Soal Latihan Kinetika Kimia: Bab 2
1.
Hitung tetapan laju untuk reaksi fase gas antara hidrogen hidrogen dan iodin iodin pada 681 K jika laju -2 -1 -2 hilangnya iodin 0.192 N m det ketika tekanan awal I 2 823 N m dan tekanan awal H 2 10 500 N m-2. Jika tekanan iodin tidak diubah dan tekanan awal H 2 naik menjadi 39500 N m -2, berapakah laju reaksi sekarang?
2.
Data kinetik berikut diperoleh untuk reaksi antara nitrit oksida dan hidrogen pada 700 °C: 2NO + H2 → N2 + H2O Konsentrasi NO 0.025 0.025 0.0125 -3 awal (mol dm ) H2 0.01 0.005 0.01 -3 -1 -6 -6 Laju awal (mol dm det ) 2.4 x 10 1.2 x 10 0.6 x 10-6 Tentukan (a) orde reaksi untuk setiap reaktan dan (b) tetapan laju reaksi pada 700 °C.
3.
Dekomposisi-terkatalisis Dekomposisi-terkatalisis H2O2 dalam larutan berair diikuti dengan menitrasi contoh dengan KMnO4 pada berbagai selang waktu untuk menentukan H 2O2 yang tidak terurai. Waktu (menit) 5 10 20 30 50 3 Volume KMnO 4 (cm ) 37.1 29.8 19.6 12.3 5.0 Tunjukkan secara grafis bahwa reaksi orde pertama dan tentukan tetapan lajunya.
4.
Reaksi antara trietilamina trietilami na dan metil iodida menghasilkan amonium kuaterner: (C2H5)3N + CH3I → CH3(C2H5)3NI Pada 20 °C, dengan konsentrasi awal [amina] 0 = [CH3I]0 = 0.224 mol dm -3 dalam larutan CCl 4, reaksi diikuti dengan menentukan secara potensiometri amina yang tidak bereaksi, dan diperoleh data sebagai berikut: Waktu (menit) 10 40 90 150 300 -3 Konsentrasi amina (mol dm ) 0.212 0.183 0.149 0.122 0.084 0.08 4 Tunjukkan bahwa reaksi orde kedua secara keseluruhan dan hitunglah tetapan lajunya.
5.
Reaksi netralisasi nitroetana dalam larutan berair berlangsung berlangsu ng menurut persamaan laju
[OH ] d [OH dt
NO 2 ] d [C 2 H 5 NO dt
NO 2 ][OH ] k [C 2 H 5 NO
Percobaan pada 0 °C dengan konsentrasi awal kedua reaktan 0.01 mol dm -3 memberikan nilai 150 detik untuk waktu paruh reaksi. Hitunglah tetapan laju reaksi itu pada 0 °C. 6.
Dua zat zat A dan dan B melangsungkan reaksi dwimolekular. dwimolekular. Tabel berikut berikut menunjukkan menunjukkan konsentrasi A pada berbagai berbagai waktu untuk untuk eksperimen yang yang dilakukan pada pada suhu konstan konstan 117 °C. 10 [A] (mol (mol dm- ) 10.00 7.94 6.31 5.01 3.98 Waktu (menit) 0 10 20 30 40 -3 Jika konsentrasi awal B 2.5 mol dm , hitunglah tetapan laju orde kedua untuk reaksi itu.
7.
Dalam reaksi orde kedua antara isobutil bromida dan natrium etoksida dalam etanol pada 95 °C, konsentrasi awal kedua reaktan berturut-turut 0.0505 dan 0.0762 mol dm -3. Penurunan x dalam konsentrasi kedua reaktan diukur sebagai berikut: 10 x (mol (mol dm- ) 0 5.9 10.7 1 0.7 16.6 23.0 27.7 33.5 Waktu (menit) 0 5 10 17 30 40 60 Hitunglah tetapan laju reaksi tersebut.
8.
Hasil berikut diperoleh untuk dekomposisi amonia pada permukaan tungsten yang dipanasi: Tekanan awal (torr) 65 105 150 185 Waktu paruh (detik) 290 460 670 820 Tentukan orde reaksi tersebut.
9.
Data berikut berikut diperoleh pada hidrolisis hidrolisis 35°C: t (menit) 9.82 Sukrosa tersisa (%) 96.5 Tentukan orde reaksi terhadap sukrosa
sukrosa 17% dalam larutan larutan HCl 0.099 mol L -1 pada 59.60 93.18 142.9 294.8 80.3 71.0 59.1 32.8 dan nilai tetapan laju reaksi.
589.4 11.1
10. Penguraian HI menjadi H2 + I2 pada 508 °C memiliki waktu paruh 135 menit ketika tekanannya 1 atm dan 13.5 menit ketika tekanannya 0.1 atm. Tentukan orde reaksi serta nyatakan tetapan laju reaksi dalam (a) L mol -1 det-1, (b) bar -1 det-1, dan (c) cm3 det-1. 11. Reaksi antara propionaldehida dan asam hidrosianat telah dipelajari pada 25°C dalam sistem larutan berair, dan diperoleh nilai-nilai konsentrasi berikut pada berbagai waktu. t (menit) 2.78 5.33 8.17 15.13 19.80 ∞ -1 [HCN](mol L ) 0.0990 0.0906 0.0830 0.0706 0.0653 0.0424 -1 [C3H7CHO] (mol L ) 0.0566 0.0482 0.0406 0.0282 0.0229 0.0000 Tentukan orde reaksi dan nilai tetapan laju reaksi. 12. Hidrogen peroksida bereaksi dengan dengan ion tiosulfat dalam larutan yang sedikit asam sebagai berikut: H2O2 + 2S2O32- + 2H+ → 2H2O + S4O62Laju reaksi ini bebas dari pengaruh konsentrasi ion hidrogen pada pH 4-6. Data berikut diperoleh pada 25 °C dan pH 5.0 dengan konsentrasi awal H 2O2 dan S2O32- berturut-turut 0.036 dan 0.02040 mol L -1. t (menit) 16 36 43 52 2-3 -1 [S2O3 ](x 10 mol L ) 10.30 5.18 4.16 3.13 Berapa orde reaksi tersebut dan tetapan lajunya. 13. Suatu reaksi fase gas 2A B berorde ke-2 terhadap A. Reaksi ini berlangsung sempurna dalam tabung reaksi yang konstan volume dan suhunya, dengan waktu paruh 1 jam. Jika tekanan awal A ialah 1 bar, berapa tekanan parsial A dan B serta tekanan total pada 1 jam, 2 jam, dan pada kesetimbangan? 14. Larutan A dicampur dengan volume yang sama dari larutan B yang mengandung jumlah mol yang sama, maka maka terjadi reaksi A + B → C. Dalam 1 jam, A telah bereaksi sebanyak 75%. Berapa banyak A yang belum bereaksi setelah 2 jam jika reaksi (a) berorde ke-1 terhadap A dan ke-0 terhadap B; (b) berorde ke-1 terhadap A maupun B; (c) berorde ke-0 terhadap A maupun B. 15. Suatu reaksi dapat-balik orde pertama A B memiliki k 1 = 10-2 det-1 dan
[B] [B] ek [A]ek
4 . Jika [A]0 =
0.01 mol L -1 dan [B]0 = 0, berapakah konsentrasi B setelah 30 detik? 16. Tiga tahap pertama dalam peluruhan
Jika kita memulai dengan
238
238
U adalah
U, berapa fraksi
234
Th setelah 10, 20, 40, dan 80 hari?
17. Laju awal reaksi BrO3- + 3SO32- Br - + 3SO42- dinyatakan oleh k [BrO [BrO3-][ SO32-][H+]. Berikan sebuah hukum laju yang secara termodinamik mungkin untuk reaksi kebalikannya.
18. Tuliskan hukum laju untuk mekanisme berikut:
Jika konsentrasi B kecil dibanding A, C, dan D, pendekatan keadaan tunak mungkin digunakan untuk menurunkan hukum laju. Tunjukkan bahwa reaksi ini dapat mengikuti persamaan orde pertama pada tekanan tinggi dan orde kedua pada tekanan rendah. 19. Reaksi 2 SO2 + O2 2 SO3 dikatalisis dengan mekanisme
Tetapan kesetimbangan ( K c c) suatu reaksi dihubungkan dengan tetapan-tetapan laju tahapan penyusunnya ( k i i dan k -i -i ) dengan persamaan K c
si
s bila bilangan ngan stoikiometik tahap i k i dengan i jumlah tahap S jumlah i 1 k i S
Ujilah hubungan ini untuk mekanisme di atas. 20. Pada 518 °C, laju penguraian suatu contoh gas asetaldehida asetaldehid a yang tekanan awalnya 363 torr -1 ialah 1.07 torr det ketika 5.0% telah bereaksi dan 0.76 Torr det-1 ketika 20.0% telah bereaksi. Tentukan orde reaksi tersebut. 21. Tetapan laju dekomposisi orde pertama N 2O5 dalam reaksi 2N 2O5(g ) 4NO2(g ) + O2(g ) ialah 3.38 x 10-5 det-1 pada 25 °C. (a) Berapa waktu paruh N 2O5? (b) Berapa tekanan tekanan parsial N2O5 yang awalnya 500 torr, (i) 10 detik & (ii) 10 menit kemudian? 22. Reaksi orde orde kedua jenis A + B P dilakukan dalam larutan yang awalnya mengandung 0.050 -1 mol L A dan 0.080 mol L -1 B. Setelah 1.0 jam, konsentrasi A turun menjadi 0.020 mol L -1. (a) Hitung tetapan laju laju reaksi. reaksi. (b) Berapa waktu paruh reaktan masing-masing? 23. Tetapan laju orde kedua untuk reaksi CH3COOC2H5(aq) + OH-(aq) CH3CO2-(aq) + CH3CH2OH(aq) ialah 0.11 L mol -1det-1. Berapa konsentrasi ester setelah (a) 10 detik dan (b) 10 menit jika konsentrasi awal adalah [NaOH] = 0.050 M dan [CH 3COOC2H5] = 0.100 M? 24. Reaksi A + 2B P + Q menaati hukum laju v = = k [A][B] [A][B] dengan k = = 3.67 x 10 -3 M-1 det-1. Pada awal reaksi, 0.255 mol A dicampur dengan 0.605 mol B dalam 1.70 L pelarut. Hitunglah nilai awal
d [A] d [B] [B] dt
,
dt
,
d [P] dt
, dan
d nB dt
serta laju awal reaksi itu.
25. Mekanisme reaksi
melibatkan zat antara A. Deduksikan hukum laju untuk reaksi tersebut.
26. Perhatikan mekanisme mekanisme berikut untuk renaturasi heliks rangkap dari unting-untingnya, unting-untingnya, yaitu A dan B:
dengan hts = heliks takstabil dan hrs = heliks rangkap stabil. Turunkan persamaan laju untuk pembentukan hrs. 27. Data berikut diperoleh untuk pembentukan urea dari amonium sianat: NH4CNO H2NCONH2 Awalnya 22.9 g amonium sianat dilarutkan dalam cukup air untuk menyiapkan 1.00 L larutan. Tentukan orde reaksi, tetapan laju, dan massa amonium sianat yang tersisa setelah 300 menit jika diperoleh diperoleh data berikut: berikut: t (menit) 0 20.0 50.0 65.0 150 m urea (g) 0 7.0 12.1 13.8 17.7 28. Data berikut diperoleh untuk reaksi: (CH 3)3CBr + H2O → (CH3)3COH + HBr t (jam) 0 3.15 6.20 10.00 18.30 30.80 -2 -1 [(CH3)3CBr] (x 10 mol L ) 10.39 8.96 7.76 6.39 3.53 2.07 Tentukan orde reaksi, tetapan laju, dan konsentrasi molar (CH 3)3CBr setelah 43.8 jam. 29. Dekomposisi fase gas asam asetat pada 1189 K berlangsung melalui 2 reaksi paralel: (1) CH3COOH → CH4 + CO2 k 1 = 3.74 det -1 (2) CH3COOH → H2C=C=O + H2O k 2 = 4.65 det -1 Berapakah persentase maksimum ketena CH 2CO yang dapat diperoleh pada suhu itu? 30. Reaksi konsekutif A
B C
berlangsung dengan [A] 0 = 1.0 mol L -1 dan k 1 = 1.0 menit-1.
(a) Buatlah alur [A], [B], dan [C] terhadap t untuk
k 1 k 2
1 dalam 1 grafik. Gunakan t = 0 –2 –2
menit dengan selang 0.05 menit. (b) Tentukan waktu pada saat saat [B] mencapai maksimum. maksimum.
Jawaban:
1. 2. 3. 4. 5.
= 2.22 x 10-8 N-1 m2 det-1; v = = 0.722 N m-2 det-1. k = (a) Orde ke-2 terhadap NO, ke-1 terhadap H2; (b) k = = 0.384 dm6 mol-2 det-1. ln [H2O2]t = 3.8462 – 3.8462 – 0.0446 0.0446t , r = = 99.99%; k = = 4.5 x 10-2 menit-1. 1/[amina]t = 4.4749 + 0.0248 t , r = = 99.99%; k = = 2.48 x 10-2 dm3 mol-1 menit-1. = 0.67 dm 3 mol-1 det-1. k =
6.
ln
7.
ln
[A] [B] [B]
= 9.21 x 10-3 dm3 mol-1 menit-1. 7.8241 0.02302 t , r 99.99% ; k =
( a-x) (b-x)
= -0.4133 – -0.4133 – 8.4647 8.4647 x 10 -3t , r = = 99.97%; k = = 0.329 dm 3 mol-1 menit-1.
8. Orde ke-0. 9. Orde ke-1, ln [sukrosa] t = 2.8352 – 2.8352 – 3.7408 3.7408 x 10 -3 t , r = = 99.99%; k = = 3.74 x 10-3 menit-1. 10. Orde ke-2; (a) 3.96 x 10-2 L mol-1 det-1, (b) 6.09 x 10-4 bar -1 det-1, (c) 6.57 x 10-23 cm3 det-1. 11. Orde ke-2, ln 12. Orde ke-2, ln
[HCN] [C3H 7 CHO] [H 2O 2 ] 2
[S2O3 ]
= 0.4789 + 0.02883t , r = = 99.99%; k = = 0.680 L mol -1 det-1.
= 0.5868 + 0.03066 t , r = = 99.97%; k = = 0.594 L mol-1 det-1.
13. 1 jam: p A = 0.5 bar, pB = 0.25 bar, p = 0.75 bar; 2 jam: p A = 1/3 bar, pB = 1/3 bar, p = 2/3 bar; Setimbang: p A = 0, pB = 0.5 bar, p = 0.5 bar. 14. (a) 6.25%; (b) (b) 14.29%; (c) (c) tidak ada sisa. -3 -1 15. 2.5 x 10 mol L . 16. Berturut-turut 3.7 x 10-12, 6.4 x 10-12, 1.0 x 10-11, 1.3 x 10 -11. 17. v = = k b [SO32-]-2[H+][Br -][SO42-]3. 18.
[D] d [D] dt
19. K c 20. 21. 22. 23.
k 1 k 3 [A][C] k 2
[C] k 3 [C]
k k 1 2 k 1 k 2
yang menjadi
d [D] dt
dt
27. 28. 29. 30.
dt
k k 1 3 [A][C]pada P . k 2
Orde ke-2. (a) 10.3 kdet; (b) i. 499.66 499.66 torr, ii. 480.13 480.13 torr. -3 -1 -1 (a) 4.13 x 10 L mol det ; (b) 0.71 jam (untuk A) dan 2.05 jam (untuk B). (a) 0.095 M; (b) 0.051 M. M.
[B] d [B]
26.
d [D]
2
24. Laju awal = 1.96 x 10-4 mol L-1 det-1,
25.
k 1[A] pada P dan
d [P] dt
= –3.92 –3.92 x 10-4 mol L-1 det-1
d [P] [P] dt
dt
= – = –1.96 1.96 x 10-4 mol L-1 det-1
= 1.96 x 10 -4 mol L-1 det-1,
1
[B] k 2 K 2 [A 2 ] 2 [B]
d [hrs] dt
1
d [A] [A]
k 2 K [A][B]
Orde ke-2; k = = 59.63 mL mol -1 menit-1; 2.926 g. Orde ke-1; k = = 1.5061 x 10-5 det-1; 9.816 mmol L-1. 55.4% (b) 1 menit.
d n B dt
= –6.66 –6.66 x 10-4 mol det-1
