6 Contoh Soal Kalorimeter Bom dan Penyelesaiannya

Kalorimeter Bom adalah alat yang digunakan untuk mengukur perubahan entalpi. Kalorimeter Bom merupakan suatu kalorimeter yang dirancang khusus sehingga benar-benar terisolasi. Pada umumnya sering digunakan untuk menentukan perubahan entalpi dari reaksi-reaksi pembakaran yang melibatkan gas. Untuk lebih mudah memahami cara kerja kalorimeter bom, perhatikan contoh soal kalorimeter bom berikut ini.

Soal No. 1

Suatu kalorimeter bom berisi 250 mL air yang suhunya mencapai 25⁰C, kemudian dibakar 200 mg gas metana. Suhu tertinggi yang dicapai air dalam kalorimeter bom adalah 35⁰C. Jika kapasitas kalor kalorimeter itu = 75 j/⁰C dan kalor jenis air = 4,2 j/g⁰C. Berapa ∆H_c gas metana?

Penyelesaiannya:

Langkah pertama yaitu kita hitung terlebih dahulu Q_reaksi.

Q_reaksi = – (Q_air + Q_kalorimeter)

Q_reaksi = – (m . C . ∆T + C . ∆T)

Q_reaksi = – (250 . 4,2 . (35 – 25) + 75 . (35 – 25)

Q_reaksi = – (10.500 + 750)

Q_reaksi = –11.250 J = –11,250 kJ

Selanjutnya kita hitung jumlah mol gas metana (CH₄)

n = gr/Mr = 0,2/16 = 0,0125 mol

Kemudian kita bisa menghitung ∆H reaksinya.

∆H = Q_reaksi/n

∆H = –11,250/0,0125 = –900 kJ

Soal No. 2

Sebanyak 2 gram naftalena (C₁₀H₈), zat yang berbau tajam dan biasa digunakan untuk mengusir ngengat, dibakar dalam kalorimeter bom. Dari hasil pengamatan, suhu air dalam kalorimeter naik sebesar 5⁰C. Jika kapasitas kalor kalorimeter adalah 10,17 kJ/⁰C, tentukanlah perubahan entalpi pada reaksi tersebut!

Penyelesaiannya:

Q_sistem = Q_reaksi + Q_kalorimeter = 0

Q_reaksi = – Q_kalorimeter

Q_reaksi = – C x ∆T

Q_reaksi = – 10,17 x 5

Q_reaksi = – 50,87 kJ

n = gr/Mr = 2/128 = 0,015625 mol

∆H = Q_reaksi/n

∆H = – 50,87/0,015625 = -3254,4 kJ

Soal No. 3

Suatu zat X dibakar dalam kalorimeter bom menghasilkan kalor sebesar 25 kJ yang dapat menaikkan suhu air sebesar 5⁰C. Jika kalor jenis air 4,2 J/g⁰C dan kapasitas kalorimeter bom 0,88 kJ/⁰C, massa air tersebut adalah ….

Penyelesaiannya:

Q_sistem = Q_kalorimeter + Q_reaksi

Q_sistem = (C x ∆T) + (m x c x ∆T)

25.000 J = (800 J/⁰C x 5⁰C) + (m x 4,2 J/g⁰C x 5⁰C)

25.000 J – 4.000 J = m x 4,2 J/g⁰C x 5⁰C

21.000 J = m x 21 J/g

m = 21.000/21 = 1000 gram

Soal No. 4

Pembakaran suatu zat dalam sebuah kalorimeter bom menghasilkan kalor sebesar 25,2 kJ. Air yang berada dalam kalorimeter adalah 100 gram dan suhunya naik 4⁰C. Jika kalor jenis air adalah 4,2 J/g⁰C, kapasitas kalor kalorimeter bom tersebut adalah ….

Penyelesaiannya:

Q_lepas = Q_terima

Q_lepas = – (Q_air + Q_kalorimeter)

Q_lepas = – [(m x C x ∆T) + (C x ∆T)]

-25,2 kJ = – [(100 g x 4,2 J/g⁰C) + (C x 4⁰C)]

25,2 kJ = 1.680 J + (C x 4⁰C)

C x 4⁰C = 25,2 kJ – 1.680 J

C x 4⁰C = 25,2 kJ – 1,68 kJ

C = 23,52 kJ/4⁰C = 5,88 kJ/⁰C

Soal No. 5

Di dalam suatu kalorimeter bom direaksikan 0,16 gram gas metana (CH₄) dengan oksigen berlebihan, sehingga terjadi reaksi:

CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(g)

Ternyata terjadi kenaikan suhu 1,56⁰C. Diketahui kapasitas kalor kalorimeter adalah 958 J/⁰C, massa air di dalam kalorimeter adalah 1.000 gram dan kalor jenis air 4,18 J/g⁰C. Tentukan kalor pembakaran gas metana dalam kJ/mol. Ar C = 12, H = 1

Penyelesaiannya:

Q_reaksi = – (Q_kalorimeter + Q_air)

Q_reaksi = – [(C x ∆T) + (m x c x ∆T)]

Q_reaksi = – [(958 J/⁰C x 1,56⁰C) + (1000 g x 4,18 J/g⁰C x 1,56⁰C)

Q_reaksi = -(1.494 J + 6.520 J)

Q_reaksi = -8.014 J = -0,814 kJ

n = 0,16/16 = 0,01 mol

∆H = Q_reaksi/n = -0,814/0,01 = -801,4 kJ/mol

Soal No. 6

Zat X dengan massa tertentu dibakar dalam kalorimeter bom menghasilkan energi sebesar 5,8 kJ dan menaikkan suhu air sebesar 2⁰C. Jika kalor jenis air 4,2 J/g⁰C dan kapasitas kalorimeter bom 0,8 kJ/⁰C massa air tersebut adalah ….

Penyelesaiannya:

Q_reaksi = – (Q_kalorimeter + Q_air)

Q_reaksi = – [(C x ∆T) + (m x c x ∆T)]

-5.800 J = – [(800 J/⁰C x 2⁰C) + (m x 4,2 J/g⁰C x 2⁰C)

-5.800 J = -(1.600 J + m x 8,4 J)

m x 8,4 = 5.800 – 1.600

m = 4.200/8,4 = 500 gram