Halaman
37BBa b 2 TermokimiaBAB 2-menerangkan perubahan entalpi suatu reaksi;-menentukan nilai 'H reaksi berdasarkan eksperimen,hukum Hess, perubahan entalpi pembentukan standar,dan data energi ikatan.Setelah belajar bab ini, kalian diharapkan mampu:Sumber: Dokumentasi PenerbitReaksi kimia ada yang membebaskan energi danmembutuhkan energi. Kamu pasti pernah mendengaradanya ledakan bom. Bagaimana reaksi pada peledakanbom? Apakah reaksi tersebut membebaskan ataumembutuhkan energi? Sejauh mana keterlibatan energidalam reaksi tersebut? Jawabannya dapat kalian temukandalam bab ini.TERMOKIMIATujuan Pembelajaran
38MMa ri Belaja r Kimia SMA-MA Kelas XI IPA JILID 2Peta KonsepPrasyarat PembelajaranReaksi eksoterm adalah reaksi yang menghasilkan energi. Reaksiendoterm adalah reaksi yang memerlukan energi. Sebutkan contohperistiwa di sekitar kalian yang termasuk reaksi eksoterm danendoterm. Jelaskan mengapa peristiwa tersebut termasuk reaksieksoterm atau endoterm.Kata Kunci•Hukumkekekalanenergi• Termokimia• Entalpi•Kalorimeter• Energi ikatanTermokimiadikaitkankepadaHukumkekekalanenergiEntalpiKalorreaksiHukumHessKalorimeterPembakaranAtomisasiPelarutanPembentukanPenetralandidasarkan padaditentukan denganditentukan denganmenunjukkanterdiri atas
39BBa b 2 TermokimiaTahukah kalian apakah energiitu? Energi didefinisikan sebagaikemampuan untuk melakukanusaha. Jadi, semua yang mempunyaikemampuan untuk melakukanusaha merupakan energi. Secaragaris besar energi dapat dibedakanmenjadi energi potensial danenergi kinetik. Energi potensialmerupakan energi y ang dimiliki karena letak posisi ataustrukturnya terdapat dalam benda diam, sedangkan energikinetik merupakan energi yang dimiliki karena geraknya. Cobakalian cari adakah benda di atas bumi ini yang tidak memilikienergi? Semua benda di atas bumi memiliki energi, karena semuamateri pasti memiliki massa. Selain benda, gelombang jugamenyimpan energi. Energi yang dimiliki gelombang didefinisikansebagai berikut.E = hXdenganh = tetapan PlanckX= frekuensi gelombang ................................... (Herzt)1. Hukum kekekalan energiKehidupan di dunia selalu mengalami perubahan-perubahan.Manusia berubah mulai janin menjadi bayi, tumbuh menjadiorang dewasa, dan akhirnya meninggal dunia. Demikian pula,makhluk hidup lain yang termasuk benda mati. Semua perubahanyang terjadi pada benda pasti melibatkan energi. Proses-proseskimia atau reaksi-reaksi kimia pun selalu disertai denganperubahan energi. Energi yang menyertai proses-proses kimiadapat bermacam-macam, misal energi panas, energi cahaya,energi listrik, dan sebagainya. Ilmu yang mempelajari perubahan-perubahan energi secara luas disebut ttermodinamika. Dalamtermodinamika dipelajari hubungan kuantitatif antara kalor danbentuk energi lain. Termodinamika merupakan ilmu yangmendasar dan mampu menerangkan secara ilmiah segalaperubahan-perubahan dalam kehidupan, sehingga ilmu ini sangatpenting peranannya. Salah satu ilmu dalam termodinamika yangsampai saat ini tetap andal dan diakui adalah hukumtermodinamika pertama.A. Pengertian Entalpi Suatu Zat dan PerubahannyaGambar 2.1Aki mobilmemiliki energipotensial.Rumus energimenurut Einsteinadalah E=mc2.Sumber: Dokumentasi Penerbit
40MMa ri Belaja r Kimia SMA-MA Kelas XI IPA JILID 2Hukum termodinamika pertamaberbunyi energi di alam adalah kekal.Energi tidak dapat diciptakan dandimusnahkan. Hukum ini jelasmengatakan bahwa manusia hanyamampu mengubah bentuk energi satumenjadi bentuk energi lain. Secaratermodinamika pernyataan tersebutdituliskan dengan persamaan'U = q + wdengan'U= perubahan energi dalam reaksi ................ (Joule)q= kalor ............................................................. (Joule)w= kerja yang dilakukan sistem .................... (Joule)Joule dapat disimbolkan dengan J.Kerja dapat dituliskan sebagai kerja volume dengan rumusw = –p'Vdenganw= kerja .............................................................. (J)p= tekanan ........................................................ (atm)V= volume ......................................................... (Liter)Tanda minus diberikan agar sesuai dengan aturan bahwakerja akan diberi notasi positif jika dikenai pada sistem, dan diberinotasi negatif, jika sistem melakukan kerja. Satuan volumemenurut SI adalah liter dan disimbolkan L. Kenyataan ini memang benar karena sampai saat ini belumada satu orang ahli yang mampu menciptakan atau memus-nahkan energi. Orang dapat menikmati nyala lampu senter (energicahaya), tetapi ingat cahaya lampu senter yang terjadi tidakmuncul dengan sendirinya melainkan berasal dari sel kering ataubaterai yang menyimpan energi kimia dan berubah menjadi energicahaya. Lisrik yang kalian pakai setiap hari berasal dari energi airyang mampu menggerakan turbin, yang kemudian oleh dinamodiubah menjadi energi listrik dan sebagainya.2. Perbedaan sistem dan lingkunganCabang ilmu yang mempelajari perubahan panas dalamreaksi kimia dinamakan ttermokimia. Dalam termokimia kalianakan mempelajari berbagai perubahan energi panas yangEnergi tidak dapatdiciptakan ataudimusnahkan,hanya dapatdiubah dari bentuksatu ke bentuk lain.Gambar 2.2Gesekan klepdalam pompalama-kelamaanpanas, padahaltidak ada kaloryang diberikan. Inimerupakan buktihukum Itermodinamika.Sumber: Dokumentasi Penerbit
41BBa b 2 Termokimiamenyertai perubahan kimia atau reaksi kimia. Sebelum lebihlanjut mempelajari perlu kalian ketahui dahulu beberapa istilahyang sering ditemui dalam termokimia, yaitua.Sis temSistem merupakan bagianyang sedang diamati perubahanenerginya. Misal kalian sedangmengamati proses pelarutangaram dapur dalam air, makagaram dapur dan air merupakansistem.Sistem dibagi menjadi tiga,yaitu sistem terbuka, tertutup,dan terisolasi.1) Sistem terbuka merupakan sistem yang terbuka, dalam halini baik benda maupun energi dapat keluar masuk sistem.Misal melarutkan garam dapur di beker gelas yang terbuka.Mereaksikan asam basa dalam tabung reaksi satu ke tabungreaksi lain.2) Sistem tertutup, dinamakan sistem dalam keadaan tertutupjika benda tidak dapat keluar masuk sistem tetapi energimasih dapat keluar masuk. Misal mengamati perubahanpanas pada reaksi pelarutan di tempat beker gelas yangtertutup. Pada keadaan itu materi tidak dapat keluar ataumasuk beker gelas, karena beker gelas dalam keadaantertutup, tetapi energi masih dapat keluar masuk beker gelastersebut. Hal ini ditandai dengan panas yang menempelpada dinding beker gelas atau sebaliknya energi panasdapat dialirkan ke dalam sistem tersebut dengan caradipanaskan di atas nyala api.3) Sistem terisolasi, yaitu sistem yang tidak memungkinkanterjadinya pertukaran benda dan energi. Contoh dari sistemini adalah air dalam termos panas yang masih baik. Air panasyang disimpan dalam termos diharapkan tidak mengalamiperubahan panas dan volume air tidak berkurang. Dengandemikian, baik benda maupun energi panas tidak mengalamiperubahan.Gambar 2.3a. Sistem terbuka.b. Sistem tertutup.c. Sistem terisolasi.Sumber: General ChemistryPrinciples and Modern Application,Petrucci R. H, Harwood W. S, danHerring G. F (a) (b) (c)Termosmerupakan alatyang bekerjadengan sistemisolasi, dalamsistem ini tidak adapertukaran energimaupun materi.Jika kalianmenyimpan 3 L airpada suhu 80 °C,maka ketikadibuka pada waktuyang berbeda suhuair tersebut tetap80 °C dan volumejuga tetap 3 L.Coba kalianpelajari bagaimanasistem kerja termostersebut.Kemudian rancangdan buat alatsederhana yangdapat berfungsisebagaimanatermos. Alattersebutdiharapkan dapatberfungsisebagai pengawetbaik untukmakanan maupunnon makanan.KegiatanMandiriKegiatanMandiri
42MMa ri Belaja r Kimia SMA-MA Kelas XI IPA JILID 2Perbedaan dari ketiga sistem tersebut berdasarkan perubahanbenda dan energi secara ringkas dapat kalian perhatikan dalamTabel 2.1.Tabel 2.1Perbedaan sistem terbuka, tertutup, dan terisolasi.b. LingkunganLingkungan merupakan bagian di luar sistem. Contoh dalamproses pelarutan garam dapur tersebut, maka bagian yang selaingaram dapur dan air merupakan lingkungan, misalnya udaradi sekitarnya.3. Reaksi eksoterm dan reaksi endotermPerubahan kimia atau reaksi kimia selalu disertai denganperubahan energi panas. Perubahan panas atau kalor dalamsuatu sistem dapat ditandai dengan berkurang ataubertambahnya suhu lingkungan. Reaksi eksoterm merupakanreaksi yang mengeluarkan panas ke lingkungan, dengandemikian suhu lingkungan akan mengalami kenaikan. Reaksiendoterm merupakan reaksi yang membutuhkan panas. Padareaksi endoterm sistem menyerap panas sehingga suhulingkungan menjadi dingin. Perhatikan gambar berikut. (a) (b)Sumber: General Chemistry Principles and Modern Application, Petrucci R. H,Harwood W. S, dan Herring G. FGambar 2.4a. Reaksi eksoterm.b. Reaksi endoterm.Sumber: General Chemistry Principles and Modern Application, Petrucci R. H,Harwood W. S, dan Herring G. FSistemMateriEnergiTerbukaMasukMasukTertutupTidakMasukTerisolasiTidakTidak
43BBa b 2 TermokimiaBeberapa contoh reaksi yang bersifat eksoterm, antara laina. Reaksi pembakaranpembakaran gas dapurC3H8(g) + 3O2(g) o 3CO2(g) + 4H2O(l)pembakaran kawat magnesium (Mg)2Mg(s) + O2(g) o 2MgO(s)b.Reaksi penetralanNetralisasi asam klorida dengan natriun hidroksidaHCl(aq) + NaOH(aq) o NaCl(aq) + H2O(l)Netralisasi asam sulfat dengan kalium hidroksidaH2SO4(aq) + 2KOH(aq) o K2SO4(aq) + 2H2O(l)c.Pelarutan garam alkali dalam airNaOH(s) + H2O(l) o NaOH(aq)CaO(s) + H2O(l) o Ca(OH)2(aq)d. Pengenceran asam pekatH2SO4(pekat) + H2O(l) o H2SO4(aq)HNO3(pekat) + H2O(l) o HNO3(aq)e.Reaksi logam alkali dengan air2Na(s) + 2H2O(l) o 2NaOH(aq) +H2(g)2K(s) + 2H2O(l)o2KOH(aq) + H2(g)Beberapa contoh reaksi yang bersifat endoterm, antara laina. Penguraian garam karbonatCaCO3 oCaO(s) + CO2(g)b.Pelarutan garam nitratKNO3(s) + H2O(l) o KNO3(aq)c.Pelarutan garam ammonium nitratNH4NO3(s) + H2O(l) o NH4NO3(aq)Mengenal reaksi eksoterm dan reaksi endotermAlat-tabung reaksi-rak tabung reaksi-beker gelas-termometers = padatl = cairg = gasaq = larut dalam air
44MMa ri Belaja r Kimia SMA-MA Kelas XI IPA JILID 2Bahan-serbuk batu kapur-pupuk urea-serbuk tiosulfat-kalium nitrat-serbuk NaOHCara kerja1. Ambil tabung reaksi dan masukkan 3 gram serbuk batukapur. Ukur suhunya dengan termometer.2. Tambahkan 15 mL akuades. Ukur suhunya.3. Lakukan langkah yang sama untuk logam Na, serbukNaOH, pupuk urea, serbuk tiosulfat, dan kalium nitrat.4. Catat semua hasil pengamatan kalian diperoleh.Hasil pengamatanBuat dan lengkapi tabel berikut pada buku kerja kalian.Evaluasi dan kesimpulanKerjakan di buku kerja kalian.1. Amati perubahan suhu sistem dan suhu lingkungan denganmeraba pada dinding tabung. Mana yang mengalamikenaikan atau penurunan suhu? Kelompokan masing-masing dalam satu kelompok.2. Sebutkan reaksi yang termasuk eksoterm dalam aktivitastersebut.3. Sebutkan reaksi yang termasuk endoterm dalam aktivitastersebut.4. Tulis rumus kimia masing-masing zat yang digunakandalam aktivitas itu.5. Buat kesimpulan untuk membedakan reaksi eksotermdengan reaksi endoterm dan diskusikan dengan temankalian.NoZatSuhu AwalSuhu Akhir1Batu kapur +air........2NaOH + air........3Pupuk urea +air........4Natrium tiosulfat + air........5Kalium nitrat + air........
45BBa b 2 TermokimiaKerjakan di buku latihan kalian.1. Energi tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan. Jelaskanmaksud dari pernyataan tersebut.2. Jelaskan perbedaan sistem terbuka, tertutup, dan terisolasi.Berikan contohnya.3. Bu Amir membuat kue zebra kukus untuk dijual di kantinsekolahan putrinya. Bahan yang diperlukan 250 gramtepung terigu, 4 butir telor, satu gelas santan matang dan250 gram gula pasir. Semua bahan dicampur jadi satu.Sebutkan mana yang termasuk sistem.4. Berikan contoh reaksi eksoterm dan endoterm dalamkehidupan sehari-hari. Jelaskan mengapa termasuk reaksieksoterm dan endoterm.B. Entalpi (H) dan Perubahan Entalpi ('H)Salah satu bentuk energi yang sering ditemukan dalamtermokimia adalah entalpi. Entalpi (H) merupakan banyaknyaenergi yang dimiliki sistem pada tekanan tetap. Secaratermodinamika entalpi (H) merupakan jumlah energi yangterkandung dalam sistem (U) dan kerja (PV), dapat dituliskanH = U + PVdengan P = tekanan yang berkerja pada sistem .................... (atm)V = volume sistem ................................................... (L)Perubahan entalpi ('H) merupakan selisih entalpi akhir denganentalpi awal, yang secara matematika dapat dituliskan sebagai berikut.'H = Hakhir – HawalRumus di atas dapat diturunkan sebagai berikut.H = U + PV'H = 'U + V'P + P'VReaksi-reaksi kimia umumnya dilakukan di tempat yangterbuka. Oleh karena itu, tekanan sistem dapat dianggap tetapatau tekanan awal sama dengan tekanan akhir. Berarti tidakada perubahan tekanan ('P = 0) sehingga persamaan dapatditulis sebagai berikut.
46MMa ri Belaja r Kimia SMA-MA Kelas XI IPA JILID 2'H = 'U + P'Vdengan'H= perubahan entalpi ...................................... (J)'U= perubahan energi dalam ........................... (J)P= tekanan ........................................................ (atm)V= volume ......................................................... (L)Dari hukum pertama termodinamika telah diketahui bahwa'U + P'V = qmaka dapat disimpulkanpada tekanan tetap, peru-bahan entalpi ('H) suatureaksi kimia akan samadengan kalor (q) yangdiserap atau dilepas. Jikasistem menyerap kalor (qpositif), maka nilai 'H jugapositif. Sebaliknya jika sistemmelepas kalor (q negatif),maka nilai 'H negatif.Kalor reaksi (q) merupakan banyaknya panas yang dilepasatau diserap oleh sistem. Kalor reaksi memiliki satuan energi yaituJoule atau kalori. Seperti telah diterangkan sebelumnya bahwapada tekanan tetap kalor reaksi akan sama dengan entalpi.'H = q (p tetap)Entalpi sendiri mempunyai satuan energi per mol (J mol–1).Pada penjelasan sebelumnya telah disebutkan bahwaperubahan entalpi ('H) merupakan selisih entalpi (H) akhirdengan entalpi (H) awal. Pada suatu reaksi kimia, Hak hi rmerupakan H dari produk sedangkan Hawal adalah H darireaktan sehingga dapat dituliskan'H = Hakhir – Hawal= 6Hproduk – 6HreaktanPerubahan entalpi ('H) suatu reaksi kimia, baik endotermmaupun eksoterm dapat ditunjukkan dengan diagram entalpi.Perhatikan Gambar 2.6Gambar 2.5Meledaknya bahanpeledakmenghasilkanenergi yang besar.Sumber: www.artsforge.com
47BBa b 2 TermokimiaMisal reaksi pelarutan NaOH, reaksi ini merupakan reaksieksoterm (melepaskan panas), maka diagram entalpi untuk reaksitersebut dapat digambarkan sebagai berikut.Proses pelarutan padatan KNO3 dapat dibuat diagramentalpinya sebagai berikut.Pada diagram tersebut terlihat bahwa reaksi endotermmenghasilkan 'H positif, artinya 6Hproduk > 6Hreaktan. Sedangkanpada reaksi eksoterm terlihat bahwa 'H-nya negatif, artinya6Hproduk < 6Hreaktan.1. Persamaan termokimiaSebelumnya telah dijelaskan bahwa perubahan entalpi akansama dengan kalor reaksi jika reaksi dilakukan pada tekanantetap. Dengan demikian, dapat dikatakan bahwa perubahanentalpi merupakan kalor reaksi dari suatu reaksi yangGambar 2.6Diagram entalpia. reaksi eksoterm,harga 'Hnegatif,b. reaksi endoterm,harga 'H positif.Gambar 2.7'H = H2– H1 = negatifDiagram entalpipelarutan NaOH.Gambar 2.8'H = H2– H1 = positifDiagram entalpipelarutan KNO3.Produk(a)(b)Entalpi, HEntalpi, HReaktanProdukReaktan'H>0 (positif)'H<0 (negatif)
48MMa ri Belaja r Kimia SMA-MA Kelas XI IPA JILID 2berlangsung pada tekanan tetap. Untuk dapat menghitungentalpi, maka pengukuran harus dilakukan pada suhu dantekanan tertentu. Para ahli kimia sepakat bahwa kondisi standaruntuk mengukur nilai entalpi, yaitu pada suhu 298,15 K (25 °C)dan tekanan 1 atm. Suatu perubahan entalpi yang diukur padakeadaan standar disebut pperubahan entalpi standar ('H°) yangmempunyai satuan kilo Joule (kJ) dalam Sistem Internasional (SI).Simbol ° berarti standar.Penulisan besarnya entalpi reaksi dalam persamaan reaksidilakukan dengan menuliskan simbol perubahan entalpi ('H)dibelakang persamaan reaksi. MisalA(s) + B(aq) o C(aq)'H° = + x kJPersamaan termokimia memberikan informasi tentang suatureaksi mengenai jumlah mol reaktan dan produk serta jumlahenergi yang terlibat di dalamnya. Hal yang harus diperhatikanbahwa penulisan koefisien dan fase zat dalam persamaantermokimia akan mempengaruhi perubahan entalpinya ('H).MisalnyaCO(g) + 12O2(g) o CO2(g) 'H = –283 kJ (reaksi 1)2CO(g) + O2(g) o 2CO2(g) 'H = –566 kJ (reaksi 2)Pada reaksi 1, merupakan pembakaran 1 mol gas CO danreaksi 2 merupakan pembakaran 2 mol gas CO dengan 'H reaksiyang merupakan kelipatan dari nilai koefisiennya.CH4(g)+2O2(g)oCO2(g)+2H2O(l) 'H = –890,5 kJ (reaksi 1)CH4(g)+2O2(g)oCO2(g)+2H2O(g) 'H = –802,3 kJ (reaksi 2)Reaksi pembakaran gas CH4 menghasilkan gas CO2 dan H2Ocair (reaksi 1) dan pada reaksi 2 menghasilkan gas CO2 dan uap air.Fase zat yang berbeda akan menghasilkan 'H yang berbeda pula.2. Jenis-jenis perubahan entalpi standar ('H°)Perubahan entalpi standar ('H°) merupakan perubahan entalpiyang diukur pada keadaan standar (suhu 298,15 K dan tekanan 1atm). Ada beberapa jenis perubahan entalpi standar, yaitua.Perubahan entalpi pembentukan standar ('H°f)Perubahan entalpi pembentukan standar ('H°f) atau kalorpembentukan standar adalah perubahan entalpi jika 1 molsenyawa terbentuk dari unsur-unsurnya pada kondisi standar.
49BBa b 2 TermokimiaUnsur-unsur harus dalam bentuk paling stabil pada kondisistandar. Contoh, 'H°f pembentukan 1 mol H2O cair dari gasH2 dan O2 adalah –285,9 kJ mol. Persamaan termokimianyaadalah sebagai berikut.H2(g) + 21O2(g) o H2O(l)'H° = –285,9 kJb. Perubahan entalpi pembakaran standar ('H°c)Perubahan entalpi pembakaran standar ('H°c) adalahperubahan entalpi jika 1 mol suatu zat terbakar sempurna padakondisi standar. Contoh 'H°c pembakaran 1 mol C2H6 adalah–1559,5 kJ mol1. Persamaan termokimianya sebagai berikut.C2H6(g) + 27O2(g) o 2CO2(g) + 3H2O(g) 'H° = 2803 kJc.Perubahan entalpi pengatoman unsur standar ('H°at)Perubahan entalpi pengatoman standar ('H°at) atauatomisasi unsur adalah perubahan entalpi jika 1 mol berbentukgas terbentuk dari unsur dalam bentuk fisik pada kondisi standar.Pada reaksi pengatoman akan memiliki 'H° yang positif(endoterm). Hal ini dikarenakan reaksi memerlukan energi untukmemisahkan atom-atom. Contoh pengatoman unsur hidrogen.Persamaan termokimianya sebagai berikut.21H2(g) o H(g)'H° = +218 kJd. Perubahan entalpi pengatoman senyawa standar ('H°at)Entalpi pengatoman standar suatu senyawa adalahperubahan entalpi jika 1 mol senyawa diubah menjadi atom-atom dalam bentuk gas dalam keadaan standar. Misalnyapengatoman metana (CH4), persamaan termokimianya sebagaiberikut.CH4(g)o C(g) + 4H(g)'H° = + 1662 kJe.Perubahan entalpi pelarutan standar ('H°l)Perubahan entalpi pelarutan standar ('H°l) adalahperubahan entalpi apabila 1 mol senyawa diubah menjadilarutannya pada keadaan standar. Misal 'H°l pelarutan NaOHNaOH(s) o NaOH(aq)'H° = +50 kJf.Perubahan entalpi peleburan standar ('H°fus)Perubahan entalpi peleburan standar ('H°fus) adalah perubahanentalpi pada peleburan 1 mol zat padat menjadi zat cair pada titikleburnya dan tekanan standar. Misalnya peleburan es.H2O(s) o H2O(l)'H° = +6,01 kJCari literaturyang memuattabel dataperubahanentalpipembentukanstandar ('Hf).Salin tabeltersebut danperhatikan hargaperubahanentalpipembentukanstandar setiapsenyawa.Mengapa hargaperubahanentalpipembentukanstandar suatusenyawa adayang berhargapositif, nol, dannegatif? Jelaskan.Komunikasikandengan temankalian.KegiatanMandiriKegiatanMandiri
50MMa ri Belaja r Kimia SMA-MA Kelas XI IPA JILID 2g. Perubahan entalpi penguapan standar ('H°vap)Perubahan entalpi penguapan standar ('H°vap) merupakanperubahan entalpi pada penguapan 1 mol zat cair menjadi gaspada titik didihnya dan tekanan standar. Misal penguapan airdan persamaan termokimianya sebagai berikut.H2O(l) o H2O(g)'H° = +44,05 kJKerjakan di buku latihan kalian.1. Pembakaran gas hidrogen menghasilkan air dan persamaanreaksinya dapat dituliskan sebagai berikut.H2(g) + 21O2 (g) o H2O (l) + 285,8 kJa. Tentukan harga perubahan entalpinya.b. Termasuk dalam reaksi eksoterm atau endoterm reaksitersebut.c. Gambarkan diagram entalpinya.2. Reaksi antara 12 gram gas hidrogen (1 mol) dengan 38gram gas flour (1 mol) pada suhu 298 K (25 °C)menghasilkan 40 gram gas hidrogen fluorida (2 mol) danenergi sebesar 546 kJ. Tuliskan persamaan termokimianya.Kerjakan di buku latihan kalian.1. Proses pelarutan batu gampingdalam air merupakan contohreaksi eksoterm.a. Bagaimana arah aliran kalorpada proses tersebut?b. Bagaimana tanda 'H padaproses tersebut, positif ataunegatif? Jelaskan.2. Diketahui dua jenis reaksi sebagaiberikut.2C(s) + 3H2(g) +21O2(g) o C2H5OH(l)'H = –277,7 kJ1NH3 (g) o N(g) + 3H(g)'H = 1170,5 kJa. Mana yang termasuk reaksieksoterm dan endoterm?b.Gambarkan diagram entalpikedua reaksi tersebut.3. Tuliskan persamaan termokimiadari reaksi penguraian NH4Br (s) jikadiketahui 'H°= –411,2 kj.4. Suatu gas mengalami ekspansi,menyerap panas 25 joule. Padaproses tersebut, gas mempunyaienergi 243 joule. Berapa energidalam yang dimiliki gas tersebut?
51BBa b 2 TermokimiaDapatkah kalian menentukan harga 'H reaksi? Ada tigacara untuk menentukan 'H reaksi, yaitu dengan eksperimensederhana, hukum Hess, dan data energi ikatan.1. Menentukan 'H reaksi dengan eksperimenPrinsip utama dalam perhitungan entalpi menggunakan asasBlack yang berbunyi kalor yang diserap akan sama dengan kaloryang dilepas selama reaksi berlangsung. Pada asas ini yang dapatdihitung adalah kalor atau panas reaksi bukan entalpi reaksi,tetapi karena proses reaksi ini dilakukan pada tekanan tetap,maka nilai kalor reaksi akan sama dengan nilai entalpinya.Dengan demikian, jika panas atau kalor reaksi dapat dihitung,maka secara otomatis nilai entalpi juga dapat ditentukan.Perubahan entalpi dapat ditentukan dengan cara sederhana.Oleh karena satuan yang dipakai untuk entalpi adalah kalori,maka alat yang digunakan untuk mengukur perubahan entalpidisebut kkalorimeter. Bagaimana cara menentukan perubahanentalpi ('H) dengan kalorimeter? Agar lebih jelas lakukan aktivitaskimia untuk menentukan perhitungan entalpi dengan kalorimeter.C. Perhitungan 'H ReaksiMenentukan 'H dengan kalorimeterAlat-beker gelas 100 mL-pengaduk-termometer-pembakar spiritus-kalorimeter atau tempat dari plastik-gelas ukur 100 mLBahan-larutan HCl 2 M-akuades-larutan NaOH 2 MCara kerjaa. Menentukan tetapan kalorimeter1. Masukkan 75 mL akuades ke dalam kalorimeter, catatsuhunya (T1).
52MMa ri Belaja r Kimia SMA-MA Kelas XI IPA JILID 22. Panaskan 50 mL akuades sampai suhunya naik lebihkurang 10 oC dari suhu kamar. Catat suhunya (T2).Masukkan ke dalam kalorimeter.3. Aduk sampai tercapai suhu yang tetap, catat suhunya (T3).b. Penentuan 'H reaksi1. Tuangkan 50 mL larutan HCl 2 M ke dalam kalorimeter,catat suhunya (Ta).2. Tuangkan 50 mL larutan NaOH 2 M ke dalam beker gelas.Catat suhunya.3. Jika suhu kedua larutan berbeda, maka diamkan sejenaksampai suhunya sama. Catat rata-rata suhu tersebut.Hitung ini sebagai suhu awal (Tawal).4. Tuangkan larutan NaOH ke dalam kalorimeter yang telahberisi larutan HCl 2 M. Catat waktunya dan dengan cepattutup kalorimeter yang telah dilengkapi dengan pengadukdan termometer untuk mencatat suhu campuran. Suhudicatat setiap 30 detik selama 3 menit atau sampai suhutetap (Takhir).5. Bersihkan kalorimeter dengan akuades dan keringkan.6. Untuk memantapkan perolehan data ulangi langkah 1sampai 5 tersebut di atas.7. Catat semua data dalam tabel pengamatan.Hasil pengamatanBuat dan lengkapi tabel berikut pada buku kerja kalian.PengamatanPenentuan Tetapan KalorimeterT1....T2....T3....KT1 (T3 – T1)....KT1 (T2 – T3)....Penentuan KH ReaksiTawal....Takhir....KT....'T1(T3–T1)'T1(T2–T3)'TPenentuan 'H Reaksi
53BBa b 2 TermokimiaEvaluasi dan kesimpulanKerjakan di buku kerja kalian.1. Tentukan tetapan kalorimeter dengan langkah sebagaiberikut.a. Kalor yang diserap air dingin (q1),q1 = massa air dingin × kalor jenis air × 'T1b.Kalor yang dilepas air panas (q2),q2 = massa air panas × kalor jenis air × 'T2c.Kalor yang diserap kalorimeter (q3),q3 = q2q1d. Tetapan kalorimeter (C) dihitung dari rumusC = 13Tq'(catatan : massa jenis air = 1 g mL–1, kalor jenis air = 4,2 J g-1 °C-1)2. Hitung kalor reaksi dengan langkah-langkah sebagaiberikut.a. Kalor yang diserap larutan (ql)ql= massa larutan × kalor jenis larutan × 'Tb.Kalor yang diserap kalorimeter (qk)qk = C × 'Tc.Kalor yang dihasilkan sistem qsqs = ql + qkd. Kalor yang dihasilkan 1 mol larutan ('H)'H = 0,1sq J mol(catatan : massa larutan = V larutan × Ularutan, massa jenis larutan = 1,03 g mL1,kalor jenis larutan = 3,69 J g-1 K-1, kenaikan suhu ('T) pada reaksi inimenghasilkan 0,1 mol NaCl dan 0,1 mol KCl)3. Buat kesimpulan dari kegiatan kalian dan diskusikandengan teman kalian.Dalam aktivitas kimia muncul istilah tetapan kalorimeter, apatetapan kalorimeter itu? Tetapan kalorimeter merupakan kapasitaskalor dari alat, yaitu kalorimeter. Setiap benda atau zatmempunyai kapasitas kalor yang berbeda-beda. Kapasitas panas(diberi simbol C) didefinisikan sebagai banyaknya kalor yangdiperlukan untuk menaikan sejumlah zat sebanyak satu derajatCelsius. Secara matematika dapat dituliskan sebagai berikut.
54MMa ri Belaja r Kimia SMA-MA Kelas XI IPA JILID 2C = Tq'denganC= kapasitas kalor ............................................ (J °C–1)q= kalor ............................................................. (J)'T= perubahan suhu ......................................... (° C)Jika kapasitas kalor tersebut dihitung dalam satuan massa(gram), maka namanya menjadi kapasitas kalor jenis, yang dapatdirumuskan sebagai berikut.Cp = Tmq'uPersamaan itu dapat diubah menjadiq = m Cp'Tdenganq= kalor .................................................... (J) m= massa ................................................... (g)Cp= kalor jenis .............................................. (J g1 °C1)'T= perubahan suhu .................................. (°C)Persamaan inilah yang dipakai untuk menghitung kalor dalamaktivitas kimia.Dalam suatu eksperimen, didapati 50 mL larutan KOH 1 Mpada suhu 30,5 oC bereaksi dengan 50 mL asam asetat 1 Mpada suhu 29,5 oC. Pada reaksi tersebut suhu campuranmeningkat menjadi 29,5 oC. Berdasarkan data tersebut hitungkalor penetralannya dan tulis reaksi yang terjadi (diketahuikapasitas jenis kalorimeter adalah 4,2 J °C1).JawabPersamaan reaksi yang terjadiKOH(aq) + CH3COOH(aq) o CH3COOK(aq) + H2O(l)Jumlah mol asam asetat = –1–11 mol L 50 mL10001000 mL LMVu= 0,05 molJumlah mol KOH = –1–11 mol L 50 mL10001000 mL LMVu= 0,05 molContohKalor sama denganpanas. Berartikapasitas kalorsama juga dengankapasitas panas.1 L = 1000 mol1 mol = 1000 molJumlah mol= molar × volume= MV
55BBa b 2 TermokimiaBerdasarkan persamaan reaksi terlihat bahwa 1 mol KOHbereaksi dengan 1 mol asam asetat dan menghasilkan 1 molair. Sehingga 0,05 mol KOH akan bereaksi dengan 0,05 molasam asetat menghasilkan 0,05 mol air.Suhu rata-rata larutan sebelum bereaksi adalahTawal = 2C5,29C5,30qq = 30 °CSuhu akhir reaksi (Takhir) = 36,5 °CPerubahan suhu ('T) = 36,5 – 30 = 6,5 °CPanas penetralan = panas yang dibebaskanq= m Cp'T= (50 + 50) × 4,2 J g1 °C1 × 6,5 °C= 2730 JKalor penetralan =2730 J005 mol,= 54600 J mol–1= 5,46 × 104 J mol–1Jadi, kalor penetralannya sebesar 5,46 × 104 J mol–1.2. Menghitung 'H reaksi menggunakan hukum HessPada perhitungan entalpi yang telah dilakukan sebelumnya,entalpi dapat ditentukan dengan menghitung kalor reaksi padatekanan tetap. Akan tetapi tidak semua reaksi dapat diketahuikalor reaksinya secara langsung.Pada tahun 1840, ahli Kimia Jerman, Gerrmain Henry Hess,memanipulasi persamaan termokimia untuk menghitung 'Hdalam sebuah hukum yang disebut hukum Hess atau hukumpenjumlahan kalor. Ia menyatakan bahwa“Jika suatu reaksi berlangsung dalam dua tahap reaksi ataulebih, maka perubahan entalpi untuk reaksi tersebut samadengan jumlah perubahan entalpi dari semua tahapan”. Hukum Hess juga berbunyi“Entalpi reaksi tidak tergantung pada jalan reaksimelainkan tergantung pada hasil akhir reaksi”.Hukum Hess ini dapat digunakan untuk menentukan kalorreaksi yang tidak dapat diketahui secara langsung. Perhatikancontoh berikut ini.
56MMa ri Belaja r Kimia SMA-MA Kelas XI IPA JILID 2Tentukan entalpi pembakaran arang menjadi gas karbondioksida dan uap air.JawabReaksi pembakaran arang dapat dituliskan sebagai berikut.C(s) + O2(g)o CO(g)Reaksi tersebut belum diketahui nilai entalpinya. Harga entalpidari reaksi pembakaran arang dapat ditentukan dengan jalanmemakai reaksi yang telah diketahui harga entalpinya. Telahdiketahui entalpi pembentukan CO2 = –393,5 kJ mol danentalpi pembakaran CO = –283 kJ mol.Dengan dua data entalpi tersebut, maka berdasarkan hukumHess entalpi pembakaran karbon menjadi karbon monoksidadapat dihitung sebagai berikut.Persamaan termokimia pembentukan karbon dioksida (CO2)C(s) + O2(g) o CO2(g)'H = –393,5 kJPersamaan termokimia pembakaran karbon monoksida (CO)CO(g) + 21 O2(g) o CO2(g)'H = –283 kJDengan cara membalik reaksi pembakaran karbon monoksida,dan menjumlahkan kedua reaksi tersebut maka diperoleh C(s) + O2(g) o CO2(g)'H = – 393,5 kJ CO2(g) o CO(g) + 21 O2'H = + 283 kJC(s) + 21 O2o CO(g)'H = – 110,5 kJJadi, entalpi pembakaran arang sebesar –110,5 kJ.Cara perhitungan itu sesuai dengan hukum Hess yangmenyatakan bahwa entalpi reaksi yang diserap maupun yangdilepas oleh suatu reaksi tidak tergantung pada jalannya reaksi.Beberapa prinsip perhitungan persamaan termokimia menuruthukum Hess yang harus diperhatikan adalaha. Jika suatu persamaan reaksi harus dibalik, maka ubah tanda'H. Contoh,Reaksi : H2(g) + O2(g) o H2O2(l)'H = –187,8 kJDibalik: H2O2(l) o H2(g) + O2(g) 'H = +187,8 kJb.Jika pada penjumlahan reaksi ada zat yang muncul di keduaruas persamaan dengan fase zat sama, maka zat tersebutdapat dihilangkan. ContohContoh
57BBa b 2 TermokimiaH2(g) + 21 O2(g) o H2O(g)'H = +241,80 kJ H2O(l) o H2(g) + 21O2(g) 'H = –285,85 kJ H2O(l) o H2O(g)'H = –44,05 kJPerhitungan 'Hreaksi juga dapat dilakukan dengan caramenggunakan data dasar kalor reaksi pembentukan standar('H°f). Kalor pembentukan standar merupakan kalor pemben-tukan senyawa dari unsur-unsurnya. Perhatikan persamaanreaksi kesetimbangan umum berikut.aA + bB ocC + dD'Hreaksi = (c × C + d × D) – (a × A + b × B) = 6'H°fproduk – 6'H°freaktanJadi, secara umum 'Hreaksi dapat ditentukan dengan rumus'Hreaksi = 6'H°fproduk – 6'H°freaktan6'H°f produk : merupakan jumlah entalpi pembentukan standardari zat-zat produk.6'H°f reaktan: merupakan jumlah entalpi pembentukanstandar dari zat-zat reaktan.Harga 'H°f beberapa zat disajikan dalam Tabel 2.2Tabel 2.2 Harga 'H°f untuk beberapa zat.ZatZatZat–1669,79CH3OH(g)–200,67I2(s)0BaCO3(s)–1218,8CH3OH(l)–238,66KCl(s)–435,8931,4C2-H5OH(l)–277,65MgCl2(s)–641,83–1263,6CaCO3(s)–1207,1MgO(s)–601,83Br(g)111,75CaO(s)–635,5MnO2(s)–519,730,71Ca(OH)2(s)–986,6N(g)472,710CuO(s)–155,2N2(g)0BrCl(g)14,7Cu2O(s)–166,69NH3(g)–46,19C(g)718,39Fe2O3(s)–822,16NH4Cl(s)–315,38C(diamond)1,88Fe3O4(s)–1117,13NO(g)90,37C(grafit)0H(g)217,94N2O(g)81,55–106,7H2(g)0NO2(g)33,85CO(g)–110,54HBr(g)–36,23N2O4(g)9,67CO2(g)–393,5HCl(g)–92,30NOCl(g)52,59CH4(g)–74,85HF(g)–268,61NaCl(s)–410,99Al2O3(s)B2H6(g)B2O3(s)Br2(g)2Br (l)CCl4(g)'Hof (kJ mol1)'Hof (kJ mol1)'Hof (kJ mol1)
58MMa ri Belaja r Kimia SMA-MA Kelas XI IPA JILID 2Tentukan nilai 'Hreaksi untuk reaksi penguraian SO3 sesuaipersamaan reaksi berikut.SO3(g) o SO2(g) + 21 O2(g)JawabDari tabel diketahui:'H°f SO3 = –395,2 kJ mol,'H°f SO2 = –296,9 kJ mol'Hreaksi = 6'H°fproduk – 6'H°freaktan = {1×(–296,9 kJ mol) + 21× 0} – {1 × (–395,2 kJ mol)} = –296,6 kJ mol + 395,2 kJ mol = +98,6 kJ molJadi, penguraian SO3 sebesar +98,6 kJ mol.3. Menghitung 'Hreaksi menggunakan data energiikatanEntalpi dan kalor reaksi selain dapat ditentukan dengankalorimeter atau dengan cara hukum Hess, dapat puladitentukan dengan menghitung energi ikatan yang digunakanuntuk melepas atau membentuk suatu ikatan. Energi ikatan atauenergi dissosiasi merupakan energi yang diperlukan untukmemutuskan 1 mol ikatan molekul gas menjadi atom-atomnyadalam fase gas.ZatZatZat'Hof (kJ mol1)'Hof (kJ mol1)'Hof (kJ mol1)CH2Cl2(g)–82,0HI(g)25,94O(g)247,53C2H2(g)226,73H2O(g)–241,84O2(g)0C2H4(g)52,30H2O(l)–285,85O3(g)142,3C2H6(g)–84,68H2S(g)–20,17PCl3(g)–306,4C3H8(g)–103,85HCHO(g)–115,9PCl5(g)–398,9CaSO4(s)–1432,7He(g)0S8(s)0Cl(g)121,38Hg(g)60,84SO2(g)–296,90Cl2(g)0Hg(l)0SO3(g)–395,2C6H6(g)82,93I(g)106,61SO2Cl2(l)–389C6H6(l)49,04I2(g)62,26ZnO(s)–347,98ContohSumber: General Chemistry Hill J. W, Petrucci R. H, Mc Creary T. W, dan Perry S. S
59BBa b 2 TermokimiaHCl(g) o H(g) + Cl(g)'H =+ 431 kJEnergi ikatan HCl : E(H Cl) = + 431 kJ molH2(g) o H(g) + H(g)'H = 436 kJEnergi ikatan H2 :E(H H) = + 436 kJ molEnergi ikatan hidrogen tersebut dinamakan juga energi dissosiasimolekul hidrogen. Energi ikatan dari molekul yang beratombanyak tidak dapat diketahui secara langsung.1. Hitung energi ikatan atom karbon dan hidrogen dalamCH4, jika reaksi pengatoman diketahui sebagai berikut.CH4(g) o C(g) + 4H(g) 'H= + 1662 kJJawabDalam pengatoman satu mol metana mengalami 4 pemutusanikatan CH, berarti4 × E(CH) = 1662 kJSehingga energi ikatan CH: E(C---H) = 41662 = 415 kJJadi, energi ikatan atom karbon dalam CH4 sebesar 415 kJ.2. Berapa energi ikatan CC yang dihitung dari molekul C6H6jika diketahui Reaksi pengatoman sebagai berikut.C6H6 o 6 C(g) + 6H(g) 'H = +2924 kJJawab6 × E(CH) + E(CC) = + 2924 kJtelah diketahui bahwa E(CH ) sebesar 415 kJ mol, maka E(CC) = 2924 kJ mol – (6 × 416 kJ mol) = 428 kJ molJadi, energi ikatan atom karbon dengan atom karbon dalambenzena sebesar 428 kJ mol.Kalian dapat memperkirakan kalor reaksi dari suatu reaksidengan menggunakan bantuan energi ikatan rata-rata. Tabel 2.3menyajikan data energi ikatan rata-rata dalam kJ mol.Contoh
60MMa ri Belaja r Kimia SMA-MA Kelas XI IPA JILID 2Tabel 2.3 Energi ikatan rata-rata dalam kJ mol-1.Rumus menghitung entalpi dengan memakai energi ikatandapat dituliskan sebagai berikut.Perhatikan contoh di bawah ini.1. Hitung entalpi dari reaksi C2H4 (g) + H2(g)oC2H6(g).JawabReaksi tersebut jika dituliskan dalam bentuk rumus bangundiperolehDari rumus bangun tersebut terlihat bahwa mula-mula terjadipemutusan satu ikatan rangkap , satu ikatan H H danterbentuk satu ikatan C C dan dua ikatan C H.ContohHHHHH+HCCHHHHHHCC'Hreaksi = 6(energi ikatan reaktan) – 6(energi ikatan produk)IkatanEnergiIkatanIkatanEnergiIkatanIkatanEnergiIkatanBr – F237Cl – F253N – Br243Br – Cl218Cl – Cl243O – H464Br – Br193F – F159O – O142C – C348H – F565O = O498C = C611H – Cl431O – F190837H – Br364O – Cl203C – H414H – I297O – I234C – N305H – H436S – H339C = N615I – Cl208S – F327891I – Br175S – Cl253C – O360I – I151S – Br218C = O799N – H389S – S2661072N – N163S = S418C – F485N = N418S = O323C – Cl339946Si – H323C – Br276N – O222Si – Si226C – I240N – F272Si – C301C – S259N – Cl200Si – O368C CC NC ON NSumber: General Chemistry Hill J. W, Petrucci R. H, Mc Creary T. W, dan Perry S. SCC
61BBa b 2 TermokimiaDiketahui bahwa:E(C ==C): 611 kJ molE(H – H ) : 436 kJ molE(C–H): 414 kJ molE(C – C): 348 kJ molMaka entalpi ('H) dapat dihitung sebagai berikut.'Hreaksi= 6(energi ikatan reaktan) – 6(energi ikatan produk)= {E(C ==C) + (4 × E(C – H )) + E(H–H) } – {E(C – C) + (6 × E(C – H ))}= E(C ==C)+ E(H – H ) – E(C – C) – (2 × E(C – H ))= {611 + 436 – 348 – (2 × 414)}kJ mol= – 129 kJ molJadi, entalpi reaksi gas etena dengan gas hidrogen sebesar– 129 kJ mol.2. Gunakan data energi ikatan untuk menghitung 'Hreaksi darireaksi berikut ini.C2H2(g) + C2H6(g) o 2C2H4(g)Jawab'Hreaksi= 6(energi ikatan reaktan) – 6(energi ikatan produk)={E(C { C) + (2 × E(C – H )) + (E(C–C) + 6×E(C – H) ) – 2 (E(C == C) + 4×E(C – H )}= ( 1 × 837 + 2 × 414) + (1 × 348 + 6 × 414) – 2(1 × 611 + 4 ×414)kJ mol= (1665 + 2832 – 4534) kJ mol= – 35 kJ molJadi, 'Hreaksiyang diperoleh sebesar –37 kJ mol.Kerjakan di buku latihan kalian.1. Sebanyak 1 gram propana (C3H8) dibakar dengan oksigenberlebih dalam kalorimeter. Kalor yang dilepas menyebabkankenaikan suhu kalorimeter dari 25 °C menjadi 25,54 °C. Jikakapasitas kalor kalorimeter adalah 97 kJ °C1, maka tentukana. kalor reaksi,b.'H untuk pembakaran 1 mol propana (Ar C = 12, H = 1),c. persamaan termokimia pembakaran 1 mol propana.2. Dengan menggunakan data energi ikatan, tentukan 'Hpenguraian oktana (C8H18) sesuai reaksi berikut.C8H18(g) o C4H8(g) + C4H10(g) (persamaan reaksi belum setara)
62MMa ri Belaja r Kimia SMA-MA Kelas XI IPA JILID 2Tahukah KalianTahukah Kalian??Diperkirakan paling lambat tahun 2013 dunia akan memasukiera nano teknologi, yaitu suatu teknologi yang dihasilkan daripemanfaatan sifat-sifat molekul atau struktur atom apabilaberukuran nano meter. Aplikasinya sudah mulai terbukti.Jepang lewat perusahaan elektronika terkemukanya NEC,kembali meluncurkan benda terkecil di dunia. NEC yangbekerjasama dengan Departemen Teknologi Jepang danUniversitas Meijo berhasil menyelesaikan pembuatan sel bahanbakar mini pada akhir tahun 2001. Proyek yang dipimpin olehProffesor N Iijima berhasil menggantikan elektrode karbon aktifyang selama ini dipakai dengan CNT (Carbon Nano Tube).Saat ini sel bahan bakar merupakan andalan sumber energiyang bebas polusi dan dapat diperbaharui, tidak sepertihalnya dengan bahan bakar fosil atau minyak bumi. Sel bahanbakar merupakan rangkaian sel yang berisi gas hidrogen (H2)dan gas oksigen (O2). Dengan dihubungkan dengan elektroda,maka terjadi reaksi antara gas oksigen dan gas hidrogenmenjadi air (H2O). Akibat reaksi tersebut akan dihasilkan kaloratau energi yang seterusnya energi tersebut akan dapat dipakaiuntuk berbagai keperluan.H2(g) + O2(g)H2O(l) + x kkalTenaga listrik dihasilkan dari reaksi kimia antara hidrogendan oksigen tersebut. Sistem ini ramah lingkungan karenalimbahnya hanya berupa air, efisiensi tinggi, tidak bising, dantransportable. Artinya dapat digunakan pada kendaraanbermotor, ponsel, komputer, alat rumah tangga, maupunpembangkit listrik.Sudah terbukti bahwa sel bahan bakar dapat dipakai padatelepon genggam, laptop, dan alat-alat elektronik lain tanpamenggunakan kabel. Sel bahan bakar juga sangat efisien untukmembantu menghasilkan gambar-gambar bergerak danaplikasi lain yang membutuhkan energi tinggi pada barang-barang elektronik. Penemuan CNT tersebut semakin membukapeluang untuk mewujudkan pembuatan semikonduktor,monitor dispaly yang sangat tipis, juga material yang superkuat dan ringan.Sumber : http:www.energi.lipi.go.id
63BBa b 2 TermokimiaKerjakan di buku latihan kalian.1. Pembakaran 1,62 gram naftalena(C10H8(s)) di dalam kalorimeterterjadi sempurna dan suhu mening-kat 8,44 °C. Jika kalor pembakarannaftalena –5156 kJ mol C10H8,maka tentukan kapasitas kalorkalorimeter tersebut.2. Dalam suatu eksperimen 50 mLammonium hidroksida 1,5 Mdireaksikan dengan 50 mL larutanasam nitrat 1,5 M. Suhu awalkedua larutan itu adalah 30 °C,suhu akhir setelah bereaksidiperoleh 39,6 °C. Jika kemolarankedua larutan 1,5 M, maka berapapanas penetralannya?3. DiketahuiC3H8 (g) + 5O2 (g) o 3CO2 (g) +4H2O (l)'H° = –2219,9 kJC(s) +O2(g) oCO2(g)'H° = –393,5 kJH2(g) +21O2 (g) o H2O(l)'H° = –285,8 kJTentukan 'H° reaksi untukpersamaan reaksi berikut.3C(s) + 4H2(g) o C3H8(g)24. Kloroform (CCl4) merupakanpelarut komersil. Klorofom diperolehdari reaksi antara gas klor (Cl2)dengan senyawa karbon. Tentukan'H° untuk reaksi berikut.CS2(l) + 3Cl2(g) o CCl4 (l) + S2Cl2(l)Gunakan data di bawah ini.CS2(l) + 3O2(g) o CO2(g) +2SO2(g)'H° = –1077 kJ2S(s) + Cl2(g) o S2Cl2(l)'H° = –58,2 kJC(s) + 2Cl2(g) o CCl4 (l)'H° = –135,4 kJS(s) + O2 (g) o SO2 (g)'H° = –296,8 kJSO2 (g) + Cl2 (g) o SO2Cl2 (l)'H° = +97,3 kJC (s) + O2 (g) o CO2 (g)'H° = –393,5 kJCCl4(l) + O2(g) o COCl2(g) + Cl2O(g)'H° = –5,2 kJ5. Persamaan reaksi hidrogenasi 1,3-butadiena menjadi butana dapatdituliskan sebagai berikut.C4H6(g) + 2H2(g) o C4H10(g)Hitung 'H° reaksi dengan meng-gunakan energi ikatan.
64MMa ri Belaja r Kimia SMA-MA Kelas XI IPA JILID 21. Termokimia adalah ilmu yang mempelajari tentangperubahan-perubahan panas reaksi dalam reaksi kimia.Panas reaksi tersebut dikenal dengan nama entalpi. Besarentalpi akan sama dengan kalor yang dikeluarkan ataudiserap jika dilakukan pada tekanan tetap.2. Reaksi eksoterm adalah reaksi yang mengeluarkan panas.3. Reaksi endoterm adalah reaksi yang memerlukan panas.4. Ada beberapa jenis entalpi, yaitu entalpi pembentukan,entalpi pembakaran, entalpi pengatoman, entalpipelarutan, entalpi peleburan, dan sebagainya.5. Entalpi dapat diukur dan dihitung melalui beberapa cara,yaitua. dari eksperimen dengan memakai alat kalorimeter,b.secara teoritis berdasarkan hukum Hess,c.dengan menghitung energi ikatan untuk melepas ataumembentuk suatu ikatan.
65BBa b 2 TermokimiaA. Jawab pertanyaan di bawah ini dengan benar pada buku latihan kalian.1. Kalor pembakaran silosa (C5H10O5(s))diukur dengan kalorimeter. Datayang diperoleh adalah sebagaiberikut.-massa silosa yang dibakar:1,183 g-kapasitas kalor kalorimeter:4,728 kJ °C-suhu kalorimeter sebelumpembakaran: 23,29 °C-suhu kalorimeter setelahpembakaran: 27,19 °CHitung kalor pembakaran silosadalam kilo Joule per mol.2. 0,75 g KCl dicampur dengan 35 gH2O di dalam cangkir styrofoamdan diaduk sampai larut sempurna.Suhu larutan turun dari 24,8 °Cmenjadi 23,6 °C. (C = 4,728 kJ g–1 °C–1)a. Apakah terjadi reaksi endotermatau eksoterm?b. Hitung kalor larutan KCldalam kilo Joule per mol.3. Entalpi pembentukan standar gasamonia (NH3) adalah –46,11 kJ mol.Hitung 'H°untuk reaksi berikut.32NH3(g) o31N2(g) + H2 (g)4. Diketahui energi ikatan rata-rata :C – C = 83,1kkal molC = N = 210,0 kkal molC – H = 99,3 kkal molC – N = 69,7 kkal molC {N = 104,2 kkal molN – H = 93,4 kkal mol+– H = 103,92 kkal molHitung 'H° reaksi :C2H5 – C { N + 2H2o C2H5 – CH2 – NH25. Diketahui reaksi :C(s) + O2(g)oCO2(g) 'H = –393,5 kJ2CO(g) + O2(g)o2CO2(g) 'H = –221 kJTentukan kalor reaksi pemben-tukan 2 mol CO.B. Pilih salah satu jawaban yang paling tepat pada buku latihan kalian.1. Jika diketahui :H2(g) + Br2(g) o 2HBr(g)'H = –72 kJ, maka untuk dapatmenguraikan 11,2 dm3 (pada STP)gas HBr menjadi H2 dan Br2 diper-lukan kalor sebanyak ... kJ.a. 9d. 72b. 18e. 144c. 362 .Entalpi pembakaran C2H4 = a kJ mol.Jika entalpi pembentukan CO2 danH2O berurut-urut ialah b kJ mol danc kJ mol, maka entalpi pembentukanC2H4(g) adalah ... kJ mol.a.a – b + cb.a – b– cc.a – 2b + 2cd.a + 2b + 2ce.–a + 2b + 2c
66MMa ri Belaja r Kimia SMA-MA Kelas XI IPA JILID 23. Jika diketahui :C(intan) + O2(g)oCO2(g)'H = –394,1 kJC(grafit) +O2(g)oCO2(g)'H = –396,0 kJMaka 'H untuk reaksi C(grafit) oC(intan) adalah ... kJ.a. + 1,9d. – 1,9b. + 0,95e. + 790c. – 7904. Jika diketahui :Menurut hukum Hess diperoleh ....a.'H1 + 'H2 = 'H3 – 'H4b.'H1 + 'H2 = 'H4 – 'H3c.'H4 = 'H1 + 'H2 + 'H3d.'H4 = 'H1 + 'H2 – 'H3e.'H3 = 'H4 – 'H1 + 'H25. Dalam suatu reaksi kimia dibe-baskan energi sebesar 2,73 kJ yangdigunakan untuk memanaskan 50 mLair. Jika suhu mula-mula 29 oCdan berubah menjadi (29 + t) oCmaka harga t adalah ... (kalorjenis air = 4,2 J g1 oC1).a. 3,25d. 26b. 6,50e. 65c. 136. Jika diketahui 'H pembentukangas karbon dioksida, uap air, dangas propana berurut-urut adalah–94,1 kkal; –57 kkal; –24,8 kkal,maka banyaknya panas yangdibebaskan pada pembakaran 1gram gas propana adalah ... kkal.a. 11,1d. 22,2b. 122,2e. –428,5c. 183,37. Diketahui :'H°f CO2 = – 344 kJ mol'H°f H2O = – 286 kJ mol'H°f CH3OH = – 284 kJ molPerubahan entalpi pada reaksiCH3OH + O2o CO2 + H2O (belumsetara) adalah ... kJ.a. – 346d. – 1264b. – 632e. – 1828c. – 9148. Diketahui energi ikatan :N – H : 351 kJ molN { N : 945 kJ molH – H : 433 kJ molKalor penguraian NH3 menurut reaksi2NH3o N2 + H2, adalah ... kJ.a. – 97d. + 194b. + 97e. – 896c. – 1949. Perhatikan gambar siklus berikut.Dari diagram tersebut harga xadalah ... kJ.a. – 203d. + 406b. + 203e. – 812c. – 406jjj'H4'H1'H2'H3A + BC + DR + Si2S(s) + 3O2(g)2SO2(s) + O2(g)2SO3(g)hhi'H = 796 kJ'H = 593 kJ'H = x
67BBa b 2 Termokimia10. Serbuk NH4Cl dimasukkan ke dalamkrus bertutup yang berisi serbukCa(OH)2. Reaksi ditandai dengantimbulnya gas berbau tak sedap dandisertai dengan penurunan suhu.Yang disebut dengan sistem padaperistiwa tersebut adalah ....1. serbuk NH4Cl2. krus bertutup3. serbuk Ca(OH)24. penurunan suhua. 1, 2, dan 3b.1 dan 3c.2 dan 4d. 4 sajae.Semua benar11. Apabila 100 mL larutan NaOH 1 Mdireaksikan dengan 100 mL larutanHCl 1 M dalam sebuah bejana,ternyata suhu larutan naik dari 29 oCmenjadi 37 oC. Jika kalor jenis larutandianggap sama dengan kalor jenisair = 4,2 J g1 oC1, maka perubahanentalpi reaksiNaOH(aq) + HCl (aq) oNaCl(aq) + H2O(l) adalah ... kJ.a. –4,50d. –7,14b. –5,46e.–8,23c.–6,7212. Diketahui reaksi :2C2H2 (g) + 5O2(g)o4CO2(g) + 2H2O(l)'H= –2600 kJJika entalpi pembentukan CO2 danH2O masing-masing –393,5 kJ moldan –286 kJ mol, maka entalpipembentukan C2H4 adalah ... kJ mol.a. –227d. +227b. –302e.+452c.–45213. Diketahui persamaan termokimia:H2(g) + 12 O2(g) o H2O(l)'H = –242 kJKalor reaksi untuk menguraikan36 gram air (Ar H=1, O=16)adalah ... kJ.a. –484d. +121b. –242d. +484c.–12114. Diketahui entalpi reaksi peng-uraian HBr adalah –36,2 kJ mol.Energi ikatan rata-rata H–H danBr–Br masing-masing 431 kJ moldan 188 kJ mol, maka energiikatan H–Br adalah ... kJ mol.a. –546,60d. +273,3b. –273,3e.+546,6c.+136,6515. 1500 gram urea (CO(NH2)2) dibuatatas dasar reaksiCO2(g) + 2NH3 (g) o CO(NH2)2(s)+ H2ODari data kalor pembentukanberikut.CO2(g) : 'Hf° = –94,05 kkal molNH3(g) : 'Hf° = –11,04 kkal molH2O(g) : 'Hf° = –57,80 kkal molCO(NH2)2(s) : 'Hf° = –79,63 kkalmol-1maka 'H° dari proses pembuatanurea tersebut adalah ... kkal.a. –532,5d. –3195,0b. –1102,5e.–808,5c.–726,116. Pada reaksi:C2H5OH(l) + 3O2(g) o2CO2(g)+3H2O(l)'H = –1380 kJ
68MMa ri Belaja r Kimia SMA-MA Kelas XI IPA JILID 2Jika entalpi pembentukan CO2dan H2O masing-masing adalah–394 kJ mol dan –286 kJ mol,maka entalpi pembentukan C2H5OHadalah ... kJ mol.a. –264d. +264b. –125e.+285c.+12517. Jika energi ikatan C-Cl akanditentukan dengan melakukanreaksi adisi berikut.H2=CH2(g)+HCl(g)oCH3CH2Cl(g)'H° = –10 kkalmaka energi ikatan C-Cl dalamkkal moladalah ....a. 70d. 91b.7 8e.100c.8418. DiketahuiCH4(g)+2O2(g)oCO2(g)+2H2O(g)'H° = –802 kJCH4(g)+CO2(g)o2CO(g)+2H2(g)'H° = +247 kJCH4(g)+H2(g)oCO(g)+3H2(g)'H° = +206 kJPerubahan entalpi reaksi pem-bentukan gas hidrogen menurutreaksiCH4(g)+12O2(g)oCO(g)+2H2(g)adalah ... kJ.a. 35,8d. –53,8b. –35,8e.38,5c.–38,519. Dalam suatu proses di mana sistemmelakukan kerja sebesar 60 kkal,sistem tersebut mengalami penurun-an energi dalam sebesar 30 kkal.Kalor dari proses tersebut adalah... kkal.a. 90d. –60b.–30e.3 0c.6020. Ali menggunakan 1,35 gramglukosa untuk memanaskan 200mL air. Reaksi yang terjadi.C6H12O6(s) + 6O2(g)o6CO2(g) + 6H2O(l)'H° = –2500 kJJika diasumsikan semua kalordipindahkan ke dalam air, makakenaikan suhu air adalah ....a. 22,72 °Cd. 23,32 °Cb. 22,32 °Ce.20,32 °Cc.21,32 °C