Upload
rizqi-pandu-sudarmawan
View
242
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
7/22/2019 Tugas 2 Pemicu 1: Kimia Fisika 2 2011
http://slidepdf.com/reader/full/tugas-2-pemicu-1-kimia-fisika-2-2011 1/8
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS INDONESIA 1
Nama : Rizqi Pandu Sudarmawan
NPM : 0906557045
1. t0,5 dari suatu reaksi orde pertama adalah 23 menit. Hitunglah waktu agar reaksi berjalan 90% !
Jawab:
t0,5 = (0,693/k)
23menit = (0,693/k)
k = 0,03013 menit-1
k = (2,303/t) log (co/c) co = 10c
k = (2,303/t) log 10
0,03013 = (2,303/t)
t = 76,435 menit
2. Pada 550oC suatu reaksi memiliki k 1 = 1,1.10-3 sec-1. Bila suhu reaksi dinaikkan menjadi 625oC, nilai
k 2 yang tercatat pada saat itu adala 6,4.10-3 sec-1. Tentukan Ea reaksi tersebut!
Jawab:
T1 = 550+273 = 823 K
T2 = 625+273 = 898 K
ln (k 2/k 1) = (
-)
ln (6,4.10-3/1,1.10-3) = ( -
)
1,76 =
x 0,000101 K -1
Ea = 14,48.104 J/mol
3. Buatlah persamaan laju reaksi untuk reaksi dibawah ini
←
→
7/22/2019 Tugas 2 Pemicu 1: Kimia Fisika 2 2011
http://slidepdf.com/reader/full/tugas-2-pemicu-1-kimia-fisika-2-2011 2/8
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS INDONESIA 2
Apabila konsentrasi B kecil bila dibandingkan dengan konsentrasi A,C, dan D. tunjukkan bahwa
reaksi ini mengikuti persamaan orde 1 pada kondisi reaksi bertekanan tinggi dan orde dua pada
tekanan rendah.
Jawab:
Kondisi yang dapat kita asumsikan adalah kondisi steady state
,- , - ,-,-
,- , - ,-
Laju pembentukan produknya adalah
,- ,-,-
Substitusikan persamaan (1) ke persamaan (2)
,- , - ,-
Pada saat kondisi reaksi tekanan tinggi ,- , sehingga
,- , - Sebaliknya pada saat tekanan rendah ,- , sehingga
,- , -,-
4. Perhatikan mekanisme reaksi dibawah ini
←
←
←
7/22/2019 Tugas 2 Pemicu 1: Kimia Fisika 2 2011
http://slidepdf.com/reader/full/tugas-2-pemicu-1-kimia-fisika-2-2011 3/8
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS INDONESIA 3
←
Tunjukkan bahwa persamaan laju reaksi pada saat kesetimbangan adalah
,- ,-, - ,-
,-, - (
√
,- ,-,- )
Dimana
Jawab:
,- ,-, - , -,- ,-, - ,- ,-,- ,-,-
, - , - ,-,- ,-, - , - , -,- ,-,-
,- , -,- ,-,- ,-,-,-, -
Dengan menambahkan persamaan (2) dan (3) diperoleh:
, - , -
Kemudian disubstitusikan ke persamaan (3) menghasilkan
,- ,- ,-
,-
,
- , -
Persamaan di atas disubstitusikan ke persamaan (1)
,- ,-, - ,- , - ,- ,- ,-,- , - , -
,- ,- , - ,- , -,- , -
7/22/2019 Tugas 2 Pemicu 1: Kimia Fisika 2 2011
http://slidepdf.com/reader/full/tugas-2-pemicu-1-kimia-fisika-2-2011 4/8
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS INDONESIA 4
,- ,-, - ,- *, -,- ,-, - ,-,- ,-,- ,-,- , -,- ,-,- ,-, -+ √ ,-
,-
,
-
,- ,-, - ,- , -,- ,-,- √ ,-,- , - ,- ,-, - ,-,-, - , -,- ,-, -,- √ ,-,- , -
,- ,-, - ,-,-, - ( √ ,-,- , -)
,- ,-, - ,-,-, -(
√ ,- ,-,-)
5. Kerusakan lapisan ozon di atmosfer mengikuti reaksi sebagai berikut:
→
Reaksi ini memiliki orde 1 dan konstanta laju reaksinya adalah pada suhu
298 K. Konsentrasi awal dari NO dan O3 adalah tentukan konsentrasi dari
NO dan O3 pada saat t=2,00 s.
Jawab:
,- ,-
,- ,-
6. Asumsikan data dibawah ini diambil pada suhu 298 K untuk reaksi
→
7/22/2019 Tugas 2 Pemicu 1: Kimia Fisika 2 2011
http://slidepdf.com/reader/full/tugas-2-pemicu-1-kimia-fisika-2-2011 5/8
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS INDONESIA 5
,- ,-
0,0200 0,0200 7,1x10-
0,0400 0,0200 2,8x10-
0,0200 0,0400 1,4x10-
Tentukan orde terhadap masing-masing reaktan!
Jawab:
,-,-,-,-
,-
,-
,-,-
7. Perhatikan mekanisme reaksi konsekutif di bawah ini
← →
a. Turunkanlah persamaan lajunya saat keadaan setimbang.
b. Dengan asumsi , nyatakan faktor pengeksponensial A dan Ea untuk tetapan laju orde
dua dalam A1,A2,A3 dan Ea1,Ea2,Ea3 dari reaksi konsekutif diatas.
Jawab:
a. ,- , -,- ,-
,- ,-
, -,-
b. Untuk
⁄ ⁄ ⁄ ⁄
7/22/2019 Tugas 2 Pemicu 1: Kimia Fisika 2 2011
http://slidepdf.com/reader/full/tugas-2-pemicu-1-kimia-fisika-2-2011 6/8
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS INDONESIA 6
8. Diketahui reaksi sebagai berikut.
N2O5 NO2 + NO3
NO2 + NO3 NO + O2 + NO2
NO +NO3 2NO2
Reaksi kimia totalnya adalah sebagai berikut.
N2O5 4NO2 + O2
Buktikan:
D[N2O5] / dt = ({ -2k 1k 3} / {k 2 + 2k 3} ) [N2O5]
Jawab:
d[NO3] / dt = k 1 [N2O5] – k 2 [NO2][NO3] - k 3 [NO2][NO3] - k 4[NO][NO3]
d[NO] / dt = k 3 [NO2][NO3] – k 4[NO][NO3]
Karena konsentrasi dari zat antara NO dan NO3 selama reaksi tidak pernah punya nilai yangsangat besar, maka:
d[NO] / dt << - d[N2O5] / dt
d[NO3] / dt << -d[N2O5] / dt
Sehingga: d[NO] / dt = 0 = k 3 [NO2][NO3] – k 4[NO][NO3]
k 3 [NO2][NO3] = k 4[NO][NO3]
{k 3/k 4} [NO2] = [NO]
d[NO3] / dt = 0 = k 1 [N2O5] – k 2 [NO2][NO3] - k 3 [NO2][NO3] - k 4[NO][NO3]
0 = k 1 [N2O5] – (k 2 +k 3) [NO2][NO3] - k 4[NO][NO3]
(k 2 +k 3) [NO2][NO3] + k 4[NO][NO3] = k 1 [N2O5]
(k 2 +k 3) [NO2][NO3] + k 4 ( {k 3/k 4} [NO2] ) [NO3] = k 1 [N2O5]
K1
K2
K3
K4
7/22/2019 Tugas 2 Pemicu 1: Kimia Fisika 2 2011
http://slidepdf.com/reader/full/tugas-2-pemicu-1-kimia-fisika-2-2011 7/8
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS INDONESIA 7
(k 2 +k 3) [NO2][NO3] + k 3[NO2] [NO3] = k 1 [N2O5]
(k 2 +2k 3) [NO2][NO3] = k 1 [N2O5]
[NO3] = k 1 [N2O5] / ( {k 2 +2k 3} [NO2] )
Persamaan penguraian N2O5 adalah
-d[N2O5] /dt = k 1[N2O5] - k 2[NO2][NO3]
d[N2O5] /dt = - k 1[N2O5] + k 2[NO2][NO3]
= -k 1[N2O5] + k 2[NO2] ( k 1 [N2O5] / {(k 2 +2k 3) [NO2] })
= -k 1[N2O5] + k 2 k 1 [N2O5] / (k 2 +2k 3)
= { -k 1k 2[N2O5] - 2k 1k 3[N2O5] + k 1k 2[N2O5] } / { k 2 +2k 3}
= {(-2k 1k 3)/ (k 2 +2k 3)} [N2O5] (terbukti)
9. Buktikan bahwa dalam reaksi berorde satu dengan dn/dt = -kn , umur rata-rata yaitu umur rata-
rata yang diharapkan dari molekul adalah 1/k.
Jawab:
Waktu rata-rata = ∫
dt
=∫
= ∫ = – =
(terbukti)
10. The following data were obtained for the vapor phase decomposition of ethylene oxide into
methane and carbonmonoxide at 414,50C :
Time
(minute)0 5 7 9 12 18
Pressure
(mm)116,51 122,56 125,72 128,74 133,23 141,37
Calculate the mean spesific rate constant if the reaction is the first order.
7/22/2019 Tugas 2 Pemicu 1: Kimia Fisika 2 2011
http://slidepdf.com/reader/full/tugas-2-pemicu-1-kimia-fisika-2-2011 8/8
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS INDONESIA 8
Jawab :
Reaksi : C2H4O CH4 + CO
Untuk menghitung nilai k secara keseluruhan berdasarkan data yang ada, maka perlu dihitung
satu per satu nilai k masing-masing kondisi, yaitu dengan persamaan :
Untuk nilai diperoleh dari :
Jadi persamaan k 1 akan menjadi :
Perhitungan dilanjutkan dengan menghitung nilai k 1 pada masing-masing kondisi, dan hasilnya
adalah sebagai berikut.
Time (minute) Ptotal k 1(min-
)
0 116,51 --
5 122,56 0,01067
7 125,72 0,01177
9 128,74 0,0123242
12 133,23 0,01291142
18 141,37 0,013336
Jadi nilai k 1 rata-rata diperoleh dengan merata-ratakan nilai k 1 masing-masing kondisi tersebut,
yaitu :
k 1 = 0,0123 min-1
k1