Menentukan Entalpi Reaksi Menggunakan Data Kalorimeter

Kalorimeter adalah suatu system terisolasi (tidak ada pertukaran materi maupun energi dengan lingkungan diluar kalorimeter). Dengan demikian, semua kalor yang dibebaskan oleh rekasi yang terjadi di dalam kalorimeter, tidak ada yang terbuang ke luar kalorimeter. Dengan mengukur kenaikan suhu di dalam kalorimeter, kita dapat menentukan jumlah aklor yang diserap oleh air serta perangkat kalorimeter menggunakan rumus :

Qair = m x c x ∆T

Keterangan :

Q = jumlah kalor

m = massa air (larutan) di dalam kalorimeter

c = kalor jenis air (larutan) di dalam kalorimeter

∆T = kenaikan suhu kalorimeter

Rumus di atas bisa kita gunakan jika calorimeter yang digunakan adalah kalorimeter sederhana. Maksudnya, pada kalorimeter sederhana, bahan kalorimeter biasanya adalah plastic yang bersifat isolator. Sehingga dianggap kalor yang dihasilkan oleh rekasi yang terjadi di dalam kalorimeter diserap seluruhnya oleh larutan. Kalor rekasi yang terjadi pada kalorimeter sederhana sama dengan negative(-) kalor yang diserap oleh larutan.

Qreaksi = - Qlarutan  = - (m x c x ∆T)

Jika yang digunakan adalah kalorimeter khusus yang disebut kalorimeter bom, maka rumusnya sedikit dipermudah. Karena pada kalorimeter bom, bahannya dibuat dari stainlees steel sehingga kalor reaksi yang dihasilkan tidak hanya diserap oleh larutan tetapi juga oleh bahan kalorimeter. Kalorimeter ini sudah punya kapasitas kalor (C) kalorimeter, sehingga rumus yang digunakan adalah :

Qkalorimeter = - (C x ∆T)

Qreaksi = - (Qlarutan + Qkalorimeter)

Keterangan :

C = Kapasitas kalor calorimeter

∆T = kenaikan suhu calorimeter

Cara membedakan apakah dalam soal percobaannya menggunakan kalorimeter sederhana atau kalorimeter bom adalah dengan melihat data diberikan. Jika diketahui kapasitas kalor kalorimeter, maka yang digunakan adalah kalorimeter bom, tetapi jika tidak disebutkan, hanya ada data kalor jenis air, maka yang digunakan adalah kalorimeter sederhana. Mudah bukan…..

Nah sekarang silahkan perhatikan contoh soal dan pembahasan berikut:

Contoh Soal dan Pembahasan 

Soal 1 : Menentukan ∆H reaksi berdasarakan data kalorimeter

Ke dalam 50 mL larutan tembaga (II) sulfat 0,4 M ditambahkan serbuk zink (sedikit berlebihan), ternyata suhunya naik 200C. Dengan menganggap bahwa kalor jenis larutan sama dengan kalor jenis air, yaitu 4,18 j/g K dan kapasitas kalor wadah reaksi dapat diabaikan, maka tentukanlah ∆Hreaksi : (Massa jenis larutan 1 kg/L = 1 gr/ mL)

Zn(s) + CuSO4(aq) → ZnSO4(aq) + Cu(s)

Pembahasan :

Diketahui : 

50 ml ZnSO4 0,4 M

∆T = 200C = 20 + 273 = 293 K

c = 4,18 j/g K

Ditanya : ∆Hreaksi = . .  . . .?

Jawab: 

m larutan = 50 mL x 1 gr/mL = 50 gram

qlarutan = m x c x ∆T

        = 50 gram x 4,18 j/g K x 293 K

        = 61.237 j

        = 61,237 kJ

qreaksi = - qlarutan = - 61,237 kJ

Kalor reaksi diatas adalah kalor reaksi yang dilepaskan pada reaksi 50 mL ZnSO4 0,4 M atau :

mol ZnSO4 = M x V = 0,4 M x 0,05 L =  0,02 

Perhatikan reaksi : Zn(s) + CuSO4(aq) → ZnSO4(aq) + Cu(s)

Jumlah Zn dan CuSO4 yang bereaksi sesuai dengan persamaan rekasi diatas adalah 1 mol, sehingga :

∆reaksi = 1/0,02 x – 61,237 = - 3.061,85 kJ 

Persamaan termokimia :

Zn(s) + CuSO4(aq) → ZnSO4(aq) + Cu(s) ∆H = - 3.061,85 kJ

Soal 2 : Menentukan ∆H reaksi netralisasi asam basa

Larutan NaOH 1 M sebanyak 100 cm3 direkasikan dengan 100 mL larutan HCl 1 M dalam sebuah bejana. Tercatat suhu naik dari 290C menjadi 37,50C. Jika larutan dianggap sama dengan air, kalor jenis air 4,2 J/g K, massa jenis air adalah 1 g/cm3, perubahan entalpi reaksi (∆H) netralisasi adalah . . . . .

Pembahasan :

Sebenarnya soal ini sama saja dengan soal pertama hanya reaksinya saja yang berbeda….ok ….mari kita jawab.

Diketahui :

100 cm3 NaOH 1 M + 100 cm3 HCl 1 M

T1 = 290C

T2 = 37,50C

Kalor jenis air = 4,2 J/g K

Massa jenis air = 1 g/cm3

Dintanya : ∆Hreaksi = . .  . . .?

Jawab:

∆T = T2 – T1 = 37,50C – 290C = 8,50C = 8,5 + 273 = 281,5 K

Massa larutan = (100 cm3 + 100 cm3) x 1 g/cm3

= 200 g

qreaksi = - qlautan = - (m x c x ∆T)

= - ( 200 g x 4,2 J/g K x 281,5 K)

= - 236.460 J

= - 236,46 kJ

Kalor reaksi diatas adalah kalor yang dihasilkan dari reaksi 100 cm3 NaOH 1 M + 100 cm3 HCl 1 M atau :

mol NaOH = M x V = 0,1 L x 1 M = 0,1 mol

mol HCl = Mx V = 0,1 L x 1 M = 0,1 mol

Reaksi netralisasi yang terjadi :

NaOH + HCl → NaCl + H2O

Pada reaksi diatas terlihat jumlah mol NaOH dan HCl yang berekasi adalah masing masing 1 mol (lihat koefisien reaksi),maka kita perlu mencari jumlah kalor reaksi untuk 1 mol zat, yaitu :

qreaksi 1 mol HCL + 1 mol NaOH) = 1/0,1 x - 236,46 kJ = - 2364,6 kJ/mol

∆Hreaksi = qreaksi = - 2364,6 kJ/mol

Persamaan termokimia :

NaOH + HCl → NaCl + H2O ∆Hreaksi = - 2364,6 kJ/mol

Soal 3 : Menentukan suhu setelah bereaksi (suhu akhir)

Sepotong seng pada temperature 200C dengan massa 65,38 gram dimasukkan ke dalam 100 mL air mendidih (T = 1000C), massa jenis air 1 g/mL, kalor jenis seng = 0,4 j/g 0C dan kalor jenis air adalah 4,2 j/g 0C. Temperatur yang dicapai oleh air dan seng adalah . . . . .

Pembahasan :

Karena seng adalah bahan yang bersifat konduktor, maka ketika dimasukkan ke dalam air mendidih, kalor yang dihasilkan dari pendidihan air akan diserap seluruhnya oleh seng sehingga :

Q air = Q seng

mair x c x ∆Tair = mseng x c x ∆Tseng

Logikanya suhu air akan turun sampai Takhir sedangkan suhu seng akan naik sampai Takhir, sehingga :

∆Tair = 1000C - Takhir

∆Tseng = Takhir – 200C

Dengan mensubtitusi hal diatas didapatkan :

mair x c x ∆Tair = mseng x c x ∆Tseng

mair x c x (1000C - Takhir )= mseng x c x (Takhir – 200C)

100 g x 4,2 j/g 0C x (1000C - Takhir ) =65,3 g x 0,4 j/g 0C x (Takhir – 200C)

42000  – 420Takhir = 26,125Takhir – 523,04 

446,125 Takhir = 42523,04

Takhir = 95,310C

Soal 4 : Menghitung ∆Hreaksi suatu bahan bakar

Air sebanyak 2L dipanaskan dengan pembakarn elpiji dari suhu 270C menjadi 750C. Elpiji dianggap mengandung C3H8(Mr = 44) dan terbakar sebnyak 44 gram. Seluruh energy yang dihasilkan dari pembakaran gas elpiji digunakan untuk menaikkan suhu air. JIka dikathui massa jenis air = 1 g/cm3 dan kalor jenis air = 4,2 J/goC, besarnya perbuahan entalpi reaksi pembakaran elpiji adalah . . . . .kJ/mol

Pembahasan :

Massa air yang dipanaskan = 2 L = 2000 mL = 2000 cm3 x 1 g/cm3 = 2000 gram

Kenaikan suhu = 750C – 270C = 48 0C

Q air = m x c x ∆T

= 2000 g x 4,2 K/g0C x 480C

= 403.200 J = 403,2 kJ

Kalor yang diserap oleh air yaitu sebesar 403,2 kJ adalah kalor yang dilepaskan pada pembakaran 44 gram C3H8 atau :

mol C3H8 = g/Mr = 44/44 = 1 mol

Karena elpiji yang berekasi sudah 1 mol maka perubahan entalpi rekasi pembakaran elpiji adalah :

∆Hreaksi = Qreaksi = - Qlarutan = - 403,2 kJ

Wah….ternyata cukup mudah ya mengerjakan soal tentang penentuan entalpi reakasi berdasarkan data perbobaa calorimeter….terus belajar dan berlatih jenis soal yang lainnya agar kalian lebih paham…..jika ada pertanyaan silahkan berkomentar di kolom komentar di bawah postingan….jangan lupa dishare ya…terimakasih. . . .

Location:

Berbagi :