Latihan 1 dan Kuis 1

LATIHAN 1

 5.5 Stoikiometri Gas

Contoh 5.11 

Hitung volume O₂ (dalam liter) yang dibutuhkan untuk pembakaran total 7,64 L asetilena (C₂H₂) yang diukur pada suhu dan tekanan yang sama.

2C₂H₂(g) + 5O₂(g) → 4CO₂(g) + 2H₂O(l)

                                               2 mol      5 mol

Strategi 

Perhatikan bahwa suhu dan tekanan O₂ dan C₂H₂ adalah sama. Hukum gas mana yang diperlukan untuk menghubungkan volume gas dengan mol gas?

Penyelesaian

Menurut hukum Avogadro, pada suhu dan tekanan yang sama, jumlah mol gas secara langsung berkaitan dengan volumenya. Dari persamaan, ada 5 mol O₂ ∞ 2 mol C₂H₂; oleh karena itu, dapat ditulis 5 L O₂ ∞ 2 L C₂H₂. Volume O₂ yang akan bereaksi dengan 7,64 L C₂H₂ diberikan oleh

5.6 Hukum Dalton Tentang Tekanan Parsial

Contoh 5.15

Gas oksigen yang dihasilkan dari penguraian kalium klorat dikumpulkan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5.15. Volume oksigen yang dikumpulkan pada 24°C dan tekanan atmosfer 762 mmHg adalah 128 mL. Hitung massa (dalam gram) gas oksigen yang diperoleh. Tekanan uap air pada 24°C adalah 22,4 mmHg.

Strategi 

Untuk menyelesaikan massa O₂ yang dihasilkan, pertama-tama harus dihitung tekanan parsial O₂ dalam campuran. Hukum gas apa yang dibutuhkan? Bagaimana mengubah tekanan gas O₂ menjadi massa O₂ dalam gram?

Penyelesaian

Dari hukum Dalton tentang tekanan parsial, diketahui bahwa

PT = PO₂ + PH₂O

Sehingga

PO₂ = PT  ₋  PH₂O

      = 762 mmHg - 22,4 mmHg

      = 740 mmHg

Dari persamaan gas ideal dapat dituliskan

di mana m dan ℳ masing-masing adalah massa O₂ yang dikumpulkan dan massa molar O₂. Dengan menyusun ulang persamaan didapatkan

5.7 TEORI KINETIK GAS

Contoh 5.16

Hitung akar rata-rata kuadrat kecepatan dari atom helium dan molekul nitrogen dalam m/s pada 25°C.

Strategi 

Untuk menghitung akar-rata-rata-kuadrat kecepatan diperlukan Persamaan (5.16). Satuan apa yang harus digunakan untuk R dan ℳ supaya 𝒗rms diekspresikan dalam m/s?

Penyelesaian

Untuk menghitung 𝒗rms, satuan R harus 8,314 J/K⠂mol dan, karena 1 J = 1 kg m²/s², massa molar harus dalam kg/mol. Massa molar He adalah 4,003 g/mol, atau 4,003 x 10⁻³ kg/mol. Dari persamaan (5.16),

Menggunakan faktor konversi 1 J = 1 kg m²/s² didapatkan

Prosedurnya sama untuk N₂, massa molar adalah 28,02 g/mol, atau 2,802 x 10⁻² kg/mol sehingga dapat dituliskan

5.8 PENYIMPANGAN DARI PERILAKU GAS IDEAL

Contoh 5.18

Mengingat bahwa 3,50 mol NH₃ menempati 5,20 L pada 47°C, hitung tekanan gas (dalam atm) menggunakan (a) persamaan gas ideal dan (b) persamaan van der Waals.

Strategi 

Untuk menghitung tekanan NH₃ menggunakan persamaan gas ideal, kita melanjutkan seperti pada Contoh 5.3. Koreksi apa yang dibuat untuk faktor tekanan dan volume dalam persamaan van der Waals?

Penyelesaian
(a) Kita memiliki data berikut:

V = 5,20 L
T = (47 + 273) K = 320 K
n = 3,50 mol

R = 0,0821 L . atm/K . mol

Dengan mensubstitusi nilai-nilai ini ke dalam persamaan gas ideal, kita mendapatkan

(b) Kita perlu Persamaan (5.18). Lebih mudah untuk pertama kali menghitung faktor koreksi dalam Persamaan (5.18) secara terpisah. Dari Tabel 5.4, kita memiliki

a = 4,17 atm . L²/mol²

b = 0,0371 L/mol

sehingga faktor koreksi untuk tekanan dan volume adalah

Akhirnya, dengan mensustitusi nilai-nilai ini ke dalam persamaan van der Waals, kita mendapatkan

(P + 1,89 atm)(5,20 L - 0,130 L) = (3,50 mol)(0,0821 L.atm/K.mol)(320 K)

P = 16,2 atm

KUIS 1

5.5 STOIKIOMETRI GAS

5.54 Metana merupakan komponen utama gas alam yang digunakan untuk pemanasan dan memasak. Proses pembakaran seperti persamaan berikut :

Jika 15,0 mol CH4 bereaksi, berapa volume CO2 (dalam liter) yang diproduksi pada suhu 23,0 °C dan tekanan 0,895 atm ?

Diketahui :

Ditanya : V CO2 = ? (dalam liter)
         
Pembahasan :

Langkah yang harus dilakukan pertama kali adalah mengecek apakah reaksi sudah setara atau belum. Apabila sudah reaksi sudah setara, selanjutnya adalah menghitung mol CO2 dengan menggunakan rumus perbandingan koefisien dan perbandnigan volume :

       Selanjutnya adalah menghitung volume gas CO2 dengan rumus seperti di bawah ini:

5.6 HUKUM DALTON TENTANG TEKANAN PARSIAL

5.67 Campuran gas mengandung 0,31 mol CH4, 0,25 mol C2H6, dan 0,29 mol C3H8. Tekanan total 1,50 atm. Hitunglah tekanan parsial  masing- masing gas !

Diketahui :

Ditanya : Tekanan  parsial masing masing gas ?

Pembahasan :

Hal yang pertama kali kita lakukan adalah menghitung fraksi mol masing masing gas.

• Fraksi mol gas CH4

• Fraksi mol gas C2H6 

• Fraksi mol Gas C3H8

Setelah mendapatkan fraksi mol masing- masing gas, langkah selanjutnya adalah menghitung tekanan parsial masing masing gas.

• Tekanan Parsial Gas CH4

•  Tekanan Parsial Gas C2H6 

• Tekanan Parsial Gas  C3H8

5.7 TEORI KINETIK GAS

5.82 Suhu di stratosfer adalah 223 °C Hitung Vrms molekul O2, N2, dan O3 di wilayah ini !

Diketahui :

Ditanya : Vrms molekul O2, N2, dan O3 ?

Pembahasan :

Hal yang pertama kali kita lakukan sebelum menentukan Vrms masing -masing molekul adalah menghitung massa molar dari masing masing molekul.

• Massa Molar O2

• Massa Molar N2

• Massa Molar O3

Setelah mendapatkan hasil massa molar dari masing- masing molekul. Langkah selanjutnya adalah menghitung Vrms molekul O2, N2, dan O3.

• Vrms molekul O2

• Vrms molekul N2

• Vrms molekul O3

5.8 PENYIMPANGAN DARI GAS IDEAL

5.94 Pada 27°C, 10,0 mol gas dalam wadah 1,50 L memberikan sebuah tekanan 130 atm. Tentukanlah apakah gas ini termasuk gas ideal atau bukan ?

Diketahui : 

Ditanya : Tentukanlah apakah gas ini termasuk gas ideal atau bukan?

Pembahasan :

Untuk menentukan apakah gasi itu merupakan gas ideal. kita akan menghitung faktor kompresibilitas Z. Jika Z mendekati atau sama dengan 1, maka gas itu merupakan gas ideal.

Dari hasil kompresibilitas Z diatas, dapat diketahui nilainya tidak mendekati atau sama dengan 1. Sehingga dapat kita simpulkan bahwa gas itu bukan merupakan gas ideal.