7 Contoh Soal Kalorimeter dan Pembahasannya

Perubahan entalpi dapat ditentukan dengan cara sederhana. Oleh karena satuan yang dipakai untuk entalpi adalah kalori, maka alat yang dipakai untuk mengukur perubahan entalpi disebut kalorimeter.. Bagaimana cara menentukan perubahan entalpi (ΔH) secara perhitungan menggunakan kalorimeter? Perhatikan contoh soal berikut ini.

Contoh Soal No. 1

Dalam suatu eksperimen, didapati 50 mL larutan KOH 1 M pada suhu 30,5⁰C bereaksi dengan 50 mL asam asetat 1 M pada suhu 29,5⁰C. Pada reaksi tersebut suhu campuran meningkat menjadi 36,5⁰C. Berdasarkan data tersebut hitung kalor penetralannya dan tulis reaksi yang terjadi (diketahui kapasitas jenis kalorimeter adalah 4,2 J/⁰C.

Pembahasan:

Reaksi:

KOH(aq) + CH₃COOH(aq) → CH₃COOK(aq) + H₂O(l)

M KOH = 1 M

V KOH = 50 mL = 0,05 L

n KOH = M . V = 1 . 0,05 = 0,05 mol

M CH₃COOH = 1 M

V CH₃COOH = 50 mL = 0,05 L

n CH₃COOH = M . V = 1 . 0,05 = 0,05 mol

T_awal = (30,5 + 29,5)/2 = 30⁰C

T_akhir = 36,5⁰C

∆T = 36,5⁰C – 30⁰C = 6,5⁰C

Q = m . c . ∆T

Q = (50 + 50) . 4,2 . 6,5

Q = 2730 J

∆H = Q/n = 2730/0,05 = 54.600J/mol

Contoh Soal No. 2

Sebanyak 100 cm³ larutan HCl 0,5 M direaksikan dengan 100 cm³ larutan NaOH 0,5 M dalam kalorimeter gelas gabus. Suhu awal kedua larutan sama, yaitu 24,5⁰C. Setelah larutan dicampurkan, suhu naik menjadi 28⁰C. Jika kalor jenis dan massa jenis larutan dianggap sama dengan air yaitu 4,18 J/g⁰C dan 1 g/cm³, tentukan perubahan entalpi reaksi berikut:

HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H₂O(l)

Pembahasan:

Diketahui:

ρ = 1 g/cm³

V_HCl = 100 cm³

V_NaOH = 100 cm³

∆T = 28⁰C – 24,5⁰C = 3,5⁰C

c = 4,18 J/g⁰C

m_HCl = ρ x V_HCl = 1 x 100 = 100 gram

m_NaOH = ρ x V_NaOH = 1 x 100 = 100 gram

m_larutan = m_HCl + m_NaOH = 100 + 100 = 200 gram

mol HCl = mol NaOH = 0,5 M x 100 cm³ = 50 mmol = 0,05 mol

Ditanyakan: ∆H = …?

Jawaban:

Q_reaksi = – Q_larutan

Q_reaksi = – ( m x c x ∆T)

Q_reaksi = – ( 200 x 4,18 x 3,5)

Q_reaksi = – 2926 J

∆H = Q_reaksi/jumlah mol = –2926J/0,05 mol = – 58.520 J/mol

Contoh Soal No. 3

Di dalam kalorimeter terdapat zat yang bereaksi secara endoterm. Reaksi tersebut menyebabkan 1 kg air yang terdapat dalam kalorimeter mengalami penurunan suhu 5°C. Tentukan kalor reaksi dari reaksi tersebut!

Pembahasan:

Diketahui:

m = 1 kg = 1000 gr

c = 4,2 J/g°C

ΔT = 5°C

Ditanyakan: Q = ….?

Jawaban:

Q = m . c . ΔT

Q = 1000 gr . 4,2 J/g°C . 5°C

Q = 21.000 J = 21 kJ

Contoh Soal No. 4

50 mL larutan HCl 1 M yang suhunya 22°C dicampurkan dengan 50 mL larutan NaOH 1M yang suhunya 22°C. Pada reaksi tersebut terjadi kenaikan suhu sampai 28,87°C. Tentukan ΔH_R netralisasi dan tulis persamaan termokimia reaksi tersebut.

Pembahasan:

Jumlah mol HCl = 50 mL x 1 M = 50 mmol = 0,05 mol

Jumlah mol NaOH = 50 mL x 1 M = 50 mmol = 0,05 mol

Volume larutan = volume air = 100 mL

Massa larutan = massa air = 100 mL x 1 gr/mL = 100 gr

ΔT = 28,87 – 22 = 6,87°C

Q = m x c x ΔT

Q = 100 g x 4,2 J/g°C x 6,87°C

Q = 2885,4 J = 2,885 kJ

ΔH_R = – Q/Jumlah mol

ΔH_R = – 2,8854 kJ/0,05 mol = -57,71 kJ/mol

Persamaan termokimianya:

HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H₂O(l)                ∆H_R = – 57,71 kJ/mol

Contoh Soal No. 5

Sebanyak 50 mL larutan HCl 1 M bersuhu 27°C dicampur dengan 50 mL larutan NaOH 1 M bersuhu 27°C dalam suatu kalorimeter plastik (ρ air = 1 g/cm³). Ternyata suhu campuran naik menjadi 35°C. Jika kalor jenis larutan dianggap sama dengan kalor jenis air yaitu 4,18 J/g°C, tentukan besarnya perubahan entalpi (ΔH) untuk reaksi penetralan:

HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H₂O(l)

Pembahasan:

Diketahui:

Volume HCl = 50 mL = 50 cm³

Volume NaOH = 50 mL = 50 cm³

Massa HCl = ρ air x volume HCl = 1 g/ cm³ x 50 cm³ = 50 gram

Massa NaOH = ρ air x volume NaOH = 1 g/cm³ x 50 cm³ = 50 gram

Massa campuran = massa HCl + massa NaOH = 50 gram + 50 gram = 100 gram

Jumlah mol HCl = M x V = 1 M x 0,05 L = 0,05 mol

Jumlah mol NaOH = M x V = 1 M x 0,05 L = 0,05 mol

ΔT = 35 – 27 = 8 °C

Ditanyakan: ΔH = ….?

Jawaban:

Q reaksi = – Q larutan

Q reaksi = – (m x c x ΔT)

Q reaksi = – (100 x 4,18 x 8) = – 3.344 J

ΔH = Q reaksi/jumlah mol = – 3.344/0,05 = -66.880 J/mol = -66,88 kJ/mol

Persamaan reaksi:

HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H₂O(l)     ΔH = -66,88 kJ/mol

Contoh Soal No. 6

Sebanyak 7,5 gram LiOH (Ar Li = 7, O = 16, H = 1) dimasukkan ke dalam kalorimeter yang berisi 120 gram air. Setelah kristal LiOH itu larut, ternyata suhu kalorimeter beserta isinya naik dari 24°C menjadi 35°C. Kalor jenis larutan = 4,2 J/g°C dan kapasitas kalor kalorimeter = 12 J/°C. Tentukan besarnya entalpi pelarutan LiOH dalam air sesuai persamaan reaksi:

LiOH(s) → Li⁺(aq) + OH^–(aq)               ∆H = ?

Pembahasan:

Diketahui:

Massa campuran = massa LiOH + massa air = 7,5 gram + 120 gram = 127,5 gram

ΔT = 35°C – 24°C = 11°C

c = 4,2 J/g°C

C = 12 J/°C

Ditanyakan: ΔH = ….?

Jawaban:

Q larutan = m x c x ΔT

Q larutan = 127,5 x 4,2 x 11 = 5.890,5

Q kalorimeter = C x ΔT

Q kalorimeter = 12 x 11 = 132 J

Q reaksi = – (Q larutan + Q kalorimeter)

Q reaksi = – (5.890,5 + 132)

Q reaksi = – 6.022,5 J = -6,0225 kJ

Jumlah mol LiOH = gr/Mr = 7,5/24 = 0,3125 mol

ΔH = Q reaksi /Jumlah mol = -6,0225 kJ/0,3125 mol = -19,272 kJ/mol

Persamaan reaksi:

LiOH(s) → Li⁺(aq) + OH^–(aq)               ∆H = -19,272 kJ/mol

Contoh Soal No. 7

Bila 50 mL larutan NaOH 1 M direaksikan dengan 50 mL larutan HCl 1 M ke dalam alat kalorimeter yang menyebabkan kenaikan suhu pada kalorimeter dari 29°C menjadi 35,5°C. Bila kalor jenis larutan dianggap sama dengan air yaitu 4,2 J/g°C, maka tentukan harga perubahan entalpi standar reaksi berikut!

NaOH(aq) + HCl(aq) → NaCl(aq) + H₂O(l)

Pembahasan:

Q = m x c x ΔT

Q = 100 x 4,2 x 6,5

Q = 2.730 J = 2,73 kJ

Q reaksi = – 2,73 kJ

ΔH = Q/n = -2,73/0,05 = -54,6 kJ/mol