Dalam reaksi 2Al + 3Cl2 → 2AlCl3, 6 g Al bereaksi sempurna (pereaksi lain berlebih) dan diperoleh 27,87 g AlCl3. Tentukan rendemen persen Y.
M(Al) = 26,98 g/molM(AlCl3) = 133,33 g/molaktual: 27,87 g
Y = %
3.Molaritas & pengenceranSedang
Anda membutuhkan 1000 mL larutan 0,2 mol/L dan memiliki larutan stok 3 mol/L. Berapa volume V1 larutan stok yang Anda perlukan?
c1 = 3 mol/Lc2 = 0,2 mol/LV2 = 1000 mL
V1 = mL
4.Molaritas & pengenceranSulit
Sebanyak 150 mL larutan 0,2 mol/L dicampur dengan 400 mL larutan 1,2 mol/L dari zat yang sama. Tentukan konsentrasi c campuran tersebut (volume dianggap aditif).
Sebuah balok tembaga bermassa 250 g (c = 0,385 J/(g·°C)) bersuhu 140 °C dijatuhkan ke dalam 400 g air (c = 4,18 J/(g·°C)) bersuhu 16 °C di dalam gelas berinsulasi. Tentukan suhu akhirnya Tf.
Sebanyak 0,5 mol/L H₂ dan 0,5 mol/L I₂ dimasukkan ke dalam wadah dan bereaksi: H₂ + I₂ ⇌ 2HI, dengan Kc = 9. Tentukan konsentrasi saat setimbang [HI].
[H₂]₀ = [I₂]₀ = 0,5 mol/LKc = 9
[HI] = mol/L
10.Kesetimbangan kimiaSulit
PCl₅ terurai: PCl₅ ⇌ PCl₃ + Cl₂, dengan Kc = 0,04 pada suhu reaksi. Sebuah wadah mula-mula hanya berisi 0,1 mol/L PCl₅. Tentukan konsentrasi saat setimbang [Cl2].
[PCl₅]₀ = 0,1 mol/LKc = 0,04
[Cl2] = mol/L
11.pH & larutan penyanggaSedang
Tentukan pH pH larutan asam hipoklorit 0,01 mol/L (Ka = 3 × 10⁻⁸).
c = 0,01 mol/LKa = 3 × 10⁻⁸
pH =
12.pH & larutan penyanggaSulit
Larutan penyangga 1,00 L berisi 0,2 mol asam format dan 0,25 mol basa konjugasinya (Ka = 0,00018). Ditambahkan 0,025 mol NaOH. Tentukan pH baru pH.
Stoikiometri: persamaan setara menghitung partikel, bukan gram. Ubah massa ke mol dengan n = m/M, gunakan koefisien persamaan sebagai perbandingan mol, lalu ubah kembali dengan m = n·M. Dengan dua pereaksi, pereaksi pembatas adalah yang habis lebih dulu dan menentukan banyaknya produk.
Mol setiap pereaksi
n(Fe2O3) = 16/159,69 = 0,1002 mol
n(CO) = 32/28,01 = 1,142 mol
Pereaksi pembatas
0,1002/1 = 0,1002, 1,142/3 = 0,3808 → Fe2O3
Massa produk
n(CO2) = 0,1002·3 = 0,3006 mol
m = 0,3006·44,01 = 13,23 g
Jawaban
m = 13,23 g
2.Stoikiometri
Jawaban: Y = 93,99 %
Stoikiometri: persamaan setara menghitung partikel, bukan gram. Ubah massa ke mol dengan n = m/M, gunakan koefisien persamaan sebagai perbandingan mol, lalu ubah kembali dengan m = n·M. Dengan dua pereaksi, pereaksi pembatas adalah yang habis lebih dulu dan menentukan banyaknya produk.
Hasil teoretis
n(Al) = 6/26,98 = 0,2224 mol
m = 0,2224·2/2·133,33 = 29,65 g
Rendemen persen
Y = 27,87/29,65·100 = 93,99%
Jawaban
Y = 93,99%
3.Molaritas & pengenceran
Jawaban: V1 = 66,67 mL
Molaritas: konsentrasi c = n/V dalam mol/L, dengan n = m/M. Pengenceran menambah pelarut tetapi tidak menambah zat terlarut, sehingga jumlah mol tetap sama: c₁·V₁ = c₂·V₂. Jika dua larutan dari zat terlarut yang sama dicampur, jumlah molnya dijumlahkan, demikian pula volumenya.
Volume larutan stok
V1 = c2·V2/c1 = 0,2·1000/3 = 66,67 mL
Jawaban
V1 = 66,67 mL
4.Molaritas & pengenceran
Jawaban: c = 0,9273 mol/L
Molaritas: konsentrasi c = n/V dalam mol/L, dengan n = m/M. Pengenceran menambah pelarut tetapi tidak menambah zat terlarut, sehingga jumlah mol tetap sama: c₁·V₁ = c₂·V₂. Jika dua larutan dari zat terlarut yang sama dicampur, jumlah molnya dijumlahkan, demikian pula volumenya.
Jumlah total
n = 0,2·150 + 1,2·400 = 510 mmol
Konsentrasi campuran
c = 510/550 = 0,9273 mol/L
Jawaban
c = 0,9273 mol/L
5.Hukum gas ideal
Jawaban: V = 31,49 L
Hukum gas ideal: PV = nRT, dengan n = m/M.
Mol
n = 250/39,95 = 6,258 mol
T = 90 + 273,15 = 363,1 K
Volume
V = nRT/P = 6,258·8,314·363,1/600 = 31,49 L
Jawaban
V = 31,49 L
6.Hukum gas ideal
Jawaban: ρ = 1,068 kg/m³
Massa jenis gas ideal: ρ = PM/(RT).
Susun ulang hukum gas
PV = (m/M)RT → ρ = m/V = PM/(RT)
T = 20 + 273,15 = 293,1 K
Massa jenis
ρ = 650·4,003/(8,314·293,1) = 1,068 kg/m³
Jawaban
ρ = 1,068 kg/m³
7.Kalorimetri & entalpi
Jawaban: Tf = 22,75 °C
Kalor dan entalpi: memanaskan suatu zat memerlukan q = m·c·ΔT. Dalam kalorimeter, kalor yang dilepas benda panas sama dengan kalor yang diterima benda dingin. Perubahan entalpi suatu reaksi diperoleh dari entalpi pembentukan: ΔH° = ΣΔH°f(produk) − ΣΔH°f(reaktan), masing-masing dikalikan koefisiennya.
Neraca kalor
250·0,385·(140 − Tf) = 400·4,18·(Tf − 16)
Selesaikan untuk suhu akhir
Tf = (96,25·140 + 1672·16)/(96,25 + 1672) = 22,75 °C
Jawaban
Tf = 22,75 °C
8.Kalorimetri & entalpi
Jawaban: ΔH° = −1367 kJ
Kalor dan entalpi: memanaskan suatu zat memerlukan q = m·c·ΔT. Dalam kalorimeter, kalor yang dilepas benda panas sama dengan kalor yang diterima benda dingin. Perubahan entalpi suatu reaksi diperoleh dari entalpi pembentukan: ΔH° = ΣΔH°f(produk) − ΣΔH°f(reaktan), masing-masing dikalikan koefisiennya.
Kesetimbangan kimia: untuk aA + bB ⇌ cC + dD, tetapan kesetimbangannya adalah Kc = [C]c[D]d/([A]a[B]b), menggunakan konsentrasi pada saat setimbang. Tabel ICE (Awal, Perubahan, Kesetimbangan) menghubungkan jumlah awal dengan jumlah saat setimbang melalui satu variabel x, yang dikalikan dengan koefisiennya.
Rumus kesetimbangan
9 = (2x)²/(0,5 − x)²
Tarik akar kuadrat
3 = 2x/(0,5 − x) → x = 0,5·3/(2 + 3) = 0,3 mol/L
Konsentrasi saat setimbang
[HI] = 2x = 0,6 mol/L
Jawaban
[HI] = 0,6 mol/L
10.Kesetimbangan kimia
Jawaban: [Cl2] = 0,04633 mol/L
Kesetimbangan kimia: untuk aA + bB ⇌ cC + dD, tetapan kesetimbangannya adalah Kc = [C]c[D]d/([A]a[B]b), menggunakan konsentrasi pada saat setimbang. Tabel ICE (Awal, Perubahan, Kesetimbangan) menghubungkan jumlah awal dengan jumlah saat setimbang melalui satu variabel x, yang dikalikan dengan koefisiennya.
Rumus kesetimbangan
0,04 = x²/(0,1 − x) → x² + 0,04·x − 0,004 = 0
Selesaikan persamaan kuadrat
x = (−0,04 + √(0,04² + 4·0,004))/2 = 0,04633 mol/L
Konsentrasi saat setimbang
[Cl₂] = x = 0,04633 mol/L
Jawaban
[Cl2] = 0,04633 mol/L
11.pH & larutan penyangga
Jawaban: pH = 4,762
pH: pH = −log₁₀[H₃O⁺] dan pOH = −log₁₀[OH⁻], dengan pH + pOH = 14 pada 25 °C. Asam dan basa kuat terionisasi sempurna. Asam lemah hanya sebagian: Ka = x²/(c − x), dengan x = [H₃O⁺]. Larutan penyangga dari asam lemah dan basa konjugasinya mengikuti Henderson–Hasselbalch: pH = pKa + log([A⁻]/[HA]).
Kesetimbangan
HA ⇌ H⁺ + A⁻: x mol/L asam terionisasi.
Ka = x²/(0,01 − x) → x = 1,731 × 10⁻⁵ mol/L
pH
pH = −log(1,731 × 10⁻⁵) = 4,762
Jawaban
pH = 4,762
12.pH & larutan penyangga
Jawaban: pH = 3,941
pH: pH = −log₁₀[H₃O⁺] dan pOH = −log₁₀[OH⁻], dengan pH + pOH = 14 pada 25 °C. Asam dan basa kuat terionisasi sempurna. Asam lemah hanya sebagian: Ka = x²/(c − x), dengan x = [H₃O⁺]. Larutan penyangga dari asam lemah dan basa konjugasinya mengikuti Henderson–Hasselbalch: pH = pKa + log([A⁻]/[HA]).
Penetralan
n(HA) = 0,2 − 0,025 = 0,175 mol
n(A⁻) = 0,25 + 0,025 = 0,275 mol
Henderson–Hasselbalch
pH = 3,745 + log(0,275/0,175) = 3,941
Jawaban
pH = 3,941
13.Kinetika reaksi
Jawaban: CA = 0,2857 mol/L
Laju reaksi: untuk reaksi orde satu −dC/dt = kC, jadi C = C₀·e−kt dan waktu paruh ln 2/k tidak bergantung pada konsentrasi. Untuk reaksi orde dua 1/C = 1/C₀ + kt. Konstanta laju naik terhadap suhu menurut Arrhenius: k = A·e−Ea/(RT).
Hukum orde dua terintegrasi
1/CA = 1/CA0 + kt = 2 + 0,1·15 = 3,5 L/mol
CA = 1/3,5 = 0,2857 mol/L
Jawaban
CA = 0,2857 mol/L
14.Kinetika reaksi
Jawaban: k2 = 0,05158 min⁻¹
Laju reaksi: untuk reaksi orde satu −dC/dt = kC, jadi C = C₀·e−kt dan waktu paruh ln 2/k tidak bergantung pada konsentrasi. Untuk reaksi orde dua 1/C = 1/C₀ + kt. Konstanta laju naik terhadap suhu menurut Arrhenius: k = A·e−Ea/(RT).