Pada halaman ini akan dibahas mengenai Soal dan Pembahasan Pergeseran Kesetimbangan Secara Kuantitatif. Semua informasi ini kami rangkum dari berbagai sumber. Semoga memberikan faedah bagi kita semua.
Soal #1:
Untuk reaksi berikut ini: A(g) + B(g) ⇌ C(g) + D(g), dalam wadah 1 liter konsentrasi gas-gas ini dalam campuran kesetimbangan adalah: [A] = 0,5 M, [B] = 4,0 M, [C] = 6,0 M, dan [D] = 8,0 M. Berapa mol D harus ditambahkan ke dalam campuran ini untuk mencapai konsentrasi A = 1,0 M?
A. 12,10 mol
B. 10,56 mol
C. 8,034mol
D. 0,50 mol
E. 0,034 mol
Pembahasan soal #1:
Data awal dari soal yang diketahui dapat digunakan menentukan nilai Kc:
\begin{align*}K_c &= \dfrac{[C][D]}{[A][B]}\\
K_c &= \dfrac{(6)(8)}{(0,5)(4)}\\
&= \dfrac{48}{2}\\
&= 24\end{align*}
Pada soal ini zat A di ruas kiri jumlahnya bertambah (kesetimbangan mula-mula 0,5 M, kesetimbangan baru menjadi 1 M atau 1 mol/liter) akibat penambahan zat D di ruas kanan sebanyak x. Guna mempertahankan kesetimbangan dalam sistem tersebut (secara kuantitatif Kc tetap), zat D dalam sistem akan “mengurangi diri” sesuai perbandingan koefisien setara. Dengan kata lain reaksi bergeser ke kiri, jumlah zat di kiri bertambah dan jumlah zat di kanan berkurang setelah ditambahi konsentrasinya.
Sesuai azas Le Chatelier bahwa ketika kesetimbangan diganggu, misalnya dengan mengubah konsentrasi, maka sistem kesetimbangan tersebut akan mengurangi gangguan dengan berubah menjadi zat lain untuk mempertahankan kesetimbangannya semula atau membentuk kesetimbangan baru.
Zat A mula-mula 0,5 mol (di soal tertulis 0,5 M dengan volume 1 liter), setelah di ditambah sejumlah x maka zat A menjadi 1 mol. Ini berarti zat A mengalami penambahan sebanyak 0,5 mol (mula-mula 0,5 mol menjadi 1 mol). Karena koefisien B sama dengan A dan keduanya juga di ruas kiri, maka B juga mengalami penambahan sebanyak 0,5 mol. Sementara itu C dan D mengalami pengurangan masing-masing sebanyak 0,5 mol. Ingat perbandingan koefisien setara A, B, C, D = 1 : 1 : 1 : 1.
Setelah penambahan zat D maka diperoleh persamaan seperti dalam tabel berikut.
Kc dalam suatu sistem kesetimbangan tidak berubah selama volume dan temperatur tidak berubah.
Dengan memanfaatkan Kc dari keadaan kesetimbangan awal dapat ditentukan nilai x (jumlah D yang harus ditambahkan itu)
\begin{align*}
K_c &= \dfrac{[C][D]}{[A][B]}\\
24 &= \dfrac{(5,5)(7,5+x)}{(1)(4,5)}\\
24(1)(4,5) &= (5,5)(7,5+x)\\
108 &= 41,25 + 5,5 x\\
5,5 x &= 108 – 41,25\\
5,5 x &= 66,75\\
x &= \dfrac{66,75}{5,5}\\
x &= 12,14 mol
\end{align*}
Soal #2:
Dalam suatu wadah tertutup terdapat kesetimbangan 0,30 mol N2, 0,40 mol H2, dan 0,1 mol NH3. Jika suhu dipertahankan (tetap) berapa mol H2 yang harus ditambahkan ke dalam wadah tersebut agar konsentrasi NH3 pada kesetimbangan tersebut menjadi 2 kali lipat dari jumlah semula?
Penyelesaian Soal #2:
Hitung nilai Kc sistem kesetimbangan tersebut
N2 + 3H2 ⇌ 2NH3
Kc = [NH3]2 / ( [N2] [H2]3 )
Kc = (0,100)2 / [ (0,300) (0,400)3 ]
Kc = 0,52
Buat pernyataan Kc baru dengan [NH3] = 0,20. Gunakan perbandingan stoikiometri untuk mendapatkan [N2] ketika [NH3] menjadi 2 kali lipat dari semula.
Pada saat setimbang N2 = 0,25 mol karena 0,05 mol N2 diperlukan untuk menaikkan jumlah NH3 sebanyak 0,10 agar menjadi 0,20 (dua kali lipat dari jumlah semula) dan dimisalkan H2 = x maka,
Kc = [NH3]2 / ( [N2] [H2]3 )
0,52 = (0,20)2 /{(0,25) (0,25 + x)3}
0,52 × 0,25 × (0,25 + x)3 = 0,04
0,13 × (0,25 + x)3 = 0,04
(0,25 + x)3 = 0,04/0,13
(0,25 + x) (0,25 + x) (0,25 + x) = 0,308
x3 + 3x2.0,25 + 3x.0,252 + 0,253 = 0,308
x3 + 0,75x2 + 0,1875x + 0,015625 - 0,308 = 0
x3 + 0,75x2 + 0,1875x – 0,292375 = 0
x = 0,425 M atau 0,425 mol
Alternatif penyelesaian untuk jumlah H2 yang ditambahkan boleh ditempuh dengan cara berikut.
Dimisalkan x = jumlah H2 yang ditambahkan, dan y = jumlah H2 saat setimbang.
Kc = [NH3]2 / ( [N2] [H2]3 )
0,52 = (0,20)2 /{(0,25) (y)3}
0,52 × 0,25 × y3 = 0,04
0,13 × y3 = 0,04
y3 = 0,04/0,13
y3 = 0,308
y = 0,675
y = 0,40 + x – 0,15
0,675 = 0,25 + x
x = 0,675 – 0,25
x = 0,425 mol
Untuk reaksi berikut ini: A(g) + B(g) ⇌ C(g) + D(g), dalam wadah 1 liter konsentrasi gas-gas ini dalam campuran kesetimbangan adalah: [A] = 0,5 M, [B] = 4,0 M, [C] = 6,0 M, dan [D] = 8,0 M. Berapa mol D harus ditambahkan ke dalam campuran ini untuk mencapai konsentrasi A = 1,0 M?
A. 12,10 mol
B. 10,56 mol
C. 8,034mol
D. 0,50 mol
E. 0,034 mol
Pembahasan soal #1:
Data awal dari soal yang diketahui dapat digunakan menentukan nilai Kc:
\begin{align*}K_c &= \dfrac{[C][D]}{[A][B]}\\
K_c &= \dfrac{(6)(8)}{(0,5)(4)}\\
&= \dfrac{48}{2}\\
&= 24\end{align*}
Pada soal ini zat A di ruas kiri jumlahnya bertambah (kesetimbangan mula-mula 0,5 M, kesetimbangan baru menjadi 1 M atau 1 mol/liter) akibat penambahan zat D di ruas kanan sebanyak x. Guna mempertahankan kesetimbangan dalam sistem tersebut (secara kuantitatif Kc tetap), zat D dalam sistem akan “mengurangi diri” sesuai perbandingan koefisien setara. Dengan kata lain reaksi bergeser ke kiri, jumlah zat di kiri bertambah dan jumlah zat di kanan berkurang setelah ditambahi konsentrasinya.
Sesuai azas Le Chatelier bahwa ketika kesetimbangan diganggu, misalnya dengan mengubah konsentrasi, maka sistem kesetimbangan tersebut akan mengurangi gangguan dengan berubah menjadi zat lain untuk mempertahankan kesetimbangannya semula atau membentuk kesetimbangan baru.
Zat A mula-mula 0,5 mol (di soal tertulis 0,5 M dengan volume 1 liter), setelah di ditambah sejumlah x maka zat A menjadi 1 mol. Ini berarti zat A mengalami penambahan sebanyak 0,5 mol (mula-mula 0,5 mol menjadi 1 mol). Karena koefisien B sama dengan A dan keduanya juga di ruas kiri, maka B juga mengalami penambahan sebanyak 0,5 mol. Sementara itu C dan D mengalami pengurangan masing-masing sebanyak 0,5 mol. Ingat perbandingan koefisien setara A, B, C, D = 1 : 1 : 1 : 1.
Setelah penambahan zat D maka diperoleh persamaan seperti dalam tabel berikut.
Kc dalam suatu sistem kesetimbangan tidak berubah selama volume dan temperatur tidak berubah.
Dengan memanfaatkan Kc dari keadaan kesetimbangan awal dapat ditentukan nilai x (jumlah D yang harus ditambahkan itu)
\begin{align*}
K_c &= \dfrac{[C][D]}{[A][B]}\\
24 &= \dfrac{(5,5)(7,5+x)}{(1)(4,5)}\\
24(1)(4,5) &= (5,5)(7,5+x)\\
108 &= 41,25 + 5,5 x\\
5,5 x &= 108 – 41,25\\
5,5 x &= 66,75\\
x &= \dfrac{66,75}{5,5}\\
x &= 12,14 mol
\end{align*}
Soal #2:
Dalam suatu wadah tertutup terdapat kesetimbangan 0,30 mol N2, 0,40 mol H2, dan 0,1 mol NH3. Jika suhu dipertahankan (tetap) berapa mol H2 yang harus ditambahkan ke dalam wadah tersebut agar konsentrasi NH3 pada kesetimbangan tersebut menjadi 2 kali lipat dari jumlah semula?
Penyelesaian Soal #2:
Hitung nilai Kc sistem kesetimbangan tersebut
N2 + 3H2 ⇌ 2NH3
Kc = [NH3]2 / ( [N2] [H2]3 )
Kc = (0,100)2 / [ (0,300) (0,400)3 ]
Kc = 0,52
Buat pernyataan Kc baru dengan [NH3] = 0,20. Gunakan perbandingan stoikiometri untuk mendapatkan [N2] ketika [NH3] menjadi 2 kali lipat dari semula.
| Reaksi | N2 | + | 3H2 | ⇌ | 2NH3 |
| Awal | 0,30 | 0,40 + x | 0,10 | ||
| Bereaksi | –0,05 | –0,15 | +0,10 | ||
| Kesetimbangan | 0,25 | 0,25 + x | 0,20 |
Pada saat setimbang N2 = 0,25 mol karena 0,05 mol N2 diperlukan untuk menaikkan jumlah NH3 sebanyak 0,10 agar menjadi 0,20 (dua kali lipat dari jumlah semula) dan dimisalkan H2 = x maka,
Kc = [NH3]2 / ( [N2] [H2]3 )
0,52 = (0,20)2 /{(0,25) (0,25 + x)3}
0,52 × 0,25 × (0,25 + x)3 = 0,04
0,13 × (0,25 + x)3 = 0,04
(0,25 + x)3 = 0,04/0,13
(0,25 + x) (0,25 + x) (0,25 + x) = 0,308
x3 + 3x2.0,25 + 3x.0,252 + 0,253 = 0,308
x3 + 0,75x2 + 0,1875x + 0,015625 - 0,308 = 0
x3 + 0,75x2 + 0,1875x – 0,292375 = 0
x = 0,425 M atau 0,425 mol
Alternatif penyelesaian untuk jumlah H2 yang ditambahkan boleh ditempuh dengan cara berikut.
Dimisalkan x = jumlah H2 yang ditambahkan, dan y = jumlah H2 saat setimbang.
| Reaksi | N2 | + | 3H2 | ⇌ | 2NH3 |
| Awal | 0,30 | 0,40 + x | 0,10 | ||
| Bereaksi | –0,05 | –0,15 | +0,10 | ||
| Kesetimbangan | 0,25 | y | 0,20 |
Kc = [NH3]2 / ( [N2] [H2]3 )
0,52 = (0,20)2 /{(0,25) (y)3}
0,52 × 0,25 × y3 = 0,04
0,13 × y3 = 0,04
y3 = 0,04/0,13
y3 = 0,308
y = 0,675
y = 0,40 + x – 0,15
0,675 = 0,25 + x
x = 0,675 – 0,25
x = 0,425 mol
Tidak ada komentar:
Posting Komentar