Contoh Soal dan Pembahasan Kesetimbangan Kimia

Soal #1:
Pada suhu tertentu dalam ruang 10 liter terdapat dalam kesetimbangan 0,2 mol gas PCl5 ; 0,3 mol PCl3; dan 0,1 mol gas Cl2 ; menurut reaksi kesetimbangan: PCl5 ⇌ PCl3 + Cl2
Pada suhu dan volume tetap dimasukkan x mol gas Cl2 . Ternyata setelah terjadi kesetimbangan baru didapatkan 0,25 mol gas PCl5; 0,25 mol pas PCl3; dan 0,15 mol gas Cl2 . Hitunglah nilai x.


Pembahasan Soal #1:
Konsentrasi zat mula-mula:
$[PCl_5]=frac{0,2 mol}{10 L} =0,02 M$
$[PCl_3]=frac{0,3 mol}{10 L}=0,03 M $
$[Cl_2]=frac{0,1 mol}{10 L} =0,01 M$
Kesetimbangan awal:
begin{align}
Kc &= frac{[PCl_3][Cl_2]}{[PCl_5]}\
& = frac{0,03 times 0,01}{0,02}\
& = 0,015
end{align}
Pada kesetimbangan baru tersebut tentu nilai Kc tidak berubah, ini dapat dibuktikan dengan menghitung Kc menggunakan data setelah sejumlah x mol Cl2 ditambahkan.
begin{align}
Kc &= frac{[PCl_3][Cl_2]}{[PCl_5]}\
& = frac{0,025 times 0,015}{0,025}\
& = 0,015
end{align}
Dari jumlah zat pada kesetimbangan baru tersebut nampak bahwa jumlah masing-masing zat mengalami perubahan hingga Kc dapat dipertahankan.

  • Jumlah  mol PCl5 meningkat dari 0,2 mol menjadi 0,25 mol (berubah +0,05 mol)
  • Jumlah  mol PCl3 menurun dari 0,3 mol menjadi 0,25 mol (berubah –0,05 mol)

Untuk jumlah Cl2 mestinya juga akan mengalami penurunan setelah dilakukan penambahan sejumlah x mol yang setara dengan perubahan yang dialami PCl5 dan PCl3 karena memiliki perbandingan koefisien yang setara.

  • Jumlah  mol Cl2 menurun dari 0,1 mol + $x$ mol menjadi 0,15 mol (berubah –0,05 mol)

Ketika konsentrasi Cl2 ditingkatkan sementara nilai Kc tetap maka hal yang mungkin terjadi adalah konsentrasi PCl5 meningkat sebanyak 0,2 mol + 0,5 mol  dan konsentrasi PCl3 menurun.

Reaksi PCl5 PCl3 + Cl2
Awal 0,2 mol 0,3 mol (0,1 + $x$) mol
Berubah +0,05 mol –0,05 mol –0,05 mol
Kesetimbangan 0,25 mol 0,25 mol 0,15 mol
Baca juga  Latihan Soal UNBK Matematika SMP/MTs Tahun 2020 Paket 2

Dari tabel tersebut dapat dihitung nilai $x$ mol Cl2 yang ditambahkan:
begin{align}(0,1 + x)~mol – 0,05 ~mol &= 0,15~ mol\
0,1 + x &= 0,15 ~mol + 0,05~ mol\
x& = 0,2 ~mol – 0,1 ~mol\
x &= 0,1 ~mol
end{align}


Soal #2
Untuk kesetimbangan PCl5 ⇌ PCl3 + Cl2
PCl5 murni ditambahkan ke dalam sistem reaksi. Pada saat kesetimbangan terdapat 0,04 M PCl5 dan diketahui Kc = 4 pada 228 oC . Berapakah konsentrasi PCl3 dalam sistem tersebut?
A. 0,16 M
B. 0,20 M
C. 0,40 M
D. 0,80 M
E. 1,60 M

Pembahasan Soal #2:

Reaksi PCl5 PCl3 + Cl2
Awal Sejumlah PCl5
Berubah – $x$ M + $x$ M + $x$ M
Kesetimbangan 0,04 M $x$ M $x$ M

begin{align}
Kc &= frac{[PCl_3][Cl_2]}{[PCl_5]}\
4& = frac{x times x}{0,04}\
0,16& = x^2\
x&=0,4 M
end{align}


Soal #3
Pada suhu tertentu ditempatkan 0,3 mol NO, 0,2 mol Cl2, dan 0,5 mol ClNO ke dalam wadah dengan volume 25 L. Persamaan reaksi kesetimbangan untuk zat-zat tersebut adalah
2ClNO(g) NO(g) + Cl2(g)
a. Jika pada keadaan setimbang terdapat 0,6 mol ClNO, berapakan jumlah Cl2 yang ada dalam keadaan setimbang tersebut?
b. Hitunglah nilai Kc untuk sistem kesetimbangan tersebut.

Pembahasan Soal #3:
a.  Penentuan jumlah Cl2 saat setimbang:

Reaksi 2ClNO(g) 2NO(g) + Cl2(g)
Awal 0,5 mol 0,3 mol 0,2 mol
Berubah $+2x$mol $-2x$ mol $-x$ mol
Kesetimbangan 0,6 mol $(0,3-2x)$ mol $(0,2-x)$ mol

Perhatikan bahwa jumlah ClNO pada soal menunjukkan adanya penambahan sebanyak 0,1 mol (0,5 mol menjadi 0,6 mol). Karena perbandingan jumlah masing-masing zat dalam kesetimbangan adalah 2 ClNO : 2 NO : 1 Cl2, maka penambahan 0,1 mol ClNO tersebut berarti akan setara dengan pengurangan jumlah Cl2 sebanyak 0,05 mol. Jadi jumlah Cl2(g) pada keadaan setimbang terdapat (0,2 – 0,05) mol = 0,15 mol.

Baca juga  Cara Melakukan Teknik Baseball Pass dalam Permainan Bola Basket

b. Penentuan nilai Kc:
Jumlah $ClNO$ saat setimbang $= 0,6~mol$
Jumlah $NO$ saat setimbang $= 0,3-0,1~mol=0,2~mol$
Jumlah $Cl_2$ saat setimbang $= 0,2-0,05~mol=0,15~mol$

$[ClNO]=frac{0,6 mol}{25 L} =0,024~M$
$[NO]=frac{0,2 mol}{25 L}=0,008~M $
$[Cl_2]=frac{0,15 mol}{25 L} =0,006~M$
begin{align}
Kc &= frac{[NO]^2[Cl_2]}{[ClNO]^2}\
& = frac{0,008^2 times 0,006}{0,024^2}\
& = 6,67 times 10^{-4}
end{align}

Tinggalkan Balasan

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