Soal dan Pembahasan Tetapan Kesetimbangan Kimia

Senin, 14 November 2016

Tetapan atau konstanta kesetimbangan pada reaksi-reaksi sering jadi bahan uji kepahaman untuk pokok bahasan kesetimbangan. Yang sering "dipermainkan" pada soal antara lain model penentuan K atau Kc atau Kp dengan membalik persamaan reaksi atau menjadikannya setengah dari reaksi semula atau sekian kali dari reaksi semula.
Misal reaksi A(g) + B(g) ⇌ C(g) + D(g) dengan tetapan kesetimbangan K


  • Bila reaksi tersebut di kali dua dari jumlah semula, menjadi
    2
    A(g) + 2B(g) ⇌ 2C(g) + 2D(g)
    maka nilai tetapan kesetimbangannya menjadi K2
  • Bila reaksi tersebut dijadikan separuh atau setengah dari semula
    ½
    A(g) + ½B(g) ⇌ ½C(g) + ½D(g)
    maka nilai  tetapan kesetimbangannya menjadi K½ = √K
  • Bila reaksi semula dibalik mejadi 
    C(g) + D(g) ⇌ A(g) + B(g)
    maka nilai  tetapan kesetimbangannya menjadi $\frac{1}{K}$
  • Bila reaksi semula dibalik kemudian diubah menjadi setengahnya 
    ½
    C(g) + ½D(g) ⇌ ½A(g) + ½B(g)
    maka nilai  tetapan kesetimbangannya menjadi $\frac{1}{\sqrt{K}}$
  • Bila reaksi merupakan hasil penjumlahan dari dua reaksi lain maka nilai K adalah hasil kali K dua reaksi tersebut.
    A(g) + X(g) ⇌ C(g)   dengan  tetapan kesetimbangan K1
    B(g) ⇌ D(g) + X(g)   dengan  tetapan kesetimbangan K2
    maka penjumlah dua reaksi tersebut menjadi
    A(g) + B(g) ⇌ C(g) + D(g)  dengan K = K1 × K2

Berikut ini variasi soal terkait bahasan  tetapan kesetimbangan
Soal Nomor 1
Tetapan kesetimbangan reaksi H2 + I2 ⇌ 2HI adalah 50 pada 600 K, tentukan  tetapan kesetimbangan untuk HI ⇌ ½ H2 + ½ I2

Pembahasan Soal Nomor 1:
Untuk reaksi: H2 + I2 ⇌ 2HI
➡ Kc = $ \mathsf { \large {\frac{[HI]^2}{[H_2][I_2]}}}= 50$
Untuk reaksi: HI ⇌ ½ H2 + ½ I2
➡  K'c = $ \mathsf { \large {\frac{[H_2]^{1/2}[I_2]^{1/2}}{[HI]}}=\frac{1}{\sqrt{Kc}}=\frac{1}{\sqrt{50}}=0,141}$


Soal Nomor 2
2 mol PCl5 dimasukkan ke dalam wadah 2 L dan dipanasi pada suhu 250 °C untuk mencapai keadaan setimbang, ketika 60% PCl5 terurai menjadai PCl3 dan Cl2. Nilai  tetapan kesetimbangan, Kc, untuk reaksi PCl5 (g) ⇌ PCl3 (g) + Cl2 (g) adalah ...

Pembahasan Soal Nomor 2:
PCl5 yang terdisosiasi hanya 60%  = 60% × 2 mol = 1,20 mol
Reaksi:PCl5 (g)PCl3 (g)+Cl2 (g)
Awal:2,00 mol
-
-
Bereaksi:-1,20 mol
+1,20 mol
+1,20 mol
Kesetimbangan:0,80 mol
1,20 mol
1,20 mol
Konsentrasi
Saat Setimbang
:0,80 mol/2 L
0,40 M

1,20 mol/2 L
0,60 M

1,20 mol/2 L
0,60 M

Kc = $ \mathsf {\large {\frac{[PCl_3][Cl_2]}{[PCl_5]}=\frac{0,60 \times 0,60}{0,40}}=0,90}$


Soal Nomor 3
Nilai  tetapan kesetimbangan untuk reaksi N2 + 3H2 ⇌ 2NH3 adalah K,  tetapan kesetimbangan untuk $\mathsf { \frac{1}{2}}$ N2 + $\mathsf {\frac{3}{2}}$ H2 ⇌ NH3 akan menjadi....

Pembahasan Soal Nomor 3:
Untuk reaksi:
N2 + 3H2 ⇌ 2NH3
Kc = K =$\mathsf {\frac{[NH_3]^2}{[N_2][H_2]^3}}$
Serupa dengan persamaan itu maka
$\frac{1}{2}$N2 + $\frac{3}{2}$ H2 ⇌ NH3
K'c =$ \mathsf {\frac{[NH_3]^1}{[N_2]^{1/2}[H_2]^{3/2}}}$
Jadi K'c2 = Kc = K → K’c = $ \mathsf {\sqrt{K}}$

Soal Nomor 4
Anggap kesetimbangan gas-gas berikut beserta  tetapan kesetimbangannya pada suhu 298 K
SO2(g) + $\frac{1}{2}$O2(g)⇌ SO3 (g), K1
dan
2SO3 (g) ⇌ 2SO2(g) + O2(g) , K2
Maka hubungan  K1 dan  K2 adalah....

Pembahasan Soal Nomor 4:
Kc untuk reaksi SO2(g) + $\frac{1}{2}$O2(g)⇌ SO3 (g)
Kc = K1 =$ \mathsf {\frac{[SO_3]}{[SO_2][O_2]^{1/2}}}$ ...(i)
Serupa dengan persamaan itu maka Kc' untuk reaksi
2SO3 (g) ⇌ 2SO2(g) + O2(g)
K'c = K2
K'c = $ \mathsf {\frac{[SO_2]^2[O_2]}{[SO_3]^2}}$ ...(ii)
Dari persamaan (i) dan (ii) diperoleh hubungan  K2 =  $ \mathsf {\frac{1}{K_{1}^2}}$











Soal Nomor 5
Dalam kesetimbangan: A (g) + B (g) ⇌ C (g) + D (g)
Ketika 1 mol masing-masing reaktan dicampur, terbentuk 0,6 mol setiap produk, berapakah nilai tetapan kesetimbangan reaksi tersebut jika volume wadah tertutup adalah 1 L?

Pembahasan Soal Nomor 5:

Reaksi:A(g)+B(g)C(g)+D(g)
Awal:1mol1 mol--
Bereaksi:-0,6 mol-0,6 mol+0,6 mol+0,6 mol
Kesetimbangan:0,4 mol0,4 mol0,6 mol0,6 mol

∴ $ \mathsf {Kc = \large {\frac{[C][D]}{[A][B]}=\frac{0,6 \times 0,6}{0,4 \times 0,4}= \frac{0,36}{0,16}}=2,25}$

Soal Nomor 6
Reaksi disosiasi gas H2S dalam air ditulis sebagai:
(i)   H2S (aq) ⇌ H+ (aq) + HS (aq)
(ii)  HS (aq) ⇌ H+ (aq) + S2– (aq)
(iii) H2S (aq) ⇌ 2H+ (aq) + S2– (aq)
Tetapan disosiasi dari ionisasi berturut-turut K1, K2 dan K3. Tentukan hubungan antara K3 dengan K1 dan K2.

Pembahasan Soal Nomor 6:
Nilai K dari suatu hasil penjumlahan dua reaksi atau lebih dapat dihitung dengan mengalikan masing-masing nilai K reaksi yang dijumlahkan itu.

H2S (aq) ⇌ H+ (aq) + HS (aq) ,  K1
HS (aq) ⇌ H+ (aq) + S2– (aq) , K2
H2S (aq) ⇌ 2H+ (aq) + S2– (aq) , K3

K3 =  K1 × K2

Soal Nomor 7
Sebanyak 0,041 mol gas NO dan 1,60 g gas bromin (Ar Br = 80) ditempatkan dalam wadah tertutup dengan volume 1 L, Reaksi yang terjadi dan membentuk kesetimbangan:

2NO(g) + Br2(g) ⇌ 2NOBr(g)
Pada temperatur 25 °C dalam keadaan kesetimbangan NOBr pada reaksi tersebut terukur 0,4 atm. Tentukan nilai Kp?

Pembahasan Soal Nomor 7:
Penentuan tekanan awal NO
P = nRT/V
P =  (0,041 mol) (0,082 L atm mol¯11) ((25+273) K) ] / 1 L
P = 1,00 atm

Penentuan tekanan awal Br2
P = nRT/V
P =  (1,6/160 mol) (0,082 L atm mol¯11) (298 K) ] / 1 L
P = 0,24 atm

Reaksi:2NO(g)+Br2(g)2NOBr(g)
Awal:1,00 atm0,24 atm-
Bereaksi:-0,40 atm-0,20 atm+0,40 atm
Kesetimbangan:0,60 atm0,04 atm0,40 atm

$ \mathsf {Kp = \large \frac{(P_{NOBr})^2}{(P_{NO})^2 \times (P_{Br_{2}})}}$
$ \mathsf {Kp = \large \frac{0,40^2}{0,6^2 \times 0,04}}$
$ \mathsf {Kp = 11,11}$ 



Soal Nomor 8
Tetapan kesetimbangan Kp untuk reaksi CO(g) + H2O(g) ⇌ CO2(g) + H2(g) adalah 4,0 pada temperatur tertentu. Jika pada reaksi kesetimbangan kita dapati jumlah ekimolar (jumlah zat yang sebanding) antara CO dan H2O yaitu 1 mol maka jumlah CO2 dan H2 adalah ....

Pembahasan Soal Nomor 8
Reaksi:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
Kesetimbangan:1 mol
1 mol
y mol
y mol

Dari reaksi tersebut diketahui jumlah pereaksi dan hasil reaksi adalah seimbang, oleh karena itu Kp = Kc dan volume pada sistem dapat diabaikan dalam perhitungan tetapan kesetimbangan.

Kp = Kc = $ \mathsf { \large {\frac{[CO_2][H_2]}{[CO][H_{2}O]}}}$
Kp =    4 = $\mathsf { \large {\frac{y \times y}{1 \times 1}}}$
Kp =    4 = $\mathsf { \large y^2}$
Kp =    y = $\mathsf {2}$
Jadi jumlah CO2 dan H2 masing-masing 2 mol.


Soal Nomor 9
Diketahui data Ka dan reaksi ionisasi beberapa asam berikut:
Reaksi ionisasi asam Ka
H2CO3 ⇌ HCO3 + H+
4,2 × 10–7
CH3COOH ⇌ CH3COO + H+
1,8 × 10–5
HNO2 ⇌ NO2 + H+
4,5 × 10–5
HSO4 ⇌ SO42– + H+
1,2 × 10–2

Berdasarkan data tersebut, di antara reaksi berikut yang dapat berlangsung spontan ke kanan adalah:
A. HNO2 + CH3COO ⇌ CH3COOH + NO2
B. SO42– + HNO2 ⇌ HSO4 + NO2
C. CH3COO + H2CO3 ⇌ HCO3 + CH3COOH
D. NO2 + CH3COOH ⇌ HNO2 + CH3COO
E. CH3COOH + SO42– ⇌ CH3COO + HSO4

Pembahasan Soal Nomor 9:
Menjumlahkan suatu reaksi = mengalikan nilai K, membalik persamaan reaksi berarti nilai K menjadi 1/K.
Dari alternatif jawaban maka diperoleh hasil hitung sebagai berikut.
Alternatif A:
HNO2H+ + NO2  Ka = 4,5 × 10–5
CH3COO + H+ ⇌ CH3COOH  1/Ka = 1/(1,8 × 10–5)
HNO2 + CH3COO ⇌ CH3COOH + NO2   K =  2,5 × 100
dan seterusnya, dengan ringkasan sebagai berikut.

A. 4,5 × 10–5 : 1,8 × 10–5 = 2,5 × 100
B. 4,5 × 10–5 : 1,2 × 10–2 = 3,75 × 10–3
C. 4,2 × 10–7 : 1,8 × 10–5 = 2,33 × 10–2
D. 1,8 × 10–5 : 4,5 × 10–5 = 4,00 × 10–1
E. 1,8 × 10–5 : 1,2 × 10–2 = 1,50 × 10–3
Bila K bernilai besar (lihat eksponen tidak negatif) dibanding reaksi lain maka ini dianggap spontan ke kanan. Spontan ke kanan ini berarti pada reaksi kesetimbangan cenderung akan membentuk hasil reaksi lebih banyak dibanding bila nikai K lebih kecil. Jawaban yang paling tepat A.

Soal diadaptasi dari berbagai sumber.
Bagikan di
 
Copyright © 2015-2018 Urip dot Info | Disain Template Oleh Herdiansyah Hamzah Dimodivikasi Urip.Info