Bank Soal Kimia SMA Hukum, Tetapan, dan Pergeseran Kesetimbangan

Diketahui:

mol NH₃ mula-mula = 0,6 mol

mol HCl mula-mula = 1 mol

volume = 4 liter

nilai K = $\frac{8}{9}$

Ditanya:

Berapa komposisi zat saat setimbang?

Jawab:

Tetapan kesetimbangan menyatakan hasil kali konsentrasi zat-zat hasil reaksi yang dipangkatkan koefisiennya dibagi dengan hasil kali konsentrasi zat-zat pereaksi yang dipangkatkan koefisiennya dalam keadaan setimbang.

Reaksi : mA($g$) + nB($g$) ⇌ pC($g$) + qD($g$), maka tetapan kesetimbangan dinyatakan dengan persamaan: $K=\frac{\left[\text{C}\right]^p\ \left[\text{D}\right]^q}{\left[\text{A}\right]^m\ \left[\text{B}\right]^n}$

Untuk reaksi kesetimbangan heterogen, tetapan kesetimbangan hanya ditentukan oleh konsentrasi zat-zat dalam fase gas (g) dan fase larutan (aq).

Mencari komposisi zat saat setimbang:

Mula-mula terdapat 0,6 mol gas NH₃ dan 1 mol gas HCl. Pada keadaan setimbang terdapat uap NH₄Cl sebanyak $x$ mol maka mol NH₄Cl yang bereaksi juga $x$ mol. Berdasarkan perbandingan koefisien, koefisien NH₃ : koefisien HCl : koefisien NH₄Cl adalah 1 : 1 : 1 maka mol NH₃ dan mol HCl yang bereaksi adalah $x$ mol. Mol NH₃ saat setimbang adalah 0,6 mol dikurang $x$ mol sama dengan $0,6-x$ mol dan mol HCl saat setimbang adalah 1 mol$x$ dikurang $x$ mol sama dengan $1-x$ mol sesuai dengan persamaan reaksi berikut:

Mencari konsentrasi masing-masing zat saat setimbang:

$\left[\text{NH}_3\right]=\frac{\left(0,6-x\right)\ \text{mol}}{4\ \text{liter}}=\frac{\left(0,6-x\right)}{4}\ \text{M}$

$\left[\text{HCl}\right]=\frac{\left(1-x\right)\ \text{mol}}{4\ \text{liter}}=\ \frac{\left(1-x\right)}{4}\ \text{M}$

$\left[\text{NH}_4\text{Cl}\right]=\frac{x\ \text{mol}}{4\ \text{liter}}=\frac{x}{4}\ \text{M}$

Mencari tetapan kesetimbangan:

NH_3($g$) + HCl_($g$) ⇌ NH₄Cl_($g$) berarti tetapan kesetimbangan nya adalah $K=\frac{\left[\text{NH}_4\text{Cl}\right]}{\left[\text{NH}_3\right]\left[\text{HCl}\right]}$.

$K=\frac{\left[\text{NH}_4\text{Cl}\right]}{\left[\text{NH}_3\right]\left[\text{HCl}\right]}$

$\frac{8}{9}=\frac{\left[\frac{x}{4}\right]}{\left[\frac{0,6-x}{4}\right]^{ }\ \left[\frac{1-x}{4}\right]}$

$\frac{8}{9}=\frac{16x}{4\left(0,6-x\right)\left(1-x\right)}$

$\frac{2}{9}=\frac{x}{\left(0,6-x\right)\left(1-x\right)}$

$2\left(0,6-1,6x+x^2\right)=9x$

$2x^2-12,2x+1,2=0$

$x^2-6,1x+0,6=0\$

$\left(x-0,1\right)\left(x-6\right)=0$

$x_1=0,1\ ;\ x_2\ =6$

Nilai x yang mungkin adalah 0,1 mol

Mencari komposisi zat saat setimbang:

mol NH₃ = 0,6 - 0,1 = 0,5 mol

mol HCl = 1 - 0,1 = 0,9 mol

mol NH₄Cl = 0,1 mol

Jadi, komposisi zat saat setimbang adalah NH₃ = 0,5 mol ; HCl = 0,9 mol ; NH₄Cl = 0,1 mol.