Bank Soal Kimia SMA Entalpi dan Nilai Perubahan Entalpi

Diketahui:

Massa arang = 8 gram

Massa air = 1 liter

Suhu awal = 24,8 ^oC

Suhu akhir = 34 ^oC

Kalor jenis air = 4,2 J/g.^oC

∆H^o_f CO₂ = -386,4 kJ/mol

Ditanya:

Berapa kadar C dalam arang?

Jawab:

Karbon (C) dibakar sempurna menurut reaksi: C + O₂ → CO₂

Menurut Hukum Hess, nilai perubahan entalpi reaksi di atas adalah jumlah total perubahan entalpi pembentukan zat-zat sesudah reaksi (produk) dikurangi dengan jumlah total perubahan entalpi pembentukan zat-zat sebelum reaksi (reaktan).

$∆H=\sum_{ }^{ }∆H_{\text{f}}^{\text{o}}\ \text{produk}\ -\sum_{ }^{ }∆H_{\text{f}}^{\text{o}}\ \text{reaktan}$

Mencari ∆H pembakaran karbon:

$\text{C}\ +\ \text{O}_2\ →\ \text{CO}_2$

$∆H=\sum_{ }^{ }∆H_{\text{f}}^{\text{o}}\ \text{produk}\ -\sum_{ }^{ }∆H_{\text{f}}^{\text{o}}\ \text{reaktan}$

$=∆H_{\text{f}}^{\text{o}}\ \text{CO}_2\ -\ \left(∆H_{\text{f}}^{\text{o}}\ \text{C}\ +\ ∆H_{\text{f}}^{\text{o}}\ \text{O}_2\right)$

$=-386,4\ \ -\left(0\ +\ 0\right)$

$=-386,4\ \frac{\text{kJ}}{\text{mol}}$

∆H^o_f O₂ dan ∆H^o_f C = 0 karena merupakan unsur bebas, bukan senyawa

Mencari kalor sistem:

Massa air $=1.000\ \text{ml}\ \times1\ \frac{\text{gram}}{\text{ml}}\ =\ 1.000\ \text{gram}$

$q\ =m\times c\times∆T$

$=1.000\ \text{gram}\ \times4,2\ \frac{\text{J}}{\text{g}.\ ^{\text{o}}\text{C}}\ \times\left(34-24,8\right)\ ^{\text{o}}\text{C}$

$=38.640\ \text{J}\ =\ 38,64\ \text{kJ}$

Mencari massa C:

$∆H\ =-\frac{q}{\text{mol}}$

$\text{mol}\ =-\frac{\ 38,64\ \text{kJ}}{-386,4\ \frac{\text{kJ}}{\text{mol}}}=0,1\ \text{mol}$

massa C $=\text{mol}\ \times M_{\text{r}}=\ 0,1\ \text{mol}\ \times12\ =\ 1,2\ \text{gram}$

Mencari kadar C:

$\%\text{C}\ =\ \frac{1,2\ \text{gram}}{8\ \text{gram}}\times100\%\ =\ 15\%$

Jadi, kadar C dalam arang adalah 15%.