Soal dan Pembahasan Termokimia

1. Kapur tohor (CaO) digunakan untuk melabur rumah agar tampak putih bersih. Sebelum kapur dipakai, terlebih dahulu dicampur dengan air dan terjadi reaksi yang disertai panas. Apakah reaksi ini eksoterm atau endoterm? Bagaimana perubahan entalpinya?

Jawab:

Reaksi yang terjadi:

CaO(s) + H2O(l)→ Ca(OH)2 (s)

Oleh karena timbul panas, artinya reaksi tersebut melepaskan kalor atau reaksinya eksoterm, ini berarti kalor hasil reaksi lebih rendah dari pereaksi. Jika reaksi itu dilakukan pada tekanan tetap (terbuka) maka kalor yang dilepaskan menyatakan perubahan entalpi ( ΔH) yang harganya negatif.

 

2. Sepotong es dimasukkan ke dalam botol plastik dan ditutup. Dalam jangka waktu tertentu es mencair, tetapi di dinding botol sebelah luar ada tetesan air. Dari mana tetesan air itu?

Jawab:

Perubahan es menjadi cair memerlukan energi dalam bentuk kalor. Persamaan kimianya:

H2O(s) + kalor → H2O( l)

 

3. Larutan NaHCO3 (baking soda) bereaksi dengan asam klorida menghasilkan larutan natrium klorida, air, dan gas karbon dioksida. Reaksi menyerap kalor sebesar 11,8 kJ pada tekanan tetap untuk setiap mol baking soda. Tuliskan persamaan termokimia untuk reaksi tersebut.

Jawab:

Persamaan kimia setara untuk reaksi tersebut adalah

NaHCO3(aq) + HCl(aq)→ NaCl(aq) + H2O( l) + CO2(g)

Oleh karena reaksi membutuhkan kalor maka entalpi reaksi dituliskan positif.

Persamaan termokimianya:

NaHCO3(aq) + HCl(aq)→ NaCl(aq) + H2O( l) + CO2(g) ΔH= +11,8 kJ

 

4. Sebanyak 2 mol H2(g) dan 1 mol O2(g) bereaksi membentuk air disertai pelepasan kalor sebesar 572 kJ.

2H2(g) + O2(g) → 2H2O( l) ΔH = –572 kJ

Tuliskan persamaan termokimia untuk pembentukan satu mol air. Tuliskan juga reaksi untuk kebalikannya.

Jawab:

Pembentukan satu mol air, berarti mengalikan persamaan termokimia dengan faktor

½ .H2(g) + ½ O2(g)→ H2O( l) ΔH = – 286 kJ

Untuk reaksi kebalikannya:

H2O( l) → H2(g) + ½ O2(g) ΔH = + 286 kJ

 

5. Berapa kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 50 g air dari 25°C menjadi 60°C? Diketahui kalor jenis air, c = 4,18 J g–°C–1.

Jawab:

Kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 50 g air adalah sebesar 50 kali 1 g air. Kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu sebesar 35°C adalah sebanyak 35 kali kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1°C. Jadi, kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 50 g air dari 25°C menjadi 60°C (ΔT = 35°C) adalah

Q = m c ΔT

= 50 g × 4,18 J g–1°C–1 × 35°C

= 7,315 kJ

 

6. Sebanyak 75 mL air dipanaskan dengan LPG. Jika tidak ada kalor yang terbuang, berapa kalor yang dilepaskan oleh LPG jika suhu air naik dari 25°C menjadi 90°C? Kalor jenis air, c = 4,18 J g –1°C–1, massa jenis air 1 g mL–1

Jawab:

• Ubah satuan volume air (mL) ke dalam berat (g) menggunakan massa jenis air.

• Hitung kalor yang diserap oleh air

• Hitung kalor yang dilepaskan dari hasil pembakaran gas LPG

ρ air = 1g mL–1 atau mair = ρ air × volume air

mair = 1 g mL–1 × 75 mL= 75 g

Kalor yang diserap air:

Qair = 75 g × 4,18 J g –1°C–1 × (90–25)°C

= 20,377 kJ

Kalor yang diserap air sama dengan kalor yang dilepaskan oleh pembakaran gas LPG.

Qair = QLPG atau QLPG = 20,377 kJ

Jadi, kalor yang dilepaskan oleh hasil pembakaran gas LPG sebesar 20,377 kJ.

 

7. Ke dalam kalorimeter dituangkan 50 g air dingin (25°C), kemudian ditambahkan 75g air panas (60°C) sehingga suhu campuran menjadi 35°C. Jika suhu kalorimeter naik sebesar 7°, tentukan kapasitas kalor kalorimeter? Diketahui kalor jenis air = 4,18 J g–1 °C–1.

Jawab:

Kalor yang dilepaskan air panas sama dengan kalor yang diserap air dingin dan kalorimeter.

QAir panas = QAir dingin + QKalorimeter

QAir panas = 75 g × 4,18 J g – 1 °C –1× (35 – 60)°C

= – 7.837,5 J

QAir dingin = 50 g × 4,18 J g – 1 °C –1 × (35 – 25)°C

= + 2.090 J

Qkalorimeter = Ck × Δ T

Oleh karena energi bersifat kekal maka

QAir panas + QAir dingin + QKalorimeter = 0

–7.837,5 J + 2.090 J + (Ck . 7°C) = 0

Ck = 7.837,5 2.090 J/7°C =821 J °C

Jadi, kapasitas kalor kalorimeter 821 J °C–1.

 

8. Dalam kalorimeter yang telah dikalibrasi dan terbuka direaksikan 50g alkohol dan 3g logam natrium. Jika suhu awal campuran 30°C dan setelah reaksi suhunya 75°C, tentukan ΔHreaksi. Diketahui kalor jenis larutan 3,65 J g–1 °C–1, kapasitas kalor kalorimeter 150 J °C–1, dan suhu kalorimeter naik sebesar 10°C.

Jawab:

Kalor yang terlibat dalam reaksi:

Qreaksi + Qlarutan + Qkalorimeter = 0

Qreaksi = –(Qlarutan + Qkalorimeter)

Qlarutan = (mlarutan) (clarutan) ( ΔT)

= (53g) (3,65 J g–1°C–1) (45°C)

= 8.705,25 J

Qkalorimeter = (Ck) ( Δ T)

= (150 J °C–1) (10°C) = 1.500 J

Qreaksi = –(8.705,25 + 1.500) J = –10.205,25 J

Jadi, reaksi alkohol dan logam natrium dilepaskan kalor sebesar 10.205 kJ. Oleh karena pada percobaan dilakukan pada tekanan tetap maka Qreaksi = Δ Hreaksi = –10.205 kJ.