 – O – CH2 – CH3

3-metil-1-butuna

terjadi pertukaran gugus –Br dengan gugus –O–CH 2–CH 3. Dengan demikian, reaksi tersebut merupakan reaksi substitusi.

H3C – C ≡ C – CH2 – CH3

5. H3C

CH3

GC = CH

Cl

b.

c.

Cl

cis -2,3-dikloro-2-butena

H3C Cl

Cl

GC = CH

CH3

trans -2,3-dikloro-2-butena

6. a.

b.

c.

CH3 | 4 5 6 7 8 3C ≡ C – CH2 – CH2 – C – CH3 | | CH3 2CH2 | 1CH 3 Nama IUPAC: 7,7-dimetil-3-oktuna CH3 | 7CH  – 6CH – 5CH  – 4CH  – 3C – 2C ≡ 1CH 3 2 2 | | CH3 CH3 Nama IUPAC: 3,3,6-trimetil-1-heptuna 5CH  – 4C 3

=

3CH – 2CH = 1CH 2

| CH3 Nama IUPAC: 4-metil-1,3-pentadiena d.

CH2 – CH = CH2 |  CH = CH2 Nama IUPAC: 1,4-pentadiena

7. Alkadiena merupakan senyawa hidrokarbon yang dalam rantai ikatannya mengandung dua ikatan rangkap dua, contoh CH 2  = CH – CH = CH 2 (1,3-butadiena). Sementara itu, alkuna merupakan senyawa hidrokarbon yang dalam rantai ikatannya mengandung ikatan rangkap tiga, contoh CH ≡ C – CH2 – CH3 (1-butuna). 8. a.

20

Pada reaksi CH3 – CH = CH2 + HBr → CH3 – CHBr – CH3 terjadi perubahan ikatan rangkap dua menjadi ikatan tunggal sehingga reaksi tersebut merupakan reaksi adisi.

Hidrokarbon 

9. a.

Pada reaksi CH3 – CHBr – CH3 + NaOH → NaBr + H2O + CH3 – CH = CH2 terjadi penghilangan atom H dan Br pada senyawa CH3–CHBr–CH3 dan pembentukan ikatan rangkap dua pada CH 3  – CH = CH2 sehingga reaksi ini merupakan reaksi eliminasi. H3C – C = CH – CH3 + HCl  ⎯→ | CH3 2-metil-2-butena

Cl | H3C – C – CH 2 – CH 3 | CH3 2-kloro-2-metilbutana

b.

Jenis reaksinya adalah reaksi adisi karena terjadi perubahan ikatan rangkap dua menjadi ikatan tunggal.

10. Misal: hidrokarbon = CxHy Massa C dalam C xHy = massa C dalam CO2 =

Ar C M r CO2

 × massa CO2

12

= 44  × 13,2 gram = 3,6 gram Massa H dalam C xHy = massa H dalam H 2O =

2 · Ar H M r H2O

 × massa H2O

2

= 18  × 7,2 gram = 0,8 gram Perbandingan mol C : H = =

massa H massa C  : A H Ar C r 3,6 12

 :

0,8 1

= 0,3 : 0,8 =3:8 Jadi, alkana yang dimaksud yaitu propana dengan rumus molekul senyawa C 3H8.

Setelah mempelajari bab ini, siswa mampu: 1. menjelaskan proses pembentukan minyak bumi dan gas alam; 2. menyebutkan komposisi minyak bumi; 3. menjelaskan proses pengolahan dan fraksi-fraksi minyak bumi serta kegunaannya; 4. menyajikan karya tentang proses pembentukan dan teknik pemisahan fraksi-fraksi minyak bumi beserta kegunaannya; 5. membedakan kualitas bensin berdasarkan bilangan oktan; 6. membedakan reaksi pembakaran hidrokarbon yang sempurna dan tidak sempurna serta sifat-sifat zat hasil pembakaran; 7. menganalisis dampak pembakaran bahan bakar terhadap lingkungan dan kesehatan. Berdasarkan pengetahuan dan keterampilan yang dikuasai, siswa: 1. mensyukuri keberadaan minyak bumi dan gas alam sebagai kekayaan alam Indonesia dan karunia Tuhan Yang Maha Esa; 2. memiliki sikap tanggung jawab, rasa ingin tahu, jujur, dan peduli terhadap lingkungan.

Minyak Bumi Mempelajari

Minyak Bumi dan Gas Alam

Bensin dan Dampak Pembakaran Bahan Bakar

Mencakup • • •

Mencakup

Pembentukan Minyak Bumi dan Gas Alam Komposisi Minyak Bumi Pengolahan Minyak Bumi

• • •

Bensin Kualitas Bensin Dampak Pembakaran Bahan Bakar

Mampu • • • • • • • • • • •

Mendeskripsikan proses pembentukan minyak bumi dan gas alam. Menyebutkan komposisi minyak bumi. Mendeskripsikan proses pengolahan dan fraksi-fraksi minyak bumi serta kegunaannya. Menyajikan karya tentang proses pembentukan dan teknik pemisahan fraksi-fraksi minyak bumi beserta kegunaannya. Membedakan kualitas bensin berdasarkan bilangan oktan. Membedakan reaksi pembakaran hidrokarbon yang sempurna dan tidak sempurna serta sifat zat hasil pembakaran. Menganalisis dampak pembakaran bahan bakar terhadap lingkungan dan kesehatan serta cara mengatasinya. Menyebutkan bahan bakar alternatif pengganti minyak bumi. Menjelaskan kelebihan dan kekurangan bahan bakar alternatif pengganti minyak bumi serta dampaknya terhadap kesehatan dan lingkungan. Mensyukuri keberadaan minyak bumi dan gas alam sebagai kekayaan alam Indonesia dan karunia Tuhan Yang Maha Esa. Menunjukkan sikap tanggung jawab, rasa ingin tahu, jujur, dan peduli terhadap lingkungan.

Kimia Kelas XI 

21

A.

4.   Jawaban: d

Pilihan Ganda

1.   Jawaban: e Minyak bumi dan gas alam merupakan campuran kompleks hidrokarbon dan senyawa organik lain. Komponen hidrokarbon merupakan komponen yang paling banyak ditemukan dalam minyak bumi dan gas alam. Gas alam terdiri atas hidrokarbon alifatik  jenuh (alkana) suku rendah, yaitu metana, etana, propana, dan butana. Sementara itu, hidrokarbon yang terkandung dalam minyak bumi yang terbesar adalah hidrokarbon alifatik jenuh (alkana) dan alisiklik (sikloalkana). Berikut tabel komponen senyawa hidrokarbon dalam minyak bumi. Hidrokarbon

Rata-rata

Rentang

Alisiklik (sikloalkana/  naptena) Alifatik jenuh (alkana) Aromatik Aspaltena

49%

30–60%

30% 15% 6%

15–60% 3–30% Sisa-sisa

2.   Jawaban: a Minyak mentah merupakan campuran hidrokarbon yang kompleks dan dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar setelah diubah menjadi komponen-komponen penyusunnya. Proses pemisahan komponen-komponen penyusun minyak mentah didasarkan pada perbedaan titik didihnya. Proses ini dinamakan proses distilasi bertingkat. Kromatografi adalah salah satu teknik pemisahan komponen senyawa yang didasarkan pada perbedaan kelarutan suatu senyawa antara dua fase yaitu fase bergerak dan fase diam. Kristalisasi adalah proses pemisahan campuran dengan cara membentuk kristal padat dari presipitasi (pembentukan endapan) larutan, pelelehan padatan, ataupun hasil dari deposit gas. Sublimasi adalah proses pemisahan campuran dengan cara menguapkan zat padat tanpa melalui fase cair terlebih dahulu. Filtrasi adalah proses pemisahan campuran berdasarkan perbedaan ukuran partikel. 3.   Jawaban: d Minyak bumi terbentuk dari fosil hewan dan tumbuhan laut yang terpendam jutaan tahun yang lalu, tertimbun endapan pasir, lumpur, dan zatzat lain, serta mendapat tekanan dan panas bumi secara alami. Oleh karena pengaruh suhu dan tekanan tinggi, materi organik tersebut berubah menjadi minyak setelah mengalami proses berjuta juta tahun. Itulah sebabnya sumber minyak bumi pada umumnya terdapat di wilayah lepas pantai hingga laut dalam. 22

Minyak Bumi 

No.

1. 2. 3. 4. 5. 6.

Komponen Minyak Bumi

Karbon Hidrogen Belerang Oksigen Nitrogen Unsur-unsur logam

Persentase

83–87 10–14 0,05–6 0,05–1,5 0,1–2 <0,1

Jadi, urutan unsur kimia dalam minyak bernilai yang terbanyak adalah 3), 2), 4), dan 1). 5.   Jawaban: d Fraksi minyak bumi yang pertama kali dipisahkan dengan distilasi bertingkat adalah fraksi gas. Fraksi gas memiliki titik didih yang paling rendah dibandingkan fraksi lain sehingga menguap pertama kali ketika minyak mentah dipanaskan. Fraksi gas digunakan untuk bahan bakar rumah tangga (memasak). Pelumas mesin berasal dari fraksi minyak bumi yang ketujuh, yaitu oli. Pelarut organik yang sering digunakan dalam industri maupun penelitian berasal dari fraksi minyak bumi yang kedua, yaitu petroleum eter. Sementara itu, pengaspalan jalan menggunakan fraksi minyak bumi yang terakhir dipisahkan, yaitu residu. Bahan bakar kendaraan berasal dari fraksi minyak bumi yang ketiga yaitu bensin (gasolin). 6.   Jawaban: e Fraksi

Titik Didih (°C)

Jumlah Atom C

Kegunaan

Gas (LPG) Petroleum Eter Bensin

(–160) – (–40) 30 – 90 35 – 75

1–4 5–7 5 – 10

70 – 170 170 – 250

8 – 12 10 – 14

Bahan bakar kompor gas. Pelarut dan dry cleaning. Bahan bakar kendaraan bermotor. Bahan baku industri kimia. Bahan bakar pesawat terbang.

Nafta Kerosin

7.   Jawaban: c Proses cracking   adalah proses pemecahan hidrokarbon suku tinggi menjadi senyawa hidrokarbon suku rendah dengan cara pemberian tekanan dan suhu tinggi. Bensin merupakan fraksi minyak bumi yang mengandung atom karbon sebanyak 5–10, sedangkan LPG dan petroleum eter mengandung atom karbon sebanyak 1–4 dan 5–7. Fraksi minyak bumi nafta dan kerosin dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan bensin, karena nafta dan kerosin mengandung atom karbon yang lebih banyak daripada bensin, yaitu 8–12 dan 10–14.

8.   Jawaban: b Fraksi angka 5) mempunyai atom C sebanyak 24–32 dan mendidih pada suhu >350°C sehingga fraksi tersebut berupa parafin. Parafin digunakan sebagai bahan baku pembuatan lilin. Bahan bakar mesin diesel menggunakan solar, yaitu fraksi minyak bumi yang mempunyai atom C sebanyak 15–25 dan mendidih pada suhu 250–340°C. Bahan baku pesawat terbang mengunakan kerosin, yaitu fraksi minyak bumi yang mempunyai atom C sebanyak 10–14 dan mendidih pada suhu 170–250°C. Bahan baku pembuatan plastik berasal dari nafta, yaitu fraksi minyak bumi yang mempunyai atom C sebanyak 8–12 dan mendidih pada suhu 70–170°C. Bahan bakar kendaraan bermotor menggunakan bensin, yaitu fraksi minyak bumi yang mempunyai atom C sebanyak 5–10 dan mendidih pada suhu 35–75°C. 9.   Jawaban: c Urutan fraksi minyak bumi dari yang paling ringan yaitu bensin, nafta, dan solar. Semakin berat fraksi minyak bumi, titik didihnya semakin tinggi. 10.   Jawaban: b Reaksi: ∆ C30H62  ⎯ →  C7H16 + C9H18 + C4H8 + C10H20 Persamaan reaksi di atas merupakan persamaan reaksi yang terjadi pada proses cracking . Pada reaksi tersebut, dapat diketahui bahwa senyawa alkana dengan pemanasan pada suhu tinggi dipecah menjadi senyawa alkana lain dengan rantai karbon yang lebih pendek. Treating  adalah suatu proses penghilangan pengotor pada fraksifraksi minyak bumi. Blending   adalah proses penambahan zat aditif ke dalam fraksi minyak bumi untuk meningkatkan kualitas produk. Desalting  adalah proses pengolahan untuk menghilangkan kotoran atau garam yang tercampur dalam minyak mentah. Desulfuring   adalah salah satu tahap dalam proses treating  untuk menghilangkan unsur belerang. B. Uraian

1. Minyak bumi terbentuk dari hasil akhir penguraian bahan-bahan organik yang berasal dari sisa-sisa tumbuhan dan hewan yang terdapat di darat maupun di laut. Sisa tumbuhan dan hewan tersebut tertimbun endapan pasir, lumpur, dan zatzat lain serta mendapat tekanan dan panas bumi

secara alami selama berjuta-juta tahun. Suhu dan tekanan ini mengubah materi organik dalam fosil menjadi minyak bumi. Minyak bumi akan terkumpul dalam pori-pori batu kapur atau batu pasir. 2. Fraksi-fraksi minyak bumi diperoleh melalui proses di dalam menara distilasi. Proses ini dimulai dengan memompakan minyak mentah yang telah dipanaskan hingga suhu 350°C ke dalam menara distilasi. Di dalam menara, sebagian minyak akan menguap setelah mencapai titik didihnya. Uap tersebut bergerak melalui bubble caps  dan sebagian akan mencair lalu mengalir melalui pelat. Cairan yang mengalir dan keluar dari pelat akan terpisah dari fraksi lain. Uap yang tidak mencair akan terus naik dan akan mencair sedikit demi sedikit sesuai titik didihnya pada pelat-pelat yang ada di atasnya. Fraksi-fraksi minyak bumi diperoleh sesuai titik didihnya. 3. Minyak mentah dapat dibedakan menjadi minyak mentah ringan dan berat. Perbedaan antara minyak mentah ringan dan berat terletak pada kadar logam dan belerang, serta viskositasnya. Minyak mentah ringan ( light crude oil ) mengandung logam dan belerang dengan kadar yang rendah, sedangkan minyak mentah berat ( heavy crude oil ) mengandung logam dan belerang dengan kadar yang tinggi. Kadar logam dan belerang dalam minyak mentah berat yang lebih tinggi daripada minyak mentah ringan mengakibatkan warnanya lebih gelap. Selain itu, minyak mentah ringan memiliki viskositas yang rendah (encer), sedangkan minyak mentah berat viskositasnya tinggi sehingga harus dipanaskan supaya meleleh. 4. Keberadaan unsur belerang harus dihilangkan dalam proses pengolahan minyak bumi karena dapat menyebabkan berbagai masalah. Masalah yang dapat ditimbulkan sebagai berikut. a. Terjadi korosi pada peralatan pengolahan minyak bumi. b. Meracuni katalis yang digunakan dalam proses pengolahan minyak bumi. c. Menimbulkan bau yang kurang sedap pada fraksi minyak bumi yang dihasilkan. d. Menimbulkan polusi udara dan gas buang atau hasil produk samping pembakaran yang beracun (SO2). e. Menimbulkan hujan asam, jika kadar SO 2 di udara melebihi ambang batas.

Kimia Kelas XI 

23

5. a.

Fraksi yang paling mudah menguap adalah fraksi D . Hal ini dapat diketahui dari titik didih tiap fraksi. Semakin tinggi titik didih suatu fraksi, semakin panjang rantai karbon yang menyusun fraksi tersebut. Panjang rantai karbon yang menyusun fraksi akan mempengaruhi gaya antarmolekul yang terjadi pada senyawa penyusun fraksi tersebut. Semakin panjang rantai karbon suatu fraksi akan semakin kuat gaya antarmolekul yang terjadi. Akibatnya, fraksi yang memiliki rantai karbon lebih panjang akan lebih sulit untuk menguap dan fraksi yang memiliki rantai karbon lebih pendek akan lebih mudah menguap.

b.

c.

A.

Pilihan Ganda

1.   Jawaban: b Pembakaran bensin yang mengandung senyawa hidrokarbon rantai lurus berlangsung cepat sehingga pembakaran tidak merata. Pada mesin bertekanan tinggi, pembakaran yang tidak merata dapat mengakibatkan terjadinya ketukan ( knocking ) pada mesin. Suara ketukan yang terjadi mengakibatkan mesin bergetar sangat hebat dan panas. Kondisi ini memicu terjadinya kerusakan mesin. Sementara itu, bensin yang mengandung senyawa hidrokarbon bercabang (isooktana) yang semakin banyak membutuhkan biaya yang mahal dalam pembuatannya. Bensin yang mengandung semakin banyak isooktana akan mengakibatkan bensin tersebut sulit terbakar atau menguap secara spontan. Jika rasio kompresi dari mesin kendaraan lebih rendah dari bensin yang digunakan, bensin sulit terbakar dan akan membentuk kerak pada ruang bakar atau klep. 2.   Jawaban: e Alkena akan terbakar lebih sempurna daripada alkana baik rantai lurus maupun bercabang.

24

Minyak Bumi 

Fraksi yang paling mudah terbakar adalah fraksi D . Hal ini juga dapat diketahui dari titik didih tiap fraksi. Semakin tinggi titik didih suatu fraksi, semakin panjang rantai karbon yang menyusun fraksi tersebut. Panjang rantai karbon yang menyusun fraksi akan mempengaruhi gaya antarmolekul yang terjadi pada senyawa penyusun fraksi tersebut. Semakin panjang rantai karbon suatu fraksi akan semakin kuat gaya antarmolekul yang terjadi. Akibatnya, fraksi yang memiliki rantai karbon lebih panjang akan lebih sulit untuk terbakar dan fraksi yang memiliki rantai karbon lebih pendek akan lebih mudah terbakar. Urutan fraksi berdasarkan kenaikan jumlah rantai kabon penyusunnya, yaitu D–B–A–C . Hal ini dapat diketahui dari titik didih tiap fraksi. Semakin tinggi titik didih suatu fraksi, semakin panjang rantai karbon yang menyusun fraksi tersebut.

Sementara itu, sikloalkana dan alkana bercabang terbakar lebih sempurna daripada alkana rantai lurus ( n -alkana). Alkana rantai pendek (C 4) terbakar lebih sempurna daripada alkana rantai panjang (C8). Dengan demikian, n -alkana dan alkana bercabang rantai pendek akan terbakar lebih sempurna daripada n -alkana dan alkana bercabang rantai panjang. Urutan pembakaran dari yang paling sempurna adalah alkena, sikloalkana dan alkana bercabang rantai pendek, alkana bercabang rantai panjang, n -alkana rantai pendek, dan n -alkana rantai panjang. Jadi, pembakaran paling sempurna terjadi pada campuran antara alkena dan sikloalkana atau alkana bercabang rantai pendek. 3.   Jawaban: b Hidrokarbon n -heptana pentana sikloheksana isooktana

Bilangan Oktan (Road-index) 

0 62 97 100

Jadi, urutan senyawa dari yang memiliki bilangan oktan terbesar adalah 2)– 4)– 1)– 3).

4.   Jawaban: d Struktur Senyawa

Rumus Struktur

a.

CH3(CH2)5CH3

CH3 –CH2 –CH2 –CH2 –CH2 –CH2 –CH3   (n-heptana)

b.

CH3(CH2)2CH(CH3)2

c.

(CH3)3CCH2CH3

CH3 | CH3 – C – CH 2 – CH3 | CH3   (2,2-dimetilbutana)

d.

(CH3)3CCH2CH(CH3)2

CH3 | CH3 – C – CH 2 – CH – CH 3 | | CH3 CH3 (2,2,4-trimetilpentana atau isooktana)

e.

CH3(CH2)6CH3

CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH3 (n -oktana)

CH3 – CH2 – CH2 – CH – CH 3 | CH3   (2-metilpentana)

5.   Jawaban: e Bensin beroktan rendah jika dibakar akan mengalami reaksi pembakaran tidak sempurna sehingga menghasilkan banyak gas karbon monoksida dan jelaga. Akibatnya, knalpot berubah warna menjadi hitam. Sebaliknya, bensin yang beroktan tinggi akan menghasilkan sedikit gas karbon monoksida, sedikit jelaga, dan sedikit suara ketukan pada mesin. 6.   Jawaban: b Untuk dapat bekerja dengan baik dan menghasilkan kinerja yang optimal, bahan bakar yang digunakan oleh suatu kendaraan harus disesuaikan dengan desain mesin kendaraan tersebut. Jika mesin kendaraan menggunakan bahan bakar (bensin) yang memiliki bilangan oktan yang lebih rendah dari yang seharusnya maka terjadi ketukan ( knocking ) pada mesin. Selain itu, proses pembakaran tidak sempurna akan terjadi sehingga kinerja mesin tidak maksimal. Sementara itu, jika bensin yang digunakan memiliki bilangan oktan yang sesuai dengan mesin kendaraan maka suara ketukan pada mesin akan berkurang dan proses pembakaran sempurna akan terjadi sehingga kinerja mesin menjadi optimal. Jika bahan bakar yang digunakan memiliki bilangan oktan yang lebih tinggi dari yang seharusnya maka akan mengakibatkan bensin sulit terbakar dalam ruang bakar (bensin sulit menguap). Akibatnya, akan terjadi penumpukan kerak pada ruang bakar atau klep. 7.   Jawaban: e Knocking   atau ketukan pada mesin disebabkan oleh rantai karbon lurus atau sedikit bercabang. Contohnya n -heptana. Adapun senyawa hidrokarbon dengan banyak cabang umumnya tidak atau sedikit menimbulkan knocking .

8.   Jawaban: b Mutu bahan bakar bensin dikaitkan dengan jumlah ketukan ( knocking ) yang ditimbulkannya dan dinyatakan dengan bilangan oktan. Ketukan adalah suatu sifat yang kurang baik dari bahan bakar, yaitu pembakaran terjadi terlalu dini sebelum piston berada pada posisi yang tepat. Adanya ketukan akan mengurangi efisiensi bahan bakar (jarak tempuh per satuan volume semakin pendek) dan dapat merusak mesin. Semakin sedikit jumlah ketukan, semakin baik pula mutu bensin dan semakin besar bilangan oktan yang dimiliki oleh bahan bakar tersebut. Selain itu, banyaknya jelaga yang dihasilkan menunjukkan tingkat efisiensi energi yang dihasilkan saat pembakaran. Semakin tinggi bilangan oktan bensin maka energi yang dihasilkan semakin efisien. Akibatnya, jumlah jelaga yang dihasilkan akan semakin berkurang. Jadi, bahan bakar yang memiliki bilangan oktan paling tinggi adalah L. 9.   Jawaban: c MTBE (metil tersier butil eter) adalah zat aditif yang ditambahkan ke dalam bensin pada proses blending   sebagai zat antiketukan (anti knocking ). Zat ini memiliki sifat mudah larut dalam air sehingga dapat mencemari air tanah di sekitar tempat penyimpanan bensin jika terjadi kebocoran pada tangki SPBU. Akibatnya, jika air tanah tersebut dikonsumsi oleh manusia secara terusmenerus dapat membahayakan tubuh karena MTBE bersifat karsinogenik (penyebab kanker). 10.   Jawaban: d Hubungan yang benar antara zat hasil pembakaran bahan bakar dan dampaknya terhadap kesehatan sebagai berikut. Zat Hasil Pembakaran Bahan Bakar

Dampak terhadap Kesehatan

a.

Karbon monoksida

Menimbulkan gangguan  jari ngan paru-pa ru dan infeksi saluran pernapasan.

b.

Belerang oksida

Menurunkan tingkat kecerdasan anak dan perkembangan mental anak.

c.

Nitrogen oksida

Mengurangi jumlah oksigen dalam darah dan mengakibatkan jantung bekerja lebih berat.

d.

Hidrokarbon

Mengakibatkan leukemia dan kanker paru-paru.

e.

Timbal

Mengakibatkan penyakit kronis pada sistem pernapasan kardiovaskular dan iritasi mata.

Kimia Kelas XI 

25

B. Uraian

1. a.

Premium dengan bilangan oktan 88 berarti premium tersebut terdiri atas 88% isooktana dan 12% n -heptana. b. Hubungan antara bilangan oktan dengan kualitas bensin yaitu semakin tinggi bilangan oktan, semakin baik kualitas bensin tersebut. c. Semakin baik kualitas bensin yang digunakan proses pembakaran bensin di dalam mesin akan berlangsung sempurna dan energi yang dihasilkan semakin efisien. Akibatnya, jumlah gas CO yang dihasilkan dari proses pembakaran semakin sedikit. Sebaliknya, semakin rendah kualitas bensin, proses pembakaran bensin di dalam mesin akan berlangsung tidak sempurna sehingga  jumlah gas CO yang dihasilkan semakin banyak. 2. Perengkahan termal adalah proses pemecahan hidrokarbon rantai panjang menjadi fraksi dengan  jumlah atom karbon antara C5 – C10. Perengkahan termal dilakukan pada suhu 500°C dan tekanan 25 atm. Contoh pemecahan kerosin menjadi heksana dan heksena. Contoh: C12H26( )

500°C  ⎯⎯⎯ → 25atm

C6H14( ) + C 6H12( ) (heksana)

3. a.

b.

c.

26

(heksena)

Angka oktan Premium : 88 Pertalite : 90 Pertamax : 92 Pertamax plus: 95 Cara menghasilkan Premium : murni hasil distilasi hanya ditambah pewarnanya Pertalite : dihasilkan dengan penambahan zat aditif dalam proses pengolahannya di kilang minyak Pertamax : dihasilkan dengan penambahan zat aditif dalam proses pengolahannya di kilang minyak Pertamax plus: dihasilkan dengan penambahan zat aditif dalam proses pengolahannya di kilang minyak Warna Premium : jernih kuning tua Pertalite : jernih kehijauan dan terang

Minyak Bumi 

Pertamax : biru kehijauan Pertamax plus : merah d. Zat aditif untuk meningkatkan bilangan oktan Premium : tidak ada Pertalite : HOMC Pertamax : ethanol Pertamax plus : toluen e. Jumlah gas NOx dan COx yang dihasilkan Premium : banyak Pertalite : sedikit Pertamax : sangat sedikit Pertamax plus : paling sedikit f. Kegunaan Premium : bahan bakar kendaraan bermotor dengan kompresi di bawah 9 : 1 Pertalite : bahan bakar kendaraan roda dua hingga kendaraan multi purpose vehicle  ukuran menengah Pertamax : bahan bakar kendaraan yang menggunakan teknologi EFI (Electronic Fuel  Injection ) dan pengubah katalitik Pertamax plus: Untuk kendaraan yang berteknologi tinggi dan ramah lingkungan, menggunakan teknologi EFI (Electronic Fuel Injection ), VVTI (Variable Valve Timing  Intelligent ), turbochargers, dan pengubah katalitik 4. Bensin dapat diperoleh melalui cara berikut. a. Penyulingan langsung dari minyak mentah, kualitas bensin tergantung pada susunan kimia dari bahan-bahan dasar. Jika mengandung banyak senyawa aromatik dan naptena akan menghasilkan bensin yang tidak mengetuk (antiknocking ). b. Perengkahan (cracking ) dari fraksi berat minyak mentah yang dihasilkan, seperti pengolahan solar atau kerosin yang diubah menjadi bensin. c. Menyintesis molekul-molekul kecil (hidrokarbon rantai pendek) menjadi molekul besar (hidrokarbon rantai panjang) atau disebut polimerisasi. Contoh reaksi polimerisasi adalah penggabungan senyawa isobutena dengan isobutana yang menghasilkan bensin berkualitas tinggi.

5. Mesin kendaraan bermotor dapat mengalami knocking   karena bahan bakar yang digunakan beroktan rendah atau tekanan dan temperatur dalam ruang bakar yang terlalu tinggi sehingga bahan bakar tersebut terbakar sebelum piston berada pada posisi yang tepat. Bahan bakar yang memiliki bilangan oktan rendah didominasi oleh

A.

Pilihan Ganda

1.   Jawaban: b Berdasarkan komponen terbanyak dalam minyak bumi, minyak bumi dibedakan menjadi tiga golongan sebagai berikut. 1) Minyak bumi golongan parafin Sebagian besar komponen dalam minyak bumi jenis parafin berupa senyawa hidrokarbon terbuka (alifatik). 2) Minyak bumi golongan naftalena Komponen terbesar dalam minyak bumi naftalena berupa senyawa hidrokarbon rantai siklis atau rantai tertutup. 3) Minyak bumi golongan campuran parafinnaftalena Minyak bumi golongan ini komponen penyusunnya berupa senyawa hidrokarbon rantai terbuka dan rantai tertutup. 2.   Jawaban: b Desalting   merupakan proses pengolahan untuk menghilangkan kotoran atau garam yang tercampur dalam minyak mentah ( crude oil ). Pada proses desalting , minyak mentah dicampur dengan air agar mineral-mineral yang ada di dalam minyak mentah larut. Selain itu, pada proses ini ditambahkan senyawa asam dan basa ke dalam minyak mentah untuk menghilangkan senyawa-senyawa nonhidrokarbon. Proses desalting  juga dilakukan untuk mencegah terjadinya korosi di pipa-pipa minyak dan mencegah tersumbatnya lubang-lubang di menara fraksinasi. 3.   Jawaban: d Komponen minyak bumi dapat dipisahkan berdasarkan perbedaan titik didihnya. Semakin rendah titik didihnya, senyawa akan semakin mudah menguap. Senyawa yang mudah menguap adalah senyawa yang memiliki rantai hidrokarbon terpendek ( M r  kecil). Senyawa a  merupakan senyawa terpendek karena memiliki jumlah atom C yang paling sedikit, yaitu 6. Sementara itu, senyawa yang memiliki titik didih tertinggi dan

komponen rantai karbon lurus yang mudah menguap dan terbakar. Selain itu, saringan udara (karburator) pada mesin kendaraan bermotor yang kotor dapat mengakibatkan partikel-partikel lain menempel pada ruang bakar dan menghambat proses pembakaran sehingga akan mengakibatkan pembakaran tidak sempurna.

paling sulit menguap adalah senyawa yang memiliki rantai utama hidrokarbon yang terpanjang dengan jumlah atom C terbanyak ( M r terbesar). Senyawa d dan e memiliki jumlah atom C terbanyak dengan rumus molekul yang sama, yaitu C8H18. Titik didih senyawa yang memiliki rumus molekul sama ( M r  sama) ditentukan berdasarkan jumlah cabang yang terikat pada rantai utama senyawa hidrokarbon tersebut. Semakin banyak cabang yang terikat pada rantai utama, luas permukaan senyawa yang bersentuhan dengan sesama senyawa tersebut akan semakin berkurang sehingga gaya Van der Waals semakin lemah. Akibatnya, titik didih senyawa hidrokarbon dengan rumus molekul yang sama akan semakin rendah seiring bertambahnya  jumlah cabang yang terikat pada rantai utama. Jadi, senyawa d memiliki titik didih tertinggi. 4.   Jawaban: a Solar terkandung di dalam minyak bumi sebanyak 15–20%. Senyawa hidrokarbon yang menyusun solar terdiri atas atom C15–C25. Fraksi solar mendidih pada suhu 250–340°C. Solar digunakan sebagai bahan bakar mesin diesel. Jadi, pernyataan yang merupakan ciri dari fraksi solar ditunjukkan oleh angka 1) dan 2). 5.   Jawaban: c Fraksi minyak bumi yang ditunjukkan oleh angka (1), (2), (3), (4), dan (5) berturut-turut adalah petroleum eter dan bensin, nafta, kerosin, solar, dan oli. Kegunaan fraksi-fraksi tersebut sebagai berikut. (1) Petroleum eter digunakan sebagai pelarut organik dalam industri dan dry  cleaning ; bensin (gasolin) digunakan sebagai bahan bakar kendaraan bermotor dan penerbangan bermesin piston, serta sebagai umpan proses petrokimia. (2) Nafta digunakan sebagai bahan baku petrokimia.

Kimia Kelas XI 

27

(3) Kerosin digunakan sebagai bahan bakar pesawat terbang, pesawat bermesin jet, kompor minyak, dan industri. (4 Solar digunakan sebagai bahan bakar mesin diesel. (5) Oli digunakan sebagai minyak pelumas. 6.   Jawaban: e Pelarut organik (1) berasal dari salah satu fraksi minyak bumi, yaitu petroleum eter. Petroleum eter mendidih pada suhu 30–90°C. Bahan bakar pesawat jet (2) menggunakan fraksi kerosin, yaitu fraksi minyak bumi yang mendidih pada suhu 170–250°C. Pengeras jalan (aspal) (3) berasal dari fraksi residu yang mendidih pada suhu >500°C. Bahan baku pembuatan lilin (4) berasal dari fraksi minyak bumi, yaitu fraksi parafin. Parafin mendidih pada suhu 350°C. Bahan bakar kendaraan bermotor (5) umumnya menggunakan fraksi bensin, yaitu fraksi minyak bumi yang mendidih pada suhu 35–75°C. Bahan bakar diesel (6) menggunakan fraksi solar, yaitu fraksi minyak bumi yang mendidih pada suhu 250–340°C. Jadi, kegunaan dari fraksi minyak bumi yang mempunyai titik didih >250°C ditunjukkan oleh angka 3), 4), dan 6). 7.   Jawaban: c Berikut fraksi minyak bumi yang dibedakan berdasarkan jumlah atom C dan titik didihnya. Jumlah Atom C

Titik Didih (°C)

Kegunaan

Gas

1–4

(–160)–(–40)

Bahan bakar kompor gas, elpiji, bahan bakar mobil, dan umpan proses petrokimia

Petroleum Eter

5–7

30–90

Pelarut dan dry cleaning 

Bensin

5–10

35–75

Bahan bakar kendaraan bermotor, bahan bakar penerbangan bermesin piston, dan umpan proses petrokimia

Nafta

8–12

70–170

Bahan baku industri petrokimia

Kerosin

10–14

170–250

Bahan bakar pesawat terbang, pesawat bermesin jet, kompor minyak, dan industri

Solar

15–25

250–340

Bahan bakar mesin diesel

Oli

19–35

350–500

Pelumas

Parafin

>20

350

Bahan baku lilin

Residu

>70

>500

Pengelas jalan, bahan pelapis antibocor, dan bahan bakar boiler

Fraksi

8.   Jawaban: c Minyak gosok dan aspal merupakan fraksi minyak bumi dari hasil pengolah fraksi residu. Minyak gosok diperoleh dengan cara mendistilasi residu. Pada proses distilasi ini dihasilkan uap dan residu. Uap tersebut merupakan campuran lilin dan minyak gosok. Minyak gosok dipisahkan dari lilin dengan cara ekstraksi pelarut. Sementara itu, residu yang tertinggal pada proses ini merupakan aspal.

28

Minyak Bumi 

9.   Jawaban: a ∆

 ⎯⎯ →

sikloheksana

+ 3H2 benzena

Pada reaksi di atas, menghasilkan senyawa benzena yang memiliki bilangan oktan 108, sedangkan senyawa sikloheksana (reaktan) memiliki bilangan oktan 77. Perubahan struktur senyawa sikloheksana ini menyebabkan kenaikan bilangan oktan sehingga terjadi peningkatan kualitas bensin. Reaksi perubahan struktur ini disebut reaksi reforming . Reaksi reforming  dilakukan menggunakan katalis dan pemanasan. Polimerisasi merupakan proses penggabungan senyawa hidrokarbon rantai pendek menjadi senyawa hidrokarbon rantai panjang. Sementara itu, proses cracking   adalah proses penguraian senyawa hidrokarbon rantai panjang menjadi senyawa hidrokarbon rantai pendek. Hidrocracking  merupakan kombinasi antara perengkahan dan hidrogenasi untuk menghasilkan senyawa yang  jenuh. Desulfuring   merupakan proses penghilangan unsur belerang dan tidak memengaruhi bentuk struktur molekulnya. 10.   Jawaban: d Fraksi gas dapat dimampatkan menjadi cairan yang disebut elpiji (LPG = liquified petroleum gas ) yang tersusun atas propana, isobutana, dan n - butana. Metana dan etana merupakan komponen penyusun dari gas alam yang dapat dicairkan pada temperatur –161°C atau dikenal sebagai gas alam cair (LNG = liquified natural  gas ). 11.   Jawaban: e Fraksi ringan minyak bumi terdiri atas senyawa hidrokarbon rantai pendek (berat molekul kecil) sehingga untuk memutuskan ikatan pada senyawa hidrokarbon tersebut hanya dibutuhkan energi yang sedikit (titik didih rendah). Sementara itu, fraksi berat minyak bumi terdiri atas senyawa hidrokarbon rantai panjang (berat molekul besar) sehingga untuk memutuskan ikatan senyawa hidrokarbon tersebut dibutuhkan energi yang besar (titik didih tinggi). Semakin panjang rantai hidrokarbon, berat molekul juga semakin bertambah sehingga energi yang dibutuhkan untuk memutuskan ikatan pada senyawa tersebut juga bertambah (titik didih semakin tinggi). Jadi, urutan fraksi minyak bumi dari yang paling berat adalah Z , X , dan Y . 12. Jawaban: c Fraksi minyak bumi yang memiliki jumlah atom C38 –C 44 termasuk fraksi golongan parafin yang dapat digunakan untuk bahan baku pembuatan lilin, bahan pelapis tahan air, dan bahan isolasi

listrik. Bahan bakar industri merupakan kegunaan dari kerosin, yaitu fraksi minyak bumi yang memiliki jumlah atom C 10 –C 14 . Bahan baku industri petrokimia berasal dari nafta, yaitu fraksi minyak bumi yang memiliki jumlah atom C 8 –C12. Sementara itu, bahan bakar mesin diesel merupakan kegunaan dari solar, yaitu fraksi minyak bumi yang memiliki jumlah atom C15 –C25. 13.   Jawaban: b Pertalite memiliki bilangan oktan 90 yang memiliki sifat sama dengan bensin yang mengandung campuran 10% n -heptana dan 90% isooktana. Bensin yang mengandung campuran 8% n -heptana dan 92% isooktana memiliki bilangan oktan 92, seperti bilangan oktan pada pertamax. Bensin yang mengandung campuran 12% n -heptana dan 88% isooktana memiliki bilangan oktan 88, seperti bilangan oktan pada premium. Bensin yang mengandung campuran 88% n -heptana dan 12% isooktana memiliki bilangan oktan 12. Sementara itu, bensin yang mengandung campuran 90% n -heptana dan 10% isooktana memiliki bilangan oktan 10. 14.   Jawaban: b Komponen bensin berasal dari isomer-isomer heptana dan oktana. Isomer-isomer heptana mempunyai jumlah atom C = 7 dan atom H = 16. Sementara itu, isomer-isomer oktana mempunyai  jumlah atom C = 8 dan atom H = 18. Jadi, senyawa hidrokarbon yang terdapat dalam bensin yaitu 2,3-dimetil pentana (C7H16) dan 2,2,3,3-tetrametil butana (C8H18). 15.   Jawaban: e Bilangan oktan adalah perbandingan antara nilai ketukan bensin terhadap nilai ketukan dari campuran hidrokarbon standar, yaitu n -heptana dan isooktana. Nilai bilangan oktan ditetapkan nol untuk n -heptana karena mudah terbakar dan seratus untuk isooktana karena tidak mudah terbakar. 16.   Jawaban: e 1-pentena lebih sedikit menimbulkan ketukan daripada n - heptana karena angka oktan 1-pentena lebih tinggi daripada bilangan oktan n -heptana. Dengan demikian, 1-pentena lebih berkualitas dan lebih sedikit menimbulkan ketukan daripada n -heptana. 17.   Jawaban: d Ketukan pada mesin kendaraan disebabkan oleh pembakaran bensin yang terlalu cepat sehingga efisiensi energi yang dihasilkan berkurang. 18.   Jawaban: d Bilangan oktan menentukan kualitas suatu bensin. Semakin tinggi bilangan oktan suatu bensin, semakin baik kualitas dari bensin

tersebut. Pada saat pembakaran, bensin yang berkualitas baik akan mengalami pembakaran sempurna sehingga energi yang dihasilkan semakin efisien. Sebaliknya, bensin yang berkualitas rendah akan cenderung mengalami pembakaran tidak sempurna yang dapat menghasilkan jelaga dan gas buang CO. Jadi, bahan bakar bensin yang diperkirakan memiliki bilangan oktan tertinggi dan terendah berturut-turut adalah bahan bakar I  dan G . 19.   Jawaban: d Rumus struktur senyawa di atas memiliki nama etanol. Senyawa tersebut merupakan pengganti TEL (tetra ethyl lead ) atau tetra etil timbal yang ditambahkan ke dalam bensin untuk menaikkan bilangan oktan. Selain etanol, metanol, viscon, dan tersier butil alkohol juga digunakan sebagai zat aditif pengganti TEL karena hasil pembakaran bahan bakar yang menggunakan TEL dapat membahayakan kesehatan dan lingkungan. 20.   Jawaban: e TEL adalah zat aditif berbahan timbal (Pb) yang ditambahkan ke dalam bensin untuk menaikkan angka oktan sehingga tidak menimbulkan efek ketukan ( knocking ) pada mesin akibat bensin yang terbakar sebelum adanya percikan api dari busi. TEL merupakan singkatan dari tetra ethyl  lead . Rumus molekul dari TEL, yaitu Pb(C 2H5)4 dengan rumus struktur sebagai berikut. C2H5

C2H5 Pb

C2H5

C2H5

21.   Jawaban: c Gas buang penyebab hujan asam yaitu SO 2 dan NOx. Kedua gas ini dapat berikatan dengan uap air di udara membentuk asam dalam awan. Apabila awan yang mengandung asam turun menjadi hujan, air hujan tersebut bersifat asam. Sementara itu, gas CO merupakan gas beracun yang mudah berikatan dengan hemoglobin. Gas CO 2  mengakibatkan terjadinya global warming , sedangkan uap air (H 2O) merupakan gas yang tidak beracun, hasil dari proses pembakaran senyawa karbon. 22.   Jawaban: a Kualitas bensin ditentukan oleh bilangan oktan. Kualitas bensin semakin baik apabila bilangan oktan semakin tinggi sehingga proses pembakaran bahan bakar di dalam mesin akan berlangsung sempurna. Akibatnya, gas CO yang dihasilkan dari proses pembakaran bensin semakin sedikit. Sebaliknya, dalam ruang bakar bensin yang beroktan rendah akan berlangsung proses pembakaran yang tidak sempurna. Kimia Kelas XI 

29

Semakin rendah bilangan oktan suatu bensin, semakin banyak gas CO yang dihasilkan dari proses pembakaran. Jadi, bahan bakar yang mempunyai bilangan oktan terendah adalah bahan bakar P . 23.   Jawaban: e Proses blending   merupakan proses pengolahan lanjutan terhadap fraksi minyak bumi agar fraksi yang dihasilkan memenuhi kualitas yang baik. Proses blending  adalah proses penambahan zat aditif ke dalam fraksi minyak bumi dengan tujuan meningkatkan kualitas produk yang dihasilkan. Sementara itu, peningkatan kualitas bensin dengan cara mengubah struktur molekul bensin adalah proses reforming . Penghilangan unsur belerang dan lumpur, serta perbaikan warna fraksi minyak bumi merupakan proses pengolahan lanjutan fraksi minyak bumi (proses treating ). Penghilangan senyawa pengotor dalam minyak mentah dengan menambahkan asam dan basa merupakan proses yang dilakukan sebelum pengolahan minyak bumi atau sebelum diperoleh fraksi minyak bumi. Proses ini disebut proses desalting . 24.   Jawaban: e Pembakaran campuran bensin dan zat aditif TEL (Pb(C2H5)4) menghasilkan endapan hitam PbO yang tertimbun dalam mesin. Pengendapan ini dapat dihilangkan dengan penambahan senyawa dibromoetana (C2H4Br2) yang berperan mengikat Pb pada proses pembakaran. Penambahan senyawa dibromoetana menghasilkan senyawa PbBr2  yang mudah menguap dan bercampur dengan udara. Jika senyawa PbBr 2 di udara terhirup, senyawa tersebut akan masuk dan terakumulasi dalam tubuh. Logam Pb yang terakumulasi dalam tubuh dapat mengakibatkan kerusakan otak, kebutaan, bahkan kematian. Jadi, endapan X  dan senyawa Y  yang dimaksud adalah PbO dan PbBr2. 25.   Jawaban: d

30

No.

Zat Pencemar

Dampak Negatif terhadap Kesehatan

1.

CO2

Asma, bronkitis, dan radang paru-paru.

2.

NOx

Gangguan jaringan paru-paru, infeksi saluran pernapasan, dan meningkatkan asma.

3.

CO

Gangguan berpikir, pingsan, dan dapat menyebabkan kematian.

4.

HC

Iritasi mata, batuk, rasa ngantuk, bercak kulit, leukemia, kanker paru-paru, dan perubahan kode genetik.

5.

Pb

Tekanan darah tinggi, menurunkan kecerdasan anak dan perkembangan mental anak, kelahiran prematur, dan mengganggu reproduksi pada pria.

Minyak Bumi 

26.   Jawaban: e Catalytic converter  mulai digunakan di Indonesia pada mobil baru tahun 2007. Penggunaan cata-  lytic converter  tersebut bertujuan untuk mengubah

gas buang atau gas hasil pembakaran yang beracun menjadi gas yang lebih aman. Pada tahap pertama, gas beracun CO bereaksi dengan gas NO membentuk gas CO 2  dan N2 dengan bantuan katalis. Berikut persamaan reaksinya. 2CO(g ) + 2NO(g )

Pt

 ⎯→  2CO2(g )

+ N2(g )

Pada tahap selanjutnya, hidrokarbon dan CO (jika masih ada) akan dioksidasi menjadi CO 2 dan H2O. Gas buang yang telah melewati catalytic converter   jauh lebih aman bagi kesehatan maupun lingkungan. 27.   Jawaban: b Saat memanaskan mesin kendaraan bermotor tidak boleh dilakukan di ruang tertutup karena asap buangan hasil pembakaran bensin akan memenuhi seisi ruang tersebut. Asap buangan hasil pembakaran bensin merupakan sumber utama gas karbon monoksida (CO) yang bersifat racun. Gas CO dihasilkan dari pembakaran tidak sempurna yang terjadi akibat kurangnya jumlah gas oksigen dalam ruang pembakaran. 28.   Jawaban: c Jika kadar nitrogen oksida di atmosfer meningkat dapat membentuk smog   (asap kabut) fotokimia. Smog   fotokimia terjadi akibat reaksi fotokimia pencemar-pencemar di udara, terutama pencemar hidrokarbon dan nitrogen oksida dengan bantuan sinar matahari. Selain itu, keberadaan nitrogen oksida di atmosfer dapat bereaksi dengan uap air dalam awan membentuk asam nitrat (HNO3). Semakin banyak kadar nitrogen oksida yang ada di atmosfer, semakin banyak pula asam nitrat yang dihasilkan. Jika awan tersebut berubah menjadi hujan, air hujan yang turun bersifat asam (hujan asam). Air hujan tersebut dapat menurunkan pH air danau dan sungai yang ada di sekitar tempat yang mengalami hujan asam. Sementara itu, pemanasan global dapat terjadi karena peningkatan jumlah gas rumah kaca, seperti CO 2, CO, CFC, dan CH 4  di atmosfer. Peningkatan  jumlah gas rumah kaca juga dapat merusak lapisan ozon. Kerusakan otak dapat terjadi jika seseorang menghirup udara yang mengandung zat pencemar timbal. 29.   Jawaban: d Gas karbon monoksida mampu berikatan kuat dengan hemoglobin darah. Daya ikat karbon monoksida terhadap hemoglobin sekitar 200 kali lebih besar daripada oksigen. Oleh karena itu, jika kita menghirup udara yang mengandung oksigen

dan karbon monoksida, maka kedua gas tersebut akan saling berusaha untuk dapat berikatan dengan hemoglobin dan karbon monoksida akan berikatan lebih dahulu dengan hemoglobin. Akibatnya, jumlah oksigen di dalam darah berkurang. 30.   Jawaban: b Beberapa tindakan untuk mengatasi dampak negatif pembakaran di antaranya sebagai berikut. 1) Memproduksi bensin ramah lingkungan, seperti bensin tanpa zat aditif Pb. 2) Menggunakan sistem EFI (Electronic Fulen  Injection ) pada sistem bahan bakar kendaraan. 3) Menggunakan pengubah katalitik pada sistem buangan kendaraan. 4) Melakukan penghijauan atau pembuatan taman dalam kota. 5) Menggunakan bahan bakar alternatif yang dapat diperbarui dan lebih ramah lingkungan, seperti bioetanol, tenaga surya, dan sel bahan bakar. B. Uraian

1.

Proses pembentukan gas alam berasal dari sisasisa tumbuhan dan hewan yang tertimbun endapan pasir, lumpur, dan zat-zat lain selama jutaan tahun. Timbunan material ini mendapat tekanan dan panas bumi secara alami. Bersamaan dengan proses tersebut, bakteri pengurai merombak senyawa-senyawa kompleks menjadi senyawa hidrokarbon. Senyawa hidrokarbon tersebut terdiri atas campuran alkana berwujud gas dengan berat molekul sedang, seperti metana, etana, propana, butana, isobutana, serta pentana. Gas-gas ini terkumpul dalam pori-pori batu kapur dan batu pasir. Dengan adanya gaya kapilaritas, gas alam akan bergerak ke atas. Apabila gerakan tersebut terhalang oleh batuan kedap (tidak berpori), gas akan terperangkap dalam batuan kedap. Pada saat batuan kedap mendidih (suhu tinggi) akan dihasilkan gas alam. 2. Bensin merupakan fraksi minyak bumi yang paling komersial, paling banyak diproduksi, dan digunakan. Hal ini karena bensin merupakan bahan bakar kendaraan bermotor yang menjadi alat transportasi sehari-hari. 3. Kilang minyak memproduksi bensin yang mengandung lebih banyak hidrokarbon dengan titik didih rendah pada musim dingin karena bensin hanya terbakar dalam fase uap. Bensin yang mengandung lebih banyak hidrokarbon dengan titik didih rendah akan lebih mudah menguap dibandingkan dengan bensin dengan komposisi seperti biasa pada musim dingin. Sebaliknya, pada musim panas bensin mengandung lebih banyak

hidrokarbon dengan titik didih tinggi supaya bensin tidak mudah menguap dan terbakar. 4. Bilangan oktan bensin dapat ditingkatkan dengan beberapa cara berikut. a. Memperbanyak kadar isooktana dalam bensin. b. Menambahkan zat aditif, seperti penambahan etanol dalam proses blending . c. Metode reforming , yaitu proses perubahan bentuk molekul bensin yang bermutu kurang baik (rantai karbon lurus) menjadi bensin yang lebih bermutu (rantai karbon bercabang). Kedua jenis bensin tersebut memiliki rumus molekul yang sama, tetapi struktur yang berbeda. Reaksi reforming  sebagai berikut.  C6H14 ⎯→ heksana

d.

+ H2

sikloheksana

Polimerisasi, yaitu proses penggabungan hidrokarbon rantai pendek (molekul kecil) menjadi hidrokarbon rantai panjang (molekul besar). Reaksi polimerisasi sebagai berikut. C4H10(g ) + C3H8(g )  ⎯→ C7H16(  ) + H2(g )

5. Zat aditif TEL dan MTBE tidak lagi digunakan untuk menaikkan bilangan oktan bensin karena kedua zat tersebut berbahaya bagi kesehatan dan mencemari lingkungan. Pembakaran bensin yang ditambahkan TEL akan membentuk endapan hitam PbO. Endapan ini dapat dihilangkan menggunakan C2H4Br2  dan menghasilkan senyawa PbBr2  yang mudah menguap dan bercampur dengan udara. Senyawa PbBr 2  di udara dapat mencemari lingkungan dan jika terhirup maka senyawa tersebut akan masuk dan terakumulasi dalam tubuh. Logam Pb yang terakumulasi dalam tubuh dapat mengakibatkan kerusakan otak, kebutaan, bahkan kematian. Sementara itu, MTBE memiliki sifat yang mudah larut dalam air sehingga dapat mencemari air tanah jika terjadi kebocoran pada tangki SPBU. Air tanah tersebut  jika dikonsumsi oleh manusia secara terusmenerus dapat membahayakan tubuh karena MTBE bersifat karsinogenik (penyebab kanker). 6. Persamaan reaksi pembakaran bensin yang terjadi secara sempurna sebagai berikut. 25

C 8H 18 (   ) + 2 O2( g ) → 8CO 2( g ) + 9H 2O( g ) (Setara) a. Berdasarkan persamaan reaksi pembakaran bensin (setara) di atas, dapat diketahui volume gas oksigen yang dibutuhkan untuk membakar bensin hingga sempurna melalui perbandingan koefisien reaksi masingmasing komponen. Kimia Kelas XI 

31

25

C8H18(  ) + 2 O2(g ) → 8CO2(g) + 9H2O(g)  V C H : V O  = koefisien reaksi C 8H18: koefisien 8 18 2 reaksi O2 25

100 cm3 : V O2 = 1 : 2 V O = 100 cm3 × 2

25 2

= 1250 cm3 = 1,25 dm3 (dm3 = L) Jadi, oksigen yang dibutuhkan untuk membakar 100 cm 3  oktana secara sempurna sebanyak 1,25 L. b.

25

Persamaan reaksi: C8H18(  ) + 2 O2(g ) 8CO2(g ) + 9H2O(g )

→

(Perbandingan mol setiap komponen sebanding dengan perbandingan koefisien reaksi masing-masing komponen) m

C8H18

n  C8H18 = M  C H  = r 8 18

57 g 114 gmol−1

n  C8H18 = 0,5 mol n  CO2 = 8 × n  C8H18

= 8 × 0,5 mol = 4 mol V CO = n  CO2 × 22,4 L mol–1 2 = 4 mol × 22,4 L mol –1 = 89,6 L n  H2O= 9 × n  C8H18 = 9 × 0,5 mol = 4,5 mol V H O = n  H2O × 22,4 L mol–1 2 = 4,5 mol × 22,4 L mol –1 = 100,8 L Jadi, jika 57 g oktana terbakar sempurna, maka akan dihasilkan 100,8 L uap air dan 89,6 L gas karbon dioksida. 7. Mutu atau kualitas bensin ditentukan oleh bilangan oktan dari bensin tersebut. Semakin tinggi bilangan oktan yang dimiliki oleh suatu bensin, semakin baik kualitas dari bensin tersebut. Pada saat pembakaran, bensin yang berkualitas baik akan mengalami pembakaran sempurna sehingga energi yang dihasilkan semakin efisien. Sebaliknya, bensin yang berkualitas rendah akan cenderung mengalami pembakaran tidak sempurna yang dapat menghasilkan jelaga dan gas buang CO.

32

Minyak Bumi 

Bensin yang mengandung senyawa hidrokarbon rantai bercabang semakin banyak akan memiliki bilangan oktan yang semakin tinggi pula. Berdasarkan data yang disajikan, bensin jenis E , F , G , dan H   berturut-turut memiliki satu cabang gugus metil, tiga cabang gugus metil, dua cabang gugus metil, dan tidak memiliki cabang (rantai lurus). Dengan demikian, urutan kenaikan bilangan oktan dari bensin tersebut adalah H-E-  G-F . Semakin rendah kualitas bensin (bilangan oktan rendah), semakin banyak jumlah jelaga yang dihasilkan. Jadi, urutan jenis bensin berdasarkan kenaikan jumlah jelaga yang dihasilkan adalah F-G-E-H . 8. Bensin dengan angka oktan rendah memiliki kandungan n -heptana yang lebih banyak dari pada isooktana. Semakin banyak n -heptana akan menghasilkan ketukan yang semakin banyak dan mengakibatkan terjadinya pembakaran tidak sempurna. Dengan demikian, akan berakibat mesin kendaraan cepat rusak. 9. Penggunaan bensin sebagai bahan bakar dapat menimbulkan dampak negatif karena mengakibatkan timbulnya gas CO sebagai akibat pembakaran tidak sempurna pada bensin. Gas CO dapat mengakibatkan kematian seseorang karena gas CO lebih reaktif terhadap Hb, dibandingkan dengan O2. Oleh karena itu, jika Hb hanya mengikat CO, tubuh akan kekurangan O 2. Kurangnya kadar oksigen dalam tubuh mengakibatkan terhambatnya proses metabolisme dalam tubuh. Akibatnya, tubuh akan mudah lelah dan lemas. 10. Salah satu penyebab terjadinya kelangkaan bahan bakar minyak (BBM) adalah berkurangnya suplai BBM sehingga tidak dapat memenuhi kebutuhan. BBM merupakan bahan bakar yang tidak dapat diperbarui karena proses pembentukannya membutuhkan waktu jutaan tahun. Sementara itu, kebutuhan penggunaan BBM semakin meningkat. Oleh sebab itu, perlu upaya untuk mengurangi ketergantungan terhadap penggunaan bahan bakar minyak (BBM). Upaya yang dapat dilakukan adalah menghemat penggunaan BBM serta mencari bahan bakar alternatif pengganti BBM dengan bahan baku yang selalu tersedia dan mudah didapat. Misal pembuatan bioetanol dari kulit singkong atau karbohidrat lain.

Setelah mempelajari bab ini, siswa: 1. mampu membedakan reaksi eksoterm dan endoterm berdasarkan hasil percobaan dan diagram tingkat energi; 2. mampu menentukan ∆H reaksi berdasarkan hukum Hess, data perubahan entalpi pembentukan standar, dan data energi ikatan; 3. terampil merancang, menyimpulkan, dan menyajikan hasil percobaan reaksi eksoterm dan endoterm. Berdasarkan pengetahuan dan keterampilan yang dikuasai siswa: 1. mensyukuri ciptaan Tuhan yang ada di alam berupa energi yang dihasilkan menggunakan prinsip termokimia; 2. mempunyai rasa ingin tahu dan jiwa kreatif tinggi, serta berperilaku jujur, disiplin, teliti, dan proaktif saat bekerja sama dalam kelompok praktikum.

Termokimia Mempelajari

Reaksi Termokimia dan Perubahan Entalpi Mencakup 1. Jenis Reaksi Termokimia (Reaksi Eksoterm dan Reaksi Endoterm) 2. Perubahan Entalpi pada Reaksi Termokimia (∆H)

Macam-Macam Perubahan Entalpi Mencakup 1. Perubahan Entalpi Pembentukan Standar (∆H°f) 2. Perubahan Entalpi Penguraian Standar (∆H°d) 3. Perubahan Entalpi Pembakaran Standar (∆H°c) 4. Perubahan Entalpi Netralisasi Standar (∆H°n) 5. Perubahan Entalpi Penguapan Standar (∆H°vap) 6. Perubahan Entalpi Peleburan Standar (∆H°fus) 7. Perubahan Entalpi Sublimasi Standar (∆H°sub) 8. Perubahan Entalpi Pelarutan Standar (∆H°sol)

Penentuan Perubahan Entalpi Reaksi Mencakup 1. Penentuan ∆H Reaksi dengan Kalorimeter 2. Penentuan ∆H Reaksi Berdasarkan Data Entalpi Pembentukan Standar (∆Hf°) 3. Penentuan ∆H Reaksi Berdasarkan Hukum Hess 4. Penentuan ∆H Reaksi Berdasarkan Energi Ikatan 5. Perubahan Entalpi Pembakaran Bahan Bakar

Mampu • • • • • • • •

Membedakan reaksi eksoterm dan endoterm berdasarkan hasil percobaan dan membuat diagram tingkat energi reaksi termokimia. Merancang, melaksanakan, menyimpulkan, dan menyajikan hasil percobaan reaksi eksoterm dan endoterm serta penentuan ∆H reaksi. Menentukan ∆H reaksi berdasarkan percobaan kalorimeter, hukum Hess, data entalpi pembentukan standar, dan data energi ikatan. Membedakan reaksi pembentukan, penguraian, pembakaran, netralisasi, penguapan, peleburan, sublimasi, dan pelarutan. Menyebutkan contoh reaksi eksoterm dan endoterm dalam kehidupan sehari-hari. Menentukan kalor pembakaran bahan bakar. Mensyukuri karunia Tuhan Yang Mahakuasa berupa energi yang menyertai berbagai reaksi kimia. Mengembangkan rasa ingin tahu dan berjiwa kreatif, serta berperilaku jujur, disiplin, dan teliti saat melakukan berbagai kegiatan.

Kimia Kelas XI 

33

A.

Pilihan Ganda

1.   Jawaban: d Pelarutan NaCl dalam air merupakan reaksi endoterm. Pelarutan NaCl menyerap panas atau kalor dari lingkungan ke gelas sehingga suhu akhir reaksi lebih rendah daripada suhu awal reaksi. Oleh karena itu, gelas terasa dingin. Reaksi eksoterm merupakan reaksi yang menghasilkan panas atau melepaskan kalor dari sistem ke lingkungan. Reaksi ini ditandai dengan suhu akhir reaksi yang terasa panas. Sebagai contohh reaksi pelarutan NaOH dalam air di dalam gelas beaker . Pada akhir reaksi, gelas akan terasa panas karena reaksi menghasilkan kalor. 2.   Jawaban: c Reaksi: Fe(s ) + CuSO4(aq ) → FeSO4(aq ) + Cu(s ) + 153,8 kJ merupakan reaksi eksoterm karena melepas panas (kalor) ke lingkungan. Entalpi pereaksi lebih besar daripada entalpi hasil reaksi sehingga entalpi reaksi bernilai negatif. Reaksi tersebut dapat ditulis sebagai berikut. Fe(s ) + CuSO4(aq ) → FeSO4(aq ) + Cu(s ) ∆H = –153,8 kJ Dengan demikian, suhu sesudah reaksi lebih besar daripada suhu sebelum reaksi. Reaksi endoterm merupakan reaksi yang menyerap energi dari lingkungan. Entalpi pereaksi lebih kecil daripada entalpi hasil reaksi sehingga entalpi bernilai positif. Contoh: N2(g ) + O2(g ) → 2NO(g ) – 180.5 kJ atau N2(g ) + O2(g ) → 2NO(g ) ∆H = + 180.5 kJ 3.   Jawaban: e Reaksi kimia yang ditunjukkan oleh diagram reaksi tersebut merupakan reaksi endoterm. Entalpi zat yang bereaksi lebih kecil daripada entalpi zat hasil reaksi sehingga ∆H berharga positif. ∆H berharga positif menunjukkan reaksi endoterm. 4.   Jawaban: a Reaksi endoterm adalah reaksi yang membutuhkan kalor. Reaksi ini ditandai dengan suhu yang lebih rendah sesudah reaksi. Contoh reaksi endoterm adalah reaksi fotosintesis. Reaksi pembakaran kertas, perubahan air menjadi es, proses perkaratan besi, serta pembusukan sampah oleh mikroorganisme termasuk reaksi eksoterm. Reaksi eksoterm adalah reaksi yang menghasilkan kalor dan ditandai dengan suhu yang lebih besar sesudah reaksi.

34   Termokimia

5.   Jawaban: d Reaksi endoterm merupakan reaksi yang menghasilkan kalor dan ∆H-nya bernilai positif. Contoh reaksi endoterm ditunjukkan oleh angka 1), 3), dan 5). P4O10(s ) → P4(s ) + 5O2(g ) ∆H = +2.970 kJ 2NaCl( s ) + H 2 O(  ) →   2HCl(g ) + Na 2 O( s ) ∆H = +507 kJ N 2 H 4 (  ) + H 2 O(  ) → 2N H 3 (g ) +

1 2

O 2 (g )

∆H = +143 kJ

Reaksi yang mempunyai ∆H bernilai negatif merupakan reaksi eksoterm, yaitu reaksi yang melepas atau menghasilkan panas. Contoh reaksi eksoterm ditunjukkan oleh angka 2) dan 4). 6.   Jawaban: a Reaksi: 2NO(g ) + O2(g ) → 2NO2(g ) ∆H = –112 kJ merupakan reaksi eksoterm karena nilai entalpi negatif. Hal ini berarti entalpi pereaksi lebih besar daripada entalpi hasil reaksi. Diagram energi yang tepat menggambarkan reaksi tersebut ditunjukkan oleh diagram energi a. Sementara itu, diagram energi b menunjukkan reaksi penguraian 2 mol gas NO2 sesuai reaksi 2NO2(g ) → 2NO(g ) + O2(g ) ∆H = +112 kJ yang memerlukan energi. Diagram energi lainnya merupakan diagram energi yang tidak tepat. 7.   Jawaban: d Reaksi: CaC2(s ) + 2H2O( ) →  Ca(OH)2(aq ) + C2H2(g ) + 411 kJ melepas kalor sebanyak 411 kJ untuk setiap satu mol CaC2 yang bereaksi dengan air. Jika massa CaC2 yang bereaksi dengan air sebanyak 12,8 gram (0,2 mol), kalor yang dilepaskan dalam reaksi (0,2 mol × 411 kJ) = 82,2 kJ. Jadi, reaksi 12,8 gram CaC2 dengan air akan melepaskan kalor sebanyak 82,2 kJ . 8.   Jawaban: b Reaksi eksoterm merupakan reaksi yang melepaskan kalor ke lingkungan. Reaksi eksoterm dapat diketahui dari kenaikan suhu setelah reaksi berlangsung. Reaksi eksoterm ditunjukkan oleh gambar 1) dan 3). Sementara itu, gambar 2) dan 4) termasuk reaksi endoterm karena suhu setelah reaksi lebih rendah. Hal ini karena reaksi menyerap kalor dari lingkungan. 9.   Jawaban: c Besarnya perubahan entalpi reaksi sama dengan kalor reaksinya dengan tanda yang berlawanan. Jadi, ∆H = –x kJ kalor reaksinya sama dengan + kJ (reaksi eksoterm). ∆H = +x kJ kalor reaksinya sama dengan –x kJ (reaksi endoterm). Jadi, reaksi endoterm ditunjukkan oleh opsi c.

10.   Jawaban: c Reaksi: CS2(g ) + 3O2(g ) → CO 2(g ) + 2SO2(g ) + 445 kJ dapat ditulis sebagai CS2(g ) + 3O2(g ) → CO2(g) + 2SO2(g ) ∆H = –445 kJ. Terlihat reaksi merupakan reaksi eksoterm yang melepas kalor/  energi ke lingkungan. Berdasarkan reaksi, sebanyak 1 mol CS2  (76 gram) yang bereaksi menghasilkan 445 kJ kalor yang dilepaskan ke lingkungan. Reaksi eksoterm terjadi karena entalpi pereaksi (CS2 + 3O2) lebih besar daripada entalpi hasil reaksi (CO 2  + 2SO 2). Dengan demikian, entalpi reaksi mempunyai nilai negatif. Sesuai reaksi, jika sebanyak 15,2 gram CS2 (0,2 mol) yang direaksikan, kalor yang dihasilkan sebanyak 89 kJ. B. Uraian

1. Kedua reaksi berbeda karena reaksi (a) merupakan reaksi eksoterm, sedangkan reaksi (b) merupakan reaksi endoterm. Reaksi eksoterm adalah reaksi yang melepas kalor ke lingkungan karena entalpi pereaksi lebih besar daripada entalpi hasil reaksi. Entalpi (∆H) reaksi eksoterm mempunyai nilai negatif. Reaksi endoterm adalah reaksi yang menyerap kalor dari lingkungan karena entalpi pereaksi lebih kecil daripada entalpi hasil reaksi. Entalpi reaksi endoterm mempunyai nilai positif. 2. Reaksi antara larutan HBr dengan larutan KOH merupakan reaksi asam dengan basa, yaitu reaksi netralisasi. Suhu yang lebih dingin menandai bahwa reaksi membutuhkan kalor atau bersifat endoterm. Kalor dari lingkungan (gelas beaker ) diserap ke dalam campuran larutan (sistem) di dalamnya. Oleh karena itu, suhu campuran terasa lebih dingin.

A.

Pilihan Ganda

1.   Jawaban: e ∆H°c  adalah perubahan entalpi pembakaran standar suatu senyawa. Contoh persamaan reaksi pembakaran ditunjukkan oleh reaksi 4) CH4(g ) + 2O2(g ) → CO2(g ) + 2H2O(g ) ∆H = –kJ mol–1. ∆H°d adalah perubahan entalpi penguraian standar suatu senyawa. Contoh persamaan reaksi penguraian ditunjukkan reaksi 5)   NaCl(s ) → Na( s ) +

3. a.

b.

Reaksi pelarutan memerlukan kalor berarti reaksi bersifat endoterm yang menyerap energi dari lingkungan ke dalam sistem. Reaksi endoterm mempunyai entalpi positif. Persamaan reaksi termokimia sebagai berikut. NaCl(s ) + H2O() → NaCl(aq ) ∆H = +3,9 kJ atau NaCl(s ) + H2O() → NaCl(aq ) – 3,9 kJ Diagram perubahan entalpi digambarkan sebagai berikut. NaCl(aq ) ∆H = +3,9 kJ

NaCl(s ) + H2O()

4. a.

b.

Diagram perubahan energi reaksi menunjukkan entalpi hasil reaksi (HI) lebih besar daripada entalpi pereaksi (H2  dan I 2 ) sehingga reaksi merupakan reaksi endoterm yang menyerap energi dari lingkungan. Diagram perubahan energi tersebut menggambarkan perubahan energi dalam reaksi pembentukan 1 mol HI. Energi yang terlibat sebanyak (594,5 – 568) = 26,5 kJ. Persamaan termokimianya ditulis sebagai berikut. 1 2

H2(g ) +

1 2

 I2(g ) → HI(g )

∆H = +26,5 kJ

Dengan demikian, reaksi pembentukan 2 mol HI ditulis sebagai berikut. H2(g ) + I2(g ) → 2HI(g ) ∆H = +53 kJ 5. Reaksi a  dan b  merupakan reaksi endoterm karena memerlukan kalor atau kalor reaksinya bertanda negatif. Sementara itu, reaksi c, d, dan e merupakan reaksi eksoterm karena melepaskan kalor atau kalor reaksinya bertanda positif.

1 2

Cl 2(g ) ∆H = +kJ mol –1. Jadi ∆H°c  dan ∆H°d

berturut-turut ditunjukkan oleh nomor 4) dan 5). Sementara itu, persamaan reaksi 1)   adalah perubahan entalpi pembentukan standar gas NH3. Persamaan reaksi 2)  adalah perubahan entalpi pembentukan standar gas H2O. Persamaan reaksi 3) adalah perubahan entalpi pembentukan standar etanol.

Kimia Kelas XI 

35

2.   Jawaban: c Perubahan entalpi pembentukan standar menunjukkan entalpi yang diperlukan dalam pembuatan 1 mol senyawa dari unsur-unsurnya, misal reaksi C (grafit) + 2H 2O(g ) +

1 2

O2(g ) →

CH3OH( ) ∆H = –238 kJ mol–1. Persamaan reaksi SO 2(g ) → S(s ) + O2(g ) ∆H = +296 kJ mol–1 menunjukkan reaksi perubahan entalpi penguraian standar. Persamaan reaksi NO2Cl(g ) → 1 2

1 2

N2(g ) + O2(g ) +

Cl2(g ) ∆H = –148 kJ mol–1

menunjukkan perubahan entalpi penguraian standar. Persamaan reaksi CH3OH(g ) +

1 2

O2(g )

→  HCHO(g ) + H 2O(g ) ∆ H = –167 kJ mol–1

menunjukkan perubahan entalpi pembakaran standar. Persamaan reaksi NaOH(aq ) + HCl(aq ) →   NaCl(aq ) + H 2 O(  ) ∆ H = –58 kJmol –1 menunjukkan perubahan entalpi netralisasi standar. 3.   Jawaban: d Mol bahan bakar =

massa bahanbakar M r bahan bakar 5,7 gram

= 114 gram mol−1

= =

1

5.460 kJ

4.   Jawaban: d Reaksi: Ca(s ) + C(s ) +

3 2

O2(g ) →  CaCO3(s )

∆H= –208 kJ mol–1

mol kalsium =

massa Ar Ca

160 gram

 = 40 grammol−1  = 4 mol Perubahan entalpi pembakaran yang dihasilkan =

4 mol 1mol  ×

208 kJ mol–1 = 832 kJ.

Persamaan reaksi CH3Cl(s ) →

3 2

H2(g ) + C(s ) +

Cl2(g ) ∆H = –74,8 kJ mol–1 merupakan reaksi

penguraian 1 mol CH3Cl. Persamaan reaksi pembentukannya merupakan kebalikan dari reaksi penguraian dengan nilai peruabahan entalpi positif sebagai berikut.

36   Termokimia

Cl2(g ) → CH3Cl(s )

∆H = +74,8 kJ mol–1

Perubahan entalpi pembentukan standar CH3Cl sebesar +74,8 kJ mol–1  sehingga perubahan entalpi pembentukan 2 mol CH3Cl sebesar (74,8 kJ mol–1 × 2) = +149,6 kJ mol–1. 6.   Jawaban: e Reaksi penguraian merupakan kebalikan dari reaksi pembentukan (hukum Laplace). C6H12(g ) → C6H6(g ) + 3H2(g ) ∆H = +208 kJ mol–1 7.   Jawaban: b KOH(aq ) + HCl(aq ) →   KCl(aq ) ∆H = –80 kJ mol–1 massa KOH Ar KOH

=

2,8 gram 56 grammol−1

+ H 2 O(  )

 = 0,05 mol

Perubahan entalpi yang diperlukan untuk menetralkan 0,05 mol KOH sebanyak = 0,05 mol × 80 kJ mol–1 = 4 kJ . Jadi, perubahan entalpi yang diperlukan untuk menetralkan 2,8 gram KOH oleh HCl sebanyak 4 kJ. 8.   Jawaban: a Reaksi pembentukan 2 mol C2H4 membutuhkan 108 kJ sehingga reaksi pembentukan 1 mol C2H4

massa M r C2H4

=

108 2

14 gram 28 grammol−1

) = 54 kJ.

 = 0,5 mol

9.   Jawaban: e Diagram entalpi menunjukkan reaksi pembakaran standar etanol menghasilkan entalpi sebesar 1.230 kJ. Perubahan entalpinya dihitung dengan cara: (–1.520 kJ) – (–290 kJ) = –1.230 kJ. Persamaan reaksi termokimianya ditulis C2H 5OH(  ) + 3O2(g ) → 2CO 2(g ) + 3H 2O(  ) ∆H = –1.230 kJ. Jumlah mol dalam 92 gram etanol = =

5.   Jawaban: a

1 2

1 2

Kalor yang dibutuhkan dalam pembentukan 14 gram (0,5 mol) sebesar (0,5 mol × 54 kJ) = 27,0 kJ.

 × 5.460 kJ

5,7  × 114

H2(g ) + C(s ) +

membutuhkan kalor (

= 0,05 mol Perubahan entalpi pembakaran yang dihasilkan = mol × perubahan entalpi 5,7 114

3 2

92 gram 46 grammol−1

massa etanol M r etanol

 = 2 mol.

Harga entalpi reaksi pembakaran 92 gram (2 mol) etanol adalah (–1.230 × 2) = –2.460 kJ. 10.   Jawaban: d Persamaan reaksi termokimia SO3(g ) + H2O() → H2SO4() ∆H = –600 kJ merupakan reaksi pembentukan H2SO4  yang menghasilkan perubahan entalpi sebesar 600 kJ. Reaksi 8 gram SO3 (0,1 mol)

dan 1,8 gram H2O (0,1 mol) adalah (0,1 mol × 600 kJ) = 60 kJ. Pembentukan 2 mol H2SO4 menghasilkan perubahan entalpi sebesar (2 mol × 600 kJ) = 1.200 kJ. Reaksi pembentukan 9,8 gram (0,1 mol) H2SO4 menghasilkan entalpi sebesar 60 kJ. Reaksi penguraian H2SO4  merupakan kebalikan reaksi pembentukan sehingga memerlukan entalpi sebesar 600 kJ (∆H = +600 kJ).

4. a.

C8H18() + 12

1 2

b.

87,75 gram NaCl =

58,5 grammol−1

+ 5.500 kJ Massa C8H18 = volume × massa jenis = 1 liter × 0,684 kg L–1 = 0,684 kg = 684 g Mol C8H18 =

 = 1,5 mol

=

Kalor yang dilepaskan pada keadaan STP =

0,125 mol 3 mol  ×

2.400 kJ

Massa M r

684

 = (8 × 12) + (18 × 1)

684 114

= 6 mol Dari persamaan reaksi terbaca bahwa untuk membakar 1 mol C8H18( ) dibebaskan kalor sebanyak 5.500 kJ. Jadi, untuk membakar 1 liter bensin (terdapat 6 mol isooktana) dibebaskan kalor sebanyak

2. Persamaan termokimia pembakaran 3 mol metana sebagai berikut. 3C H 4 (g ) + 6O 2 (g ) → 3C O 2 (g ) + 6H 2 O( g ) ∆H = –2.400 kJ. mol metana pada kondisi standar (STP) 0,125 mol

Persamaan reaksi: 1 2

Perubahan entalpi yang menyertai pembentukan 1,5 mol NaCl sebesar (1,5 mol × 412 kJ mol–1) = 618 kJ. Jadi, entalpi yang menyertai pembentukan 87,75 gram atau 1,5 mol NaCl sebanyak 618 kJ.

2,8 L 22,4 L/mol  =

O2(g ) → 8CO2(g ) + 9H2O(g )

C8H18( ) + 12 O2(g ) → 8CO2(g ) + 9H2O(g )

Cl2(g ) → NaCl(s ) ∆H= 412 kJ mol–1 87,75 gram

1 2

∆H = –5.500 kJ

B. Uraian

1. Na(s ) +

Persamaan termokimia pembakaran sempurna isooktana sebagai berikut.

=

6 1

× 5.500 kJ = 33.000 kJ

Jadi, kalor yang dilepaskan dalam pembakaran 1 liter bensin sebanyak 33.000 kJ. 5. 2Mg(s ) + O2(g ) → 2MgO(s )  ∆ H = –1.204 kJ a. Diagram reaksi dari reaksi tersebut sebagai berikut. H

= 100 kJ Jadi, kalor yang dilepaskan dalam pembakaran sempurna 2,8 L gas metana dalam keadaan STP sebanyak 100 kJ.

2Mg(s ) + O 2(g ) ∆H = –1.204 kJ

MgO(s )

3. a. HCN(aq ) + NaOH(aq ) ∆H = –12 kJ

NaCN(aq ) + H 2O( )

b.

Massa Mg = 5,4 gram Mol Mg =

Massa Ar

 =

5,4 gram 24 gram mol−1

 = 0,225 mol

Kalor yang dilepaskan saat 0,225 mol Mg b.

mol HCN yang dinetralkan = 250 mL × 0,1 M = 25 mmol = 0,025 mol Kalor yang dilepaskan dalam reaksi penetralan tersebut: =

0,025 mol 1mol  ×

dibakar =

0,225  × 2

(–1.204 kJ) = 135,45 kJ.

Jadi, kalor yang dilepas sebesar 135,45 kJ.

12 kJ = –0,3 kJ

Jadi, kalor yang dilepaskan dalam reaksi penetralan 250 mL HCN 0,1 M sebanyak 0,3 kJ atau 300 Joule.

Kimia Kelas XI 

37

A.

Piliha Pil ihan n Gan Ganda da

1.   Jawaban: b Kalor reaksi reaksi = m × c × (t2 – t1) = ρ × V × c × (t2 – t1) = 1 g cm–3 × (100 + 100) cm3 × 4,2 J g–1 K–1 × (310,5 – 302) K = 7.140 J Reaksi netralisasi NaOH + HCl → NaCl + H2O Karena reaksi menghasilkan panas (terlihat bahwa suhu naik) maka ∆H = negatif (∆H) netralisasi 1 mol NaOH atau 1 mol HCl = −7.140 J

1 mol

 = –7.140 J mol–1 = –7,140 kJ mol–1.

2.   Jawaban: a Qlarutan = m × c × ∆T = 6.000 × 4,2 × (88,5 – 24,8) = 1.605.240 J = 1.605,24 kJ Qkalorimeter = C · ∆T = 2.740 × (88,5 – 24,8) = 174.538 J = 174,54 kJ Qreaksi = –(Qlarutan + Qkalorimeter ) = –(1.605,24 + 174,54) kJ = –1.779,8 kJ Mol CH4 =

32 gram gram 16 grammol grammol−1

= 2 mol ∆H°c =

=

Qreaksi mol

2 mol

= –890 kJ mol–1 3.   Jawaban: b Massa C6H4O2 = 5,4 gram M r C6H4O2 = 108 gram mol–1 5,4 g −1

108 gmol

 = 0,05 mol

C = 7,85 kJ°C–1 ∆T = (30,5 – 23,5)°C = 7°C ∆H = C · ∆T = 7,85 kJ°C–1 · 7°C = 54,95 kJ Kalor reaksi pembakaran C6H4O2 tiap mol 54,95 kJ

= 0,05 0,05 mol = 1.099 kJ mol–1

38   Termokimia

mol CH4 =

massa massa CH4 M r CH4 8 gram gram

= 16g mol mol−1 = 0,5 mol Jika kalor pembakaran 1 mol CH4  sebesar –80 kJ mol–1 maka perubahan entalpi 0,5 mol CH4: 0,5  · 1

(–80 kJ/mol) = –40 kJ

Jadi, perubahan entalpi pembakaran 8 gram CH4 sebesar –40 kJ. 5.   Jawaban: d Menurut hukum Hess ∆Hreaksi = ∆H1 + ∆H2 ∆H3 = ∆H1 + ∆H2

6.   Jawaban: d 2NO + O2 → N2O4 NO +

1 2

O2 → NO2

2NO2 → N2O4

∆H = a kJ

. . . (1)

∆H = b kJ

. . . (2)

∆H = . . . ?

Persamaan (2) dibalik dan dikalikan 2. 2NO + O2 → N2O4

∆H = a kJ

2NO2 → 2NO + O2 ∆H = –2b kJ –––––––––––––––––––––––––––––– + 2NO2 → N2O4 ∆H = (a – 2b) kJ 7.   Jawaban: a Reaksi pembentukan kloroform dari senyawa karbon dan kloroform dapat dicari dengan persamaan 2), 3), dan 5). Sementara itu, persamaan 1) dan 4) dibalik, lalu persamaan 1) dikali dua.

1.779,8 ,8 kJ −1.779

n C6H4O2 =

4.   Jawaban: c Reaksi pembakaran CH4: CH4(g ) + 2O2(g ) → C  CO O2(g ) + 2H2O(g )∆H = –80 kJ mol–1

CS2(aq ) + 3O2(g ) → CO2(g ) + 2SO2(g )

∆H = –1.077 kJ mol –1

2S(s  2S( s ) + Cl2(g ) → S 2Cl2(aq )

∆H = –60,2 kJ mol –1

C(s  C( s ) + 2Cl2(g) → CCl4(aq )

∆H = –135,4 kJ mol –1

2SO2(g ) → 2S  2S(s)  (s)  +  + 2O 2(g )

∆H = 539,6 kJ mol –1

CO2(g ) → C(  C(s  s ) + O 2(g ) ∆H = 393,5 kJ mol –1 –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– CS2(aq ) + 3Cl 2(g)  → CCl 4(aq ) + S 2Cl2(aq )  ∆ H = –339,5 kJ/mol

Kalor untuk pembentukan 2 mol kloroform = 2 mol × (–339,5 kJ mol–1) = –679 kJ 8.   Jawaban: c ∆H = m × c × ∆T = V × ρ × c × ∆T = (50 + 50) mL × 1,0 g cm–3 × 4,2 J g–1°C–1 × 6°C = 2,52 kJ

9.   Jawaban: c Persamaan reaksi: 2Al(s  2Al( s ) + Fe2O3(s ) → 2Fe(  2Fe(s  s ) + Al2O3(s ) diperoleh dari penggabungan kedua reaksi di atas, dengan cara membalik persamaan reaksi 1) dan menjumlahkannya dengan reaksi 2). Persamaan reaksinya menjadi sebagai berikut. 1) Fe2O3(s ) → 2Fe(  2Fe(s  s ) + 3 2

2) 2Al(s ) +

3 2

O2(g )

O2(g) → Al2O3(s )

∆H = +840 kJ ∆H = –1.680 kJ

–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––– + 2Al(s  2Al( s ) + Fe2O3(s ) → 2Fe(  2Fe(s  s ) + Al Al2O3(s ) ∆H = –840 kJ

Jadi, harga perubahan entalpi untuk reaksi 2Al(s  2Al( s ) + Fe2O3(s ) → 2Fe(  2Fe(s  s ) + Al2O3(s ) sebesar –840 kJ. 10.   Jawaban: a Massa larutan = volume × massa jenis air = (2 × 1.000) mL × 1 g mL–1 = 2.000 g ∆T = (75 – 27)°C = 48°C c = 4,2 J g–1 °C–1 Q = m · c · ∆T = 2.000 · 4,2 · 48 = 403.200 J = 403,2 kJ Moll elpij Mo elpijii = ∆H =

Q – mol

massa C3H8 M r C3H8

 = –

403,2 1

 =

44 44

 = 1 mol

 = – 403,2 kJ mol–1

11.   Jawaban: c 1) C(s ) + O2(g ) → CO2(g )

∆H1 = –x kJ

1

1 2

O2(g ) → CO2(g )

massa CO 2 Mr CO 2

mol CO2 =

∆H3 = (y – x) kJ

Jadi, z = y – x ⇔ x = y – z. 12.   Jawaban: d ∆Hreaksi = ∆Hhasil – ∆Hreaktan = (3 × ∆H°f CO2  + 4 × ∆H°f H2O) – (∆H°f C3H8 + 5 × ∆H°f O2) = [(3 × – 394) + (4 × (– 286))] – [(–104) + (5 × 0)] = (–1.182 – 1.144) – (–104) = –2.326 + 104 = –2.222 kJ 13.   Jawaban: a ∆H = ΣEpemutusan reaktan – ΣEpenggabungan produk ∆H = {DH – H + DO = O} – {2 · DH – O + DO – O}

= (436 + 499} – {2(460) + 142} = 935 – 1.062 = –127 kJ 14.   Jawaban: e Perubahan entalpi pada pembakaran 1 mol propana sebesar –2.220 kJ mol–1. Persamaan reaksi:

11 gam

1 4

Banyak kalor untuk 1 4

 ×

3 1

1

 = 44 gram  = mol gram mol mol−1 4

Banyak kalor untuk 3 mol CO2 =

3 1

 × (–2.220) kJ

mol CO2:

 × (–2.220) kJ =

3 4

 × (–2.220) kJ

15.   Jawaban: c Reaksi pembakaran etanol merupakan reaksi eksoterm karena ∆Hreaksi  berharga negatif. ∆H reaksi diperoleh dari pengurangan ∆ H produk dengan ∆Hreaktan. Oleh karena ∆Hreaksi berharga negatif maka ∆Hproduk < ∆Hreaktan. Jadi, grafik persamaan reaksi pembakaran etanol sebagai berikut. Energi C2H5OH( ) + 3O2(g ) 2CO2(g ) + 3H2O( )

B. Ur Urai aian an

1. KOH(aq )

+

20 mL · 0,1 M 2 mmol

2) CO(g ) → C(  C(s  s ) + O2(g ) ∆H2 = y kJ 2 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– CO(g  CO( g ) +

C3H8(g ) + 5O2(g ) → 3CO2(g ) + 4H2O( O(g  g )

HCl(aq )

→

20 mL · 0,1 M 2 mmol

KCl(aq  KCl( aq ) + H2O()

2 mmol

Q = m × c × ∆T = (ρ × Vlarutan) × c × ∆T = (1.000 g L–1 × (0,02 L + 0,02 L)) × 1 kal g–1°C–1 × 3,6°C = 144 kal (untuk 2 mmol/KCl) ∆H 1 mol =

1 2

 × 144 kal = 72 kal

Terjadi kenaikan suhu → reaksi eksoterm → ∆H = –. Jadi, ∆Hreaksi = –72 kal. 2. ∆Hreaksi = Σ∆H°f hasil – Σ∆H°f pereaksi = (4 × ∆HNO  + 6 × ∆HH O) – (4 × ∆HNH + 0) 2

2

3

–4c = (4 –4c (4 × ∆HNO  + 6 × –a) – (4 × –b + 0) 2 –4c –4 c = (4 (4 × ∆HNO  + (–6a)) – (–4b) 2 4∆HNO = 6a – 4b – 4c 2 ∆HNO = 1,5a – b – c 2

Jadi, ∆Hf NO2 (1,5a – b – c) kJ. 3. H2C = CH2 + Cl2 → ClH2C – CH2Cl ∆Hreaksi = {(DC = C + 4 · DC – H + DCl – Cl) – (DC – C + 2 · DC – Cl + 4 · DC – H)} = {(612 + 4(414) 4(414) + 243) – (347 (347 + 2(331) 2(331) + 4(414))} = –154 kJ mol–1 Jadi, ∆H reaksi sebesar –154 kJ mol–1.

Kimia Kelas XI 

39

4. Persamaan Persamaan termokim termokimia ia reaksi reaksi fotosintes fotosintesis is sebagai berikut. 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2 ∆H = . . . ? Untuk memperoleh persamaan reaksi fotosintesis, persamaan 1) dibalik, sementara persamaan 2) dibalik dan dikalikan 2. 1)

2C2H5OH + 2CO2 → C6H12O6

5. Berdasarka Berdasarkan n diagram diagram didapa didapatt persama persamaan: an: ∆H1 = ∆H2 + ∆H3 (–790)= (–593) + (x) x = –790 + 593 x = –197 kJ Jadi, harga x pada diagram –197 kJ.

∆H = +60 kJ

2) 4CO2 + 6H2O → 2C2H5OH + 6O2  ∆ H = +2.760 kJ –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2 ∆H = 2.820 kJ

Jadi, perubahan entalpi untuk reaksi fotosintesis 2.820 kJ.

A.

Piliha Pil ihan n Gan Ganda da

1.   Jawaban: b Sistem dalam reaksi tersebut adalah kristal NH4Cl dan air. Gelas beaker  dan  dan lemari asam termasuk lingkungan. 2.   Jawaban: b Reaksi eksoterm adalah reaksi yang melepaskan m elepaskan panas ke lingkungan sehingga nilai entalpinya bernilai negatif. Dalam persamaan reaksi nilai entalpi eksoterm dapat dituliskan langsung dengan tanda (+) atau disertakan dengan nilai ∆H negatif. Dengan demikian, reaksi eksoterm adalah reaksi b, yaitu Fe2O3(g ) + 3H2(g ) →  2Fe(s  2Fe(s ) + 3H2O( O(g  g ) ∆H = –b kkal. Reaksi a, c, d, dan e merupakan reaksi endoterm. 3.   Jawaban: a Persamaan termokimia pembentukan CO: C(s)  +  +

1 O (g) → CO  CO(g)  (g)  ∆H 2 2

= x kkal mol–1

Persamaan termokimia pembakaran CO: CO(g)  CO (g)  +  +

1 O (g) → CO2(g)  ∆H 2 2

= y kkal mol–1

Persamaan termokimia pembentukan CO2: C(s)  +  + O2(g) → CO2(g)  ∆H = . . . kkal mol –1 Reaksi pembentukan CO2  dapat diperoleh dari penjumlahan reaksi pembentukan CO dan pembakaran CO dengan persamaan sebagai berikut. 1 O (g) → CO  CO(g)  (g)  ∆H 2 2 1 CO(g)  CO (g)  +  + 2 O2(g) → CO2(g) ∆H

C(s)  +  +

= x kkal mol–1

= y kkal mol–1 –––––––––––––––––––––––––––––––––––––– + ∆H = (x + y) kkal mol–1 C(s)  +  + O 2(g) → CO2(g)  Jadi, kalor pembentukan CO2  yang diserap (x + y) kkal mol–1.

40   Termokimia

4.   Jawaban: c Kalor penguraian adalah kalor yang dilepaskan atau diserap apabila 1 mol senyawa terurai menjadi unsur-unsur pembentuknya pada keadaan standar. Kalor yang dilepaskan atau diserap apabila 1 mol senyawa dibentuk dari unsur-unsurnya dalam keadaan standar disebut kalor pembentukan. Kalor yang dilepaskan atau diserap apabila 1 mol senyawa bereaksi dengan oksigen menghasilkan karbon dioksida dan uap air pada keadaan standar disebut kalor pembakaran. 5.   Jawaban: a Entalpi reaktan (NH4Cl( Cl(s  s )) )) lebih kecil daripada entalpi produk (

1 2

N2( g ) + 2H 2( g ) +

1 2

Cl 2( g )) ))

sehingga reaksi membutuhkan energi dari lingkungan. Dengan demikian, reaksi bersifat endoterm dan nilai entalpinya positif. 6.   Jawaban: d H2(g ) +

1 2

O2(g ) → H2O( O(g  g )

∆H= 287,5 kJ

massa O2(g ) = 10 gram 10 gram gram

mol O2(g ) = 32 grammol grammol−1 = 0,312 mol mol H2(g ) = 2 × mol mol O2(g ) = 2 × 0,312 mol = 0,624 mol ∆H reak reaksi si =

0,624 0,624 mol 1mol  ×

= –179,4 kJ

(–287,5 kJ)

7.   Jawaban: d Entalpi pembentukan standar adalah entalpi yang menyertai reaksi pembentukan 1 mol senyawa dari unsur-unsurnya. Reaksi ini ditunjukkan oleh reaksi d. Reaksi a menunjukkan reaksi netralisasi standar. Reaksi b menunjukkan reaksi penguraian 2 mol AgNO3. Reaksi c menunjukkan reaksi pembakaran. Reaksi e menunjukkan reaksi pelarutan standar. 8.   Jawaban: b Reaksi pembakaran: C2H2 +

5 2

O2 → 2CO2 + H2O

∆H = –1.300 kJ

∆Hreaksi = Σ∆H°f hasil – Σ∆H°f pereaksi

–1.300 = (2 · ∆HCO  + ∆HH O) – ∆HC 2

 + 0)

2H2

2

–1.300 = (2(–395) + (–285)) – (∆HC H  + 0) 2 2

∆HC

2H2

= –790 – 285 + 1.300 = +225 kJ

9.   Jawaban: b 2C 2 H 2 (g ) + 5O 2 (g ) → 4C O 2 (g ) + 2H 2 O( g ) ∆H = –2600 kJ Reaksi pembakaran 1 mol gas C2H2 =

−2.600 kJ

2

= –1300 kJ 13 gram

mol 13 gram gas C2H2 = 26 gram/mol  = 0,5 mol C2H2 Pembakaran 0,5 mol gas C2H2  menghasilkan kalor =

0,5 1

 × (–1300 kJ) = –650 kJ.

Jadi, pembakaran 15 gram gas C2H2 menghasilkan kalor sebanyak 650 kJ (kalor dilepaskan). 10.   Jawaban: d Reaksi pembakaran gas etana: C2H6(g ) +

7 O (g ) → 2CO2(g ) 2 2

+ 3H2O(g )

∆Hreaksi = ∆H°f produk – ∆H°f reaktan

–1559,7 kJ mol–1 = (2 ∆H°f CO2 + 3 ∆H°f H2O) – (∆H°f C2H6 +

7 ∆H°f 2

O2)

–1559,7 kJ mol–1 = (2(–393,5 kJ mol–1) + 3(–285,8 kJ mol–1)) – (∆H°f C2H6 +

7 (0)) 2

–1559,7 kJ mol–1 = (–787 kJ mol–1 + (–857,4 kJ mol–1 – (∆H°f C2H6 ) ∆H°f C2H6 = (1559,7 kJ mol–1) + (–1644,4 kJ mol–1) ∆H°f C2H6 = –84,7 kJ mol–1 11.   Jawaban: e Persamaan termokimia penguraian natrium bikarbonat sebagai berikut. 2NaHCO 3(s) → Na2CO3(s)  + H 2O(  )     + CO 2(g)  ∆H = . . . ?

∆Hreaksi = ∆Hproduk – ∆Hreaktan

= (∆H°f Na2CO3 + ∆H°f H2O + ∆H°f CO2) – (2 · ∆H°f NaHCO3) = ((–1.130 kJ mol–1) – (–286 kJ mol–1) + (–394kJ mol–1)) – (–950kJ mol–1) = (–1.810 kJ mol–1) – (–950kJ mol–1) = –860 kJ mol–1 Jadi, perubahan entalpi reaksi penguraian NaHCO3 sebesar 860 kJ (melepas kalor). 12.   Jawaban: b ∆Hreaksi = Σenergi pemutusan ikatan – Σenergi penggabungan produk ∆Hreaksi = {(2(2DC = O) + 3(2DH – O)) – ((DC – C) + (5DC – H) + (DC – O) + (DO – H) + 3(DO = O)} ∆Hreaksi = (4(799 kJ mol–1) + 6(467 kJ mol–1)) – ((374 kJ mol–1) + 5(413 kJ mol–1) + (358 kJ mol –1 ) + (467 kJ mol–1 ) + 3(495)) ∆Hreaksi = ( 31 96 k J mo l–1   + 2802 kJ mol –1 ) – ((374 kJ mol–11) + (2065 kJ mol–1) + (358 kJ mol–1 ) + (467 kJ mol–1 ) + (1.980)) ∆Hreaksi = 5.998 kJ mol–1 – 5.244 kJ mol–1 = +754 kJ mol–1 13.   Jawaban: a ∆H4 = ∆H1 + ∆H2 + ∆H3 (–1.548 kJ) = (138 kJ) + ∆H2 + (–286 kJ) ∆H2 = (–1.548 kJ) – ((138 kJ) + (–286 kJ)) ∆H2 = (–1.548 kJ) – (–148 kJ) ∆H2 = –1.400 kJ 14.   Jawaban: c ∆Hreaksi = Σ∆H°f produk = Σ∆H°f reaktan ∆Hreaksi = (∆H°f SO2(g ) + 4(∆H°f HF(g )) – (∆H°f ΣF4(g )   ) + 2∆H°f H2O(  )  ∆Hreaksi = ((–296 kJ mol–1) + 4(–271 kJ mol–1)) – ((–775 kJ mol–1) + 2(–187 kJ mol–1)) ∆Hreaksi = (–1.380 kJ mol–1) – (–1.149 kJ mol–1) ∆Hreaksi = –231 kJ mol–1 15.   Jawaban: b CuO(s ) + H2(g ) → Cu(s ) + H2O(g ) ∆Hreaksi = ∆H°f produk – ∆H°f reaktan ∆Hreaksi = (∆H°f Cu(s ) + ∆H°f H2O(g )) – (∆H°f CuO(s ) + ∆H°f H2(g )) ∆Hreaksi = (0 + (–58,2 kkal)) – ((–37,5 kkal) + 0) ∆Hreaksi = (–58,2 kkal) – (–37,5 kkal) = –20,7 kkal

Kimia Kelas XI 

41

16.   Jawaban: b Untuk mendapatkan reaksi: Cu(s ) + Cl2(g ) → CuCl2(g ) maka reaksi 1) dibalik dan dibagi 2. Reaksi 2) tetap dan dibagi 2, keduanya menjadi: 1 Cu(s ) + Cl2(g ) → CuCl(s ) 2

CuCl(s ) +

∆H = –137,2 kJ

1 Cl (g ) → CuCl2(s )  ∆H = –82,9 kJ 2 2

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ∆H = –220,1 kJ mol–1 Cu(s)  + Cl 2(g ) → CuCl2(s) 

Jadi, ∆Hreaksi Cu(s ) + Cl2(g ) → CuCl2(s ) sebesar –220,1 kJ mol–1. 17.   Jawaban: e ∆H reaksi = energi ikatan pereaksi – energi ikatan hasil reaksi  = (4(DC – H) + (DCl – Cl)) – (3(DC – H) + (DC – Cl) + (DH – Cl)) = (4(413 kJ mol–1) + 239 kJ mol–1) – (3(413 kJ mol–1) + (339 kJ mol–1) + (427 kJ mol–1)) = ( 33 9 k J m ol –1   + 427 kJ mol –1 ) – (413 kJ mol–1 + 239 kJ mol–1) = 766 kJ mol–1 – 652 kJ mol–1 = +144 kJ mol–1 18.   Jawaban: c Persamaan reaksi pembentukan Mg3N2: 3Mg(s) + N2(g) → Mg3N2(s)  ∆H = –28 kJ Mol Mg =

massa Mg Ar Mg

= 0,125 mol

=

1  × 3

 × mol Mg

0.125

= 0,0417 mol 1

∆H°f Mg3N2 = mol M g N  × ∆Hr 3 2 1

= 0,0417  × (–28) = –671,5 Jadi, perubahan entalpi pada pembentukan standar Mg3N2 sebesar –671,5 kJ mol–1. 19.   Jawaban: e 2H2(g ) + O2(g ) → 2H2O(g ) ∆H = –570 kJ ∆H = –464 kJ   2H2O(g ) → 2H2O(  )  Reaksi H2O(  )    → H 2(g ) +

1 2

O2(g ) diperoleh dari

gabungan reaksi sebagai berikut.

O2(g )

∆H = +517 kJ

20.   Jawaban: c Qreaksi = Qair + Qkalorimeter = (mair · cair · ∆T) + (Ckalorimeter · ∆T) 31.400 = (1.200 · 4,2 · 4,6) + (Ckalorimeter  · 4,6) Ckalorimeter =

31 .400 − 2 3.18 4 4,6 8.216

= 4,6 = 1.786 J°C–1 = 1,786 kJ°C–1 21.   Jawaban: b mlarutan = kerapatan × volume larutan mlarutan = 100 mL × 1 g mL–1 mlarutan = 100 gram Q larutan = m × c × ∆T = 100 gram × 4,2 Jg–1°C–1 × 7°C = 2940 J mol HCl = 0,1 M ×

50 1.000

L

= 0,005 mol ∆Hn HCl =

−Q

mol

22.   Jawaban: d Kalor reaksi pembakaran asam benzoat (∆H°) f = –1 3.294 kJ mol . ∆T = 2,5°C Qreaksi = ∆H°c × mol = 3.294 kJ mol–1 × 0,1 mol = 329,4 kJ mol–1 massa asam benzoat = 0,1 mol × 122 gram mol–1 = 12,2 gram Q = m × c × ∆T 329,4 kJ mol–1 = 12,2 gram × c × 2,5 c = 10,8 k Jg–1°C–1 c = 10.800 Jg–1°C–1 Jadi, kapasitas panas kalorimeter sebesar 10.800 Jg–1°C–1. 23.   Jawaban: d 60% gas elpiji mengandung etana = 150 gram

42   Termokimia

1 2

−2.940

3g

koefisien Mg3N2 koefisienMg

H2O(  )    → H2(g ) +

= 0,005 = –588.000 joule = –588 kJ

= 24g mol−1

Mol Mg3N2 =

2H2O(  )  ∆H = +464 kJ   → 2H2O(g ) 2H2O(g ) → 2H2(g ) + O2(g ) ∆H = +570 kJ 2H2O(  )  ∆H = +1.034 kJ   → 2H2(g ) + O 2(g ) Reaksi dibagi dua menjadi:

60 100

 × 250 =

mol etana = massa : M r  = 150 gram : 30 gram mol–1 = 5 mol Reaksi pembakaran etana: C2H6(g ) + 3

1 2

 O2(g ) → 2CO2(g ) + 3H2O(  )   

∆H reaksi = (2 ∆H°f CO2(g ) + 3 ∆H°f – (∆H°f C2H6(g )

+3 =

1 ∆H°f 2

O2(g ))

600 gram

= 58 grammol−1 = 10,34 mol ∆Hreaksi pembakaran C2H6 = –1.566,3 kJ

13,33 mol C2H6 = 13,33 × 1.566,3 = 20.878,78 kJ

(2(–395,2 kJ mol–1) + 3(–286,9 kJ mol–1))

– (–84,8 kJ mol–1 + 0) = (–790,4 – 860,7) + 84,8 = 1.566,3 kJ mol–1 Kalor pembakaran yang dihasilkan dari 5 mol etana adalah 5 × 1.566,3 kJ mol–1 = 7.831,5 kJ mol–1. 24.   Jawaban: b Reaksi: AgNO3(aq ) + HCl(aq ) → AgCl(s ) + HNO3(aq ) Q = m × c × ∆T = 200 g × 4,18 Jg–1°C–1 × (22,1 – 21,5)°C = 501,6 J mol AgCl yang terbentuk = 100 mL × 0,1 M = 10 mmol Kalor yang menyertai pembentukan AgCl =

1 kg gas elpiji = 600 gram C4H10

−Q mol

−501,6 kJ

= 10 × 10−3 mol  = –50 : 160 J = –50,16 kJ. Jadi, kalor yang menyertai pembentukan AgCl sebesar –50,16 kJ. 25.   Jawaban: b ∆H reaksi = energi ikatan pereaksi – energi ikatan hasil reaksi = ((DC – H) + (DC ≡ N) + (2DH – H)) – ((3DC – H) + (DC – N) + 2(DN – H)) = ((412 kJ mol–1) + (890 kJ mol–1) + 2(436 kJ mol–1)) – (3(412 kJ mol–1) + (293 kJ mol–1) + 2(390 kJ mol–1)) = (890 kJ mol–1 + 872 kJ mol–1 ) – (824 kJ mol–1  + 293 kJ mol–1 + 780 kJ mol–1) = 1.762 kJ mol–1 – 1.897 kJ mol–1 = –135 kJ mol–1 Jadi, kalor yang menyertai reaksi tersebut sebesar +135 kJ mol–1 (reaksi melepas kalor). 26.   Jawaban: d Elpiji terdiri atas campuran 40% etana dan 60% butana. 1 kg gas elpiji = 400 gram C2H6

∆Hreaksi pembakaran C4H10 = –2.901 kJ

10,34 mol C4H10 = 10,34 × 2.901 = 29.996,34 kJ 1 kg gas elpiji menghasilkan kalor sebesar = 20.878,78 + 29.996,34 = 50.875,12 kJ Jadi, tiap rupiah menghasilkan kalor =

50.875,12 6.000

= 8,48 kJ 27.   Jawaban: b massa tembaga = 300 kg = 300.000 gram c tembaga = 0,35 Jg–1K–1 ∆T = 52°C – 27°C = 25°C = 25 k Q = m × c × ∆T = 300.000 gram × 0,35 Jg–1K–1 × 25 K = 2.625.000 J = 2.625 kJ mol butana = =

−Q ∆Hc −2.625 kJ −1

−2.475 kJmol

= 1,06 mol massa butana = mol × M r = 1,06 mol × 58 g mol–1 = 61,48 gram 28.   Jawaban: a 2O3(g ) + 2O(g ) → 4O2(g ) ∆H°= –840 kJ (dibagi 2) ClO(g ) + O(g ) → O2(g ) + Cl2(g ) ∆H = –140 kJ (dibalik) menjadi O3(g ) + O(g ) → 2O2(g) ∆H°= –420 kJ O2(g ) + Cl2(g ) ClO(g) + O(g) ∆H = +140 kJ ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– O3(g ) + Cl2(g ) → O2(g ) + ClO(g ) ∆H = –280 kJ Jadi, kalor yang menyertai reaksi penguaraian ozon sebesar –280 kJ (dilepaskan ke lingkungan).

400 gram

= 30 grammol−1 = 13,33 mol

Kimia Kelas XI 

43

29.   Jawaban: a Entalpi reaksi pembakaran batu bara dapat ditentukan dengan membalik dan membagi 2 koefisien reaksi 1), sedangkan reaksi 2) tetap, reaksi 3) dibagi 2. CO(g) → C(s ) +

1 2

O2(g )

∆H = +111 kJ

C(s ) + O2(g ) → CO2(g) H2(g) +

1 2

∆H = –394 kJ

O2(g ) → H2O(g )

∆H = –242 kJ

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– CO(g ) + H2(g ) + O2(g ) → CO2(g ) + H2O(g ) ∆H= –525 kJ

30.   Jawaban: a ∆Hreaksi = Σ∆H°f produk = Σ∆H°f reaktan ∆Hreaksi = (5(∆H°f B2O3(s ) + 9(∆H°f H2O(  )    ) – (2(∆H° f

B5H9(  )    ) + 12(∆H° f O2(g )) –8.634 kJ mol–1 = (5(∆Hf° B2O3(s ) + 9(–235,8 kJ mol–1)) – (2(73,4 kJ mol–1) + 12(0)) –8.634 kJ mol–1 = (5(∆Hf° B2O3(s ) + 2.122,2 kJ mol–1)) – ((146,8 kJ mol–1) + 0))

Reaksi pembentukan 0,50 mol CH3OH(  )     menghasilkan kalor sebanyak (0,50) × (–254,5 kJ) = –127,25 kJ Jadi, reaksi pembentukan metanol yang melibatkan 8 gram gas oksigen menghasilkan 0,50 mol metanol dan kalor sebanyak –127,25 kJ. 3. Entalpi reaksi 2C2H2(g ) + 5O2(g ) → 4CO2(g ) + 2H2O(  ) dapat ditentukan dengan membalik dan mengalikan dua reaksi 1), mengalikan dua reaksi 2), dan memballik reaksi 3) sehingga menjadi: ∆H= –454 kJ 2C2H2(g ) → 4C(s ) + 2H2(g ) 4C(s ) + 4O2(g ) → 4CO2(g ) ∆H = –1574 kJ 2H2(g ) + O2(g ) → 2H2O(  ) ∆H = –572 kJ 2C2H2(g ) + 5O2(g ) → 4CO2(g ) + 2H2O(  ) ∆H = –2.600 kJ Jadi, entalpi reaksi pembakaran sempurna 2 mol etena sebesar –2.600 kJ. 4. a.

Reaksi pembentukan gas NO2:

(–8634 kJ mol–1) + (146,8 kJ mol–1)

N2(g ) + 2O2(g ) → 2NO2(g )

= (5(∆H°f B2O3(s ) + (–2.122,2 kJ mol–1))

∆H pembentukan NO2 =

–8.487,2 kJ mol–1 = (5(∆Hf° B2O3(s ) + (–2.122,2 kJ mol– 1))

(–8.487,2 kJ mol–1) – (–2.122,2 kJ mol–1) = 5(∆H°f B2H3(g ) –6.365 kJ mol–1 = 5(∆H°f B2O3(s ) (∆Hf° B2O3(s ) = (–6.365 kJ mol–1) : 5 = 1.273 kJ mol– 1 Jadi, entalpi pembentukan B2O 3(s ) sebesar 1.273 kJ mol–1. B. Uraian

1. Pelarutan serbuk kalsium klorida dalam air melepaskan kalor karena merupakan reaksi eksoterm. Panas yang dihasilkan oleh reaksi dilepaskan ke lingkungan. Sementara itu, reaksi pelarutan amonium nitrat menyerap panas dari lingkungan karena merupakan reaksi endoterm. Panas yang diperlukan oleh reaksi diserap dari lingkungan. 2. C(s,grafit ) + 2H2(g ) +

1 2

O 2(g ) → CH 3OH(  )   

∆H = –254,5 kJ

massa O2(g ) = 8 gram mol O2(g ) =

massa O2 Ar O2

 =

8 32

 = 0,25 mol

    = 1 : 2, jadi mol mol O2(g ) : mol CH 3OH(  )  CH3OH(  )     yang dihasilkan 0,50 mol

44   Termokimia

b.

∆H = –66,4 kJ

−66,4

2

 = –33,2 kJ mol–1

Reaksi penguraian gas NO2: 2NO2(g) → N2(g)  + 2O2(g)  ∆H = +66,4 kJ ∆H penguraian NO2 =

66,4 2

 = +33,2 kJ mol–1

5. Pembentukan gas SO2  dari kristal rombik S ditunjukkan oleh ∆H3. ∆H3 = ∆H1 – ∆H2 = (–296,36) – (–0,30) = –296,06 kJ Jadi, reaksi pembentukan gas SO2  dari krital rombik S melepaskan kalor sebanyak –296,06 kJ. 6. massa = 9,10 gram Ar Ag = 108 g mol–1 c = 0,235 Jg–1K–1 C = 11,3 kJ mol–1 t1 = 25°C = 25 + 273 = 298 K t2 = 962°C = 1.235 K ∆t = 1,235 K – 298 K = 937 K Pemanasan pada perak yaitu pemanasan 0°C hingga suhu leleh dan melelehkan pada suhu 962°C. Jumlah kalor yang diperlukan: 1) Q1 = m × c × ∆t Q1 = 9,10 gram × 0,235 Jg–1K–1 × 937K Q1 = 2.003,8 J

2)

Q2 = =

m Ar

×C

9,10 108

 × 11,3 kJ mol–1

9. T1 = 20°C; T2 = 35°C; ∆T = (35 – 20)°C = 15°C a. Kalor reaksi total pada reaksi diperoleh dari penjumlahan kalor reaksi larutan dan kalor reaksi kalorimeter. 1)

= 953,28 J Q

= Q1 + Q2 = 2.003,8 J + 953,28 J = 2.957,08 J

7. 2C6H6( ) + 15O2(g ) → 12CO2(g ) + 6H2O( ) Mol C6H6 = = ∆H =

2)

Kalor reaksi kalorimeter (∆H2) ∆H2 = C × ∆T = 120 kal g–1°C–1 × 15°C = 1.800 kal Kalor reaksi total = ∆H1 + ∆H2 = (7.500 + 1.800) kal = 9.300 kal = 9,3 kkal 1 kal = 4,2 joule Kalor reaksi total = 9,3 kkal × 4,2 J = 39,06 kJ Jadi, jumlah kalor reaksi total yang diperlukan pada reaksi tersebut sebesar 39,06 kJ.

massa C6H6 M r  C6H6 31,2 78

 mol

−Q mol

∆H°c C6H6 =

−633,898 kJ 31,2 mol 78

= –1.584,745 kJ mol–1 ∆Hreaksi = {(12 × ∆H°f CO2 + 6 × ∆H°f H2O) –

(2 × ∆H°f C6H6 + 15 × ∆H°f O2)} –1.584,745 = {(12 × (∆H°f CO2) + 6 × (–285,84) – (2(–2.426,14) + 15 × (0))} 12 · ∆H°f CO2 = –4.721,985 kJ mol–1 ∆H°f CO2 = –393,49 kJ mol–1

Jadi, perubahan entalpi pembentukan standar CO2 = –393,49 kJ mol–1. 8. Entalpi reaksi 2N2(g ) + 5O 2(g ) + 2H2O(  ) → 4HNO3(aq ) dapat ditentukan dengan menggunakan reaksi 1) yang dikalikan tiga, reaksi 2) dikalikan dua, dan reaksi 3) dikalikan dua. 6NO(g ) + 3O2(g ) → 6NO2(g ) ∆H = –348 kJ 2N2(g ) + 2O2(g ) → 4NO(g ) ∆H = +366 kJ 6NO2(g ) + 2H2O(  ) → 4HNO3(aq ) + 2NO(g ) ∆H = –274 kJ 2N2(g ) + 5O2(g ) +2H2O(  ) → 4HNO3(aq ) ∆H = (–348 kJ) + 366 kJ + (–274 kJ) = –119 kJ Jadi, etalpi reaksi 2N2(g ) + 5O2(g ) + 2H2O(  ) → 4HNO3(aq ) sebesar –256 kJ (melepas kalor).

Kalor reaksi larutan (∆H1) ∆H1 = m × c × ∆T = V × ρ × c × ∆T = (250 + 250) mL × 1 g mL–1 × 1 kal g–1°C–1 × 15°C = 7.500 kal

b.

Persamaan termokimia: HBr(aq ) + NaOH(aq ) → NaBr(aq ) + H2O(aq ) ∆H = 39,06 kJ mol–1

10. ∆H reaksi = energi ikatan pereaksi – energi ikatan hasil reaksi = {(3DC – H) + (DC – C) + (DC = O) + (DC – O) + (DO – H) + (3DC – H) + (DC – O) + (DO – H)} – {(6DC = H) + (DC – C) + (DC = O) + (2DC – O) + (2DO – H)} –  = (3(413 kJ) + 345 kJ + 745 kJ + 358 kJ + 467 kJ + 3(413 kJ) + 358 kJ + 467 kJ) – (6(413 kJ) + 345 kJ + 745 kJ + 2(358 kJ) + 2(467)) = (745 kJ + 467 kJ + 467 kJ) – (745 kJ + 2(467)) = 0 kJ

Kimia Kelas XI 

45

A. Pilihan Ganda

1.   Jawaban: e Atom karbon merupakan unsur nonlogam bernomor atom 6 yang mempunyai elektron valensi 4 sehingga mampu membentuk empat ikatan kovalen dengan atom lain. Kekhasan atom karbon adalah mampu berikatan dengan sesama atom C membentuk rantai karbon dengan ikatan tunggal, rangkap dua, maupun rangkap tiga. 2.   Jawaban: d Roti tawar termasuk senyawa organik. Hasil pemanasan roti tawar menghasilkan gas yang dapat membuat air kapur menjadi keruh dan mengendap. Gas tersebut merupakan gas karbon dioksida (CO 2). Percobaan ini membuktikan bahwa senyawa organik mengandung unsur karbon dan oksigen. Senyawa organik juga mengandung hidrogen. Adanya hidrogen dibuktikan dengan menguji titik-titik cair yang dihasilkan dalam pemanasan senyawa organik dengan kertas kobalt(II). Perubahan warna kertas kobalt(II) menjadi merah muda menunjukkan bahwa titik-titik cairan tersebut adalah air (H 2O). 3.   Jawaban: c Sifat senyawa organik dan senyawa anorganik yang tepat sebagai berikut. No.

Senyawa Organik 

Senyawa Anorganik 

1)

Tidak stabil terhadap pemanasan. Mempunyai rantai karbon. Sukar larut dalam pelarut polar. Tersusun atas ikatan kovalen. Titik didih dan titik leleh rendah.

Cenderung stabil terhadap pemanasan. Tidak mempunyai rantai karbon. Lebih mudah larut dalam pelarut polar. Tersusun atas ikatan ion.

2) 3) 4) 5)

Titik didih dan titik leleh tinggi.

Jadi, pasangan sifat senyawa organik dan anorganik yang tepat ditunjukkan oleh angka 2) dan 4). 4.   Jawaban: d Hidrokarbon dengan rantai karbon siklis merupakan hidrokarbon dengan struktur rantai

46

Ulangan Tengah Semester 

melingkar atau tertutup, seperti pada pilihan a, b, c, dan e. Pilihan d  merupakan hidrokarbon rantai lurus. 5.   Jawaban: d Atom C tersier merupakan atom C yang mengikat tiga atom C lain. Atom C tersier ditunjukkan oleh atom C nomor 6. Atom C sekunder adalah atom C yang mengikat 2 atom C lain. Atom C sekunder ditunjukkan oleh atom C nomor 5 dan 7. Jadi atom C tersier dan sekunder berturut-turut ditunjukkan oleh atom C nomor 6 dan 7. Atom C nomor 1, 3, 4, 8, dan 9 merupakan atom C primer, yaitu atom C yang mengikat satu atom C lain. Atom C nomor 2 merupakan atom C kuarterner, yaitu atom C yang mengikat empat atom C lain. 6.   Jawaban: b Senyawa hidrokarbon tidak jenuh merupakan hidrokarbon yang mempunyai ikatan rangkap dua atau rangkap tiga. Senyawa-senyawa tersebut mempunyai rantai lurus sehingga strukturnya dapat digambarkan sebagai berikut. C2H6 : CH3 –– CH3 C3H6 : H2C == CH –– CH3 C4H10 : H3C –– CH2 –– CH2 –– CH3 C5H12 : H3C –– CH2 –– CH2 –– CH2 –– CH3 C6H14 : H3C –– CH2 –– CH2 –– CH2 –– CH2 –– CH3 Berdasarkan struktur tersebut, senyawa hidrokarbon tidak jenuh ditunjukkan oleh senyawa C3H6. Sementara itu, senyawa lainnya merupakan senyawa hidrokarbon jenuh karena hanya mempunyai ikatan tunggal. 7.   Jawaban: c Senyawa hidrokarbon adalah senyawa yang hanya tersusun atas karbon dan hidrogen. Contoh senyawa hidrokarbon yaitu C 8H18, C4H6, dan C3H8. Senyawa hidrokarbon termasuk senyawa organik sederhana. Senyawa yang tersusun atas karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen, dan fosfor merupakan senyawa organik, misal H 2O, C2H6O, CO2, C4H6, C5H5N, C6H12O6, dan C12H22O11.

8.   Jawaban: a Struktur senyawa: CH3 | H3C –– CH2 –– C3 –– CH2 –– CH –– CH 3 1 2 4 | |5 CH3 H2C –– CH3 6

7

Senyawa hidrokarbon tersebut mempunyai rantai utama yang terdiri atas 7 atom C sehingga disebut heptana. Dua cabang metil terletak pada atom C nomor 3 dan satu cabang metil terletak pada atom C nomor 5. Dengan demikian, nama senyawa tersebut adalah 3,3,5-trimetil heptana. 9.   Jawaban: e Struktur

CH 3 | H2C –– CH –– CH –– CH 3 4 2 1 3 | | CH3 CH2 5 | CH3 (2-metil-3-etil pentana) Struktur a adalah 2,2,4-trimetil pentana. Struktur b adalah 2,3,4-trimetil pentana. Struktur c adalah 3-etil-2,2-dimetil pentana. Struktur d adalah 2,2,3trimetil pentana.

10.   Jawaban: c Senyawa alkena adalah senyawa hidrokarbon yang mengandung ikatan rangkap dua. Senyawa alkena ditunjukkan oleh struktur c. Struktur a dan d  hanya tersusun atas ikatan tunggal sehingga termasuk alkana. Struktur b  dan e  mempunyai ikatan rangkap tiga sehingga termasuk alkuna. 11.   Jawaban: a Titik didih senyawa hidrokarbon berbanding lurus dengan massa molekul relatifnya. Semakin besar M r  senyawa, titik didih semakin tinggi. Pada  jumlah M r  sama, senyawa berantai lurus lebih tinggi titik didihnya dibanding senyawa dengan banyak cabang. Rumus struktur senyawasenyawa dekana, oktana, 2-metil heptana, 2,3-dimetil pentana, dan 2, 2, 3, 3-tetrametil butana sebagai berikut. Dekana (C 10 H 22  ): 

CH3 – CH2 – CH 2 – CH2 – CH 2 – CH 2 – CH 2 – CH2 – CH2 – CH3 Oktana (C 8 H 18  ): 

CH3 – CH2 – CH 2 – CH2 – CH 2 – CH 2 – CH 2 – CH3 2-metil heptana (C 8 H 18   ): 

CH3 – CH – CH2 – CH 2 – CH 2 – CH 2 – CH 3 | CH3

2,3-dimetil pentana (C 7 H 16   ): 

CH3 | CH3 – CH – CH – CH 2 – CH 3 | CH3 2,2,3,3-trimetil butana (C 8 H 18   ): 

CH3 CH3 | | CH3 – C – C – CH 3 | | CH3 CH3 Jadi, senyawa yang titik didihnya paling tinggi adalah dekana. 12.   Jawaban: e Senyawa 2,3-dimetil pentana mempunyai 7 atom C dan 16 atom H. Isomer senyawa tersebut juga mempunyai jumlah atom C dan H yang sama, yaitu senyawa 2,2,3-trimetil butana. Senyawa 3metil pentana berisomer dengan senyawa 2,3dimetil butana yang tersusun atas 6 atom C dan 14 atom H. Senyawa 3-etil heksana berisomer dengan senyawa 2,4-dimetil heksana yang tersusun atgas 8 atom C dan 18 atom H. 13.   Jawaban: b Isomer geometri adalah isomer ruang yang dimiliki oleh alkena. Isomer geometri terjadi jika atom C yang berikatan rangkap mengikat gugusgugus yang berbeda. Jika gugus yang sama diikat dalam satu ruang disebut isomer cis. Jika gugus yang sama diikat dalam ruang berseberangan disebut isomer trans. Struktur b  merupakan struktur isomer geometri trans. 14.   Jawaban: a Senyawa dengan struktur: CH3 | H3C –– C –– CH == C –– CH 3 5 6 3 4 | | CH3 H2C –– CH3 2

1

mempunyai rantai utama yang tersusun atas 6 atom C dengan ikatan rangkap pada atom C nomor 3. Satu cabang metil diikat pada atom C nomor 3 dan dua cabang metil diikat pada atom C nomor 5. Dengan demikian, nama senyawa tersebut adalah 3,5,5-trimetil-3-heksena. 15.   Jawaban: d Pembuatan alkena dapat dilakukan melalui reaksi dehidrasi alkohol dengan asam sulfat pekat dan pemanasan. Reaksi ini menghasilkan alkena dan air. Reaksi dehidrasi 3-pentanol menghasilkan 2-pentena sesuai persamaan reaksi berikut.

Kimia Kelas XI 

47

OH | H3C – CH2 – CH – CH2 – CH 3

H2SO4     [pemanasan]

(3-pentanol)

H3C – CH = CH – CH 2 – CH 3 + H2O (2-pentena)

16.   Jawaban: b Senyawa 3-metil butuna merupakan senyawa alkuna (hidrokarbon yang mempunyai ikatan rangkap tiga) dengan struktur: H3C –– CH – C  CH (C5H8) | CH3 Isomer rangkanya berasal dari golongan yang sama dan mempunyai jumlah atom C dan H sama, misal struktur b  (1-pentuna). Struktur a (C6H14) termasuk senyawa alkana. Struktur c (C5H10) dan e (C 5 H 10 ) termasuk alkena dan saling berisomer. Struktur d (C4H6) termasuk alkuna, tetapi bukan isomer 3-metil butuna karena rumus rumus molekulnya berbeda. 17.   Jawaban: a H3C –– C == C3–– CH == CH 2 4 2 5 1 | | CH3 CH3 Gugus metil terikat pada atom C nomor 3 dan 4, sedangkan ikatan rangkap dua terletak pada atom C nomor 1 dan 3. Dengan demikian, nama senyawa tersebut adalah 3,4-dimetil-1,3-pentadiena. 18.   Jawaban: a Gas metana dapat dibuat melalui beberapa proses di antaranya sintesis Grignard, sintesis Dumas, dan reaksi karbida dengan air. Sintesis Grignard merupakan reaksi untuk menghasilkan alkana dari reaksi antara senyawa Grignard dengan air. CH3MgBr + H2O  CH 4 + MgOHBr Sintesis Dumas digunakan untuk membuat alkana dengan memanaskan campuran garam natrium karboksilat dengan NaOH. O //  CH3 – C + NaOH  CH 4 + Na2CO3 \  O – Na Reaksi aluminium karbida dengan air seperti berikut. Al4C3 + 12H2O  3CH4 + 4Al(OH)3 Sintesis Wurts digunakan untuk membuat alkana dari alkil halida dengan mereaksikan alkil halida tersebut dengan logam Na: 3CH3Cl + 2Na  CH3 – CH3 + 2NaCl

48

Ulangan Tengah Semester 

19.   Jawaban: a Reaksi antara 2-heksena (alkena) dengan asam klorida berlangsung sesuai aturan Markovnikov, yaitu hidrogen dari asam halida akan berikatan dengan atom C yang mengikat lebih banyak hidrogen. Dengan demikian, reaksi berlangsung sesuai persamaan reaksi berikut. H3C –– CH == CH –– CH 2 –– CH2 –– CH3 + H – Cl   H3C –– HC –– CH 2 –– CH2 –– CH2 –– CH3 | Cl

Hasil reaksi berupa senyawa 2-kloro heksana. Reaksi juga dapat berlangsung dengan membentuk 3-kloro heksana. Akan tetapi, senyawa hasil reaksi ini persentasenya sangat kecil. 20.   Jawaban: e Minyak bumi tersusun atas senyawa hidrokarbon. Contoh senyawa penyusun minyak bumi yang berstruktur alifatik adalah isooktana. Metil sikloheksana, etil sikloheksana, dan siklopentena mempunyai struktur cincin. Sementara itu, etil benzena termasuk senyawa aromatik. 21.   Jawaban: e Komponen bensin yang paling banyak cabangnya adalah isooktana atau 2,2,4-trimetil pentana, dengan rumus molekul CH3 | CH3 – CH – CH2 – C – CH3 | | CH3 CH3 22.   Jawaban: d Penyulingan minyak bumi dilakukan berdasarkan perbedaan titik didih komponen penyusunnya. Fraksi hasil minyak bumi yang paling cepat menguap adalah elpiji yang mempunyai titik didih paling rendah. Fraksi minyak bumi yang mempunyai titik didih paling tinggi akan menguap paling akhir. Urutan fraksi minyak bumi dari titik didih terendah yaitu elpiji, petroleum eter, bensin, nafta, dan kerosin. Jadi, kerosin mempunyai titik didih paling tinggi. 23.   Jawaban: b Senyawa penyusun minyak bumi berupa hidrokarbon alifatik rantai terbuka maupun tertutup dan hidrokarbon aromatik. Semakin besar berat molekul hidrokarbon, titik didihnya semakin besar. Dengan demikian, grafik yang tepat menggambarkan hubungan antara berat molekul dan titik didih hidrokarbon dalam minyak bumi adalah grafik b.

24.   Jawaban: d Data hasil penyulingan bertingkat minyak bumi dan kegunaannya sebagai berikut. No.

Jumlah Atom C

Titik   Didih (°C)

1. 2.

1–4 5–10

<40 40–180

3.

11– 15

180 –250

4. 5.

13– 25 26–28

250–350 >350

Kegunaan

Bahan bakar kompor gas Bahan bakar kendaraan bermotor Bahan bakar kompor minyak dan pesawat jet Bahan bakar mesin diesel Residu

25.   Jawaban: a Kualitas bensin dilambangkan dengan nilai oktan yang didasarkan pada pembakaran isooktana dan n - heksana. Isooktana sukar terbakar sehingga bernilai 100, sedangkan n -heksana sangat mudah terbakar sehingga bernilai 0. Kualitas bensin ditentukan sesuai perbandingan campuran kedua senyawa tersebut. Bensin dengan nilai oktan 85 mempunyai kualitas sama dengan campuran senyawa 85% isooktana dan 15% n -heksana.

197 kJ. Persamaan tersebut dapat ditulis 2SO3(g )  3O2(g ) + 2S(s ) + 197 kJ. 29.   Jawaban: a n AgNO3 = 25 mL × 0,1 M = 2,5 mmol = 2,5 × 10–3 mol n HCl = 25 mL × 0,1 M = 2,5 mmol = 2,5 × 10–3 mol massa = 50 mL × 1 gmL–1 = 50 gram T = 0,5°C Q = m × c × T = 50 gram × 4,2 Jg–1°C–1 × 0,5°C = 105 J Kalor netralisasi = –

Q n

105 2,5  103

=–

= 42.000 J = –42 kJ 30.   Jawaban: b Berdasarkan diagram reaksi diketahui beberapa reaksi berikut. H1 1) C(s ) + O2(g )  CO2(g )

26.   Jawaban: e Kalor pembentukan standar adalah kalor yang menyertai pembentukan 1 mol senyawa dari unsurunsur pembentuknya dalam keadaan standar, misal reaksi e. Reaksi a merupakan reaksi pembakaran. Reaksi b merupakan reaksi pembentukan tetapi bukan dari unsur-unsurnya. Reaksi c merupakan reaksi pembentukan, tetapi dari ion-ionnya. Reaksi d merupakan reaksi pembentukan, tetapi pembentukan 2 mol senyawa.

2)

C(s ) + O2(g )

3)

CO(g ) +

27.   Jawaban: d Diagram reaksi menunjukkan reaksi CH 2CH2 + HCl  CH3CH2Cl merupakan reaksi eksoterm karena melepaskan kalor sebanyak 48 kJ. Pada reaksi eksoterm, kalor berpindah dari sistem ke lingkungan. Reaksi eksoterm menghasilkan kalor karena entalpi pereaksi lebih tinggi dari entalpi hasil reaksi. Reaksi eksoterm mempunyai nilai  H negatif (–). Sebaliknya, reaksi endoterm menyerap kalor dari lingkungan ke sistem reaksi. Reaksi endoterm menyerap panas karena entalpi pereaksi lebih kecil daripada entalpi hasil reaksi. Reaksi endoterm mempunyai nilai H positif (+).

C(s ) + O2(g )  CO(g ) +

28.   Jawaban: a Reaksi N2O4(g )  2NO2(g ) – 58 kJ merupakan reaksi endoterm karena reaksi membutuhkan kalor sebesar 58 kJ. Persamaan tersebut juga dapat ditulis N2O4(g )  2NO2(g ) H = +58 kJ. Sementara itu, reaksi-reaksi yang lain termasuk reaksi eksoterm. Misal reaksi 2SO 3(g )  3O2(g ) + 2S(s ) H = –197 kJ yang melepaskan kalor

1 2

CO(g ) +



O2(g )



1 2

O2(g )

CO2(g )

H2 H3

Nilai entalpi H2 dapat ditentukan dengan menggunakan reaksi 1) dan 3), yaitu reaksi 1) tetap, sedangkan reaksi 3) dibalik. H1 C(s ) + O2(g )  CO2(g ) 1

CO2(g )  CO(g ) + 2 O2(g ) –H3 –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 1 O (g ) 2 2

H2 = H1 – H3

31.   Jawaban: b 1) Reaksi pembentukan CO 2(g ) C(s ) + O2(g )  CO2(g ) H = a kJmol–1 2) Reaksi pembentukan H 2O() H2(g ) + 3)

1 2

O2(g )



H2O() H = b kJmol–1

Reaksi pembakaran CH3OH) CH3OH() +

3 2

CO2(g ) + 2H2O() H = c kJmol –1 Perubahan entalpi pembentukan metanol ditentukan dengan reaksi 1) tetap, mengkalikan dua reaksi 2), serta membalik reaksi 3) H = a kJmol –1 C(s ) + O2(g )  CO2(g ) 2H2(g ) + O2(g )  2H2O() H = 2b kJmol–1 CO2(g ) + 2H2O() C(s ) + 2H2(g ) +

1 2

O2(g )





3

CH3OH() + 2 O2(g ) H = –c kJmol –1

O2(g )  CH3OH() H = (a + 2b – c) kJmol –1 Kimia Kelas XI 

49

32.   Jawaban: c Reaksi Fe2O3(s )

3 2

  2Fe(s )

+ O2(g ) H = +824 kJ merupakan reaksi penguraian Fe 2O3(s ) yang bersifat endoterm. Reaksi memerlukan kalor dari lingkungan karena entalpi reaktan lebih rendah daripada entalpi produk. Dengan demikian, grafik yang tepat menggambarkan reaksi adalah grafik c. Grafik e   menunjukkan reaksi pembentukan Fe2O3(s ) yang bersifat eksoterm. 33.   Jawaban: b Massa tembaga = 303 kg = 303.000 g ctembaga  = 0,38 Jg–1K–1 t

= 90°C – 25°C = 65°C = 65 K

Hc

C4H10 = –2.475

kJmol –1

Q = m · c · T = (303.000 g)(0,38 Jg –1K–1)(65 K) = 7.484,1 kJ Mol butana = =

Q Hc C4H10 7.484,1kJ 2.475kJmol

1

 = 3,02 mol

Massa butana = mol  M r = 3,02 mol  58 g/mol = 175,16 gram 34.   Jawaban: c H reaksi =  E pemutusan reaktan – E penggabungan produk H reaksi = (2(DO–O + 2DO–H)) – (4DO–H + DO=O) = (2(146 kJmol–1  + 2(412 kJmol –1)) – (4(412 kJmol –1) + 495 kJmol–1) = (2(146 kJmol–1  + 824 kJmol –1)) – (1648 kJmol –1 + 495 kJmol–1) = 2(970 kJmol–1) – (2.143 kJmol –1) = 1940 kJmol–1  – 2.143 kJmol-–1 = –203 kJmol –1 Jadi, reaksi penguraian 2H 2O2(g )  2H2O(g ) + O2(g ) mempunyai entalpi sebesar –203 kJmol –1. 35.   Jawaban: a Untuk mendapatkan reaksi tersebut, maka persamaan reaksi 1) dibalik dan dikalikan 2, sedangkan untuk persamaan 2) dikalikan 3 sehingga menjadi: 3CO 2 (g ) + 4Fe(s )  2Fe2O3(s ) + 3C(s ) H° = –468,2 kJ 3C(s ) + 3O2(g )  3CO 2 (g ) H° = –1.180,5 kJ ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 4Fe(s ) + 3O2(g )  2Fe2O3(s ) H° = –1.648,7 kJ

50

Ulangan Tengah Semester 

36.   Jawaban: d 3Fe2O3(s ) + CO(g )  CO2(g ) + 2Fe3O4(s ) H = Hproduk – Hreaktan = (H°f CO2(g ) + 2H°f Fe3O4(s )) – (3H°f Fe2O3(s ) + H°f CO(g ) = (–394 kJmol–1  + 2(–1.120 kJmol–1)) – (3(–822 kJmol –1) + (–110 kJmol –1)) = (–394 kJmol–1  + (–2.240 kJmol–1)) – (–2466 kJmol –1) + (–110 kJmol–1)) = (–2634 kJmol–1) – (–2576 kJmol –1) = –58 kJmol-1 Jadi, entalpi reaksi 3Fe 2 O 3 ( s ) + CO( g )  CO 2 ( g ) + 2Fe 3 O 4 ( s ) adalah –58 kJmol –1 (melepas energi) 37.   Jawaban: d Reaksi pelarutan MgCl 2(s ) anhidrat dalam air. MgCl2(s ) + H2O()   MgCl2(aq ) H = –25 kal mol –1 Reaksi pembentukan hidrat. MgCl2(s ) + H2O()   MgCl2.2H2O H = –30 kal mol –1 Reaksi pelarutan hidrat MgCl 2.2H2O dalam air MgCl2.2H2O + H2O()   MgCl2(aq ) Perubahan entalpinya dapat ditentukan dengan cara berikut. MgCl2(s ) + H2O()   MgCl2(aq ) H = –25 kal mol –1 MgCl2.2H2O   MgCl2(s ) + H2O() H = +30 kal mol–1 Reaksi: MgCl2.2H2O + H2O()   MgCl2(aq ) H = +5 kal mol–1 38.   Jawaban: e massa KOH = 14 gram M r KOH = 56 gmol–1 T = 37°C – 25°C = 12°C Kalor jenis larutan = kalor jenis air = 4,2 Jg –1°C–1 H=

Q

mol

= =

m  c  T mol 100 gram  4,2 Jg1C1  12C 14gram 56 gmol1

=

100 gram  56 gmol1  4,2 Jg 1C 1  12 C 14 gram

39.   Jawaban: a AgNO3(aq ) + NaCl(aq ) 0,1 mmol H

=

0,2 mmol

 AgCl(s )

+ NaNO3(aq )

Q mol Q

–84.000 kJ = 0,1mmol Q = 8.400 J Q = m × c × T 8.400 J = 200 gram × 4,2 Jg –1°C–1 × (T)

T

8.400 J 200 gram  4,2 Jg1C1

=

d.

= 10°C Jadi, kenaikan suhu yang terjadi pada reaksi sebesar 10°C. 40.   Jawaban: a 7

C2H6(g ) + 2 O2(g ) H°c =



2CO2(g ) + 3H2O()

–1.559,877 kJmol –1 Hreaksi

= {2 ·

H° f

CO2  + 3 ·

H° f

H2O}

7

– {H°f C 2H6 + 2  · H°f O2} –1.559,877 kJ = {2(–393,512) + 3 · H°f H2O)}

3. Isomer senyawa 3-metil-1-butena ada 5 sebagai berikut. a. H2C == CH –– CH –– CH3 | CH3 3-metil-1-butena

b.

7

– {(–84,667) + 2 (0)} 3 · H°f H 2O = –857,52 H° f

c.

2. Struktur senyawa-senyawa tersebut sebagai berikut. a. 2-metil butana H3C –– CH –– CH2 –– CH3 | CH3 b. 2,4-dimetil pentana H3C –– CH –– CH 2 –– CH –– CH 3 | | CH3 CH3 c. 3-etil-2-metil heksana CH3 | H3C –– CH –– CH –– CH 2 –– CH2 –– CH3 | C 2 H2

H3C –– C == CH –– CH 3 | CH3 2-metil-2-butena

d.

H2C == CH –– CH 2 –– CH2 –– CH3

1-pentena

B. Uraian

1. Kandungan C dan H dalam hidrokarbon dibuktikan dengan pembakaran hidrokarbon tersebut dalam ruang tertutup dan mengalirkan hasil pembakarannya ke dalam air kapur untuk menguji adanya C dalam hidrokarbon. Kandungan C dalam hidrokarbon akan berubah menjadi gas CO2  yang mengubah air kapur menjadi keruh. Kandungan H dalam hidrokarbon dibuktikan dengan menguji titik-titik air dalam wadah dengan kertas kobalt(II). Kandungan H dalam hidrokarbon akan berubah menjadi H 2O dalam pembakaran yang dapat mengubah warna kertas kobalt(II) menjadi merah muda.

H2C == C –– CH2 –– CH3 | CH3

2-metil-1-butena

H2O = –285,84 kJmol–1

Jadi, H°f untuk H2O sebesar –285,84 kJmol –1.

3,3,4-trimetil heksana H 3C | H3C –– CH2 –– CH ––– C ––– CH 2 –– CH3 | | CH3 H3C

e.

H3C –– CH == CH –– CH 2 –– CH3

2-pentena

4. a.

volume oktana dalam bensin = 35% × 1 L = 350 mL = 0,35 L mol C8H18 = =

volume C8H18 22,4L 0,35L 22,4 L

= 1,56 × 10–2 mol mol O2 =

25 2

 × 1,56 × 10–2 mol

= 0,195 mol

b.

volume O2 = mol × 22,4 L = 0,195 mol × 22,4 L = 4,368 L Jadi, volume gas oksigen yang dihasilkan oleh pembakaran etana sebanyak 4,368 L. Reaksi pembakaran oktana: 2C8H18( g ) + 25O2(g )  16CO2(g ) + 18H2O(g ) mol C8H18 = =

massa C8H18 M r C8H18 912 gram 114 gram

= 8 mol mol CO2

=

16 2

 × 8 mol

= 64 mol massa CO2 = mol × Ar CO2 = 64 mol × 44 gram mol –1 = 2.816 gram

Kimia Kelas XI 

51

mol H2O

=

18  × 2

8.

8 mol

= 72 mol

= 1,296 gram Hasil pembakaran tidak sempurna bensin menghasilkan gas CO yang berbahaya bagi tubuh. Hemoglobin dalam darah lebih mudah berikatan dengan CO daripada dengan O 2. Dengan demikian, jika di sekitar kita terdapat banyak gas CO dan terhirup, darah akan lebih banyak mengandung CO dan sedikit mengandung oksigen sehingga dapat mengakibatkan kehilangan kesadaran hingga kematian. 5. Bilangan oktan bensin merupakan bilangan yang menunjukkan kualitas bensin saat dibakar dalam mesin. Bilangan oktan bensin didasarkan pada pembakaran isooktana yang sukar terbakar dan n -heksana yang mudah terbakar. Bensin yang mudah terbakar menimbulkan ketukan dalam mesin. Nilai bilangan oktan bensin besar berarti bensin sukar terbakar sehingga pembakaran dapat dilakukan secara perlahan dan ketukan dalam mesin dapat berkurang. 6. massa NH4Cl = 4,5 gram massa air = 53,0 gram massa total = 4,5 gram + 53,0 gram = 57,5 gram T = 15,20°C – 20,40°C = –5,20°C Q = m × c × T = 57,5 gram × 4,2 Jg –1°C–1 × (–5,20°C) = –1.255,8 J

=

Q mol

 =

Jadi, perubahan entalpi reaksi pelarutan NH 4Cl adalah 15.697,5 J. 7. Reaksi pembentukan NCl3(g ) adalah 3 2

1 2

N2(g ) +

Cl2(g )  NCl3(g ). Reaksi ini dapat ditentukan dengan menggunakan reaksi 1), membagi 2 reaksi 2), serta membalik dan mengkalikan reaksi 3). 1 2

N2(g ) +

3 2

H2(g )  NH3(g ) 3

3

3 2

H1

1  H2 2 3 – 2 H3

3HCl(g ) H (g ) + 2 Cl2(g )  2 2 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 1 3 1 3 Reaksi: 2 N2(g ) + 2 Cl2(g )  NCl3(g ) H = H1 + 2 H2 – 2 H3

Jadi, perubahan entalpi reaksi pembentukan 1 3 NCl3(g ) dirumuskan sebagai H1 + 2 H2 – 2 H3.

52

Ulangan Tengah Semester 

mol Q

Q 35,6gram

 = 0,772 mol  = –1.240 kJmol–1

Q = 957,28 kJ Q = C × T 957,28 kJ = C × (76°C – 35°C) 957,28 kJ= C × (41°C) C = 23,35 kJ°C–1 Jadi, kapasitas panas kalorimeter tersebut sebesar 23,35 kJ°C –1. 9. C2H5OH + O2  CH3COOH + H2O H H H O H H | | | // \ /  H – C – C – OH + O = O  H – C – C + O | | | \  H H H O–H Hreaksi = (energi ikatan pereaksi) – ( energi ikatan hasil reaksi) = (5DC – H + DC – C + DC – O + DO – H + DO = O) – (3DC – H + DC – C + D C = O + D C – O + 3DO = H) = (5(417) + 357 + 465 + 500,6) – (3(417) + 726,6 + 357 + 3(465)) = (2.085 + 357 + 465 + 500,6) – (1.251 + 726,6 + 357 + 1.395) = 3.407,6 – 3.729,6 = –322 kJ Reaksi pembentukan 1 mol asam asetat dari 1 mol etanol melepaskan 322 kJ. Kalor yang dilepaskan 27,6 gram etanol 27,6 g

= 46 grammol 1  × (–322 kJmol–1) = –193,2 kJ Jadi, kalor yang dilepaskan untuk mengubah 27,6 gram etanol menjadi asam asetat sebesar 193,2 kJ. 

4,50 gram  = 0,08 ml 53,5 gram mol1 ( 1,258J) 0,08 mol  = 15.697,5 J

NH3(g ) + 3Cl2(g )  NCl3(g ) + 3HCl(g )

Q

46,07gmol 1

= 72 mol × 18 gram mol –1

H

= =

massa H2O = mol × Ar H 2O

mol NH4Cl =

H

10. Diketahui: Massa gelas beaker   + air = 1.000 g Massa jenis air = 1 gcm –3 Kalor jenis air + kaca = 4,2 Jg –1°C–1 T = (33 –25)°C = 8°C Ditanyakan: H pembakaran etanol . . . ? Jawab: Kalor yang dilepas etanol = kalor yang diterima air dan kaca Kalor yang diterima air + kaca = m × c × T = 1.000 g × 4,2 Jg–1°C–1 × 8°C = 33.600 J = 33.6 kJmol –1 Kalor yang dilepas = 33,6 kJmol –1 Jadi, H pembakaran etanol = –33,6 k/mol –1.

Setelah mempelajari bab ini, siswa mampu: 1. menentukan persamaan laju reaksi dan orde reaksi berdasarkan data hasil percobaan; 2. memahami teori tumbukan (tabrakan) untuk menjelaskan reaksi kimia; 3. terampil merancang, melakukan, dan menyimpulkan, serta menyajikan hasil percobaan faktor-faktor yang memengaruhi laju reaksi. Berdasarkan pengetahuan dan keterampilan yang dikuasai, siswa: 1. menyadari adanya keteraturan dari sifat laju reaksi dan mensyukurinya sebagai wujud kebesaran Tuhan Yang Maha Esa serta memanfaatkannya dengan penuh tanggung jawab; 2. mempunyai rasa ingin tahu dan jiwa kreatif tinggi, serta berperilaku jujur, disiplin, teliti, dan proaktif saat bekerja sama dalam kelompok praktikum.

Laju Reaksi Mempelajari

Teori Tumbukan dan Faktor-Faktor yang Memengaruhi Laju Reaksi

Kemolaran dan Pengertian Laju Reaksi Mencakup

Mencakup

1. Kemolaran (M ) 2. Pengertian Laju Reaksi (v ) 3. Persamaan Laju Reaksi dan Orde Reaksi

1. Pengertian Teori Tumbukan 2. Faktor-Faktor yang Memengaruhi Laju Reaksi 3. Peranan Katalis dalam Makhluk Hidup dan Industri 4. Penafsiran Grafik Faktor-Faktor yang Memengaruhi Laju Reaksi

Mampu

 • • • •

Menentukan persamaan laju reaksi dan orde reaksi berdasarkan data hasil percobaan. Mendeskripsikan teori tumbukan untuk menjelaskan reaksi kimia. Menjelaskan faktor-faktor yang memengaruhi laju reaksi. Mensyukuri keteraturan sifat laju reaksi dan memanfaatkannya dengan penuh tanggung jawab. Mengembangkan sikap rasa ingin tahu, kreatif, jujur, disiplin, teliti, dan proaktif dalam kegiatan praktikum faktor-faktor yang memengaruhi laju reaksi.

Kimia Kelas XI 

53

A. Pilihan Ganda

Laju berkurangnya (penguraian) NO2 : laju pembentukan NO = 1 : 1 (sesuai dengan perbandingan koefisiennya). Laju penguraian NO2 = laju pembentukan NO = 1,4 × 10–3 M menit–1 Jadi, laju pembentukan gas NO adalah 1,4 × 10–3 M menit–1.

1.   Jawaban: b mol NaOH volume NaOH

Molaritas NaOH =

0,2 M = mol NaOH ×

1.000 300

 L

mol NaOH = 0,06 mol Massa NaOH = mol NaOH × M r NaOH = 0,06 mol × 40 g mol–1 = 2,4 gram Jadi, banyaknya NaOH yang dilarutkan adalah 2,4 gram. 2.   Jawaban: c V 1 × M 1 = V 2 × M 2

6.   Jawaban: e Persamaan reaksi: 2NO

10

V 2 = 0,01 = 1.000 mL

0,2  mol 4

Volume pelarut yang ditambahkan: (1.000 – 100) mL = 900 mL

[O2]sisa =

Jadi, volume pelarut yang ditambahkan sebanyak 900 mL.

v = k [NO]2[O2]

= 3 × 10–4 mol L–1 s–1

2 mol L–1

Jadi, konsentrasi larutan HCl yang terjadi 2 mol L–1. 4.   Jawaban: b Massa jenis = 1,01 g/1 mL. Jadi, dalam 1 mL larutan HCOOH terdapat 1,01 gram HCOOH. HCOOH yang terdapat dalam larutan tersebut =

4,6 100

Jadi, laju reaksi pada sekon kelima sebesar 3 × 10–4 mol L–1 s–1. Selama 5 sekon, NO2 terbentuk 0,4 mol. [v NO ] = 2

=

massa HCOOH

mol HCOOH M r  HCOOH  = volume HCOOH volume HCOOH 46 g mol −1 −3

1 × 10

L

 = 1,010 M

Jadi, konsentrasi larutan HCOOH adalah 1,010 M. 5.   Jawaban: a Reaksinya: NO2 → NO +

1 2

0,4 mol/4 L 5s

 = 0,02 mol L–1 s–1

Jadi, laju rata-rata pembentukan NO2  sebesar 0,02 mol L–1 s–1.

5,4 gram Al =

5,4  = 27

0,2 mol

Volume larutan = 2 liter

0,0464 g

=

d[NO2 ] dt 

7.   Jawaban: b

 × 1,01 g = 0,0464 gram

M HCOOH =

L–1

2 0,2   0,3      4   4 

0,2 mol

0,2 mol  = 0,1liter

0,3  mol 4

L–1

= 1,6 

3.   Jawaban: d M r HCl = 1 + 35,5 = 36,5

Molaritas HCl =

[Al] = v Al =

0,2  = 2 d[Al] dt 

 =

0,1 mol L–1 0,1mol.L−1  = 20 s

0,005 mol L–1 s–1

v HCl : v Al = 6 : 2 O2

v HCl = 3 · v Al = 3 · 0,005 = 0,015 mol L–1 s–1 v AlCl : v Al = 2 : 2 3

v AlCl = v Al = 0,005 mol L–1 s–1 3

54

Laju Reaksi 

2NO2

Mula-mula : 0,6 mol 0,5 mol – Reaksi : 0,4 mol 0,2 mol 0,4 mol –––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Setimbang : 0,2 mol 0,3 mol 0,4 mol

[NO]sisa  =

Mol HCl =

→

Berdasarkan reaksi tersebut, O2 terurai sebanyak 0,2 mol dan tersisa sebanyak 0,3 mol. Sementara itu, NO terurai sebanyak 0,4 mol dan tersisa sebanyak 0,2 mol.

100 mL × 0,1 M = V 2 × 0,01 M

8 gram  = 36,5

+ O2

8.   Jawaban: a Reaksi penguraian N2O5 sebagai berikut. 2N2O5 → 4NO2 + O2

13.   Jawaban: c Laju reaksi N2 : laju reaksi H2 =

Laju reaksi penguraian N2O5 = 3 × 10–6 mol L–1 s–1

Laju reaksi N2 =

Laju reaksi pembentukan NO2

v N =

= =

4 2 4 2

 × laju reaksi penguraian N2O5  × 3 × 10–6

= 6 × 10–6 mol L–1 s–1 Jadi, laju pembentukan NO2  adalah 6 × 10–6 mol L–1 s–1. 9.   Jawaban: c Laju reaksi dapat dinyatakan sebagai berkurangnya konsentrasi pereaksi (A dan B) per satuan waktu atau bertambahnya konsentrasi hasil reaksi (C dan D) per satuan waktu. 10.   Jawaban: e Grafik a menyatakan reaksi orde 1, yaitu laju reaksi berubah secara linear. Grafik b menyatakan reaksi orde 0, yaitu laju reaksi tidak dipengaruhi oleh konsentrasi larutan. Grafik c menyatakan reaksi orde

1 2

, yaitu laju reaksi berubah secara eksponen-

sial (akar dua). Grafik d menyatakan reaksi orde 2, yaitu laju reaksi berubah secara eksponensial (kuadrat). Grafik e menyatakan reaksi orde –2, yaitu laju reaksi berbanding terbalik secara eksponensial (kuadrat). 11.   Jawaban: a Bom yang meledak dapat dikategorikan reaksi yang berlangsung sangat cepat hanya dalam hitungan sekon. Sementara itu, reaksi pada perkaratan logam, pelapukan kayu, peragian tempe, dan peluruhan zat radioaktif dapat dikategorikan reaksi yang berlangsung lambat. Perkaratan logam dan pelapukan kayu dapat berlangsung dalam hitungan minggu atau bulan. Peragian tempe dapat berlangsung dalam hitungan hari. Peluruhan zat radioaktif dapat berlangsung dalam hitungan jutaan tahun.

1 3

1

2 [B ] 2

v  = k [A]

1

= k (4)2 4 2

= k (16)(2) = 32k  Jadi, laju reaksi akan meningkat 32 kali.

 :

3 2

 · laju reaksi H2

 · v H

14.   Jawaban: b Harga laju reaksi bertambah tiga kali jika suhu dinaikkan 20°C sehingga: a = 20°C b=3 v  = a mol L–1 s–1 jika t 0 = 30°C T 1 = 10°C T 2 = 90°C ∆T 

v 1 = b a v 0 T1−T 0

a

= b

v 0 = 3

10 − 30 20

· a = 3–1 · a =

1 3

a

T2 −T 0

a

v 2 = b = 3

v 0

90 − 30 20

60 20

 · a = 3  · a = 33 · a = 27a

Jadi, laju reaksinya secara berturut-turut adalah 1 3

a dan 27a.

15.   Jawaban: d N2(g ) + 3H2(g ) → 2NH3(g ) v  = k [N2][H2]3  0,9   1,2    4   4 

3

= 2,56 

= 2,56 · 0,225 · 0,027 = 1,55 × 10–2 M s–1 Jadi, harga laju reaksinya adalah 1,55 × 10–2 M s–1. 16.   Jawaban: b Persamaan laju reaksi: v  = k [P ]m[Q ]n. Orde reaksi total merupakan jumlah orde reaksiP  dan Q . Orde reaksi P  dihitung dari percobaan 2) dan 3). v 2 v 3

3,5 × 10−2 7,0 × 10−2

12.   Jawaban: d

1 3

1 2

1 2

=

k  k 

m

n

 [P ]2   [Q ]2       [P ]3   [Q ]3  m

 6,0 × 10−3  =  −2    1,2 × 10 

n

 1,6 × 10−2   −2    1,6 × 10 

m

 1

=    2

1

m

 1  1  2 =  2    

m=1 Orde reaksi Q  dihitung dari percobaan 1) dan 3). v 1 v 3

1, 4 × 10 −1 7,0 × 10−2

=

k  k 

m

n

 [P ]1   [Q ]1       [P ]3   [Q ]3 

 1,2 × 10 −2 =  −2  1,2 × 10

m

   

n

 3,2 × 10 −2   1,6 × 10 −2   

Kimia Kelas XI 

55

2 = (2)n (2)1 = (2)n n=1 Orde reaksi total = m + n = 1 + 1 = 2 Jadi, orde reaksi total reaksi tersebut adalah 2. 17.   Jawaban: e Orde reaksi A, [B 2] tetap → percobaan 1) dan 4). v 1

=

v 4

m

k 

m

6 24

 0,1  =  0,2   

6 24

=    2

1 4

 1 =    2

 1 2  

n

 [A ]1   [B 2 ]1       [ A ]4   [B 2 ]4 

k 

n

 0,1     0,1 

m

 1

m

2

Jadi, persamaan laju reaksinya yaitu v  = k [A] [B ]3.

m

 1

=    2 m=2

20.   Jawaban: d

v 2

6 12 1 2

m

=

n

 [ A ]1   [B 2 ]1       [ A]2   [B 2 ]2 

k  k 

A + 2B  → C  1 1 –

Mula-mula :

Orde reaksi B 2, [A] tetap → percobaan 1) dan 2). v 1

19.   Jawaban: d v = k [A]x [B ]y Jika konsentrasi awal A tetap dan konsentrasi B  diperbesar menjadi 2 kali, kecepatan reaksi menjadi 8 kali semula. v 1 = k [A]x [2B ]y = 8k [A]x [B ]y 2y [B ]y = 8 [B ]y 2y = 8 y=3 Jika konsentrasi B   tetap dan konsentrasi A diperbesar menjadi 3 kali, kecepatan reaksi menjadi 3 kali semula. v 2 = k [3A]x [B ]y = 3k [A]x [B ]y 3x [A]x = 3 [A]x 3x = 3 x=1

Sisa

:

m

 0,1   0,1 n =  0,1   0,2      n

n=1 Persamaan laju reaksi: v  = k [A]2[B 2]. Misal pada percobaan 1) v 1 = k [A]12[B 2]1 6 = k (0,1)2(0,1) 6 = k  · 10–3 6 10−3

 = 6.000

Jadi, harga tetapan laju reaksinya adalah 6.000. 18.   Jawaban: a Berdasarkan data, rumus laju reaksi: ∆T 

v t = (∆v ) 15 v o v t = (3)

∆T  15

1

1

3 4

1 2

1 4

v = k  [A] [B ]2 = k  [

3 4

1 2

] [ ]2 = k  [

Jadi, laju reaksi saat A tinggal

 1 =   2

k =

1

Reaksi : 4 2 4 ––––––––––––––––––––––––––

3 4

3 4

][

1 4

]=

 mol L–1 sebesar

3 k . 16

B. Uraian 1. Volume = 500 mL = 0,5 L M  = 0,3 M mol = M  × V  = 0,3 M × 0,5 L = 0,15 mol Massa CO(NH2)2 = mol × M r = 0,15 mol × 60 g mol–1 = 9 gram Jadi, massa CO(NH2)2 sebesar 9 gram. 2. a.

v o

[Fe] + [CO2]

40 − 25

X = (3)

15

 0,005

15

X = (3)15  · 0,005

[Fe2O3] + [CO]

X = (3)1 · 0,005 = 0,015 M s–1 Jadi, laju reaksi pada suhu 40°C sebesar 0,015 M s–1.

56

Laju Reaksi 

b.

v Fe

 = 2O3

–

d[Fe2O3 ] dt 

3 k  16

 dan v CO = –

d[CO] dt 

c.

v Fe =

d.

v Fe

d[Fe] dt  1

 = 3 2O3

d[CO2 ] dt 

 dan v CO = 2

v CO =

4

1 1 v   = v CO 2 Fe 3 2

dt = 0,4  = 10 sekon

3. Persamaan reaksi: 2SO2(g ) + O2(g ) → 2SO3(g ) a.

Konsentrasi gas SO3 =

0,6  mol 4

L–1

= 0,15 mol v SO = 3

4 dt 

0,4 =

L–1

Jadi, waktu yang diperlukan saat gas Br2 tinggal 8 mol adalah 10 sekon. 5. 2NH3(g )  → N2(g ) + 3H2(g ) a.

d[SO3 ] dt  0,15 − 0

Laju reaksi pembentukan gas N2 dan gas H2 1) Laju reaksi pembentukan gas N2 Mol N2 = 0,6 mol

= 12,5 − 0 –1

–1

= 0,012 mol L  s b.

2SO2 ~ 2SO3 2 2 0,012 0,012 v SO = 0,012

2

2)

Mol H2 =

2

Setelah 5 detik  2NO(g )

+ Br2(g )

→

2NOBr(g )

b.

Mula-mula : 9 mol 12 mol – Reaksi : 4 mol 2 mol 4 mol ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Sisa : 5 mol 10 mol 4 mol

 =

2 1

1,8 5

 = 0,36 M

0,36 20

 = 0,018 M s–1

 × 0,6 = 1,2 mol 1,2 5

Molaritas NH3 = v NH = – 3

d[NH3 ] dt 

 = –

 = 0,24 M 0,24 20

= –0,012 M s–1

Jadi, laju reaksi penguraian NH3 = 0,012 M s–1.

 = 2 M

6. a.

d[NOBr] dt 

 = 0,4 M s–1

Persamaan reaksi: 2H2(g ) + O2(g ) → 2H2O(g ) 2 mol H2O ~ 1 mol O2 0,15 mol H2O ~ 0,075 mol Jadi, konsentrasi gas O2 = = 0,03 mol L–1. 2 Mol H2O ~ 2 mol H2 0,15 mol H2O ~ 0,15 mol H2 Jadi, konsentrasi gas H2

Setelah gas Br tinggal 8 mol  2NO(g )

+ Br2(g )

→

2NOBr2(g )

Mula-mula : 9 mol 12 mol – Reaksi : 8 mol 4 mol 8 mol ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Sisa : 1 mol 8 mol 8 mol

0,075   mol 2,5

L–1

0,15

= 2,5  = 0,06 mol L–1. b.

Laju reaksi pembentukan NOBr mol NOBr = 8 mol

Laju reaksi pembentukan uap air =

8

Molaritas NOBr = 2  = 4 M v NOBr =

 × 0,6 = 1,8 mol

Laju penguraian NH3 Mol NH3 =

Laju reaksi pembentukan NOBr mol NOBr = 4 mol 4 2

0,006 M s–1

Jadi, laju reaksi pembentukan N2  sebesar 0,006 M s–1, sedangkan laju reaksi pembentukan H2 = 0,018 M s–1.

4. Persamaan reaksi:

2 5

3 1

d[H2 ] dt 

v H  =

2

=

0,12  = 20

Molaritas H2 =

v O = 0,006 M s–1

v NOBr =

 =

0,12 M

Laju reaksi pembentukan gas H2

2SO2 ~ 1O2 2 1 0,012 0,006

Molaritas NOBr =

d[N2 ] dt 

v N  =

2

c.

0,6  = 5

Molaritas N2 =

0,15mol 2,5L

8 sekon

2H2 2

d[NOBr] dt 

0,0075

+

 = 0,0075 M s–1 O2

→ 2H2O

1

2

0,00375

0,0075

v H  = 0,0075 M s–1; v O  = 0,00375 M s–1 2

c.

2

v H O = 0,0075 M s–1 2

Kimia Kelas XI 

57

7. T 0 t 0 a b t 1

= 10°C = 10 menit = 600 sekon = 10°C =2 = 75 sekon

Pada percobaan 1) v = k  [H2] [NO]2 x = 16,67(0,05)(0,4)2 x = 0,13 Jadi, harga tetapan laju reaksi sebesar 16,67 dan harga x  sebesar 0,13 M s–1.

∆T 

1a b

t 1 =

· t 0

9. Persamaan laju reaksi diperoleh setelah mengetahui orde reaksi setiap reaktan. Misal, persamaan laju reaksi: v = k [F2]m [ClO2]n. a. Orde reaksi F2  dihitung dari percobaan 1) dan 2)

T1−T 0

1

a

t 1 = b

1 2

75=

T 1−10

=

1 2

=

1 2

 1   = 2

1 2

75 600 1 8 3

T 1 − 10

10

· t 0

10

· 600

v 1

T 1−10

10

1, 2 × 10 −3

T 1−10

10

4,8 × 10 −3 10

=3

m

k   [H2 ]3

k  [H2]m [NO]n

n

  [NO]3  =     k   [H2 ]4   [NO]4 

1 2

m

Orde reaksi terhadap NO, H2 tetap → percobaan 2) dan 3).

1 4

k   [H2 ]2

m

k   0,15 

m

n

  [NO]2      k   [H2 ]3   [NO]3   0,1      k   0,15   0,2 

n

n

 1

=   2

n=2 Jadi, rumus laju reaksinya adalah v = k [H2] [NO]2. Misal pada percobaan 2) v = k  [H2] [NO]2 0,025 = k (0,15)(0,1)2 0,025 = k (0,0015) k = 16,67

58

b.

Orde reaksi ClO2 dihitung dari percobaan 1) dan 3) v 1 v 3

1, 2 × 10−3 2,4 × 10−3

=

k  k 

m

n

 [F2 ]1   [ClO2 ]1       [F2 ]3   [ClO2 ]3  m

 0,01   0,1 n =  0,01   0,2      n

 1

=   2 n

Persamaan laju reaksi: v = k [F2]m[ClO2]n

m=1

=

m=1

n=1

m

0,025 0,1

m

 1  1  2 =  2    

 1 =    2

v 3

n

 0,1     0,1 

m

1

 0,2  =     k   0,30   0,2 

=

m

=    4

1 2

n

k   0,15 

v 2

 0,01  =  0,04   

1

Orde reaksi terhadap H2, NO tetap → percobaan 3) dan 4).

0,1 0,2

n

 1  1  4 =  4    

8. Misal persamaan laju reaksi: v  =

v 4

k 

m

 [F2 ]1   [ClO2 ]1       [F2 ]2   [ClO2 ] 2 

 1

1 4

T 1−10

T 1 – 10= 30 T 1 = 40°C Jadi, suhu saat reaksi selesai dalam waktu 75 sekon adalah 40°C.

v 3

=

v 2

k 

Laju Reaksi 

= k [F2]1[ClO2]1 = k [F2][ClO2] 10. 4NH3(g ) + 5O2(g ) → 4NO(g ) + 6H2O() Misal persamaan laju reaksi: v  = k  [NH3]x [O2]y Jika [O2] diperbesar 2 kali dan [NH3 ] tetap, kecepatan menjadi 8 kali semula. v 1 = k  [NH3]x [2O2]y = 8k  [NH3]x [O 2]y [2O2]y = 8 [O2]y 2y [O 2]y = 8 [O2]y 2y = 8 y=3 v 2 = k  [3NH3]x [3O2]y = 81k  [NH3]x [O 2]y [3NH3]x [3O2]y = 81 [NH3]x [O2]y 3x [NH3]x 3y [O 2]y = 81 [NH3]x [O2]y

3x 3 y = 81 3x 33 = 81 3x · 27 = 81 3x = 3 x=1 Jadi, persamaan laju reaksinya yaitu: v  = k  [NH3] [O2]3 Jika dalam ruang 1 liter direaksikan 0,7 mol NH3 dengan 0,5 mol O2, reaksi berlangsung selama 400 sekon. v = k  [NH3] [O2]3 1 t 

Jika dalam ruang tersebut direaksikan 2,8 mol NH3 dengan 1 mol O2, waktu yang diperlukan sebagai berikut. v = k  [NH3] [O2]3 1 t 

1 t 

= k  [NH3] [O2]3 = 0,0286(2,8)(1)3

t = 12,5 sekon Jadi, waktu yang diperlukan jika reaksi terjadi antara 2,8 mol NH3 dengan 1 mol O2 yaitu 12,5 sekon.

= k  [NH3] [O2]3  0,7   0,5      1   1 

3

1 400

= k 

1 400

= k (0,7)(0,125)

k = 0,0286

A. Pilihan Ganda 1.   Jawaban: b Tumbukan efektif dapat terjadi apabila tumbukan antarpartikel pereaksi atau reaktan berlangsung sempurna. Tumbukan efektif akan menghasilkan produk reaksi serta memiliki energi yang lebih besar daripada energi pengaktifan. Semakin kecil harga energi pengaktifan, semakin efektif tumbukan berlangsung dan semakin cepat reaksi berlangsung. 2.   Jawaban: b

   i   g   r   e   n    E

X = Ea Pereaksi

Y = ∆H Hasil reaksi

Koordinat Reaksi

Grafik tersebut menjelaskan bahwa reaksi terjadi dengan melepaskan kalor. Energi hasil reaksi lebih kecil daripada energi pereaksi sehingga ∆H berharga negatif (∆H = –). Reaksi tersebut merupakan reaksi eksoterm. Y merupakan harga perubahan entalpi (energi yang dibebaskan). X merupakan energi pengaktifan. Reaksi berlangsung jika energi pengaktifan dapat terlampaui. Jika energi pengaktifan rendah, pada suhu rendah reaksi sudah dapat berlangsung. Namun, jika energi pengaktifan tinggi, reaksi hanya dapat berlangsung jika suhu  juga tinggi.

3. Jawaban: d Katalis merupakan zat yang dapat mempercepat reaksi dengan memberikan jalan lain dengan energi pengaktifan (Ea) lebih rendah. Berdasarkan data tersebut dapat diketahui bahwa reaksi yang berlangsung dengan katalis akan menghasilkan banyak gelembung gas. Dengan demikian, zat yang bertindak sebagai katalis berupa ion Co2+ dan Fe3+. 4.   Jawaban: a Reaksi dapat berlangsung lebih cepat jika zat yang direaksikan memiliki luas permukaan dan konsentrasi yang lebih besar. Luas permukaan yang besar dimiliki oleh zat yang bentuknya lebih kecil. Dengan demikian, reaksi yang berlangsung paling cepat berdasarkan data tersebut adalah percobaan 1) karena logam Fe berbentuk serbuk dengan konsentrasi HCl paling besar. 5.   Jawaban: e Perbedaan pada percobaan 1) dan 3) adalah bentuk zat P  (konsentrasi dan suhu tetap). Pada percobaan 1) zat P  berbentuk serbuk, sedangkan percobaan 3) berbentuk kepingan. Hal ini berarti faktor yang memengaruhi laju reaksi adalah luas permukaan. 6.   Jawaban: e Kayu berbentuk balok memiliki bentuk yang lebih kecil daripada kayu berbentuk gelondongan. Semakin kecil bentuk kayu, luas permukaannya semakin besar. Dengan demikian, kayu berbentuk balok akan lebih mudah dibakar (bereaksi) daripada Kimia Kelas XI 

59

kayu berbentuk gelondongan. Sementara itu, suhu yang tinggi, konsentrasi yang besar, dan adanya katalis akan mempercepat laju reaksi. Tekanan dapat berpengaruh pada laju reaksi untuk reaksi kesetimbangan. 7.   Jawaban: a Kenaikan suhu mengakibatkan energi kinetik molekul-molekul pereaksi bertambah. Kondisi ini memungkinkan pereaksi untuk lebih banyak bertumbukan sehingga reaksi dapat terjadi lebih cepat. 8.   Jawaban: c Reaksi antara HCl dengan Na2S2O3 menghasilkan endapan belerang dengan reaksi sebagai berikut. Na2S2O3(aq ) + 2HCl(aq ) → 2NaCl(aq ) + S(s ) + SO2(g ) + H2O() Pembentukan belerang semakin cepat jika reaksi berlangsung cepat. Reaksi berlangsung lebih cepat  jika konsentrasi pereaksi besar (volume larutan kecil) dan reaksi berlangsung pada suhu tinggi. Penambahan air pada reaktan akan memperkecil konsentrasi sehingga kecepatan reaksi berkurang. Jadi, pada reaksi di atas, endapan belerang akan cepat terbentuk pada 10 mL HCl 2 M + 10 mL Na2S2O3 1 M pada suhu 45°C. 9. Jawaban: e a=3 n=

80°C − 20°C 20°C

 = 3

v t = an . v 0 1 t 

1 t 

1 t 

1 t 

= an .

1 t 0

= 33 .

1 9

= 27 .

1 9

=3

t  =

1  menit 3

Jadi, waktu yang diperlukan untuk berlangsungnya o

reaksi pada suhu 80 C adalah

1  menit. 3

10.   Jawaban: d Katalis berfungsi membantu mempercepat terbentuknya molekul kompleks teraktivasi dengan cara mengefektifkan tumbukan antarpereaksi. Akibatnya, tahap-tahap reaksi akan bertambah dan energi pengaktifan turun. 11.   Jawaban: c Katalis adalah zat yang berfungsi mempercepat laju reaksi tanpa mengalami perubahan tetap dalam reaksi tersebut. Zat yang berfungsi sebagai katalis akan terbentuk kembali dengan jumlah yang sama pada akhir reaksi seperti zat C . 60

Laju Reaksi 

12.   Jawaban: d a=2 n=

75°C − 35°C 10°C

 = 4

v  = an . v 0 v  = 24 . v 0 = 16v 0 Jadi, laju reaksi meningkat 16 kali. 13.   Jawaban: d Dalam dunia industri, penggunaan katalis untuk mempercepat proses kesetimbangan reaksi. Jika kesetimbangan cepat tercapai, produk semakin mudah terbentuk sehingga lebih menguntungkan. 14.   Jawaban: e Pengaruh luas permukaan bidang sentuh untuk mempercepat laju reaksi hanya berlaku pada zat padat. Kalsium karbida adalah zat padat yang jika direaksikan dengan air akan menghasilkan gas asetilen. Semakin kecil ukuran kalsium karbida, semakin cepat terbentuk gas asetilen. 15.   Jawaban: c Laju reaksi percobaan (1) terhadap (2) dipengaruhi oleh suhu dan pengadukan karena ukuran partikel padatan (luas permukaan) sama, sedangkan perlakuan suhu dan ada tidaknya pengadukan berbeda. Laju reaksi percobaan (1) terhadap (3) dipengaruhi oleh suhu, pengadukan, dan luas permukaan karena perlakuan suhu, pengadukan, dan ukuran partikel padatan berbeda. Laju reaksi percobaan (2) terhadap (3) hanya dipengaruhi oleh luas permukaan karena ukuran partikel padatan berbeda, sedangkan perlakuan suhu dan ada tidaknya pengadukan sama. Laju reaksi percobaan (3) terhadap (5) hanya dipengaruhi oleh pengadukan karena perlakuan ukuran partikel padatan dan suhu sama, sedangkan perlakuan ada tidaknya pengadukan berbeda. Laju reaksi percobaan (4) terhadap (5) hanya dipengaruhi oleh suhu karena perlakuan ukuran partikel padatan dan ada tidaknya pengadukan sama, sedangkan suhunya berbeda. B. Uraian 1. Bentuk padatan reaktan berpengaruh terhadap laju reaksi karena bentuk padatan reaktan berhubungan dengan luas permukaan. Padatan berbentuk serbuk permukaan bidang sentuhnya lebih luas dibanding dengan padatan berbentuk kepingan/bongkahan. Semakin luas permukaan bidang sentuh reaktan, semakin banyak frekuensi tumbukan sehingga kemungkinan terjadinya tumbukan efektif juga semakin banyak. Dengan demikian, semakin kecil ukuran partikel reaktan, laju reaksi semakin cepat.

2. Pada kedua reaksi terdapat perbedaan perlakuan berupa ada tidaknya katalis, bentuk partikel logam tembaga, dan konsentrasi larutan HCl. Sementara itu, suhunya sama. Dengan demikian, faktor-faktor yang memengaruhi laju reaksi pada kedua gambar tersebut berupa katalis, luas permukaan, dan konsentrasi. 3. Percobaan 1) terhadap 2)  Pada percobaan 1) terhadap 2) hanya dipengaruhi oleh luas permukaan zat karena bentuk partikel CaCO3 berbeda, sedangkan konsentrasi HCl dan suhunya sama. Percobaan 2) terhadap 4)  Pada percobaan 2) terhadap 4) hanya dipengaruhi oleh konsentrasi karena konsentrasi HCl berbeda, sedangkan suhu dan bentuk partikel CaCO3 sama. Percobaan 3) terhadap 5)  Pada percobaan 3) terhadap 5) dipengaruhi oleh luas permukaan dan suhu karena bentuk partikel CaCO3 dan suhunya berbeda, sedangkan konsentrasi larutan HCl sama. 4. a. b.

Besi oksidasi (FeO) digunakan sebagai katalis dalam industri pembuatan amonia. Vanadium pentaoksida (V2O5) digunakan sebagai katalis dalam industri pembuatan asam sulfat.

c.

d.

e.

Gas NO dan NO2  digunakan untuk mempercepat reaksi pada pembuatan asam sulfat dengan cara bilik timbal. Larutan kobalt(II) klorida (CoCl2) dan larutan besi(III) klorida (FeCl3) digunakan untuk mempercepat reaksi pada penguraian hidrogen peroksida. Batu kawi (MnO2) digunakan untuk mempercepat reaksi penguraian kalium klorat.

5. Laju reaksi pada suhu 10oC a=3 n=

10°C − 30°C 20°C

 = –1

v  = an . v 0 v = 3–1 . b =

1 b 3

mol L–1 s–1

Laju reaksi pada suhu 90oC a=3 n=

90°C − 30°C 20°C

 = 3

v = an . v 0 v = 33 . b = 27b mol L–1 s–1 Jadi, nilai laju reaksi pada suhu 10oC sebesar

1 b 3

mol L–1 s–1 , sedangkan pada suhu 90oC sebesar 27b mol L–1 s–1.

Kimia Kelas XI 

61

  m   a    l   a    d   s   p    i    l   u   a   i    d    t   a   H    K   k   n   u   a   l   n   h   a   r    k   e   a    P   M

   f    i    t    k   e    f    E   n   a    k   u    b   m   u    T

   i   s    k   a   e    R   u    j   a    L

  n   j   u   a   a    d   L   n  n   a   a   r   i   a   t   r   i    l   s   o  e   g   k   m  n  a   e   e   e    K   P   R

   )      M    (   n   a   r   a    l   o   m   e    K

62

Laju Reaksi 

   )     v    (    i   s    k   a   e    R   u    j   a    L   n   a    i    t   r   e   g   n   e    P

   i   s    k   a   e    R   e    d   r    O   n   a    d    i   s    k   a   e    R   u    j   a    L   n   a   a   m   a   s   r   e    P

   )      k    (    i   s    k   a   e    R   u    j   a    L   n   a   p   a    t   e    T

   i   s    k   a   e    R   e    d   r    O

   i   s    k   a   e    R   u    j   a    L   n   a   a   m   a   s   r   e    P    l   e    b   a    i   r   a    V

   i   s   a   r    t   n   e   s   n   o    K

  n   a   a    k   u   m   r   e    P   u   s   a    h   u   u    L    S

  n   a    f    i    t    k   a   g   n   e    P    i   g   r   e   n    E

  g   j   u   n   a   a   L   y   i   r    h   o   u    t    k   r   a   a   g    F      i   r   n   e   s   o    k    t   m    k   e   a   e   a    F   M    R

  n  g   j   u   a   n    d  a   a    L   n  y   i   a   r   h    k   o   u   t   u    b   k   r   a   a   m    F  g   u     i    T  r   n   s   o  e   k    i   r   t   m    k   o   e   a   e   e   a    T   F   M    R

  s    i    l   a   i   r    t    t   a   s    K  u    d   n   I   n   a   n   m   a   a   r    l   e   a    P   d

  s    i    l   a    t   a    K

A. Pilihan Ganda

5.   Jawaban: d Persamaan reaksi:

1.   Jawaban: a Mol KOH = V  KOH × M  KOH =

250 1.000

N2O5(g)   2NO2(g) +

 × 0,1 M = 0,025 mol

vN

2O5

Massa KOH = mol KOH × M r KOH –1

= 0,025 mol × 56 gram mol = 1,4 gram Jadi, massa kristal KOH sebanyak 1,4 gram. 2.   Jawaban: c ρmadu = 1,4 gram/cm3 = 1,4 gram/1 mL = 1,4 gram/10–3 L = 1.400 gram/L Dalam 1 liter larutan madu terdapat 1.400 gram madu. Massa glukosa =

35 100

 × massa madu

=

35 100

 × 1.400

=

massa glukosa M r glukosa

=

Laju pembentukan gas O2 =

1  × 2

vN

=

1  × 2

(2,5 × 10–5)

6.   Jawaban: d Persamaan laju reaksi v  = k  [A]2. Berdasarkan persamaan tersebut, orde reaksi A adalah dua, sedangkan orde reaksi B   adalah nol. Dengan demikian, laju reaksi dipengaruhi oleh perubahan konsentrasi A  saja. Laju reaksi hasil reaksi AB  tidak memengaruhi laju reaktan. Koefisien pereaksi A (satu) tidak sama dengan orde reaksinya (dua).

v 1

180 gram mol−1

v 2

0,04 0,08

n

 [Br2 ]1  =     k   [NO]2   [Br2 ] 2  m

n

 0,1      k   0,2   0,2  1 2

 1

n

=   2 n=1

2,7 mol 1L

= 2,7 M Jadi, molaritas glukosa dalam madu 2,7 M.

Orde reaksi NO → percobaan 1 dan 3. v 1 v 3

3.   Jawaban: e 0,04 0,96

1.000 V 

= 0,2 mol ×

m

k   [NO]1 

k   0,2 

=

mol glukosa volume larutan

M  Mg(OH)2 = mol ×

2O5

= 1,25 × 10–5 Jadi, laju pembentukan gas O2   sebesar 1,25 × 10–5 mol L–1 s–1.

490 gram

= 2,72 mol ≈ 2,7 mol M glukosa =

 = 2,5 × 10–5 mol L–1 s–1

7.   Jawaban: d Orde reaksi Br2, konsentrasi NO tetap →  percobaan 1 dan 2.

= 490 gram Mol glukosa =

1 O (g)  2 2

1.000 400

 L–1

= 0,5 mol L–1 = 0,5 M Jadi, konsentrasi Mg(OH)2 yang dibuat adalah 0,5 M. 4.   Jawaban: d Laju reaksi merupakan pengurangan konsentrasi pereaksi atau mol pereaksi tiap liter tiap satuan waktu. Dapat juga diartikan sebagai penambahan konsentrasi produk atau mol produk tiap liter tiap satuan waktu.

k   [NO]1

m

=

m

n

  [Br2 ]1  = k   [NO]   [Br ]  3   2 3   n

k   0,2 

 0,1      k   0,4   0,3  m

1 24

 1 =   2

3 24

=   2

 1 3  

m

 1

m

 1  1   =   8 2

m=3 Jadi, orde reaksi totalnya 1 + 3 = 4.

Kimia Kelas XI 

63

8.   Jawaban: a v  = k [NO]2[O2] = 125(2 × 10–3)2(3 × 10–3) = 1,5 × 10–6 M s–1 Jadi, laju reaksi 1,5 × 10–6 M s–1.

n=1 Persamaan laju reaksi: v  = k [A]2[B ]

9.   Jawaban: e Orde reaksi B , [A] dan [C ] tetap → percobaan 2) dan 3). v 2 v 3

0,025 0,050 1 2

=

k   A2

m

n

  B2   C 2         A3   B3   C 3  

k

m

=

o

n

k   0,10 

o

 0,10   0,05        k   0,10   0,20   0,05 

 1 =   2

n

Pecobaan 1) v  = k [A]2[B ] 6 = k (0,2)2(0,2) 6

6 = k  · 0,04 · 0,2 → k  = 0,008  = 750 Pecobaan 4) v  = k [A]2[B ] = 750(0,4)2(0,2) = 750(0,16)(0,2) = 24 M s–1 Jadi, harga x  = 24. 11.   Jawaban: b Orde reaksi H+, [BrO3–] dan [Br–] tetap → percobaan 2) dan 4)

n=1 Orde reaksi C , [A] dan [B ] tetap → percobaan 1) dan 2). v 1 v 2

0,100 0,025

=

k   A1

m

n

  B1   C 1         A2   B2   C 2  

k

m

1 1

1 100 1 50

4 = 2o

v 4

0,050 0,400 1 8 1 8

=

m

n

  B3   C 3         A4   B4   C 4  

k

m

=

n

k   0,10  m

m

 1

 1 2  

o

 1

2

k  =

Jadi, persamaan laju reaksinya adalah v  = k [A][B ][C ]2. 10.   Jawaban: b Misal persamaan laju reaksi v  = k [A]m[B ]n. Orde reaksi A, [B ] tetap → percobaan 1) dan 5). v 5

 =

k  k 

n

 0,2   0,2   0,6      0,2  m

 0,2 

6 54

m

 1

1

 1

2

m

 1

 =   →  =   →    =   9 3 3 3  0,6  m=2 Orde reaksi B , [A] tetap → percobaan 1) dan 2). v 1 v 2

6 12

64

m

 =

k  k 

 0, 2 

 1

n

Laju Reaksi 

[A]

o

2

=

5,0 × 10 −7 mol L−1 s −1

( 0,2molL−1 )

2

13.   Jawaban: d Orde reaksi NO, H2 tetap → reaksi 1) dan 2). v 1 v 2

0,5 2 1 4

 1 2  

2

n

1

n

1

1

1

m

=

n

k   [NO]1 

 [H2 ]1      k   [NO]2   [H2 ]2  m

=

n

k   0,5 

 0,5      k   1,0   0,5  m

 0,5 

=    1,0  m

 1 =   2

m=2 Orde reaksi H2, [NO] tetap → reaksi 2) dan 4). v 4

       =   → 2  =   →    =   0, 4 2 2 2   1

v 

v 2

 0,2   0,2     0,2   0,4    n

o

= 125 × 10–7 mol–1 L s–1 = 1,25 × 10–5 mol–1 L s–1

m=1

v 1

 0,01 

12.   Jawaban: b Rumus laju reaksi: v  = k [A]2

o

=     2 2

m

o

 0,24   0,01        k   0,8   0,24   0,02 

Jadi, orde reaksi H+ adalah 1.

o

 0,20   0,05        k   0,20   0,20   0,10 

 1 =   2

n

k   0,8 

o

=   2 o=1

Orde reaksi A → percobaan 3) dan 4). k   A3

 [H+ ]2   [H+ ]  4  

=    0,02 

1 2

o=2

v 3

=

t 4

o

n

 [Br − ]2   [Br − ]  4  

m

t 2

 0,10   0,10  =       k   0,10   0,10   0,05 

m

  =  − k   [BrO3 ]4  −

v 4

o

n

k   0,10 

k   [BrO3 ]2

v 2

2 6

=

k   [NO]2 m

=

m

n

  [H2 ]2      k   [NO]4   [H2 ]4  k   1,0 

n

 0,5      k   1,0   1,5 

1 3

16.   Jawaban: d

n

 0,5  =    1,5 

1

n

 1  1 3 = 3    

n=1 Jadi, persamaan laju reaksinya adalah v  = k [NO]2[H2]. Reaksi 1) v = k [NO]2[H2] 0,5 = k (0,5)2 (0,5) k = 4

v 3

x 4x

=

k  k 

 [CO]1   [CO]   3

 (0,2)  =   k   (0,4)  k 

m

n

 [O 2 ]1   [O ]   2 3  (0,1)     (0,1)   

n

→

PQ 2 –

1

2

1

3 4

2 4

1 4

v = k [P ][Q ]2

12 64

2

k  =

3 k  16

Jadi, laju reaksi saat konsentrasi P   tinggal adalah

3 k  M 16

3 4

 M

s–1.

17.   Jawaban: b a = 10°C, n = 2 T 1 = 40°C → v 1 = x mol L–1 s–1 T 2 = 10°C → v 2 = . . .? T 3 = 80°C → v 3 = . . .? ∆T 

v 2 = n

a

v 1

10 − 40 10

 · x = 2–3 x =

1 8

x mol L–1 s–1

∆T 

v 3 = n

m

 1  1   =   4 2

=2

m

 1  1   =   2 2

a

 · v 1

80 − 40 10

 · x = 24x = 16x mol L–1 s–1

Jadi, reaksi yang berlangsung pada suhu 10°C dan 80°C mempunyai laju reaksi

m=2 Orde reaksi [O2], [CO] tetap → percobaan 1) dan 2) m

v 2

 [CO]1  =   k   [CO] 2 

x 3x

 (0,2)   = k   ( 0,2 ) 

k 

k 

m

n

 [O 2 ]1   [O ]   2 2

 0,1   0,3   

n

n

 x   0,1    =    3x   0,3  1

:

=2

 x   0,2    =    4x   0,4 

v 1

Sisa

v =

m

2

2Q  1

Reaksi : 4 4 4 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––

3 2

14.   Jawaban: b Misal persamaan orde reaksi: v  = k [CO]m[O2]n. Menentukan rumus laju reaksi: Orde reaksi [CO], [O2] tetap → percobaan 1) dan 3) m

+

v = k    4  4

Reaksi 3) v = k  [NO]2[H2] = 4 (1,5)2 (1,0) = 9 M s–1 Jadi, harga X  adalah 9 M s–1.

v 1

P  1

Mula-mula :

n

 1  1   =    3 3

n=1 Jadi, rumus laju reaksi yaitu v  = k [CO]2[O2]. Jika [CO] = 0,3 M dan [O2] = 0,2 M, v  = k (0,3)2(0,2). 15.   Jawaban: a Laju reaksi pembakaran logam magnesium di udara dipengaruhi oleh suhu udara, bentuk magnesium, dan konsentrasi oksigen.

16x mol L–1 s–1.

1 8

x mol L–1 s –1 dan

18.   Jawaban: d Laju reaksi 4) dan 5) hanya dipengaruhi oleh ukuran (luas permukaan partikel). Hal ini karena jumlah CaCO3 dan konsentrasi HCl antara kedua gelas sama. Akan tetapi, ukuran CaCO3 pada gelas 4) berupa kepingan kecil, sedangkan CaCO3 pada gelas 5) berupa kepingan besar. Laju reaksi 1) terhadap 2) dipengaruhi oleh jumlah dan ukuran CaCO3 karena jumlah dan ukuran par tikel CaCO3 pada kedua gelas berbeda, sedangkan konsentrasi HCl sama. Laju reaksi 2) terhadap 3) dipengaruhi oleh ukuran dan jumlah CaCO3 karena konsentrasi HCl sama, yaitu 1 M. Ukuran CaCO 3   yang ditambahkan pada gelas 2) berbentuk kepingan kecil sebanyak 3 gram, sedangkan pada gelas 3) berupa serbuk sebanyak 2 gram. Laju reaksi 3) terhadap 4) dipengaruhi oleh ukuran dan konsentrasi. Jumlah (massa) CaCO3   yang ditambahkan sama yaitu 2 gram, hanya saja pada

Kimia Kelas XI 

65

gelas 3) CaCO3 berupa serbuk dan konsentrasi HCl 1 M, sedangkan pada gelas 4) CaCO3 berupa kepingan dan konsentrasi HCl 2 M. Laju reaksi 5) terhadap 1) hanya dipengaruhi oleh konsentrasi karena jumlah (massa) CaCO3  yang dilarutkan sama (2 gram). Begitu pula dengan ukuran CaCO3 yang ditambahkan, yaitu berbentuk kepingan besar. Keduanya hanya dibedakan oleh konsentrasi larutan HCl. 19.   Jawaban: b a=2 t 0 = 10 menit = 600 sekon n  =

50°C − 10°C 10°C

 = 4

v = an · v o 1 t 

1 t 

1 t 

= an ·

1

23.   Jawaban: d Reaksi pada grafik merupakan reaksi eksoterm karena entalpi produk lebih kecil dari entalpi reaktan dengan perubahan entalpi sebesar 15 kJ. Energi pengaktifan reaksi sebesar 35 kJ.

t 0

= 24 ·

1 600

= 16 ·

1 600

t = 37,5 sekon Jadi, waktu yang diperlukan untuk reaksi berlangsung pada suhu 50oC adalah 37,5 sekon. 20.   Jawaban: b Laju reaksi dapat ditentukan dengan mudah melalui pengukuran laju pembentukan CO2. Gas CO2 yang terbentuk ditampung pada alat buret yang mempunyai ukuran volume sehingga volume gas CO2 dapat ditentukan. Percobaan dapat dilakukan dengan rangkaian alat seperti gambar berikut. Gas CO2 Statif Buret Gelas beaker  HCl Batu pualam

Air

Terbentuknya gas CO2 akan menekan air sehingga air turun. Volume gas CO2 dapat teramati melalui angka yang tertera pada buret. 21.   Jawaban: d Jika pada suatu reaksi kimia suhu dinaikkan maka kenaikan suhu tersebut akan mengakibatkan energi kinetik zat-zat pereaksi, frekuensi tumbukan zatzat pereaksi, dan frekuensi tumbukan efektif meningkat. Dengan demikian, produk akan semakin cepat terbentuk. Energi pengaktifan akan menurun  jika ada katalis dalam reaksi. Jadi, pernyataan yang benar adalah pernyataan 2), 3), dan 4).

66

Laju Reaksi 

22.   Jawaban: b Proses kontak adalah reaksi antara belerang dioksida dengan oksigen menggunakan katalis platina atau vanadium pentaoksida. Katalis vanadium pentaoksida lebih umum digunakan karena katalis platina mudah diracuni oleh zat-zat pengotor dalam belerang dioksida. Ni digunakan untuk mengkatalis proses hidrolisis pada lemak dalam pembuatan margarin. MnO2 digunakan untuk mengkatalis penguraian KClO3 menjadi KCl dan O2. CuCl2  digunakan untuk mengkatalis reaksi oksidasi HCl oleh O2  dari udara pada proses pembuatan gas klorin menurut cara Deacon. Fe2O3 dan ZnO digunakan untuk mengkatalis reaksi N2 dan H2 pada pembuatan gas NH3 menurut proses Haber-Bosch.

24.   Jawaban: d Butil Hidroksi Anisol (BHA), Butil Hidroksi Toluena (BHT), dan tokoferol (vitamin E) ditambahkan ke dalam bahan makanan kemasan yang mudah mengalami reaksi oksidasi (mengandung lemak atau minyak). Bahan-bahan yang ditambahkan ke dalam makanan tersebut dinamakan antioksidan, yaitu bahan tambahan makanan yang dapat menghambat laju reaksi oksidasi atau penengikan. 25.   Jawaban: b Grafik a merupakan grafik orde nol, yang memiliki persamaan laju reaksi: v  = k [X]0 = k. Grafik b merupakan grafik orde satu, yang memiliki persamaan laju reaksi: v  = k [X]1. Grafik c merupakan grafik orde dua, yang memiliki persamaan laju reaksi: 1

v = k [X]2. Grafik d merupakan grafik orde 2 . Grafik e merupakan grafik orde –2. 26.   Jawaban: c Gas H 2   dihasilkan terbanyak jika Zn yang digunakan berbentuk serbuk dan konsentrasi H2SO4  paling besar. Bentuk serbuk mempunyai luas permukaan lebih besar daripada bentuk kepingan. Dengan demikian, kemungkinan tumbukan yang dihasilkan berupa tumbukan efektif lebih besar. Konsentrasi H2SO4 yang paling besar  juga memungkinkan tumbukan yang dihasilkan berupa tumbukan efektif lebih besar daripada H2SO4  yang konsentrasinya lebih kecil. Reaksi yang akan menghasilkan gas H2 terbanyak pada 10 sekon pertama adalah 2 g Zn (berbentuk serbuk) dengan 30 mL H2SO4 0,5 M.

27.   Jawaban: b Semakin kecil ukuran partikel maka semakin besar luas permukaannya sehingga reaksi dapat berlangsung lebih cepat. Demikian pula, semakin besar konsentrasi zat yang direaksikan, semakin cepat reaksi berlangsung. Dengan demikian, reaksi yang berlangsung paling cepat adalah reaksi 1), sedangkan reaksi yang berlangsung paling lambat adalah reaksi 4).

30.   Jawaban: d Orde reaksi NO, Br2 tetap → percobaan 1 dan 3. v 1 v 3 1

m

1

n

 [NO]2   [Br ]  = k   [NO]   [Br2 ]2  v 3 3    23 m n k   0,1   12   0,10   24  =     k   0,2     0,10  k 

 1  

 6   12  =  

k 

m

m

 0,1    k   0,1 

n

 [Br2 ]1     [Br2 ]2  n

 0,05   0,10   

1

m

 1

m

=

m

k  

n

[NO]1   [Br2 ]1      k   [NO]2   [Br2 ]2  m

n

 0,1  0,1 

=      0,1  0,2 

t 2

1 96 1 48

=   2

48 96

 1 =   2

1 2

 1 =   2

n

 1

n

n

n=1

n

Jadi, persamaan laju reaksinya v  = k [NO]2[Br2].

n

Percobaan 1 v = k [NO]2[Br2]

 1  1 2 =     2  1   2

 1 =   2

1

 [NO]1     [NO]2 

k 

1 4

1

Orde reaksi terhadap [Br2], [NO] tetap →  percobaan 1) dan 2) v 2

=   2

t 1

= 2

k 

24 96

m

v 2

m

=

 1 =   2

v 1

m =1

v 1

1 96 1 24

Orde reaksi Br2, [NO] tetap → percobaan 1 dan 2.

m

 1 2  

n

m=2

 1  1 2 =     2 1

m

=      0,2   0,1

t 3

Orde reaksi terhadap [NO], [Br2] tetap →  percobaan 2) dan 3)

n

[NO]1   [Br2 ]1      [NO] k   3   [Br2 ]3 

 0,1   0,1

t 1

28.   Jawaban: b Misal persamaan laju reaksi: v  = [NO]m[Br2]n.

v 2

=

m

k  

 1  

= 2

n =1 Persamaan laju reaksi: v  = k  [NO] [Br2] Dari percobaan 1 diperoleh k sebagai berikut. v  = k  [NO] [Br2] 6 = k  (0,1) (0,05) k  = 1.200 Jika konsentrasi gas NO = 0,01 M dan gas Br2 = 0,03 M maka: v  = 1.200 (0,01) (0,03) = 0,36 M s–1 Jadi, harga laju reaksi 0,36 M s–1. 29.   Jawaban: a Katalis pada suatu reaksi berfungsi untuk mempercepat reaksi. Reaksi berlangsung cepat ditandai dengan banyaknya gelembung gas. Reaksi ini terjadi pada percobaan 2) dan 4) karena penambahan MnO2 dan CoCl2. Dengan demikian, zat yang berfungsi sebagai katalis adalah ion Mn4+ dan ion Co2+.

1 t 

1 96

= k [NO]2[Br2] = k (0,1)2(0,1)

k = 10,42 Jika [NO] dan [Br2] masing-masing 0,2 mol L–1 maka: 1 t 

1 t 

= 10,42(0,2)2(0,2) = 0,08336

t  = 12 sekon Jadi, waktu yang diperlukan jika [NO] dan [Br2] masing-masing 0,2 mol L–1 adalah 12 sekon. B. Uraian 1. Mol CO(NH2)2 = =

massa CO(NH2 )2 M r  C O(NH2 )2 6 gram 60 gram mol−1

 = 0,1 mol

Kimia Kelas XI 

67

mol CO(NH2 )2 volume larutan

M CO(NH2)2 =

= 0,1 mol ×

1.000 250

L–1 = 0,4 mol L–1

Jadi, konsentrasi larutan urea yang dibuat adalah 0,4 mol L–1.

2)

2. NH3(g ) → N2(g ) + 3H2(g ) a.

Laju reaksi pembentukan N2 Mol N2 = 0,3 mol Molaritas N2 = v N  = 2

d[N2 ] dt 

0,3  = 5

0,06 6

 =

0,06 M

 = 0,01 M s–1

3)

–1

Jadi, laju reaksi pembentukan N2 = 0,01 M s . b.

Laju reaksi pembentukan H2 Mol H2 =

3 1

 × mol N2 =

Molaritas H2 = v H  = 2

d[H2 ] dt 

0,9  = 5

0,18  = 6

 =

3 1

 × 0,3 = 0,9 mol

0,18 M

5. a.

0,03 M s–1

Jadi, laju reaksi pembentukan H2 = 0,03 M s–1. c.

Laju penguraian NH3 Mol NH3 =

2 1

 × mol N2 =

Molaritas NH3 = v NH  = – 3

d[NH3 ] dt 

0,6  = 5

 = –

0,12 6

2 1

 × 0,3 = 0,6 mol

b.

0,12 M  = –0,02 M s–1

Jadi, laju reaksi penguraian NH3 = 0,02 M s–1. 3. a.

[Cl2] tetap, [NO] diperbesar dua kali v 1 = k [NO]2[Cl2] v 2 = k [2NO]2[Cl2] v 2 = 4k [NO]2[Cl2] v 2 = 4v 1 Jadi, laju reaksi jika [Cl2] tetap dan [NO] diperbesar dua kali adalah empat kali semula.

b.

[NO] tetap, [Cl2] diperbesar tiga kali v 1 = k [NO]2[Cl2] v 2 = k [NO]2[3Cl2] v 2 =

3k [NO]2[Cl2]

v 2 = 3v 1 Jadi, laju reaksi jika [NO] tetap dan [Cl2] diperbesar tiga kali adalah tiga kali semula. 4. Misal: v  = k [A]m [B ]n 1) [A] = tetap, [B ] = 2x → v = 4x 4v = k [A]m [2B ]n 4(k [A]m [B ]n) = k [A]m [2B ]n

68

Laju Reaksi 

6.

4(k [A]m [B ]n) = k [A]m · 2n [B ]n 4 = 2n 22 = 2n n=2 [A] = 3x, [B ] = 3x → v = 27x 27v  = k [3A]m [3B ]n 27(k [A]m [B ]n) = k  3m [A]m · 3 n [B ]n 27 = 3m · 32 27 = 3m · 9 3 = 3m  m = 1 Jadi, persamaan laju reaksinya v  = k [A][B ]2. [A] = 0,3 M, [B ] = 0,2 M → v  = 1,2 × 10–1 M s–1 1,2 × 10–1 = k (0,3)(0,2)2 1,2 × 10–1 = k (0,3)(0,04) k = 10 Jadi, harga tetapan laju reaksinya adalah 10 mol–2 L2 s2. Dengan massa yang sama, keping logam besi memiliki ukuran lebih kecil sehingga luas permukaannya lebih besar daripada lempeng logam besi. Oleh karena itu, keping logam besi lebih mudah mengalami reaksi oksidasi (perkaratan) daripada lempeng logam besi. Larutan HCl panas memiliki suhu lebih tinggi daripada larutan HCl dengan suhu kamar. Adanya suhu yang lebih tinggi mengakibatkan laju reaksi lebih cepat. Demikian pula, larutan pereaksi dengan konsentrasi lebih tinggi mengakibatkan reaksi berjalan lebih cepat daripada larutan pereaksi dengan konsentrasi lebih rendah. Dengan demikian, batu kapur lebih cepat habis bereaksi dengan larutan HCl panas dengan konsentrasi 1 M daripada larutan HCl dengan suhu kamar dan konsentrasi 0,5 M. N2O4(g )  2NO2(g )

Mula-mula : 1 – Reaksi : 0,3 0,6 –––––––––––––––––––––––––– Sisa : 0,7 0,6

Laju pembentukan NO2 = + =+ =+

d[NO2 ] dt  0,6mol 10 L

12 sekon 0,06 M 12

= +0,005 M s–1 Jadi, laju pembentukan gas NO2   sebesar 0,005 M s–1.

7. n = 2 a = 10oC T 1 = 30oC → t 1 = 4 menit T 2 = XoC → t 2 = 15 sekon =

6 12 1 4

∆T 

= n

t 2

1

= 2

1 4

4

= 2

1 4

16 = 2 24 = 2 X − 30 10

a

 ×

X − 30 10

 menit

1

 1  1   =   2 2

t 1

1 4

v 4 v 5

X − 30 10 X − 30 10 X − 30 10

=4

8. Katalis homogen yaitu katalis yang mempunyai fase sama dengan fase pereaksi atau katalis yang dapat bercampur dengan pereaksi secara homogen. Contoh: a. Gas NO dan NO2, berfungsi mempercepat reaksi pada pembuatan asam sulfat dengan cara bilik timbal. b. Larutan kobalt(II) klorida (CoCl2) dan larutan besi(III) klorida (FeCl3), berfungsi mempercepat reaksi pada penguraian hidrogen peroksida. Katalis heterogen yaitu katalis yang mempunyai fase berbeda dengan fase pereaksi. Contoh: a. Besi, berfungsi mempercepat reaksi pembuatan amonia melalui proses Haber. b. Batu kawi (MnO2), berfungsi mempercepat reaksi penguraian kalium klorat. c. Vanadium pentaoksida (V2O5), berfungsi mempercepat reaksi pembuatan asam sulfat melalui proses kontak. Rumus umum: v  = k [NO]x[Br2]y y ditentukan berdasarkan percobaan (1) dan (2). v 2

x

 [NO]1   [Br2 ]1  =     k   [NO]2   [Br2 ] 2  k 

=

k  k 

y

x

 [NO]4   [Br2 ] 4   [NO]   [Br ]  5  2 5    (0,2)   (0,3)   

24 54

=

24 54

2 3

x

=  

4 9

2 =  

x

2 2   =   3 3

x

k  k 

x

 (0,5 )     (0,5 ) 

y

y

3

2

X = 70 Jadi, suhu saat reaksi dapat berlangsung selama 15 sekon adalah 70oC.

v 1

y

x ditentukan berdasarkan percobaan 4) dan 5).

X – 30 = 40

9. a.

y

y =1

1

 ×

k 

 1  1   =   2 2

∆T  = T 2 – T 1 = (X – 30)oC 1

=

x

 (0,1)   (0,05) y    (0,1)   (0,10)   

k 

x =2 Jadi, rumus laju reaksinya v  = k [NO]2[Br2]. b.

Orde reaksi terhadap NO = 2, orde reaksi terhadap Br2 = 1, dan orde reaksi total = 2 + 1 = 3.

c.

Ambil salah satu data hasil percobaan, misalnya percobaan 1). v  = k [NO]2[Br2] 6 = k (0,1)2(0,05) 6

k  = 0,0005  = 12.000 mol–2 L2 s2 10. a.

Orde reaksi A, [B ] tetap →  percobaan 2) dan 3). m

n

 A2   B   = k   A   B 2  v 3  3  3 m n 0,02  0,1   0,2  =  0,2   0,2  0,08     v 2

k 

m

 1   m 2  1  1 =   2 2   2 8

= 2

m=2 Orde reaksi B , [A] tetap →  percobaan 1) dan 2). v 1 v 2

0,01 0,02

=

k  k 

m

 A1     A2 

n

 B 1     B 2 

m n  0,1   0,1       0,2 

=  0,1 

Kimia Kelas XI 

69

1 2

n

 1  

b.

Percobaan 1) v  = k [A]2[B ] 0,01 = k (0,1)2(0,1) k  = 10 Jadi, harga tetapan laju reaksinya 10.

c.

Percobaan 4) v  = k [A]2[B ] v  = 10(0,2)2(0,3) v  = 0,12 M s–1 Jadi, harga Y  adalah 0,12 M s–1.

= 2 n

1  1  1   = 2   2

n=1 Jadi, persamaan laju reaksinya adalah v  = k [A]2[B ]

70

Laju Reaksi 

Setelah mempelajari bab ini, siswa mampu: 1. menganalisis faktor-faktor yang memengaruhi pergeseran arah kesetimbangan yang diterapkan dalam industri; 2. menentukan hubungan kuantitatif antara pereaksi dengan hasil reaksi dari suatu reaksi kesetimbangan; 3. merancang, melakukan, menyimpulkan, serta menyajikan hasil percobaan faktor-faktor yang memengaruhi pergeseran kesetimbangan; 4. memecahkan masalah terkait hubungan kuantitatif antara pereaksi dengan hasil reaksi dari suatu reaksi kesetimbangan. Berdasarkan pengetahuan dan keterampilan yang dikuasai, siswa: 1. mensyukuri dan mengagumi keteraturan dan keseimbangan alam di sekitar; 2. memiliki rasa ingin tahu yang tinggi, jujur, terampil, dan proaktif saat melakukan dan menyajikan hasil percobaan faktor-faktor yang memengaruhi pergeseran kesetimbangan.

Reaksi Kesetimbangan Mempelajari

Pergeseran Kesetimbangan dan Faktor-Faktor yang Memengaruhinya

Reaksi Kimia, Kesetimbangan Kimia, dan Tetapan Kesetimbangan

Mencakup • • •

Hubungan Kuantitatif Antara Pereaksi dengan Hasil Reaksi

Mencakup

Reaksi kimia Kesetimbangan Kimia Tetapan Kesetimbangan

• • • •

Asas Le Chatelier Reaksi Kesetimbangan dalam Industri Reaksi Kesetimbangan dalam Tubuh Manusia Reaksi Kesetimbangan dalam Kehidupan Sehari-hari

Mencakup • •

T et ap an dasarkan T et ap an dasarkan

K es et im ba ng an B er Konsentrasi (K c) K es et im ba ng an B er Tekanan Parsial (K p)

Mampu

• • • • •

Menerapkan konsep kesetimbangan kimia untuk mempelajari berbagai peristiwa di sekitar. Menjelaskan faktor-faktor yang memengaruhi pergeseran kesetimbangan. Menentukan nilai tetapan kesetimbangan yang menyatakan hubungan kuantitatif antara pereaksi dengan hasil reaksi. Mensyukuri dan mengagumi konsep kesetimbangan untuk menjaga kesetimbangan di alam. Memiliki rasa ingin tahu, terampil, jujur, dan proaktif dalam berbagai kegiatan.

Kimia Kelas XI 

71

A. Pilihan Ganda 1.   Jawaban: c Suatu reaksi dikatakan setimbang apabila jumlah zat yang terlibat dalam reaksi tidak berubah terhadap waktu. Artinya, laju reaksi ke kanan sama dengan laju reaksi ke kiri. 2.   Jawaban: c Pada kesetimbangan homogen, komponenkomponen di dalamnya mempunyai wujud atau fase sama. Pada reaksi Fe3+(aq ) + SCN(aq )  FeSCN2+(aq ), semua komponennya memiliki fase sama yaitu larutan (aq ). 3.   Jawaban: a Pada keadaan kesetimbangan dinamis reaksi berlangsung terus-menerus ke kanan dan ke kiri dengan laju yang sama sehingga terjadi perubahan secara mikroskopis (perubahan tingkat partikel yang tidak dapat diamati). 4.   Jawaban: d Pada prinsipnya dalam tetapan kesetimbangan baik K c atau K p rumus tetapannya selalu produk dibagi reaktan masing-masing dipangkatkan dengan koefisiennya. Spesi/zat yang terdapat dalam rumus K c hanya fase gas (g ) dan larutan (aq ). Sementara itu, pada K p hanya spesi kimia yang berfase gas (g ). Jadi, persamaan reaksi yang mungkin untuk rumus K c tersebut adalah opsi d. Adapun opsi a, b, dan c merupakan reaksi yang belum setara, sedangkan opsi e jika ditulis tetapan kesetimbangannya: K c =

[CO]3 [CO2 ]3

5.   Jawaban: e Kesetimbangan dinamis adalah reaksi yang berlangsung terus-menerus tanpa henti secara mikroskopis dengan konsentrasi zat terus berubah tergantung arah reaksi. 6.   Jawaban: a Persamaan reaksi: CaCO3(s )  CaO(s ) + CO2(g ) Tetapan kesetimbangan K c  reaksi tersebut ditentukan dari zat berfase gas sehingga harga K c = [CO2]. 7.   Jawaban: e Kesetimbangan Xe(g ) + 3F 2(g )  Xe F 6(g ) merupakan kesetimbangan homogen berwujud gas. Persamaan tetapan kesetimbangan reaksi berasal dari semua zat yang terlibat dalam reaksi. K c =

72

[ XeF6 ] [Xe][F2 ]3

Reaksi Kesetimbangan 

8.   Jawaban: a Kesetimbangan CaCO3(s ) + 2H2O(  )  Ca(OH)2(aq ) + H2CO3(aq ) merupakan kesetimbangan heterogen berbagai wujud yaitu padat, cair, dan larutan. Dengan demikian, tetapan kesetimbangannya ditentukan dari zat yang berwujud larutan. K c = [Ca(OH)2][H2CO3] 9.   Jawaban: a Persamaan reaksi setara dari reaksi kesetimbangan tersebut: 2Na2CO3(aq ) + 2SO2(g ) + O2(g )  2Na2SO4(aq ) + 2CO2(g ) Spesi kimia yang ada dalam persamaan kesetimbangan berasal dari spesi kimia yang ada dalam fase gas atau dalam fase larutan. Dengan demikian, tetapan kesetimbangan reaksi pada soal sebagai berikut. K c =

[Na 2SO 4 ]2 [CO 2 ]2 [Na 2CO 3 ]2 [SO 2 ]2 [O 2 ]

10.   Jawaban: a Berdasarkan grafik tersebut, kesetimbangan akan tercapai jika laju pembentukan dan laju penguraian SO3 sama sehingga konsentrasi pereaksi dan hasil reaksi tidak berubah lagi terhadap waktu yaitu t1. Hal ini ditunjukkan oleh bentuk kurva yang mendatar. B. Uraian 1. Reaksi dapat balik (reversible ) adalah reaksi kimia yang berlangsung dua arah. Pereaksi membentuk produk, selanjutnya produk bereaksi kembali membentuk pereaksi. Contoh: H2(g ) + I2(g )  2HI(g ) Reaksi tidak dapat balik (irreversible ) adalah reaksi yang berlangsung satu arah, produk tidak dapat saling bereaksi kembali membentuk pereaksi. Contoh: HCl(aq ) + NaOH(aq )  NaCl(aq ) + H2O() 2. Suatu reaksi berada dalam keadaan setimbang ketika laju reaksi ke kanan sama dengan laju reaksi ke kiri dan konsentrasi reaktan dan produk tidak berubah terhadap waktu. 3. a.

Fe3+(aq ) + CNS–(aq )  Fe(CNS)2+(aq ) Mempunyai kesetimbangan homogen karena zat-zat yang berada dalam reaksi kesetimbangan mempunyai fase atau wujud zat sama, yaitu larutan (aq ).

b.

Al3+(aq ) + 3H2O()  Al(OH)3(s ) + 3H+(aq ) Mempunyai kesetimbangan heterogen karena zat-zat yang berada dalam reaksi kesetimbangan mempunyai fase atau wujud zat yang berbeda, yaitu larutan (aq ), cairan (), dan padat (s ).

c.

NH3(g ) + H2O()  NH4+(aq ) + OH–(aq ) Mempunyai kesetimbangan heterogen karena zat-zat yang berada dalam reaksi kesetimbangan mempunyai fase atau wujud zat yang berbeda, yaitu gas (g ), cairan (), dan larutan (aq ).

4. Kesetimbangan dinamis yaitu reaksi setimbang yang secara makroskopis tidak terjadi perubahan, tetapi secara mikroskopis reaksi berlangsung terus-menerus secara bolak-balik. Contoh kesetimbangan ozon dan oksigen yang terjadi di lapisan stratosfer menyangkut reaksi pembentukan dan penguraian dengan laju yang sama. 2O3(g )  3O2(g ) 5. a.

K c =

[NH3 ]2 [N2 ][H2 ]3

b.

K c = [H+][OH–]

c.

K c =

[H2S]2 [O 2 ]3

d.

K c =

e.

K c = [Ag+][Cl–]

[H2O]2 [SO 2 ]2

[CH3COO ][H ] [CH3COOH]

Kimia Kelas XI 

73

A. Pilihan Ganda 1.   Jawaban: a Jika volume diperbesar, kesetimbangan bergeser ke arah reaksi yang jumlah koefisiennya lebih besar. Jika koefisien di kedua ruas sama, kesetimbangan tidak akan bergeser. Pada persamaan reaksi a  jumlah koefisien ruas kiri sama dengan ruas kanan, yaitu 2. 2.   Jawaban: a Reaksi kesetimbangan: Fe3O4(s ) + 4CO(g )  3Fe(s ) + 4CO2(g ) H = –x kJ Reaksi ke kanan merupakan reaksi eksoterm, sedangkan reaksi ke kiri merupakan reaksi endoterm. Berdasarkan persamaan reaksi tersebut, kesetimbangan akan bergeser ke kanan  ji ka di ta mb ah CO da n su hu di tu ru nk an . Sementara itu, perlakuan volume diperkecil dan tekanan diperbesar tidak akan menggeser kesetimbangan karena jumlah koefisien molekul gas pereaksi sama dengan jumlah koefisien molekul gas hasil reaksi. Adapun penambahan Fe3O4 tidak akan memengaruhi kesetimbangan karena berwujud padat (s ). 3.   Jawaban: e Reaksi pembentukan amonia: N2(g ) + 3H2(g )  2NH3(g )

H

= –92 kJ

Kondisi optimum untuk mendukung terbentuknya amonia sebagai berikut. 1) Memperbesar konsentrasi reaktan. 2) Memperbesar tekanan. 3) Menurunkan suhu. 4) Menambahkan katalis. 5) Memperkecil volume. 6) Memperbesar konsentrasi reaktan. 7) Memisahkan dengan segera gas NH3 yang terbentuk. 4.   Jawaban: d Reaksi kesetimbangan: 2SO2(g ) + O2(g )  2SO3(g ) H < 0 Produk SO3  akan meningkat apabila tekanan dinaikkan sehingga kesetimbangan bergeser ke  jumlah koefisien kecil. Suhu diturunkan agar kesetimbangan bergeser ke arah eksoterm (ke arah produk). Memperbesar konsentrasi reaktan akan mengakibatkan kesetimbangan bergeser ke arah produk. Jika pada kesetimbangan volume diperbesar kesetimbangan justru bergeser ke kiri atau produk terurai kembali menjadi SO2  dan O2. 74

Reaksi Kesetimbangan 

Sementara itu, katalis akan mempercepat laju reaksi ke arah produk sehingga produksi belerang trioksida meningkat. Namun, katalis tidak memengaruhi pergeseran kesetimbangan. Katalis hanya mempercepat terjadinya kesetimbangan. 5.   Jawaban: d Reaksi: C(s ) + H2O(g )  CO(g ) + H2(g ) 



Jumlah koefisien reaksi = 1

Jumlah koefisien reaksi = 2

Jika tekanan diperbesar kesetimbangan akan bergeser ke jumlah koefisien zat gas kecil (ke kiri) sehingga spesi yang berubah yaitu H2O bertambah, sedangkan CO dan H2 berkurang. Adapun C tidak berubah karena berwujud padat (s ). 6.   Jawaban: d Reaksi yang menghasilkan produk lebih banyak, artinya kesetimbangan harus bergeser ke kanan. Jika suhu diturunkan, kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi eksoterm (H negatif). Jadi, reaksi yang menghasilkan produk lebih banyak ketika suhu diturunkan ditunjukkan oleh angka 2) dan 4). Sementara itu, reaksi angka 1) dan 3) akan bergeser ke arah kiri karena reaksireaksi tersebut merupakan reaksi endoterm. 7.   Jawaban: e Reaksi: 6NO(g ) + 4NH3(g )  5N2(g ) + 6H2O(g ) Koefisien ruas kanan: 11 Koefisien ruas kiri: 10 Perlakuan yang menyebabkan kesetimbangan bergeser ke kiri pada reaksi tersebut adalah konsentrasi NH3 diturunkan. Hal ini sesuai dengan hukum Le Chatelier yang menyatakan jika salah satu zat diperkecil maka kesetimbangan akan bergeser ke arah zat yang diperkecil. Sebaliknya,  jika salah satu zat diperbesar maka kesetimbangan akan bergeser dari arah zat yang diperbesar. Opsi c  dan d  akan menyebabkan reaksi bergeser ke kanan. Adapun dilakukan pengenceran sama artinya dengan memperbesar volume (tekanan diperkecil). Jika volume diperbesar, kesetimbangan akan bergeser ke jumlah koefisien besar (ke kanan). Opsi a dan b menyebabkan reaksi bergeser ke kanan. 8.   Jawaban: c Reaksi: 2NO2(g )  2NO(g ) + O2(g )

H

= –62,3 kJ

Reaksi ke kanan berlangsung secara eksoterm ( H = –). Jika temperatur diturunkan maka kesetimbangan akan bergeser ke arah eksoterm

(ke kanan) dan menyebabkan warna cokelat berkurang. Sementara itu, jika suhu dinaikkan reaksi akan bergeser ke endoterm (ke kiri) dan warna cokelat bertambah. 9.   Jawaban: a Reaksi: H2(g ) + Cl2(g )  2HCl(g )

H

= –97 kJ

Harga K dipengaruhi oleh suhu. Apabila suhu dinaikkan, kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi endoterm. Sebaliknya, apabila suhu diturunkan, kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi eksoterm. Pada reaksi tersebut, reaksi ke kanan merupakan reaksi eksoterm, sedangkan reaksi ke kiri merupakan reaksi endoterm. Dengan demikian, kesetimbangan akan bergeser ke arah kiri dan harga K  semakin kecil. 10.   Jawaban: e A2(g)  + 2B(g)   2AB(g)  



 jumlah koefisien = 3

jumlah koefisien = 2

H

= +x kJ

Jika tekanan sistem diperbesar, kesetimbangan akan bergeser ke arah zat yang jumlah koefisiennya lebih kecil. Pada reaksi tersebut, jika tekanan sistem diperbesar maka kesetimbangan bergeser ke arah kanan (hasil reaksi). Dengan demikian,  jumlah partikel pereaksi (A2 dan B) berkurang dan  jumlah par tikel hasil reaksi (AB) bertam bah. Gambar partikel hasil reaksi diwakili oleh • = AB, sedangkan partikel pereaksi diwakili oleh •• = A2 dan = B. Gambar yang menunjukkan kesetimbangan sesaat yang baru adalah gambar e. 11.   Jawaban: c Reaksi: 2SO3(g )  2SO2(g ) + O 2(g ) atau 2SO2(g ) + O2(g )  2SO3(g ) Campuran gas dimampatkan artinya tekanan diperbesar. Jika tekanan diperbesar, kesetimbangan akan bergeser ke arah jumlah koefisien yang kecil yaitu ke arah SO3, sehingga jumlah SO3 bertambah. 12.   Jawaban: e Penambahan air pada kesetimbangan Fe3+(aq ) + SCN–(aq )  FeSCN2+(aq ) berarti menambah volume sistem. Jika volume diperbesar, kesetimbangan akan bergeser ke arah zat yang  jumlah koefisiennya lebih besar, yaitu ke arah reaktan atau Fe3+ dan SCN–. Dengan demikian, konsentrasi ion Fe3+  dan ion SCN–  akan bertambah, warna merah berkurang, dan harga K c tetap karena reaksi kesetimbangan berlangsung pada suhu tetap.

13.   Jawaban: c Reaksi: 2C(g ) + 4H2(g )  2CH4(g ) Koefisien ruas kiri = 6 Koefisien ruas kanan= 2 Jika pada sistem kesetimbangan volume diperkecil, kesetimbangan akan bergeser ke arah jumlah koefisien kecil. Pada reaksi tersebut bergeser ke arah CH4 (ke kanan). Sementara itu, harga K  tetap karena reaksi berlangsung pada suhu tetap. Harga K  berubah hanya jika suhu berubah. 14.   Jawaban: d Pada reaksi kesetimbangan CH3COOCH3(aq ) + H2O()  CH3OH(aq ) + CH3COOH(aq ) jumlah koefisien produk adalah dua, sedangkan jumlah koefisien reaktan adalah satu (H2O berfase cair sehingga tidak dihitung). Jika volume diperbesar (tekanan diperkecil), kesetimbangan akan bergeser ke arah koefisien besar (ke kanan). Konsentrasi CH3OH akan berkurang jika pada kesetimbangan konsentrasi CH3COOH ditambah atau konsentrasi CH3COOCH3 dikurangi. Adapun penambahan konsentrasi CH3 COOH akan menyebabkan reaksi kesetimbangan bergeser ke arah reaktan. 15.   Jawaban: a Reaksi kesetimbangan: 2HCl(g ) +

1 2

O2(g )  H2O(g ) + Cl2(g )

H

= –x kJ

Gas klorin akan meningkat apabila volume diperkecil sehingga kesetimbangan bergeser ke kanan (ke arah produk) serta suhu diperkecil agar kesetimbangan bergeser ke arah eksoterm (ke arah produk). Namun, jika volume dan suhu diperbesar, kesetimbangan justru bergeser ke kiri (ke arah reaktan). Sementara itu, jika konsentrasi reaktan diperkecil (HCl dan O2), kesetimbangan bergeser ke kiri (ke arah reaktan) sehingga produksi gas klorin menurun. B. Uraian 1. Reaksi: 2H2S(g ) + 3O2(g )  2H2O(g ) + 2SO2(g ) 

Jumlah koefisien = 5



jumlah koefisien = 4

Jika tekanan diperbesar (volume diperkecil), kesetimbangan bergeser ke arah reaksi yang mempunyai jumlah koefisien lebih kecil yaitu ke kanan. Hal ini berarti H2O dan SO2 bertambah, sedangkan H2S dan O2 berkurang. 2. Fe2O3(s ) + 3CO(g )  2Fe(s ) + 3CO2(g ) H = +30 kJ Reaksi ke kanan bersifat endoterm, sedangkan reaksi ke kiri bersifat eksoterm. a. Jika suhu dinaikkan, kesetimbangan bergeser ke kanan (endoterm) sehingga Fe dan CO2 bertambah, sedangkan Fe2O3 serta CO berkurang. Kimia Kelas XI 

75

b.

Jika volume diperkecil, kesetimbangan bergeser ke jumlah koefisien zat gas kecil. Akan tetapi, pada reaksi: Fe2O3(s ) + 3CO(g )  2Fe(s ) + 3CO2(g )  3

 3

kesetimbangan tidak bergeser (tetap), sebab  jumlah koefisien gas pereaksi sama dengan  jumlah koefisien gas hasil reaksi. 3. a.

Menyiapkan SO2 dengan membakar belerang di udara atau dengan pemanggangan pirit (FeS), dengan reaksi sebagai berikut. S + O2  SO2 atau 4FeS + 7O2  2Fe2O3 + 4SO2 Gas SO2 dialirkan melalui pipa katalis pada suhu 400°C menurut reaksi sebagai berikut. V2O5

2SO2(g ) + O2(g ) dgggf 2SO3(g ) H2SO4 + SO3  H2S2O7 H2S2O7 + H2O  2H2SO4 b.

76

H = –197 kJ

Kondisi optimum yang diperlukan adalah suhu rendah, tekanan tinggi, konsentrasi SO2 atau O2 dibuat berlebih, dan digunakan katalis V2O5.

Reaksi Kesetimbangan 

4. a.

b.

Penambahan CaCO3 tidak akan menggeser kesetimbangan kimia karena CaCO3  berwujud padat (s) . Cara yang dapat dilakukan agar reaksi bergeser ke kanan sebagai berikut. 1) Suhu dinaikkan. 2) Volume diperbesar. 3) Tekanan diperkecil. 4) Konsentrasi CO2 dikurangi.

5. Pada penambahan NaOH mengakibatkan warna merah pada larutan berkurang. Kristal NaOH berfungsi mengikat ion Fe3+ sehingga untuk menjaga kesetimbangan, ion Fe(SCN)2+  akan terurai kembali menjadi ion Fe3+  dan ion SCN(reaksi bergeser ke kiri). Sementara itu, penambahan akuades (pengenceran) pada larutan menyebabkan volume menjadi besar. Akibatnya, kesetimbangan akan bergeser ke arah  jumlah mol atau jumlah partikel yang lebih besar, yaitu ke arah ion Fe3+ dan ion SCN– (ke arah kiri). Oleh karena itu, warna merah juga berkurang.

A. Pilihan Ganda 1.   Jawaban: b Reaksi: Fe(HCO3)2(s )  FeO(s ) + H2O(g ) + 2CO2(g ) merupakan kesetimbangan heterogen yang melibatkan fase padat (s ) dan gas (g ). Dengan demikian, harga tetapan kesetimbangannya hanya berasal dari zat yang berfase gas (g ). Oleh karena itu, persamaan tetapan kesetimbangannya sebagai berikut.

5.   Jawaban: c Reaksi 1): 2NO(g ) + O2(g )  2NO2(g ) K  = 36 Reaksi 2): NO2(g )  NO(g ) +

1) dan dibagi dua, sehingga harga K =

[SO2] = [O2] =

0,1 mol  = 2L

[SO3] = K c =

[SO 3 ]

[NO2] =

0,2 M

 =

K c =

0,1 M = (0,1)2

2

[SO 2 ]2 [O 2 ]

[N2O4] =

0,05 M

0,2 mol  = 2L

(0,2)2 (0,05)

 = 5

Jadi, harga tetapan kesetimbangan (K c) adalah 5. 3.   Jawaban: e CO(g ) + H2O(g )  CO2(g ) + H2(g ) Mol mula-mula : a a – – 1

1

1

1

3 a 4

3 a 4

1 a 4

1 a 4

Mol terurai : a a a a 4 4 4 4 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Mol setimbang: K c =

[CO2 ][H2 ] [CO][H2O]

 =

1 a 4 3 a 4

× ×

1 a 4 3 a 4

 =

1 9

Jadi, harga tetapan kesetimbangan (K c) sebesar mol volume (L)

[HCl] =

3 mol 1L

[H2] =

0,5 mol 1L

 = 0,5 M

[Cl2] =

0,5 mol 1L

 = 0,5 M

K c = =

 = 3 M

[H2 ][Cl2 ] [HCl]2

(0,5)(0,5)

1 6

.

0,4 mol

1 . 9

0,2  = 2 0,4 = 2

0,1 M

0,2 M

[NO2 ]2 [N2O4 ] (0,2)2 0,1

= 0,4 K p = K c (RT)n R = 0,082 L atm mol–1 K–1 T = 270 K n = jumlah koefisien gas kanan – jumlah koefisien gas kiri =2–1 =1 K p = 0,4(0,082 × 270)1 7.   Jawaban: e N2(g ) + 3H2(g )  2NH3(g ) Mol mula-mula : 0,6 2 – Mol bereaksi : 0,5 1,5 1,0 –––––––––––––––––––––––––––––––––––– Mol setimbang : 0,1 0,5 1,0

4.   Jawaban: b Konsentrasi =

 =

Volume = 2 L

mol volume

0,4 mol  = 2L

1 36

6.   Jawaban: b Reaksi: N2O4(g )  2NO2(g )

2.   Jawaban: e Konsentrasi =

K  = …?

Reaksi 2) merupakan reasi kebalikan dari reaksi

Setimbang: 0,2 mol

K c = [H 2O][CO2]2

1 O (g ) 2 2

nN2

0,1

nH2

0,5

PN = n  × Ptotal =  × 3,2 atm = 0,2 atm 2 1,6 total PH = n  × Ptotal =  × 3,2 atm = 1 atm 2 1,6 total nNH3

1

PNH  = n  × Ptotal =  × 3,2 atm = 2 atm 3 1,6 total K p =

(PNH3 )2

(2)2

 = (0,2)(1)3  = 20 (PN2 )(PH2 )3

Jadi, harga K p reaksi tersebut sebesar 20.

32

Kimia Kelas XI 

77

8.   Jawaban: c 2HI(g )  H2(g ) + I2(g ) Mol mula-mula : 3,2 – – Mol terurai : 1,2 0,6 0,6 –––––––––––––––––––––––––––––––– Mol setimbang : 2 0,6 0,6 

=

mol HI terurai mol HI mula-mula

4=

4=



1 P 6 total

 1 24



1 P 6 total





4 P 5 total

Ptotal

Ptotal = 96 atm

 × 100%

Jadi, tekanan total sistem sebesar 96 atm.

1,2

= 3,2  × 100% = 37,5% Jadi, derajat ionisasi HI () sebesar 37,5%. 9.   Jawaban: d Reaksi kesetimbangan:

11.   Jawaban: d Reaksi kesetimbangan: 2NO(g )  N2(g ) + O2(g ) K p = 45 =

NH4Cl(s )  NH3(g ) + HCl(g )

(PN2 )(PO 2 ) (PNO )2 (PN2 )x y2 45y 2 x

Harga K p diperoleh dari zat berfase gas sehingga K p = (P NH )(PHCl)

PN =

K p = a

Jadi, tekanan parsial gas N2 sebesar

2

3

PNH  = P HCl, karena koefisiennya sama maka: 3

a = (PNH )2



a atm

3

Ptotal = PNH  + PHCl

a  +

mol terurai mol mula-mula

=

mol terurai 2

0,4 =

3

=

a

mol terurai = 0,8

= 2 a atm Jadi, tekanan total dalam wadah sebesar 2 a atm. 10.   Jawaban: c Derajat ionisasi () =

mol terurai mol mula-mula

PCl5 terdisosiasi 20% =

20 100

 =

1 5

Mol mula-mula : 5 – – Mol terurai : 1 1 1 –––––––––––––––––––––––––––––––––––– Mol setimbang : 4 1 1 Tekanan parsial masing-masing gas: nPCl5

4

4

nPCl3

1 6

1 6

PPCl = n  × Ptotal =  × Ptotal = Ptotal 5 6 6 total PPCl = n  × Ptotal = 3 total nCl2

1

 × Ptotal =

1

Ptotal

PCl = n  × Ptotal =  × Ptotal = Ptotal 2 6 6 total

78

(PPCl3 )(PCl2 ) (PCl5 )

Reaksi Kesetimbangan 

2NH3(g)  N2(g ) + 3H2(g ) Mol mula-mula : 1,8 – – Mol terurai : 0,8 0,4 1,2 –––––––––––––––––––––––––––––––––––– Mol setimbang : 1 0,4 1,2 K c =

PCl5(g )  PCl3(g ) + Cl2(g )

K P =

atm.

12.   Jawaban: d

3

PNH  = PHCl =

45y 2 x

[N2 ][H2 ]3 [NH 3 ]2

 =

(0,4 )(1,2)3 12

 = 0,7

13.   Jawaban: e Mol CaCO3 =

massa Mr CaCO3

 =

25 100

 = 0,25 mol

CaCO3(s )  CaO(s ) + CO2(g ) Mol mula-mula : 0,25 – – Mol terurai : 0,05 0,05 0,05 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Mol setimbang : 0,20 0,05 0,05 K c = [CO2] = n

0,05 2

 = 0,025

= koefisien gas kanan – koefisien gas kiri =2–1 =1 K p = K c(RT)n = 0,025(0,082 · 500)1 = 1,025 Jadi, nilai tetapan kesetimbangan (K p) sebesar 1,025.

14.   Jawaban: a Mol N2O5 =

massa M r N2O 5

 =

216 108

= 225 Jadi, nilai K untuk reaksi tersebut sebesar 225.

 = 2 mol

2N2O5(g )  4NO2(g ) + O2(g ) Mol mula-mula : 2

–

2. Reaksi kesetimbangan disosiasi: A2B2(g )  2A(g ) + 2B(g ) Mol mula-mula : n – –

– 1

1

Mol terurai : x  2x   x  2 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Mol setimbang : (2 – x )

Mol terurai : m m m 2 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––

1  x  2

2x 

Mol setimbang : n –

Perbandingan mol N2O5 : O2 = 2 : 3 = (2 – x )mol : 2(

1  x ) 2



x = 6 – 3x  4x = 6 x = 1,5  =

+

H2O(g )   CO2(g ) + H2(g )

mula-mula : x  mol L–1 6 mol L–1 –1 Mol bereaksi : 4 mol L 4 mol L–1 4 mol L–1 4 mol L–1 –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Mol setimbang : (x  – 4) mol L–1 2 mol L–1 4 mol L–1 4 mol L–1

K c =

[CO 2 ][H2 ] [CO][H2O]



0,8 =

(4)(4) (x   4)(2)



0,8 = 0,8 =

 

x  – 4 =



m

1 m 2

n

=

m 2

=

m 2n

 = 0,75

Jadi, derajat disosiasi () N2O5 sebesar 0,75.

CO(g )

m

mol terurai mol mula-mula

= =

15.   Jawaban: c Misalkan jumlah gas CO yang harus ditambahkan = x  mol/L.

m

Konsentrasi pada saat setimbang:

1  x  mol 2

= 3(2 – x )

mol terurai 1,5  = mol mula-mula 2

1 2

1 n

 ×

Jadi, derajat disosiasi gas A2B2 adalah 3.

m 2n

.

COCl2(g )  CO(g ) + Cl2(g ) Mol mula-mula : 0,5 – – Mol terurai : 0,2 0,2 0,2 –––––––––––––––––––––––––––––––––––– Mol setimbang : 0,3 0,2 0,2 K c =

[CO][Cl2 ] [COCl2 ]

0,01 (0,2)(0,2)  = 0,15  = (0,3)

 =

0,067

Jadi, harga tetapan kesetimbangan (K c) sebesar 0,067.

16 2(x   4)

4. Reaksi kesetimbangan:

8

2NaHCO 3(s )  Na2CO3(s ) + H 2O(g ) + CO2(g )

x   4

a mol

8 0,8

a mol

Harga K p diperoleh dari zat berfase gas sehingga K p = (P H O)(PCO )

x = 10 + 4 = 14 mol L–1

2

Jadi, jumlah gas CO yang harus ditambahkan 14 mol L–1.

2

Tekanan parsial masing-masing gas: nH2O

PH

= n  × Ptotal 2O total

B. Uraian 1. Pada suhu 25°C diketahui dua buah reaksi berikut. X + 2YZ  XZ2 + 2Y K = 9 Y + XZ2  YZ + XZ K=5 Berdasarkan reaksi tersebut, tentukan harga K untuk reaksi X + XZ2  2XZ! Jawaban: Reaksi 1): X + 2YZ  XZ2 + 2Y K=9 (tetap)

Reaksi 2): 2Y + 2XZ2  2YZ + 2XZ

K = 25

(dikalikan 2)

=

a 2a

=

3 4

atm

PCO =

3 4

atm

2

K p = (

3 4

)(

 × 1,5 atm

3 4

)=

9 16

Jadi, harga K p untuk reaksi tersebut sebesar

9 16

—————————————–––––– X + XZ2  2XZ K = 9 × 25

Kimia Kelas XI 

79

.

5. Mol HI mula-mula = 0,8 mol Mol HI yang terurai =

25 100

 × 0,8 = 0,2 mol

2HI(g )  H2(g ) + I2(g ) Mol mula-mula : 0,8 – – Mol terurai : 0,2 0,1 0,1 –––––––––––––––––––––––––––––––– Mol setimbang : 0,6 0,1 0,1 K c =

80

[H2 ][I2 ] [HI]

2

 =

    =   0,1 2

0,6 2

0,1 2 2

Reaksi Kesetimbangan 

2,5  103 9  102

 = 0,028

K p = K c(RT)n n = koefisien gas kanan – koefisien gas kiri =2–2 =0 R = 0,082 L atmK–1mol–1 T = (273 + 300) K = 573 K K p = K c(RT)0 = K c = 0,028 Jadi, harga K p = K c = 0,028.

A. Pilihan Ganda 1.   Jawaban: d Kesetimbangan (NH4)2CO3(s )  2NH3(g ) + CO2(g ) + H2O(g ) merupakan kesetimbangan heterogen. Tetapan kesetimbangan reaksi tersebut berasal dari zat yang berfase gas (g ) sehingga: K c = [NH3]2[CO2][H2O] 2.   Jawaban: c Jika tekanan diperbesar, reaksi kesetimbangan bergeser ke arah reaksi yang jumlah koefisiennya lebih kecil. Berikut ini jumlah masing-masing koefisien reaksi di atas. a.

pCO  =

4HCl(g ) + O2(g )  2H2O(g ) + 2Cl2(g )

K p = (pCO)3 × (pCO )3 2 = (0,1 atm)3 × (0,1 atm)3 = 1 × 10–6 atm6 Jadi, tetapan kesetimbangan K p sebesar 1 × 10–6 atm6

4

CO(g ) + H2O(g )  CO2(g ) + H2(g ) 2

2BaO2(s )  2BaO(s ) + O 2(g ) 0

1

3.   Jawaban: d Reaksi kesetimbangan: N2(g ) + O2(g )  2NO(g ) 



H

= + kJ

Jumlah koefisien Jumlah koefisien reaksi = 2 reaksi = 2

Reaksi tersebut berlangsung endoterm. Jika suhu diperbesar, reaksi akan bergeser ke arah kanan. Jika reaksi ditambah gas O2, reaksi akan bergeser ke arah kanan. Sementara itu, pengaruh tekanan diperbesar/volume diperkecil tidak memengaruhi kesetimbangan karena koefisien kedua ruas sama. Adapun penambahan katalis tidak menggeser kesetimbangan tetapi hanya mempercepat terjadinya reaksi.

[N2 ][H2 ] [NH3 ]

2

3

 =

3x  6x 

2

 × 0,2 atm = 0,1 atm

6.   Jawaban: b 2SO3(g )  2SO2(g ) + O2(g ) Mol mula-mula : 12 – – Mol terurai : 2x  2x x  ––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Mol setimbang : 12 – 2x  2x x  12 – 2x = x  12 = 3x  x = 4 [SO3] =

12  2x  3

 =

[SO2] =

2x  3

24 3

[O2] K c =

(0,2)(0,8) (0,4)2

x 

=

3

 =

 =

12  (2  4) 3

 =

8 3

 =

16 3

 =

4 3

4 3

[SO 2 ]2 [O 2 ] [SO 3 ]2 2

=

4.   Jawaban: d 3

 × 0,2 atm = 0,1 atm

10

Jadi, kesetimbangan kimia yang mengalami pergeseran ke arah kanan jika tekanan di perbesar adalah opsi c. Opsi b dan e mengalami pergeseran kesetimbangan ke arah kiri. Adapun opsi a dan d tidak mengalami pergeseran karena  jumlah koefisien kedua ruas sama.

K c =

3x  6x 

4NH3(g ) + 5O2(g )  4NO(g ) + 6H2O(g )

2

e.

Tekanan parsial pada saat setimbang hanya ditentukan oleh zat berfase gas. Ptotal = 0,2 atm ntotal pada saat setimbang = nCO + nCO 2 = (3x  + 3x ) mol = 6x  mol

4

5

d.

Mol mula-mula : 0,1 Mol terurai : x 3x  3x  x  ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Mol setimbang : (0,1 – x ) x  3x  3x 

pCO =

9

c.

La2(C2O4)3(s )  La2O3(s ) + 3CO(g ) + 3CO2(g )

Fe3O4(s ) + 4CO(g )  3Fe(s ) + 4CO2(g ) 4

b.

5.   Jawaban: b Misalkan La2(C2O4)3 yang bereaksi = x

=

 8  4       3  3   4    3 64 9 4 3

2

 =

64 9

 ×

3 4

Jadi, tetapan kesetimbangan K c =

16 3

.

Kimia Kelas XI 

81

7.   Jawaban: e Reaksi kesetimbangan: 2CO(g )  C(s ) + CO2(g ) Mol mula-mula : 4 – – 1 a 2

1 a 2

1 a 2

1 a 2

Adapun reaksi angka 1) dan 3) pada kedua ruas memiliki jumlah koefisien berbeda.

Jumlah mol gas CO sisa: pV = nRT 2 atm × 5 liter = n × 0,0821 L atm mol–1K–1 × 453 K n=

25  = 0,0821 453

0,27 mol

Jumlah mol gas CO sisa = a(1 – ) 0,27 = 0,4(1 – ) 0,27 = 0,4 – 0,4 0,4 = 0,13 

0,13  = 0,4

=

0,325

Jadi, derajat ionisasi gas CO adalah 0,325. 8.   Jawaban: b Reaksi kesetimbangan: 2AB(g )  2A(s ) + B 2(g ) Pada saat setimbang:

a(1 – )

a

1 a 2

Jumlah mol B2 yang terjadi: PV = nRT 1 × 2 = n × 0,0821 × (120 + 273) n=

1 2 0,0821 393

= 0,062 mol Jumlah mol B2 yang terjadi = 0,062 = a=

1  × a 2 0,062 0,4

. . . (3)

1

2

10.   Jawaban: a K c = 10 R = 0,082 L atm mol–1 K–1 T = 27°C = 300 K K p = K c(RT)n n = koefisien gas kanan – koefisien gas kiri =3–1=2 K p = 10(0,082 × 300)2 11.   Jawaban: c Reaksi kesetimbangan 2NO(g ) + O 2(g )  N2O4(g ) H = –x kkal merupakan reaksi eksoterm. Jika pada kesetimbangan suhu dinaikkan, kesetimbangan akan bergeser ke arah endoterm atau ke arah reaktan. Kondisi ini mengakibatkan  jumlah gas NO dan gas O2 bertambah, sedangkan  jumlah N2O4 semakin berkurang. 12.   Jawaban: d Penambahan kristal Na2HPO4 berfungsi untuk mengikat Fe 3+   sehingga untuk menjaga kesetimbangan, ion FeSCN– akan terurai kembali untuk membentuk ion Fe3+ dan SCN– atau kesetimbangan bergeser ke kiri dan mengakibatkan warna merah berkurang.

2

K c =

× 0,8

[NO]2 [Br2 ] [NOBr]2

 =

 0,2   0,2   2   2       0,1    2 

2

 = 0,4

Jadi, harga K c sebesar 0,4.

Jadi, jumlah mol mula-mula zat AB adalah 0,155 mol. 9.   Jawaban: d Hubungan K c  dan K p  dapat dituliskan sebagai berikut. K p = K c (RT)n n = koefisien gas kanan – koefisien gas kiri Jadi, reaksi kesetimbangan yang mempunyai harga K c = K p adalah reaksi yang kedua ruasnya mempunyai jumlah koefisien reaksi sama sehingga n = 0. Reaksi tersebut ditunjukkan oleh angka 2) dan 4). CO(g ) + H2O(g )  CO2(g ) + H2(g ) . . . (2) 2

2

2HI(g )  H2(g ) + I2(g )

82

N2O4(g )  2NO2(g )

2

13.  Jawaban: d

1 a 2

= 0,155 mol

2

. . . (1)

1

Mol terurai : a ––––––––––––––––––––––––––––––––––– Mol setimbang : a(1 – )

NH4Cl(g )  NH3(g ) + HCl(g )

2

Reaksi Kesetimbangan 

. . . (4)

14.   Jawaban: a Harga K  untuk N2O4  N2(g ) + 2O2(g ) diperoleh dengan cara reaksi 1) dibalik dan dikali dua dan reaksi 2) dibalik. Penggabungan kedua reaksi sebagai berikut. Reaksi 1): 2NO2(g )  N2(g ) + 2O2(g ) K  = K 12 Reaksi 2): N2O4(g )  2NO2(g )

K  =

1 K 2

–––––––––––––––––––––––––––––– N2O4(g )  N2(g ) + 2O2(g ) K  = K 12 ×

1 K 2

2

 =

K 1

K 2 2

Jadi, harga K  untuk reaksi tersebut adalah

K 1

K 2

.

15.   Jawaban: b P(g ) + 2Q(g )  R(g ) + 2S(g ) Mula-mula : 3 M 1,5 M – – Bereaksi : 0,5 M 1 M 0,5 M 1 M ––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Setimbang : 2,5 M 0,5 M 0,5 M 1 M 2

[R][S]

Jadi, harga K c untuk reaksi tersebut adalah 0,8.

(PPCl3 )(PCl2 ) (PPCl5 )

PCl = 0,375 atm 2

Jadi, tekanan parsial gas Cl2 (PCl ) adalah 0,375 2 atm. 17.   Jawaban: c Misal volume larutan mula-mula: V1 Reaksi: A2(g ) + B2(g )  2AB(g )

(1)2 3

(0,5)(1,5)

1 1,69

 =

 = 0,59

5

PPCl = 3

PCl

2

2

 mol AB     2V  1    mol A   mol B  2  2   2V   2V   1  1  2

(mol AB) (mol A2 )(mol B2 )

0,832 = 0,5 + 0,5x  0,832 – 0,5 = 0,5x  0,332 = 0,5x  x = 0,664 atm Jadi, tekanan parsial gas SO2 (P SO ) sebesar 2 0,664 atm.

PPCl =

(mol AB)2 (mol A2 )(mol B2 )

=

K p =

1 4

Jadi, tetapan kesetimbangannya tetap, yaitu 18.   Jawaban: a Persamaan : N2(g ) + 3H2(g )  2NH3(g ) Mol awal : 1 3 Mol reaksi : 0,5 1,5 1 ––––––––––––––––––––––––––––––––––– Mol setimbang : 0,5 1,5 1 mol total = 3

(PN2 )(PH2 )

 =

Setimbang 1 mol Ptotal = 10 atm

 mol AB     V   1   mol A   mol B  2  2     V1   V1 

Ptotal = 3 atm

3

PCl5(g )  PCl3(g ) + Cl2(g )

V2 = 2V1

=

(PNH3 )2

20.  Jawaban: e

2

K c =

K p =

 × 3 atm = 1,5 atm

Ptotal = (0,5 –x ) + x  + 0,5x  atm

0,12 2

=

1,5 3

(0, 8)(PCl2 )

0,3 = 0,8PPCl

1 4

PH  =

3 atm = 0,5 atm

19.   Jawaban: a 2SO3(g )  2SO2(g ) + O2(g ) Mula-mula : 0,5 atm – – Terurai : x  atm x  atm 0,5x  atm ––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Setimbang: (0,5 – x ) atm x  atm 0,5x  atm

3

K c =

0,5  × 3

2

Jadi, harga tetapan kesetimbangan parsial (K p) reaksi tersebut adalah 0,59.

16.   Jawaban: b Reaksi kesetimbangan: PCl5(g )  PCl3(g ) + Cl2(g ) K p = 2,5 PPCl  = 0,12 atm 5 PPCl  = 0,8 atm

2,5 =

 × 3 atm = 1 atm

PN  =

(0,5)(1)

K c = [P][Q]2  = (2,5)(0,5)2  = 0,8

K p =

3

2

2

1 3

PNH  =

1 . 4

=

nPCl5

1 4

 × 10 =

 × Ptotal =

2 4

 × 10 = 5 atm

 × Ptotal =

1 4

 × 10 =

nPCl3 ntotal

ntotal

1 mol

 × Ptotal =

ntotal

nCl2

2 mol

(PPCl3 )(PCl2 ) (PPCl5 )

 =

(5) 

5  2 5 2  

5 2

5 2

atm

atm

 = 5

Jadi, harga K p reaksi tersebut adalah 5. 21.   Jawaban: d Mol NO2 =

massa Mr

 =

138 46

 = 3 mol

Derajat disosiasi () NO2 =

1 3

 =

mol terurai mol mula-mula

2NO2(g )  2NO(g ) + O2(g ) Mol mula-mula : 3 – – Mol terurai : 1 1 0,5 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Mol setimbang : 2 1 0,5 Ptotal= 7 atm

Kimia Kelas XI 

83

PNO =

nNO2 ntotal

2

2

= 3,5  × 7 atm = 4 atm Jadi, tekanan parsial gas NO2 (PNO ) adalah 4 atm. 2

22.   Jawaban: e P(g ) + 2Q(g )  PQ2(g ) Mol mula-mula : x  1,5 – Mol bereaksi : 0,5 1 0,5 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Mol setimbang : (x  – 0,5) 0,5 0,5 K c = 1 4

=

1 4

=

[PQ 2 ] [P][Q] 2

 x   0,5   0,5      3  3 

2

 0,5x   0,25   9  

4= 

23.   Jawaban: b Kesetimbangan yang menghasilkan hasil atau produk lebih banyak harus bergeser ke kanan. Jika volume diperbesar, kesetimbangan akan bergeser ke arah koefisien besar. Oleh karena itu, koefisien ruas kanan harus lebih besar daripada koefisien ruas kiri. Jumlah koefisien kedua ruas untuk reaksi tersebut sebagai berikut. 1) 2NH3(g )  N2(g ) + 3H2(g ) 2

1+3=4

N2(g ) + 2O2(g )  2NO2(g ) 1+2=3

2

2HI(g )  H2(g ) + I2(g ) 1+1=2

PCl5(g )  PCl3(g ) + Cl2(g ) 1

1+1=2

Jadi, kesetimbangan yang menghasiilkan produk lebih besar jika volume diperbesar adalah reaksi 1) dan 4). 24.   Jawaban: b Reaksi : PCl5(g )  PCl3(g ) + Cl2(g ) Mol mula-mula : 0,1 – – Mol terurai : 0,1 0,1 0,1 –––––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Mol setimbang : (0,1 – 0,1) 0,1 0,1

84

5 100 2 +

=

10 2  2 0,1(1  )

0,5 – 0,5 = 0 1 ) 2 1  – 2

( + 1)( –



=0 =0 =

1 2

= 0,5 atau  = 50% Jadi, banyak mol PCl5 yang terurai 50%. 

PHBr =

36 = 0,5x  – 0,25 x = 72,5 Jadi, jumlah mol P adalah 72,5.

4)

(0,1)2 (0,1  0,1)

mol terurai  = mol mula-mula

0,2 =

1 5

2HBr(g )  H2(g ) + Br2(g ) Mol mula-mula : 5 – – Mol terurai : 1 0,5 0,5 –––––––––––––––––––––––––––––––––––– Mol setimbang : 4 0,5 0,5

1  x   0,5   0,5      3  3 

2

0,05 =

Derajat disosiasi () =

 x   0,5  0,5     3  3 

3)

[PCl3 ][Cl2 ] [PCl5 ]

25.  Jawaban: c

 0,5     3 

4= 

2)

K c =

 × Ptotal

Reaksi Kesetimbangan 

PH = 2

PBr = 2

K p =

nHBr ntotal

nH2 ntotal nBr2 ntotal

 × Ptotal =

4 5

 × Ptotal =

0,5 1  × 5 2

 = 0,05 atm

 × Ptotal =

0,5 1  × 5 2

 = 0,05 atm

(PH2 )(PBr2 ) (PHBr )2

 =

 ×

1 2

= 0,4 atm

(0,05)(0,05) (0,4)2

 = 6,25 × 10–3

Jadi, tetapan kesetimbang (K p) pada reaksi tersebut adalah 6,25 × 10–3. 26.   Jawaban: a 1 2

N2(g ) +

1 2

O2(g )  NO(g )

2NO(g )  N2(g ) + O2(g )

K 1 = 6 K 2 = ?

Reaksi kedua merupakan reaksi kebalikan reaksi ke-1 dan juga 2 × reaksi ke-1 sehingga besarnya 2

1  1 K 2 =    = 36 6  

27.   Jawaban: e Reaksi ke-1 dibalik dan dibagi 2: HCl(g ) 

1 2

H2(g ) +

1 2



Cl2(g )

K 2 = 

1

 1 10

6

  

Reaksi ke-2 dibalik dan dibagi 2: NH3(g ) 

1 2

N2(g ) +

3 2



H2(g )

K 2 = 

1

4  4  10

  

30.   Jawaban: a

Reaksi ke-3 tetap: 1 2

N2(g ) + 2H2(g ) +

1 2

Cl2(g )  NH4Cl(g )

K 2 = 1 × 10–6 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– NH3(g ) + HCl(g )  NH4Cl(g )  1 K  =  6  1 10

  1   ×  4   4  10

   × 1 × 10–6 = 0,05 

COCl2(g )  CO(g ) + Cl2(g ) Mula-mula : 1 – – Terurai :    ––––––––––––––––––––––––––––––––––– Setimbang : 1 –    ntotal = 1 –  +  +  =1+ Ptotal = P K p =

=



p 1 

1 mol I2 ~ 2 mol Na2S2O3 mol I2 =

p

1 

1 

=

2

2 p  p  = (1  )(1   ) 1  2



Jadi, nilai K p reaksi tersebut sebesar



2

p

1 2

29.   Jawaban: c Setimbang Volume = 2 L K c = 4=

4= 3,2 =

2HI(g )  H2(g ) + I2(g ) 0,8 mol 0,4 mol x  mol

[H2 ][I2 ] [HI]

Jadi, dalam kesetimbangan dihasilkan 0,0005 mol I2. Reaksi: 2HI(g )  H2(g ) + I2(g ) Mol mula-mula : 0,02 Mol terurai : 0,001 0,0005 0,0005 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Mol setimbang : 0,019 0,0005 0,0005 Konsentrasi pada saat setimbang:

 x    0,4      2  2  2

0,0005 2

0,0005 2

0,00025

0,00025

[H2 ][I2 ]

 = 6,9 × 10–4

K c =

b.

Pada reaksi: 2HI(g )  H2(g ) + I2(g ) n = 2 – 2 = 0

[HI]2

 =

(0,00025)(0,00025)

a.

 x     0,2 2 2

(0,0095) 2

K p = K c(RT)0 = K c = 6,9 × 10–4

(0,4)

x 

3. Mol NH4Cl =

2

6,4 mol 2L

0,019 2

0,0095

x = 6,4 [H2]=

.

1 1  × mol Na2SO2O3 =  × 0,001 = 0,0005 2 2

(mol L–1)

2

 0,8     2 

1. Reaksi setimbang adalah reaksi yang berlangsung bolak-balik, laju terbentuknya produk sama dengan laju terurainya produk menjadi reaktan. Dalam keadaan setimbang laju reaksi ke kanan sama dengan dengan laju reaksi ke kiri. Syaratsyarat reaksi setimbang sebagai berikut. a. Terjadi dalam wadah tertutup. b. Bersifat dinamis. c. Reaksi bolak-balik. 2. Reaksi titrasi: I2(g ) + 2Na2S2O3(aq )  2NaI(g ) + Na2S4O6(aq )

p p  1  1  1  p 1 

2

Jadi, perbandingan mol PCl5 : PCl3 adalah 1:1.

2

1  p 1 



=



Perbandingan mol PCl5: PCl3 = 0,5x  : 0,5x  =1: 1

B. Uraian

28.   Jawaban: b



PCl5(g )  PCl3(g ) + Cl2(g ) Mol mula-mula : x  – – Mol bereaksi : 0,5x  0,5x  0,5x  –––––––––––––––––––––––––––––––––––– Mol setimbang : 0,5x  0,5x  0,5x 

 = 3,2 M

Jadi, konsentrasi H2 sebesar 3,2 M.

massa M r NH4Cl

16,06

 = 53,5 = 0,3 mol

NH4Cl(s )  NH3(g ) + HCl(g ) Mol mula-mula : 0,3 – – Mol terurai : 0,05 0,05 0,05 –––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Mol setimbang : 0,25 0,05 0,05  =

0,05 mol terurai  = 0,3 mol mula-mula

 = 0,17

Kimia Kelas XI 

85

K c = [NH3][HCl]

6. Reaksi kesetimbangan:

 0,05  0,05 

=  10  10  = 2,5 × 10–5    n K p = K c (RT) n = koefisien gas kanan – koefisien gas kiri n = 2 – 0 = 2 K p = 2,5 × 10–5(0,082 · 773)2 = 2,5 × 10–5 · 4,02 = 1,0 × 10–4 Jadi, derajat ionisasi dan tetapan kesetimbangan berturut-turut sebesar 0,17 dan 1,0 × 10–4.

Ag2CrO4(s )  2Ag+(aq ) + CrO42–(aq ) Mol Ag+ = mol CrO42– karena koefisiennya sama maka: Mol Ag+ = 2a mol CrO42– = a Ptotal = P atm K p = (P Ag+)2(PCrO2–) 4

=( =(

4. 2MgO2(s )  2MgO(s ) + O 2(g ) a(1 – )

1 2

a

82 cmHg =

=

 = 1,08 atm

1,08 atm × 3 L = n × 0,0821 L atm mol–1 K–1 × (125 + 273) K

3,24 = n × 32,68 0,1 mol

Jumlah mol O2 yang terjadi = 1  × 2

1 a = 2

0,1 mol

0,3 = 0,1 =

0,1  = 0,3

0,33

Jadi, derajat disosiasi MgO2 adalah 0,33. Fe2O3(s ) + 3CO(g )  2Fe(s ) + 3CO2(g ) 



 jumlah koefisien 3

jumlah koefisien 3

H

= –x  kJ

Reaksi ke kanan berlangsung secara eksoterm karena mempunyai harga entalpi negatif, sebaliknya reaksi ke kiri merupakan reaksi endoterm. Usaha yang dapat dilakukan agar reaksi bergeser ke arah produk (ke kanan) sebagai berikut. a. Suhu diturunkan. Jika suhu diturunkan, kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi eksoterm, sedangkan jika suhu dinaikkan reaksi akan bergeser ke arah endoterm. b. Memperbesar konsentasi CO. Jika suatu zat pada reaksi kesetimbangan ditambah, reaksi akan bergeser dari arah zat yang ditambah. Jika suatu zat pada reaksi kesetimbangan dikurangi, reaksi akan bergeser ke arah zat yang dikurangi. Adapun perlakuan volume/tekanan diperbesar atau diperkecil tidak memengaruhi pergeseran kesetimbangan karena kedua ruas memiliki  jumlah koefisien yang sama.

Reaksi Kesetimbangan 

a 3a

1 3

p)

p2)(

4 27

p3

p)

4 27

p3.

7. Persamaan reaksi : N2O4(g )  2NO2(g ) Mol mula-mula : 5 Mol terurai : y  2y  ––––––––––––––––––––––––––––––––– Mol setimbang : 5 – y  2y 

y  =

5. Reaksi:

86

p2)(

Pada kondisi setimbang mol N2O4  = mol NO2, maka: 5 – y  = 2y  –2y  – y = –5 3y  = 5

0,6 ×  = 0,1



9a

2

atas adalah

PV = nRT

3,24  = 32,68

4a2

p)

Jadi, tetapan kesetimbangan (K p) untuk reaksi di

Jumlah mol O2 yang terjadi:

n=

a p)2( 3a

4 9

=(

a

76 cmHg = 1 atm 82 76

2a 3a

5 3

Dengan demikian, persamaan reaksinya menjadi: Reaksi

: N2O4(g )  2NO2(g )

Mol mula-mula :

5

–

5 3

10 3

10 3

10 3

Mol terurai : –––––––––––––––––––––––––––––– + Mol setimbang : a.

Derajat disosiasi () = mol terdisosiasi mol mula-mula

=

5 3

5

 =

5 15

 =

1 3

Jadi,  untuk reaksi tersebut sebesar b.

1 3

.

Konsentrasi setiap zat yang terlibat dalam reaksi = 1)

mol volume

[N2O4] = = =

mo l N2O 4 volume N2O 4 10 3

mol

1L

10 3

 M

2)

[NO2] = = = [NO2 ]2 [N2O 4 ]

c.

K c =

 =

d.

K p = K c(RT)n

9. Reaksi : N2(g ) + 3H2(g )  2NH3(g ) Mol mula-mula : 4 3 Mol reaksi : 0,5 1,5 1 –––––––––––––––––––––––––––––––––––– Mol setimbang : 3,5 1,5 1

mol NO 2 volume NO 2 10 3

mol

1L

10 3

PNH  =

 M

 10     3 10 3

3

2

 =

PN  =

10 3

2

(1)

 1

K c = 4

. . . (1)

K c = 8

. . . (2)

 = 0,338

Konsentrasi pada saat setimbang

1  1 K c =    = 16 4

K c =

(2) 2A  + D  C K c = 8 –––––––––––––––––––––––––––––––––––––– + (3) C + D  2B

(1,75)(0,75)3

CO(g ) + H2O(g )  CO2(g ) + H2(g ) Mol mula-mula : 2 2 – – Mol bereaksi : x x x x   ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Mol setimbang : 2 – x  2–x x x 

2

 2A  + 2B

(0,5)2

10. Reaksi kesetimbangan:

C + D  2B K c = ? . . . (3) Reaksi (3) dapat diperoleh dari penjumlahan kebalikan reaksi (1) dikali dua dan reaksi (2) tetap sebagai berikut. 2C

[PN2 ][PH2 ]3

 =

Jadi, harga tetapan kesetimbangan parsial (K p) reaksi tersebut sebesar 0,338.

(0,082 × 300)1 = 82

2A + D  C

[PNH3 ]2

K p =

10

8. A + B  C

3 atm = 1,75 atm

1,5

K c = 3 T = 27°C = 300 K n = 2 – 1 = 1 10 3

3,5  × 3,5  1,5  1

3 atm = 0,5 atm

PH  = 3,5  1,5  1  × 3 atm = 0,75 atm 2

R = 0,082 L atm/mol K

K p =

1  × 3,5  1,5  1

1

1

K c = 8 × 16  = 2

Jadi, K c untuk reaksi C + D  2B adalah

1 . 2

:

2  x  5

2  x  5



4=    2  x  

  

5

 x  x       5  5   2  x  2  x       5  5 

4=





x 

5

[CO 2 ][H2 ] [CO][H2O]



22

x 

x 



 x   =    2  x   

x 

2

2



2 =  2  x     4 – 2x = x  3x = 4 x =



4 3

 mol

Jadi, jumlah mol uap air dalam kesetimbangan 2–

4 3

 =

2 3

 mol.

Kimia Kelas XI 

87

A.

Pilihan Ganda

1.

Jawaban: b

4.

Reaksi 1) merupakan reaksi adisi karena terjadi pemutusan ikatan rangkap (ikatan rangkap dua menjadi tunggal). Reaksi 2) merupakan reaksi substitusi karena terjadi pergantian gugus atom H oleh Cl. Sementara itu, reaksi 3) merupakan reaksi pembakaran karena bereaksi dengan oksigen (O 2) yang menghasilkan gas CO 2 dan H2O.

-------------------CH3 – CH2 – CH – CH2 – CH3        -

       -

       -

              -

       -

       -

5

4

              -

3

              -

----------------- | 2 CH3 – C – CH3 | 1 CH3 ------

       -

                                                               -

                                                               -

       -

       -

       -

       -

       -

       -

5.

Cabang etil pada C nomor 3 dan dua metil pada C nomor 2. Secara alfabetis etil ditulis terlebih dahulu daripada metil. Apabila terdapat 2 cabang yang sama diberi awalan di- (dimetil) sehingga namanya 3-etil-2,2-dimetil pentana. Jawaban: b

6.

Reaksi adisi merupakan reaksi pemutusan ikatan rangkap. Pada reaksi adisi alkena oleh asam halida berlaku aturan Markovnikov, yaitu atom H dari asam halida akan berikatan dengan atom C rangkap yang mengikat atom H lebih banyak. Jadi, senyawa hasil reaksi adalah Br | H3C – C – CH 2 – CH2 – CH3 | CH3 3.

Jawaban: a

Zat aditif yang ditambahkan dalam bensin sebagai pengganti TEL adalah metil tersier butil eter (MTBE). 7.

Jawaban: b

Kegunaan beberapa fraksi minyak bumi sebagai berikut. No.

Jumlah Atom

Titik Didih

Kegunaan

Bahan bakar kompor gas Bahan bakar kendaraan bermotor Bahan bakar pesawat terbang, kompor minyak, dan bahan industri Bahan bakar mesin diesel Bahan baku pembuatan lilin

1)

C1 – C4

< 200C

Jawaban: d

2)

C5 – C10

30 – 90°C

Pada keadaan STP, jumlah mol alkena adalah

3)

C10 – C14

170 – 250°C

4)

C15 – C25

250 – 500°C

5)

C26 – C28

> 350°C

2,24 22,4

 = 0,1 mol, mol = 4,2

gram ⇔ M r

0,1 =

4,2 M r

M r = 0,1  = 42 M r CnH2n = 42 ⇔ (n × 12) + (2n × 1) = 42

14n = 42 ⇔ n = 3 Rumus alkena = C3H6 Jadi, alkena yang dimaksud adalah propena.

88

Jawaban: d

Titik didih senyawa hidrokarbon berbanding lurus dengan M r. Senyawa 1), 2), dan 3) memiliki M r yang sama karena memiliki rumus yang sama, yaitu C5H12. Apabila M r sama, senyawa dengan rantai paling panjang mempunyai titik didih paling tinggi. Jadi, urutan titik didih dari yang terendah adalah 3) – 2) – 1).

3-etil-2,2-dimetil pentana

2.

Jawaban: d

Ulangan Akhir Semester 

8.

Jawaban: d

Ada enam senyawa gas yang menyebabkan efek rumah kaca, yaitu CO 2, CH4, N2O, CFC, SF6 dan HFCs. Sementara itu, gas CO merupakan gas beracun yang dihasilkan asap rokok. Gas CO

dapat mengakibatkan kematian karena akan berikatan dengan hemoglobin dalam darah. Adapun gas O 2  dan H 2  merupakan gas yang terdapat di udara bebas dan tidak berbahaya. H 2O merupakan rumus molekul air.

∆Hreaksi =  ∆ Hhasil – ∆Hreaktan = (∆H°f CO2 + 2 · ∆H°f H2O) –

(∆H°f CH4 + 2 · ∆H°f O2) = (–94,1 – 2(136,6)) kkal – (–17,9 – 0) kkal = –349,4 kkal

9.   Jawaban: c Mol CS2 = ∆H =

massa CS2 M r CS2

 =

3,8  = 76

13.   Jawaban: c ∆Hreaksi =  Σ Epemutusan  – ΣEpenggabungan

0,05

Q  mol 

1

= (EC – C + EC = O + 4EC – H + 2 EO = O) – (EC – C + EC = O + EC – O + 3EC – H + EO – H)

Q = –∆H × mol = –1110 × 0,05 = –55,5 kJ Jadi, kalor reaksi yang dihasilkan dari pembakaran 3,8 gram CS2 sebesar –55,5 kJ. 10.   Jawaban: d 1) 2NO(g ) + O 2(g ) → N2O4(g ) 1

2)

NO(g ) + 2 O2(g ) → NO2(g ) 2NO2(g ) → N2O4(g )

∆H = a ∆H = b ∆H = . . . ?

Untuk mendapatkan reaksi tersebut, persamaan 1) tetap, sedangkan persamaan 2) dibalik dan dikalikan 2. Penggabungan kedua reaksi tersebut sebagai berikut. 1) 2NO(g)  + O2(g)  → N2O4(g)  ∆H = a 2) 2NO2(g)  → 2NO(g)  + O2(g)  ∆H = –2b –––––––––––––––––––––––––––––––––– + ∆H = (a – 2b) kJ 2NO2(g)  → N2O4(g)  11.   Jawaban: e Massa larutan = volume × massa jenis air = (1 × 1.000) mL × 1 g mL –1 = 1.000 g ∆T = (34 – 27)oC = 7°C c = 4,2 J g–1°C–1 Q = m · c · ∆T = 1000 · 4,2 · 7 = 29400 J = 2,94 kJ Mol KOH = =

massa KOH M r KOH 2,8 56

= 0,05 mol ∆H = –

2,94 Q   = 0,05 mol 

 = –58,8 kJ mol –1

Jadi, perubahan entalpi pelarutan KOH sebesar – 58,8 kJ mol –1. 12.   Jawaban: a Reaksi pembakaran metana: CH4(g ) + 2O2(g ) → CO2(g ) + 2H2O()

1

= (349 + 726,6 + (4 × 417) + ( 2  × 506)) – (349 + 726,6 + 357 + (3 × 417) + 465) = 2996,6 – 3.148,6 = –152 kJ 22

22 gram C2H3OH = 44  = 0,5 mol Jadi, perubahan entalpi pada oksidasi 22 gram asetaldehida adalah 0,5 × (–152) = –76 kJ. 14.   Jawaban: b ∆H1 = ∆H2 + ∆H3 = +178 kJ + –318 kJ = –140 kJ Jadi, nilai ∆H1 sebesar –140 kJ 15.   Jawaban: d Dari diagram tersebut diperoleh dua reaksi, yaitu: 1)

2S(s ) + 3O2(g ) → 2SO2(g ) + O 2(g )

∆H = –673 kJ

2)

2SO2(g ) + O2(g ) → 2SO3(g )

∆H = –186,5 kJ

Reaksi SO3(g ) → S(s ) + 3O2(g ) diperoleh menggunakan hukum Hess. Reaksi 1) dibalik dan dibagi dua. Reaksi 2) dibalik dan dibagi dua. Penggabungan kedua reaksi tersebut sebagai berikut. 1 2

1)

SO2(g ) +

O2(g ) → S(s ) +

2)

SO3(g ) → SO2(g ) +

1 2

O2(g )

3 2

O2(g ) ∆H = +336,5 kJ ∆H = +93,25 kJ

–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– SO3(g ) → S(s ) +

3 2

O2(g )

∆H = +429,75 kJ

3

Jadi, ∆H untuk reaksi: SO 3(g ) → S(s ) + 2 O2(g ) adalah + 429,75 kJ. 16.   Jawaban: e Luas permukaan semua pereaksi pada percobaan tersebut sama karena sama-sama berbentuk larutan. Laju reaksi yang hanya dipengaruhi oleh suhu terdapat pada tabung 4) terhadap 5) karena konsentrasi dan luas permukaan kedua tabung sama yang berbeda hanya suhu. Laju reaksi tabung 1) terhadap 2) dan 2) terhadap 3) dipengaruhi oleh konsentrasi karena suhu dan luas permukaan kedua tabung sama, tetapi konsentrasi HCl berbeda. Laju reaksi tabung 1)

Kimia Kelas XI 

89

terhadap 4) dan 3) terhadap 5) dipengaruhi oleh suhu dan konsentrasi karena luas permukaan sama tetapi suhu dan konsentrasi HCl berbeda. 17.   Jawaban: a Misal laju reaksi: v  = k [H2]m[I2]n Orde reaksi H2 ditentukan saat [I2] tetap, yaitu data percobaan 1) dan 2). v 1 v 2 1 36 1 18

m

⎛ [H2 ]1 ⎞ ⎜ ⎟ ⎝ [H2 ]2 ⎠

=

k  k 

=

k  ⎛ 0,1 ⎞ ⎜ ⎟ k  ⎝ 0,2 ⎠

m

n

⎛ [I2 ]1 ⎞ ⎜ ⎟ ⎝ [I2 ]2 ⎠ n

⎛ 0,2 ⎞ ⎜ 0,2 ⎟ ⎝ ⎠

⎛ 0,1 ⎞

= ⎜ ⎟ ⎝ 0,2 ⎠

1 2

1 2

=

m

v 3 v 4

=

k  ⎛ [H2 ]3 ⎞ ⎜ ⎟ k  ⎝ [H2 ]4 ⎠

1 9 1 18

=

k  ⎛ 0,4 ⎞ ⎜ ⎟ k  ⎝ 0,4 ⎠

m

n

⎛ [I2 ]3 ⎞ ⎜ ⎟ ⎝ [I2 ]4 ⎠ n

⎛ 0,2 ⎞ ⎜ 0,1 ⎟ ⎝ ⎠

n

⎛ 0,2 ⎞

= ⎜ ⎟ ⎝ 0,1 ⎠

2 = 2n n=1 Sehingga persamaan laju reaksi adalah v  = k [H2][I2]. Harga k   dapat ditentukan dengan mengambil salah satu data percobaan, misal percobaan 1). v = k [H2][I2] 1 36 1 36

=

= 0,5(0,4)2(0,2) = 0,016 M menit–1 Jadi, laju reaksinya sebesar 0,016 M menit –1. 19.   Jawaban: e Misal laju reaksi: v  = k [NO2]m[O2]n Orde reaksi NO 2 ditentukan saat [O2] tetap, yaitu data percobaan 2) dan 3).

19,8 × 10−4 19,8 × 10−4

m

m=1 Orde reaksi I 2 dapat ditentukan saat [H2] tetap, yaitu data percobaan 3) dan 4).

18 9

2

⎛ 0,8 ⎞ ⎛ 0,4 ⎞ 0,5 ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎝ 2 ⎠ ⎝ 2 ⎠

v 2 v 3

m

18 36

v  = 0,5[NO]2[Cl2]

= k (0,1)(0,2) = k 0,02

= =

k  ⎛ 0,2 ⎞ ⎜ ⎟ k  ⎝ 0,1 ⎠

⎛ 0,2 ⎞

m

n

⎛ [O 2 ]2 ⎞ ⎜ ⎟ ⎝ [O 2 ]3 ⎠ n

⎛ 0,3 ⎞ ⎜ 0,3 ⎟ ⎝ ⎠

m

1= ⎜ ⎟ ⎝ 0,1 ⎠ 1 = 2m m=0 Orde reaksi O 2 ditentukan saat [NO 2] tetap, yaitu data percobaan 1) dan 3). v 1 v 3

2,2 × 10−4 19,8 × 10−4 1 9 ⎛ 1⎞ ⎜3⎟ ⎝ ⎠

m

=

k  k 

⎛ [NO2 ]1 ⎞ ⎜ ⎟ ⎝ [NO2 ]3 ⎠

=

k  k 

⎛ 0,1⎞ ⎜ 0,1⎟ ⎝ ⎠

m

n

⎛ [O 2 ]1 ⎞ ⎜ ⎟ ⎝ [O 2 ]3 ⎠ n

⎛ 0,1 ⎞ ⎜ 0,3 ⎟ ⎝ ⎠

n

⎛ 0,1 ⎞

= ⎜ ⎟ ⎝ 0,3 ⎠

2

=

1 3

n

n=2 Sehingga persamaan laju reaksi adalah v = k [O2]2. Harga k   dapat ditentukan dengan mengambil salah satu data percobaan, misal percobaan 1). v = k [O2]2

2,2 × 10–4 = k (0,1)2

k = 1,4

Jadi, nilai konstanta laju reaksi dari percobaan tersebut adalah 1,4. 18.   Jawaban: e 80

80% NO = 100  × 4 = 3,2 mol 2NO + Cl2 → 2NOCl Mol mula-mula : 4 2 – Mol bereaksi : 3,2 1,6 3,2 –––––––––––––––––––––––––––––––– Mol sisa : 0,8 0,4 3,2

k =

Ulangan Akhir Semester 

2,2 × 10 −4 0,01

 = 2,2 × 10–2

Laju reaksi saat [NO2] dan [O2] diubah menjadi 0,5 M: v  = k [O2]2 = 2,2 × 10–2(0,5)2 = 5,5 × 10–3 Jadi, harga laju reaksinya menjadi 5,5 × 10 –3 Ms–1. 20.   Jawaban: c Laju reaksi =

90

m

⎛ [NO2 ]2 ⎞ ⎜ ⎟ ⎝ [NO2 ]3 ⎠

k  k 

perubahan volume (T tetap) perubahan waktu

Suhu tetap pada percobaan 1) dan 2), maka laju reaksi: (40 − 20) mL

v  = (10 − 5) d et ik

24.   Jawaban: b Orde reaksi terhadap A, [B ] tetap → percobaan 1 dan 2. v 1 v 2

= 4 mL s–1 Jadi, laju pembentukan gas H 2 sebesar 4 mL s –1. 21.   Jawaban: b Orde reaksi NO ditentukan saat [H 2] tetap, yaitu data percobaan 2) dan 4). v 2 v 4 −3

3,1× 10 9,1× 10−3

m

=

k  ⎛ [H2 ]2 ⎞ ⎜ ⎟ k  ⎝ [H2 ]4 ⎠ m

=

k  ⎛ 0,2 ⎞ ⎜ ⎟ k  ⎝ 0,2 ⎠

n

⎛ [NO]2 ⎞ ⎜ ⎟ ⎝ [NO]4 ⎠

⎛ 0,1 ⎞ ⎜ 0,3 ⎟ ⎝ ⎠

n

22.   Jawaban: e Laju reaksi yang dipengaruhi oleh suhu dan luas permukaan ditunjukkan oleh erlenmeyer IV terhadap V karena kedua konsentrasi erlenmeyer sama tetapi suhu dan luas permukaan (bentuk padatan) berbeda. Laju reaksi I terhadap II dipengaruhi oleh luas permukaan karena kedua erlenmeyer memiliki kondisi suhu dan konsentrasi yang sama tetapi bentuk padatannya berbeda. Laju reaksi I terhadap IV dipengaruhi oleh konsentrasi dan luas permukaan karena kedua erlenmeyer memiliki suhu yang sama tetapi konsentrasi dan bentuk padatannya berbeda. Laju reaksi II terhadap III dipengaruhi oleh suhu, konsentrasi, dan luas permukaan karena kedua erlenmeyer memiliki kondisi suhu, konsentrasi, dan bentuk padatan yang berbeda. Adapun, laju reaksi III terhadap V memiliki laju yang sama karena kedua erlenmeyer memiliki suhu, konsentrasi, maupun bentuk padatan sama. 23.   Jawaban: e Dimisalkan laju reaksinya: v  = k [A]x[B ]y v 1 k [A] x [B ]y  = 2v 1 k [2A ]x [B ]y

II.

v 1 k [A] x [B ]y  = 8v 1 k [2A ]x [2B ]y

1

1

⇔ (

1 ) 2

1

= ( 2 )x → x = 1

1 ⇔ ( ) 8 1

=( 1

1 x 1 y ) (2) 2 1

⇔

( 8 ) = ( 2 )x · ( 2 )y ⇔ ( 4 ) = ( 2 )y

⇔

( 4 )2 = ( 2 )y → y = 2

1

1

=

m

=

⎛ 1⎞ ⎜2⎟ ⎝ ⎠

m

=

⎛ 1⎞ ⎜ ⎟ ⎝2⎠

n

m=2 Orde reaksi B , [A] tetap → percobaan 2 dan 3. v 2 v 3

= ⎜ ⎟ ⎝3⎠ n=1 Orde reaksi terhadap NO adalah satu. Orde satu digambarkan oleh kurva opsi b. Sementara itu, opsi a  merupakan kurva orde nol terhadap NO dan opsi c kurva orde dua terhadap NO.

I.

1 4

n

⎛ 1⎞

1 3

12 × 10 −3 48 × 10 −3

m

⎛ 0,1 ⎞ ⎛ 0,6 ⎞ ⎜ 0,2 ⎟ ⎜ 0,6 ⎟ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠

k  k 

48 × 10 −3 96 × 10 −3

m

=

n

k  ⎛ 0,2 ⎞ ⎛ 0,6 ⎞ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ k  ⎝ 0,2 ⎠ ⎝ 1,2 ⎠

⎛ 1⎞

n

⎛ 1⎞

n

= ⎜2⎟ ⎝ ⎠

1 2

= ⎜2⎟ ⎝ ⎠ n=1 Jadi, persamaan laju reaksinya adalah v = k [A]2[B ]. 25.   Jawaban: d Pada percobaan 2 dan 4 dipengaruhi oleh konsentrasi. Percobaan 2 memiliki konsentrasi 2 M, sedangkan percobaan 4 memiliki konsentrasi 4 M. Adapun luas permukaan dan suhu pada kedua percobaan sama. Sementara itu, waktu menunjukkan cepat lambatnya reaksi berlangsung. 26.   Jawaban: c Orde reaksi Na2S2O3, [HBr] tetap → percobaan 1 dan 2. v =

1 t

1 t1 1 t2

=

2 1

= ⎜ ⎟ ⎝ 0,2 ⎠

k  ⎛ 0,4 ⎞ k  ⎜⎝ 0,2 ⎟⎠

m

n

⎛ 4,0 ⎞ ⎜ 4,0 ⎟ ⎝ ⎠

m

⎛ 0,4 ⎞

2 = 2m m=1 Orde reaksi HBr , [Na2S2O3] tetap → percobaan 3 dan 4. 1 t3 1 t4

8 4

m

⎛ 0,1⎞ ⎜ 0,1⎟ ⎝ ⎠

=

k  k 

=

⎛ 0,4 ⎞ ⎜ 0,2 ⎟ ⎝ ⎠

n

⎛ 4,0 ⎞ ⎜ 2,0 ⎟ ⎝ ⎠

m

2 = 2m m=1 Jadi, orde reaksi totalnya adalah 1 + 1 = 2.

Jadi, persamaan laju reaksinya v  = k [A][B ]2.

Kimia Kelas XI 

91

27.   Jawaban: b

31.   Jawaban: a X (g ) + 2Y (g )  XY 2(g )

Mol NO2 =

Mol mula-mula : 2 4 – Mol bereaksi : 1 2 1 –––––––––––––––––––––––––––––––––– Mol setimbang : 1 2 1

1 3

Mol setimbang :

2

(1)2(2) = 3

bereaksi adalah

2 3

29.   Jawaban: d Pergeseran kesetimbangan dipengaruhi oleh beberapa hal, salah satunya adalah konsentrasi. Jika konsentrasi ion Fe 3+ ditambahkan maka ion Fe3+ akan bereaksi lagi dengan ion SCN – yang menyebabkan reaksi bergeser ke kanan dan warna merah semakin gelap atau bertambah merah. Hal ini sesuai dengan hukum Le Chatelier yang menyatakan jika konsentrasi ditambah maka kesetimbangan bergeser ke arah yang tidak ditambah begitu pun sebaliknya. 30.   Jawaban: d : HCl(g ) + H2O()  H3O+(aq ) + Cl–(aq )

Mol setimbang : 0,1

K c =

0,3

0,25

−

[H3O ][Cl ] [HCl] 0,1

[HCl] = 2  = 0,05 M [H3O+] =

0,25 2

 = 0,125 M

0,2

[Cl–] = 2  = 0,1 M (0,125)(0,1) 0,05

 = 0,25

Jadi, nilai K c dari reaksi sebesar 0,25.

92

1  x  2

1

2( 2 x ) = 1(2 – x ) x = 2 – x 

1 [CO2 ][H2O]

+

x 

Mol NO2 : O2 = 2 : 1= (2 – x ) : 2 x 

.

28.   Jawaban: b Pada prinsipnya dalam tetapan kesetimbangan baik K c atau K p rumus tetapannya selalu produk dibagi reaktan masing-masing dipangkatkan dengan koefisiennya. Spesi/zat yang terdapat dalam rumus K c hanya fase gas ( g ) dan larutan (aq ). Sementara itu, pada K p hanya spesi kimia yang berfase gas (g ). Jadi, persamaan reaksi yang mungkin untuk rumus K c tersebut adalah opsi b. Adapun opsi a, c, dan e merupakan reaksi yang belum setara, sedangkan opsi d jika ditulis tetapan kesetimbangannya:

Reaksi

2–x 1

1

K c =

 = 2 mol

1

Jadi, kecepatan reaksi setelah bagian 2  X 

K c =

92 46

x x   x  Mol terurai : 2 –––––––––––––––––––––––––––––––––––––

v  = k [X ]2[Y ] v  =

 =

Reaksi 2NO2(g )  2NO(g ) + O2(g ) Mol mula-mula : 2 – –

1 3

k  =

massa NO2 M r NO 2

Ulangan Akhir Semester 

0,2

2x = 2 x = 1 [NO2] = [NO] = [O2] = K c =

=

2 − x  2 −1  =  = 0,1 10 10 1 x   =  = 0,1 M 10 10 1 x  2

10

1

 = 2

⋅2

10

M

 = 0,05 M

[NO]2 [O2 ] [NO2 ]2

(0,1)2 (0,05) (0,1)2

= 0,05 Jadi, nilai tetapan kesetimbangan ( K c) sebesar 0,05. 32.   Jawaban: b Reaksi kesetimbangan: 2N2(g ) + 3H2(g )  2NH3(g )  Jumlah koefisien reaksi = 5

 Jumlah koefisien reaksi = 2

Jika volume diperbesar maka kesetimbangan akan bergeser ke arah koefisien yang besar (ke kiri) sehingga gas N 2 dan gas H2 akan bertambah. Jadi, gambar partikel reaksi kesetimbangan sesaat yang baru ditunjukkan oleh gambar b. 33.   Jawaban: d 80

80% SO3 terurai = 100  × 15 = 12 mol Reaksi 2SO3(g )  2SO2(g ) + O2(g ) Mol mula-mula : 15 – – Mol terurai : 12 12 6 –––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Mol setimbang : 3 12 6

Mol total = 21 mol Ptotal = 7 atm P(SO ) = 3

P(SO ) = 2

P(O ) = 2

K p =

n(SO3 ) ntotal n(SO2 ) ntotal n(O2 ) ntotal

 × Ptotal =

3  × 21

7 = 1 atm

 × Ptotal =

12  × 21

7 = 4 atm

 × Ptotal =

(P(SO2 ) )2 (P( O2 ) ) (P( SO3 ) )2

 =

6  × 21

Jadi, reaksi yang bergeser ke arah produk jika tekanan diperkecil adalah opsi a. Sementara itu, opsi b tidak mengalami pergeseran karena kedua ruas memiliki jumlah koefisien yang sama. Opsi c, d, dan e akan bergeser ke arah pereaksi (kiri).

7 = 2 atm

(4)2 (2) (2)  = (1)2

32

Jadi, nilai K p untuk reaksi tersebut sebesar 32. 34.   Jawaban: b 2NO(g ) + O2(g )  2NO2(g ) ∆H = +150 kJ  Jumlah koefisien reaksi = 3

 Jumlah koefisien reaksi = 2

Kesetimbangan sistem akan bergeser ke kiri jika: 1) teka tekanan nan dipe diperke rkecil cil kar karena ena mol zat di sebe sebelah lah kiri lebih besar; 2) su suhu hu di ditu turu runk nkan an ( ∆H positif berarti reaksi ke kanan endoterm dan ke kiri eksoterm); 3) pe pere reak aksi si di diku kura rang ngi. i. 35.   Jawaban: a Reaksi I : 2P 2(g ) + Q 2(g )  2P 2Q (g ) 1

Reak Re aksi si IIII : P 2Q (g )  P 2(g ) + 2 Q 2(g )

K  =  = 4 K  =  = ?

Reaksi kedua merupakan reaksi kebalikan reaksi ke-1 dan juga

1 2

besarnya K 2 =

1 4

  dari reaksi ke-1 sehingga  =

1 2

2)

.

5)

N2(g ) + 3H2(g )  2NH3(g ) 2

2S(s ) + 3O2(g )  2SO3(g ) 2

NH3(g ) + HCl(g )  NH4Cl(s ) 2

 =

1

2 ( 2 )2

1

 = 16

T = 27°C 27°C + 273 273 = 300 K K =

1 16

(0,082 × 300) 2

39.   Jawaban: e Volume = 1.000 mL = 1 L 2SO2(g ) + O2(g )  2SO3(g ) Mol mula-mula : 0,5 0,3 Mol bereaksi : 0,4 0,2 0,4 –––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Mol setimbang : 0,1 0,1 0,4 K c =

2

3

1

( 2 )( 2 )3

∆n = 4 – 2 = 2

2HI(g )  H2(g ) + I2(g )

4

4)

K c =

[N2 ][H2 ]3 [NH3 ]2

∆n = koefisien gas gas kanan – koefisien koefisien gas kiri

2

2

3)

38.   Jawaban: c Reaksi : 2NH3(g )  N2(g ) + 3H2(g ) Mol setimbang : 2 mol 1 mol 1 mol

K p = K c(RT)∆n

36.   Jawaban: a Kesetimbangan akan bergeser ke arah produk artinya bergeser ke kanan. Apabila tekanan diperkecil maka kesetimbangan akan bergeser ke arah jumlah koefisien besar. Jadi, ruas kanan (produk) harus memiliki jumlah koefisien lebih besar daripada jumlah koefisien ruas kiri (pereaksi). Jumlah koefisien masing-masing reaksi sebagai berikut. 1) N2O4(g )  2NO2(g ) 1

37.   Jawaban: a Reaksi kesetimbangan: CH3COOCH3(aq ) + H 2O()  CH3COOH(aq ) + CH3OH(aq ) Kaidah pergeseran yang memenuhi reaksi tersebut adalah penambahan air tidak menggeser kesetimbangan. Hal ini dikarenakan fase lelehan (  ) tidak berpengaruh terhadap pergeseran kesetimbangan. Adapun perubahan konsentrasi memengaruhi pergeseran kesetimbangan. Apabila konsentrasi pereaksi ditambah, reaksi bergeser ke kanan atau ke arah produk. Namun,  ji ka ko kons nsen entr tr as asii pe pere reak aksi si di diku kura rang ngi,i, re reak aksi si bergeser ke arah kiri atau ke arah pereaksi, sehingga konsentrasi pereaksi bertambah. Contohnya penambahan CH 3COOH akan menambah CH3COOCH3 sedangkan pengambilan CH 3 OH dapat menambah CH 3 COOH dan CH3OH.

[SO3 ]2  = [SO2 ]2 [O2 ]

0,4mol 2 1L 0,1 mo mol 2 0,1mol 1L 1L

(

(

)

)(

)

 = 160

Jadi, harga K c sebesar 160. 40.   Jawaban: c PCl5(g )  PCl3(g ) + Cl2(g ) Tekanan parsial : 0,5 atm 0,25 atm x  atm  atm

0

Kimia Kelas XI 

93

K p =

0,12 0, 125 5=

(PPCl5 ) (0,25 (0,25 atm)(x atm)(x atm) atm) (0,5 (0,5 atm) atm)

0,0625 0,0 625 = 0,25 0,25x  x = 0,25 atm Jadi, tekanan parsial gas Cl 2  sebesar 0,25 atm atau

1 4

hematan dalam penggunaan minyak bumi. Selain itu, diperlukan upaya pengadaan sumber energi alternatif pengganti minyak bumi, misalnya batu bara, energi surya, energi panas bumi, dan biogas.

(PPCl3 )(PCl2 )

5.

H2SO4(aq ) + Ba(OH)2(aq ) → BaSO4(aq ) + 2H2O()

atm.

Mol mula-mula : 0,1 0,1 – – Mol bereaksi : 0,1 0,1 0,1 0,2 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Mol sisa : – – 0,1 0,2

B. Ur Urai aian an

1.

2.

a. b. c.

3-etil pentana 2,42, 4-di dime meti till-33-he heks ksen ena a 2-me 2meti till-2, 2,44-he heks ksad adie iena na

a.

C2H6 + Br2 → C2H5Br + HBr

b.

CH3 – C = CH – C2H5 + HCl → | CH3

Massa larutan = massa air Volume total = 100 mL + 100 mL = 200 mL ρ =

3.

C3H6 +

9 2

4. a.

Minyak Miny ak bum bumii terb terben entu tuk k dar darii pros proses es pem pem-busukan tumbuhan dan hewan yang tertimbun atau mengendap selama berjuta juta tahun. Sisa tumbuhan tumbuhan dan hewan hewan yang tertimbun endapan lumpur, pasir, dan zat-zat lainnya selama jutaan tahun mendapat tekanan dan panas bumi secara alami. Bersamaan dengan proses tersebut, bakteri pengurai merombak senyawa-senyawa kompleks menjadi senyawa hidrokarbon. Karena pengaruh suhu dan tekanan tinggi selama jutaan tahun, materi organik itu berubah menjadi minyak. b. Mi Miny nyak ak bum bumii meru merupa paka kan n sumb sumber er day daya a alam alam yang tidak terbarukan. Oleh karena itu, diperlukan kesadaran dan upaya peng-

94

Ulangan Akhir Semester 

Q mollarutan 4,2 –  = –42 0,1

∆H = –

=

O2 → 3CO2 + 3H2O

Senyaw Sen yawa a beler belerang ang yan yang g terka terkandu ndung ng dala dalam m minyak bumi dapat menyebabkan beberapa kerugian sebagai berikut. a. Pen Pencem cemara aran n udar udara, a, pen pencem cemara aran n ini ini ber berasa asall dari beberapa senyawa belerang yang berbau tidak sedap. b. Kor Korosi osi,, koros korosii dapat dapat menga mengakib kibatk atkan an terter jadinya  jadiny a kerus kerusakan akan pada alat-a alat-alat lat pengo pengolahan lahan pada kilang minyak, terutama pada alat-alat yang bekerja pada suhu tinggi.

m  v 

m = 1 g mL–1 × 200 mL = 200 gram Q = m · c · ∆t = 200 gram · 4,2 J g –1K–1 · 5°C = 4.200 J = 4,2 kJ

Cl | CH3 – C – CH 2 – C2H5 | CH3 c.

Mol H2SO4 = 100 mL × 1 M = 100 mmol = 0,1 mol Mol Ba(OH)2 = 100 mL × 1 M = 100 mmol = 0,1 mol

kJ

Jadi, persamaan termokimia reaksi tersebut adalah H2SO4(aq)  +   + Ba(OH)2(aq)  → BaSO4(aq)  +  + 2H2O(  )  ∆H = –42 kJ

6.

a.

Massa etana dalam LPG 40

= 100  × 2.000 gram = 800 gram Mol etana (C2H6) =

800 800 g 30g mol mol−1

 = 26,67 mol

Massa butana dalam LPG 60

= 100  × 2.000 gram = 1.200 gram Mol butana (C4H10) =

1.200 1.200 g 58g mol mol−1

 = 20,69 mol

Pembakaran etana (C 2H6) 7

C2H6(g ) + 2 O2(g ) → 2CO2(g ) + 3H2O(g ) ∆H = (2 · ∆H°f CO2 + 3 · ∆H°f H2O) 7

– (∆H°f C2H6 + 2  · ∆H°f O2) = ((2 × (–395, (–395,2)) 2)) + (3 × (–286, (–286,9))) 9))) – (–84,8 + 0) = (–7 (–790, 90,4 4 – 860,7) 860,7) + 84,8 84,8 = –1 –1.5 .566 66,3 ,3 kJ Pembakaran butana (C 4H10) 13

C4H10(g ) + 2 O2(g ) → 4CO2(g ) + 5H2O(g )

∆H = (4 · ∆H°f CO2 + 5 · ∆H°f H2O) 13

– (∆H°f C4H10 + 2  · ∆H°f O2) = (4 × (–395,2) (–395,2) + 5 × (286,9)) (286,9)) – (–144 (–144,3 ,3 + 0) = (–1.58 (–1.580,8 0,8 – 1.434,5) + 144,3 144,3 = –2 –2.8 .871 71 kJ ∆H reaksi pembakaran 1 mol C 2 H 6 = –1.566,3 kJ/mol 26,67 mol C2H6 menghasilkan kalor = 26,67 × 1.566,3 = 41.773,22 kJ ∆H reaksi pembakaran 1 mol C 4 H 10 = –2.871 kJ/mol 20,69 mol C4H10 menghasilkan kalor = 20,69 × 2.871 = 59.400,99 kJ Jadi, pada pembakaran 2 kg gas LPG dihasilkan kalor 41.773,22 kJ + 59.400,99 kJ = 101.174,21 kJ b.

101.174,21  = 2

7.

a.

50.587,105  = 4.500

11,24 kJ

m

4 8

k  ⎛ 0,2 ⎞ ⎜ ⎟ k  ⎝ 0,3 ⎠

8 x

= ⎜3⎟ ⎜9⎟ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠

m

⎛ 0,1 ⎞ ⎜ 0,3 ⎟ ⎝ ⎠

n

⎛ 2 ⎞ ⎛ 1⎞ 2

8.

Energi Ener gi pe peng ngak akti tifa fan n (E (Ea) adalah adalah energi minimum yang diperlukan untuk melangsungkan terjadinya suatu reaksi. Grafik energi pengaktifan pada reaksi endoterm dan eksoterm sebagai berikut. Reaksi Endoterm (menyerap kalor) ∆H (hasil reaksi – pereaksi = + (positif)

       i      g      r      e      n        E

=

k  ⎛ [CO]1 ⎞ ⎜ ⎟ k  ⎝ [CO]3 ⎠

=

k  ⎛ 0,1 ⎞ ⎜ ⎟ k  ⎝ 0,2 ⎠

=

⎛ 1⎞ ⎜2⎟ ⎝ ⎠

m

Energi pengaktifan (E a) Kalor yang diserap selama reaksi

Produk/hasil Produk/ha sil reaksi

Reaktan/pereaksi

Proses reaksi

n

⎛ [O 2 ]1 ⎞ ⎜ ⎟ ⎝ [O 2 ]3 ⎠

Reaksi Eksoterm (melepas kalor)

n

⎛ 0,1⎞ ⎜ 0,1⎟ ⎝ ⎠

∆H (hasil reaksi – pereaksi = – (negatif)

m

1 2

m=1 Orde reaksi O2  ditentukan saat [CO] tetap, yaitu data percobaan 1) dan 2). v 1 v 2

4 16 1 4 ⎛ 1⎞ ⎜2⎟ ⎝ ⎠

b. c.

=

= 27 2x = 21 216 6 x = 10 108 Jadi, nilai x sebesar 108 Ms –1.

Misal laju reaksi: v  =  = k [CO] [CO]m[O2]n Orde reaksi CO ditentukan saat [O 2] tetap, yaitu data percobaan 1) dan 3). v 1 v 3

8 x

n

⎛ [O2 ]3 ⎞ ⎜ ⎟ ⎝ [O2 ]4 ⎠

50.587,105 kJ

Jadi, tiap rupiah menghasilkan kalor =

=

k  ⎛ [CO]3 ⎞ ⎜ ⎟ k  ⎝ [CO]4 ⎠

8 x

1 kg kg gas gas LP LPG G men mengh ghas asililka kan n kal kalor or =

m

v 3 v 4

2

m

⎛ [CO]1 ⎞ ⎜ ⎟ ⎝ [CO]2 ⎠

=

k  k 

=

k  ⎛ 0,1⎞ ⎜ ⎟ k  ⎝ 0,1⎠ n

=

⎛ 1⎞ ⎜2⎟ ⎝ ⎠ ⎛ 1⎞

n

m

n

⎛ [O2 ]1 ⎞ ⎜ ⎟ ⎝ [O2 ]2 ⎠

       i      g      r      e      n        E

Energi pengaktifan (E a) Reaktan/  pereaksi Kalor yang dihasilkan selama reaksi

Proses reaksi

n

⎛ 0,1 ⎞ ⎜ 0,2 ⎟ ⎝ ⎠

= ⎜ ⎟ ⎝2⎠ n=2 Jadi, persamaan laju reaksinya v = k [CO][O [CO][O2]2. Orde Or de re reak aksi si to tota tall = m + n = 1 + 2 = 3 Nilai Nil ai x dap dapat at dip dipero eroleh leh de deng ngan an car cara a memmembandingkan data 3) dan 4).

Produk/hasil reaksi

9.   Jawaban: NH4NO2(g )  N2(g ) + 2H2O(g ) Mol mula-mula : 2 – – x  x  Mol terurai : 2x  ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– x  Moll se Mo seti timb mban ang g : 2 – x  2x 

Perbandingan mol NH4NO2 : N2 = 1 : 2 = (2 – x ) : x 

Kimia Kelas XI 

95