Contoh Penyelesaian Soal tentang Kesetimbangan Kimia

Soal 1
Tetukanlah rumus Kc dari reaksi reaksi kesetimbangan berikut!
A. CaO(s) + H2O(l) Ca(OH)2(aq)
B. HCl(aq) + NaOH(aq)  NaCl(aq) + H2O(l)

Pembahasan:
Soal pertama kita mulai dari yangmudah dulu, biar otak dipanasin dulu ya. Pada soal ini diberikan reaksi dan kita disuruh untuk membuat rumus Kc dari masing masing reaksi.

Ingat!!
Apa itu Kc??? Kc adalah rumus konstanta kesetimbangan dimana dinyatakan dengan hasil bagi konsentrasi reaktan dengan konsentrasi produk dipangkatkan masing masing koefisiennya. Karena yang dibutuhkan adalah data konsentrasi, maka zat yang akan kita masukkan dalam rumus Kc adalah zat dengan fase (g) dan (aq) saja. Karena untuk zat dengan fase (s) dan (l) konsentrasinya tidak akan pernah berubah. Ingat ini, penting sekali.

Reaksi A
CaO(s) + H2O(l)  Ca(OH)2(aq)
CaO dan H2O tidak akan kita masukkan ke dalam rumus Kc, sehingga Kc untuk reaksi diatas adalah Kc = [Ca(OH)2]

Reaksi B
HCl(aq) + NaOH(aq)  NaCl(aq) + H2O(l)
H2O tidak kita masukkan dalam rumus Kc reaksi diatas karena fesenya (l), jadi rumus Kc untuk reaksi tersebut adalah :

Nah mudah kan!! Oke kita masuk ke zona selanjutnya.

Soal 2
Tentukanlah rumus tetapan kesetimbangan parsial dari reaksi rekasi berikut!
A. 2SO2(g) + O2(g)  2SO3(g)
B. NH4Cl(s)  NH3(g) + HCl(g)

Pembahasan:

Nah apa lagi itu Kp, masih ada lagi rumus tetapan kesetimbangan??

Ya, masih ada lagi, tapi tenang mudah kok menentukannya. Konsepnya masih sama yaitu hasil bagi produk dengan reaktan dipangkatkan koefisiennya, tapi kali ini yang dibagi adalah tekanan parsial gas masing masing spesi dalam reaksi.

Pahami!!
Bagaimana cara menentukan tekanan parsial???. Tekanan parsial suatu zat dalam reaksi adalah hasil bagi mol zat dibagi dengan mol total, kemudian dikali dengan tetakan total sistem. Nah tentu ada syarat zat dalam fase apa yang kita gunakan untuk perhitungan ini. Karena berhubungan dengan tekanan, hanya zat dalam fase (g) yang mempunyai tekanan jadi zat dengan fase itulah yang kita gunakan dalam perhitungan Kp.

Soal diatas kita hanya disuruh membuat rumus Kpnya saja. Untuk perhitungannya silahkan menuju tutorial Part 2 ya.

Reaksi A : 2SO2(g) + O2(g)  2SO3(g)
Semuanya gas, jadi semua kita pakai dalam rumus Kp.

Reaksi B : NH4Cl(s)  NH3(g) + HCl(g)
NH4Cl kan (s) jadi tidak kita pakai dalam menentukan rumus Kp.

Nah gampang kan, pasti bisa lah ya kalian.

Oke mari kita tinggkatkan stadium soal.

Soal 3
Diketahui pada kesetimbangan berikut :
2CO2(g) + 2H2(g)  2CO(g) + 2H2O(s)  = + x kkal
Tentukan arah pergeseran kesetimbangan jika:
A. Suhu dinaikkan
B. Volume sistem diperbesar
C. Konsentrasi gas CO2 dikurangi
D. Gas CO yang terbentuk dipindahkan.

Pembahasan :

Ini adalah soal mengenai faktor faktor yang mempengaruhi pergeseran kesetimbangan. Ada 4 faktor yang mempengaruhi pergeseran kesetimbangan yaitu suhu, volume/tekanan dan konsentrasi. Untuk memahasinya marilah langsung kita jawab soal diatas, cekidot.

A. Suhu dinaikkan

Tolong dibaca dan dipahami, kemudian yan dihafalkan. Kan nanti kalu ujian ngak boleh lihat contekan. hehe

Untuk suhu, kalian harus tahu jenis reaksinya apakah eksoterm atau endoterm. Kalian dapat melihatnya dari data perubahan entalpi ( ) nya yang jika bertanda +, berarti endoterm dan sebalikknya jika bertanda – maka tergolong eksoterm.

Jika suhu dinaikkan maka kesetimbangan akan bergeser kearah reaksi endoterm, sedangkan jika suhu diturunkan maka kesetimbangan akan bergeser kearah reaksi eksoterm.

Dari panah reaksi akan ada dua (panah bolak balik), kalian juga harus bisa menentukan arah mana yang eksoterm dan endoterm.
Jika :
 ,  = + maka reaksi ke kanan (produk) endoterm dan kekiri (reaktan) eksoterm
 ,  = -, maka reaksi kekanan (produk) eksoterm dan kekiri (reaktan) endoterm

Reaksi pada soal diatas termasuk endoterm karena harga nya + kearah produk dan seksotermm ke arah reaktan. Nah jika suhunya dinaikkan maka kesetimbangan akan bergeser kearah produk yaitu pembentukan gas CO dan air jadi lebih banyak.

B. Volume diperbesar.

Volume berbanding terbalik dengan tekanan gas. Jika volume besar, maka tekanan pasti kecil, bgitu juga sebalikknya jika volume kecil maka tekanan besar. Jika dilakukan :

Tekanan diperbesar = Volume diperkecil = Kesetimbangan bergeser kearah koefisien terkecil.
Tekanan diperkecil = Volume diperbesar = Kesetimbangan bergerser kearah koefisien terbesar.

Baca juga  Macam Macam Oksida Nitrogen

Pada reaksi diatas, jumlah koefisien kiri = 4 dan koefisien kanan = 2 (karena yang (s) kan ngak dihitung dan jika volumenya diperbesar maka kesetimbangan akan bergeser kearah oefisien terbesar yaitu kerah reakstan.

C. Konsentrasi gas CO dikurangi.

Jika konsentrasi reaktan diambil, maka supaya setimbang kembali, reaksi kesetimbangan akan berbeser kearah pembentukan reaktan yang diambil tapi sampai setimbang kembali. Hal ini juga akan berlaku sebaliknya jika konsentrasi reaktan ditambah, maka supaya setimbang, produknya yang produksinya harus ditambah sampai setimbang.

Jadi intinya begini :
Jika konsentrasi spesi dalam reaksi setimbang ditambah = kesetimbangan bergeser ke lawannya
Jika konsentrasi spesi dalam reaksi setimbang dikurangi = kesetimbangan begeser ke dirinya sendiri.

Pada reaksi soal diatas kan konsentrasi CO dikurangi maka tentu kesetimbangan bergeser ke arahnya sendiri yaitu kearah produk

D. Gas CO yang terbentuk dipindahkan.
Artinya kan gas COnya dikurangi jumlahnya. Jawabannya sama dengan poin C. Silahkan buat sendiri kesimpulannya. Oke.

Soal 4 
Pembuatan amonia melalui proses Haber – Bosch berlangsung dengan persamaan kesetimbangan sebagai berikut :
N2(g) + 3H2(g)   2NH3(g)  = – 22 kJ
Perlakuan apa saja yang akan membuat produksi NH3 optimal?

Pembahasan :
Soal ini kita disuruh untuk membuat tindakan akar produksi NH3 maksimal. Ini juga langkah yang dilakukan pabrik pembuatan amonia agar produksinya meningkat tentunya makin untung (wah kimia bisa gitu ya, Hebaaaaat), Untuk penjelasannya sudah ada disoal sebelumnya.

1. Suhu diturunkan
Alasannya : Karena reaksi pembentukan NH3 adalah eksoterm, agar kesetimbangan bergerser kearahnya maka suhu harus diturunkan.

2. Volume diperkecil = tekanan diperbesar
Alasannya : karena jumlah koefisien produk (NH3) lebih kecil dibandingkan reakstan, maka dengan memperbesar tekanan/memperkecil volume maka kesetimbangan akan begeser ke koefisien terkecil.

3. Konsentrasi reasktan ditambah, sehingga kesetimbangan bergeser ke arah pembentukan NH3 makin banyak. Tapi sepertinya bukan langkah yang bagus dalam industri karena bahan baku yang dibutuhkan jadi lebih banyak. Perusahaan kan ngak mau rugi, he he eh

Soal 5
Sebanyak 1 mol gas NH3 dalam ruang 2 L terurai menurut persamaan reaksi :
2NH3(g)  N2(g) + 3H2(g)
Jika saat setimbang terdapat gas H2 sebanyak 0,6 mol. Tentukan harga Kc?

Pembahasan ;
Wah, ini soal sudah masuk perhitungan ya. Ayo fokuskan pikiran untuk melahap soal satu ini.

Yang perlu kalian ingat!! Soalnya penting dan banyak orang yang salah gara gara ini.
1. Yang kita butuhkan untuk menghitung Kc adalah M, bukan mol, jadi ubahlah ke M dulu. Jika volume ruangnya 1 L, mungkin tidak apa apa, karena M = n/V, sehingga jika V = 1 L, maka hasil M nya akan sama dengan mol. Tapi biar tidak mudah lupa, carilah selau M nya walaupun V = 1 L

2. Jika pada bab laju reaksi, untuk menghitung konstanta laju reaksi yang kita gunakan adalah zat yang bereaksi, tetapi pada bab kesetimbangan yang kita gunakan adalah zat yag bersisa/setimbang.

Agar tidak bingung perhatikanlah cara berikut!
Pertana, kita buat dulu stoikiometri rekasinya,
                    2NH3(g)  N2(g) + 3H2(g)
mula mula   1 mol            –             –
reaksi        
sisa/stb                                            0,6 mol

Jika pada saat setimbang terdapat 0,6 mol H2, maka pada saat reaksi juga terjadi pembentukan 0,6 mol H2.
                    2NH3(g)  N2(g) + 3H2(g)
mula mula   1 mol            –             –
reaksi                                              0,6 mol
sisa/stb                                            0,6 mol

Mol N2 yang bereaksi = 1/3 x 0,6 mol = 0,2 mol. Jika terbentuk 0,2 mol pada saat reaksi maka pada kedaan setimbangpun hasilnya juga begitu.

Mol NH3 yang bereaksi = 2/3 x 0,6 mol = 0,4 mol
Mol NH3 yang bersisa/pada saat setimbang = 1 – 0,4 mol = 0,6 mol

Baca juga  Soal OSN Guru Bidang Kimia Tingkat Provinsi Tahun 2015

Setelah itu baru cari konsentrasi masing masing zat pada keadaan setimbang dengan membagi molnya dengan V
M NH3 = 0,6 mol/2L = 0,3 M
M N2 = 0,2 mol/2L = 0,1 M
M H2 = 0,6 mol/2L = 0,3 M

Maka harga Kc adalah :

Kc  = (0,1)(0,09)/(0,09
      = 0,1
Soal 6
Harga tetapan kesetimbangan reaksi :
2A(g) + B(g)  2C(g)
Pada suhu 70  mempunyai harga Kc = 4. Jika pada saat setimbang terdapat 0,2 mol gas C dalam ruang 1 L. Pada suhu yang sama tentukan :
A. mol gas B yang harus direkasikan dengan 0,5 mol gas A
B. Harga Kp jika R = 0,082

Pembahasan :

Langkah pertama biar tidak pusing buat dahulu stokiometri reaksinya dan lihat serta perhatikan baik baik stoikiometri itu.

                      2A(g) + B(g)  2C(g)
Mula2        
Reaksi
Sisa/Stb                                    0,2 mol

Nah itulah stoikiometri reaksi yang sesuai dengan soal dimana pada saat setimbang terdapat 0,2 mol gas C. Inilah klu kita untuk menjawab soal A.

A. berapa mol gas B jika direkasikan?
Nah, jika perhatikan stoikiometri reaksi diatas, terdapat pada ssat kesetimbangan 0,2 mol gas C. Kan semula gas itu tidak ada, sehingga pada saat reaksi terjadi, maka barulah terbentuk gas C itu sebanyak 0,2 mol sesuai jumlah yang ada pada saat kesetimbangan. Dengan menggunakan konsep perbandingan mol sama dengan perbandingan koefisien, kita juga bisa mencari berapa jumlah mol B dan A yang bereaksi.

mol B yang bereaksi = (Koef B/Koef C) x mol C = 1/2 x 0,2 = 0,1 mol
mol A yang bereaksi = (Koef A/Koef C) x mol C = 2/2 x 0,2 mol = 0,2 mol
(catatan ; bagi kalian yang lupa kenapa pada rumus harus digunakan mol C? alasannya yan karena mol C yang diketahui datanya, maka itu yang digunakan. Jika mol A, atau mol B yang diketahui, maka pakailah mol yang diketahui itu)

Stokiometrinya menjadi :
                      2A(g)     + B(g)             2C(g)
Mula2            0,5 mol      x    
Reaksi           0,2 mol      0,1 mol             0,2 mol
Sisa/Stb          0,3 mol     x – 0,1 mol       0,2 mol

Dari stoikimetri reaksi diatas, dapat kita lihat yang akan kita cari itu adalah nilai x yaitu mol B yang harus bereaksi dengan 0,5 mol gas A. Darimana mencari nilai x, ya dari rumus Kc reaksi diatas. Karena volume sistem dalam reaksi = 1 L, maka molnya akan sama nilainya dengan konsentrasinya (M =n/V) dan yang akan kita pakai dalam perhitungan Kc adalah mol dalam keadaan setimbang/sisa.


    
    
    
4. 0,09x – 4. 0,009 = 0,04
        0,36x – 0,036 = 0,04
                   0,36 x = 0,04 + 0,036
                   0,36 x = 0,076
                          x = 0,076/0,36 = 0,2 M

Jadi mol B yang harus direaksikan adalah 0,2 M.

B. Kp, jika R = 0,08

Hubungan Kc dan Kp
Kp = Kc (RT)^

Kc = 4
R = 0,08
T = 70 + 273 = 343 K
 = Koef gas produk – Koef gas reaktan = 3 – 2 = 1

Kp = Kc  (RT)^
      = 4 . ( 0,08 x 343)^1
      = 109,76

Soal 7
Sebanyak 8 gram gas SO3 dipanaskan dalam volume 1 L pada suhu 277  dan terjadi reaksi :
SO3(g)  SO2(g) + O2(g) (belum setara)
Jika pada saat setimbang terdapat perbandingan mol SO3 : O2 = 2 : 3
, tentukanlah :
A. Derajat ionisasi
B. Kc
C. Kp
(diketahui Ar S = 32, O = 16 dan R = 0,082)

Pembahasan :
A. Derajat Disosiasi.
Derajat ionisasi adalah hasil bagi antara mol terurai dengan mol mula mula.
Langkah pertama yang kita lakukan adalah mencari berapa molaritas SO3 yang terurai.
n SO3 = gr/Mr = 8/64 = 0,125 mol
M SO3 = n/V = 0,125/1 = 0,125 M

Baca juga  Soal Pilihan Ganda tentang Konsep Reaksi Reduksi dan Oksidasi

Setelah itu buat stoikiometri reaksinya. Reaksinya kan belum setara jadi kita setarakan dulu.

                            2SO3(g)     2SO2(g) + O2(g)
Mula mula           0,125 mol         –                –
Reaksi
Setimbang

Misalkan saja jumlah SO3 yang bereaksi = x, maka stoikiometri reaksinya menjadi :

                             2SO3(g)     2SO2(g) + O2(g)
Mula mula           0,125 mol         –                –
Reaksi                    x                     x                1/2 x
Setimbang           0,125 – x           x                 1/2 x

      mol SO3 : O2 = 2 : 3
(0,125 – x) : 1/2 x = 2 : 3
        3.(0,125 – x) = 2.1/2 x
            0,375 – 3x = x
                        4x = 0,375
                          x = 0,09375 mol

jadi jumlah SO3 yang bereaksi adalah = 0,09375 mol
Derajat disosiasi  = mol terurai/mol mula mula = 0,09375/0,125 = 0,75 = 75 %

B. Kc = ?
Untuk mencari Kc harus selalu kalian ingat yang kita gunakan adalah konsentrasi setiap zat yang bereaksi (dalam wujud (g) dan (aq)) pada keadaan setimbang karena Kc adalah tetapan kesetimbangan reaksi dalam bentuk konsentrasi. Karena V = 1 L, maka konsentrasi A, B dan C sama dengan nilai molnya (M = n/V)

Mol zat pada saat kesetimbangan.
Mol A = 0,125 – x = 0,125 – 0,09375 = 0,03125 = 3,125 x 10^-2 mol
Mol B = x = 0,125 mol = 1,25 x 10^-1 mol
Mol C = 1/2 x = 1/2 x 0,125 mol =0,0625 mol = 6,25 x 10^-2 mol



C. Kp = ?
Kp adalah konstanta kesetimbangan dalam bentuk tekanan. Karena tekanan total sistem tidak diketahui , kita bisa mencari Kp menggunaka rumus hubungan Kc dan Kp berikut :

Kp = Kc (RT)^

Kc = 32, R = 0,082, T = 277 + 273 = 550 K dan  = 3 – 2 = 1

Kp = 32 . (0,082 . 550)^1
      = 32 . 45,1
      = 1443,2

Soal 8
Diketahui dalam ruang volumenya 3 L pada suhu tertentu terdapat 0,2 mol gas NH3, 0,3 mol HCl dan 0,5 mol gas NH4Cl. Tekanan gas dalam ruang tersebut = 80 cmHg. Tentukan tekanan parsial masing masing gas dalam ruang tersebut!

Pembahasan :
Wah gampang banget soalnya, rumus ada, masalah hanya satu yaitu mengkonversi tekanan dalam mmHg ke atm. Kalau tidak dikonversi juga tidak apa apa, kan tidak diminta dalam apa satuan tekanan parsialnya.Saya contohkan yang dalam mmHg tekanan parsialnya, nanti kalian cari sendiri yang dalam atm satuan tekanan parsialnya ya.

1 atm = 760 mmHg = 76 cmHg

Kita cari dulu mol total sistem  = 0,2 + 0,3 + 0,5 = 1 mol

Tekanan parsial gas NH3 = mol NH3/mol total x Ptotal
                                         = 0,2/1 x 80 cmHg = 16 mmHg

Tekanan parsial gas HCl = mol HCl/mol total x Ptotal
                                        = 0,3/1 x 80 cmHg = 24 mmHg

Tekanan parsial NH4Cl = P total – (PNH3 + PHCl)
                                       = 80 mmHg – (16 + 24) mmHg
                                       = 40 mmHg
Atau bisa juga dicari dengan rumus diatas hasilnya akan sama saja.

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *