Latihan 6

1.     Example 13.7

Reaksi 2A → B orde kedua dengan konstanta langka 51/M. min pada 24 °C. (a) Dimulai dengan [A]₀ = 0,0092 M, berapa lama [A]_t = 3,7 × 10^-3 M?

Jawab:

Reaksi orde 2: 2A → B

Konstanta laju reaksi orde dua, k = 51/M

Konsentrasi A pada waktu t = 0, [A]₀ = 0,0092 M

Konsentrasi A pada waktu t = t, [A]_t = 3,7 × 10^-3 M

Menurut hukum tarif terintegrasi dari kinetika orde-2, subtitusikan nilai [A]_t, [A]₀, dan k pada persamaan orde-2 untuk menghitung waktu yang dibutuhkan untuk menurunkan konsentrasi reaktan A dari 0,0092 M menjadi 3,7 × 10^-3.

Waktu yang dibutuhkan untuk menurunkan konsentrasi reaktan A dari 0,0092 M ke 3,7 × 10^-3 adalah 3,2 min.

 

2.     Example 14.6

Pertimbangkan kesetimbangan berikut pada 395 K:

 

Tekanan parsial masing-masing gas adalah 0,265 atm. Hitung KP dan Kc reaksi.

Jawab:

Konstanta kesetimbangan (K) adalah hubungan antara produk dan reaktan dalam reaksi kesetimbangan. Untuk reaksi homogen diberikan sebagai berikut:

Dimana Kp adalah kesetimbangan konstan dalam hal tekanan parsial dan Kc adalah kesetimbangan konstan dalam hal konsentrasi.

Hubungan antara Kp dan Kc diberikan sebagai berikut:

Kp = Kc (0,0821T)^Δn

Dimana T adalah temperatur dan Δn adalah perbedaan jumlah mol gas antara produk dan reaktan.

Persamaan reaksi kesetimbangan adalah sebagai berikut:

Diketahui bahwa tekanan parsial gas adalah 0,265 atm dan suhu T = 395 K. Kp untuk reaksi dihitung sebagai berikut:

Kp dari reaksi adalah 0,0702.

Hubungan antara Kp dan Kc diberikan sebagai berikut:

Kp = Kc (0,0821T)^Δn

Subtitusikan nilai Kp = 0,0702, T = 395 K dan Δn = 2.

Nilai Kc dari reaksi adalah 6,68 × 10^-5.

 

3.     Example 15.4

pH suatu jus jeruk adalah 3,33. Hitung konsentrasi ion H +.

Jawab:

Logaritma negatif konsentrasi ion hidrogen H⁺ disebut sebagai pH larutan.

pH = - log [H⁺]

pH jus jeruk = 3,33

Konsentrasi ion hidrogen H + yang ada dalam jus jeruk adalah 4,7 × 10^-4 M

 

4.     Example 16.5

Tepat 100 mL asam nitrat 0,10 M (HNO₂) dititrasi dengan larutan NaOH 0,10 M. Hitung pH untuk (a) larutan awal, (b) titik di mana 80 mL basa telah ditambahkan, (c) titik ekivalen, (d) titik di mana 105 mL basa telah ditambahkan.      

Jawab:

a)     Mulailah dengan menuliskan reaksi kimia untuk larutan yang sedang dikerjakan. Kemudian akan diketahui spesies mana yang ada dalam larutan.   

HNO₂ (aq) ⇌ H⁺ (aq) + NO₂^- (aq)

  Kosentrasi larutan = 0,10 M

  Volume larutan HNO₂, V = 100 mL    

  Hitung mol dalam larutan HNO₂

Untuk menghitung pH larutan awal, perlu mengetahui konsentrasi ion H⁺ dalam larutan.

            HNO₂ (aq) ⇌ H⁺ (aq) + NO₂^- (aq)

            Selesaikan konsentrasi H⁺ menggunakan Ka.

            Hitung pH larutan

            Jadi, pH larutan awal adalah 2,67.

 

b)    pH setelah 80 mL basa ditambahkan.

Mulailah dengan menghitung jumlah mol yang ditambahkan ke larutan.

Kosentrasi larutan NaOH = 0,080 L x 0,10 mol/L = 0,0080 mol

Langkah selanjutnya adalah menghitung mol setiap spesies setelah dilakukan penjumlahan.

Kosentrasi H⁺

pH larutan

pH larutan awal adalah 3,95.

 

c)     Titik ekivalen.

Titik ekivalen adalah titik di mana jumlah mol asam sama dengan jumlah mol basa.

Langkah selanjutnya adalah menghitung konsentrasi garam.

Selanjutnya hitung pOH dari larutan menggunakan Kb larutan.

Jika pOH adalah 5,48, maka pH larutan adalah 8,52 karena jumlah pH dan pOH suatu larutan harus sama dengan 14.

 

d)    Hitung pH setelah 105 mL basa ditambahkan.

Mulailah dengan menghitung jumlah mol yang ditambahkan ke larutan.

Langkah selanjutnya adalah menghitung mol setiap spesies setelah dilakukan penjumlahan.

Cari pOH dari larutan tersebut.

Jadi, pH larutan adalah 11,39, karena jumlah pH dan pOH sama dengan 14.

 

5.     Example 17.1

Bagaimana entropi sistem berubah untuk setiap proses berikut? (a) uap air kondensasi, (b) pembentukan kristal sukrosa dari larutan jenuh, (c) pemanasan gas hidrogen dari 60 ° C hingga 80 ° C, dan (d) sublimasi es kering.

Jawab:

Entropi adalah ukuran ketidakteraturan suatu sistem. Itu berarti jika molekul atau partikel suatu sistem acak, entropi lebih banyak. Jika molekul teratur, entropi rendah.

Sekarang kita dapat memverifikasi entropi sistem berikut.

a)     Ketika Anda memadatkan air dari gas menjadi cairan, molekul-molekulnya menjadi lebih teratur. Artinya entropi tersebut menurun.

Oleh karena itu, entropi menurun dalam kasus ini.

b)    Saat senyawa berpindah dari fase larutan ke fase padat, molekul menjadi lebih teratur. Molekul gula dalam fase larutan lebih acak dan entropi lebih banyak. Tetapi dalam keadaan kristal, molekul menjadi dekat dan entropi berkurang.

Oleh karena itu, entropi menurun dalam kristalisasi gula.

c)     Saat gas hydrogen dipanaskan dari 60⁰ ke 80⁰, molekul-molekulnya bergerak lebih cepat sehingga keteraturannya berkurang. Ini berarti entropinya meningkat.

Oleh karena itu, entropi meningkat pada gas pemanas.

d)    entropi meningkat. Sublimasi adalah proses pengubahan suatu zat dari keadaan padat menjadi gas secara langsung. Ketika Anda menyublimkan es kering, molekul menjadi kurang teratur. Ini berarti entropinya meningkat.

Oleh karena itu, entropi meningkat.

 

6.     Example 18.3

Berapa emisi standar sel galvanik yang terbuat dari elektroda Cd dalam larutan Cd(NO₃)₂ 1,0 M  dan elektroda Cr dalam larutan Cr(NO₃)₃ 1,0 M pada 25 ° C?

Jawab:

Mulailah dengan memeriksa potensial reduksi standar dari dua setengah reaksi.

Berdasarkan aturan diagonal, Cd²⁺ akan mengoksidasi Cr. Tuliskan reaksi keseluruhan yang seimbang.

Sekarang dapat diselesaikan ggl dengan mengambil perbedaan dalam potensial reduksi katoda dan anoda. Koefisien dalam reaksi seimbang tidak mempengaruhi perhitungan.

 

 

Kuis 6

1.     Problem 13.25

 Berapa waktu paruh suatu senyawa jika 75 persen dari sampel senyawa tertentu terurai dalam 60 menit? Asumsikan kinetika orde pertama.

Jawab:

Gunakan hukum tingkat orde pertama untuk menghitung waktu paruh senyawa. Hukum tarif orde pertama didefinisikan sebagai,

Di sini, [A]0 dan [A]t adalah konsentrasi A pada waktu t = 0 dan t = t, k adalah konstanta laju, dan t adalah waktu.

Pertama, hitung konstanta laju pada konsentrasi tertentu dan kemudian cari waktu paruh senyawa dengan menggunakan rumus berikut.

Karena itu, 75 persen dari sampel yang diberikan didekomposisi dalam 60 menit. Hal ini menunjukkan bahwa konsentrasi awal sampel adalah 100 dan konsentrasi sampel yang direaksikan adalah 75, dan konsentrasi sampel yang tersisa adalah (100-75).

Sekarang, ubah satuan waktu dari menit ke detik menggunakan faktor konversi berikut:

Subtitusikan nilai yang diketahui dalam hukum tarif untuk menghitung konstanta laju.

 

Jadi, konstanta laju adalah  3,85 × 10^-4

Hitung waktu paruh suatu senyawa sebagai berikut:

Jadi, waktu paruh suatu senyawa adalah 1.800 s.

 

2.     Problem 14.29

Konstanta kesetimbangan berikut telah ditentukan untuk asam hidrosulfurat pada 25 ° C:

 

Hitung konstanta kesetimbangan untuk reaksi berikut pada suhu yang sama:

Jawab:

Konstanta kesetimbangan untuk reaksi keseluruhan adalah

3.     Problem 15.53

Hitung pH larutan 0,24 M basa lemah dengan Kb 3,5 × 10^-6

Jawab:

Sekarang dapat dicari konsentrasi hidroksida (x) menggunakan rumus Kb yang diberikan. Jangan lupa untuk menyiapkan persamaan sebagai produk daripada reaktan.

Dengan menyusun ulang persamaan ini kita akan mendapatkan

Konsentrasi OH tidak berkurang, jadi x harus positif. Nilai kosentrasi adalah 9,1 × 10^-4

Cari nilai pH larutan.

Jadi, nilai pH larutan adalah 10,96.

4.     Problem 16.9

Manakah dari solusi berikut yang dapat bertindak sebagai penyangga? (a) KCl / HCl, (b) KHSO4 / H2SO4, (c) Na2HPO4 / NaH2PO4, (d) KNO2 / HNO2.

Jawab:

buffer terdiri dari asam lemah dan basa konjugatnya.

∴ Larutan Na2HPO4 / NaH2PO4 dan KNO2 / HNO2 dapat bertindak sebagai larutan buffer.

 

5.     Problem 17.5

Bagaimana entropi sistem berubah untuk setiap proses berikut?

a.      Padatan meleleh.

b.      Cairan membeku.

c.       Cairan mendidih.

d.      Uap diubah menjadi padatan.

e.      Uap mengembun menjadi cairan.

f.        Luhur yang kokoh.

g.      Urea larut dalam air.

Jawab:

a.       Entropi meningkat

b.       Entropi menurun

c.        Entropi meningkat

d.       Entropi menurun

e.       Entropi menurun

f.         Entropi meningkat

g.       Entropi meningkat

 

6.     Problem 18.3

Definisikan istilah-istilah berikut: anoda, katoda, tegangan sel, gaya gerak listrik, potensial reduksi standar.

Jawab:

Anoda dalam sel galvanik adalah elektroda tempat terjadinya oksidasi. Misalnya pada sel Daniell mengalami oksidasi pada anoda.

 

Di sini kita bisa melihat peningkatan bilangan oksidasi seng di anoda. Jadi, seng mengalami reaksi oksidasi di anoda.

Katoda dalam sel galvanik adalah elektroda tempat terjadinya reduksi. Misalnya pada sel Daniell mengalami reduksi pada katoda.

 

Di sini kita bisa melihat penurunan bilangan oksidasi tembaga di katoda. Jadi, tembaga sedang mengalami reaksi reduksi pada katoda.

Tegangan sel adalah perbedaan potensial listrik antara anoda dan katoda. Tegangan sel diukur dengan voltmeter. Satuan untuk tegangan sel adalah volt.

Gaya gerak listrik atau ggl (E) juga digunakan untuk mewakili tegangan sel. Ini adalah perbedaan potensial listrik antara anoda dan katoda.

Potensial reduksi standar dikaitkan dengan reaksi reduksi pada elektroda ketika semua zat terlarut adalah 1M dan semua gas adalah 1 atm. Superskrip "o" mewakili kondisi keadaan standar.

 

Di sini H⁺ dan H₂ pada keadaan standar. Karenanya, potensi reduksi standar hidrogen adalah nol.