Dalam reaksi 2Al + 3Cl2 → 2AlCl3, 6 g Al bereaksi sempurna (pereaksi lain berlebih) dan diperoleh 23,13 g AlCl3. Tentukan rendemen persen Y.
M(Al) = 26,98 g/molM(AlCl3) = 133,33 g/molaktual: 23,13 g
Y = %
3.Molaritas & pengenceranSedang
Anda membutuhkan 250 mL larutan 0,25 mol/L dan memiliki larutan stok 0,5 mol/L. Berapa volume V1 larutan stok yang Anda perlukan?
c1 = 0,5 mol/Lc2 = 0,25 mol/LV2 = 250 mL
V1 = mL
4.Molaritas & pengenceranSulit
Sebanyak 50 mL larutan 0,5 mol/L dicampur dengan 500 mL larutan 1,2 mol/L dari zat yang sama. Tentukan konsentrasi c campuran tersebut (volume dianggap aditif).
c1 = 0,5 mol/LV1 = 50 mLc2 = 1,2 mol/LV2 = 500 mL
c = mol/L
5.Hukum gas idealSedang
Tangki 20 L berisi 80 g O₂ pada 45 °C. Anggap sebagai gas ideal dan cari tekanan P.
Sebuah balok besi bermassa 150 g (c = 0,449 J/(g·°C)) bersuhu 150 °C dijatuhkan ke dalam 250 g air (c = 4,18 J/(g·°C)) bersuhu 19 °C di dalam gelas berinsulasi. Tentukan suhu akhirnya Tf.
Sebanyak 0,2 mol/L H₂ dan 0,2 mol/L I₂ dimasukkan ke dalam wadah dan bereaksi: H₂ + I₂ ⇌ 2HI, dengan Kc = 9. Tentukan konsentrasi saat setimbang [HI].
[H₂]₀ = [I₂]₀ = 0,2 mol/LKc = 9
[HI] = mol/L
10.Kesetimbangan kimiaSulit
PCl₅ terurai: PCl₅ ⇌ PCl₃ + Cl₂, dengan Kc = 0,1 pada suhu reaksi. Sebuah wadah mula-mula hanya berisi 0,4 mol/L PCl₅. Tentukan konsentrasi saat setimbang [Cl2].
[PCl₅]₀ = 0,4 mol/LKc = 0,1
[Cl2] = mol/L
11.pH & larutan penyanggaSedang
Tentukan pH pH larutan asam hipoklorit 0,2 mol/L (Ka = 3 × 10⁻⁸).
c = 0,2 mol/LKa = 3 × 10⁻⁸
pH =
12.pH & larutan penyanggaSulit
Larutan penyangga 1,00 L berisi 0,2 mol asam hipoklorit dan 0,25 mol basa konjugasinya (Ka = 3 × 10⁻⁸). Ditambahkan 0,01 mol NaOH. Tentukan pH baru pH.
Reaksi orde satu dalam reaktor batch memiliki k = 0,2 min⁻¹. Berapa lama waktu untuk mencapai konversi 50%? Cari t.
k = 0,2 min⁻¹X = 50 %
t = min
14.Kinetika reaksiSulit
Reaksi orde satu memiliki k = 0,005 min⁻¹ pada 25 °C dan energi aktivasi 60 kJ/mol. Reaktor batch kini dijalankan pada 40 °C selama 10 min. Cari konversi X yang dicapai.
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) = 30/159,69 = 0,1879 mol
n(CO) = 20/28,01 = 0,714 mol
Pereaksi pembatas
0,1879/1 = 0,1879, 0,714/3 = 0,238 → Fe2O3
Massa produk
n(CO2) = 0,1879·3 = 0,5636 mol
m = 0,5636·44,01 = 24,8 g
Jawaban
m = 24,8 g
2.Stoikiometri
Jawaban: Y = 78,01 %
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 = 23,13/29,65·100 = 78,01%
Jawaban
Y = 78,01%
3.Molaritas & pengenceran
Jawaban: V1 = 125 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 = 0,25·250/0,5 = 125 mL
Jawaban
V1 = 125 mL
4.Molaritas & pengenceran
Jawaban: c = 1,136 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 = 0,5·50 + 1,2·500 = 625 mmol
Konsentrasi campuran
c = 625/550 = 1,136 mol/L
Jawaban
c = 1,136 mol/L
5.Hukum gas ideal
Jawaban: P = 330,6 kPa
Hukum gas ideal: PV = nRT, dengan n = m/M.
Mol
n = m/M = 80/32 = 2,5 mol
T = 45 + 273,15 = 318,1 K
Tekanan
P = nRT/V = 2,5·8,314·318,1/0,02 = 330,6 kPa
Jawaban
P = 330,6 kPa
6.Hukum gas ideal
Jawaban: ρ = 4,054 kg/m³
Massa jenis gas ideal: ρ = PM/(RT).
Susun ulang hukum gas
PV = (m/M)RT → ρ = m/V = PM/(RT)
T = 60 + 273,15 = 333,1 K
Massa jenis
ρ = 700·16,04/(8,314·333,1) = 4,054 kg/m³
Jawaban
ρ = 4,054 kg/m³
7.Kalorimetri & entalpi
Jawaban: Tf = 26,93 °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
150·0,449·(150 − Tf) = 250·4,18·(Tf − 19)
Selesaikan untuk suhu akhir
Tf = (67,35·150 + 1045·19)/(67,35 + 1045) = 26,93 °C
Jawaban
Tf = 26,93 °C
8.Kalorimetri & entalpi
Jawaban: ΔH° = −2802 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/(0,2 − x)²
Tarik akar kuadrat
3 = 2x/(0,2 − x) → x = 0,2·3/(2 + 3) = 0,12 mol/L
Konsentrasi saat setimbang
[HI] = 2x = 0,24 mol/L
Jawaban
[HI] = 0,24 mol/L
10.Kesetimbangan kimia
Jawaban: [Cl2] = 0,1562 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
0,1 = x²/(0,4 − x) → x² + 0,1·x − 0,04 = 0
Selesaikan persamaan kuadrat
x = (−0,1 + √(0,1² + 4·0,04))/2 = 0,1562 mol/L
Konsentrasi saat setimbang
[Cl₂] = x = 0,1562 mol/L
Jawaban
[Cl2] = 0,1562 mol/L
11.pH & larutan penyangga
Jawaban: pH = 4,111
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/(0,2 − x) → x = 7,744 × 10⁻⁵ mol/L
pH
pH = −log(7,744 × 10⁻⁵) = 4,111
Jawaban
pH = 4,111
12.pH & larutan penyangga
Jawaban: pH = 7,659
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 − 0,01 = 0,19 mol
n(A⁻) = 0,25 + 0,01 = 0,26 mol
Henderson–Hasselbalch
pH = 7,523 + log(0,26/0,19) = 7,659
Jawaban
pH = 7,659
13.Kinetika reaksi
Jawaban: t = 3,466 min
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).
Konversi dan konsentrasi
C/C0 = 1 − X = 0,5
Selesaikan untuk waktu
t = −ln(1 − X)/k = −ln(0,5)/0,2 = 3,466 min
Jawaban
t = 3,466 min
14.Kinetika reaksi
Jawaban: X = 14,73 %
Reaction rates: for a first-order reaction −dC/dt = kC, so C = C₀·e−kt and the half-life ln 2/k does not depend on concentration. For a second-order reaction 1/C = 1/C₀ + kt. The rate constant rises with temperature following Arrhenius: k = A·e−Ea/(RT).