kalorimeter sederhana

LEMBARAN KERJA SISWA KELAS XI IPA KIMIA

ROWLAND DAVID

A. KALORIMETER SEDERHANA

Kalorimeter sederhana paling mudah digunakan untuk mengukur kalor dari reaksi yang berlangsung dalam larutan. Kalorimeter ini dapat terbuat dari dua wadah minuman styrofoam. Oleh karena styrofoam merupakan insulator yang baik, maka dapat diasumsikan bahwa besarnya kalor yang dilepas / diserap reaksi sama dengan besarnya kalor yang diserap / dilepas larutan. Dengan kata lain, tidak ada kalor yang diserap / dilepas sistem atau sistem terinsulasi (bersifat adiabatik). Oleh karena itu, dapat dirumuskan bahwa :

qreaksi + qlarutan = 0 qreaksi = –qlarutan

Besarnya qlarutan dapat dihitung menggunakan rumus berikut : qlarutan = m x c x T

jadi, diperoleh : qreaksi = – m x c x T Dengan : qreaksi = kalor yang diserap atau dilepas (J atau kJ) m = massa (gr atau kg) c = kalor jenis (J/goC atau J/kg K)

T = Perubahan suhu (oC atau K)

Pada tekanan tetap, perubahan entalpi (H) sama dengan kalor (q) yang diserap atau dilepas.

B. KALORIMETER BOM

Kalorimeter bom digunakan untuk mengukur kalor reaksi dengan tingkat ketelitian yang tinggi. Kalorimeter ini biasanya digunakan untuk reaksi yang melibatkan gas, terutama untuk pembakaran yang membentuk sejumlah besar gas dan berlangsung pada suhu tinggi. Pada prinsipnya kalorimeter bom terdiri dari suatu wadah tertutup seperti bom, di mana reaksi kimia berlangsung. Wadah ini dikelilingi oleh sejumlah massa air yang dilengkapi dengan pengaduk dan termometer. Kalor reaksi yang diserap / dilepas akan mengakibatkan terjadinya perubahan suhu kalorimeter bom (suhu air dan perangkat kalorimeter lainnya). Besarnya kalor kalorimeter bom biasanya ditentukan dari kapasitas kalor dan perubahan suhu akibat penyerapan kalor reaksi.

qkalorimeter = Ckalorimeter x T dengan : Ckalorimeter = kapasitas kalor kalorimeter (J /oC atau J / K)

T = Perubahan suhu (oC atau K)

Kalorimeter Sederhana

Kalorimeter Bom


ROWLAND DAVID

C. SOAL PENGANTAR 01. Sebanyak 100 mL NaOH 0,1 M

direaksikan dengan 50 mL HCl 0,2 M, ternyata suhu larutan naik dari 27,5oC menjadi 32,5oC. Jika kaloar jenis larutan dianggap sama dengan kalor jenis larutan dianggap sama dengan kalor jenis air = 4,18 J/gr oC dan massa jenis air = 1 gr/cm3, maka kalor netralisasi dari reaksi tersebut adalah ... a. +104,5 kJ/mol b. –313,5 kJ/mol c. –104,5 kJ/mol d. +313,5 kJ/mol e. –188,1 kJ/mol

02. Pada pelarutan 2 gram kristal NaOH (Mr

= 40) dalam 50 ml air, terjadi kenaikan suhu dari 27oC menjadi 32oC. Jika kalor jenis larutan diketahui = 4,2 J/goC, maka entalpi pelarutan NaOH dinyatakan dalam kJ/mol adalah .. a. – 0,042 d. – 21 b. – 0,84 e. – 167,6 c. – 1,05

03. Pembakaran sempurna gas metana

ditunjukkan oleh persamaan reaksi berikut :

CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O H = – 840 kJ Jika seluruh kalor yang dihasilkan digunakan untuk mendidihkan air yang mula-mula bersuhu 25oC maka volume air yang bisa dididihkan menggunakan 24 gram metana adalah .. (C = 12, H = 1, c = 4,2 J/goC) a. 2,7 L d. 8,0 L b. 4,0 L e. 12,0 L c. 5,0 L

04. Dalam suatu reaksi kimia dibebaskan 8,4

kJ energi. Kalor ini digunakan untuk memanaskan 100 cm3 air, maka kenaikan suhunya ialah .. (kalor jenis air = 4,2 J g-1oC) a. 4,2oC d. 20oC b. 8,4oC e. 30oC c. 16,8oC

05. Diketahui entalpi pembakaran karbon (grafit) = - 393,5 kJ mol-1. Banyaknya karbon yang harus dibakar untuk menaikkan suhu 1 liter air dari 25oC menjadi 100oC, adalah ... (Ar C = 12, kalor jenis air = 4,2 J g-1 oC-1) a. 0,8 gram d. 9,6 gram b. 0,96 gram e. 15 gram c. 1,25 gram

06. Sepotong seng pada temperatur 20,0oC

dengan massa 65,38 gram, dimasukkan ke dalam 100 ml air mendidih (T = 100oC). Massa jenis air 1,0 g/mL, kalor jenis seng adalah 0,400 J g-1 oC-1 dan kalor jenis air adalah 4,20 J g-1 oC-1. Temperatur yang dicapai oleh seng dan air adalah .. a. 95,3oC d. 60,0oC b. 80,1oC e. 33,4oC c. 72,4oC

07. Cuplikan 1,2 gram karbon dibakar dalam

kalorimeter bom yang mempunyai kapasitas panas 9 kJ/oC. Suhu kalorimeter meningkat dari 20oC menjadi 24,4oC. Kalor yang dihasilkan pada pembakaran 1 mol karbon (Ar C = 12) tersebut adalah .. a. 396,0 kJ d. 45,0 kJ b. 198,0 kJ e. 9,0 kJ c. 99,0 kJ

08. Pembakaran suatu contoh zat dalam

sebuah kalorimeter bom menghasilkan kalor sebesar 25,2 kJ. Air yang berada dalam kalorimeter adalah 1000 gr dan suhunya naik 4oC. Jika kalor jenis air adalah 4,2 J g-1 oC-1, maka kapasitas kalor kalorimeter bom tersebut adalah .. a. 2,1 kJ oC-1 d. 16,8 kJ oC-1 b. 4,2 kJ oC-1 e. 25,2 kJ oC-1 c. 8,4 kJ oC-1

09. Sebanyak 7,5 gram kristal LiOH (Mr

LiOH = 24) ditambahkan ke dalam kalorimeter yang berisi 120 gram air. Setelah kristal LiOH itu larut, ternyata suhu kalorimeter beserta isinya naik dari


ROWLAND DAVID

23,25oC menjadi 34,9oC.Jika kalor jenis larutan = 4,2 J g-1 oC-1, dan kapasitas kalor kalorimeter = 11,7 J oC-1, maka entalpi pelarutan LiOH adalah .. a. – 20,4 kJ mol-1

b. – 150 kJ mol-1

c. – 15,0 kJ mol-1 d. – 40,4 kJ mol-1 e. – 204 kJ mol-1

10. Sebanyak 200 mg gas metana dibakar

untuk menaikkan suhu 250 ml air dalam kalorimeter bom dari 25oC manjadi 35oC. Jika kalor jenis air = 4,2 J/goC dan kapasitas kalor dari kalorimeter = 75 J/oC, maka entalpi pembakaran gas metana dalam kJ mol-1 adalah..(Mr CH4 = 16) a. – 54,34 d. – 87,80 b. – 60,30 e. – 76,09 c. – 88,34

11. Pembakaran 1,01 gram sukrosa

(C12H22O11) dalam kalorimeter bom menyebabkan suhu air meningkat dari 28,33oC menjadi 49,92oC. Kalorimeter berisi 980 gram air, kapasitas kalor kalorimeter 785 J oC-1 dan Mr sukrosa 342, maka kalor pembakaran sukrosa dalam kJ mol-1 adalah a. – 1410 d. - 24.208,6 b. – 2820 e. - 16.920 c. – 5640

12. Pembakaran glukosa (C6H12O6) dalam

tubuh manusia mengikuti persamaan reaksi berikut : C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O H = - 2820 kJ

Dengan menganggap semua glukosa terurai menjadi air dan karbondioksida, serta semua kalor yang dihasilkan digunakan untuk menaikkan suhu badan. Seseorang dengan berat badan 75 kg (kapasitas kalor 4 J K-1 g-1) yang mengkonsumsi 18 gram glukosa (Ar C =

12, O = 16, H = 1), akan mengalami kenaikan suhu badan sebesar .. a. 0,4 K d. 2,82 K b. 0,94 K e. 3,86 K c. 1,88 K

13. Pencampuran CaO (Ar Ca = 40, O = 16)

dan H2O (kalor jenis spesifik = 4 JK-1g-1) berlebih memberikan reasi : CaO(s) + H2O(l) → Ca(OH)2(s) H = - 64 kJ. Bila panas yang dihasilkan reaksi ini mampu menaikkan suhu 100 gram air sebesar 0,1 K, maka jumlah CaO yang bereaksi adalah .. a. 0,035 g d. 0,350 g b. 0,080 g e. 3,500 g c. 0,105 g

14. Sebanyak 500 mL air dipanaskan dengan

menggunakan lampu spiritus. Jika jumlah etanol yang terbakar 2 gr, ternyata suhu air naik sebesar 5,14oC. Efisiensi kalor pada proses pemanasan tersebut adalah

(Hf C2H5OH= - 227 kJmol-1 ; CO2(g) = - 393,5 kJmol-1 ; H2O(g) = - 242 kJmol-1 ; kalor jenis air = 4,18 Jg-1K-1 ; Ar H = 1; C = 12; O = 16) a. 1% d. 20% b. 2% e. 40% c. 10%

15. Persamaan termokimia pembakaran gas

etilena (C2H4) adalah : C2H4(g) + 3O2(g) → 2CO2(g) + 2H2O(l)

H = 310 kkal Dengan mengandaikan efisiensi 60%, maka massa air pada 20oC yang dapat diubah menjadi uap pada 100oC dengan membakar 1,12 m3 (STP) gas C2H4 adalah (Kalor jenis air = 1 kkal/kgoC ; kalor uap air = 540 kkal/kg) a. 5 kg d. 20 kg b. 10 kg e. 25 kg c. 15 kg

D. SOAL LATIHAN 01. Jumlah kalor yang diperlukan untuk

menaikkan suhu 735 gram air dari 30oC menjadi 76oC adalah .. (Kalor jenis air 4,18 J g-1 K-1)

a. 73,75 kJ d. 295 kJ b. 141,3 kJ e. 368,75 kJ c. 221,25 kJ


ROWLAND DAVID

02. Kalor yang dibebaskan pada pembakaran 1 gram gas C2H2 dapat menaikkan suhu 1 liter air dari 25oC menjadi 37oC (massa jenis air 1 g/mL). Jika kalor jenis air diketahui = 4,2 J/goC, maka kalor pembakaran gas C2H2 dinyatakan dalam kJ/mol adalah .. (Ar C = 12, H = 1) a. – 50,4 d. – 1073 b. – 237,4 e. – 1310,4 c. + 237,4

03. Apabila 100 mL larutan NaOH 1 M

direaksikan dengan 100 mL larutan HCl 1 M dalam sebuah bejana, ternyata suhu larutan naik dari 25,5 menjadi 31,5 . Jika kalor jenis larutan dianggap sama dengan kalor jenis air 4,2 J gr-1 , maka entalpi netralisasi tersebut adalah a. – 5,04 kJ/mol b. +5,04 kJ/mol c. – 50,40 kJ/mol d. +50,40 kJ/mol e. – 108,4 kJ/mol

04. Sebanyak 0,3 gram etana, C2H6 (Mr = 30)

dibakar dalam kalorimeter bom dengan oksigen berlebih. Kapasitas panas sistem adalah 1,85 kkal/ , dan suhu berubah dari 25,5 menjadi 27,5 . Besarnya entalpi pembakaran etana adalah a. – 3,70 kkal/mol b. +370 kkal/mol c. – 37 kkal/mol d. +37 kkal/mol e. – 370 kkal/mol

05. Sebanyak 100 mL NaOH 1 M diukur

suhunya 25 dan 150 mL HCl 1 M diukur suhunya 27 direaksikan dalam kalorimeter dan suhunya naik menjadi 31 . Bila kalor jenis air 4,2 J gr-1K-1, maka entalpi netralisasi , ∆HN sebesar a. – 52,50 kJ/mol b. +35,50 kJ/mol c. – 35,50 kJ/mol d. +52,50 kJ/mol e. – 26,25 kJ/mol

06. Senumlah 2,839 gr sampel C2H4O (44

gr/mol) dibakar dalam kalorimeter bom yang kapasitas panasnya 16,77 kJ/ .

Temperatur kalorimeter meningkat dari 22,62 menjadi 26,87 . Entalpi pembakaran C2H4O (kJ/mol) adalah a. – 61,2 d. – 3,14 x 103 b. – 260 e. – 8,90x 103 c. – 1,10 x 103

07. Perhatikan persamaan termokimia

berikut : 2NaOH(aq) + H2SO4(aq) → NaHSO4(aq) + H2O(l) ∆H = - 54 kJ

Jika 50 mL larutan NaOH 1 M (25 ) dicampur dengan 50 mL H2SO4 1 M (25 , perubahan suhu yang terjadi adalah sekitar a. 3,2 d. 6,4 b. 4,8 e. 7,5 c. 5,4

08. Sebanyak 5,35 gram NH4Cl dilarutkan

dalam 100 gram air dan ternyata suhu berubah dari 26,5 menjadi 21,5 , maka besarnya perubahan entalpi pelarutan dari amonium klorida adalah ... (Ar N = 14 ; H = 1 ; Cl = 35,5 ; massa NH4Cl diabaikan ; kalor jenis larutan = 4,2 J g-1 K-1) a. +11,5 kJ mol-1 b. +95 kJ mol-1 c. +22,1 kJ mol-1 d. +90,3 kJ mol-1 e. +33,6 kJ mol-1

09. Sebanyak x gram karbon dibakar dalam

kalorimeter bom ternyata dapat menaikkan suhu 2 liter air dari 25 menjadi 45 . Jika massa jenis air 1 kg/L, kalor jenis air = 1 kkal/Kg dan kalor pembakaran standar C = - 80 kkal maka nilai x adalah (Ar C = 12) a. 24 d. 12 b. 30 e. 6 c. 36

10. Suatu padatan es dengan suhu 0

dimasukkan dalam 200 gram air dengan suhu 25 . Bila suhu akhir campuran adalah 5 , maka massa padatan es tersebut adalah ...gr (Anggap sistem adalah terisolasi, ∆Hfus = 340 J/gr, Cp = 4,18 j/gr ) a. 23,6 d. 800


ROWLAND DAVID

b. 46,3 e. 960 c. 50,0

11. Suatu cincin emas seberat 3,81 gram

dipanaskan hingga 84 dan dimasukkan ke dalam 50 gram air yang bersuhu 22,1 . Suhu akhirnya adalah .. (Diketahui kalor jenis emas = 0,129 J/g dan air = 4,18 J/g ) a. 22,2 d. 53,1 b. 24,0 e. 62,4 c. 26,5

12. Seberat 9,40 g contoh KBr dilarutkan

dalam 105 g air pada suhu 23,6 dalam suatu wadah plastik. Bila diasumsikan tidak ada kalor yang dipertukarkan antara wadah plastik dan lingkungan, maka suhu akhir sistem adalah .. (∆Hsol KBr = 19,9 kJ/mol ; Cp larutan = 4,184 J/g ; Mr KBr = 119) a. 20,0 d. 26,0 b. 20,3 e. 38,0 c. 3,65

13. Besarnya energi yang harus disediakan

untuk merubah 36 g es pada 0 menjadi air pada suhu kamar adalah ... (Diketahui data untuk air, ∆Hfusion = 6,01 kJmol-1 dan Cp liquid = 4,18 JK-1g-1) a. 12 kJ d. 22 kJ b. 19 kJ e. 42 kJ c. 16 kJ

14. Pada pelarutan 5 gram kristal NaOH (Mr

= 40) dalam 50 mL air terjadi kenaikan suhu dari 26 menjadi 34 . Jika kalor jenis larutan dianggap sama dengan kalor jenis air = 4,2 Jg-1 -1 dan kalor wadah diabaikan, maka entalpi pelarutan NaOH adalah a. – 12,4 kJ mol-1 d. +36 kJ mol-1 b. +14,8 kJ mol-1 e. – 14,8 kJ mol-1 c. – 36 kJ mol-1

15. Reaksi dapat balik : Na2SO4.10H2O Na2SO4 + 10H2O ∆H = +18 kkal.

berlangsung penuh ke kanan pada suhu diatas 32,4 , dan tetap di sebelah kiri pada suhu di bawah itu. Sistem ini digunakan di dalam rumah surya untuk pemanasan pada malam hari dengan

energi yang diserap dari radiasi surya selama siang hari. Berapa meter kubik bahan bakar gas yang dapat dihemat dengan sistem ini jika sistem ini menggunakan 64,4 kg Na2SO4.10H2O ? Nilai kalor bahan bakar gas adalah 360 kkal/m3. a. 2,5 d. 10 b. 5 e. 18 c. 8


ROWLAND DAVID

kalorimeter sederhana

Documents