Soal Termokimia No 41-50
41. 3 gr persis karbon dibakar menjadi CO2 di dalam kalorimeter
tembaga, massa kalorimeter itu ialah 1500 gr, dan massa air di dalam
kalorimeter 2000 gr. Suhu awal 20 C dan suhu akhir ialah 31,3 C.
Hitunglah nilai kalor karbon dalam kalori per gram. Kapasitas kalor
spesifik tembaga ialah 0,093 kal/gK.
Qkalorimeter = Ctotal . ⧍T = ( C (C ) + C ( H2O ) ) . ⧍T
= ( 0,093 ) . (1500 ) + ( 1,00 ) . ( 2000 gr ) . ( 31,3 - 20 ) K
= 2,42 x 104 kal
Maka nilai kalor karbon ialah = 2,42 x 10⋀4 kal / 39 = 8,1 x 10⋀3 kal/g
42. 1250 gr asam benzoat ( C7H6O2 ) ditaruh di dalam bumbung pembakaran ( combustion bomb ), bom itu diisi dengan oksigen yang berlebih pada tekanan tinggi, ditutup mati dan dibenamkan di dalam seember air yang berfungsi sebagai kalorimeter. Kapasitas kalor keseluruhan alat itu, termasuk bumbung, ember, termometer dan air ialah 2422 Kal/K. oksidasi dicetuskan dengan memberikan bunga listrik pada campuran itu. Setelah campuran itu habis terbakar , termometer yang dicelupkan ke dalam air itu menunjukkan suhu yang 3256 K lebih tinggi dari sebelum pembakaran. Berapakah ⧍H per mol asam benzoat yang dibakar dalam kalorimeter bom itu ? andaikan bahwa tidak perlu dilakukan koreksi untuk proses pembakaran itu.
→ Q(asam) = -Qkalorimeter = - ( 2422 Kal/K ) . ( 3256 K ) = -7886 kkal
maka ⧍H pembakaran per mol asam benzoat ialah sebesar :
⧍H = Q(asam) / Jumlah mol asam = -7886 / (1250 gr) / ( 122,1 g/mol ) = -770 kkal/mol
Jadi pembakaran asam benzoat menghasilkan energi sebesar 770 kkal tiap mol nya.
43. 25 gr sampel alloy dipanaskan hingga 100 C dan dimasukkan ke dalam gelas kimia yang berisi 90 gr air pada 25,32 C. Suhu air naik hingga suhu akhir 27,18 C. Bila kehilangan kalor ke ruang diabaikan, demikian pula kapasitas kalor gelas kimia itu, berapakah kalor spesifik logam campur ( alloy ) itu ?
→ Kalor dilepas alloy = Kalor diserap air
m . c . ⧍T ( alloy ) = m . c . ⧍T ( air )
25 . c . ( 100 - 27,2 ) = 90 . 1 kal g/k . ( 27,18 - 25,32 )
1820 . c = 167,4
Maka c ( alloy ) = 167,4 / 1820 = 0,092 kal/gK
44. Tentukan suhu akhir t, bila 150 gr es berusuhu 0 C dicampurkan dengan 300 gr air panas bersuhu 50 C.
1) Pertama, perhatikan kalor yang diserap es dan air yang terbentuk daripadanya.
⧍H peleburan = 80 kal/g . 150 = 1,2 x 104 kal
2) Sekarang perhatikan kalor yang dilepas air panas
⧍H( pemanasan 150 gr air dan 0 C hingga suhu akhir ) = c. ⧍T = ( 1,00 ) . ( 150 gr ) . ( t-0 ) = 150t
dimana diperkirakan t < 50
3) Jumlah semua ⧍H harus nol karena kita andaikan kalor tidak bocor ke luar atau ke dalam sistem yang dilepas dalam persamaan 1 dan 2 diatas :
Maka, 1,2 x 104 + 150t + 300 . ( t-50 ) = 0
dan didapat t nya = 6,7 C
45. Berapa banyak kalor yang dilepas bila 20 gr uap bersuhu 100 C dikondensasi dan didinginkan menjadi 20 C ?
→ ⧍H(kondensasi ) = massa . kalor penguapan = -(20 gr ) . ( 540 kal/g ) = -10,8 kkal
⧍H ( pendinginan ) = c . ⧍T = ( 1,00 kal/gK ) . ( 20 gr ) . ( 20 - 100 K ) = -1,6 kkal
Maka ⧍H ( total ) = -10,8-1,6 = -12,4 kkal,
Jadi banyaknya kalor yang dilepas ialah sebesar -12,4 kkal
46. Berapakah kalor yang diperlukan untuk mengubah 40 gr es ( c = 0,5 kal ) bersuhu -10 C menjadi uap ( c = 0,5 kal ) bersuhu 120 C ?
→ ⧍H ( pemanasan es dari -10 C menjadi es pada 0 C ) = ( 0,5 kal/k ) . ( 40 gr ) . ( 10 K ) = 0,2 kkal
⧍H ( peleburan es pada 0 C ) = ( massa ) . ( kalor peleburan ) = ( 40 gr ) . ( 80 kal ) = 3,2 kkal
⧍H ( pemanasan air dari 0 C menjadi 100 C ) = c . ⧍T = ( 1,00 kal/gK ) . ( 40 gr ) . ( 100 K ) = 4,0 kkal
⧍H ( penguapan menjadi uap pada 100 C ) = ( massa ) . ( kalor penguapan ) = 40 gr . 540 kal/g = 21,6 kkal
⧍H ( pemanasan uap dari 100 C menjadi 120 C ) = m. c . ⧍T = ( 0,5 kal ) . ( 40 gr ) . ( 20 K ) = 0,4 kkal
Maka ⧍H total ialah = ( 0,2 + 3,2 + 4,0 + 21,6 + 0,4 ) = 29,4 kkal
47. Berapakah kalor penguapan air per gram pada 25 C dan 1 atm ? dik : ⧍Hf H2O ( g ) = -57,8 , ⧍Hf H2O ( l ) = -68,32
→ Persamaan termokimia proses ini dapat kita tulis sebagai :
H2O ( l ) → H2O ( g )
⧍H dihitung dengan mengurangi ⧍Hf produk dengan ⧍Hf pereaksi dengan cara berikut ini :
⧍H = ⧍Hf produk - ⧍Hf reaktan = -57,80 - ( - 68,32 ) = 10,52 kkal
Maka entalpi penguapan air per gram ialah sebesar :
10,52 x 103 kal/mol / 18 ( Mr air ) = 584 kkal/gr
Jadi entalpi penguapan air per gram ialah sebesar 584 kkal/gr
48. Suatu unsur logam membentuk oksida yang mengandung 87,80 % M. Kapasitas kalor spesifik M ialah 0,035 kal/gK. Berapakah bobot atom eksak logam itu ?
→ Informasi tentang kapasitas kalor memungkinkan kita menghitung bobot atom kira-kira. Di lain pihak, analisa kimia memungkinkan kita mnghitung dengan tepat ( eksak ) bobot gabungan, tetapi tidak bobot atom, karena rumus oksida itu tidak diketahui. Kedua buah informasi ini perlu kita gabungkan.
Dari hukum dulon dan detit = Ar ( kira-kira ) = 6,2 kal/molK / 0,0305 kal = 203 g/mol
Dalam mengolah analisa kimia oksida itu, baiknya kita hitung bobot M yang bergabung dengan 1 mol atom oksigen :
M ( M ) / mol O = 89,7 gr M / 10,30 gr O / 16,00 ( Mr Oksigen ) = 139,34 gr/m
Selanjutnya kita susun tabel kemungkinan rumus-rumus oksida itu berdasarkan analogi dengan oksida-oksida logam sederhana yang sudah diketahui.
Baris ketiga menunjukan jumlah gram M per mol , yaitu bobot atom eksak M. ternyata data untuk M2O3 mendekati nilai kira-kira yang dihitung dari hukum dulong dan detit. Jadi bobot atom M ialah 209,01.
49. Persamaan termokimia pembakaran gas etilena ( C2H4 ) ialah :
C2H4 + 3O2 → 2CO2 + 2H2O ⧍H = -337 kkal
Dengan mengandalkan efesiensi 70 % , berapa kilogramkah air bersuhu 20 C dapat dikonversikan menjadi uap bersuhu 100 C dengan membakar 1 m3 gas C2H4 ( diukur pada STP ) ?
Pertama, kita cari mol dari gas C2H4 terlebih dahulu :
n ( C2H4 ) = ( 1m3 ) . ( 1000 L/m3 ) / 22,4 L = 44,6 mol
⧍H ( 1 m3 ) = n ( C2H4 ) x ⧍H ( 1 mol ) = 44,6 mol . -337 kkal/mol = -1,5 x 104 kkal
Jadi kalor yang berguna ialah sebanyak 70 % atau 0,7 . 1,5 x 104 kkal = 1,05 x 104 kkal
Keseluruhan proses kita anggap terdiri dari 2 tahap :
H2O ( l, 20 C ) → H2O ( l,100 C ) = ⧍H = ( 1,00 ) . 80 Kj = 80 kkal
H2O ( l,100 C ) → H20 ( g,100 C ) = ⧍H = 540 kkal
Maka totalnya = 540 + 80 = 620 kkal/kg
Massa air yang dikonversikan mesti satu dengan kalor yang ada dibagi dengan kebutuhan kalor
m ( H2O ) = 1,05 x 104 kkal / 620 kkal = 16,9 kg
Jadi yang dapat dikonversi menjadi uap ialah sebanyak 16,9 kg
50. Hitunglah ⧍H redukai ferri oksida dengan alumunium ( reaksi termit ) pada 25 C. bila diketahui data berikut.
⧍Hf Fe2O3 = -197,3 Kj
⧍Hf Al2O3 = -400,5 Kj
2 Al + Fe2O3 → 2Fe + Al2O3
Ingat rumusnya ! Energi produk - Energi reaktan
= ( 2 x ⧍H Fe + 1 x ⧍Hf Al2O3 ) - ( 2 x ⧍Hf Al + 1 x ⧍Hf Fe2O3 )
= ( 2 x 0 + 1 x -400,5 ) - ( 2 x 0 + 1 x - 197,3 )
= ( -400,5) - ( -197,3 )
= -203,2 kkal
Jadi ⧍H reduksi 1 mol Fe2O3 ialah sebesar -203,2 kJ
Qkalorimeter = Ctotal . ⧍T = ( C (C ) + C ( H2O ) ) . ⧍T
= ( 0,093 ) . (1500 ) + ( 1,00 ) . ( 2000 gr ) . ( 31,3 - 20 ) K
= 2,42 x 104 kal
Maka nilai kalor karbon ialah = 2,42 x 10⋀4 kal / 39 = 8,1 x 10⋀3 kal/g
42. 1250 gr asam benzoat ( C7H6O2 ) ditaruh di dalam bumbung pembakaran ( combustion bomb ), bom itu diisi dengan oksigen yang berlebih pada tekanan tinggi, ditutup mati dan dibenamkan di dalam seember air yang berfungsi sebagai kalorimeter. Kapasitas kalor keseluruhan alat itu, termasuk bumbung, ember, termometer dan air ialah 2422 Kal/K. oksidasi dicetuskan dengan memberikan bunga listrik pada campuran itu. Setelah campuran itu habis terbakar , termometer yang dicelupkan ke dalam air itu menunjukkan suhu yang 3256 K lebih tinggi dari sebelum pembakaran. Berapakah ⧍H per mol asam benzoat yang dibakar dalam kalorimeter bom itu ? andaikan bahwa tidak perlu dilakukan koreksi untuk proses pembakaran itu.
→ Q(asam) = -Qkalorimeter = - ( 2422 Kal/K ) . ( 3256 K ) = -7886 kkal
maka ⧍H pembakaran per mol asam benzoat ialah sebesar :
⧍H = Q(asam) / Jumlah mol asam = -7886 / (1250 gr) / ( 122,1 g/mol ) = -770 kkal/mol
Jadi pembakaran asam benzoat menghasilkan energi sebesar 770 kkal tiap mol nya.
43. 25 gr sampel alloy dipanaskan hingga 100 C dan dimasukkan ke dalam gelas kimia yang berisi 90 gr air pada 25,32 C. Suhu air naik hingga suhu akhir 27,18 C. Bila kehilangan kalor ke ruang diabaikan, demikian pula kapasitas kalor gelas kimia itu, berapakah kalor spesifik logam campur ( alloy ) itu ?
→ Kalor dilepas alloy = Kalor diserap air
m . c . ⧍T ( alloy ) = m . c . ⧍T ( air )
25 . c . ( 100 - 27,2 ) = 90 . 1 kal g/k . ( 27,18 - 25,32 )
1820 . c = 167,4
Maka c ( alloy ) = 167,4 / 1820 = 0,092 kal/gK
44. Tentukan suhu akhir t, bila 150 gr es berusuhu 0 C dicampurkan dengan 300 gr air panas bersuhu 50 C.
1) Pertama, perhatikan kalor yang diserap es dan air yang terbentuk daripadanya.
⧍H peleburan = 80 kal/g . 150 = 1,2 x 104 kal
2) Sekarang perhatikan kalor yang dilepas air panas
⧍H( pemanasan 150 gr air dan 0 C hingga suhu akhir ) = c. ⧍T = ( 1,00 ) . ( 150 gr ) . ( t-0 ) = 150t
dimana diperkirakan t < 50
3) Jumlah semua ⧍H harus nol karena kita andaikan kalor tidak bocor ke luar atau ke dalam sistem yang dilepas dalam persamaan 1 dan 2 diatas :
Maka, 1,2 x 104 + 150t + 300 . ( t-50 ) = 0
dan didapat t nya = 6,7 C
45. Berapa banyak kalor yang dilepas bila 20 gr uap bersuhu 100 C dikondensasi dan didinginkan menjadi 20 C ?
→ ⧍H(kondensasi ) = massa . kalor penguapan = -(20 gr ) . ( 540 kal/g ) = -10,8 kkal
⧍H ( pendinginan ) = c . ⧍T = ( 1,00 kal/gK ) . ( 20 gr ) . ( 20 - 100 K ) = -1,6 kkal
Maka ⧍H ( total ) = -10,8-1,6 = -12,4 kkal,
Jadi banyaknya kalor yang dilepas ialah sebesar -12,4 kkal
46. Berapakah kalor yang diperlukan untuk mengubah 40 gr es ( c = 0,5 kal ) bersuhu -10 C menjadi uap ( c = 0,5 kal ) bersuhu 120 C ?
→ ⧍H ( pemanasan es dari -10 C menjadi es pada 0 C ) = ( 0,5 kal/k ) . ( 40 gr ) . ( 10 K ) = 0,2 kkal
⧍H ( peleburan es pada 0 C ) = ( massa ) . ( kalor peleburan ) = ( 40 gr ) . ( 80 kal ) = 3,2 kkal
⧍H ( pemanasan air dari 0 C menjadi 100 C ) = c . ⧍T = ( 1,00 kal/gK ) . ( 40 gr ) . ( 100 K ) = 4,0 kkal
⧍H ( penguapan menjadi uap pada 100 C ) = ( massa ) . ( kalor penguapan ) = 40 gr . 540 kal/g = 21,6 kkal
⧍H ( pemanasan uap dari 100 C menjadi 120 C ) = m. c . ⧍T = ( 0,5 kal ) . ( 40 gr ) . ( 20 K ) = 0,4 kkal
Maka ⧍H total ialah = ( 0,2 + 3,2 + 4,0 + 21,6 + 0,4 ) = 29,4 kkal
47. Berapakah kalor penguapan air per gram pada 25 C dan 1 atm ? dik : ⧍Hf H2O ( g ) = -57,8 , ⧍Hf H2O ( l ) = -68,32
→ Persamaan termokimia proses ini dapat kita tulis sebagai :
H2O ( l ) → H2O ( g )
⧍H dihitung dengan mengurangi ⧍Hf produk dengan ⧍Hf pereaksi dengan cara berikut ini :
⧍H = ⧍Hf produk - ⧍Hf reaktan = -57,80 - ( - 68,32 ) = 10,52 kkal
Maka entalpi penguapan air per gram ialah sebesar :
10,52 x 103 kal/mol / 18 ( Mr air ) = 584 kkal/gr
Jadi entalpi penguapan air per gram ialah sebesar 584 kkal/gr
48. Suatu unsur logam membentuk oksida yang mengandung 87,80 % M. Kapasitas kalor spesifik M ialah 0,035 kal/gK. Berapakah bobot atom eksak logam itu ?
→ Informasi tentang kapasitas kalor memungkinkan kita menghitung bobot atom kira-kira. Di lain pihak, analisa kimia memungkinkan kita mnghitung dengan tepat ( eksak ) bobot gabungan, tetapi tidak bobot atom, karena rumus oksida itu tidak diketahui. Kedua buah informasi ini perlu kita gabungkan.
Dari hukum dulon dan detit = Ar ( kira-kira ) = 6,2 kal/molK / 0,0305 kal = 203 g/mol
Dalam mengolah analisa kimia oksida itu, baiknya kita hitung bobot M yang bergabung dengan 1 mol atom oksigen :
M ( M ) / mol O = 89,7 gr M / 10,30 gr O / 16,00 ( Mr Oksigen ) = 139,34 gr/m
Selanjutnya kita susun tabel kemungkinan rumus-rumus oksida itu berdasarkan analogi dengan oksida-oksida logam sederhana yang sudah diketahui.
Baris ketiga menunjukan jumlah gram M per mol , yaitu bobot atom eksak M. ternyata data untuk M2O3 mendekati nilai kira-kira yang dihitung dari hukum dulong dan detit. Jadi bobot atom M ialah 209,01.
49. Persamaan termokimia pembakaran gas etilena ( C2H4 ) ialah :
C2H4 + 3O2 → 2CO2 + 2H2O ⧍H = -337 kkal
Dengan mengandalkan efesiensi 70 % , berapa kilogramkah air bersuhu 20 C dapat dikonversikan menjadi uap bersuhu 100 C dengan membakar 1 m3 gas C2H4 ( diukur pada STP ) ?
Pertama, kita cari mol dari gas C2H4 terlebih dahulu :
n ( C2H4 ) = ( 1m3 ) . ( 1000 L/m3 ) / 22,4 L = 44,6 mol
⧍H ( 1 m3 ) = n ( C2H4 ) x ⧍H ( 1 mol ) = 44,6 mol . -337 kkal/mol = -1,5 x 104 kkal
Jadi kalor yang berguna ialah sebanyak 70 % atau 0,7 . 1,5 x 104 kkal = 1,05 x 104 kkal
Keseluruhan proses kita anggap terdiri dari 2 tahap :
H2O ( l, 20 C ) → H2O ( l,100 C ) = ⧍H = ( 1,00 ) . 80 Kj = 80 kkal
H2O ( l,100 C ) → H20 ( g,100 C ) = ⧍H = 540 kkal
Maka totalnya = 540 + 80 = 620 kkal/kg
Massa air yang dikonversikan mesti satu dengan kalor yang ada dibagi dengan kebutuhan kalor
m ( H2O ) = 1,05 x 104 kkal / 620 kkal = 16,9 kg
Jadi yang dapat dikonversi menjadi uap ialah sebanyak 16,9 kg
50. Hitunglah ⧍H redukai ferri oksida dengan alumunium ( reaksi termit ) pada 25 C. bila diketahui data berikut.
⧍Hf Fe2O3 = -197,3 Kj
⧍Hf Al2O3 = -400,5 Kj
2 Al + Fe2O3 → 2Fe + Al2O3
Ingat rumusnya ! Energi produk - Energi reaktan
= ( 2 x ⧍H Fe + 1 x ⧍Hf Al2O3 ) - ( 2 x ⧍Hf Al + 1 x ⧍Hf Fe2O3 )
= ( 2 x 0 + 1 x -400,5 ) - ( 2 x 0 + 1 x - 197,3 )
= ( -400,5) - ( -197,3 )
= -203,2 kkal
Jadi ⧍H reduksi 1 mol Fe2O3 ialah sebesar -203,2 kJ
Post a Comment for "Soal Termokimia No 41-50"
Apakah Sobat Masih Bingung ? Jangan Malu-Malu Sampaikan Saja Keluh Kesah Sobat Di Kolom Komentar !