Halaman
39Kimia XI SMATujuan Pembelajaran:Setelah mempelajari bab ini, Anda diharapkan mampu:1. Menjelaskan pengertian sistem dan lingkungan.2. Menjelaskan perbedaan reaksi eksoterm dan reaksiendoterm.3. Menjelaskan pengertian entalpi dan perubahan entalpi.4. Menghitung perubahan entalpi suatu reaksi.5. Menjelaskan pengertian ΔH pembentukan, penguraian,dan pembakaran standar.6. Menuliskan persamaan termokimia dengan benar.7. Membuat diagram tingkat energi berdasarkan harga per-ubahan entalpi suatu reaksi.8. Menentukan ΔH reaksi berdasarkan eksperimen denganmenggunakan kalorimeter, hukum Hess, data perubahanentalpi standar, dan data energi ikatan.9. Merancang dan melakukan percobaan untuk menentukankalor pembakaran berbagai bahan bakar.T e r m o k i m i aBAB2Kata KunciKetika reaksi kimia terjadi, ikatan-ikatan kimia pada zat-zat yang bereaksi akan putus dan ikatan-ikatan kimia yang baru terbentuk, membentuk zat-zat produk.Energi dibutuhkan untuk memutuskan ikatan-ikatan dan energi dibebaskan padaikatan-ikatan yang terbentuk, sehingga hampir semua reaksi kimia melibatkanperubahan energi. Energi bisa ditangkap atau dilepaskan. Energi dapat meliputibermacam-macam bentuk, misalnya cahaya, listrik, atau panas.Kita tak lepas dari pemanfaatan energi untuk keperluan sehari-hari, misalnyapembakaran bahan bakar bensin untuk menjalankan kendaraan, memasak dengankompor gas (membakar gas alam), dan pembangkit listrik tenaga air. Manusiamemerlukan energi untuk melakukan kegiatan sehari-hari. Energi diperoleh darimakanan, yaitu karbohidrat dan lemak yang dimetabolisme di dalam tubuhmenghasilkan energi.Bagian dari ilmu kimia yang mempelajari tentang kalor reaksi disebuttermokimia. Termokimia mempelajari mengenai sejumlah panas yang dihasilkanatau diperlukan oleh sejumlah tertentu pereaksi dan cara pengukuran panas reaksitersebut. Termokimia merupakan hal yang penting, baik untuk keperluan praktikmaupun teori. Penerapan pada praktik termasuk mengukur nilai energi pada bahanbakar dan menentukan energi yang diperlukan pada proses industri.PengantarPerubahan entalpi, reaksi endoterm,entalpi pembentukan, kalorimetri,hukum Hess, energi ikat, kalor pemba-karan.
40Kimia XI SMATermokimiaAsas Kekekalan EnergimenggambarkansesuaiIsi Kalor Entalpi HmengalamiPerubahan Entalpi ΔΔΔΔΔHdisebutKalor Reaksidituliskan dalamPersamaan TermokimiaReaksi EndotermReaksi Eksotermhargaharga+–KalorimeterHukum Hessdiukur dengansesuaidapat berupaKalorPembakaranKalorPembentukanKalorPenguraianKalorPelarutanPeta Konseppreposisi
41Kimia XI SMA2.1 Entalpi dan Perubahan Entalpi (ΔΔΔΔΔH)Entalpi(H) adalah jumlah energi yang dimiliki sistem pada tekanan tetap.Entalpi (H) dirumuskan sebagai jumlah energi yang terkandung dalam sistem (E)dan kerja (W).H = E + Wdengan:W=P × VE=energi (joule)W= kerja sistem (joule)V=volume (liter)P= tekanan (atm)Hukum kekekalan energi menjelaskan bahwa energi tidak dapat diciptakandan tidak dapat dimusnahkan, tetapi hanya dapat diubah dari bentuk energi yangsatu menjadi bentuk energi yang lain. Nilai energi suatu materi tidak dapat diukur,yang dapat diukur hanyalah perubahan energi (ΔE). Demikian juga halnya denganentalpi, entalpi tidak dapat diukur, kita hanya dapat mengukur perubahan entalpi(ΔH).ΔΔΔΔΔH = Hp – Hrdengan:ΔH= perubahan entalpiHp= entalpi produkHr= entalpi reaktan atau pereaksia. Bila H produk > H reaktan, maka ΔH bertanda positif, berarti terjadi penyerapankalor dari lingkungan ke sistem.b. Bila H reaktan > H produk, maka ΔH bertanda negatif, berarti terjadi pelepasankalor dari sistem ke lingkungan.Kalor diserap dari lingkungan olehsistem (ΔH = +)Kalor dilepas dari sistem kelingkungan (ΔH = –)KalorLingkunganSistemKalorSistem
42Kimia XI SMASecara matematis, perubahan entalpi (ΔH) dapat diturunkan sebagai berikut.H= E + W(1)Pada tekanan tetap:ΔH=ΔE + PΔV (2)ΔE= q + W(3)Wsistem= –PV(4)Substitusi persamaan (3) dan (4) dalam persamaan (2):H = (q + W) + PΔVH = (q – PΔV) + PΔVH= qJadi, pada tekanan tetap, perubahan entalpi (ΔH) sama dengan kalor (q) yangdiserap atau dilepas (James E. Brady, 1990).Macam-macam reaksi kimia berdasarkan kalor yang dibebaskan/kalor yang diserap(Martin S. Silberberg, 2000):a. Reaksi kimia yang membutuhkan atau menyerap kalor disebut reaksi endoterm.Contoh:Reaksi pemutusan ikatan pada molekul unsur H2 adalah:H2⎯⎯→2 HΔH= +a kJReaksi endoterm dengan ΔH bertanda positif (+).b. Reaksi kimia yang membebaskan kalor disebut reaksi eksoterm.Contoh:Reaksi pembentukan ikatan pada molekul unsur H2adalah:2H⎯⎯→ H2ΔH= –a kJReaksi eksoterm dengan ΔH bertanda (–).Diagram entalpi (diagram tingkat energi)Reaksi endotermΔH = Hp – Hr = positif (>0)Reaksi eksotermΔH = Hp – Hr = negatif (<0)produkreaktanΔHEntalpireaktanprodukΔHEntalpi
43Kimia XI SMAFotosintesisReaksi fotosintesis merupakan reaksi endoterm karena menyerap energi sebesar2.820 kJ/mol.Reaksi yang terjadi adalah:6 CO2(g)+6 H2O(l)⎯⎯→ C6H12O6(s) + 6 O2(g)ΔH= + 2.820 kJ/mol glukosaEnergi diserap dari cahaya mataharioleh zat hijau daun (disebut klorofil)yang digunakan membentuk glukosa.Glukosa bertindak sebagai cadanganenergi dan kemudian akan melepas-kan energi dengan membalik reaksidi atas. Beberapa energi yang dilepasakan muncul pada molekul sebagaiadenosine triphosphat (ATP), yangmerupakan bahan bakar untuk banyakreaksi pada kehidupan sel-sel ter-masuk sistesis protein dan pergerakan otot-otot. Fotosintesis merupakan sumberenergi murni dalam bahan bakar fosil.2.2 Persamaan TermokimiaPersamaan termokimia adalah persamaan reaksi yang menyertakan perubahanentalpinya (ΔH). Nilai perubahan entalpi yang dituliskan pada persamaantermokimia harus sesuai dengan stoikiometri reaksi, artinya jumlah mol zat yangterlibat dalam reaksi sama dengan koefisien reaksinya.Contoh:Diketahui persamaan termokimia:H2(g) + ½ O2(g)⎯⎯→ H2O(l)ΔH = –285,85 kJ/molArtinya, pada pembentukan 1 mol H2O dari gas hidrogen dan gas oksigendibebaskan energi sebesar 285,85 kJ (reaksi eksoterm).Kimia di Sekitar KitaSumber: Chemistry, For Advanced Level, Ted Lister andJanet Renshaw, Stanley Thornes Publishers Ltd., 2000.
44Kimia XI SMA2.3 Perubahan Entalpi Standar (ΔΔΔΔΔH°)Perubahan entalpi standar (ΔH°) adalah perubahan entalpi (ΔH) reaksi yangdiukur pada kondisi standar, yaitu pada suhu 298 K dan tekanan 1 atm.SatuanΔH adalah kJ dan satuan ΔH molar reaksi adalah kJ/mol (Gillespie dkk).A. Entalpi Pembentukan Standar (ΔΔΔΔΔHf° = Standard Enthalpy of Formation)Entalpi pembentukan standar adalah ΔH untuk membentuk 1 molpersenyawaan langsung dari unsur-unsurnya yang diukur pada 298 K dantekanan 1 atm.Contoh:1.H2(g) + ½ O2(g)⎯⎯→ H2O(l)ΔHf° = –285,85 kJ↓Koefisien 1 berarti 1 mol H2OArtinya, pada pembentukan 1 mol H2O dari unsur hidrogen dan unsuroksigen dibebaskan energi sebesar 285,85 kJ (tanda negatif pada ΔHf berartidibebaskan energi atau reaksi eksoterm).2. 4 C(s) + 2 H2(g)⎯⎯→2C2H2(g)ΔH = + 454 kJ↓Koefisien 2 berarti 2 mol C2H2, maka semuakoefisien reaksi dibagi 2 termasukΔHReaksi menjadi:2 C(s) + H2(g)⎯⎯→ C2H2(g)ΔH = + 227 kJArtinya, pada pembentukan 1 mol C2H2 dari unsur karbon dan unsurhidrogen dibutuhkan panas sebesar 227 kJ (endoterm).Ingat:• Unsur-unsur diatomik adalah H2, N2, O2, F2, Cl2, Br2, I2.Massa 1 mol =Mr zat (satuan gram/mol).•Misal:– Massa 1 mol H2O=Mr H2O = 18 gram/mol– Massa 1 mol CO2=Mr CO2= 44 gram/mol• Volume 1 mol zat pada keadaan standar (STP) adalah 22,4 liter/mol.C a t a t a n
45Kimia XI SMA1. Tuliskan persamaan termokimia untuk reaksi pembentukan NH4Cl bila diketahuiΔHf°NH4Cl = –120 kJ/mol!Jawab:• Reaksi pembentukan, maka NH4Cl di sebelah kanan anak panah.• Zat-zat di sebelah kiri anak panah berupa unsur.• Unsur N, H, dan Cl adalah unsur-unsur diatomik.•½ N2(g) + 2 H2(g) + ½ Cl2(g)⎯⎯→NH4Cl(s)ΔHf° = –20 kJ/mol↓Koefisien 1 untuk 1 mol NH4Cl2. Tuliskan persamaan termokimia pembentukan CaCO3, yang membebaskan kalorsebesar 224 kJ!Jawab:Persamaan reaksi:Ca(s) + C(s) + 32 O2(g)⎯⎯→CaCO3(s)ΔHf° = –200 kJ/mol• Dibebaskan kalor berarti reaksi eksoterm (tanda ΔHf° = negatif).• Unsur Ca dan C adalah monoatomik (hanya ditulis 1 atom saja).3. Pada pembentukan 22 gram C3H8 (Ar C = 12, H = 1) dibebaskan kalor sebesar 75 kJ.Tuliskan persamaan termokimia pembentukan C3H8!Jawab:• Massa 1 mol C3H8=Mr C3H8=(3 × ArC) + (8 × ArH)=(3 × 12) + (8 × 1)=36 + 8=44 gram/mol• Banyak mol dari 22 gram C3H8=massarM=2244= 0,5 mol•ΔHf° berlaku untuk pembentukan 1 mol zat, maka ΔHf° C3H8=10,5 × (–75kJ)=–150 kJ• Persamaan termokimia pembentukan C3H8adalah:3 C(s) + 4 H2(g)⎯⎯→C3H8(s)ΔHf° = –150 kJ/molyang boleh ditulis di sebelah kanan reaksi adalah ΔH untuk 1 mol.C o n t o h2.1
46Kimia XI SMA4. Hitunglah besar kalor yang dibebaskan pada pembentukan 45 gram C6H12O6(Mr = 180)bilaΔHf° C6H12O6 = –124 kJ/mol!Jawab:mol C6H12O6=massarM=45180= 0,25 molBesarnya kalor= 0,25 × ΔHfo C6H12O6= 0,25 × (–124)= –31 kJJadi, pada pembentukan 45 gram C6H12O6dibebaskan kalor sebesar 31 kJ.1. Diketahui entalpi pembentukan standar (ΔHf°)dari berbagai zat sebagai berikut.a. H2CO3(l)= –125 kJ/molb. Na2SO4(s)= –334 kJ/molc. FeCl3(s)= –214 kJ/molTulislah persamaan termokimia reaksi pembentukan zat-zat tersebut!2. Diketahui persamaan termokimia:2 C(s) + 8 H2(g)⎯⎯→ 2 C3H8(s)ΔH = –225 kJ/molTentukan besarnya entalpi pembentukan standar (ΔHf°) C3H8!3. Pada pembentukan 96 gram Al2(NO3)3 (Ar Al = 27, N = 14, O = 16) dibebaskan kalorsebesar 120 kJ.a. Tentukan besarnya ΔHf° Al2(NO3)3!b. Tuliskan persamaan termokimia pembentukan Al2(NO3)3!4. Pada pembentukan 10 gram CaCO3 (Ar Ca = 40, C = 12, O = 16) diperlukan kalorsebesar 86 kJ. Tuliskan persamaan termokimia pembentukan CaCO3!5. Diketahui ΔHf°K3PO4 = 315 kJ/mol, berapakah kalor yang dibutuhkan untukmembentuk 159 gram K3PO4 (Ar K = 39, P = 31, O = 16)!B. Entalpi Penguraian Standar (ΔΔΔΔΔHd° =Standard Enthalpy of Dissosiation)Entalpi penguraian standar adalahΔH dari penguraian 1 mol persenyawaanlangsung menjadi unsur-unsurnya (adalah kebalikan dari ΔH pembentukan).Sesuai dengan asas kekekalan energi, maka nilai entalpi penguraian samadengan entalpi pembentukannya, tetapi tandanya berlawanan.Latihan 2.1
47Kimia XI SMA1. Tuliskan persamaan termokimia penguraian H2O apabila diketahuiΔHfo H2O = –285,85kJ/mol!Jawab:• Reaksi penguraian adalah kebalikan dari reaksi pembentukan, sehingga zat yangterurai di sebelah kiri anak panah.H2O(l)⎯⎯→ H2(g) + ½ O2(g)ΔHd° = +285,85 kJ↓• Koefisien 1 untuk 1 mol zat yang diuraikan• Tanda ΔHd° berlawanan dengan ΔHf°2. Bila diketahui ΔHf° NH3 = –46 kJ/mol, berapa kJ diperlukan untuk menguraikan1 gram NH3 (Mr = 17)?Jawab:• Persamaan termokimia penguraian NH3 adalah:NH3(g)⎯⎯→12 N2(g) + 32 H2(g)ΔHd° = 46 kJ/mol• Besarnya kalor untuk menguraikan 1 gram NH3adalah:Besar kalor = mol × ΔH=massarM × ΔH=117× 46= 2,7 kJ1. Diketahui ΔHf°SO3 = –78 kJ/mol, tuliskan persamaan termokimia penguraian SO3!2. Diketahui ΔHf°NH3 = 106 kJ/mol, tentukan besarnya kalor yang diperlukan untukmenguraikan 4,48 liter NH3 pada keadaan standar!3. Untuk menguraikan 0,5 mol gas CO2 dibebaskan kalor sebesar 75 kJ. Tuliskanpersamaan termokimia penguraian CO2!C. Entalpi Pembakaran Standar (ΔΔΔΔΔHc° = Standard Enthalpy of Combustion)Entalpi pembakaran standar adalah perubahan entalpi (ΔH) untukpembakaran sempurna 1 mol senyawa atau unsur dengan O2 dari udara, yangdiukur pada 298 K dan tekanan 1 atm. Satuan ΔHc° adalah kJ/mol. Pembakarandikatakan sempurna jika:1. karbon (C) terbakar sempurna menjadi CO22. hidrogen (H) terbakar sempurna menjadi H2OC o n t o h2.2Latihan 2.2
48Kimia XI SMA3. belerang (S) terbakar sempurna menjadi SO24. senyawa hidrokarbon (CxHy) terbakar sempurna menurut reaksi:CxHy + O2⎯⎯→ CO2 + H2O (belum setara)Pada pembakaran 570 gram isooktana (C8H18), salah satu komponen yang ada dalambensin, pada keadaan standar/STP dibebaskan kalor sebesar 27.500 kJ. HitunglahbesarnyaΔHc° dan tulislah persamaan termokimia pembakaraan isooktana tersebut!Jawab:• Mol isooktana =818massaCHrM=570114=5 mol• Untuk 1 mol C8H18 maka ΔHc°=15 × (–27.500)=–5.500 kJ• Persamaan termokimia:C8H18(l) + 252O2(g)⎯⎯→ 8 CO2(g) + 9 H2O(g)ΔHc° = –5.500 kJ/mol1. Pada pembakaran 1 gram karbon (Ar C = 12) dibebaskan kalor sebesar 85 kJ. Tuliskanpersamaan termokimia pembakaran sempurna karbon!2. Pada reaksi pembakaran gas propana:2 C3H8(g) + 10 O2(g)⎯⎯→ 6 CO2(g) + 8 H2O(g)ΔH = –2.400 kJa. tentukan besarnya ΔHc°b. berapa kJ kalor yang dihasilkan pada pembakaran 89,6 liter (STP) gas propana3. Tuliskan persamaan termokimia pembakaran zat-zat berikut ini, bila diketahui:a.ΔHc° belerang (S) = –115 kJ/molb.ΔHc° karbon (C) = 156 kJ/molc.ΔHc°C2H2 = –1.250 kJ/molC o n t o h2.3Latihan 2.3
49Kimia XI SMAD. Entalpi Molar Lainnya (Entalpi Penetralan, Pelarutan, dan Peleburan)1.Entalpi PenetralanEntalpi penetralan adalah perubahan entalpi (ΔH) yang dihasilkan padareaksi penetralan asam (H+) oleh basa (OH–) membentuk 1 mol air. Satuanentalpi penetralan adalah kJ/mol.Contoh:NaOH(aq) + HCl(aq)⎯⎯→ NaCl(aq) + H2O(l)ΔH = –890,4 kJ/mol2.Entalpi PelarutanEntalpi pelarutan adalah perubahan entalpi (ΔH) pada pelarutan 1 molzat. Satuan ΔH pelarutan adalah kJ/mol.Contoh:NaOH(s)⎯⎯→ Na+(aq) + OH–(aq)ΔH = –204 kJ/mol3.Entalpi PeleburanEntalpi peleburan adalah perubahan entalpi (ΔH) pada perubahan 1mol zat dari bentuk padat menjadi bentuk cair pada titik leburnya. SatuanΔH peleburan adalah kJ/mol.Contoh:NaCl(s)⎯⎯→ NaCl(l)ΔH = –112 kJ/mol(Ted Lister & Janet Renshaw, 2000)1. Tuliskan persamaan termokimia dari:a. reaksi pembentukan C2H5OH, jika ΔHf°C2H5OH = 56 kJ/molb. reaksi penguraian HNO3, jika ΔHf° HNO3 = 146 kJ/molc. reaksi pembakaran sempurna C2H2, jika ΔHc°C2H2 = –1.240 kJ/mold. reaksi peleburan NaCl, jika ΔH peleburan NaCl = –106 kJ/mol2. Tuliskan persamaan termokimia reaksi pembentukan gas SO2, jika diketahui padapembentukan 32 gram SO2 (Ar S = 32, O = 16 ) dibebaskan kalor sebesar 76 kJ!3. Diketahui ΔHf°C5H12 = 225 kJ/mol. Tentukan besarnya kalor yang dibutuhkan untukmembentuk 360 gram C5H12!4. Pada pembakaran 6,72 liter gas asetilena (C2H2) pada keadaan standar, dibebaskankalor sebanyak 176 kJ. Tuliskan persamaan termokimia pembakaran gas asetilenatersebut!5. Diketahui reaksi penguraian:2 NH3(g)⎯⎯→ N2(g) + 3 H2(g)ΔH = 122 kJTentukan besarnya kalor penguraian 3,4 gram NH3 (Ar N = 14 dan H = 1)!Latihan 2.4
50Kimia XI SMA2.4 Penentuan Perubahan Entalpi (ΔΔΔΔΔH)Untuk menentukan perubahan entalpi pada suatu reaksi kimia dapat dilakukanmelalui eksperimen, biasanya digunakan alat seperti kalorimeter, hukum Hess,dan energi ikatan.A. KalorimetriKalor reaksi dapat ditentukan me-lalui percobaan dengan kalorimeter.Proses pengukuran kalor reaksi disebutkalorimetri. Data ΔH reaksi yangterdapat pada tabel-tabel umumnya di-tentukan secara kalorimetri.Kalorimetri sederhana ialah mengukurperubahan suhu dari sejumlah air ataularutan sebagai akibat dari suatu reaksikimia dalam suatu wadah terisolasi.Kalorimeter dapat disusun seperti gam-bar 2.1.Plastik merupakan bahan nonkon-duktor, sehingga jumlah kalor yangdiserap atau yang berpindah ke lingkungan dapat diabaikan. Jika suatu reaksiberlangsung secara eksoterm, maka kalor sepenuhnya akan diserap oleh larutandi dalam gelas. Sebaliknya, jika reaksi tergolong endoterm, maka kalor itudiserap dari larutan di dalam gelas. Jadi, kalor reaksi sama dengan jumlahkalor yang diserap atau yang dilepaskan larutan di dalam gelas. Jumlah kaloryang diserap atau dilepaskan larutan dapat ditentukan dengan mengukurperubahan suhunya (Ted Lister and Janet Renshaw, 2000). Karena energi tidakdapat diciptakan atau dimusnahkan, maka:qreaksi + qlarutan= 0atauqreaksi = –qlarutanqlarutan = m · c · ΔΔΔΔΔtdengan:q= jumlah kalor (J)m= massa campuran (gram)c= kalor jenis larutan (J g–1 K–1)Δt= kenaikan suhu (K)Gambar 2.1 KalorimeterSumber: www.yahooimage.com–+mesin penggerakindikatortermometertabung tertutuplubang O2ruang reaksikawat halusmangkukair
51Kimia XI SMAdanq kalorimeter = CΔtdenganC = kapasitas kalor dari kalorimeter (JK–1)Sebanyak 50 mL larutan HCl 1 M bersuhu 27 °C dicampur dengan 50 mL larutanNaOH 1 M bersuhu 27 °C dalam suatu kalorimeter plastik (ρair= 1 g cm–3). Ternyatasuhu campuran naik menjadi 35 °C. Jika kalor jenis larutan dianggap sama dengankalor jenis air yaitu 4,18 J g–1 K–1, tentukan besarnya perubahan entalpi (ΔH) untukreaksi penetralan:HCl(aq) + NaOH(aq)⎯⎯→ NaCl(aq) + H2O(l)Jawab:• Volume HCl = 50 mL = 50 cm–3• Volume NaOH = 50 mL = 50 cm–3• Bila ρair = 1 g cm–3, maka massa HCl = massa jenis × volume=ρ × volume=1 g cm–3 × 50 cm–3 = 50 gram• Bila ρair = 1 g cm–3, maka massa NaOH = massa jenis × volume=ρ × volume=1 g cm–3 × 50 cm–3= 50 gram• Massa campuran = massa HCl + massa NaOH= 50 g + 50 g= 100 g•Mol HCl =M × V= 1 × 0,05= 0,05 mol• Mol NaOH =M × V= 1 × 0,05= 0,05 mol• Kenaikan suhu = Δt = (35 + 273) – (27 + 273) = 8 K•qlarutan=m · c · Δt= 100 × 4,18 × 8 = 3.344 J•qreaksi=–qlarutan= –3.344 J•Persamaan reaksi:HCl(aq)+NaOH(aq)⎯⎯→NaCl(aq) + H2O(l)0,05 mol0,05 mol0,05 mol•qreaksi tersebut untuk 0,05 mol NaCl, sedangkan ΔH penetralan untuk 1 molNaCl, maka ΔH = 10, 05 × (–3.344 J) = –66.880 J = –66,88 kJC o n t o h2.3
52Kimia XI SMA• Jadi, persamaan ΔH penetralan untuk reaksi adalah:HCl(aq) + NaOH(aq)⎯⎯→ NaCl(aq) + H2O(l)ΔH = –66,88 kJSebanyak 7,5 gram LiOH (Ar Li = 7, O = 16, H = 1) dimasukkan ke dalam kalorimeteryang berisi 120 gram air. Setelah kristal LiOH itu larut, ternyata suhu kalorimeterbeserta isinya naik dari 24 °C menjadi 35 °C. Kalor jenis larutan = 4,2 J g–1 K–1 dankapasitas kalor kalorimeter = 12 J K–1.Tentukan besarnya entalpi pelarutan LiOH dalam air sesuai persamaan reaksi:LiOH(s)⎯⎯→ Li+(aq) + OH–(aq)ΔH = ?Jawab:• Massa campuran = massa LiOH + massa air=7,5 + 120= 127,5 gram• Kenaikan suhu=Δt= (35 + 273) – (24 + 273)=11K• Kalor jenis larutan =c= 4,2 J g–1 K–1• Kapasitas kalor kalorimeter = C = 12 J K–1•qlarutan=m·c·Δt= 127,5 × 4,2 × 11= 5.890,5 J•qkalorimeter=C × Δt= 12 J × 11K= 132 J•qreaksi=–(qlarutan +qkalorimeter)= –(5.890,5 + 132)= –6.022,5 J•qreaksi tersebut untuk pelarutan 7,5 gram LiOH, sedangkan ΔH untuk pelarutan1 mol LiOH (massa 1 mol LiOH = Mr LiOH = 24 gram/mol), maka:ΔH=247,5× (–6.022,5)= –19.272 J= –19.272 kJ•Jadi ΔH pelarutan LiOH = –19.272 kJ• Persamaan reaksi:LiOH(s)⎯⎯→ Li+(aq) + OH–(aq)ΔH = –19.272 kJC o n t o h2.4
53Kimia XI SMA1. 100 mL larutan HCl 0,1 M bersuhu mula-mula 23 °C dicampur dengan 100 mL larutanNaOH 0,1 M bersuhu mula-mula 23 °C. Setelah bercampur, suhu menjadi 30 °C.Jika c air = 4,2 J g–1 K–1 dan ρair = 1 g cm–3, tentukan besarnya entalpi penetralan padareaksi:HCl(aq) + NaOH(aq)⎯⎯→ NaCl(aq) + H2O(l)ΔH = ?2. 50 mL larutan perak nitrat (AgNO3) 0,2 M dicampur dengan 50 mL larutan NaCl 0,2M, masing-masing bersuhu mula-mula sama yaitu 27 °C. Setelah dicampur ke dalamkalorimeter, suhu menjadi 31 °C.Bila kalor jenis larutan = 4,2 J g–1 K–1,ρair = 1 g cm–3, tentukan besarnya ΔH padareaksi:AgNO3(aq) + NaCl(aq)⎯⎯→ AgCl(s) + NaNO3(aq)ΔH = ?3. Jika serbuk seng dimasukkan ke dalam 100 mL larutan CuSO4, 0,2 M terjadi kenaikansuhu 10 °C menurut reaksi:Zn(s) + Cu2+(aq)⎯⎯→Zn2+(aq) + Cu(s)Jika kalor jenis larutan = 4,2 J g–1 K–1dan kapasitas panas kalorimeter diabaikan,tentukanΔH reaksi tersebut!4. Pada pembakaran 0,786 gram belerang dalam suatu kalorimeter terjadi kenaikan suhudari 25 °C menjadi 26 °C. Persamaan reaksi:18 S8(s) + O2(g)⎯⎯→ SO2(g)Jika kapasitas kalor kalorimeter dan isinya adalah 11 kJ °C–1, tentukan ΔH pembakaran32 gram belerang!5. Pada pelarutan 15,3 natrium nitrat dalam sebuah kalorimeter terjadi penurunan suhudari 25°C menjadi 21 °C. Jika kapasitas kalor larutan dan kalorimeter adalah 1.050 J °C–1tentukanΔH pelarutan 1 mol NaNO3 (Ar Na = 23, N = 14, dan O = 16), sesuai reaksi:NaNO3(s)⎯⎯→ Na+(aq) + NO3–(aq)ΔH = ?Percobaan Menentukan ΔΔΔΔΔH dengan KalorimeterA. Alat dan Bahan1. kalorimeter6. larutan CuSO41 M2. gelas ukur 50 mL7. larutan NaOH 0,01 M3. termometer8. larutan HCl 2 M4. pengaduk9. serbuk Zn5. pemanas 10. stopwatchLatihan 2.5Tugas Kelompok
54Kimia XI SMAB. Penetapan Kapasitas Panas Kalorimeter1. Masukkan 20 mL air dingin ke dalam kalorimeter, catat suhunya sebagai t1.2. Masukkan 20 mL air panas ± 50 °C ke dalam gelas beker, catat suhunyasebagait2 lalu tambahkan segera ke dalam kalorimeter yang telah berisi airdingin. Aduk dan ukur suhu campuran selama 10 menit dengan selang waktu1 menit setelah pencampuran.3. Buat kurva pengamatan suhu terhadap waktu pengamatan untuk menentukanpenurunan suhu air panas dan kenaikan suhu air dingin setelah pencampuran.4. Hitung tetapan/kapasitas panas kalorimeter.Catatan:•Massa jenis air dianggap konstan = 1 g cm–3• Kalor jenis air dianggap konstan = 4,2 J g–1°K–1C. Penentuan Kalor Reaksi Zn(s) + CuSO4(aq)1. Masukkan 40 cm3 larutan CuSO4 1 M ke dalam kalorimeter, catat suhunya.2. Timbang dengan teliti 3 – 3,1 gram serbuk seng (Zn).3. Masukkan serbuk seng (Zn) ke dalam kalorimeter yang telah berisi larutanCuSO4 1 M, lalu catat suhunya selama 10 menit dengan selang waktu 1 menitsetelah pencampuran.4. Buat kurva pengamatan suhu terhadap waktu pengamatan.5. Tentukan panas reaksinya!Catatan:•Massa jenis larutan = 1,14 g cm–3• Kalor jenis larutan = 3,52 J g–1°K–1D. Penentuan Kalor Reaksi Netralisasi Larutan Asam – Basa1. Masukkan 20 cm3 larutan HCl 2 M ke dalam kalorimeter, catat suhunya.2. Ambil 20 cm3 larutan NaOH 0,01 M.3. Masukkan larutan NaOH tersebut ke dalam kalorimeter yang telah berisilarutan HCl 2 M. Catat suhunya selama 5 menit dengan selang waktu 0,5menit setelah pencampuran.4. Buat kurva untuk menentukan perubahan suhu larutan5. Hitung kalor reaksinya.Catatan:•Massa jenis larutan = 1,03 g cm–3• Kalor jenis larutan = 3,96 J g–1 K–1
55Kimia XI SMAB. Hukum Hess1.Berdasarkan Entalpi (ΔΔΔΔΔH) dari Beberapa Reaksi yangBerhubunganPada tahun 1848, Germain Hess dari Jerman melalui berbagaieksperimen mengemukakan bahwa setiap reaksi memiliki H yang tetap dantidak tergantung pada jalan reaksi atau jumlah tahap reaksi (Gillespie dkk).Contoh:Menurut Hukum Hess:ΔH1 =ΔH2 + ΔH3ataux = y + zHukum Hess digunakan untuk menghitung H suatu reaksi berdasarkanH dari beberapa reaksi yang sudah diketahui.½ N2(g) + O2(g)⎯⎯→ NO2(g)ΔH1 = x kJ = + 33,85 kJ/mol• 1 tahap½ N2(g) + ½ O2(g)⎯⎯→ NO(g)ΔH2 = y kJ = + 90,37 kJ/mol • 2 tahapNO(g) + ½ O2(g)⎯⎯→ NO2(g)ΔH3 = z kJ = – 56,52 kJ/mol½ N2(g) + O2(g)⎯⎯→ NO2(g)ΔH1 = ΔH2+ΔH3x = y + z+Gambar 2. 2 Perubahan dari N2(g) dan O2(g) menjadi NO(g) disertai denganperubahan entalpi (ΔH1) sebesar +33,85 kJ/mol, meskipun reaksi ditetapkandalam satu tahap atau dua tahap, ΔH1 = ΔH2 + ΔH3.ΔHNO(g) + ½ O2(g)NO2(g)½ N2(g) + O2(g)ΔH3 = –56,52 kJ/molΔH2 = + 90,37 kJ/molΔH1 = + 33,85 kJ/mol
56Kimia XI SMADiketahui reaksi:S(s) + O2(g)⎯⎯→ SO2(g)ΔH = –300 kJ(reaksi 1)2 SO2(g) + O2(g)⎯⎯→ 2 SO3(g)ΔH = –190 kJ(reaksi 2)HitunglahΔH pada reaksi 2 S(s) + 3 O2(g)⎯⎯→ 2 SO3(g).Jawab:• Menyesuaikan reaksi (1) dan (2) dengan pertanyaan.•Lihatlah reaksi 2 S(s) + 3 O2(g)⎯⎯→ 2 SO3(g).• Pada reaksi (1), S di sebelah kiri panah berjumlah 1 mol (koefisien 1), berarti reaksi(1) dikalikan 2 untuk menyesuaikan soal.• Reaksi S(s) + O2(g)⎯⎯→ SO2(g)ΔH = –300 kJ dikalikan 2.• Pada reaksi (2), SO3 yang berada di sebelah kanan panah berjumlah 2 mol (koefisien 2)sudah sesuai.• Reaksi (1) menjadi 2 S(s) + 2 O2(g)⎯⎯→ 2 SO2(g)ΔH = –600 kJ• Reaksi (2) tetap 2 SO2(g) + O2(g)⎯⎯→ 2 SO3(g)ΔH = –190 kJ• Jadi, reaksi2 S(s) + 3 O2(g)⎯⎯→ 2 SO3(g)ΔH = –790 kJDiketahui reaksi:C(s) + O2(g)⎯⎯→CO2(g)ΔH= –94 kJ (reaksi 1)2 H2(g) + O2(g)⎯⎯→2 H2O(g)ΔH= –136 kJ (reaksi 2)3 C(s) + 4 H2(g)⎯⎯→C3H8(g)ΔH= –24 kJ (reaksi 3)Tentukan ΔH pada reaksi C3H8(g)+ 5 O2(g)⎯⎯→ 3 CO2(g)+ 4 H2O(g)!Jawab:• Menyesuaikan masing-masing reaksi (1), (2), dan (3) dengan pertanyaan.•Lihatlah C3H8(g)+ 5 O2(g)⎯⎯→ 3 CO2(g)+ 4 H2O(g)!• Reaksi (1) dikalikan 3 (agar CO2 menjadi 3 CO2)• Reaksi (2) dikalikan 2 (agar 2 H2O menjadi 4 H2O)• Reaksi (3) dibalik, maka tanda H menjadi + (agar C3H8 menjadi di sebelah kiri)•Jadi, 3 C(s) + 3 O2(g)⎯⎯→ 3 CO2(g)ΔH = –282 kJ4 H2(g) + 2 O2(g)⎯⎯→ 4 H2O(g)ΔH = –272 kJC3H8(g)⎯⎯→ 3 C(s) + 4 H2(g)ΔH = 24 kJC3H8(g)+ 5 O2(g)⎯⎯→ 3 CO2(g) + 4 H2O(g)ΔH = –530 kJ1. Diketahui reaksi:C6H12O6(aq) + 6 O2(g)⎯⎯→ 6 CO2(g) + 6 H2O(g)ΔH = –2.820 kJC2H5OH(aq) + 3 O2(g)⎯⎯→ 2 CO2(g) + 3 H2O(l)ΔH = –1.380 kJTentukan ΔH pada reaksi C6H12O6(aq)⎯⎯→ 2 C2H5OH(aq) + 2 CO2(g)C o n t o h2.4C o n t o h2.5+Latihan 2.6
57Kimia XI SMA2. Diketahui reaksi:N2 + 3 H2⎯⎯→2 NH3ΔH = –90 kJ4 NH3 + 5 O2⎯⎯→4 NO + 6 H2OΔH = –1.140 kJ2 H2 + O2⎯⎯→2 H2OΔH = –560 kJTentukan ΔH pada reaksi N2 + O2⎯⎯→ 2 NO!3. Diketahui:N2 + 2 O2⎯⎯→ 2 NO2ΔH= 63 kJ2 NO + O2⎯⎯→ 2 NO2ΔH= –117 kJTentukan ΔH pada pembentukan NO!2.Berdasarkan Tabel Entalpi Pembentukan (ΔΔΔΔΔHf°)Kalor suatu reaksi juga dapat ditentukan dari data entalpi pembentukan(ΔHf°) zat-zat pereaksi dan zat-zat hasil reaksi.ΔΔΔΔΔHreaksi = ∑Δ ∑Δ ∑Δ ∑Δ ∑ΔHf°produk – ∑Δ∑Δ∑Δ∑Δ∑ΔHf°reaktanMisalnya:mAB + nCD⎯⎯→pAD + qCBΔH=?ΔHreaksi = (p · ΔHf°AD + q · ΔHf°CB) – (m · ΔHf°AB + n · ΔHf°CD)Diketahui:ΔHf°CH4O(l)= –238,6 kJ/molΔHf°CO2(g)= –393,5 kJ/molΔHf°H2O(l)= –286 kJ/mola. Tentukan ΔH reaksi pembakaran CH4O sesuai reaksi:CH4O(l) + 2 O2(g)⎯⎯→ CO2(g) + 2 H2O(l)b. Tentukan jumlah kalor yang dibebaskan pada pembakaran 8 gram metanol (CH4O)(ArC = 12, O = 16, dan H = 1)!Jawab:a. Reaksi CH4O(l) + 2 O2(g)⎯⎯→ CO2(g) + 2 H2O(l)ΔHreaksi= ∑ΔHf°produk – ∑ΔHf°reaktanΔHreaksi=(ΔHf°CO2 + 2 ΔHf°H2O) – (ΔHf°CH4O + 2 ΔHf° O2)ΔHreaksi= (–393,5 + 2 × (–286)) – (–238,6 + 2 × 0)= –726,9 kJ/molC o n t o h2.6
58Kimia XI SMAb. Mol CH4O=832 = 0,25 molkalor yang dibebaskan pada pembakaran 8 gram metanol = 0,25 × (–726,9) = –181,725 kJTabel 2.1Pembentukan Standar dari Beberapa Zat pada Temperatur 25 oCdan Tekanan 1 atm (Sumber:General Chemistry, Principles and Structure, James E. Brady, 1990)1. Diketahui:ΔHf°CO2(g)=–394 kJ/molΔHf°H2O(l)=–286 kJ/molΔHf°C3H8=–104 kJ/molTentukan jumlah kalor yang dibebaskan pada pembakaran 1 gram C3H8 (Mr = 44)sesuai persamaan reaksi:C3H8 + O2⎯⎯→CO2 + H2O(belum setara)2. Diketahui entalpi pembentukan C2H5OH, CO2, dan H2O masing-masing berturut-turutadalah –266 kJ/mol, –394 kJ/mol, dan –286 kJ/mol. Tentukan besarnya entalpi reaksipada pembakaran sempurna etanol menurut reaksi:C2H5OH + 3 O2⎯⎯→2 CO2 + 3 H2O3. Diketahui ΔHfo C2H2 = –a kJ/mol, ΔHfoCO2(g) = –b kJ/mol, ΔHf°H2O(l)= –c kJ/mol.Tentukan besarnya entalpi pembakaran sempurna 52 gram C2H2(Ar C = 12 dan H = 1)sesuai persamaan reaksi:C2H2 + O2⎯⎯→CO2 + H2O(belum setara)Latihan 2.7 ZatΔΔΔΔΔHf° (kJ/mol)ZatΔΔΔΔΔHf° (kJ/mol)SO2(g)–297C(s)0SO3(g)–396H2(g)0NH3(g)–46O2(g)0NaCl(s)–413N2(g)0NaOH(s)–426,8CCl4(l)–134MgCl2(s)–641CO(g)–110NO(g)+90,4CO2(g)–394NO2(g)+34CO2(aq)–413,8N2O(g)+81,5H2CO3(aq)–699,65H2O(l)–286C2H2(g)+ 227H2O(g)–242C2H4(g)+ 51,9HI(g)+26C3H8(g)–104HCl(g)–92,5CH3OH(l)–238HCl(aq)–167,2C2H5OH(l)–278
59Kimia XI SMA3.Energi IkatanReaksi kimia merupakan proses pemutusan dan pembentukan ikatan.Proses ini selalu disertai perubahan energi. Energi yang dibutuhkan untukmemutuskan 1 mol ikatan kimia dalam suatu molekul gas menjadi atom-atomnya dalam fase gas disebut energi ikatan atauenergi disosiasi (D).Untuk molekul kompleks, energi yang dibutuhkan untuk memecah molekulitu sehingga membentuk atom-atom bebas disebut energi atomisasi. Hargaenergi atomisasi ini merupakan jumlah energi ikatan atom-atom dalammolekul tersebut. Untuk molekul kovalen yang terdiri dari dua atom, sepertiH2, O2, N2, atau HI yang mempunyai satu ikatan, maka energi atomisasisama dengan energi ikatan. Energi yang diperlukan untuk reaksi pemutusanikatan telah diukur. Contoh untuk molekul diatom dicantumkan pada tabel2.2. Misalnya, energi untuk memutuskan 1 mol ikatan H – H dalam suatumolekul gas H2 menjadi atom-atom H adalah 436 kJ mol–1.H2(g)⎯⎯→2 HDH–H= 436 kJ mol–1.Energi dibutuhkan untuk memutuskan molekul CH4menjadi sebuahatom C dan 4 atom H:CH4(g)⎯⎯→ C(g) + 4 H(g)Besarnya perubahan entalpi reaksi tersebut dapat dihitung dengan entalpipembentukan standar sebagai berikut:ΔH=ΔHf° (C, atomik) + 4 ΔHf° (H, atomik) – ΔHf° (CH4(g))= (716,7 kJ mol–1) + (218, kJ mol–1) – (–74,5 kJ mol–1)= 1.663,2 kJ mol–1Saat perubahan entalpi tersebut setara untuk memutuskan 4 ikatan (–H)maka besarnya energi ikatan rata-rata C – H adalah 415,8 kJ mol–1, selanjut-nya kita sebut energi ini sebagai energi ikatan rata-rata karena empat ikatanC – H dalam CH4 putus dalam waktu yang sama.Diketahui:ΔHf° C(g, atomik)= 716,7 kJ mol–1ΔHf° H(g, atomik)= 218 kJ mol–1ΔHf° C2H6(g)= –84,7 kJ mol–1energi ikatan C–H = 415,8 kJ mol–1Tentukan besarnya energi ikatan C – C pada C2H6!C2H6(g)⎯⎯→ 2 C(g, atomik).C o n t o h2.7
60Kimia XI SMAJawab:ΔH=2ΔΗf° C + 6 ΔHf° C – ΔHf° C2H6= 2 (716,7) + 6 (218) – (–84,7)= 2.826,1 kJPada C2H6EIkatan C – C + 6 EIkatan C – H = ΔHEIkatan C – C + 6 (415,8) = 2.826,1EIkatan C – C = 331,3 kJ/molTabel 2.2Energi Disosiasi/Ikatan (D) Molekul Diatom dalam kJ/mol pada 25 oCEnergi atomisasi suatu senyawa dapat ditentukan dengan menggunakanentalpi pembentukan senyawa tersebut. Secara matematis, hal tersebut dapatdijabarkan dengan persamaan:ΔHreaksi=∑ energi pemutusan ikatan –∑ energi pembentukan ikatanΔHreaksi=∑ energi ikatan di kiri –∑ energi ikatan di kananDiketahui energi ikatan:C – H= 415 kJ/molC = C= 607 kJ/molC – C= 348 kJ/molH – H= 436 kJ/molDitanya:ΔHreaksi pada reaksi C2H4(g) + H2(g)⎯⎯→ C2H6(g)Sumber:General Chemis-try, Principles and Struc-ture, James E. Brady, 1990)MolekulEnergi Disosiasi (kJ mol–1)H – H(g)436,0N≡ N(g)945,3O – O(g)498,3F – F(g)157Cl – Cl(g)242,6Br – Br(g)193,9I – I(g)152,6H – F(g)567,6H – Cl(g)431,6H – Br(g)366,3H – I(g)298,3Cl – F(g)254,3Cl – Br(g)218,6Cl – I(g)210,3C o n t o h2.8
61Kimia XI SMAJawab:ΔHreaksi =∑ energi pemutusan ikatan – ∑ energi pembentukan ikatan= {4 (C – H) + (C = C) + (H – H)} – {6 (C – H) + (C – C)}= {(C = C) + (H – H)} – {2 (C – H) + (C – C)}= (607 + 436) – (2 × 415 + 348)= 1.043 – 1.178= –135 kJJadi, C2H4(g) + H2(g)⎯⎯→ C2H6(g)ΔH = –135 kJEnergi ikatan rata-rata adalah energi rata-rata per ikatan yang diperlukanuntuk menguraikan 1 mol molekul menjadi atom-atom penyusunnya.Diketahui:ΔHf° F2O= 257 kJ mol–1energi ikatan gas fluorin= 157 kJ mol–1energi ikatan gas oksigen= 498 kJ mol–1Tentukan besarnya energi ikatan rata-rata F–O!F2O(g)⎯⎯→ 2 F(g)+12 O2(g)JawabF2(g)+12 O2(g)⎯⎯→F2O(g)ΔH = 257 kJ mol–1F2(g)⎯⎯→2 F(g)ΔH = 157 kJ mol–1O2(g)⎯⎯→2 O(g)ΔH = 498 kJ mol–1F2O(g)⎯⎯→ F2(g) + 12 O2(g)ΔH= –257 kJ mol–1F2(g)⎯⎯→ 2 F(g)ΔH= 157 kJ mol–112 O2(g)⎯⎯→ O(g)ΔH=2492 kJ mol–1= 74,5 kJ mol–1C o n t o h2.9HCCH + H H ⎯⎯→H C CHHH H H H H
62Kimia XI SMATabel 2.3 Energi Ikatan Rata-rata(Sumber:General Chemistry, Principles and Structure, James E. Brady, 1990)Energi Kimia dan Bahan PeledakIkatan kovalen rangkap tiga N ≡ N pada molekulN2 memiliki energi ikatan yang sangat besar. Oleh karenaitu banyak reaksi kimia yang melibatkan pembentukanmolekul N2 bersifat sangat eksotermik. Sebagai contohadalah reaksi peledakan. Bahan peledak pada umumnyaterbuat dari senyawa nitrogen. Pada saat peledakandihasilkan energi kalor yang sangat besar (sangateksoterm), dan pelepasan gas produk reaksi dalam vo-lume yang sangat besar. Daya rusak dari peledakandiakibatkan oleh gelombang udara yang bergerak sangatcepat (100 m/detik sampai 6 km/detik), akibat pening-katan volume gas produk reaksi yang sangat besar danatau akibat pemuaian udara oleh karena pelepasan energikalor yang besar dalam waktu singkat.Bahan peledak yang dibuat pertama kali adalahbubuk mesiu yang mengandung 75% KNO3, 12% S, dan13% C. Setelah itu muncul amonium nitrat (NH4NO3)dengan kekuatan peledakan yang lebih tinggi. Hal inidikarenakan peledakan NH4NO3 menghasilkan O2, yang selanjutnya mengoksidasi(membakar) zat-zat lain, sehingga menaikkan jumlah energi kalor yang dilepaskan.2 NH4NO3(s)⎯⎯→ 2 N2(g) + O2(g) + 4 H2O(g)Oleh karena dapat menyuplai O2 yang cukup, NH4NO3 juga digunakan sebagaibahan campuran untuk bahan peledak dengan daya rusak tinggi, seperti TNT(trinitrotoluena, C7H5O6N3) dan dinamit (nitrogliserin, C3H5O9N3).Ikatan Energi IkatanIkatan Energi Ikatan Rata-rata (kJ mol–1) Rata-rata(kJ mol–1) C – C348C – Br 276 C = C607C – I 238 C ≡ C833H – H 436C – H415H – F 563 C – N292H – Cl 432 C = N619H – Br 366 C ≡ N879H – I 299 C – O356H – N 391 C = O724H – O 463 C – F484H – S 338 C – Cl338H – Si 376Kimia di Sekitar KitaGambar 2.3 Ledakan denganTNT untuk meruntuhkan ge-dung bertingkat. Sumber:General Chemistry, Principles& Structure, James E. Brady,1990(Sumber:Chemistry, Gillespie, Humphreys, Bair, Robinson, Allyn & Bacon Inc.)
63Kimia XI SMA1. Diketahui energi ikatan:Cl – Cl = 243 kJ/molC – H= 415 kJ/molC – Cl= 338 kJ/molH – Cl= 432 kJ/molHitunglahΔH reaksi CH4 + 4 Cl2⎯⎯→CCl4 + 4 HCl!2. Diketahui data energi ikatan:C – C = 348 kJ/molO = O = 500 kJ/molC – H = 415 kJ/molC = O = 724 kJ/molO – H = 463 kJ/molTentukan ΔH pada reaksi pembakaran 1 mol propana (C3H8)!3. Entalpi pembentukan NH3 adalah –46 kJ/mol. Jika energi ikatan H – H dan N – Hmasing-masing adalah 436 dan 391 kJ/mol, hitunglah energi ikatan N = N!4. Diketahui energi ikatan H – F, H – H, dan F – F berturut-turut adalah 563, 436, dan160 kJ/mol. Hitunglah kalor yang diperlukan untuk menguraikan 10 gram HF menjadiunsur-unsurnya (Ar H = 1, dan F = 19)!5. Diketahui energi ikatan:C – H = 415 kJ/molCl – Cl = 243 kJ/molC – C = 348 kJ/molC – Cl = 338 kJ/molH – Cl = 432 kJ/molTentukan ΔH reaksi C2H6 + Cl2⎯⎯→ C2H5Cl + HCl!6. Diketahui reaksi:C(s) + O2(g)⎯⎯→CO2(g)ΔH= –393,5 kJ/molC(s)⎯⎯→C(g)ΔH= 715 kJ/molO2(g)⎯⎯→2 O(g)ΔH= 495 kJ/molTentukan energi ikatan rata-rata C = O dalam CO2!7. Diketahui entalpi pembentukan H2O = –242 kJ/mol, energi ikatan H – H = 436 kJ/mol,dan energi ikatan O = O adalah 495 kJ/mol. Tentukan besarnya energi ikatan rata-rataO – H dalam H2O!8. Diketahui entalpi pembentukan gas Cl2O = 75 kJ/mol, energi ikatan gas klorin = 242 kJ/mol,dan energi ikatan gas oksigen = 495 kJ/mol. Hitunglah besarnya energi ikatan rata-rata Cl – O!Latihan 2.8
64Kimia XI SMAKimia di Sekitar KitaIkatan pada Bahan Bakar dan MakananPada umumnya bahan bakar untuk mesin-mesin adalah hidrokarbon dan batubara. Bahan bakar untuk makhluk hidup adalah lemak dan karbohidrat. Dua macambahan bakar itu tersusun dari molekul-molekul organik yang besar dengan ikatan-ikatan C – C dan C – H. Ketika bahan bakar bereaksi dengan O2 (terbakar), makaikatan-ikatan pada bahan bakar tersebut akan putus dan atom-atom C, H, dan Omembentuk ikatan C – O dan O – H pada produk CO2 dan H2O.Ketika terbakar, bahan bakar membebaskan energi. Kita tahu bahwa totalkekuatan ikatan-ikatan pada produk lebih besar daripada total kekuatan ikatan-ikatanpada bahan bakar dan O2. Bahan bakar dengan ikatan yang lebih lemah (kurangstabil, energi tinggi), menghasilkan energi lebih besar daripada bahan bakar yangikatannya lebih kuat. Tabel 2.4 menunjukkan bahwa untuk beberapa bahan organik,jika jumlah ikatan C – C dan C – H berkurang dan atau jumlah ikatan C – O danO – H bertambah dan bila sedikit energi dibebaskan dari pembakaran, maka ΔHbertanda negatif (eksoterm). Dengan kata lain, jika ikatan-ikatan O pada bahan bakarlebih sedikit, maka makin banyak energi yang dibebaskan saat dibakar.Tabel 2.4ΔHc (Entalpi Pembakaran) Beberapa Lemak dan KarbohidratLemak dan karbohidrat merupakan bahan-bahan organik yang berfungsisebagai sumber makanan yang menyediakan energi yang tinggi. Lemak terdiri darirantai atom-atom karbon ( C – C ) yang sangat besar mengikat atom-atom hidrogen(C – H). Karbohidrat memiliki ikatan-ikatan C – O dan O – H. Kedua jenis makananini dimetabolisme di dalam tubuh menjadi CO2 dan H2O.Gambar 2.4. Makanan yang mengandung lemak dan karbohidrat.Sumber : Clip Art ZatΔΔΔΔΔHc (kJ/g)Lemak• Minyak sayur37,0• Margarin30,1• Mentega30,0Karbohidrat• Sukrosa16,2• Beras merah14,9• Sirup maple10,4Sumber: Chemistry, The Molecular Nature of Matter and Change Martin S. Silberberg, 2000.
65Kimia XI SMA2.5 Kalor Pembakaran Bahan BakarReaksi kimia yang umum digunakan untuk menghasilkan energi adalah reaksipembakaran, yaitu reaksi yang cepat antara bahan bakar dengan oksigen yangdisertai terjadinya api. Bahan bakar utama dewasa ini adalah bahan bakar fosil,yaitu gas alam, minyak bumi, dan batu bara. Bahan bakar fosil itu memerlukanwaktu ribuan sampai jutaan tahun.Bahan bakar fosil terutama terdiri dari senyawa hidrokarbon, yaitu senyawayang hanya terdiri dari unsur karbon dan hidrogen. Gas alam terdiri dari alkanasuku rendah, terutama metana, dan sedikit etana, propana, dan butana. Seluruhsenyawa itu merupakan gas yang tidak berbau. Oleh karena itu ke dalam gas alamditambahkan suatu zat yang berbau tidak sedap, yaitu merkaptan, sehingga dapatdiketahui jika ada kebocoran. Gas alam dari beberapa sumber mengandung H2S,suatu kontaminan yang harus disingkirkan sebelum gas digunakan sebagai bahanbakar karena dapat mencemari udara. Beberapa sumur gas juga mengandung he-lium.Minyak bumi adalah cairan yang mengandung ratusan macam senyawa,terutama alkana, dari metana hingga yang memiliki karbon mencapai lima puluhan.Dari minyak bumi diperoleh bahan bakar LPG (liquid petroleum gas), bensin,minyak tanah, kerosin, solar, dan lain-lain. Pemisahan komponen minyak bumidilakukan dengan distilasi bertingkat. Adapun batu bara adalah bahan bakar padatyang terutama terdiri atas hidrokarbon suku tinggi. Batu bara dan minyak bumijuga mengandung senyawa dari oksigen, nitrogen, dan belerang. Pembakaran batubara menyebabkan polusi yang tinggi karena menghasilkan SO2.Bahan bakar fosil, terutama minyak bumi, telah digunakan dengan laju yanglebih cepat daripada proses pembentukannya. Oleh karena itu dalam waktu yangtidak lama lagi akan segera habis. Untuk menghemat penggunaan minyak bumidan untuk mempersiapkan bahan bakar pengganti, telah dikembangkan berbagaibahan bakar, misalnya gas sintetis (sin-gas) dan hidrogen.Gas sintetis diperoleh dari gasifikasi batu bara. Batu bara sebenarnyamerupakan bahan bakar fosil yang sangat melimpah, yaitu sekitar 90% daricadangan bahan bakar fosil. Akan tetapi, penggunaan batu bara menimbulkanberbagai masalah, antara lain menimbulkan polusi udara yang lebih hebat daripadabahan bakar apapun. Di samping itu juga ada keterbatasan penggunaannya karenabentuknya yang padat. Oleh karena itu, para ahli berusaha mengubahnya menjadigas, sehingga penggunaannya lebih luwes dan bersih.Gasifikasi batu bara dilakukan dengan mereaksikan batu bara panas denganuap air panas. Hasil proses itu berupa campuran gas CO2, H2, dan CH4.Batu bara(s)Δ⎯⎯→ Batu bara mudah menguap(g)Δ⎯⎯→ CH4(g) + C(s)Arang ini bereaksi dengan uap pada proses endoterm reaksi gas-air (jugadikenal sebagai reaksi karbon-uap) untuk membentuk bahan bakar campuran COdan H2 yang disebut sin-gas.C(s) + H2O(g)⎯⎯→ CO(g) + H2(g)ΔH = 131 kJ
66Kimia XI SMABagaimanapun, sin-gas memiliki nilai bahan bakar yang lebih rendah daripadametana. Sebagai contoh, campuran terdiri dari 0,5 mol CO dan 0,5 mol H2 (1 molsin-gas) membebaskan energi sebesar sepertiga dari energi dari 1 mol metana.(ΔHc = –802 kJ/mol).½ H2(g) + ¼ O2(g)⎯⎯→½ H2O(g)ΔH = –121 kJ½ CO(g) + ¼ O2(g)⎯⎯→½ CO2(g)ΔH = –142 kJ½ H2(g) + ½ CO(g) + ½ O2(g)⎯⎯→½ H2O(g) + ½ CO2(g)ΔH = –263 kJUntuk menaikkan nilai bahan bakar sin-gas, sin-gas dapat diubah menjadibahan bakar lain, misalnya sebagai metana. Pada reaksi perubahan CO ( juga disebutsebagaiperubahan gas–air), sebagian CO bereaksi dengan uap berlebih untukmembentuk CO2 dan H2O.CO(g) + H2O(g)⎯⎯→ CO2(g) + H2(g)ΔH = – 41 kJCO2 menguap dan H2 memperkaya campuran reaksi untuk membentuk metanadan uap air.CO(g) + 3 H2(g)⎯⎯→ CH4(g) + H2O(g)ΔH = –206 kJPengeringan campuran produk menghasilkan gas alam sintetik (SNG/sinteticnatural gas). Dengan demikian, melalui proses tiga langkah reaksi maka batu baradapat diubah menjadi metana.Bahan bakar sintetis lainnya yang juga banyak dipertimbangkan adalahhidrogen. Hidrogen cair bersama-sama dengan oksigen cair telah digunakan padapesawat ulang-alik sebagai bahan bakar roket pendorongnya. Pembakaran hidrogensama sekali tidak memberi dampak negatif pada lingkungan karena hasilpembakarannya adalah air. Hidrogen dibuat dari penguraian air dengan listrik:2 H2O(l)⎯⎯→ 2 H2(g) + O2(g)ΔH = –286 kJWalaupun biaya penguraian air dengan listrik relatif mahal, namun jika metodemasa depan untuk membangkitkan listrik membuktikan ternyata ekonomis, makalaut menyediakan sumber bahan material yang tidak akan habis-habisnya.Apabila energi yang digunakan untuk menguraikan air tersebut berasal daribahan bakar fosil, maka hidrogen bukanlah bahan bakar yang komersial. Tetapisaat ini sedang dikembangkan penggunaan energi nuklir atau energi surya. Jikahal itu berhasil, maka dunia tak perlu khawatir lagi akan kekurangan energi.Matahari adalah sumber energi terbesar bumi, tetapi teknologi penggunaanenergi surya sebelumnya belumlah komersial. Salah satu kemungkinan penggunaanenergi surya adalah menggunakan tanaman yang dapat tumbuh dengan cepat.Energinya kemudian diperoleh dengan membakar tumbuhan itu.Dewasa ini penggunaan energi surya yang cukup komersial adalah untukpemanas air rumah tangga (solar water heater). Nilai kalor dari berbagai jenisbahan bakar seperti tercantum pada tabel 2.5.+
67Kimia XI SMA Tabel 2.5 Nilai Kalor dari Berbagai Jenis Bahan BakarPembakaran bahan bakar dalam mesin kendaraan atau industri tidak terbakarsempurna. Pada pembakaran sempurna senyawa hidrokarbon (bahan bakar fosil)membentuk karbon dioksida dan uap air. Sedangkan pembakaran tak sempurnamembentuk karbon monoksida dan uap air.Contoh:Pembakaran sempurna isooktana:C8H18(l) + 252 O2(g)⎯⎯→ 8 CO2(g)+ 9 H2O(l)ΔH = –5.460 kJPembakaran tak sempurna isooktana:C8H18(l) + 172 O2(g)⎯⎯→ 8 CO(g)+ 9 H2O(l)ΔH = –2.924,4 kJPembakaran tak sempurna menghasilkan kalor lebih sedikit dibandingkanpembakaran sempurna. Jadi, pembakaran tak sempurna mengurangi efisiensi bahanbakar. Kerugian lain pembakaran tak sempurna adalah dihasilkannya gas karbonmonoksida (CO) yang beracun sehingga mencemari udara. 1. Sebutkan bahan bakar utama dewasa ini yang Anda ketahui! 2. Sebutkan zat-zat yang terdapat dalam gas alam! 3. Sebutkan zat polutan yang dihasilkan dari pembakaran gas alam! 4. Sebutkan zat-zat yang terdapat dalam batu bara! 5. Sebutkan zat polutan dari pembakaran batu bara! 6. Sebutkan bahan bakar alternatif untuk mempersiapkan bahan bakar pengganti bensin! 7. Jelaskan proses gasifikasi batu bara dan sebutkan hasilnya! 8. Jelaskan proses pembuatan sin-gas! 9. Jelaskan proses pembuatan gas alam sintetis/SNG!10.Jelaskan proses memperoleh H2 cair! Apakah kelebihan bahan bakar H2 cair?Jenis Bahan BakarKomposisi (%) Nilai Kalor (kJ g-1)CH OGas alam70 23 0 49Batu bara (Antrasit)82 1 2 31Batu bara (Bituminos)77 5 7 32Minyak mentah85 12 0 45Bensin85 15 0 48Arang 100 0 0 34Kayu50 6 44 18Hidrogen 0100 0142Latihan 2.9Sumber: Chemistry, The Molecular Nature of Matter and Change, Martin S. Silberberg, 2000.
68Kimia XI SMA1. Termokimia adalah ilmu kimia yang mempelajari kalor reaksi dalam suatu reaksikimia.2. Hukum kekekalan energi menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan dan tidakdapat dimusnahkan, tetapi hanya dapat diubah dari bentuk energi yang satu ke bentukenergi yang lain.3. Sistem adalah tempat terjadinya perubahan energi.4. Lingkungan adalah segala sesuatu dari alam semesta yang berada di luar sistem.5. Entalpi (H) adalah jumlah energi yang dimiliki sistem pada tekanan tetap.6. Perubahan entalpi (ΔH) sama dengan kalor yang diserap atau kalor yang dilepas padatekanan tetap.7. Reaksi kimia dibedakan menjadi:• Reaksi eksoterm, yaitu reaksi yang melepaskan kalor/panas (ΔH = negatif atauΔH < 0)• Reaksi endoterm, yaitu reaksi yang membutuhkan kalor/panas (ΔH = positif atauΔH > 0)8. Persamaan termokimia adalah persamaan reaksi kimia yang menyertakan perubahanentalpi (ΔH).9. Perubahan entalpi standar (ΔH°) adalah perubahan entalpi yang diukur pada kondisistandar, yakni pada suhu 25 °C (298 K) dan tekanan 1 atm.10.Kalorimeter adalah alat yang dapat digunakan untuk mengukur jumlah kalor reaksi.11.Hukum Hess atau hukum penjumlahan reaksi berbunyi: “Jika suatu reaksi berlangsungdalam dua tahap reaksi atau lebih, maka perubahan entalpi untuk reaksi tersebut samadengan jumlah perubahan entalpi dari semua tahapan”. Jadi, besarnya perubahan entalpitidak tergantung pada jalannya reaksi, tetapi hanya bergantung pada keadaan awaldan keadaan akhir reaksi.12.Energi ikatan atau energi disosiasi (D) adalah energi yang diperlukan untuk me-mutuskan 1 mol ikatan dalam suatu molekul gas menjadi atom-atomnya dalam fasegas.13.Kalor pembakaran adalah kalor yang dilepas dalam suatu reaksi pembakaran.Rangkuman
69Kimia XI SMA123456789012345678901212345678901234567890121234567890123456789012Uji KompetensiI. Berilah tanda silang (X) huruf A, B, D, D, atau E pada jawaban yang paling benar!1. Reaksi dalam kehidupan sehari-hari berikut ini yang merupakan reaksi endotermadalah ... .A. respirasiD. pembakaranB. fotosintesisE. kapur tohor dimasukkan dalam airC. perkaratan besi2. Suatu reaksi kimia selalu diikuti perubahan energi. Besarnya energi yangmenyertai reaksi dapat dipelajari pada ... .A. termosetingD. elektrolisisB. stoikiometriE. elektrokimiaC. termokimia3. Ciri-ciri reaksi eksoterm adalah ... .A. lingkungan menyerap kalor dari sistemB. sistem menyerap kalor dari lingkunganC. sistem dan lingkungan memiliki kalor samaD. kalor sistem dan lingkungan jika dijumlahkan sama dengan nolE. pada akhir reaksi, kalor lingkungan selalu lebih kecil dari kalor sistem4. Jika sebongkah es menyerap kalor dari lingkungan, maka ... .A. suhu es berubah secara bertahapB. suhu es tidak berubah sampai seluruh es mencairC. suhu es turun kemudian naik secara bertahapD. suhu es turun secara bertahapE. suhu es tetap sampai seluruh es mencair, kemudian suhu turun5.Sebanyak 2 mol gas hidrogen jika direaksikan dengan 1 mol gas oksigen akanterbentuk uap air yang membutuhkan kalor sebesar 484 kJ. Persamaantermokimianya adalah ... .A. H2(g) + ½ O2(g)⎯⎯→ H2O(g)ΔH = 484 kJB. 2 H2(g) + O2(g)⎯⎯→ 2 H2O(g)ΔH = 484 kJC. 2 H2(g) + O2(g)⎯⎯→ 2 H2O(g)ΔH = –484 kJD. 2 H2O(g)⎯⎯→ 2 H2(g) + O2(g)ΔH = –484 kJE. H2O(g)⎯⎯→H2(g) + ½ O2(g)ΔH = 484 kJ6.Pada pembakaran 1 mol gas metana pada suhu 298 K dan tekanan 1 atm,dibebaskan kalor sebesar 802 kJ. Persamaan termokimianya adalah ... .A. 2 CH4(g) + 4 O2(g)⎯⎯→ 2 CO2(g) + 4 H2O(l)ΔH = –802 kJB. CH4(g) + 2 O2(g)⎯⎯→ CO2(g) + 2 H2O(l)ΔH = –802 kJC. CO2(g) + 2 H2O(g)⎯⎯→ CH4(g) + 2 O2(g)ΔH = 802 kJD. C(s) + 2 H2(g) + 2 O2(g)⎯⎯→ CO2(g) + 2 H2O(l)ΔH = 802 kJE. 2 C(s) + 4 H2(g) + 4 O2(g)⎯⎯→ 2 CO2(g) + 4 H2O(l)ΔH = –802 kJ
70Kimia XI SMA7. Diketahui persamaan termokimia:C6H6(g)⎯⎯→ 6 C(s) + 3 H2(g)ΔH = –49 kJPernyataan yang benar dari reaksi di atas adalah ... .A. pembentukan 1 mol benzena (C6H6) memerlukan kalor sebesar 8,16 kJB. pembentukan 1 mol benzena (C6H6) memerlukan kalor sebesar 49 kJC. pembentukan 1 mol benzena (C6H6) membebaskan kalor sebesar 49 kJD. peruraian 1 mol benzena (C6H6) memerlukan kalor sebesar 49 kJE. peruraian 1 mol benzena (C6H6) membebaskan kalor sebesar 49 kJ8. Sebanyak 4 mol karbon jika direaksikan dengan 4 mol gas hidrogen, akanterbentuk 2 mol gas etena (C2H4) yang membutuhkan kalor sebesar 104,6 kJ.Persamaan termokimianya adalah ... .A. 4 C(s) + 4 H2(g)⎯⎯→2 C2H4(g)ΔH = +209,2 kJB. 4 C(s) + 4 H2(g)⎯⎯→ 2 C2H4(g)ΔH = +104,6 kJC. 4 C(s) + 4 H2(g)⎯⎯→2 C2H4(g)ΔH = –104,6 kJD. 2 C(s) + 2 H2(g)⎯⎯→ C2H4(g)ΔH = –104,6 kJE. 2 C(s) + 2 H2(g)⎯⎯→ C2H4(g)ΔH = +104,6 kJ9. Diketahui persamaan termokimia:C(s) + O2(g)⎯⎯→ CO2(g)ΔH = –393,5 kJPernyataan yang benar dari reaksi di atas adalah ... .A. pembakaran 1 mol karbon menghasilkan kalor sebesar 393,5 kJB. pembakaran 1 mol karbon dioksida menghasilkan kalor sebesar 393,5 kJC. pembentukan 1 mol karbon dioksida membutuhkan kalor sebesar 393,5 kJD. pembakaran 1 mol karbon membutuhkan kalor sebesar 393,5 kJE. pembentukan 1 mol karbon dioksida menghasilkan kalor sebesar 196,75 kJ10. Kalor yang diserap atau dilepas apabila 1 mol senyawa terurai menjadi unsur-unsurnya disebut ... .A. kalor reaksiD. kalor netralisasiB. kalor pembentukanE. kalor ionisasiC. kalor peruraian11. Persamaan termokimia berikut ini merupakan perubahan entalpi pembentukanstandar (ΔHfo),kecuali... .A. C(s) + 2 Cl2(g)⎯⎯→ CCl4(l)ΔHf° = –134 kJB. Ca(s) + Cl2(g)⎯⎯→ CaCl2(s)ΔHf° = –795,8 kJC. Fe2(s) + 32 O2(g)⎯⎯→ Fe2O3(s)ΔHf° = –822,2 kJD. Na(s) + 12 H2(g) + C(s) + 32 O2(g)⎯⎯→ NaHCO3(s)ΔHf° = –947,7 kJE. Zn(s) + 12 O2(g)⎯⎯→ ZnO(s)ΔHf° = –348 kJ12. Persamaan termokimia yang merupakan entalpi pembentukan standar asamkarbonat,jika diketahuiΔHf° H2CO3(aq) = –699,65 kJ adalah ... .A. 2 H+(aq) + CO32–(aq)⎯⎯→ H2CO3(aq)ΔHf° = –699,65 kJB. H2(g) + C(g) + 32 O2(g)⎯⎯→ H2CO3(aq)ΔHf° = –699,65 kJC. 2 H(g) + C(g) + 32 O2(g)⎯⎯→ H2CO3(aq)ΔHf° = –699,65 kJD. 2 H(g) + C(g) + 3 O(g)⎯⎯→ H2CO3(aq)ΔHf° = –699,65 kJE. 2 H+(aq) + C(g) + 3 O(g)⎯⎯→ H2CO3(aq)ΔHf° = –699,65 kJ
71Kimia XI SMA13. Kalor pembentukan adalah kalor yang dilepas atau dibutuhkan apabila 1 molsenyawa terbentuk dari ... .A. ion positif dan negatifD. molekul-molekul diatomikB. unsur-unsurnyaE. atom-atomnyaC. senyawa yang lebih sederhana14. Yang merupakan persamaan termokimia peruraian adalah ... .A. FeO(s) + Fe2O3(s)⎯⎯→ Fe3O4(s)ΔH = a kJB. CaO(s) + CO2(g)⎯⎯→ CaCO3(s)ΔH = b kJC. CaCO3(s)⎯⎯→ CaO(s) + CO2(g)ΔH = c kJD. CaCO3(s)⎯⎯→ Ca(s) + C(s) + 3 O(g)ΔH = d kJE. CaCO3(s)⎯⎯→ Ca(s) + C(s) + 32 O2(g)ΔH = e kJ15. Diketahui ΔHf° senyawa CCl4(l), CO2(g), CH4(g), C2H6(g), dan C2H2(g) berturut-turut adalah –134 kJ, –110 kJ, –75 kJ, –85kJ, dan +227 kJ. Senyawa-senyawatersebut kalor peruraiannya termasuk endoterm, kecuali... .A. CCl4(l)D. C2H6(g)B. CO2(g)E. C2H2(g)C. CH4(g)16. Jika diketahui kalor pembentukan H2(g) + Cl2(g)⎯⎯→ 2 HCl(g) adalah 185 kJ,maka besarnya kalor peruraian HCl adalah ... .A. +185 kJD. +92,5 kJB. –185 kJE. –92,5 kJC. –370 kJ17. Kalor yang dihasilkan dari pembakaran 15 gram etana (C2H6) (Ar C = 12 dan H= 1) menurut reaksi:2 C2H6(g) + 7 O2(g)⎯⎯→4 CO2(g) + 6 H2O(l)ΔH = –3.084 kJadalah ... .A. –385,5 kJD. –1.850,4 kJB. –771 kJE. –3.084 kJC. –1.542 kJ18. Diketahui persamaan reaksi:2 NO(g) + O2(g)⎯⎯→ 2 NO2(g)ΔH = –x kJx merupakan kalor ... .A. pembentukan NO2D. pembakaran NOB. pembakaran NO2E. peruraian NO2C. pembentukan NO19. Kalor yang dihasilkan pada pembakaran 4,48 liter gas karbon pada keadaanstandar sesuai reaksi:C(g) + O2(g)⎯⎯→ CO2(g)ΔH = –394 kJadalah ... .A. 394 kJD. 78,8 kJB. 197 kJE. 65,7 kJC. 98,5 kJ
72Kimia XI SMA20. Diketahui diagram pembentukan gas SO3 sebagai berikut.Berdasarkan diagram di atas, maka harga ΔH2adalah ... .A. –790,4 kJD. –250,6 kJB. –539,8 kJE. –196,4 kJC. –395,2 kJ21. Jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 767 gram air dari 30 oCmenjadi 76 °C (kalor jenis air = 4,18 J g–1 K–1) adalah ... .A. 73,75 kJA. 295 kJB. 147,5 kJE. 368 kJC. 221,25 kJ22. Pada pelarutan 5 gram kristal NaOH (Mr NaOH = 40) dalam 50 mL air terjadikenaikan suhu dari 26 °C menjadi 34 °C. Jika kalor jenis larutan dianggap samadengan kalor jenis air = 4,2 J g–1 K–1, dan kalor wadah diabaikan, maka entalpipelarutan NaOH adalah ... .A. –1.344 JD. –7.392 JB. –1.848 JE. –1.4784 JC. –3.696 J23. Jika pada 50 mL larutan CuSO4 0,4 M ditambahkan serbuk zink berlebihan,maka suhu akan naik 20 °C. Dengan menganggap kalor jenis larutan sama dengankalor jenis air = 4,2 J g–1 K–1, dan kalor wadah reaksi diabaikan, maka besarnyaΔH untuk reaksi:Zn(s) + CuSO4(aq)⎯⎯→ ZnSO4(aq) + Cu(s)adalah ... .A. 4.200 JD. 16,8 kJB. 21 kJE. 210 kJC. 42 kJ0 kJ–539,8 kJ–790,4 kJΔH1ΔH3ΔH2○○○○○○○○○○○○○○○○○○2 S(s)+ 3 O2(g)2 SO2(g) + O2(g)2 SO3(g)
73Kimia XI SMA24. Diketahui reaksi:2 Fe(s) + 32O2(g)⎯⎯→ Fe2O3(s)ΔH = –840 kJ2 Al(s) + 32O2(g)⎯⎯→ Al2O3(s)ΔH = –1.680 kJBesarnyaΔH untuk reaksi:2 Al(s) + Fe2O3(s)⎯⎯→Al2O3(s)+ 2 Fe(s)adalah ... .A. –840 kJD. 840 kJB. –1.680 kJE. 2.520 kJC. –2.520 kJ25. Diketahui persamaan reaksi:12 N2(g) + 32 H2(g)⎯⎯→ NH3(g)ΔH = –a kJ12 H2(g) + 12 Cl2(g)⎯⎯→ HCl(g)ΔH = –b kJ12 N2(g) + 2 H2(g) + 12 Cl2(g)⎯⎯→ NH4Cl(s)ΔH = –c kJBesarnyaΔH pada reaksi:NH3(g) + HCl(g)⎯⎯→ NH4Cl(s)adalah ... .A. – (a + b + c)D. a – (b + c)B. a + b + cE. 2a + 2b – cC. a + b – c26. Diketahui entalpi pembentukan gas etanol (C2H5OH), gas CO2, dan H2O berturut-turut adalah –278 kJ/mol, –394 kJ/mol, dan –286 kJ/mol. Pada pembakaran 92gram etanol (Ar C = 12, H = 1, dan O = 16) sesuai reaksi:C2H5OH(l) + 3 O2(g)⎯⎯→ 2 CO2(g) + 3 H2O(l)dihasilkan kalor sebesar ... .A. 541 kJD. 2.164 kJB. 1.082 kJE. 2.736 kJC. 1.623 kJ27. Diketahui ΔHf° C2H2, CO2, dan H2O berturut-turut adalah –52 kJ/mol, –394 kJ/mol,dan –242 kJ/mol. Besarnya kalor yang dihasilkan pada pembakaran 6,72 litergas etuna pada keadaan standar sesuai reaksi:2 C2H2(g) + 5 O2(g)⎯⎯→4 CO2(g) + 2 H2O(l)adalah ... .A. 6.024 kJD. 602,4 kJB. 2.112 kJE. 586,8 kJC. 2.008 kJ
74Kimia XI SMA28. Diketahui ΔHf° NH4Cl = –314 kJ/mol dan ΔHf° HCl = –92 kJ/mol. Jika reaksiNH4Cl(g)⎯⎯→ NH3(g) + HCl(g)mempunyaiΔH = 176 kJ, besarnya ΔHf°NH3adalah ... .A. 398 kJD. –92 kJB. 222 kJE. –46 kJC. –176 kJ29. Diketahui energi ikatan:C – C = 348 kJ/molCl – Cl = 242 kJ/molH – Cl = 431 kJ/molC – Cl = 328 kJ/molC – H = 423 kJ/molBesarnyaΔH pada reaksi:adalah ... .A. +94 kJD. –94 kJB. +81 kJE. –208 kJC. –81 kJ30. Diketahui energi ikatan N ≡ N = 163 kJ/mol dan H–H = 436 kJ/mol.Pada reaksi:12N2(g) + 32H2(g)⎯⎯→ NH3(g)ΔH = –438 kJ/molenergi ikatan rata-rata N–H adalah ... .A. 1.173,5 kJD. 195,5 kJB. 735,5 kJE. 130 kJC. 391 kJII. Kerjakan soal-soal berikut ini dengan benar!1. Tulislah persamaan termokimia dari:a.ΔHf° CO2(g) = 394 kJ/molb. penguraian N2H4 jika ΔHf° N2H4(l) = 121 kJ/molc.ΔHf° KMnO4(s) = 171 kJ/mold.ΔHc° C3H8(g) = –1.020 kJ/mol2. Diketahui ΔHf°H2CO3(aq) = –699,65 kJ/mol. Hitunglah besarnya perubahanentalpi pada penguraian 496 gram H2CO3(Ar H = 1, C = 12, O = 16) dan tuliskanpersamaan termokimia peruraian H2CO3!HHHHClHH H HHHHHCCC H + Cl Cl →HC C CH+HCl
75Kimia XI SMA3. Pada reaksi pembakaran bahan bakar bensin sesuai reaksi:2 C8H18(l)+ 25 O2(g)⎯⎯→ 16 CO2(g) + 18 H2O(l) ΔH = –5.848,8 kJ/molhitunglah besarnya kalor yang dibebaskan pada pembakaran 40 liter bensin (padakeadaan standar)!4. Ke dalam 50 mL larutan HCl 1 M ditambahkan 50 mL NaOH 1 M padakalorimeter dari gelas plastik. Suhu naik dari 22 °C menjadi 29 °C (kalor jenislarutan = 4,2 J g–1 K–1). Jika kapasitas panas wadah diabaikan, maka hitunglahbesarnyaΔH pada reaksi penetralan:HCl(aq) + NaOH(aq)⎯⎯→ NaCl(aq) + H2O(l)5. Sebanyak 5 gram kristal KOH dilarutkan dalam 145 gram air. Setelah kristal KOHlarut, ternyata suhu kalorimeter naik dari 25,5 °C menjadi 37,5 °C (Ar K = 39,O = 16, dan H = 1). Kalor jenis larutan = 4,2 J g–1 K–1. Jika kapasitas panaswadah diabaikan, tentukan perubahan entalpi pelarutan KOH dalam air!6. Diketahui:ΔHf°C2H2(g) = + 227 kJ/molΔHf°CO2(g)= –394 kJ/molΔHf°H2O(l)= –286 kJ/molHitunglah besarnya perubahan entalpi pada pembakaran 1.000 kg gas asetilena(C2H2,Ar C = 12 dan H = 1) sesuai reaksi:C2H2(g) + O2(g)⎯⎯→ CO2(g) + H2O(l) (belum setara)7. Diketahui:ΔHpembakaran C2H5OH = –1.368 kJ/molΔHf°CO2(g)= –394 kJ/molΔHf°H2O(l)= –286 kJ/molHitunglah besarnya kalor pembentukan C2H5OH!8. Diketahui reaksi:CaCO3(s)⎯⎯→ CaO(s) + CO2(g)ΔH = + 130 kJ3 CaO(s)+ 2 H3PO4(l)⎯⎯→ Ca3(PO4)2(s) + 3 H2O(l) ΔH = – 512 kJHitunglah besarnya ΔH pada reaksi:CaCO3(s)+ 2 H3PO4(l)⎯⎯→ Ca3(PO4)2(s) + 3 H2O(l)+ 3 CO2(g)9. Diketahui reaksi:2 CO(g) + O2(g)⎯⎯→ 2 CO2(g)ΔH = –516 kJ4 MnO(s) + O2(g)⎯⎯→ 2 Mn2O3(s)ΔH = –312 kJHitunglah besarnya ΔH pada reaksi:Mn2O3(s) + CO(g)⎯⎯→ 2 MnO(s) + CO2(g)
76Kimia XI SMA10. Diketahui:ΔHf°C2H6(g)= –85 kJ/molΔHf°C(g)= +715 kJ/molΔHf°H(g)= +218 kJ/molenergi ikatan C – C = 348 kJ/molHitunglah energi ikatan C – H dalam etana (C2H6) pada reaksi:C2H6(g)⎯⎯→ 2 C(g)+ 6 H(g)11. Diketahui energi ikatan:C – C = 348 kJ/molH – H = 436 kJ/molC – H = 415 kJ/molC – O = 356 kJ/molC = O = 724 kJ/molO – H = 463 kJ/molHitunglah besarnya ΔH pada reaksi:12. Diketahui:ΔHf° CH4(g) = –75 kJ/molkalor penguapan C(s) = 714 kJ/molenergi ikatan H2 = 437 kJ/molHitunglah besarnya energi ikatan rata-rata C – H pada reaksi:CH4(g)⎯⎯→ C(s) + 4 H(g)13. Diketahui:ΔHf°C2H4(g) = 52 kJ/molΔHf°C2H6(g) = –85 kJ/molHitunglah besarnya ΔH pada reaksiC2H4(g) + H2(g)⎯⎯→C2H6(g)14. Jelaskan bahan bakar alternatif yang Anda ketahui untuk pengganti bensin/solar!15. Jelaskan proses terjadinya sin-gas dan SNG (sintetic natural gas) beserta besarnyakalor yang terjadi pada reaksi-reaksi tersebut!HHH HHHHHH H HHHHHHCCC C = O + H H→ HCCC C O H