Halaman
97Kesetimbangan KimiaKesetimbangan KimiaDok. PIMPengisian aki merupakan salah satu aktivitas yang sering dilakukan di bengkel. Tahukah kalian, bagaimana reaksi kimia yang terjadi saat pengisian aki? Reaksi tersebut berjalan dua arah, sehingga tercapai kes-etimbangan pada kondisi tertentu. Bagaimanakah kondisi yang dimaksud? Apa sajakah faktor-faktor yang memengaruhi pergeseran kesetimbangan? Agar kalian tidak tambah penasaran, cermatilah uraian dalam bab ini. Bab V
Kimia Kelas XI98KataKunci• Kesetimbangan reaksi• Tetapan kesetimbangan• Harga Kc• Harga Kp• Derajat disosiasi• Proses kontakSuatu reaksi kimia dikatakan setimbang, jika jumlah unsur-unsur pereaksidan hasil reaksi adalah sama. Kesetimbangan dalam reaksi kimia meliputi kesetimbangan dinamis, homogen, dan heterogen. Dalam kesetimbangan tersebut berlaku tetapan kesetimbangan yang dinyatakan dengan Kc dan Kp. Terbentuknya kesetimbangan reaksi dipengaruhi oleh beberapa fak-tor. Faktor-faktor itu bisa digunakan untuk menentukan arah pergeseran kesetimbangan reaksi. Prinsip kesetimbangan reaksi tidak hanya kita temui dalam bidang studi kimia saja, tetapi juga di bidang industri. Salah satu prinsip yang dipakai yaitu pemilihan suhu optimum dalam memproduksi bahan-bahan kimia. Sehingga produk yang dihasilkan mempunyai nilai ekonomis yang tinggi.A. Kesetimbangan DinamisJika kita mereaksikan larutan asam klorida (HCl) dengan larutan na-trium hidroksida (NaOH), maka akan dihasilkan larutan natrium klorida (NaCl) dan air (H2O). Reaksi yang terjadi antara larutan HCl dan NaOH adalah sebagai berikut.HCl(aq) + NaOH(aq)NaCl(aq) + H2O(l)Bila dipanaskan sampai jenuh, larutan NaCl dari hasil reaksi di atas akan berubah menjadi kristal putih yang rasanya asin. Tetapi, jika kalian mereaksikan kristal putih tersebut dengan air, maka tidak akan terbentuk asam klorida (HCl) dan natrium hidroksida (NaOH). Reaksi tersebut dinamakan reaksi satu arah (irreversible), karena hasil reaksi (produk) tidak dapat diubah kembali menjadi pereaksi (reaktan). Bagaimana cara kita mengidentifikasi bahwa suatu reaksi berlangsung satu arah? Kalian ingin tahu caranya, bukan? Perhatikan ciri-ciri reaksi satu arah berikut.1. Antara pereaksi dan hasil reaksi dihubungkan dengan satu arah anak panah ()2. Reaksi berlangsung tuntas. Maksudnya, reaksi akan berhenti bila salah satu atau semua pereaksi habis.3. Zat hasil reaksi tidak dapat diubah kembali menjadi pereaksi.Selain reaksi di atas, kita dapat mengambil contoh reaksi lain. Misal-nya, reaksi antara larutan timbal nitrat (Pb(NO3)2) yang berwarna putih dengan larutan natrium iodida (NaI) yang jernih. Hasil reaksi menunjuk-kan terbentuknya endapan berwarna kuning dari timbal iodida (PbI2) dan larutan natrium nitrat (NaNO3), yang dapat dituliskan dalam persamaan reaksi berikut.Pb(NO3)2(aq) + 2 NaI(aq)PbI2(s) + NaNO3(aq) ....1) putih kuningBila direaksikan dengan NaNO3 berlebih, endapan PbI2 yang ter-bentuk dari reaksi di atas akan kembali menjadi larutan Pb(NO3)2 yang berwarna putih dan larutan NaI. Perhatikan reaksi berikut.Suatu gas yang ditahan oleh sebuah piston di dalam sebuah silinder.Proses ekspansi gas yang ir-reversible (reaksi satu arah) adalah sebagai berikut.a) Keadaan awal dengan volume V1.b) Gas tidak berada dalam kesetimbangan disebab-kan turbulensi, tekanan, dan suhu tidak dapat ditentukan.c) Keadaan akhir dengan volume V2.(a)(b)(c)Oxtoby, 2001, hlm. 191
99Kesetimbangan KimiaPbI2(s) + 2 NaNO3(aq)Pb(NO3)2(aq) + 2 NaI(aq) ......2) kuning putih Berdasarkan hasil reaksi pada reaksi 1 dan 2, diketahui bahwa pereaksi dapat berubah menjadi hasil reaksi, dan sebaliknya. Oleh karena itu, reaksi 1 dan 2 disebut reaksi bolak-balik (reversible). Persamaan reaksinya yaitu:Pb(NO3)2(aq) + 2 NaI(aq)PbI2(s) + 2 NaNO3(aq)Adapun ciri-ciri reaksi bolak-balik adalah sebagai berikut.1. Antara pereaksi dan hasil reaksi dihubungkan dengan dua arah anak panah ()2. Reaksi ke kanan disebut reaksi maju, sedangkan reaksi ke kiri disebut reaksi balik.Pada reaksi bolak-balik, reaksi maju mempunyai laju reaksi yang di-lambangkan dengan r1. Sementara itu, laju reaksi pada reaksi balik dilam-bangkan dengan r1. Jika reaksi bolak-balik mencapai suatu keadaan, saat r1 = r2, maka dapat disimpulkan bahwa reaksi tersebut mencapai keadaan setimbang, sehingga disebut reaksi kesetimbangan. Pada saat mencapai keadaan setimbang, reaksi dianggap selesai karena tidak terjadi perubahan yang dapat dilihat dengan mata, misalnya konsen-trasi dan warna. Tetapi, secara mikroskopis, reaksi tersebut berlangsung terus menerus dan tidak berhenti. Maksudnya, pereaksi di sebelah kiri selalu membentuk hasil reaksi di sebelah kanan, dan sebaliknya. Keadaan itu berlangsung terus menerus dengan laju yang sama, sehingga dapat di-katakan bahwa reaksi tersebut mengalami kesetimbangan dinamis.Kalian bisa menemukan contoh kesetimbangan dinamis dalam ke-hidupan sehari-hari. Misalnya, orang yang sedang menaiki tangga eskalator yang bergerak turun. Jika kecepatan naiknya orang tersebut sama dengan kecepatan turunnya eskalator, maka dikatakan mengalami ke setimbangan dinamis.Selain contoh di atas, kita bisa memerhatikan peristiwa lain yaitu pemanasan air dalam wadah tertutup. Jika air sudah mendidih dan me-nguap, maka uap air berubah kembali menjadi air. Jika kecepatan terben-tuknya uap air sama dengan kecepatan terbentuknya air dari uap air, maka termasuk kesetimbangan dinamis. Perhatikan reaksi berikut.H2O(l)H2O(g)Suatu reaksi bolak-balik dapat berlangsung dalam berbagai wujud. Berdasarkan wujud zat yang terlibat dalam reaksi, reaksi kesetimbangan dibedakan menjadi dua, yaitu: 1. Kesetimbangan homogenArtinya, seluruh zat yang terlibat dalam persamaan reaksi mempunyai wujud sama. Misalnya,a. Kesetimbangan antara gas-gas N2(g) + 3 H2(g)2 NH3(g)Kesetimbangan reaksi banyak terjadi dalam tubuh organisme sehingga organ-isme tersebut dapat hidup dengan baik. Misalnya, keasaman dan kebasaan darah dipertahankan dalam batas tertentu oleh bebera-pa reaksi yang berlawanan. Selain itu, kesetimbangan reaksi juga dilibatkan dalam proses fotosintesis pada tumbuhan.Keenan, dkk., 1998, hlm. 556Gambar 5.2Uap air akan berubah kem-bali menjadi air.Gambar 5.1 Seorang wanita sedang menaiki tangga eskalator yang bergerak turun.quatramaran.ensDok. PIM
Kimia Kelas XI100b. Kesetimbangan antara ion-ion dalam larutan Fe3+(aq) + SCN-(aq) Fe(SCN)2+(aq)2. Kesetimbangan heterogenArtinya, zat-zat yang terlibat dalam persamaan reaksi mempunyai wujud berbeda-beda. Misalnya,a. CaO(s) + SO2(g)CaSO3(s)b. Fe3O4(s) + 4 CO(g) 3 Fe(s) + 4 CO2(g)Pada saat terjadi kesetimbangan reaksi, ada beberapa kemungkinan perubahan konsentrasi pada pereaksi dan hasil reaksi. Beberapa kemung-kinan yang terjadi pada kesetimbangan P + Q R + S dapat kalian pelajari pada Gambar 5.3 berikut.Pada gambar 5.3, diketahui 3 kemungkinan yang terjadi pada pereak-si dan hasil reaksi saat tercapai keadaan setimbang, yaitu:1. Konsentrasi hasil reaksi lebih besar daripada konsentrasi pereaksi (Gambar 5.3a)2. Konsentrasi hasil reaksi lebih kecil daripada konsentrasi pereaksi (Gambar 5.3b)3. Konsentrasi hasil reaksi sama dengan konsentrasi pereaksi (Gambar 5.3c)Dari Gambar 5.3 juga terlihat bahwa pada saat setimbang, jumlah pereaksi dan hasil reaksi adalah konstan, sehingga perbandingannya juga konstan. Bagaimana bentuk perbandingan tersebut? Kalian akan mendapatkan jawabannya dengan mempelajari subbab berikutnya. Tetapi sebelum itu, jawablah soal-soal berikut.Gambar 5.3 Grafik kemungkinan keadaan pereaksi dan hasil reaksi pada saat tercapai keadaan setimbang.(a)(b)(c)
101Kesetimbangan KimiaB. Tetapan KesetimbanganDalam keadaan setimbang, perbandingan konsentrasi pereaksi dan hasil reaksi tergantung pada suhu dan jenis reaksi kesetimbangan. Cato Maximilian Guldberg dan Peter Waage, dua ahli kimia dari Norwegia, menyatakan bahwa dalam reaksi kesetimbangan berlaku hukum kese-timbangan.Bunyi Hukum Kesetimbangan:Dalam keadaan setimbang pada suhu tertentu, hasil perkalian konsentrasi hasil reaksi dibagi perkalian konsentrasi pereaksi yang masing-masing dipangkatkan koefisiennya mempunyai nilai konstan. Sementara itu, tetapan kesetimbangan berdasarkan konsentrasi (Kc) adalah hasil perkalian konsentrasi hasil reaksi dibagi perkalian konsentrasi pereaksi yang masing-masing dipangkatkan koefisiennya.Dalam kesetimbangan homogen, rumusan Kc dihitung dari konsen-trasi semua zat yang terlibat dalam reaksi. Perhatikan reaksi berikut.pA(g) + qB(g)rC(g) + sD(g)Untuk menghitung besar Kc pada kesetimbangan homogen, dipergu-nakan rumus berikut. Kc =CDABrspq[][][][]Sedangkan untuk kesetimbangan heterogen, rumusan Kc dihitung dari:1. Untuk campuran gas dengan padat, yang diperhitungkan hanya zat yang berfasa gas.2. Untuk campuran larutan dengan padat, yang diperhitungkan hanya larutan saja.Berdasarkan uraian di atas, kalian tentu sudah bisa menentukan harga Kc, bukan? Agar kalian dapat menghitung harga Kc dengan tepat, perhati-kan contoh berikut.Uji KompetensiJawablah pertanyaan-pertanyaan berikut.Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut.1. Jelaskan pengertian reaksi satu arah (irre-versible) dan reaksi bolak-balik (reversible) beserta contohnya.2. Sebutkan ciri-ciri reaksi satu arah (irreversible) dan reaksi bolak-balik (reversible).3. Bagaimana kita bisa mengetahui bahwa suatu reaksi telah mencapai kesetimbangan dinamis?4. Berdasarkan wujud zat yang terlibat dalam reaksi, reaksi kesetimbangan dibedakan menjadi dua. Sebutkan dan jelaskan jawaban kalian.5. Dari reaksi-reaksi berikut, manakah yang termasuk kesetimbangan homogen dan heterogen? a. SO2(g) + O2(g) 2 SO3(g)b. CaCO3(s) + CaO(s) CO2(g)c. NO2(g) + CO(g) NO(g) + CO2(g)
Kimia Kelas XI102Contoha. 5 CO(g) + I2O5(s)I2(g) + 5 CO2(g)Kc = [I ] [CO ] [CO]2255b. 2 NaHCO3(s)Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(g)Kc = [CO2] [H2O]c. H2O(l)H2O(g)Kc = [H2O]d. Pada suhu 200 °C, dalam ruang yang bervolume 1 liter terdapat sistem kesetimbangan berikut. 2 HI(g)H2(g) + I2(g)Jika pada kesetimbangan terdapat 0,01 mol H2 dan 0,01 mol I2, ten-tukan harga Kc dari reaksi tersebut.Penyelesaian:Diketahui: Mol H2 = 0,01 molMol I2 = 0,01 molDitanyakan: Harga Kc.Jawab: Kc = [0,01][0,01][0,02]2MMM =104.10-4-4= 0,25. Jadi, harga Kc reaksi di atas adalah 0,25.C. Faktor-Faktor yang Memengaruhi Pergeseran KesetimbanganSuatu sistem kesetimbangan dapat berubah, jika mendapat pengaruh dari luar. Perubahan tersebut bertujuan untuk mencapai kesetimbangan baru, sehingga disebut pergeseran kesetimbangan. Hal ini sesuai dengan hasil penelitian yang dilakukan oleh Henry Louis Le Chatelier.Uji KompetensiJawablah pertanyaan-pertanyaan berikut.Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut.1. Tentukan harga Kc untuk reaksi-reaksi berikut.a. N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g)b. 2 HI(g) H2(g) + I2(g)c. H2(g) + S(g) H2S(g)2. 0,3 mol HI dimasukkan ke dalam labu 1 liter. Setelah mencapai kesetimbangan, I2 yang terben-tuk sebanyak 0,6 mol. Reaksi yang terjadi yaitu: 2 HI(g)H2(g) + I2(g)Hitunglah tetapan kesetimbangan untuk reaksi di atas.3. Perhatikan reaksi kesetimban-gan berikut. N2O4(g) 2 NO2(g)Dalam ruang 1 liter, dimasukkan 0,2 mol NO2. Jika tetapan kesetimbangan reaksi di atas adalah 0,1, hitunglah jumlah mol N2O4.
Kimia Kelas XI104Dengan melakukan percobaan di atas, kalian tentu telah mengetahui beberapa faktor yang memengaruhi pergeseran kesetimbangan, bukan? Nah teman-teman, agar pemahaman kalian terhadap materi semakin me-ningkat, simaklah uraian berikut.1. Pengaruh Konsentrasi terhadap KesetimbanganBerdasarkan percobaan di atas, kalian mengetahui bahwa perubahan konsentrasi memengaruhi pergeseran kesetimbangan. Perubahan konsen-trasi terjadi karena konsentrasi pereaksi ditambah atau dikurangi. Apa-bila konsentrasi pereaksi ditambah, reaksi bergeser ke kanan atau ke arah produk. Sedangkan jika konsentrasi pereaksi dikurangi, reaksi bergeser ke arah kiri atau ke arah pereaksi, sehingga konsentrasi pereaksi bertambah.ContohN2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g)Jika konsentrasi N2 dan H2 ditambah, maka kesetimbangan bergeser ke arah NH3 (kanan). Sebaliknya, jika konsentrasi N2 dan H2 dikurangi, ke-setimbangan bergeser ke arah N2 dan H2 (kiri), sehingga konsentrasi N2dan H2 bertambah dan terbentuk kesetimbangan baru.Tabung 1 tidak ditambah apapun (digunakan sebagai pembanding).Tabung 2 ditambah 1 tetes FeCl3 (ion Fe3+).Tabung 3 ditambah 1 tetes KSCN (ion SCN-).Tabung 4 ditambah kristal Na2HPO4.Tabung 5 ditambah 5 mL air.E. Hasil PercobaanTuliskan hasil pengamatan pada tabel berikut.Tabung ReaksiPerlakuan Pengamatan12 345Air 50 ml + 4 tetes FeCl3 + 4 tetes KSCNTabung 2 + 1 tetes FeCl3Tabung 3 + 1 tetes KSCN0Tabung 4 + kristal Na2HPO4Tabung 5 + 5 ml air F. PembahasanAgar kalian lebih memahami tujuan perco-baan, jawablah pertanyaan berikut.a. Bagaimana warna larutan pada tabung 2,3, dan 4 dibandingkan war-na larutan pada tabung 1? Ke arah manakah kesetimbangan bergeser? b. Apakah terjadi perubahan warna pada tabung 5?G. KesimpulanDiskusikan hasil percobaan dengan teman-teman kalian, kemudian buatlah kesimpulan dari percobaan ini dan pre-sentasikan di depan kelas.
Kimia Kelas XI106D. Langkah Percobaan.E. Hasil PercobaanIsilah tabel berikut berdasarkan hasil pengamatan kalian.Tabung reaksi SuhuPengamatan12325 C0 C100 CTabung reaksi 1 dima-sukkan ke dalam gelas beker yang berisi air biasa.Tabung reaksi 2 di-masukkan ke dalam gelas beker yang berisi es batu.Tabung reaksi 3 dimasukkan ke dalam gelas beker yang berisi air panas.1. Buatlah gas NO2 dengan cara memasukkan kristal Pb(NO3)2 pada tabung reaksi, lalu tutupilah tabung dengan karet berlubang yang telah dipasangi pipa bengkok. Ujung pipa bengkok yang menghadap ke luar dimasukkan ke tabung reaksi yang lain untuk menampung gas NO2. 2. Panaskan tabung berisi Pb(NO3)2tersebut sampai terbentuk gas ber-warna coklat. 3. Bila tabung penampung gas sudah penuh berisi gas, ganti dengan tabung lain sehingga 3 tabung terisi gas semua. 4. Berilah perlakuan pada 3 tabung berisi gas sebagai berikut.a. Tabung 1 dimasukkan dalam gelas beker berisi air sebagai pembanding.b. Tabung 2 dimasukkan ke dalam gelas beker yang berisi es batu.c. Tabung 3 dimasukkan ke dalam ge-las beker yang berisi air mendidih.F. PembahasanSetelah melakukan percobaan, jawablah soal-soal berikut.a. Apa warna gas NO2 pada suhu 25 C (suhu kamar)?b. Bagaimana warna gas bila suhu diturunkan? Ke arah manakah kes-etimbangan akan bergeser?c. Bagaimana warna gas bila suhu dinaikkan? Ke arah manakah ke-setimbangan akan bergeser?G. KesimpulanDiskusikan hasil percobaan dengan teman-teman kalian, kemudian buatlah kesimpulan dari percobaan ini dan pre-sentasikan di depan kelas.
109Kesetimbangan KimiaJika tekanan diperbesar atau volume diperkecil, kesetimbangan akan bergeser ke arah jumlah koefisien yang kecil. Sebaliknya, jika tekanan diperkecil atau volume diperbesar, kesetimbangan akan bergeser ke arah jumlah koefisien yang besar. Tetapi, jika jumlah koefisien pereaksi sama dengan koefisien hasil reaksi, perubahan tekanan atau volume tidak akan menggeser kesetimbangan. Perhatikan contoh berikut.ContohX + 2 Y2 Z Berdasarkan reaksi di atas, diketahui bahwa jumlah koefisien pereaksi adalah 1 + 2 = 3, sedangkan jumlah koefisien hasil reaksi adalah 2. Dengan demikian, jika tekanan diperbesar atau volume diperkecil, kesetimbangan akan bergeser ke arah hasil reaksi (ke kanan). Sebaliknya, jika tekanan diperkecil atau volume diperbesar, kesetimbangan akan bergeser ke arah pereaksi (ke kiri).KilasBALIKSesuai Hukum Boyle, jika tekanan diperbesar berartivolumenya diperkecil. Sebaliknya, jika tekanan di-perkecil, berarti volumenya diperbesar. DiskusiUntuk menguji pemahaman kalian, kerjakan soal berikut.2 SO2(g) + O2(g)2 SO3(g)a. Jika tekanan diperkecil, ke arah manakah kesetimbangan akan bergeser? Jelaskan jawaban kalian.b. Jika volume diperkecil, bagaimana pergeseran kesetimbangannya?Diskusikan jawaban soal di atas dengan teman-teman kalian, lalu presen-tasikan di depan kelas. Uji KompetensiJawablah pertanyaan-pertanyaan berikut.Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut.1. Diketahui reaksi kesetimbangan sebagai berikut. SbCl3(g) + Cl2(g)SbCl5(g)a. Jika konsentrasi SbCl3 dan Cl2 ditambah, ke arah manakah kesetimbangan akan bergeser?b. Jika konsentrasi SbCl3 dan Cl2 dikurangi, ke arah manakah kesetimbangan akan bergeser? 2. Perhatikan reaksi berikut. 2 SO3(g) + O2(g)2 SO3(g)H = -45 kkala. Ke arah manakah reaksi akan bergeser, jika suhu dinaikkan?b. Ke arah manakah reaksi akan bergeser, jika suhu diturunkan?3. Pada kesetimbangan reaksi: N2(g) + 3 H2(g)2 NH3(g)a. Jika tekanan diperkecil, ke arah manakah ke setimbangan reaksi akan bergeser?b. Jika volume diperkecil, ke arah manakah kesetimbangan reaksi akan bergeser?4. Diketahui reaksi kesetimbangan sebagai berikut.CO(g) + 3 H2(g)CH4(g) + H2O(g)a. Jika tekanan diperbesar, ke arah manakah kesetimbangan akan bergeser?b. Jika volume diperbesar, ke arah manakah kesetimbangan akan bergeser?
Kimia Kelas XI110D. Kesetimbangan dalam IndustriPenerapan sistem kesetimbangan reaksi antara lain dilakukan dalam industri kimia. Agar industri tersebut menguntungkan secara ekonomi, maka diterapkan prinsip tertentu yaitu menghasilkan produk sebanyak-banyaknya dengan waktu sesingkat mungkin. Oleh karena itu, harus dihindari terjadinya reaksi bolak-balik, karena akan menyebabkan produk kembali lagi menjadi bahan baku, sehingga pabrik kimia mengalami keru-gian besar. Dengan demikian, faktor-faktor yang memengaruhi pergeseran kesetimbangan harus diperhatikan, agar pergeseran kesetimbangan selalu menuju ke arah terbentuknya produk. Bagaimana contoh penerapan sistem kesetimbangan dalam industri kimia? Simaklah penjelasannya baik-baik.1. Pembuatan amonia (NH3) menurut Proses Haber – BoschProses pembuatan amonia ditemukan oleh Karl Bosch dan Fritz Haber dibuat melalui reaksi sebagai berikut. N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g)H = -92 kJ Gas N2 pada reaksi di atas diperoleh dari udara, sedangkan gas H2diperoleh dari hasil reaksi gas alam dan air. Untuk menghindari reaksi bolak-balik, kesetimbangan reaksi harus diusahakan bergeser ke arah ter-bentuknya NH3. Sesuai Asas Le Chatelier, maka harus dilakukan usaha-usaha berikut.a. Memperbesar tekananKoefisien produk (NH3) lebih kecil daripada koefisien pereaksi (N2dan H2). Agar kesetimbangan selalu bergeser ke arah terbentuknya produk (NH3), maka tekanan harus diperbesar. Tekanan yang biasa digunakan adalah 150-300 atm.b. Menurunkan suhuReaksi ke kanan (ke arah terbentuknya produk) merupakan reaksi eksoterm. Supaya reaksi selalu bergeser ke kanan, suhu harus di-turunkan. Karena suhu rendah menyebabkan reaksi berlangsung lambat, maka dipilihlah suhu optimum, yaitu suhu 400–500 C. Pemilihan suhu optimum bertujuan memaksimalkan laju reaksi dan mencegah reaksi bergeser ke kiri.c. Menambahkan katalisKatalis yang digunakan yaitu Fe3O4 yang mengandung K2O, CaO, MgO, Al2O3, dan SiO2. Penggunaan katalis dimaksudkan agar reaksi ke kanan berlangsung cepat.Walaupun sudah diatur dengan maksimal, ternyata hanya 15% amo-nia yang bisa diambil. Sementara itu, 85% sisa amonia kembali lagi ke arah N2 dan H2 yang akan bereaksi lagi membentuk NH3. Secara seder-hana, proses pembuatan amonia digambarkan dalam skema berikut.Carl Bosch (1870-1940)Menerima hadiah Nobel karena perannya dalam menemukan dan mengem-bangkan metode-metode tekanan tinggi.Microsoft Encarta Premium 2006www.nobelpreis.orgwww.firstworldwar.comFritz Haber (1868-1934)Menerima hadiah Nobel karena berhasil mensintesis amonia dari unsur-unsurnya, yaitu nitrogen dan hidrogen.Microsoft Encarta Premium 2006
111Kesetimbangan KimiaGambar 3.17 Skema pembuatan gas amoniaAdapun kegunaan amonia di antaranya adalah untuk pembuatan pupuk urea, bahan peledak, dan asam nitrat (HNO3).2. Pembuatan Asam Sulfat (H2SO4)Asam sulfat merupakan bahan kimia yang banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Misalnya, sebagai bahan campuran dalam deterjen, cat, zat warna, fiber, plastik, industri logam, dan sebagainya.Dalam industri, pembuatan asam sulfat dikenal dengan proses kon-tak. Proses ini melalui beberapa tahap sebagai berikut.a) Belerang dibakar dengan oksigen menghasilkan belerang dioksida. Reaksi yang terjadi yaitu: S(s) + O2(g) SO2(g)b) Belerang dioksida (SO2) direaksikan dengan oksigen membentuk gas belerang trioksida. Reaksi yang terjadi yaitu: 2 SO2(g) + O2(g) 2 SO3(g)Reaksi di atas berlangsung sangat lambat, sehingga harus diberi katalis. Katalis yang digunakan adalah vanadium pentoksida (V2O5). Selain itu, reaksi harus terjadi pada suhu optimum (450 C).DiskusiUntuk memaksimalkan kualitas produk, pabrik-pabrik yang bergerak dalam industri kimia melakukan beberapa kebijakan. Salah satu kebijakan tersebut adalah memilih suhu optimum yang tepat, yaitu suhu 400–500 C. Selain itu, pabrik-pabrik juga memilih tekanan 150-300 atm, walaupun ada juga yang menggunakan tekanan mencapai 900 atm. Namun, pada tekanan yang sangat tinggi, hasil amonia biasa nya hanya 15-20% karena tetapan kesetimbangannya kecil. Untuk menanggulangi hal ini, pabrik yang memproduksi amonia meng-gunakan proses siklik. Nah, tugas kalian adalah mencari informasi tentang mekanisme proses siklik tersebut. Kalian bisa mendapatkannya dari inter-net dan buku-buku penunjang lainnya. Agar pengetahuan kalian semakin lengkap, diskusikan dengan teman-teman dan tuliskan hasil diskusi dalam 2 lembar kertas kuarto. Setelah itu, presentasikan di depan kelas. Salah satu perusahaan di Indonesia yang mempro-duksi asam sulfat terletak di Kabupaten Gresik, Propin si Jawa Timur. Melalui pembakaran belerang dan konsentrat tambang tembaga yang mengandung belerang (CuS), setiap tahun perusahaan tersebut mampu memproduksi 600.000 ton asam sulfat food grade. www.petrokimia-gresik.com
Kimia Kelas XI112c) Gas SO3 direaksikan dengan asam sulfat pekat menghasilkan asam disulfat atau asam pirosulfat (oleum). Perhatikan reaksi di bawah ini. H2SO4(l) + SO3(g)H2S2O7(l)d) Asam pirosulfat (H2S2O7) dilarutkan dalam air menghasilkan H2SO4. Persamaan reaksi yang terjadi: H2S2O7(l) + H2O(l)2 H2SO4(l)Agar lebih mudah memahami pembuatan asam sulfat dengan proses tersebut, perhatikan skema berikut. Gambar 4.8 Skema pembuatan asam sulfatE. Hubungan Kuantitatif antara Pereaksi dan Hasil ReaksiPada subbab sebelumnya, kalian telah mengetahui bahwa pada suhu tetap terdapat hubungan antara konsentrasi pereaksi dan hasil reaksi ter-hadap tetapan kesetimbangan (K). Kalian akan mengetahui harga tetapan kesetimbangan dengan memahami uraian berikut.1. Tetapan kesetimbangan berdasarkan konsentrasi (Kc) Harga K berdasarkan konsentrasi dinyatakan dengan Kc. Rumusan Kctergantung pada wujud zat dalam kesetimbangan reaksi. Nah, bagaimana cara menentukan harga Kc secara kuantitatif, jika diketahui konsentrasi pereaksi dan hasil reaksi? Kalian tentu masih ingat bahwa Tetapan ke-Uji KompetensiJawablah pertanyaan-pertanyaan berikut.Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut.1. Dalam industri kimia, mengapa harus dihindari terjadinya reaksi bolak-balik? 2. Gambarkan dan jelaskan skema pembuatan amonia dalam industri kimia.3. Pada proses pembuatan amonia, ada bebera-pa hal yang harus dilakukan agar kesetimbang-an bergeser ke arah terbentuknya amonia. Sebutkan dan jelaskan jawaban kalian.4. Jelaskan kegunaan amonia dan asam sulfat dalam kehidup-an sehari-hari.5. Dalam industri, proses pembuatan asam sulfat dikenal dengan proses kontak. Gambarkan dan jelaskan proses kontak tersebut.
113Kesetimbangan Kimiasetimbangan berdasarkan konsentrasi (Kc) adalah hasil perkalian konsen-trasi hasil reaksi dibagi perkalian konsentrasi pereaksi yang masing-masing dipangkatkan koefisiennya.Sebelum kalian menentukan harga Kc dari suatu reaksi, simaklah aturan-aturan berikut.a. Harga Kc bisa ditentukan setelah konsentrasi zat-zat dalam kes-etimbangan diketahui.b. Konsentrasi zat-zat selalu tertulis dalam satuan molar (mol L-1). Oleh karena itu, perhatikan volume tiap-tiap zat.c. Untuk zat-zat di ruas kiri berlaku hubungan sebagai berikut.Zat pada kesetimbangan = zat mula-mula – zat yang bereaksiSedangkan untuk zat-zat di ruas kanan berlaku hubungan sebagai berikut.Zat pada kesetimbangan = zat yang bereaksi pada ruas kiri (zat mula-mula biasanya tidak ada).d. Perbandingan mol pada kesetimbangan disesuaikan dengan koefisien tiap-tiap zat.Perhatikan tabel berikut, agar kalian semakin memahami cara perhi-tungan harga K pada tiap-tiap reaksi kimia.m A + n Bp C + q DMula-mulaBereaksisetimbangacgbdhefefa = mol zat A mula-mulab = mol zat B mula-mulac = mol zat A yang bereaksi (terurai)d = mol zat B yang bereaksi e = mol zat C yang terbentuk (sama dengan pada saat kesetimbangan) f = mol zat D yang terbentuk (sama dengan pada saat kesetimbangan)g = a – c = mol zat A pada kesetimbanganh = b – d = mol zat B pada kesetimbanganPerbandingan c : d : e : f sesuai dengan perbandingan m : n : p : q, sehingga harga c, d, e, dan f disebut jalur koefisien.Dalam menyelesaikan soal kesetimbangan menggunakan tabel di atas, perhatikan urutan langkah-langkah berikut.1. Masukkan mol zat yang diketahui dalam soal ke dalam tabel.2. Lengkapi jalur koefisien berdasarkan perbandingan koefisien (baris ke dua).3. Lengkapi mol zat-zat pada kesetimbangan (baris paling bawah).4. Mol zat-zat pada kesetimbangan dibagi volume tiap-tiap zat untuk memperoleh konsentrasi dalam molar.5. Gunakan rumus Kc.Contoh1. 0,2 mol HI dimasukkan dalam labu 1 liter dan terurai menjadi H2dan I2. Reaksi yang terjadi adalah:
Kimia Kelas XI114 2 HI(g) H2(g) + I2(g) Jika I2 yang terbentuk adalah 0,02 mol, hitunglah tetapan kes-etimbangan reaksi. Penyelesaian:Diketahui: Mol HI mula-mula = 0,2 mol Mol I2 terbentuk = 0,02 mol Volume = 1 literDitanyakan: Harga KcJawab: 2 HI(g)H2(g) + I2(g)Mula-mulaTeruraiSetimbang0,20,04 0,02 0,020,2-0,04 0,02 0,02= 0,06 Kc = [H ] [I ][HI]222Kc = (0,02) (0,02) (0,06) 2 = ... ... = . . . Jadi, harga Kc = . . .2. Dalam ruangan 5 liter, terjadi suatu reaksi sebagai berikut.A + 2 BAB2Jika diketahui tetapan kesetimbangan reaksi adalah ¼, berapa jumlah mol A yang harus dicampurkan dengan 4 mol B, agar meng-hasilkan 1 mol AB2? Jawab:Kita misalkan mol A mula-mula = xA + 2 BAB2Mula-mulaBereaksisetimbangx1x-142 4 - 2 = 2 11Konsentrasi zat-zat dalam setimbang: [A] = Χ−15M [AB2] = 15M [B] = 25M Dengan demikian, Kc = [AB ][A] [B]22 1/4 = 1/5(x-1)5 (2/5)2
Mol gas tersebutMol seluruh gas tekanan total×P . PP . PCpDqAmBn
Kimia Kelas XI116 mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)Kp = P . PP . PCpDqAmBnKc = [C] [D][A] [B]pqmnMasih ingatkah kalian dengan persamaan gas ideal, PV = nRT? Jika penentuan harga Kp dan Kc di hubungkan dengan persamaan gas ideal, maka:nv = PRT, dimana nv adalah konsentrasi zat Jadi, konsentrasi tiap-tiap zat dalam kesetimbangan adalah sebagai berikut. [A] = nVA = PRTA PA = [A] RT [B] = nVB = PRTB PB = [B] RT [C] = nVC = PRTC PC = [C] RT [D] = nVD = PRTD PD = [D] RTKp = [C] (RT) [D] (RT)[A] (RT) [B] (RT)ppqqmmnn = [C] [D][A] [B]pqmn RT(p+q)-(m+n) = Kc (RT)ngKeterangan: ng : jumlah koefisien ruas kanan – ruas kiriR : tetapan Rydberg ( 0,082 atm mol-1 K-1)T : suhu (Kelvin)Contoh1. Perhatikan reaksi berikut. N2(g) + 3 H2(g)2 NH3(g)Pada suhu 25 °C, harga Kp = 6,02.105. Tentukan harga Kc pada suhu tersebut. Penyelesaian:Diketahui : Harga Kp = 6,02 .105Ditanyakan : Harga KcJawab: ng = 2 – 4 = -2 T = 25 + 273 = 298 KKp = Kc (RT)ngKc = 6,02.10(RT)5ngΔ = 6,02 . 10(0,082 . 298)5-2 = 3,6 . 108 Jadi, harga Kc adalah 3,6 . 10-8
117Kesetimbangan Kimia2. Dalam ruangan bertekanan 2 atm terdapat 0,1 mol gas A, 0,15 mol gas B, dan 0,25 mol gas C. Reaksi kesetimbangan gas yang terjadi yaitu: A(g) + B(g) C(g). Tentukan tetapan kesetimbangan parsial (Kp). Penyelesaian:Diketahui: Mol gas A = 0,1 mol.Mol gas B = 0,15 mol.Mol gas C = 0,25 mol.Ditanyakan: Harga KpJawab:Mol gas total = 0,1 + 0,15 + 0,25 = 0,5 mol. PA = Mol AMol total x tekanan totalPA = 0,10,5 x 2 = 0,4 atmPB = 0,150,5 x 2 = 0,6 atmPC = 0,250,5 x 2 = 1 atmKp = PP . PCAB = 1(0,4)(0,6) = 10,24 = 4,17. 3. Derajat DisosiasiDisosiasi merupakan peristiwa penguraian suatu zat menjadi zat lain yang lebih sederhana. Disosiasi termasuk reaksi kesetimbangan, sehingga hasil reaksi penguraian dapat berbalik menjadi pereaksi kembali. Beberapa contoh kesetimbangan disosiasi adalah sebagai berikut.2 HI(g) H2(g) + I2(g)2 NH3(g) N2(g) + 3 H2(g)2 NO(g) N2(g) + O2(g)Jumlah zat yang terdisosiasi dinyatakan dengan derajat disosiasi. Jadi, derajat disosiasi merupakan perbandingan jumlah mol zat yang terurai dengan jumlah mol zat mula-mula. Derajat disosiasi dilambangkan de-ngan α.α = Jumlah mol zat yang terurai Jumlah mol zat mula-mula Jika α = 0, berarti reaksi tidak berlangsung, dan Jika α = 1, berarti reaksi berlangsung sempurna.Dalam reaksi kesetimbangan, harga α berada di antara 0 sampai 1 atau 0 < α < 1. Kalian akan semakin memahami perhitungan derajat diso-siasi dengan mempelajari contoh soal berikut.
Mol teruraiMol mula-mula14141212mol terurai mol mula-mula1212x1x13
119Kesetimbangan KimiaRangkuman1. Berdasarkan wujud zat yang terlibat dalam reaksi, reaksi kesetimbangan dibedakan menjadi dua, yaitu:a. Kesetimbangan homogen. Maksudnya, seluruh zat yang terlibat dalam persa-maan reaksi mempunyai wujud sama. Misalnya: N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g)b. Kesetimbangan heterogen. Maksudnya, seluruh zat yang terlibat dalam persa-maan reaksi mempunyai wujud yang berbeda. Misalnya, CaO(g) + SO2(g) CaSO3(g)2. Faktor-faktor yang memengaruhi pergeseran kesetimbangan, yaitu:a. KonsentrasiJika konsentrasi pereaksi ditambah, reaksi bergeser ke kanan. Sebaliknya, jika konsentrasi pereaksi dikurangi, reaksi bergeser ke kiri. b. SuhuJika suhu diturunkan, kesetimbangan bergeser ke arah eksoterm. Sebaliknya, jika suhu dinaikkan, kesetimbangan bergeser ke arah endoterm.c. TekananJika tekanan diperbesar, kesetimbang-an bergeser ke arah jumlah koefisien yang kecil. Sebaliknya, jika tekanan diperkecil, kesetimbangan bergeser ke arah jumlah koefisien yang besar.d. VolumeJika volume diperkecil, kesetimbangan bergeser ke arah jumlah koefisien yang kecil. Sebaliknya, jika volume diperbesar, kesetimbangan bergeser ke arah jumlah koefisien yang besar.3. Penerapan prinsip kesetimbangan reaksi dalam industri antara lain:a. Pembuatan amonia menggunakan prosesHaber-Bosch b. Pembuatan asam sulfat menggunakan proses kontak4. Tetapan kesetimbangan berdasarkan kon-sentrasi (Kc) dan tekanan (Kp) pada reaksi berikut, yaitu: m A(g) + n B(g) p C(g) + q D(g)Kp = P . PP . PCpDqAmBnKc = [C] [D][A] [B]pqmn5. Disosiasi merupakan peristiwa pengu-raian suatu zat menjadi zat lain yang lebih sederhana. Banyaknya zat yang terdisosiasi dinyatakan dengan derajat disosiasi ().Uji KompetensiJawablah pertanyaan-pertanyaan berikut.Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut.1. Pada suhu tertentu, 0,6 mol gas NO2 dimasuk-kan ke dalam wadah 3 liter, sehingga terurai sesuai dengan reaksi kesetimbangan berikut.2 NO2(g)2 NO(g) + O2(g) Jika konsentrasi NO2 dan NO pada saat ke-setimbangan adalah x, tentukan harga teta-pan kesetimbangan reaksi tersebut.2. Dalam wadah 1 liter, 3 mol A direaksikan de-ngan 3 mol B sesuai dengan reaksi berikut.2 A + B A2B Jika pada kesetimbangan terdapat 1 mol A, tentukan harga tetapan kesetimbangan pada reaksi tersebut.3. Pada suhu tertentu terjadi reaksi ke-setimbangan sebagai berikut.A + B C + D Jika diketahui PA = 0,6 atm, PB = 0,2 atm, dan tekanan total ruangan 2 atm, hitunglah harga Kp reaksi di atas.4. Senyawa NH3 sebanyak 0,1 mol terurai dalam ruangan 3 liter. Reaksi yang terjadi sebagai berikut.2 NH3(g) N2(g) + 3 H2(g)Jika pada kesetimbangan terdapat 0,03 mol gas H2, tentukan derajat disosiasi gas NH3.
Kimia Kelas XI120Kesetimbangan dinamis Keadaan sistem yang setimbang tetapi di dalamnya terjadi perubahan yang terus menerusKesetimbangan heterogen Suatu kesetim-bangan kimia, jika fasa zat-zat yang terlibat di dalamnya tidak samaKesetimbangan homogen Suatu kesetimbang-an kimia, bila semua zat pereaksi dan hasil reaksinya berfasa samaKonstanta kesetimbangan konsentrasiHasil perkalian konsentrasi zat-zat hasil reaksi dibagi perkalian zat pereaksi dan masing-ma-sing dipangkatkan koefisiennyaKonstanta kesetimbangan tekanan Sama de-ngan konstanta kesetimbangan konsentrasi tetapi konsentrasi zat diganti dengan tekanan parsialTekanan parsial Tekanan yang diberikan oleh gas dalam campurannya dengan gas-gas lainGlosariumUlangan Harian A Pilihlah jawaban yang tepat.1. Suatu sistem dikatakan telah mencapai ke-adaan setimbang, jika ....A. massa zat pereaksi = massa zat hasil reaksiB. reaksi telah selesaiC. jumlah mol zat pereaksi = jumlah mol zat hasil reaksiD. laju reaksi ke kanan = laju reaksi ke kiriE. salah satu pereaksi habis bereaksi2. Kesetimbangan dinamis terjadi bila ....A. reaksi berlangsung terus-menerus dalam dua arah secara mikroskopisB. reaksi berlangsung terus-menerus dalam dua arah secara makroskopisC. koefisien reaksi ruas kiri = ruas kananD. perubahan kesetimbangan berlangsung terus-menerusE. jumlah mol ruas kiri = ruas kanan3. Keadaan setimbang pada reaksi A + B C + D ditunjukkan pada gambar berikut.Pernyataan yang sesuai gambar di atas adalah ....A. hasil reaksi = pereaksiB. konsentrasi hasil reaksi = konsentrasi pereaksiC. konsentrasi hasil reaksi > konsentrasi pereaksiD. konsentrasi hasil reaksi < konsentrasi pereaksiE. mol hasil reaksi = mol pereaksi4. Reaksi kesetimbangan yang termasuk kese-timbangan homogen yaitu ....A. CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)B. AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq)C. Ni(s) + 4 CO(g) Ni(CO)4(g)D. H2O(g) H2O(l)E. Fe3+(aq) + SCN–(aq) Fe(SCN)2+(aq)5. Reaksi kesetimbangan yang tergolong ke-setimbangan heterogen yaitu ....A. CaO(s)+ SO2(g) CaSO3(s)B. 2 NO(g) + O2(g) 2 NO2(g)C. SO2(g) + O2(g) 2 SO3(g)D. N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g)E. N2O4(g) 2 NO2(g)6. Faktor-faktor yang tidak memengaruhi per-ge ser an kesetimbang an adalah ....A. konsentrasi d. luas permukaanB. suhu e. volumeC. tekanan
121Kesetimbangan Kimia7. Penambahan gas hidrogen pada reaksi kese-timbangan: CO2(g) + H2(g) CO(g)+ H2(g) akan menyebabkan ....A. kesetimbangan bergeser ke kananB. kesetimbangan bergeser ke kiriC. reaksi menjadi tidak setimbangD. reaksi menjadi terhentiE. tidak berpengaruh pada kesetimbangan reaksi8. Perhatikan reaksi kesetimbangan berikut. Fe3O4(s) + 4 H2(g) 3 Fe(s) + 4 H2O(l)ΔH = -x kJKesetimbangan akan bergeser ke kanan, jika ....A. tekanan diperbesarB. suhu diturunkanC. ditambah Fe D. volume diperkecilE. ditambah air9. Perhatikan reaksi kesetimbangan berikut. 2 NO(g) + O2(g) 2 NO2(g)Jika tekanan diperbesar, maka ....A. reaksi bergeser ke kananB. reaksi bergeser ke kiriC. tidak akan terbentuk kesetimbangan reaksiD. kesetim bangan reaksi tidak berubahE. reaksi menjadi terhenti 10. Diketahui sistem kesetimbangan sebagai berikut. N2(g)+O2(g) 2 NO(g)ΔH= -y kJKesetimbangan tidak akan terganggu jika ....A. ditambah gas N2B. ditambah gas NOC. volume diperkecilD. suhu dinaikkanE. suhu diturunkan 11. Perhatikan reaksi pembuatan amonia berikut. N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g)ΔH = - 22 kJ Kondisi yang tidak mendukung terben-tuknya amonia adalah ....A. tekanan diperbesarB. suhu dipilih optimum ± 450 °CC. volume diperbesarD. amonia yang terbentuk segera dipisahkanE. ditambah katalis besi12. Suhu optimum yang digunakan pada proses pembuatan amonia adalah ....A. 300 - 350 °C D. 500 - 600 °CB. 350 - 400 °C E. 600 - 650 °CC. 400 - 500 °C13. Pembuatan asam sulfat dalam industri dilaku-kan pada suhu rendah dan tekanan tinggi. Keadaan ini diperlukan untuk tahap reaksi:A. S(s)+ O2(g) SO2(g) B. 2SO2(g)+ O2(g) 2SO3(g) C. SO3(g) + H2O(l) H2SO4(l) D. H2SO4(l) + SO3(g) H2S2O7(l) E. H2S2O7(l) + H2O(l) 2H2SO4(l)14. Katalis yang digunakan pada proses kontak adalah ....A. Pt D. NO2B. Ni Fe3O4 E.C. V2O515. Harga konstanta kesetimbangan untuk reaksi berikut adalah .... 2 N2O5(g) 4 NO2(g)+O2(g) A. Kc = [N O ] [NO ] [O ]252242B. Kc = [NO ] [O ][N O ]242252C. Kc = [N O ][NO ][O ]2522D. Kc = [NO ] [O ][N O ]2225E. Kc = [N O ][NO ] [O ]2524216. Harga tetapan kesetimbangan parsial (Kp) untuk reaksi: 4 NH3(g) + 5 O2(g) 4 NO(g)+ 6 H2O(l) adalah ....A. Kp = P . PP . PNHONOH O322B. Kp = P . PP . PNH4O5NO4HO6322C. Kp = P . PP . PNOH ONHO232
Kimia Kelas XI122D. Kp = P . PP . PNO4HO6NH4O5232E. Kp = PPNO4NH4317. Dalam bejana 5 liter dimasukkan 4 mol gas CO2 sehingga terurai menurut reaksi: 2 CO2(g) 2 CO(g) + O2(g)Jika pada saat kesetimbangan tercapai ter-bentuk 1,5 mol O2, maka konstanta kese-timbangan (Kc) adalah ....A. 0,5 D. 10,8B. 2,7 E. 13,5C. 5,418. Pada suhu t °C gas NO dan gas O2 masing-ma-sing sebanyak 3 mol dicampurkan dan bereaksi membentuk 2 mol gas NO2 menurut reaksi: 2 NO(g) + O2(g) 2 NO2(g)Jika tekanan total = 2 atm, maka harga Kpadalah ....A. ¼ D. 4B. 1 E. 8C. 219. Pada penguraian gas amonia, saat setimbang mol NH3 berbanding mol H2 adalah 4 : 3. Persamaan reaksinya: 2 NH3(g) N2(g) + 3 H2(g) maka de-rajat disosiasinya adalah ....A. 1/3 D. ½B. 3/7 E. ¾C. 4/720. Perhatikan reaksi berikut. N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g)Pada suhu 25 C, harga Kp = 5 × 105. Berapakah harga Kcpada suhu tersebut?A. 3 × 107. D. 4 × 108.B. 3 × 108. E. 5 × 108.C. 4 × 107. B Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut.1. Apakah yang dimaksud dengan kesetimbang-an dinamis? Jelaskan dan berilah contoh nya.2. Sebutkan faktor-faktor yang memengaruhi pergeseran kesetimbangan.3. Jelaskan dan berilah contoh kesetimbangan homogen dan heterogen. 4. Diketahui kesetimbangan reaksi sebagai berikut.2 NO(g) + O2(g) 2 NO2(g)H= -27 kJKe arah manakah kesetimbangan akan bergeser, jika:a. konsentrasi NO ditambahb. konsentrasi O2 ditambahc. konsentrasi NO2 dikurangi5. Perhatikan reaksi berikut. CO(g) + 2 H2(g) CH3OH(g)Tentukan pergeseran kesetimbangan, jika:a. suhu dinaikkan dan diturunkanb. tekanan diperkecilc. volume diperkecil6. Jelaskan secara singkat terjadinya proses kontak pada pembuatan asam sulfat. 7. Tuliskan rumus Kc untuk kesetimbangan berikut.a. CH4(g) + 2 S2(g) CS2(g) + 2 H2S(g)b. CaCO3(g) CaO(s) + CO2(g)c. S(g) + O2(g) SO2(g)8. Dalam ruangan 10 liter sebanyak 5 mol gas NO2dipanaskan sehingga terurai menurut reaksi: 2 NO2(g) 2 NO(g) + O2(g)Jika saat tercapai kesetimbangan masih ter-dapat 1 mol gas NO2, hitunglah:a. Kcb. Kp, jika tekanan total = 3,5 atm9. Gas SO3 (Mr = 80) sebanyak 160 gram dipanaskan dalam wadah 1 liter, sehingga terjadi reaksi kesetimbangan berikut. 2 SO3(g) SO2(g) + O2(g)Pada saat setimbang, diketahui perbanding-an mol SO3 dan O2 adalah 2 : 3. Tentukan derajat disosiasinya.10. Perhatikan reaksi berikut. 2 NO(g) + O2(g) N2O4(g)Pada suhu 25 C, harga Kc = 5. Tentukan harga Kp dari reaksi tersebut.
A Pilihlah jawaban yang tepat.1. Daerah kebolehjadian ditemukan elektron pada suatu titik di sekitar inti atom disebut ....A. radiasi B. spektrum C. tingkat energiD. orbitalE. orbit 2. Elektron terakhir unsur W menempati bi-langan kuantum n = 3, l = 1, m = 0 dan s =-1/2. Nomor atom unsur W adalah ....A. 12 B. 14 C. 15D. 17E. 193. Konfigurasi elektron yang tepat untuk un-sur V dengan nomor atom 31 adalah ....A. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p1B. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s1 4p2C. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d9 4s2 4p3D. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s0 4p3E. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d9 4s1 4p34. Unsur di bawah ini yang cenderung bersifat elektropositif adalah ....A. 8A B. 11B C. 16Cd. 35De. 53E5. Suatu unsur X memepunyai bilangan kuan-tum n = 3, l = 2, m = -2, dan s = +1/2. Letak unsur X dalam sistem periodik unsur pada ....A. golongan I periode 2B. golongan II periode 3C. golongan III periode 4D. golongan IV periode 5E. golongan V periode 66. Apabila diketahui unsur-unsur 12V, 13W, 14X, 20Y, dan 31Z, maka unsur-unsur yang terdapat dalam satu golongan adalah ....A. V dan W B. W dan X C. X dan YD. Y dan ZE. Z dan W7. Berikut adalah hal-hal yang benar mengenai Teori VSEPR, kecuali ....A. teori ini disebut juga sebagai Teori DomainB. teori ini menjelaskan gambaran ikatan atom dari PEB dan PEIC. teori ini dikembangkan oleh ahli kimia Kanada, R.J. GillespieD. teori ini menjelaskan bentuk geometriE. teori ini menjelaskan penggabungan 2 atau lebih orbital atom8. Suatu unsur memiliki 4 pasangan elektron bebas dan 1 pasangan elektron terikat. Ben-tuk molekul yang terjadi adalah ....A. tetrahedron B. linear C. bidang empatD. segitiga planarE. oktahedron 9. Di bawah ini yang memiliki PEB berjumlah 2 adalah ....A. SO2 B. NH3 C. H2OD. TeCl4E. XeF210. Bentuk molekul dari BCl3 adalah ....A. oktahedral B. tetrahedral C. segitiga datarD. linearE. bidang empatUlangan Akhir Semester Pertama 123Ulangan Akhir Semester Pertama
Kimia Kelas XI12411. Suatu senyawa yang memiliki ikatan hidro-gen adalah ....A. F2 B. NH3 C. CO2D. NaClE. NO212. H2O tergolong senyawa polar karena .... A. mempunyai perbedaan elektronegativi-tas = 0B. mempunyai perbedaan elektronegativi-tas yang besarC. merupakan unsur non logamD. mempunyai massa molekul relatif yang besarE. bentuk molekulnya simetris13. Senyawa di bawah ini yang mempunyai titik didih terendah adalah ....A. n-heptanaB. 3-metilheksana C. 4-metilheksana D. 2-etil-3-metilbutanaE. 2,2-dimetilpentana14. Termokimia merupakan cabang ilmu ter-modinamika yang dipelopori oleh ....A. Faraday B. Kekule C. HessD. BarzeliusE. Wohler15. Besarnya entalpi suatu reaksi tergantung dari hal-hal berikut, kecuali ....A. jumlah mol zat pereaksiB. wujud zat padat, cair, atau gasC. keaadan dari sistemD. konsentrasi pereaksiE. kelarutan pereaksi16. Jika 1 liter atm = 101,2 joule dan 1 kalori = 4,18 joule, maka 2,5 liter atm sama dengan ... kalori.A. 60,53 B. 6,53 C. 30,26D. 10,45E. 1,4517. Pada pelarutan 10 g kristal NaOH (Ar Na = 23, O = 16, H = 1) dalam 100 mL air terjadi kenaikan suhu dari 27 C menjadi 35 C. Jika kalor jenis larutan dianggap sama dengan kalor jenis air = 4,2 J/g C dan kalor wadah diabai-kan, maka entalpi pelarutan NaOH adalah ....A. -33,6 kJ/mol B. -36,96 kJ/mol C. -3,69 kJ/molD. 3,69 kJ/molE. 36,96 kJ/mol18. Bila Hf H2O(l), CO2(g), dan C2H2(g)berturut-turut = –285 kJ/mol; -393 kJ/mol; dan =227 kJ/mol, maka jumlah kalor yang dibebaskan pada pembakaran 10,4 g gas asetilen (C2H2, Mr = 26) adalah ... kJ.A. -519,2 B. 519,2 C. -51,92D. 1298E. -129819. Pembakaran 88 gram gas elpiji (C3H8) menghasilkan kalor 444 kJ. Pembakaran 2 kg gas elpiji menghasilkan kalor .... (Ar H = 1, C = 12)A. 10,09 kJ B. 10,09 x 103 kJ C. 20,18 x 103 kJD. 5,04 x 103 kJE. 20,18 kJ 20. Bila: Hc C2H2(g) = - pkJHc CO2(g) = - q kJHf H2O(g) = - r kJ Kalor pembentukan dari reaksi: 2 C(s) + H2(g) C2H2(g) adalah ....A. p – 2q-rB. p – 2q-r C. p + 2q-rD. p + 2q-rE. –p–2q-r21. Dalam reaksi A + 2 B AB2 adalah reaksi sederhana, maka penulisan rumus laju reaksinya yang benar adalah ....A. rA = + [A]/tB. rB = + [B]/t
125Ulangan Akhir Semester PertamaC. rAB = + [AB2]/tD. rAB = - [AB2]/tE. rA = + ([A] +[B]) /t22. Dalam laboratorium tersedia larutan NaOH 0,5 M sebanyak 500 mL. Apabila kita akan mem-buat larutan NaOH 0,2 M dari larutan tersebut sebanyak 250 mL, maka caranya adalah ....A. ambil 100 mL NaOH, ditambah air hingga volume 250 mLB. ambil 250 mL NaOH, ditambah air hingga volume 625 mLC. ambil 100 mL NaOH, ditambah air hingga volume 500 mLD. ambil 250 mL NaOH, ditambah air hingga volume 500 mLE. ambil 25 mL NaOH, ditambah air hingga volume 100 mL23. Peristiwa berikut yang mempunyai laju reaksi paling cepat adalah ....A. pembakaran kertasB. peledakan bomC. pembentukan minyak bumiD. pembentukan fosilE. pembakaran kembang api24. Persamaan laju reaksi suatu reaksi:P + Q hasil, adalah r = k [M]2[N]. Jika pada suhu yang sama konsentrasi Mdiperbesar dua kali dan konsentrasi N tetap, maka laju reaksinya menjadi ....A. delapan kali lebih besarB. enam kali lebih besarC. empat kali lebih besarD. dua kali lebih besarE. tidak berubah25. Dalam reaksi kimia, katalis berfungsi sebagai ....A. pengubah letak kesetimbanga kimiaB. memperbesar kalor reaksiC. salah satu komponnen reaksiD. supaya campuran menjadi serba samaE. memperbesar laju reaksi26. Jika dalam suatu reaksi, konsentrasi zat X dinaikkan 2 kali, ternyata laju maksimum-nya menjadi 4 kali lebih cepat, maka orde reaksi terhadap zat X tersebut adalah ....A. 0 B. 1 C. 2D. 3E. 427. Hubungan katalisator dengan energi pengaktif-an dapat digambarkan dalam grafik berikut:A. B. C. D. E 28. Suatu reaksi : A2 + 2 B 2 ABReaksi tersebut tingkat nol terhadap zat B. Hal ini berarti ....A. reaksi akan berlangsung terus sampai zat B habisB. laju reaksi awal adalah nolC. reaksi tersebut dapat berlangsung tanpa zat BD. konsentrasi zat B tidak mempengaruhi laju reaksiE. laju reaksi berbanding lurus dengan konsentrasi29. Menurut teori tumbukan, kenaikan suhu akan menyebabkan ....A. tekanan molekul pereaksi menjadi lebih besarB. energi kinetik molekul pereaksi men-jadi lebih besarC. luas permukaan zat menjadi lebih besar
Kimia Kelas XI126D. konsentrasi molekul pereaksi menjadi lebih besarE. energi pengaktifan menjadi lebih besar30. Data percobaan untuk reaksi: 2 X + Y + Z hasil, adalah sebagai berikut. [X] M[Y] M [Z] MWaktu (s)0,40,80,40,40,40,40,240,240,480,120,240,240,10,10,10,10,20,3152761501527550Pernyataan yang benar adalah ....A. orde reaksi terhadap X adalah 2B. orde reaksi terhadap Y adalah 1C. orde reaksi terhadap Z adalah 1D. orde reaksi total adalah 3E. persamaan reaksinya adalah r = k [X]2[Y][Z]31. Peristiwa dalam keseharian ber ikut yang merupakan kesetimbangan dinamis adalah ....A. memasak nasi di wadah tertutupB. mendidihkan air di wadah tertutupC. kendaraan yang melaju cepat dan tiba-tiba direm mendadakD. dua anak yang bermain jungkat-jungkitE. terjadinya hujan32. Pada reaksi kesetimbangan: 2 X(g) + Y2(g) 2 XY(g), kesetimbangan akan cepat tercapai apabila ....A. ditambahkan zat XB. ditambahkan zat YC. tekanan diperbesarD. volume diperbesarE. ditambahkan katalis33. Kesetimbangan berikut: NO(g) + O2(g) NO2(g), setelah disetarakan, maka harga Kc yang benar adalah ....A. NONOO222[][][]2B. NOONO222[][][]2C. NONO O22[][][]D. NO ONO22[][][]E. NONO O22[][][]234. Pada reaksi kesetimbangan: HBr(g)H2((g) + Br2(g)H = +25 kkal. Faktor yang tidak menggeser kesetimbangan tersebut adalah ....A. menaikkan suhuB. menambahklan konsentrasi HBrC. memperbesar tekananD. menambahkan katalisE. menurunkan suhu35. Dalam suatu bejana terdapat kesetimbang-an gas dengan susunan 0,05 mol SO3, 0,01 mol SO2, dan 0,005 mol O2 yang berasal dari penguraian gas SO3 murni. Derajad disosiasi penguraian SO3 murni adalah ....A. 1/6 B. 1/5 C. ¼D. 1/3E. ½36. Dalam industri pembuatan amoniak de-ngan reaksi: N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g)biasanya digunakan katalisator besi untuk ....A. untuk mengubah letak kesetimbangan reaksiB. mengubah konsentrasi zat-zat dalam reaksiC. menurunkan konsentrasi zat-zat dalam reaksiD. mempercepat tercapainya kesetimbanganE. menggeser kesetimbangan37. Suatu reaksi kesetimbanganA + B C + DV1V2Keadaan setimbang tercapai jika ....A. reaksi berhentiB. r1 = r2
127Ulangan Akhir Semester PertamaC. r1 > r2D. mol pereaksi = mol hasil reaksiE. mol pereaksi > mol hasil reaksi38. Pada suhu tertentu, tekanan parsial PSO2= 4,5 atm, PO2 = PSO3 = 2,25 atm, maka harga Kp untuk reaksi: 2 SO2(g) + O2(g) 2 SO3(g) adalah ....A. 9/2 atm–1B. 2/9 atm C. 2/9 atm–1D. 1/9 atmE. 1/9 atm–139. Pada reaksi kesetimbangan: Fe3+(aq) + SCN(aq)Fe(SCN)2+(aq). Kese timbang an bergeser ke kanan jika ....A. konsentrasi Fe3+ dikurangiB. konsentrasi SCN dikurangiC. konsentrasi Fe3+ ditambahD. konsentrasi Fe(SCN)2+ ditambahE. konsentrasi Fe3+ dan Fe(SCN)2+ ditam bah40. Jika tetapan kesetimbangan untuk reaksi: A(g) + 2 B(l) 4 C(g) adalah 0,25, maka tetap an kesetimbangn untuk reaksi 2 C(g) ½ A(g) + B(l) adalah ....A. 0,5 B. 2,0 C. 1,25D. 4,0E. 16 B Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut.1. Diketahui jumlah proton dan neutron dari beberapa unsur sebagai berikut.Unsur A dengan 20 proton dan 20 neutronUnsur B dengan 35 proton dan 35 neutronUnsur C dengan 44 proton dan 44 neutronTentukan:a. konfigurasi elektron masing-masing unsurb. letak unsur dalam sistem periodik unsur2. Sebutkan empat bilangan kuantum yang berhubungan dengan kedudukan elektron.3. Tentukan bentuk molekul dari CCl4 ber-dasarkan teori VSEPR atau teori hibridisasi.4. Jelaskan larangan Pauli yang berhubungan dengan bilangan kuantum.5. Apakah yang dimaksud dengan gaya tarik London? Jelaskan.6. Bagaimana hubungan antara massa relatif molekul dengan titik didihnya? Terangkan.7. Tentukan jumlah pasangan elektron bebas dan pasangan elektron ikatan dari molekul CH2, HBr, dan NH3.8. Sebutkan 2 macam energi yang selalu dimi-liki oleh sebuah materi. Jelaskan pengertian masing-masing energi.9. Dalam industri rumah tangga, setiap harinya memerlukan lima buah tabung LPG yang tiap tabungnya berisi 12 kg gas tersebut. Pada suatu saat, gas yang berada di pasaran kosong, yang ada hanyalah karbon/arang. Berapa kilogramkah arang yang diperlukan? Data yang ada: Isi tabung dianggap berisi gas butana saja, 1 mol LPG (C4H10) = 2875 kJ, 1 mol karbon (C) = 394 kJ, Ar C = 12 dan Ar H = 1.10. Sistem adalah bagian dari keseluruhan yang kita pelajari. Sistem dibedakan menjadi 2 macam, sebut dan jelaskan.11. Dalam suatu percobaan, batu kapur di-masukkan ke dalam larutan HCl dan banyaknya gas CO2 yang dihasilkan dalam setiap menit dipakai sebagai penunjuk un-tuk mengukur besarnya laju reaksi. Ternyata lama kelamaan laju reaksinya berkurang. Jelaskan definisi laju reaksi berdasarkan per-cobaan tersebut.12. Dalam sebuah reaksi dikenal adanya inhibi-tor. Apakah inhibitor itu? Apa fungsinya? Jelaskan.13. Pada reaksi.P + Q + Rhasila. Jika konsentrasi awal P dinaikkan dua kali pada konsentrasi Q dan R yang tetap, maka laju reaksi menjadi dua kali lebih besar.b. Jika konsentrasi awal P dan Q masing-masing dinaikkan dua kali laju reak-sinya menjadi delapan kali lebih besar.
Kimia Kelas XI128c. Jika konsentrasi R dinaikkan 4 kali pada konsentrasi P dan Q yang tetap, laju reaksinya tidak berubah. Tuliskan persamaan laju reaksi untuk reaksi tersebut.14. Persamaan laju reaksi suatu reaksi adalah r = k [Y]. Pada suhu tertentu harga k = 2, maka:a. Isilah tabel berikut[Y] (M)V (M/s)0,20,40,6b. Buatlah grafik laju reaksi vs konsentrasi Yc. Tentukan orde reaksi terhadap Y dan berikan penjelasan.15. Pada suhu 27 C laju reaksi P Q adalah 6 x 10–3M/s, sedangkan waktu reak-sinya 10 s. Jika laju reaksinya menjadi dua kali setiap kenaikan 10 C, maka tentukanlah:a. laju reaksi pada suhu 57 Cb. waktu yang diperlukan pada suhu 67 C16. Jelaskan perebedaan reaksi searah dan reaksi dua arah (bolak-balik). 17. Apabila suatu reaksi kesetimbangan telah men-capai keadaan setimbang, maka reaksi tersebut dianggap selesai tetapi sebenarnya reaksinya tidak berhenti. Jelaskan pernyataan tersebut.18. Pada pemanasan 0,2 mol HI dalam ruang 1 liter terjadi kesetimbangan: 2 HI(g) H2(g) + I2(g)Jika derajad disosiasi 25%, hitunglah harga konstanta kesetimbangan, Kc.19. Gas SO3 dibuat dari gas-gas SO2 dan O2secara eksotermik dengan reaksi: 2 SO2(g) + O2(g) SO3(g). Apa saja yang bisa kita lakukan supaya dapat dihasil-kan gas SO3 semaksimal mungkin?20. Ke dalam 1 L bejana dimasukkan a mol CO dan a mol uap H2O. Setelah tercapai ke-setimbangan: CO(g) + H2O(g)CO2(g) + H2(g), ternyata ada 0,25 a mol CO2. Tentukan harga Kc.