Latihan 6

Example 13.2

Perhatikan reaksinya

4NO2+ 1 O2 (g) ⇾2N2O5 (g)

Misalkan, pada momen tertentu selama reaksi, oksigen molekuler bereaksi dilaju 0,024 M / s. (a) Berapa kecepatan pembentukan N2O5? (b) Berapa laju reaksi NO2?

Strategi : Untuk menghitung laju pembentukan N2O5 dan hilangnya NO2,

Example 14.11

Pada 720 ° C, Kc konstan keseimbangan untuk reaksi

    adalah 2,37 3 1023. Dalam percobaan tertentu, konsentrasi keseimbangan adalah [N2] 5 0,683 M, [H2] 5 8,80 M, dan [NH3] 5 1,05 M. Misalkan beberapa NH3 ditambahkan ke dalam campuran sehingga konsentrasinya ditingkatkan menjadi 3,65 M. (a) Gunakan prinsip Le Châtelier untuk memprediksi pergeseran arah reaksi bersih untuk mencapai keseimbangan baru. (b) Konfirmasi prediksi Anda dengan menghitung qc quotient reaksi dan membandingkan nilainya dengan Kc.

Strategi :

(a) Apa stres yang diterapkan pada sistem? Bagaimana sistem menyesuaikan diri untuk mengimbangi stres? (b) Pada saat beberapa NH3 ditambahkan, sistem tidak lagi berada pada keseimbangan. Bagaimana kita menghitung Qc untuk reaksi pada saat ini? Bagaimana perbandingan Qc dengan Kc memberi tahu kita arah reaksi bersih untuk mencapai keseimbangan?

Solusi :

(a) Stres yang diterapkan pada sistem adalah penambahan NH3. Untuk mengimbangi stres ini, beberapa NH3 bereaksi untuk menghasilkan N2 dan H2 sampai keseimbangan baru ditetapkan. Oleh karena itu, Reaksi bersih bergeser dari kanan ke kiri; Yaitu

(b) Pada saat beberapa NH3 ditambahkan, sistem tidak lagi berada pada keseimbangan. Quotient reaksi diberikan oleh

Karena nilai ini lebih besar dari 2,37 3 1023, reaksi bersih bergeser dari kanan ke kiri hingga Qc sama dengan Kc.

    

Example 15.12

Memprediksi kekuatan relatif asam okso di masing-masing kelompok berikut: (a) HClO, HBrO, dan HIO; (b) HNO3 dan HNO2.

Strategi :

Memeriksa struktur molekul. Dalam (a) kedua asam memiliki kemiripan struktur tetapi hanya berbeda dalam atom pusat (Cl, Br, dan I). Atom pusat yang mana yang paling elektronegatif? Dalam (b) asam memiliki atom pusat (N) yang sama tetapi berbeda dalam jumlah atom O. Berapa bilangan oksidasi N di masing-masing dua asam ini?

Solusi :

(a) Asam-asam ini semuanya memiliki struktur yang sama, dan semua halogen memiliki struktur yang sama bilangan oksidasi (11). Karena elektronegativitas menurun dari Cl ke I, atom Cl paling banyak menarik pasangan elektron yang dibaginya dengan atom O. Akibatnya, ikatan O¬H adalah yang paling polar di HClO dan paling sedikit di HIO. Dengan demikian, kekuatan asam berkurang sebagai berikut:

HClO > HBrO > HIO

(b) Struktur HNO3 dan HNO2 ditunjukkan pada Gambar 15.5. Karena bilangan oksidasi N adalah 15 di HNO3 dan 13 di HNO2, HNO3 adalah asam yang lebih kuat dari HNO2.

Example 16.13

Manakah dari senyawa berikut yang akan lebih larut dalam larutan asam daripada dalam air: (a) CuS, (b) AgCl, (c) PbSO₄?

Strategi :

    Dalam setiap kasus, tuliskan reaksi disosiasi garam ke dalam kation dan anionnya. Kation tidak akan berinteraksi dengan ion H⁺ karena keduanya memiliki muatan positif. Anion akan bertindak sebagai akseptor proton hanya jika anion merupakan basa konjugasi dari asam lemah. Bagaimana penghilangan anion mempengaruhi kelarutan garam?

Solusi :

(a) Kesetimbangan kelarutan untuk CuS adalah :

CuS(s) ⇋ Cu²⁺(aq) + S²⁻(aq)

Ion sulfida adalah basa konjugasi dari asam lemah HS⁻. Oleh karena itu, ion S²⁻ bereaksi dengan ion H⁺ sebagai berikut:

S²⁻(aq) + H⁺(aq) → HS⁻(aq)

Reaksi ini menghilangkan ion S²⁻ dari larutan. Menurut prinsip Le Châtelier, kesetimbangan akan bergeser ke kanan untuk menggantikan beberapa ion S²⁻ yang dihilangkan, sehingga meningkatkan kelarutan CuS.

(b) Ekuilibrium kelarutan adalah :

AgCl(s) ⇋ Ag⁺(aq) + Cl⁼(aq)

Karena Cl⁻ adalah basa konjugasi dari asam kuat (HCl), kelarutan AgCl tidak dipengaruhi oleh larutan asam.

(c) Ekuilibrium kelarutan untuk PbSO₄ adalah :

PbSO₄(s) ⇋ Pb²⁺(aq) + SO₄²⁻(aq)

Ion sulfat adalah basa lemah karena merupakan basa konjugasi dari asam lemah HSO₄⁻. Oleh karena itu, ion SO₄²⁻ bereaksi dengan ion H⁺ sebagai berikut:

SO₄²⁻(aq) + H⁺(aq) → HSO₄⁻(aq)

Reaksi ini menghilangkan ion SO₄²⁻ dari larutan. Menurut prinsip Le Châtelier, kesetimbangan akan bergeser ke kanan untuk menggantikan sebagian ion SO₄²⁻ yang dihilangkan, sehingga meningkatkan kelarutan PbSO₄.

Example 17.3

Prediksi apakah perubahan entropi sistem dalam setiap reaksi berikut adalah positif atau negatif.

(a) 2H2(g)+O2(g) → 2H2O(l)

(b) NH4Cl (s)  → NH3(g)+HCl (g)

(c) H2(g)+Br2(g)→2HBr(g)

Jawaban :

(a) Dua molekul reaktif digabungkan untuk membentuk satu molekul produk. Meskipun H2O adalah molekul yang lebih kompleks daripada H2 dan O2, fakta bahwa ada penurunan bersih dari satu molekul dan gas dikonversi ke cairan memastikan bahwa jumlah mikrostates akan berkurang dan karenanya DS° negatif.

( b) Padat dikonversi menjadi dua produk gas. Oleh karena itu, DS° positif. 

( c) Jumlah molekul yang sama terlibat dalam reaktif seperti dalam produk. Selain itu, semua molekul ber diatomik dan karenanya kompleksitas yang sama. Sebagaimana hasilnya, kita tidak dapat memprediksi tanda DS°, tetapi kita tahu bahwa perubahan harus dilepas kecil dalam besarannya.

Example 18.6

Prediksikan apakah reaksi berikut akan berlangsung secara spontan seperti yang tertulis pada 298 K:

Strategi :

        Karena reaksi tidak berjalan dalam kondisi keadaan standar (konsentrasi bukan 1 M), kita membutuhkan persamaan Nernst [Persamaan (18.8)] untuk menghitung ggl (E) dari sebuah sel galvanik hipotetis dan menentukan spontanitas reaksi. Ggl standar (E °) dapat dihitung dengan menggunakan potensi reduksi standar pada Tabel 18.1. Ingatlah bahwa zat padat tidak muncul dalam suku hasil bagi reaksi (Q) dalam persamaan Nernst. Perhatikan bahwa 2 mol elektron ditransfer per mol reaksi, yaitu n 5 2. 

Solusi :

Reaksi setengah sel adalah

Karena E negatif, reaksi tidak spontan ke arah yang tertulis.

 Quis 6

Problem 13.18

Pertimbangkan reaksinya

A  → B

Laju reaksinya adalah 1,6  x  10-2 M/s. Ketika konsentrasi dari A adalah 0,35 M. Maka, Hitunglah konstanta laju reaksinya ketika (a) Urutan pertama dalam A dan (b) Urutan kedua dalam A

Jawab :

(a) Ketika urutan pertama di dalam A

(b) Ketika di urutan kedua di dalam A

Problem 14.15

Konstanta kesetimbangan (Kc) untuk reaksi berikut :

adalah 4,17  x  10-14 saat suhu 25°C. Berapakah konstanta kesetimbangan dari reaksi berikut :

saat memiliki suhu yang sama ?

Jawab :

Problem 15.49

Larutan asam monoprotik 0,040 M, 14% nya terionisasi. Htiunglah konstanta ionisasi asam ?

Jawab :

Diberikan 14% larutan terionisasi, maka konsentrasinya adalah:

[H+] = [A-] = 0.14 × 0.040 M = 0.0056 M

[HA] = (0.040 - 0.0056) M = 0.034 M  

Maka hasil dari Ka dapat kita temukan dengan cara subtitusi yaitu :

Problem 16.4

Suatu larutan dibuat dengan cara mencampurkan 200 mL asam lemah HA 0,1 M dengan 20 mL 0,2 M NaOH. Jika tetapan kesetimbangan ionisasi asam HA adalah 2.10^-4 , maka pH larutan yang terjadi adalah ....

Jawab :

Pada reaksi antara basa kuat dengan asam lemah maka akan timbul 3 kemungkinan :

1. Jika tidak ada sisa reaksi dari reaktan maka gunakan rumus pH garam hidrolisis

2. Jika terdapat sisa asam lemah gunakan pH Buffer

3. Jika terdapat sisa basa kuat gunakan pH Basa kuat

Diketahui :

mol NaOH = 20 ml x 0,2 M  = 4 mlmol = 4.10^-3 mol

mol  CH3COOH = 0,1 M x (200 ml)0,2 ltr = 0,02 mol

Persamaan reaksi : NaOH + CH3COOH ⇒ CH3COONa + H2O

mula-mula                0,004            0,02

reaksi                        0,004           0,004             0,004           0,004

sisa                                -                 0,016              0,004           0,004

Karena terdapat mol sisa asam lemah maka digunakan rumus pH Buffer

[H+] = Ka . n asam/n garam

[H+] = 2.10^-4 . 0,016/ 0,004 = 8.10^-4

pH = - log [H+]

pH = - log 8.10^-4

pH = 4 -log 8

Problem 17.39

Produksi tahunan dari seng sulfida (ZnS) adalah 4,0 x  10 4 ton. Perkiraan jumlah ton SO2  yang dihasilkan dengan meleburkannya untuk mengekstrak logam seng adalah

Jawab :

Persamaan reaksinya adalah: 2ZnS + 3O2 → 2ZnO + 2SO2  

Problem 18.44

Bagaimana kecenderungan besi untuk berkarat bergantung pada ph?

Jawab :

        Kecenderungan besi berkarat bergantung pada Ph larutan Pembentukan karat meningkat seiring dengan penurunan PH. Agen penyebab pengaratan yaitu oksigen menjadi lebih positif dengan meningkatnya ion H + yang memfasilitasi pengaratan. Semakin rendah level Ph maka semakin cepat korosi.