dy_igsb/PR_1 KinKat Genap 2010-2011/TK UPNVY/14 April 2011 Page 1

KINETIKA DAN KATALISIS / SEMESTER GENAP 2010-2011 PRODI TEKNIK KIMIA – FTI – UPN “VETERAN” YOGYAKARTA

PR-1: Pendahuluan & Dasar-dasar Kinetika Reaksi Kimia Kelas A, B, dan C / Batas Akhir Penyerahan Tugas: Kamis, 14 April 2011

MOHON PERHATIAN: Kerjakan semua nomor soal di bawah ini. Tugas ini boleh dikerjakan secara berkelompok

(maksimum @ 4 orang mahasiswa). Tuliskan lebih dahulu di bagian atas kertas pekerjaan

Anda tentang: (1) Nama dan NIM, (2) tanda tangan setiap mahasiswa dalam kelompok

tersebut, dan (3) mekanisme pengerjaan tugas di dalam kelompok tersebut. Mohon dituliskan

secara jelas supaya dapat menginformasikan tentang kontribusi dan peran serta setiap

anggota kelompok di dalam pengerjaan tugas. Terima kasih atas perhatiannya… ^_^

Nomor 1: Reaksi fase-gas: CO + H2O →→→→ CO2 + H2 pada tekanan 1 atm dan suhu 298 K

mempunyai ∆Go = - 28,62 kJ/mol dan ∆Ho = - 41,17 kJ/mol.

a) Apa makna informasi di atas (berdasarkan sifat termodinamika reaksi)? Jelaskan.

b) Bagaimana pengaruh kenaikan suhu dan kenaikan tekanan terhadap kesetimbangan reaksi ini? Jelaskan.

c) Ditinjau dari aspek kinetika reaksi, reaksi kimia dapat dipercepat dengan cara menaikkan

suhu. Dalam skala industri, reaksi ini diselenggarakan pada tekanan ±30 bar dan 2 (dua) tahap yang berurutan, yaitu: (1) high temperature step, pada 350-500oC, serta dilanjutkan dengan (2) low temperature step, pada 150-250oC. Berdasarkan pengetahuan dan pemahaman Anda tentang aspek termodinamika dan juga aspek kinetika reaksi, berikan argumentasi dan penjelasan yang mendukung fenomena penyelenggaraan reaksi di industri tersebut.

Nomor 2 (Soal Pilihan Ganda): Pada reaksi: A + B ⇔⇔⇔⇔ C, dengan ∆H = 10 kkal/mol, manakah pernyataan yang benar jika suhu reaksi dinaikkan?

A. Tidak mempengaruhi laju reaksi

B. Meningkatkan laju reaksi: A + B → C, tetapi menurunkan laju reaksi: C → A + B

C. Mempercepat reaksi: A + B → C, maupun reaksi: C → A + B D. Bukan salah satu dari jawaban di atas.

Berikan penjelasan terhadap jawaban Anda.

Nomor 3: Berikan penjelasan singkat tentang beberapa jenis reaksi berikut ini:

a) Reaksi reversible (bolak-balik)

b) Reaksi irreversible (searah, tidak dapat balik)

c) Reaksi bimolekuler elementer

d) Reaksi berorde dua

e) Reaksi berurutan (konsekutif)

f) Reaksi paralel

Nomor 4: Laju reaksi fase gas: A →→→→ P yang menggunakan katalis padat adalah sebesar 0,08 mol A/(gram katalis.menit). Jika katalis padat tersebut mempunyai luas permukaan spesifik = 250 m2/gram, berapakah laju reaksinya jika dinyatakan dalam satuan mol A/(m2 katalis.jam)?

Nomor 5: Diketahui reaksi: Cr2O72- + 6 Fe2+ + 14 H+ →→→→ 2 Cr3+ + 6 Fe3+ + 7 H2O

Jika kecepatan reaksi pembentukan Cr3+ = 5 mmol/(L.menit), berapakah kecepatan reaksi pembentukan: (a) Cr2O7

2- (b) Fe2+ (c) H+ (d) Fe3+ dan (e) H2O

Catatan: Hati-hati dengan tanda (+) dan (-)

dy_igsb/PR_1 KinKat Genap 2010-2011/TK UPNVY/14 April 2011 Page 2

Nomor 6: Diketahui reaksi homogen: 2 A + B →→→→ C …(*)

a) Berapakah orde reaksi ini? Berapa orde terhadap A? Berapa orde terhadap B? Jelaskan.

b) Jika konstanta kecepatan reaksinya pada suhu tertentu = 0,5 (m3/mmol)2.menit-1, berapakah orde reaksi ini? Berapa orde terhadap A? Berapa orde terhadap B? Apakah reaksi (*) elementer? Berikan penjelasan.

c) Jika persamaan kinetika reaksi ini dinyatakan dalam: r = k CA CB2, berapakah orde reaksi

ini? Berapa orde terhadap A? Berapa orde terhadap B? Apakah reaksi (*) elementer? Berikan penjelasan.

Catatan: Pertanyaan (a), (b), dan (c) tidak saling terkait.

Nomor 7: Reaksi homogen: 2 A →→→→ P mempunyai konstanta laju reaksi masing-masing sebesar 2,8 x 10-3 jam-1 pada 300oC dan 7,2 x 10-3 jam-1 pada 350oC.

a) Berapakah orde reaksi ini? Jelaskan.

b) Berapakah energi aktivasi (Ea) dan faktor frekuensi tumbukan (atau faktor pre-eksponensial) reaksi ini? Gunakan persamaan Arrhenius. Tuliskan satuannya.

Nomor 8: Reaksi homogen fase-gas: 3 A + 2 B →→→→ R + 2 S berlangsung dalam sistem bervolume tetap secara batch, pada suhu dan tekanan tetap. Mula-mula (t = 0) terdapat 30%-mol inert, serta A dan B dengan rasio molar 2:1.

a) Manakah pereaksi pembatas (limiting reactant) dalam kasus ini? Jelaskan.

b) Berapa konversi maksimum excess reactant-nya? Jelaskan.

c) Susunlah tabel stoikiometri sistem reaksi ini, secara lengkap.

d) Jika P0 = 5 atm dan T0 = 270oC, berapakah CA0 dan CB0?

e) Jika XA = 15%, berapakah XB dan berapakah tingkat reaksi (molar extent of reaction)-nya?

f) Jabarkanlah hubungan antara masing-masing tekanan parsial A (pA), B (pB), R (pR), dan S (pS) sebagai fungsi tekanan totalnya (P) setiap saat.

g) Jika reaksi ini mempunyai nilai konstanta laju sebesar k = 0,5 (m3/mmol)2.menit-1, berapakah nilai konstanta laju reaksinya jika dinyatakan dalam satuan atm-2.menit-1?

Catatan: Gas-gas dianggap berkelakuan ideal. R = 0,08205 liter.atm/(mol.K)

Nomor 9: Reaksi homogen fase-cair seri-paralel:

3 A + B →→→→ 2 P + 2 Q + M …(1)

A + 2 B + P →→→→ 2 N + 3 R …(2)

berlangsung dalam sistem reaktor secara batch. Mula-mula (t = 0) hanya terdapat A, B, dan Q. CB0 = 60 mmol/m3. CQ0 = 5 mmol/m3. Pada t = 90 menit: CA = 24 mmol/m3 (atau: XA = 70%) dan SN/B = SR/B = 0,40.

a) CA0 = …? Tingkat reaksi (1,) ε1 = …? Tingkat reaksi (2), ε2 = …? XB = …?

b) CB = …? CP = …? CQ = …? CM = …? CN = …? CR = …?

c) Yield (perolehan) Q terhadap A (YQ/A) = ....? Yield (perolehan) Q terhadap B (YQ/B) = ....?

d) Selektivitas R terhadap A (SR/A) = ....? SN/A = …? SQ/A = …? SM/A = …? SQ/B = …? SM/B = …?

Petunjuk: Susunlah tabel stoikiometri sistem reaksi ini sebagai fungsi ε1 dan ε2. Silakan ambil asumsi: V = V0 = 1 m3 (volume tetap)

Catatan: Jika Anda melakukan perhitungan dengan benar, maka dapat diperoleh/dibuktikan bahwa: SQ/A = SM/A (merupakan selektivitas reaksi (1) berdasarkan reaktan A). SQ/B = SM/B

(merupakan selektivitas reaksi (1) berdasarkan reaktan B). SN/A = SR/A (merupakan selektivitas reaksi (2) berdasarkan reaktan A). Dengan demikian: SQ/A + SN/A = 1 dan SQ/B + SN/B = 1

*** Selamat Mengerjakan! ***