Latihan dan Kuis 6

Latihan 6

Example 13.6

Dekomposisi etana (C2H6) menjadi radikal metil merupakan reaksi orde pertama dengan konstanta laju 5,36 x 10^-4 s^-1 pada 700°C:

C₂H₂(g) à 2CH₃ (g)

Hitung waktu paruh reaksi dalam beberapa menit.

Jawab:

Untuk reaksi orde pertama, kita hanya membutuhkan konstanta laju untuk menghitung waktu paruh reaksi. Dari Persamaan (13.6).

Example 14.2

Proses kesetimbangan berikut telah dipelajari pada 230 ° C:

2NO(g) + O2(g) ßà 2NO₂(g)

Dalam satu percobaan, konsentrasi spesies yang bereaksi pada kesetimbangan ditemukan [NO] = 0,0542 M, [O₂] = 0,127 M, dan [NO₂] = 15,5 M. Hitung konstanta kesetimbangan (Kc) reaksi pada suhu ini.

 

Jawab:

Konstanta kesetimbangan diberikan dengan

Mengganti konsentrasi, kita menemukan itu

 

Example 15.1

Identifikasi pasangan asam-basa konjugasi dalam reaksi antara amonia dan asam fluorida dalam larutan air

NH₃ (aq) + HF (aq) ßà NH₄⁺  (aq) + F^- (aq)

Jawab:

 

NH₃ memiliki satu atom H lebih sedikit dan satu muatan positif lebih sedikit dari NH₄⁺. F^- memiliki satu atom H lebih sedikit dan satu muatan negatif lebih banyak dari HF. Oleh karena itu, pasangan basa asam konjugat adalah (1) NH₄⁺ dan NH₃ dan (2) HF dan F^-.

 

Example 16.2

Manakah dari solusi berikut yang dapat diklasifikasikan sebagai sistem penyangga?

(a) KH₂PO₄ / H₃PO4, (b) NaClO₄ / HClO₄, (c) C₅H₅N / C₅H₅NHCl (C₅H₅N adalah piridin; Kb-nya diberikan pada Tabel 15.4). Jelaskan jawabanmu.

Jawab:

Kriteria sistem penyangga adalah kita harus memiliki asam lemah dan garamnya (mengandung basa konjugat lemah) atau basa lemah dan garamnya (mengandung asam konjugat lemah).

(a) H₃PO4 adalah asam lemah, dan basa konjugasinya, H₂PO₄^-, adalah basa lemah (lihat Tabel 15.5). Oleh karena itu, ini adalah sistem penyangga.

(b) Karena HClO₄ adalah asam kuat, basa konjugasinya, ClO₄^-, adalah basa yang sangat lemah. Ini berarti ion ClO₄^- tidak akan bergabung dengan ion H⁺ dalam larutan membentuk HClO₄. Dengan demikian, sistem tidak dapat bertindak sebagai sistem penyangga.

(c) Seperti yang ditunjukkan Tabel 15.4, C₅H₅N adalah basa lemah dan asam konjugatnya, C₅H₅N⁺H (kation garam C₅H₅NHCl), adalah asam lemah. Oleh karena itu, ini adalah buffer

 

Example 17.3

Memprediksi apakah perubahan entropi sistem di setiap reaksi berikut adalah positif atau negatif.

(a) 2H₂ (g) + O₂ (g) à 2H₂O (l)

(b) NH₄Cl (s) à NH₃ (g) + HCl (g)

(c) H₂ (g) + Br₂ (g) à 2HBr (g)

Jawab:

(a) Dua molekul reaktan bergabung membentuk satu molekul produk. Meskipun H₂O adalah molekul yang lebih kompleks daripada H₂ dan O₂, fakta bahwa ada penurunan bersih dari satu molekul dan gas diubah menjadi cairan memastikan bahwa jumlah keadaan mikro akan berkurang dan karenanya ΔS ° negatif.

(b) Padatan diubah menjadi dua produk gas. Oleh karena itu, ΔS ° positif.

(c) Jumlah molekul yang sama yang terlibat dalam reaktan seperti dalam produk. Selain itu, semua molekul bersifat diatomik dan karenanya memiliki kompleksitas yang serupa. Akibatnya, kita tidak dapat memprediksi tanda ΔS °, tetapi kita tahu bahwa perubahannya pasti sangat kecil.

 

Example 18.1

Tulis persamaan ionik yang seimbang untuk merepresentasikan oksidasi ion iodida (I2) oleh ion permanganat (MnO4 2) dalam larutan basa untuk menghasilkan molekul yodium (I2) dan mangan (IV) oksida (MnO2).

 

 

Jawab:

Langkah 1: Persamaan tak seimbang adalah 

 

MnO₄^- + I^- àMnO₂ + I₂

 

Langkah 2: Dua setengah reaksi adalah 

 

       -1      0

Oksidasi: I^- à I₂

   +7           +4

Reduksi: MnO₄^- à MnO₂

 

Langkah 3: Kami menyeimbangkan setiap setengah- reaksi untuk jumlah dan jenis atom dan muatan. Oksidasi setengah reaksi: Pertama kita menyetarakan atom I: 

 

2I^- à I₂

 

Untuk menyeimbangkan muatan, kita menambahkan dua elektron ke sisi kanan persamaan:

 

2I^- à I₂ + 2e^-

 

Reduksi setengah reaksi: Untuk menyeimbangkan atom O, kita tambahkan dua molekul H2O di kanan: 

 

MnO₄^- à MnO₂ + 2H₂O

 

Untuk menyeimbangkan atom H, kita tambahkan empat ion H1 di kiri: 

 

MnO₄^- + 4H⁺ à MnO₂ + 2H₂O

 

Ada tiga muatan positif bersih di sebelah kiri, jadi kita tambahkan tiga elektron ke sisi yang sama untuk menyeimbangkan muatan: 

 

MnO₄^- + 4H⁺ + 3e^- à MnO­₂ + 2H₂O

 

Langkah 4: Sekarang kita tambahkan setengah reaksi oksidasi dan reduksi untuk menghasilkan reaksi keseluruhan. Untuk menyamakan jumlah elektron, kita perlu mengalikan oksidasi setengah reaksi dengan 3 dan reduksi setengah reaksi dengan 2 sebagai berikut: 

 

 

Elektron di kedua sisi saling meniadakan, dan tersisa persamaan ionik bersih yang seimbang: 

 

6I^- + 2MnO₄^- + 8H⁺ à 3I₂ + 2MnO₂ + 4H₂O

 

Ini adalah persamaan yang seimbang dalam media asam. Namun, karena reaksi dilakukan dalam media basa, untuk setiap ion H1 kita perlu menambahkan jumlah ion OH2 yang sama ke kedua sisi persamaan:

 

6I^- + 2MnO₄^- + 8H⁺ + 8OH^- à 3I₂ + 2MnO₂ + 4H₂O + 8OH^-

 

Akhirnya , menggabungkan ion H1 dan OH2 untuk membentuk air, kita memperoleh 

 

6I^- + 2MnO₄^- + 4H₂O à 3I₂ + 2MnO₂ + 8OH^-

 

Langkah 5: Pemeriksaan terakhir menunjukkan bahwa persamaan seimbang dalam hal atom dan muatan.

 

Kuis 6

Problem 13.15

Perhatikan reaksinya

A + B à Hasil

Dari data berikut diperoleh pada suhu tertentu, tentukan urutan reaksi dan hitung konstanta laju:

Jawab:

 

Problem 14.22

Pada kesetimbangan, tekanan campuran yang bereaksi

CaCO₃(s) ßà CaO(s) + CO₂(g)

adalah 0,105 atm pada suhu 350 ° C. Hitung K_p dan Kc untuk ini reaksi.

Jawab:

Problem 15.3

Hitung konsentrasi ion H⁺ dalam larutan NaOH 0,62 M.

Jawab:

 

Problem 16.11

Hitung pH sistem penyangga yang terdiri dari 0,15 M NH3 / 0,35 M NH4Cl.

Jawab:

 

Problem 17.23

Hitung KP untuk reaksi berikut pada 25 ° C:

H₂ (g) + I₂ (g) ßà 2HI(g)  ΔG° = 2.60 kJ/mol

Jawab:

Problem 18.12

Hitung ggl standar sel yang menggunakan reaksi setengah sel Ag / Ag⁺ dan Al / Al⁺³. Tuliskan reaksi sel yang terjadi dalam kondisi keadaan standar. 

Jawab:

E_sel  = E_Ag – E_Al

         = 0,8 - (-1,66)

       = +2,46

Persamaan:   (Oksidasi) Al àAl⁺³ + 3e^-

                     (Reduksi) Ag⁺ + e^- à Ag