modul - siwikimangela.files.wordpress.com filemodul kimia xi ipa bab ii termokimia. 2 termokimia i....

24
1 MODUL KIMIA XI IPA BAB II TERMOKIMIA

Upload: phunghanh

Post on 31-Mar-2019

341 views

Category:

Documents


10 download

TRANSCRIPT

Page 1: MODUL - siwikimangela.files.wordpress.com fileMODUL KIMIA XI IPA BAB II TERMOKIMIA. 2 TERMOKIMIA I. Standar Kompetensi 2. Memahami perubahan energi dalam reaksi kimia dan cara pengukurannya

1

MODUL

KIMIA XI IPA

BAB II TERMOKIMIA

Page 2: MODUL - siwikimangela.files.wordpress.com fileMODUL KIMIA XI IPA BAB II TERMOKIMIA. 2 TERMOKIMIA I. Standar Kompetensi 2. Memahami perubahan energi dalam reaksi kimia dan cara pengukurannya

2

TERMOKIMIA

I. Standar Kompetensi

2. Memahami perubahan energi dalam reaksi kimia dan cara pengukurannya.

II. Kompetensi Dasar

2.2. Menentukan H reaksi berdasarkan percobaan, hukum Hess,data perubahan entalpi pembentukan standar, dan data energi ikatan.

III. Indikator

1. Menghitung harga ∆H reaksi berdasarkan data percobaan. 2. Membedakan sistem dan lingkungan

3. Menjelaskan perubahan entalpi (∆H) sebagai kalor reaksi pada tekanan tetap. 4. Membedakan reaksi yang melepas kalor (eksoterm) dengan reaksi yang

menerima kalor (endoterm) melalui percobaan

5. Menjelaskan macam-macam entalpi molar

6. Menghitung harga ∆H reaksi berdasarkan data percobaan. 7. Menghitung ∆H reaksi dengan menggunakan diagram siklus / diagram tingkat

energi. 8. Menghitung ∆H reaksi dengan menggunakan data entalpi pembentukan standar

9. Menghitung ∆H reaksi dengan menggunakan data energi ikatan

Termokimia adalah cabang dari ilmu kimia yang mempelajari perubahan energi yang

menyertai reaksi-reaksi kimia.Perubahan energi dalam reaksi kimia terjadi dalam bentuk

kalor reaksi, yang sebagian besar berlangsung pada keadaan tetap sehingga kalor reaksi

dinyatakan sebagai perubahan entalpi (∆H).

II.1 Azas Kekekalan Energi (Hukum I Termodinamika)

Hukum I Termodinamika menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan maupun

dimusnahkan, tetapi energi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lain.

Page 3: MODUL - siwikimangela.files.wordpress.com fileMODUL KIMIA XI IPA BAB II TERMOKIMIA. 2 TERMOKIMIA I. Standar Kompetensi 2. Memahami perubahan energi dalam reaksi kimia dan cara pengukurannya

3

1. Sistem dan Lingkungan

Sistem merupakan reaksi atau proses yang sedang menjadi pusat perhatian kita,

sedangkan lingkungan adalah segala sesuatu di luar atau di sekitar sistem.

Gambar 2. 1 Campuran

Zn dan asam klorida

a. Sistem Terbuka

Sistem terbuka adalah suatu sistem yang memungkinkan terjadi perpindahan energi dan

zat (materi) antara lingkungan dengan sistem. Pertukaran materi artinya ada hasil reaksi

yang dapat meninggalkan sistem (wadah reaksi), misalnya gas, atau ada sesuatu dari

lingkungan yang dapat memasuki sistem.

b. SistemTertutup

Sistem tertutup adalah suatu sistem yang memungkinkan terjadi perpindahan energi

antara sistem dan lingkungan, tetapi tidak dapat terjadi pertukaran materi.

c. SistemTerisolasi

Sistem terisolasi adalah sistem yang tidak memungkinkan terjadinya perpindahan energi

dan materi antara sistem dengan lingkungan.

Berdasarkan reaksi pada gambar 2.1, logam seng dan asam

klorida merupakan sistem, sedangkan tabung reaksi dan

udara di sekitarnya disebut lingkungan.

Berdasarkan interaksi yang terjadi antara sistem dan

lingkungan, dibedakan tiga macam sistem yaitu sistem

terbuka, sistem tertutup dan sistem terisolasi.

Gambar 2.2 Contohsistem (a) terbuka (b) tertutupdan (c)

terisolasi

Page 4: MODUL - siwikimangela.files.wordpress.com fileMODUL KIMIA XI IPA BAB II TERMOKIMIA. 2 TERMOKIMIA I. Standar Kompetensi 2. Memahami perubahan energi dalam reaksi kimia dan cara pengukurannya

4

2. Energi Dalam

Perpindahan energi antara sistem dan lingkungan dapat berupa kalor (q) maupun berupa

kerja (w).Harga q dan w dapat bernilai positif atau negatif, jika:

Sistem menerima kalor, q bertanda positif (+).

Sistem membebaskan kalor, q bertanda negatif (-).

Sistem melakukan kerja, w bertanda negatif (-).

Sistem menerima kerja, w bertanda positif (+).

Energi dalam (internal energy) merupakan jumlah energi yang dimiliki oleh suatu zat

atau sistem yang dilambangkan E. Energi dalam suatu zat tidak dapat diukur rnamun

yang penting dalam termokimia adalah menentukan perubahan energi dalam (∆E), yaitu

selisih antaraenergidalamproduk (Ep) denganenergidalampereaksi (ER).

Perubahan energi dalam dapat berupa kalor yang diserap atau dibebaskan (q) dan kerja

yang dilakukan atau diterima (w).Sehingga, perubahan energi sistem sama dengan:

Jika sistem tidak melakukan kerja, tapi sistem diberi sejumlah kalor, maka: ∆E = q

Jika sistem menerima kerja, dan tidak terjadi perpindahan kalor, maka: ∆E = w

∆E = Ep− ER Ep = energidalamproduk

ER= energidalampereaksi

∆E = q +w

Page 5: MODUL - siwikimangela.files.wordpress.com fileMODUL KIMIA XI IPA BAB II TERMOKIMIA. 2 TERMOKIMIA I. Standar Kompetensi 2. Memahami perubahan energi dalam reaksi kimia dan cara pengukurannya

5

3. Perubahan Entalpi

Entalpi (H) digunakan untuk menghitung jumlah kalor yang berpindah dari atau ke sistem

pada tekanan tetap. Nilai absolut entalpi tidak dapat diukur, yang dapat diukur hanyalah

perubahan entalpi (∆H). Perubahan entalpi merupakan selisih antara entalpi pada akhir

proses (produk) dan entalpi mula-mula (reaktan).

4. Reaksi Eksoterm dan Endoterm

5. Persamaan Termokimia

Persamaan termokimia merupakan persamaan reaksi kimia yang disertai perubahan

entalpi yang menyertainya.

∆H reaksi = Hakhir- Hawal

= H produk –H pereaksi

Contohsoal:

Berapakah perubahan energi dalam (∆E), jika sistem menyerap kalor 150 J dan

melakukan kerja 50 J?

Penyelesaian:

Sistem menyerap kalor (+q) = +150 J

Sistem melakukan kerja (-w) = - 50 J

∆E = q +w

= (+150 J) + (- 50 J)

= + 100 J

A = Hpereaksi

B = Hproduk

Hproduk < Hpereaksi

∆H negatif (−)

Reaksi eksoterm adalah reaksi yang disertai

dengan perpindahan kalor dari sistem ke

lingkungan. Artinya, sistem membebaskan

energi, sehingga entalpi sistem akan berkurang

dimana entalpi produk lebih kecil dari pada

entalpi pereaksi. Oleh karena itu perubahan

entalpi (∆H) bertanda negatif.

Reaksi endoterm adalah reaksi perpindahan

kalor dari lingkungan ke sistem.Artinya,

sistem menyerap energi, sehingga entalpi

sistem akan bertambah dimana produk lebih

besar dari pada entalpi pereaksi. Oleh karena

itu perubahan entalpi (∆H) bertanda positif.

A = Hproduk

B = Hpereaksi

Hproduk > Hpereaksi

∆H positif (+)

Page 6: MODUL - siwikimangela.files.wordpress.com fileMODUL KIMIA XI IPA BAB II TERMOKIMIA. 2 TERMOKIMIA I. Standar Kompetensi 2. Memahami perubahan energi dalam reaksi kimia dan cara pengukurannya

6

II.2 Perubahan Entalpi Standar

Perubahan entalpi yang menyertai suatu reaksi bergantung pada suhu dan

tekanan.Umumnya data termokimia ditentukan pada kondisi 25oC dan 1 atm. Perubahan

entalpi reaksi yang ditentukan pada kondisi tersebut dinyatakan sebagai perubahan entalpi

standar dan dinyatakan dengan lambang ∆Ho.

Berdasarkan jenis reaksi yang terjadi, perubahan entalpi dibedakan menjadi:

1. Entalpi Pembentukan Standar (∆Hfo = Standard Enthalpy of Formation)

Entalpi Pembentukan Standar (∆Hfo) yaitu perubahan entalpi yang menyertai

pembentukan 1 mol senyawa dari unsur-unsur bebas pembentuknya pada keadaan standar

(298 K dan 1 atm).

Contoh:

Pembakaran 1 mol gas etana membentuk karbon dioksida dan uap air menghasilkan

kalor 152 kJ. Kata “menghasilkan” menunjukkan reaksi tergolong eksoterm, sehingga

∆H = − 152 kJ untuk pembakaran 1 moletana. Persamaan termokimianya adalah:

C2H6(g) + 7

2O2(g) → 2CO2(g) + 3H2O(g) ∆H = − 152 kJ

atau

2C2H6(g) + 7O2(g) → 4CO2(g) + 6H2O(g) ∆H = − 304 kJ

(Jika koefisien reaksi dikalikan dua, maka ∆H reaksi juga harus dikalikan dua).

Latihan!

Tuliskan persamaan termokimia untuk reaksi-reaksi berikut ini! a. Reaksi C3H8(g) + 5O2(g) →3CO2(g) + 4H2O(l) dibebaskankalor 223 kJ

b. Reaksi CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l) dibebaskan 2671 kJ

Page 7: MODUL - siwikimangela.files.wordpress.com fileMODUL KIMIA XI IPA BAB II TERMOKIMIA. 2 TERMOKIMIA I. Standar Kompetensi 2. Memahami perubahan energi dalam reaksi kimia dan cara pengukurannya

7

Tabel 2.1 Perubahan entalpi pembentukan standar (∆Hfo) dari beberapa zat

Contoh:

1. ∆Hf ountuk pembentukan 1 mol gas metana (CH4) dari C dan gas hidrogen adalah –74,8

kJ. Persamaan termokimianya adalah:

C(s) + 2H2(g) → CH4(g) ∆H = –74,8 kJ

2. Pada pembentukan 22 gram C3H8 (ArC = 12, H = 1) dibebaskan kalor sebesar 75 kJ.

Tuliskan persamaan termokimia pembentukan C3H8!

Page 8: MODUL - siwikimangela.files.wordpress.com fileMODUL KIMIA XI IPA BAB II TERMOKIMIA. 2 TERMOKIMIA I. Standar Kompetensi 2. Memahami perubahan energi dalam reaksi kimia dan cara pengukurannya

8

2. Entalpi Peruraian Standar (∆Hdo = Standard Enthalpy of Dissociation)

Entalpi Peruraian Standar (∆Hdo) yaitu perubahan entalpi yang menyertai reaksi

peruraian 1 mol senyawa menjadi unsur-unsur bebas pembentuknya pada keadaan standar.

Jadi, entalpi peruarian merupakan kebalikan entalpi pembentukan, yaitu:

3. Entalpi Pembakaran Standar (∆Hco = Standard Enthalpy of Combustion)

Entalpi pembakaran standar (∆Hco) adalah perubahan entalpi pada pembakaran

sempurna 1 molzat yang diukur pada 298 K, 1 atm

∆Hdo = −∆Hf

o

Contoh:

Diketahui ∆Hfo untuk pembentukan 1 mol gas metana (CH4) dari C dan gas hidrogen adalah –74,8

kJ. Persamaan termokimianya adalah:

CH4(g) → C(s) + 2H2(g) ∆H = + 74,8 kJ

Latihan!

Tulislah persamaan termokimia pada keadaan standar, berdasarkan data berikut:

a. Pembentukan 117 g garam dapur (NaCl) membebaskan kalor sebanyak822 kJ.

b. Pembentukan 13 g gas (C2H2) memerlukan kalor sebanyak 113 kJ.

c. Pembentukan 5,6 L gas CO2 (STP) membebaskan kalor sebanyak98,5 kJ.

(Diketahui: Ar Na = 23, Cl = 35,5, C = 12, H = 1, O = 16)

Page 9: MODUL - siwikimangela.files.wordpress.com fileMODUL KIMIA XI IPA BAB II TERMOKIMIA. 2 TERMOKIMIA I. Standar Kompetensi 2. Memahami perubahan energi dalam reaksi kimia dan cara pengukurannya

9

Tabel 2.2 Entalpi pembakaran beberapa zat pada 298K, 1 atm

II.3 Penentuan Entalpi Reaksi

Kalor reaksi dapat ditentukan melalui percobaan, dengan menggunakan kalorimeter.

Selain itu, seorang ahli kimia dari Rusia, Henry Hess menemukan cara lain untuk

menentukan kalor reaksi yaitu berdasarkan data termokimia yang ada.

1. Kalorimetri

Kalorimetri merupakan cara penentuan kalor reaksi dengan menggunakan kalorimeter.

Sedangkan kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur kalor reaksi.

Kalorimeter merupakan suatu sistem terisolasi jadi tidak ada pertukaran materi maupun

energi dengan lingkungan di luar kalorimeter.

Gambar 2.3 Bagan kalorimeter bom Gambar 2.4 Bagan kalorimeter sederhana

Contoh kalorimeter yang biasa digunakan untuk menentukan kalor dari reaksi-reaksi

pembakaran adalah kalorimeter bom (Gambar 2.3). Kalorimeter bom terdiri dari bom yaitu

Page 10: MODUL - siwikimangela.files.wordpress.com fileMODUL KIMIA XI IPA BAB II TERMOKIMIA. 2 TERMOKIMIA I. Standar Kompetensi 2. Memahami perubahan energi dalam reaksi kimia dan cara pengukurannya

10

wadah tempat berlangsungnya reaksi pembakaran yang terbuat dari bahan stainless steel.

Sedangkan kalorimeter sederhana disusun dari dua buah gelas plastik/ polistirena. Gelas

bagian dalam ditutupi oleh gabus yang dilubangi untuk memasukkan thermometer dan

pengaduk.Gelas bagian luar digunakan sebagai bahan isolator kalor dari lingkungan.

Dengan mengukur kenaikan suhu di dalam kalorimeter, dapat ditentukan jumlah kalor

yang diserap oleh air serta perangkat kalorimeter berdasarkan rumus:

Karena kalorimeter merupakan sistem yang terisolasi, maka tidak ada kalor yang

terbuang kelingkungan, sehingga dapat dirumuskan sebagai berikut:

Dimana qlarutan = m x c x ∆T

Pada tekanan tetap, perubahan entalpi (∆H) sama dengan kalor yang diserap atau

dilepas. Sehingga dapat dirumuskan:

qair =m x c x ∆T

qbom = C x ∆T

Keterangan:

q = jumlahkalor (J)

m =massa air/ larutan di dalam kalorimeter (g)

c = kalorjenis air/larutan di dalam kalorimeter (Jg-1K-1)

C = kapasitas kalor bom kalorimeter

∆T = kenaikan suhu larutan/ kalorimeter (K)

qreaksi+ qlarutan = 0

qreaksi = −qlarutan

∆H = qreaksi

Contoh:

Pada pemanasan 400g air bersuhu 25°C diperlukan kalor 84 kJ.Jika diketahui kalor jenis

air = 4,2J/g°C, tentukan suhu air setelah pemanasan!

Penyelesaian:

q = 84 kJ = 84.000 J

q= m x c x ∆T

84.000 J = 400 g x 4,2J/goC x ∆T

∆T = 50oC

∆T = T2 – T1

50oC = T2 – 25oC

T2 = 75oC Jadi, suhu air setelahpemanasan = 75oC

Page 11: MODUL - siwikimangela.files.wordpress.com fileMODUL KIMIA XI IPA BAB II TERMOKIMIA. 2 TERMOKIMIA I. Standar Kompetensi 2. Memahami perubahan energi dalam reaksi kimia dan cara pengukurannya

11

2. Hukum Hess

Gambar2.4 Henry Hess

Contoh 2:

Menurut Henry Hess, entalpi merupakan suatu fungsi

keadaan yaitu suatu reaksi yang tidak bergantung pada

jalannya reaksi, tetapi tergantung pada awal dan akhir

reaksi.

Jadi, jika reaksi berlangsung dalam dua tahap reaksi atau

lebih, maka perubahan (∆H) reaksi sama dengan jumlah

∆H dari semua tahapan.

∆Hreaksi= ∆H1 + ∆H2 + ∆H3 + ….

Reaksinya dapat berlangsung menurut dua cara sebagai berikut:Cara-1:

S(s) + 3

2O2(g) → SO3(g) ∆H = -396 kJ

Cara-2:

Tahap-1: S(s) + 3

2O2(g) → SO2(g) +

1

2O2(g) ∆H = -297 kJ

Tahap-2: SO2(g) + 1

2O2(g) → SO3(g) ∆H = -99 kJ

S(s) + 3

2O2(g) → SO3(g) ∆H = -396 kJ

+

Contoh 1:

Berikut ini merupakan diagram

pembakaran belerang menjadi gas

belerang trioksida (SO3).

Gambar 2.5 Diagram tingkat energi

pembakaran S membentuk SO3

Keadaan awal

Page 12: MODUL - siwikimangela.files.wordpress.com fileMODUL KIMIA XI IPA BAB II TERMOKIMIA. 2 TERMOKIMIA I. Standar Kompetensi 2. Memahami perubahan energi dalam reaksi kimia dan cara pengukurannya

12

3. Energi ikatan

Energi ikatan (energi disosiasi) merupakan energi yang diperlukan untuk memutuskan

satu mol ikatan dari suatu molekul gas menjadi atom-atomnya. Energi ikatan

dilambangkan D dan dinyatakan dalam kJ/mol. Untuk molekul beratom banyak digunakan

energi ikatan rata-rata

Tabel 2.3 Energi beberapa jenis ikatan (kJ/mol)

Menurut hukum Hess, dengan diketahui data energi ikatan pada pereaksi dan produk

dapat ditentukan ∆H reaksi yang terjadi, dengan rumus:

Lintasan 1

Lintasan2

+

Keadaan

akhir

Page 13: MODUL - siwikimangela.files.wordpress.com fileMODUL KIMIA XI IPA BAB II TERMOKIMIA. 2 TERMOKIMIA I. Standar Kompetensi 2. Memahami perubahan energi dalam reaksi kimia dan cara pengukurannya

13

LATIHAN!

Jawablah soal-soal dibawah ini dengan singkat dan jelas ! 1. Jika kepingan magnesium dimasukkan ke dalam tabung reaksi yang berisi larutan

HCl ternyata terbentuk gelembung dan dasar tabung terasa panas.

Tentukan :

a. Sistem

b. Lingkungan

c. Jenis reaksi

2. Gambarkan diagram tingkat energi untuk reaksi :

a. CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O ∆H = - 802 kJ/mol

b. H2O(l) → H2(g) + ½ O2(g) ∆H = +286 kJ/mol

3. Tuliskan persamaan termokimia jika diketahui :

a. ∆ Hoc CH3OH (l) = -238,6 kj/mol

b. ∆Hod C2H6 (g) = +1559,7 kj/mol

c. ∆Hof H3PO4 (l) = -1556 kj/mol

4. Diketahui reaksi : 4NH3(g) + 5 O2(g) → 4NO(g) + 6H2O (g) ∆H = -1170kj/mol

∆Hof NO(g) = + 90 kj/mol ∆Ho

f H2O (g) = -285 kj/mol

Tentukan entalpi pembentukan standar gas NH3 !

5. Diketahui reaksi :

2H2(g) + O2 (g) → 2H2O(l) ∆H = -571,7kj

C3H4 (g) + 4 O2 (g) → 3CO2(g) + 2H2O (g) ∆H = -1941 kj

∆Hr = ∑ energi ikatan pereaksi (ruas kiri) − ∑ energi ikatan produk (ruas kanan)

Contoh:

Dengan menggunakan tabel energi ikatan, tentukan energi yang dibebaskan padapembakaran

gas metana.

Penyelesaian:

Reaksipembakaran gas metana:

CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g) ∆H = ?

∆Hr = ∑ energiikatanpereaksi (ruaskiri) − ∑ energiikatanproduk (ruaskanan)

= (4 C−H + 2 O=O) – (2 C=O + 4 O−H)

= (4 x 415) + (2 x 494) − (2 x 805) + (4 x 460)

= (1660 + 988) − (1610 + 1840)

= 2648 – 3450

= - 802 kJ

Page 14: MODUL - siwikimangela.files.wordpress.com fileMODUL KIMIA XI IPA BAB II TERMOKIMIA. 2 TERMOKIMIA I. Standar Kompetensi 2. Memahami perubahan energi dalam reaksi kimia dan cara pengukurannya

14

C3H8 (g) + 5O2(g) → 3CO2 (g) + 4H2O (l) ∆H = -2220 kj

Tentukan perubahan entalpi reaksi : C3H4(g) + 2H2 (g) → C3H8(g)

6. Diketahui energi ikatan rata-rata :

H-H = 436 kj/mol C=C = 346 kj/mol

C-C = 607 kj/mol C-H = 414 kj/mol

Hitung ∆H reaksi pada reaksi : C3H6 (g) + H2 (g) → C3H8(g)

7.

Dari grafik diatas, kalor pembentukan CO adalah …

8. Diketahui reaksi :

S (s) + O2(g) → SO2(g) ΔH1 = –299 kJ mol-1

SO2(g) + ½ O2(g) → SO3(g) ΔH2 = X kJ mol-1

S(s) + 1 ½ O2(g) → SO3(g) ΔH3 = –396 kJ mol-1

Hitung harga X !

9. Bila data entalpi pembentukan standar:

C3H8(g) = – 104 kJ mol-1

CO2(g) = – 394 kJ mol-1

H2O(l) = – 286 kJ mol-1

Hitunglah harga ΔH untuk reaksi :

C3H8(g) + 5O2(g) → 3CO2(g) + 4H2O(l)

10. Diketahui energi ikatan rata-rata dari:

C=C = 607 kJ/mol O–H = 460 kJ/mol

C–C = 343 kJ/mol C–O = 351 kJ/mol

C–H = 410 kJ/mol

Tentukan perubahan entalpi dari reaksi :

CH2=CH2+ H2O → CH3–CH2–OH

II. 4. Energi Bahan Bakar

Bahan bakar utama dewasa ini adalah bahan bakar fosil, yaitu gas alam, minyak bumi,

dan batubara. Bahan bakar fosil itu memerlukan waktu ribuan sampai jutaan tahun.

Page 15: MODUL - siwikimangela.files.wordpress.com fileMODUL KIMIA XI IPA BAB II TERMOKIMIA. 2 TERMOKIMIA I. Standar Kompetensi 2. Memahami perubahan energi dalam reaksi kimia dan cara pengukurannya

15

Bahan bakar fosil, terutama minyak bumi, telah digunakan dengan laju yang lebih cepat

daripada proses pembentukannya. Oleh karena itu dalam waktu yang tidak lama lagi akan

segera habis. Untuk menghemat penggunaan minyak bumi dan untuk mempersiapkan bahan

bakar pengganti, telah dikembangkan berbagai bahan bakar, misalnya gas sintetis (sin-gas)

dan hidrogen.

Bahan bakar sintetis yang banyak dipertimbangkan adalah hidrogen. Hidrogen cair

bersama-sama dengan oksigen cair telah digunakan pada pesawat ulang-alik sebagai

bahan bakar roket pendorongnya. Pembakaran hidrogen samasekali tidak memberi

dampak negatif pada lingkungan karena hasil pembakarannya adalah air. Hidrogen

dibuat dari penguraian air dengan listrik:

2H2(g) + O2(g) → 2H2O(l)∆H = –572 kJ

Matahari adalah sumber energi terbesar bumi, tetapi teknologi penggunaan energi surya

sebelumnya belumlah komersial. Salah satu kemungkinan penggunaan energi surya adalah

menggunakan tanaman yang dapat tumbuh dengan cepat. Energinya kemudian diperoleh

dengan membakar tumbuhan tersebut.

Tabel 2.4 Nilai kalor dari berbagai jenis bahan bakar

Pada pembakaran sempurna senyawa hidrokarbon (bahan bakar fosil) membentuk

karbondioksida dan uap air. Sedangkan pembakaran tak sempurna membentuk karbon monoksida dan uap air.

Contoh:

Pembakaran sempurna isooktana:

Page 16: MODUL - siwikimangela.files.wordpress.com fileMODUL KIMIA XI IPA BAB II TERMOKIMIA. 2 TERMOKIMIA I. Standar Kompetensi 2. Memahami perubahan energi dalam reaksi kimia dan cara pengukurannya

16

C8H18(l) +25

2O2(g)→8CO2(g) + 9H2O(l) ∆H = –5.460 kJ

Pembakarantaksempurnaisooktana:

C8H18(l) +17

2O2(g) →8CO(g) + 9H2O(l) ∆H = –2.924,4 kJ

Pembakaran tidak sempurna menghasilkan kalor lebih sedikit dibandingkan pembakaran

sempurna. Jadi, pembakaran tidak sempurna mengurangi efisiensi bahan bakar. Kerugian

lain pembakaran tidak sempurna adalah dihasilkannya gas karbon monoksida (CO) yang

beracun sehingga mencemari udara.

LATIHAN SOAL – SOAL

Page 17: MODUL - siwikimangela.files.wordpress.com fileMODUL KIMIA XI IPA BAB II TERMOKIMIA. 2 TERMOKIMIA I. Standar Kompetensi 2. Memahami perubahan energi dalam reaksi kimia dan cara pengukurannya

17

Page 18: MODUL - siwikimangela.files.wordpress.com fileMODUL KIMIA XI IPA BAB II TERMOKIMIA. 2 TERMOKIMIA I. Standar Kompetensi 2. Memahami perubahan energi dalam reaksi kimia dan cara pengukurannya

18

Page 19: MODUL - siwikimangela.files.wordpress.com fileMODUL KIMIA XI IPA BAB II TERMOKIMIA. 2 TERMOKIMIA I. Standar Kompetensi 2. Memahami perubahan energi dalam reaksi kimia dan cara pengukurannya

19

I - PENENTUAN REAKSI ENDOTERM & EKSOTERM

1. Tujuan a. Mengamati terjadinya reaksi eksoterm dan reaksi endoterm b. Mengamati ciri-ciri reaksi eksoterm dan reaksi endoterm

c. Mempelajari perubahan energi pada reaksi kimia

2. Dasar Teori a. Reaksi eksoterm

Reaksi eksoterm adalah reaksi yang menghasilkan kalor. Kalor dilepas dari sistem ke lingkungan sehingga entalpi sistem berkurang dan perubahan entalpi berharga

negatif.

b. Reaksi endoterm

Reaksi endoterm adalah reaksi kimia yang memerlukan kalor. Kalor diserap dari lingkungan ke sistem sehingga entalpi dalam sistem bertambah dan perubahan

entalpi berharga positif.

1. Alat dan Bahan 1. Tabung reaksi & Rak tabung reaksi

2. Gabus tabung reaksi & penjepit 3. Pipet & Spatula

4. Alat pembakar & Korek api

5. Larutan asam klorida (HCl) 2 M & Magnesium (Mg) 6. Barium hidroksida oktahidrat (Ba(OH)2 . 8H2O) & Amonium Klorida (NH4Cl)

7. Serbuk Belerang (S) & Serbuk Besi (Fe)

8. Tembaga (II) Carbonat (CuCO3)

2. Cara Kerja

a. Masukkan kurang lebih 30 tetes larutan asam klorida (HCl) 2 M ke dalam sebuah tabung reaksi, kemudian tambahkan potongan pita magnesium sepanjang 2,4 cm

Page 20: MODUL - siwikimangela.files.wordpress.com fileMODUL KIMIA XI IPA BAB II TERMOKIMIA. 2 TERMOKIMIA I. Standar Kompetensi 2. Memahami perubahan energi dalam reaksi kimia dan cara pengukurannya

20

yang sudah diampelas. Amati perubahan yang terjadi dan rasakan perubahan suhu tabung reaksi.

b. Masukkan kristal barium hidroksida (Ba(OH)2 . 8H2O) sebanyak 1 spatula ke dalam

tabung reaksi. Tambahkan kristal Amonium Klorida (NH4Cl) sebanyak 1 spatula.

Aduk campuran itu kemudian tutuplah dengan gabus. Pegang tabung itu dan rasakan suhunya. Biarkan sebentar, buka tabung dan cium bau gas yang timbul,

catat pengamatan tersebut.

c. Campurkan serbuk belerang dan serbuk besi dalam satu spatula. Panaskan spatula sampai campuran berpijar. Hentikan pemanasan, amati apa yang terjadi dan catat

hasil pengamatannya.

d. Ambil satu spatula sampai bubuk tembaga (II) Carbonat (CuCO3). Panaskan

tabung itu samai mulai terjadi perubahan pada bubuk tembaga (II) karbonat tersebut. Hentikan pemanasan, amati apa yang terjadi dan catat hasil

pengamatannya.

1. Hasil Pengamatan

NO ZAT KIMIA WUJUD/WARNA

1 HCl 2 M

2 Pita Magnesium

3 Sulfur

4 Serbuk besi

5 Ba(OH)2 .8H2O

6 NH4Cl

7 CuCO3

N

o Kegiatan Hasil Pengamatan

Perubahan

Warna Reaksi Kimia

1. Pencampuran HCl dan Pita

Magnesium

-

2. Pencampuran

Ba(OH)2.8H2O dan NH4Cl.

Pembauan gas.

-

3. Pemanasan serbuk belerang (S) dan serbuk besi (Fe)

- Ketika dipanaskan, reaksi berjalan

.......................

- Ketika pemanasan dihentikan

......................

4. Pemanasan CuCO3 ketika

pemanasan dihentikan

- Ketika dipanaskan,

................................ - Ketika pemanasan

dihentikan,...............

Page 21: MODUL - siwikimangela.files.wordpress.com fileMODUL KIMIA XI IPA BAB II TERMOKIMIA. 2 TERMOKIMIA I. Standar Kompetensi 2. Memahami perubahan energi dalam reaksi kimia dan cara pengukurannya

21

2. Pertanyaan 1) Gejala apakah yang menunjukkan telah terjadi reaksi kimia pada percobaan 1, 2, 3,

dan 4? 2) Jika reaksi dibiarkan beberapa jam, apa yang anda harapkan terjadi dengan suhu

campuran pada (1) dan (2)?

3) Bagaimanakah jumlah entalpi zat-zat hasil reaksi (1), (2), (3), dan (4) jika diukur pada

suhu dan tekanan yang sama? 4) Gambarlah diagram tingkat energi untuk keempat reaksi di atas!

5) Simpulkanlah pengertian reaksi eksoterm dan endoterm

II – PENENTUAN HARGA ENTALPI REAKSI

I. Tujuan

Menentukan perubahan entalpi yang terjadi pada reaksi antara larutan natrium hidroksida

dengan larutan asam klorida

II. Dasar Teori

Dengan mengukur kenaikan suhu di dalam kalorimeter, dapat ditentukan jumlah kalor yang

diserap oleh air serta perangkat kalorimeter berdasarkan rumus:

Karena kalorimeter merupakan sistem yang terisolasi, maka tidak ada kalor yang terbuang

ke lingkungan, sehingga dapat dirumuskan sebagai berikut:

Dimana qlarutan = m x c x ∆T. Pada tekanan tetap, perubahan entalpi (∆H) sama dengan kalor

yang diserap atau dilepas. Sehingga dapat dirumuskan:

III. Alat dan Bahan

a. Alat

Gelas plastik, pengaduk kaca, termometer

qair = m x c x ∆T

qbom = C x ∆T

Keterangan:

q = jumlah kalor (J)

m = massa air/ larutan di dalam kalorimeter (g)

c = kalor jenis air/ larutan di dalam kalorimeter (Jg-1K-1)

C = kapasitas kalor bom kalorimeter

∆T = kenaikan suhu larutan/ kalorimeter (K)

qreaksi + qlarutan = 0

qreaksi = −qlarutan

∆H = qreaksi

Page 22: MODUL - siwikimangela.files.wordpress.com fileMODUL KIMIA XI IPA BAB II TERMOKIMIA. 2 TERMOKIMIA I. Standar Kompetensi 2. Memahami perubahan energi dalam reaksi kimia dan cara pengukurannya

22

b. Bahan

NaOH 1 M

HCl 1 M

IV. Langkah Kerja

1. Masukkan 25 mL larutan NaOH 1 M ke dalam bejana plastik dan 25 mL larutan HCl 1 M

ke dalam bejana plastik, silinder ukur.

2. Ukur suhu kedua larutan tersebut menggunakan termometer. Termometer harus

dibersihkan dan dikeringkan sebelum dipindahkan dari satu larutan ke larutan yang lain.

Jika suhu larutan berbeda, tentukan suhu rata – rata sebagai suhu awal.

3. Tuangkan HCl ke dalam bejana plastik yang berisi larutan NaOH, aduk dengan termometer

dan perhatikan perubahan suhu. Suhu akan naik kemudian tetap dan selanjutnya turun.

Catatlah suhu akhir!

V. Data Pengamatan

Suhu larutan NaOH 1 M = OC

Suhu larutan HCl 1 M = OC

Suhu rata – rata (suhu awal) = OC

Suhu akhir = OC

Kenaikan suhu (∆t) = OC

VI. Pertanyaan/Bahan Diskusi

1. Tuliskan persamaan reaksi setara dari percobaan yang telah anda lakukan!

2. Hitunglah qlarutan dengan rumus q = m x c x ∆t

3. Hitunglah qreaksi = - qlarutan

4. Hitunglah jumlah mol NaOH dalam 25 mL larutan NaOH 1 M dan jumlah mol HCl dalam

25 mL larutan HCl 1 M!

5. Hitunglah qreaksi pada pembentukan 1 mol H2O!

6. Tuliskan persamaan termokimia untuk reaksi tersebut!

(kalor jenis air = 4,2 J/goC; massa jenis air = 1 g/ml)

VII. Pembahasan

VIII. Kesimpulan

IX. Daftar Pustaka

Page 23: MODUL - siwikimangela.files.wordpress.com fileMODUL KIMIA XI IPA BAB II TERMOKIMIA. 2 TERMOKIMIA I. Standar Kompetensi 2. Memahami perubahan energi dalam reaksi kimia dan cara pengukurannya

23

Pilihlah salah satu jawaban yang paling tepat.

1. Dua pereaksi dicampurkan dalam tabung reaksi , setelah reaksi berlangsung tabung terasa

dingin ketika dipegang. Pernyataan yang tepat mengenai hal tersebut adalah ….

a. entalphi pereaksi bertambah.

b. Entalphi pereaksi berkurang.

c. Entalhi pereaksi dan hasil reaksi bertambah.

d. Enthalphi pereaksi lebih besar daripada entalphi hasil reaksi.

e. Entalphi hasil reaksi lebih besar entalphi pereaksi.

2. Diketahui reaksi :

2C2H2 + 5O2 4CO2 + 2H2O ∆H = -2372,4 kJ. Pernyataan berikut yang tepat untuk

pembakaran sempurna 5,6 Liter C2H2 pada STP

a. Dibebaskan kalor sebesar 593,1 kJ

b. Diperlukan kalor sebesar 593,1 kJ

c. Enthalphi system bertambah 296,55 kJ.

d. Diserap kalor sebesar 296,55 kJ

e. Dibebaskan kalor sebesar 296,55 kJ.

2. Jika 100 mL NaOH 1 M direaksikan dengan 100 mL HCl 1 M ternyata suhu naik dari 29oC

menjadi 37,5oC, jika kalor jenis larutan 4,2 J/C. Perubahan entalphi reaksi adalah …

a. -45,9 kJ d. -71,4 kJ

b. -54,6 kJ e. -82,3 kJ

c. -59,6 kJ

3. Dari suatu percobaan penentuan ∆H reaksi alcohol (C2H5OH) 4,6 gram alcohol dibakar untuk

memanaskan 100 gram air pada suhu 20oC, Pada akhir pemanasan suhu air menjadi 25oC, jika

kalor jenis air 4,2 J/gK, maka ∆H pembakaran alcohol adalah….(Ar C = 12, H = 1, O = 16)

a. 2,1 kJ d. 42 kJ

b. 21 kJ e. 210 kJ

c. 4,2 kJ

4. Dari data persamaan reaksi berikut :

C6H12O6 + 6 O2 6CO2 + 6 H2O ∆H = -2820 kJ

C2H5OH + 3O2 2CO2 + 3H2O ∆H = -1380 kJ

Perubahan entalphi untuk fermentasi glukosa : C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 adalah ….

a. + 60 kJ d. -1440 kJ

b. - 60 kJ e. -2880 kJ

c. +1440 kJ

5. Diketahui ∆Hf H2O = - 285,5 kJ/mol, ∆Hf CO2 = -393,5 kJ/mol dan ∆Hf C3H8 = -1285,5

kJ/mol. Maka harga ∆Hc C3H8 adalah ….

a. +1037 kJ/mol d. -1037 kJ/mol

b. +518,5 kJ/mol e. – 2322,5 kJ/mol

c. -518,5 kJ/mol

6. Diketahui reaksi :N2 + 3H2 NH3 ∆H = -92 kJ

Page 24: MODUL - siwikimangela.files.wordpress.com fileMODUL KIMIA XI IPA BAB II TERMOKIMIA. 2 TERMOKIMIA I. Standar Kompetensi 2. Memahami perubahan energi dalam reaksi kimia dan cara pengukurannya

24

Kalor yang diperlukan untuk menguraikan 5,1 gram amoniak ( Mr = 17) adalah ….

a. 4,6 kJ d. 18,8 kJ

b. 9,2 kJ e. 27,6 kJ

c. 13,8 kJ

7. Entalphi pembakaran asetilena adalah -1300 kJ. Jika entalphi pembentukan CO2 dan H2O

berturut-turut adalah -395 kJ dan -285 kJ, entalphi pembentukan asetilena, C2H2 adalah

a. -255 kJ d. +450 kJ

b. +225 kJ e. -620 kJ

c. -450 kJ

8. Data energi ikatan C=C = 611 kJ/mol, C-H = 414 kJ/mol, H-Cl = 431 kJ, C-Cl = 339 mol/mol,

C-C = 347 kJ/mol. Berdasarkan data energi ikatan tersebut maka perubahan entalphi pada

reaksi C2H4 + HCl C2H5Cl

a. +46 kJ d. -92 kJ

b. -46 kJ e. -138 kJ

c. -58 kJ

9. Diketahui energi ikatan H-F = 565 kJ/mol, H-H = 436 kJ/mol, F-F = 158 kJ/mol. Energi yang

dilepas pada pembentukan 5 gram HF (Mr = 20 kJ/mol) dari unsur-unsurnya adalah

a. -268 kJ d. -67 kJ

b. -201 kJ e. -33,5

c. -124 kJ

Daftar Pustaka

1. Chang, Raymond. 2003. General Chemistry: The Essential Concepts. Third Edition.

Boston: Mc Graw-Hill.

2. Goldberg, David E. 2004. Fundamentals of Chemistry. Fourth Edition. New York The

McGraw – Hill Companies, Inc.