Contoh Soal Kalorimeter Kimia dan Pembahasannya

epanrita.net – Dalam kimia, kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur jumlah panas yang dilepaskan atau diserap dalam suatu reaksi kimia. Perubahan kalor adalah perbedaan antara energi dalam bentuk panas sebelum dan sesudah reaksi terjadi. Dalam artikel ini, kita akan membahas contoh soal kalorimeter kimia dan cara menghitung perubahan kalor dalam reaksi kimia.

Definisi Kalorimeter

Kalorimeter adalah alat laboratorium yang digunakan untuk mengukur jumlah panas yang dilepaskan atau diserap dalam suatu reaksi kimia. Ada dua jenis kalorimeter: kalorimeter bom dan kalorimeter kop. Kalorimeter bom biasanya digunakan untuk mengukur perubahan kalor dalam reaksi kimia yang melibatkan zat padat atau cair, sedangkan kalorimeter kop biasanya digunakan untuk mengukur perubahan kalor dalam reaksi kimia yang melibatkan zat gas.

Contoh Soal Kalorimeter Kimia

Berikut adalah beberapa contoh soal kalorimeter kimia:

Contoh Soal 1: Perubahan Kalor dalam Reaksi Pembakaran Etanol

Hitunglah perubahan kalor dalam reaksi pembakaran 2 mol etanol (C2H5OH) pada kalorimeter bom, jika jumlah air yang dihasilkan selama reaksi adalah 100 gram dan suhu awal air adalah 20°C dan suhu akhir air adalah 40°C.

Jawaban:

Langkah 1: Hitung massa air yang digunakan dalam reaksi: 100 gram = 0,1 kg air

Langkah 2: Hitung perubahan suhu air:

ΔT = suhu akhir – suhu awal

ΔT = 40°C – 20°C

ΔT = 20°C

Langkah 3: Hitung energi yang dibebaskan oleh air:

q = m × c × ΔT

q = 0,1 kg × 4,18 J/g°C × 20°C

q = 83,6 J

Langkah 4: Hitung perubahan kalor dalam reaksi:

ΔH = -q/n

ΔH = -83,6 J / (2 mol × 46 g/mol)

ΔH = -0,907 kJ/mol

Contoh Soal 2: Perubahan Kalor dalam Reaksi Pembakaran Metana

Hitunglah perubahan kalor dalam reaksi pembakaran 1 mol metana (CH4) pada kalorimeter kop, jika suhu awal gas di dalam kalorimeter adalah 25°C dan suhu akhir gas adalah 30°C.

Jawaban:

Langkah 1: Hitung perubahan suhu gas:

ΔT = suhu akhir – suhu awal

ΔT = 30°C – 25°C

ΔT = 5°C

Langkah 2: Hitung perubahan kalor dalam reaksi:

ΔH = Cgas × ΔT

ΔH = (7/2)R × ΔT

ΔH = (7/2) × 8,31 J/K/mol × 5 K

ΔH = 183,7 J/mol

Berikut adalah beberapa contoh soal kalorimeter kimia beserta jawabannya:

1.Berapa jumlah kalor yang dilepaskan ketika 10 gram natrium bereaksi dengan air untuk membentuk natrium hidroksida? Panas pembentukan natrium hidroksida adalah -425 kJ/mol.

Jawaban:

Molaritas natrium hidroksida (NaOH) = 1 mol / 40 gram = 0,025 mol/g

Molaritas natrium (Na) = 1 mol / 23 gram = 0,435 mol/g

Jadi, jumlah mol natrium yang bereaksi = 0,025 mol/g x 10 g = 0,25 mol

Jumlah kalor yang dilepaskan = 0,25 mol x (-425 kJ/mol) = -106,25 kJ

Jadi, jumlah kalor yang dilepaskan adalah -106,25 kJ.

2. Seberapa banyak kalor yang dibutuhkan untuk menguapkan 50 gram air pada suhu kamar? Kalor penguapan air adalah 40,7 kJ/mol.

Jawaban:

Molaritas air (H2O) = 1 mol / 18 gram = 0,055 mol/g

Jumlah mol air = 50 gram x 0,055 mol/g = 2,75 mol

Jumlah kalor yang dibutuhkan untuk menguapkan 2,75 mol air = 2,75 mol x 40,7 kJ/mol = 111,93 kJ

Jadi, jumlah kalor yang dibutuhkan untuk menguapkan 50 gram air adalah 111,93 kJ.

3.Berapa entalpi pembakaran karbon disulfida (CS2) jika 10 gram karbon disulfida dibakar di kalorimeter dengan 100 gram air? Panas pembentukan karbon disulfida adalah -110,5 kJ/mol.

Jawaban:

Molaritas karbon disulfida (CS2) = 1 mol / 76 gram = 0,013 mol/g

Jumlah mol karbon disulfida yang dibakar = 0,013 mol/g x 10 g = 0,13 mol

Jumlah kalor yang dilepaskan oleh pembakaran karbon disulfida = 0,13 mol x (-110,5 kJ/mol) = -14,365 kJ

Jumlah kalor yang diserap oleh air = massa air x kalor spesifik air x kenaikan suhu = 100 g x 4,18 J/g°C x (Tf – Ti)

Misalkan Tf = 30°C dan Ti = 25°C

Jumlah kalor yang diserap oleh air = 100 g x 4,18 J/g°C x (30°C – 25°C) = 2090 J = 2,09 kJ

Jadi, entalpi pembakaran karbon disulfida adalah -14,365 kJ – 2,09 kJ = -16,455 kJ.

4.Berapa jumlah kalor yang dilepaskan ketika 5 gram asam sulfat (H2SO4) bereaksi dengan 10 gram natrium hidroksida (NaOH)? Panas reaksi adalah -153 kJ/mol.

Jawaban:

Molaritas asam sulfat (H2SO4) = 1 mol / 98 gram = 0,0102 mol/g

Jumlah mol asam sulfat yang bereaksi = 0,0102 mol/g x 5 g = 0,051 mol

Molaritas natrium hidroksida (NaOH) = 1 mol / 40 gram = 0,025 mol/g

Jumlah mol natrium hidroksida yang bereaksi = 0,025 mol/g x 10 g = 0,25 mol