energetika kimia (termodinamika dan termokimia) m 𝑔∆ℎ€¦ · energetika kimia...

CREATED BY DANGBOY FORM AKAVENGER HMK UPI

ENERGETIKA KIMIA (TERMODINAMIKA DAN TERMOKIMIA)

1. Sejumlah nitrogen yang digunakan dalam sintesis ammonia dipanaskan secara perlahan-lahan

dengan menjaga agar besarnya tekanan luar mendekati tekanan dalam yaitu 50 atm, sampai

volumenya naik dari 542 L menjadi 974 L.

a. Apa nama proses yang menyebabkan pertambahan volume gas tersebut

b. Hitunglah kerja yang dilakaukan oleh gas nitrogen dalam satuan joule.

2. Bila sebuah bola dengan massa m dijatuhkan dengan perbedaan ketinggian ∆h, energy

potensialnya berubah menjadi 𝑚𝑔∆ℎ. Diamana g adalah percepatan gravitasi yang besarnya 9,8

ms-2. Anggap pada saat bola menyentuh tanah semua energinya diubah menjadi kalor, dan

mengakibatkan naiknya suhu bola. Jika kapasitas spesifik bahan bola adalah sebesar 0,850 JK-1g-1

hitunglah dariketinggian berapa bola harus dijatukan supaya mengalami kenaikan suhu sebesar

1K

3. Sebuah system kimia ditutup dalam bejana yang kuat dan kaku pada suhu kamar kemudian

dipanaskan dengan kuat.

a. Nyatakan apakah nilai energy dalam, kalor, dan kerja dari system tersebut positif, negative

atau nol dalam pemanasan tersebut

b. Kemudian bejana didiinginkan ke suhu awalnya tentukan tanda untuk energy dalam, kalor

dan kerja untuk proses pendinginan

c. Tentukan pemanasan sebagai langkah 1 dan pendidnginan sebagai langkah 2. Tentukan

tanda (∆𝐸1 + ∆𝐸2),(q1+q2),(w1 +w2) bila memungkinkan

4. Hydrogen berperilaku sebagai gas ideal pada suhu diatas 200K dan tekanan dibawah 50 atm.

Anggap terdapat 6 mol hydrogen didalam bejana 100 liter dengan tekanan 2 atm . kapasitas

kalor rata-rata molar pada tekanan tetap cp adalah 29,3 Jk-1mol-1 dalam interval suhu pada soal

ini. Gas yang didinginkan dengan proses reversible pada tekanan tetap pada awalnya ke volume

50 L hitunglah

a. Suhu akhir gas

b. Kerja (joule)

c. Energy dalam (joule)

d. Kalor (joule)

5. [PROTOTYPE TU KD2] Andaikan 2 mol gas ideal dan monoatomic bertekanan awal 3 atm dan

bersuhu 350K. Gas tersebut kemudian diekspansi dengan cara takreversible dan

adiabatic,melawan takanan konstan sebesar 1 atm sampai volumenya menjadi dua kali lipat.

a. Hitung volume akhir

b. Hitung q,w dan ∆𝐸

c. Hitung suhu akhir

6. [PROTOTYPE TU KD2] Sebanyak 7 mol gas ideal melakukan proses ekspansi reversible melawan

tekanan luar sebesar 1 atm dari keadaan awal 5 liter menjadi 10 liter pada suhu tetap 300K

dengan kalor sebesar 20kJ, tentukanlah :

a. w

b. q

c. ∆𝐸


7. [PROTOTYPE TU KD2] Jika 54 g argon (Ar argon= 40 gr/mol) pada suhu 400K di kompresi pada

kondisi isothermal dan reversible dari tekanan 1,5 atm menjadi 4 atm. Hitung kerja yang

dilakukan pada gas dan kalor Yang diserap oleh gas selama proses berlangsung . perubahan-

perubahan apakah yang terjadi dalm energy (∆𝐸) dan entalpi ∆𝐻 gas tersebut

8. Jika zabir mempunyai persedian es pada suhu 0°C dan sebuah gelas berisi 150 g air pada suhu

25°C. entalpi peleburan es adalah ∆𝐻=333Jg-1, dan kapasitas kalor air adalah 4,18 Jk-1g-1. Berapa

gram es harus ditambahkan kedalam gelas (dan mencair)untuk menurunkan suhu air menjadi

0°C?

9. [PROTOTYPE TU KD2] Diketahui reaksi:

𝐶𝑂(𝑔) + 𝑆𝑖𝑂2(𝑠) → 𝑆𝑖𝑂(𝑔) + 𝐶𝑂2(𝑔) ∆𝐻 = +520,9 𝑘𝐽

8𝐶𝑂2(𝑔) + 𝑆𝑖3𝑁4(𝑠) → 3 𝑆𝑖𝑂2(𝑠) + 2𝑁2𝑂(𝑔) + 8𝐶𝑂(𝑔) ∆𝐻 = +461,05 𝑘𝐽

Hitunglah ∆𝐻 𝑑𝑎𝑛 ∆𝑈 𝑢𝑛𝑡𝑢𝑘 𝑟𝑒𝑎𝑘𝑠𝑖 ∶

5𝐶𝑂2(𝑔) + 𝑆𝑖3𝑁4(𝑠) → 3𝑆𝑖𝑂(𝑔) + 2𝑁2𝑂(𝑔) + 5𝐶𝑂(𝑔)

10. [UTS’10 ITB] Sejumlah 0,8 gram asam benzoate (C6H5COOH, Mr=122 g mol-1) dibakar dengan O2

berlebihan dalam suatu calorimeter bom (produk reaksi semua gas) sehingga reaksi berlangsung

sempurna. Reaksi tersebut menyebabkan kenaikan suhu dari 25°C menjadi 27,25℃. Diketahui

kapasitas kalor calorimeter adalah 9405J℃-1.

a. Tuliskan reaksi setara pembakaran asam benzoate tersebut

b. Hitung kalor reaksi yang dihasilkan reaksi tersebut

c. Hitung perubahan energy dalam (∆E) yang terjadi pada pembakaran sempurna 1 mol asam

benzoate dalam keadaan standar

d. Hitung ∆H reaksi (a) per mol, jika semua gas bersifat gas ideal pada suhu 25℃

e. Tentukan entalpi pembentukan standar (∆HF°) asam benzoate bila diketahui ∆HF°CO2 = -

393,5 kJmol-1 dan ∆HF°H2O = -285,9 kJmol-1

f. Bila diketahui entropi standar S° C6H5COOH(S)=167,6 J mol-1 K-1; S° O2(g)=205 J mol-1K-1;

S° H2O(g)= 189 J mol-1K-1; S° CO2(g)= -213,6 J mol-1 K-1, hitunglah ∆S° reaksi pembakaran

asam benzoate tersebut

g. Hitung perubahan energy bebas Gibbs standar (∆G°) reaksi pembakaran asam benzoate tersebut

h. Sebutkan dua jenis gaya antarmolekul yang terdapat dalam asam benzoate cair bersuhu

200°C

11. [PROTOTYPE TU1 KD2] Diketahui suatu reaksi kimia :

3𝑋(𝑔) + 7𝑌(𝑔) → 5𝐴(𝑔) + 8𝐵(𝑔) ∆H=-105 J/mol

Hitunglah ∆U

12. [PROTOTYPE TU1 KD2] Apakah reaksi akan terjadi secara spontan

2𝑀2+ + 𝐷 → 𝐷2+ + 2𝑀 ∆H= 1,601 Kj/mol

°S D2+ = 77 J/K.mol

°S M2+ = -65 J/K.mol

°S D =122 J/K.mol

°S M =-225 J/K.mol

a. Buktikan kespontanan dengan cara perubahan entropi semesta

b. Buktikan kespontanan dengan cara perubahan energy bebas gibbs


13. [chempro ITB] CO(g) + H2O(g) ⇌HCHO2(g), reaksi tersebut memiliki ∆G°673 = +79,8 kJ mol-1.

Jika campuran pada 673K berisikan 0,04 mol CO, 0,022 mol H2O, dan 0,0038 mol HCOHO2

dalam wadah 1,5 L. apakah reaksi tersebut merupakan reaksi kestimbangan? Apakah reaksi

spontan?

PEMBAHASAN

1. DIKETAHUI

P =50 atm

V2 =974 liter

V1 =542 liter

∆V =432 liter

a. Gas melakukan ekspansi (pertambahan volume, akibat adanya kerja yang dilakukan oleh

system)

b. 𝑤 = −𝑃∆𝑉 𝑤 = −50𝑎𝑡𝑚(432𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟)

𝑤 = −21600𝑎𝑡𝑚. 𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟

𝑤 = −21600𝑎𝑡𝑚. 𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟 ×8.314𝐽. 𝐾−1𝑚𝑜𝑙−1

0,082𝑎𝑡𝑚. 𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟. 𝐾−1𝑚𝑜𝑙−1⁄

𝑤 = −2190029,26 𝐽

𝑤 = −2,19 × 106 𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒

2. DIKETAHUI

Massa =m gram

g =9,8 meter/sekon2

∆h =ditanyakan

C =0,85 J.gram-1.K-1

∆T =1K

𝐸𝑃 = 𝑞 𝑚. 𝑔. ∆ℎ = 𝑚. 𝑐. ∆𝑇

∆ℎ =𝑐∆𝑇

𝑔

∆ℎ =0,85𝐽. 𝐾−1 × 1𝐾

9,8𝑚. 𝑠−2=

0,85𝐽

9,8𝑚. 𝑠−2

∆ℎ =0,85𝑚2𝑠−2

9,8𝑚. 𝑠−2

∆ℎ = 86,73 𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟

3. Diketahui bejana kuat dan kaku dibuat sebuah wadah, sehingga pemuaian atau perubahan

volume akibat suhu mendekati nol, sehingga kerja (w) akibat dari perubahan volume adalah

nol (w=0), baik keadaan suhu dinaikan atau diturunkan. Dan persamaan termodinamika

akbiat tidak adanya perubahan volume adalah

𝑞 = 𝑤 + ∆𝐸

𝑞 = 0 + ∆𝐸


𝑞 = ∆𝐸

Maka kalor akan sama dengan perubahan energy dalam

a. W=0;q=+(gas menyerap kalor,akibat adanya kenaikan);∆E=+

b. W=0;q=-(gas melepaskan kalor akibat adanya penurunan suhu);∆E=-

c. (w1+w2)=0

(q1+q2)=(∆E1+∆E2), maka (q1+q2) dan (∆E1+∆E2) mempunyai kemungkinan

keduanya berharga positif, keduanya berharga negative, atau bahkan nol.

4. Keterangan: gas hydrogen akan bersifat ideal pada suhu diatas 200K dan tekanan dibawah

50 atm

Diketahui:

n =6 mol hydrogen

V1 =100 liter

P1=P2 =2 atm

Cp =29,3 J.K-1mol-1

V2 =50 liter

a. Besar T2

𝑃1𝑉1 = 𝑛𝑅𝑇1

𝑇1 =𝑃1𝑉1

𝑛𝑅

𝑇1 =2𝑎𝑡𝑚 × 100𝑙

6𝑚𝑜𝑙 × 0,082𝑎𝑡𝑚. 𝑙. 𝐾−1𝑚𝑜𝑙−1= 406,5 𝐾

Karena pada kondisi pertama diketahui bahwa tekanan 2 atm (<50atm) dan suhu 406K

(>200K) maka gas hydrogen berperilaku sebagai gas ideal monoatomik. Oleh karena itu,

untuk mendapatakan suhu akhir kita menggunakan persamaan boyle-lussac yang berlaku

untuk gas ideal yaitu: 𝑃2𝑉2

𝑇2=

𝑃1𝑉1

𝑇1

𝑇2 =𝑉2

𝑉1× 𝑇1

𝑇2 =50𝑙. 406,5𝐾

100𝑙

𝑇2 = 203,25𝐾 𝐶𝑣 = 𝐶𝑝 − 𝑅

𝐶𝑉 = 29,3𝐽𝐾−1𝑚𝑜𝑙−1 − 8,314𝐽𝐾−1𝑚𝑜𝑙−1 = 20,986𝐽𝐾−1𝑚𝑜𝑙−1

b. Kerja w

adalah selisih qv dan qp yaitu 10173.61 joule

c. Kalor q

𝑞 = 𝐶𝑝𝑛∆𝑇

𝑞 = 29,3𝐽𝐾−1𝑚𝑜𝑙−1 × 6𝑚𝑜𝑙 × (203,25 − 406,5)𝐾

𝑞 = −35765,85𝐽

d. Perubahan energy dalam (∆U ATAU ∆E)

𝑞𝑣 = 𝐶𝑣𝑛∆𝑇


𝑞𝑣 = 20,986𝐽. 𝐾−1𝑚𝑜𝑙−1 × 6𝑚𝑜𝑙 × (203,25 − 406,5)𝐾

𝑞𝑉 = −25592,24𝐽

5. DIKETAHUI:

n =2mol

P1 =3atm

P2 =1atm

T =350K

V2 =2.V1

(ekspansi tak reversible dengan cara adiabatic)

a. Volume akhir

𝑃1𝑉1 = 𝑛𝑅𝑇1

𝑉1 =𝑛𝑅𝑇1

𝑃1

𝑉1 =2𝑚𝑜𝑙 × 0,082𝑎𝑡𝑚. 𝑙. 𝐾−1𝑚𝑜𝑙−1 × 350𝐾

3𝑎𝑡𝑚

𝑉1 = 19,13 𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟

V2=2.V1

𝑉2 = 2𝑉1

𝑉2 = 2.19,13 liter

𝑉2 = 38,26 liter

b. Suhu akhir 𝑃1𝑉1

𝑇1=

𝑃2𝑉2

𝑇2

𝑇2 =𝑃2𝑉2

𝑃1×

𝑇1

𝑉1

𝑇2 =1𝑎𝑡𝑚×38,26 𝑙×350𝐾

3𝑎𝑡𝑚×19,13𝑙

𝑇2 = 233,33𝐾

c. Adiabatic q=0

Persamaan termodinamik

𝑞 = 𝑤 + ∆𝐸

0 = 𝑤 + ∆𝐸

menjadi ∆𝐸 = −𝑤

𝑤 = 𝑃∆𝑉

𝑤 = 𝑃(𝑉1 − 𝑉2)

𝑤 = 𝑃2𝑉1 − 𝑃1𝑉2

𝑤 = 𝑛𝑅𝑇1 − 𝑛𝑅𝑇2

𝑤 = 𝑛𝑅(𝑇1 − 𝑇2)


𝑤 = 2𝑚𝑜𝑙 × 8,314𝐽. 𝐾−1𝑚𝑜𝑙−1(350 − 233,3)𝐾

𝑤 = −1939,9 𝐽 (karena gas melakukan suatu kerja)

∆𝐸 = +1939,9𝐽

6. DIKETAHUI:

n = 7 mol (gas ideal)

p = 1 atm

T = 300K

V1 = 5 liter

V2 = 10 liter

Gas melakukan ekspansi dengan proses reversible isothermal

a. Kerja (w)

∮ 𝑑𝑤 = − ∫ 𝑃𝑑𝑉

2

1

(𝑘𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 𝑟𝑒𝑣𝑒𝑟𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒, 𝑡𝑒𝑟𝑗𝑎𝑑𝑖 𝑘𝑒𝑠𝑡𝑖𝑚𝑏𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑡𝑒𝑘𝑎𝑛𝑎𝑛)

𝑤 = − ∫ 𝑛𝑅𝑇𝑑𝑉

𝑉

𝑉2

𝑉1

𝑤 = −𝑛𝑅𝑇 ∫𝑑𝑉

𝑉

𝑉2

𝑉1

𝑤 = −𝑛𝑅𝑇 ln𝑉2

𝑉1

𝑤 = −7𝑚𝑜𝑙. 8,314𝐽. 𝐾−1𝑚𝑜𝑙−1. 300𝐾 ln10

5

𝑤 = −17459,4𝐽. ln 2

𝑤 = −12101,933 𝑗𝑜𝑢𝑙𝑒 = −1,21 × 104𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒

b. Kerja (q)

System menyerap kerja sebesar 20 Kj maka q=+20Kj =+2×104 Joule

c. Energy dalam (∆E)

Ssesuai dengan hk TD1:

𝑞 = ∆𝐸 + 𝑤

∆𝐸 = 𝑞 − 𝑤

∆𝐸 = 2 × 104 − (−1,21 × 104)𝐽

∆𝐸 = +3,21 × 104𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒

7. DIKETAHUI:

Massa argon : 54 gram

Ar Argon : 40 gram/mol

Mol Argon : 1,35 mol

Suhu : 400K


P1 : 1,5 atm

P2 : 4 atm

Argon berperilaku sebagai gas ideal, yang berekspansi secara isothermal reversible,

tentukan q,w,∆H ,∆E ISOTERMAL (∆T=0; ∆H ,∆E=0)

q = ∆𝐸 + 𝑤

𝑞 = 0 + 𝑤

𝑞 = 𝑤

Karena gas berperilaku sebagai gas ideal maka:

𝑃1𝑉𝐼 = 𝑃2𝑉2 𝑉2

𝑉1=

𝑃1

𝑃2

Sehingga:

𝑞 = 𝑤 = −𝑛𝑅𝑇 ln𝑉2

𝑉1

𝑞 = 𝑤 = −𝑛𝑅𝑇 ln𝑃1

𝑃2

𝑞 = 𝑤 = −1,35 𝑚𝑜𝑙 × 8,314 𝐽. 𝐾−1𝑚𝑜𝑙−1 × 400𝐾 ln1,5

4

𝑞 = 𝑤 = −4988,4𝐽(−0,98)

𝑞 = 𝑤 = +4888,63 𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒

8. Diketahui :

Mair :150 gram

Tair :25℃=298K

∆Hlebur :333 Jg-1

C air :4,18 Jg-1K-1

Tentukan massa es yg mencair sehingga air bersuhu 0℃(273K)

𝑞𝑙𝑒𝑝𝑎𝑠 = 𝑞𝑡𝑒𝑟𝑖𝑚𝑎

𝑚𝐴𝑖𝑟 × 𝑐 × ∆𝑇 = ∆𝐻𝐿𝑒𝑏𝑢𝑟 × 𝑚𝑒𝑠

150𝑔 × 4,18𝐽𝐾−1𝑔−1 × (298 − 273)𝐾 = 333𝐽𝑔−1 × 𝑚𝑒𝑠

𝑚𝑒𝑠 =150𝑔 × 4,18𝐽𝐾−1𝑔−1 × 25𝐾

333𝐽𝑔−1

𝑚𝑒𝑠 = 47,07 𝑔𝑟𝑎𝑚

9. 𝐶𝑂(𝑔) + 𝑆𝑖𝑂2(𝑠) → 𝑆𝑖𝑂(𝑔) + 𝐶𝑂2(𝑔) ∆𝐻 = +520,9 𝑘𝐽 ×3 8𝐶𝑂2(𝑔) + 𝑆𝑖3𝑁4(𝑠) → 3 𝑆𝑖𝑂2(𝑠) + 2𝑁2𝑂(𝑔) + 8𝐶𝑂(𝑔) ∆𝐻 = +461,05 𝑘𝐽

5𝐶𝑂2(𝑔) + 𝑆𝑖3𝑁4(𝑠) → 3𝑆𝑖𝑂(𝑔) + 2𝑁2𝑂(𝑔) + 5𝐶𝑂(𝑔) ∆H=3(520,9)+461,05=2023,75 kj

∆H=+2023,75Kj, untuk mencari perubahan energy dalam maka kita harus menggunakan persamaan termodinamika 1. Namun, dalam soal seperti ini kita harus mengasumsikan bahwa

reaksi tersebut dilakukan pada suhu ruangan 298K, serta usaha yang dilakukan bukan akibat dari

adanya perubahan volume wadah atau piston, usaha dalam konteks ini disebabkan oleh adanya

perubahan jumlah dari spesi gas, sehingga persamaan termodinamika menjadi:


∆𝐻 = ∆𝐸 + 𝑊 ∆𝐻 = ∆𝐸 + ∆(𝑃𝑉)

∆𝐻 = ∆𝐸 + ∆𝑛𝑅𝑇

∆𝐸 = ∆𝐻 − ∆𝑛𝑅𝑇

∆𝐸 = +2023750𝐽 − (10 − 5)𝑚𝑜𝑙 × 8,314𝐽𝐾−1𝑚𝑜𝑙−1298𝐾

∆𝐸 = +2011362,14𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒

∆𝐸 = +2011,362 𝑘𝐽

10. Diketahui :

Massa asam benzoat : 0,8 gram

Massa molar asam benzoate : 122 gram/mol

Mol asam benzoate : 6,55 × 10-3 mol

Suhu awal : 25 ℃

Suhu akhir : 27,25 ℃

Kapasitas calorimeter : 9405 J/℃

a. Tuliskan reaksi yang setera jika asam benzoate bereaksi dengan asam benzoate berlebih

𝐶6𝐻5𝐶𝑂𝑂𝐻(𝑠) +15

2𝑂2(𝑔) → 7𝐶𝑂2(𝑔) + 3𝐻2𝑂(𝑔)

b. Tentukan kalor reaksi

𝑞𝑟𝑒𝑎𝑘𝑠𝑖 = −𝑞𝑘𝑎𝑙𝑜𝑟𝑖𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟

𝑞𝑟𝑒𝑎𝑘𝑠𝑖 = −𝐶∆𝑇 𝑞𝑟𝑒𝑎𝑘𝑠𝑖 = −9405𝐽/℃ × (27,25 − 25)℃

𝑞𝑟𝑒𝑎𝑘𝑠𝑖 = −9405(2,25)𝐽

𝑞𝑟𝑒𝑎𝑘𝑠𝑖 = −21161,25𝐽

Q reaksi dalam 1 mol asam benzoate adalah

𝑞 = 𝑞𝑟𝑒𝑎𝑘𝑠𝑖/𝑚𝑜𝑙

𝑞 = −21161,25𝐽/6,55 × 10−3𝑚𝑜𝑙 𝑞 = 3230,725𝑘𝐽/𝑚𝑜𝑙

c. Karena reaksi ini dilakukan didalam calorimeter bom maka ∆V=0, sehingga w=0. Hokum

termodinamika 1 menjadi:

𝑞 = ∆𝐸 + 𝑤

∆𝐸 = 𝑞

∆𝐸 = −3230,725𝑘𝐽/𝑚𝑜𝑙

d. Hitung ∆H reaksi (a) per mol, jika semua gas bersifat gas ideal pada suhu 25℃

POIN INI BERBEDA dengan poin c dimana kerja dianggap berasal dari ada atau

tidaknya perubahan volume. Pada poin ini kerja dianggap dihasilkan dari adanya

perbedaan jumlah zat gas produk dan reaktan. Poin ini dikerjakan sama dengan

soal no 9.

∆𝐻298𝑘 = ∆𝐸 + ∆𝑛𝑅𝑇

∆𝐻298𝐾 = −3230,725𝑘𝐽

𝑚𝑜𝑙+ (10 − 7,5) × 8,314𝐽𝐾−1𝑚𝑜𝑙−1 × 298𝐾

∆𝐻298𝐾 = −3230,725𝑘𝐽

𝑚𝑜𝑙+ 6194𝐽/𝑚𝑜𝑙

∆𝐻298𝐾 = −3230,725𝑘𝐽

𝑚𝑜𝑙+

6,194𝑘𝐽

𝑚𝑜𝑙= −3224,531 𝑘𝐽/𝑚𝑜𝑙


e. Tentukan entalpi pembentukan standar (∆HF°) asam benzoate bila diketahui ∆HF°CO2

= -393,5 kJmol-1 dan ∆HF°H2O = -285,9 kJmol-1

∆𝐻 = (7∆𝐻𝑓𝐶𝑂2 + 3∆𝐻𝑓𝐻2𝑂) − (∆𝐻𝑓𝐶6𝐻5𝐶𝑂𝑂𝐻)

∆𝐻𝑓𝐶6𝐻5𝐶𝑂𝑂𝐻 = 7∆𝐻𝑓𝐶𝑂2 + 3∆𝐻𝑓𝐻2𝑂 − ∆𝐻

∆𝐻𝑓𝐶6𝐻5𝐶𝑂𝑂𝐻 = 7(−393,5 𝑘𝐽𝑚𝑜𝑙−1 + 3(−285,9𝑘𝐽𝑚𝑜𝑙−1) − (−3224,531)𝑘𝐽𝑚𝑜𝑙−1

∆𝐻𝑓𝐶6𝐻5𝐶𝑂𝑂𝐻 = −3612,2 + 3224,531

∆𝐻𝑓𝐶6𝐻5𝐶𝑂𝑂𝐻 = −387,67𝑘𝐽/𝑚𝑜𝑙

f. Bila diketahui entropi standar S° C6H5COOH(S)=167,6 J mol-1 K-1; S° O2(g)=205 J mol-1K-1; S° H2O(g)= 189 J mol-1K-1; S° CO2(g)= -213,6 J mol-1 K-1, hitunglah ∆S°

reaksi pembakaran asam benzoate tersebut

Menentukan ∆S° adalah salahsatu fungsi keadaan yang merupakan fungsi suhu-

tekanan S(T,P) dan fungsi suhu-volume S(T,V) selain menggunakan persamaan

termodinamika, besar perubahan entropi juga dapat ditentukan dengan cara hess,

seperti berikut:

∆𝑆° = (7S° CO2(g) + 3S° H2O(g)) − (S° C6H5COOH(S) +15

2S° O2(g))

∆𝑆° = (7(−213,6J 𝐾−1𝑚𝑜𝑙−1) + 3(189J 𝐾−1𝑚𝑜𝑙−1)) − (167,6J 𝐾−1𝑚𝑜𝑙−1

+15

2(205J 𝐾−1𝑚𝑜𝑙−1))

∆𝑆° = (−928,2J 𝐾−1𝑚𝑜𝑙−1) − (1705,1J 𝐾−1𝑚𝑜𝑙−1)

∆𝑆° = −2633,3J 𝐾−1𝑚𝑜𝑙−1

∆𝑆° = −2,633𝑘J 𝐾−1𝑚𝑜𝑙−1

g. Hitung perubahan energy bebas Gibbs standar (∆G°) reaksi pembakaran asam benzoate tersebut

∆𝐺° = ∆𝐻 − 𝑇∆𝑆

∆𝐺° = −3224,531𝑘𝐽𝑚𝑜𝑙−1 − 298𝐾(−2,633𝑘J 𝐾−1𝑚𝑜𝑙−1)

∆𝐺° = −3224,531 𝑘𝐽𝑚𝑜𝑙−1 + 784,634𝑘𝐽𝑚𝑜𝑙−1

∆𝐺° = −2439,897𝑘𝐽𝑚𝑜𝑙−1

h. Ikatan hydrogen dan gaya London

11. Soal ini satu tipe dengan soal no 9 dan 10 poin d,

∆𝐸 = ∆𝐻 − ∆𝑛𝑅𝑇

∆𝐸 = −105𝐽/𝑚𝑜𝑙 − (13 − 10) × 8,314𝐽. 𝐾−1𝑚𝑜𝑙−1 × 298𝐾

∆𝐸 = −105𝐽𝑚𝑜𝑙−1 − 7432,716𝐽𝑚𝑜𝑙−1

∆𝐸 = −7537,716𝐽𝑚𝑜𝑙−1

12. DIKETAHUI:

∆Hreaksi/system=+1601 𝐽𝑚𝑜𝑙−1

∆Hlingkungan =-1601 𝐽𝑚𝑜𝑙−1

2𝑀2+ + 𝐷 → 𝐷2+ + 2𝑀


°S D2+ = 77 J/K.mol

°S M2+ = -65 J/K.mol

°S D =122 J/K.mol

°S M =-225 J/K.mol

a. Dengan cara perubahan entropi semesta:

Menentukan perubahan entropi lingkungan dengan persamaan :

∆𝑆°𝑙𝑖𝑛𝑔𝑘𝑢𝑛𝑔𝑎𝑛 =∆𝐻𝑙𝑖𝑛𝑔𝑘𝑢𝑛𝑔𝑎𝑛

𝑇

∆𝑆°𝑙𝑖𝑛𝑔𝑘𝑢𝑛𝑔𝑎𝑛 =−1601𝐽𝑚𝑜𝑙−1

298𝐾

∆𝑆°𝑙𝑖𝑛𝑔𝑘𝑢𝑛𝑔𝑎𝑛 = −5,372𝐽𝐾−1𝑚𝑜𝑙−1

Menentukan perubahan entropi reaksi atau system dengan mengunakan hokum hess:

∆𝑆°𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚 = (2°S 𝑀2+ + °𝑆𝐷) − (°𝑆𝐷2+ + 2°𝑆𝑀)

∆𝑆°𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚 = (2(−65) + 122) − (77 + 2(−225))

∆𝑆°𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚 = (−8) − (−373)

∆𝑆°𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚 = +365𝐽𝐾−1𝑚𝑜𝑙−1

Menetukan perubahan entropi semesta

∆𝑆°𝑠𝑒𝑚𝑒𝑠𝑡𝑎 = ∆𝑆°𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚 + ∆𝑆°𝑙𝑖𝑛𝑔𝑘𝑢𝑛𝑔𝑎𝑛

∆𝑆°𝑠𝑒𝑚𝑒𝑠𝑡𝑎 = +365 𝐽𝐾−1𝑚𝑜𝑙−1 + (−5,372𝐽𝐾−1𝑚𝑜𝑙−1)

∆𝑆°𝑠𝑒𝑚𝑒𝑠𝑡𝑎 = +359,628𝐽𝐾−1𝑚𝑜𝑙−1

Ketentuan:

∆𝑆° > 0 (𝑆𝑃𝑂𝑁𝑇𝐴𝑁)

∆𝑆° = 0 (𝑅𝐸𝑉𝐸𝑅𝑆𝐼𝐵𝐿𝐸 𝐴𝑇𝐴𝑈 𝐾𝐸𝑆𝑇𝐼𝑀𝐵𝐴𝑁𝐺𝐴𝑁)

∆𝑆° < 0 (𝑇𝐼𝐷𝐴𝐾 𝑆𝑃𝑂𝑁𝑇𝐴𝑁)

Karena harga perubahan entropi semesta lebih besar daripada nol maka reaksi berlangsung secara

spontan

b. Membuktikan kespontanan dengan menggunakan perubahan energy bebas gibbs:

∆𝐺 = ∆𝐻𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚 − 𝑇∆𝑆𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚

∆𝐺 = +1601𝐽. 𝑚𝑜𝑙−1 − 298𝐾(+365𝐽𝐾−1𝑚𝑜𝑙−1)

∆𝐺 = −107,169 𝐽𝑚𝑜𝑙−1

Ketentuan:

∆𝐺 < 0 (𝑆𝑃𝑂𝑁𝑇𝐴𝑁)

∆𝐺 = 0 (𝑅𝐸𝑉𝐸𝑅𝑆𝐼𝐵𝐿𝐸 𝐴𝑇𝐴𝑈 𝐾𝐸𝑆𝑇𝐼𝑀𝐵𝐴𝑁𝐺𝐴𝑁)

∆𝐺 > 0 (𝑇𝐼𝐷𝐴𝐾 𝑆𝑃𝑂𝑁𝑇𝐴𝑁)

Karena perubahan energy bebas gibbs lebih kecil daripada nol maka reaksi berlangsung

secara spontan.

Baik ∆S atau ∆G keduanya bisa digunakan sebagai penentu kespontanan suatu reaksi dengan ketentuan berlaku.


13. [chempro ITB] CO(g) + H2O(g) ⇌HCHO2(g), reaksi tersebut memiliki ∆G°673 = +79,8 kJ

mol-1. Jika campuran pada 673K berisikan 0,04 mol CO, 0,022 mol H2O, dan 0,0038 mol

HCOHO2 dalam wadah 1,5 L. apakah reaksi tersebut merupakan reaksi kestimbangan?

Apakah reaksi spontan?

Jawab:

Untuk mengetahui reaksi tersebut dalam kestimbangan maka berlaku

K=Q

∆G=0

∆𝐺 = ∆𝐺° + 𝑅𝑇 ln 𝐾

0 = ∆𝐺° + 𝑅𝑇 ln 𝐾

−𝑅𝑇 ln 𝐾 = ∆𝐺°

ln 𝐾 = −∆𝐺°

𝑅𝑇

𝐾 = 𝑒−∆𝐺°

𝑅𝑇

𝐾 = 𝑒−79800

8,314×673

𝐾 = 6,4 × 10−7

𝑄 =[𝐻𝐶𝐻𝑂2]

[𝐶𝑂][𝐻2𝑂]

𝑄 =(0,0038 𝑚𝑜𝑙

1,5 𝑙)

(0,04𝑚𝑜𝑙

1,5𝑙)(

0,022𝑚𝑜𝑙1,5𝑙

)

𝑄 =0,00253

0,0267 × 0,01467

𝑄 =0,00253

0,000391

𝑄 = 6,47 K tidak samadengan Q maka reaksi tersebut bukanlah reaksi

kestimbangan.


Apakah reaksi tersebut spontan? Untuk menjawab pertanyaan

tersebut perlu terlebih dahulu dijelaskan bahwa konteks spontanitas

dalam kestimbangan adalah apabila reaksi cenderung bergeser ke

arah produk maka reaksi tersebut dikatakan spontan sedangkan jika

reaksi cenderung bergeser ke arah reaktan maka reaksi dikatakan

tidak spontan Dan apabila laju pembentukan produk samadengan

laju pembentukan reaktan maka reaksi tersebut berkestimbangan.

Dari data yang tersedia kita dapat menentukan spontan atau

tidaknya reaksi tersebut dengan dua cara

Cara waktu SMA :V

Perhatikan dari data pengerjaan diatas Q>K, Di SMA mungkin telah

disunggung apabila kondisi demikian reaksi cenderung bergeser ke

arah reaktan maka reaksi tidak spontan.

Cara mahasiswa (dilihat dari ∆G nya)

Diketahui : Q=6,47

∆𝐺 = ∆𝐺° + 𝑅𝑇 ln 𝑄

∆𝐺 = 79800𝐽𝑚𝑜𝑙−1 + 8,314𝐽𝐾−1𝑚𝑜𝑙−1673𝐾 ln 6,47

∆𝐺 = 79800𝐽𝑚𝑜𝑙−1 + 10447,45

∆𝐺 = 90247,45𝑗𝑜𝑢𝑙𝑒

SESUAI KETENTUAN ∆G>0 maka tidak spontan. Maka cara SMA dan Mahasiswa

sinkron

Pesan:

“Diriku pernah ditegur oleh guruku, dikarenakan oleh satu hal yang aku lakukan

saat menuntut ilmu dari beliau, aku tidak mencatat apa yang beliau ajarkan,

walaupun waktu itu aku paham apa yang beliau ajarkan. Setelah itu aku

mengerti, mencatat itu adalah pengikat ilmu”

Imam Syafi’i

energetika kimia (termodinamika dan termokimia) m 𝑔∆ℎ€¦ · energetika kimia...

Documents