Kesetimbangan kimia merupakan salah satu konsep fundamental dalam ilmu kimia yang menjelaskan kondisi di mana laju reaksi maju dan laju reaksi balik berlangsung dengan kecepatan yang sama, sehingga tidak ada perubahan bersih dalam konsentrasi reaktan maupun produk. Meskipun terlihat statis, kesetimbangan sebenarnya bersifat dinamis, di mana reaksi terus berlangsung di kedua arah. Memahami prinsip kesetimbangan kimia sangat penting karena aplikasinya luas, mulai dari proses industri seperti pembuatan amonia (proses Haber-Bosch) hingga fenomena biologis dalam tubuh makhluk hidup.
Prinsip Le Chatelier menjadi kunci untuk memprediksi bagaimana sistem kesetimbangan akan bergeser ketika terjadi perubahan kondisi seperti penambahan konsentrasi, perubahan tekanan, atau suhu. Dengan menguasai konsep ini, Anda akan mampu menganalisis dan memanipulasi reaksi kimia untuk mendapatkan hasil yang diinginkan. Latihan soal kesetimbangan kimia ini dirancang untuk menguji pemahaman Anda secara komprehensif, mencakup berbagai aspek mulai dari definisi, karakteristik, perhitungan konstanta kesetimbangan (Kc dan Kp), hingga penerapan prinsip Le Chatelier. Mari asah kemampuan Anda dan persiapkan diri menghadapi ujian dengan lebih percaya diri!
Soal Pilihan Ganda Kesetimbangan Kimia
- Kondisi di mana laju reaksi maju sama dengan laju reaksi balik disebut…
A. Reaksi irreversible
B. Reaksi sempurna
C. Kesetimbangan dinamis
D. Kesetimbangan statisJawaban: C
Pembahasan: Kesetimbangan dinamis adalah kondisi di mana laju reaksi maju dan balik sama, namun reaksi tetap berlangsung terus-menerus di tingkat molekuler. - Berikut adalah ciri-ciri dari keadaan setimbang, kecuali…
A. Terjadi dalam sistem tertutup
B. Laju reaksi maju sama dengan laju reaksi balik
C. Konsentrasi reaktan dan produk tidak berubah secara makroskopis
D. Reaksi telah berhenti totalJawaban: D
Pembahasan: Pada kesetimbangan, reaksi tidak berhenti total, melainkan terus berlangsung di kedua arah (dinamis) dengan laju yang sama. - Pada reaksi kesetimbangan:
N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g) ΔH = -92 kJ
Jika suhu dinaikkan, maka kesetimbangan akan bergeser ke…
A. Kanan, konsentrasi NH₃ bertambah
B. Kiri, konsentrasi NH₃ berkurang
C. Kanan, konsentrasi N₂ dan H₂ berkurang
D. Kiri, konsentrasi N₂ dan H₂ bertambahJawaban: B
Pembahasan: Reaksi tersebut adalah eksoterm (ΔH negatif). Jika suhu dinaikkan, kesetimbangan akan bergeser ke arah endoterm (arah kiri) untuk menyerap panas, sehingga konsentrasi NH₃ berkurang. - Manakah pernyataan yang benar mengenai konstanta kesetimbangan konsentrasi (Kc) untuk reaksi:
2SO₂(g) + O₂(g) ⇌ 2SO₃(g)
A. Kc = [SO₃]² / ([SO₂] × [O₂])
B. Kc = [SO₂]² × [O₂] / [SO₃]²
C. Kc = [SO₃]² / ([SO₂]² × [O₂])
D. Kc = [SO₃] / ([SO₂] × [O₂])Jawaban: C
Pembahasan: Kc adalah perbandingan konsentrasi produk pangkat koefisien dibagi konsentrasi reaktan pangkat koefisien. Untuk reaksi ini, produknya SO₃ dengan koefisien 2, reaktannya SO₂ dengan koefisien 2 dan O₂ dengan koefisien 1. - Untuk reaksi:
CaCO₃(s) ⇌ CaO(s) + CO₂(g)
Rumus konstanta kesetimbangan konsentrasi (Kc) yang benar adalah…
A. Kc = [CaO][CO₂] / [CaCO₃]
B. Kc = [CO₂]
C. Kc = 1 / [CO₂]
D. Kc = [CaCO₃] / ([CaO][CO₂])Jawaban: B
Pembahasan: Pada kesetimbangan heterogen, zat padat (s) dan cair murni (l) tidak dimasukkan dalam perhitungan Kc karena konsentrasinya dianggap tetap. Jadi, Kc hanya bergantung pada konsentrasi gas CO₂. - Pada reaksi kesetimbangan gas:
2NO(g) + O₂(g) ⇌ 2NO₂(g)
Jika volume sistem diperkecil, maka kesetimbangan akan bergeser ke…
A. Kanan, jumlah mol gas berkurang
B. Kiri, jumlah mol gas bertambah
C. Kanan, jumlah mol gas bertambah
D. Kiri, jumlah mol gas berkurangJawaban: A
Pembahasan: Jika volume diperkecil (tekanan diperbesar), kesetimbangan akan bergeser ke arah dengan jumlah mol gas yang lebih kecil. Di sisi reaktan ada 2+1=3 mol gas, di sisi produk ada 2 mol gas. Jadi, bergeser ke kanan. - Faktor yang TIDAK mempengaruhi pergeseran kesetimbangan adalah…
A. Konsentrasi
B. Tekanan
C. Suhu
D. KatalisJawaban: D
Pembahasan: Katalis hanya mempercepat tercapainya kesetimbangan dengan menurunkan energi aktivasi, tetapi tidak menggeser posisi kesetimbangan. - Sebuah reaksi kesetimbangan memiliki nilai Kc = 4 pada suhu tertentu. Jika pada kondisi tersebut [A] = 1 M, [B] = 1 M, dan [C] = 1 M untuk reaksi A(g) + B(g) ⇌ C(g), maka…
A. Sistem belum setimbang dan akan bergeser ke kanan
B. Sistem belum setimbang dan akan bergeser ke kiri
C. Sistem sudah setimbang
D. Tidak dapat ditentukanJawaban: A
Pembahasan: Hitung kuosien reaksi (Qc) = [C] / ([A][B]) = 1 / (1 × 1) = 1. Karena Qc (1) < Kc (4), sistem belum setimbang dan akan bergeser ke kanan untuk membentuk lebih banyak produk C. - Reaksi:
2HI(g) ⇌ H₂(g) + I₂(g)
Hubungan antara Kp dan Kc untuk reaksi ini adalah…
A. Kp = Kc(RT)
B. Kp = Kc(RT)²
C. Kp = Kc
D. Kp = Kc / (RT)Jawaban: C
Pembahasan: Hubungan Kp = Kc(RT)Δn. Untuk reaksi ini, Δn = (jumlah mol gas produk) – (jumlah mol gas reaktan) = (1+1) – 2 = 0. Jadi, Kp = Kc(RT)⁰ = Kc. - Pada reaksi endoterm, jika suhu dinaikkan, maka…
A. Nilai Kc berkurang
B. Nilai Kc tetap
C. Nilai Kc bertambah
D. Nilai Kp berkurangJawaban: C
Pembahasan: Untuk reaksi endoterm, kenaikan suhu akan menggeser kesetimbangan ke arah produk. Ini berarti konsentrasi produk meningkat dan reaktan menurun, sehingga nilai Kc (perbandingan produk/reaktan) akan bertambah. - Perhatikan reaksi kesetimbangan berikut:
2A(g) + B(g) ⇌ C(g) + D(g)
Jika konsentrasi A diperbesar, maka kesetimbangan akan bergeser ke…
A. Kanan, konsentrasi C dan D bertambah
B. Kiri, konsentrasi C dan D berkurang
C. Kanan, konsentrasi B bertambah
D. Kiri, konsentrasi A dan B berkurangJawaban: A
Pembahasan: Menurut Prinsip Le Chatelier, jika konsentrasi reaktan (A) diperbesar, sistem akan bergeser ke arah produk (kanan) untuk mengurangi konsentrasi A, sehingga konsentrasi C dan D akan bertambah. - Reaksi yang memiliki Δn = 0 adalah…
A. N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g)
B. PCl₅(g) ⇌ PCl₃(g) + Cl₂(g)
C. H₂(g) + Cl₂(g) ⇌ 2HCl(g)
D. 2SO₂(g) + O₂(g) ⇌ 2SO₃(g)Jawaban: C
Pembahasan: Δn adalah selisih jumlah mol gas produk dan reaktan. Untuk H₂(g) + Cl₂(g) ⇌ 2HCl(g), Δn = 2 – (1+1) = 0. - Dalam suatu wadah 1 L, dicampurkan 2 mol A dan 2 mol B. Setelah tercapai kesetimbangan, tersisa 1 mol A. Reaksi: A(g) + B(g) ⇌ C(g). Nilai Kc adalah…
A. 1/4
B. 1/2
C. 1
D. 2Jawaban: C
Pembahasan: A(g) + B(g) ⇌ C(g)
Awal: 2 mol 2 mol 0 mol
Reaksi: -1 mol -1 mol +1 mol (karena tersisa 1 mol A, berarti 1 mol A bereaksi)
Setimbang: 1 mol 1 mol 1 mol
Kc = [C] / ([A][B]) = (1/1 L) / ((1/1 L) × (1/1 L)) = 1 / 1 = 1. - Jika pada reaksi kesetimbangan gas dilakukan penambahan gas inert pada volume tetap, maka…
A. Kesetimbangan bergeser ke arah mol gas lebih banyak
B. Kesetimbangan bergeser ke arah mol gas lebih sedikit
C. Kesetimbangan tidak bergeser
D. Nilai Kp berubahJawaban: C
Pembahasan: Penambahan gas inert pada volume tetap tidak mengubah tekanan parsial masing-masing gas reaktan dan produk. Oleh karena itu, kesetimbangan tidak bergeser. - Reaksi kesetimbangan yang bergeser ke kanan jika tekanan diperbesar adalah…
A. H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2HI(g)
B. N₂(g) + O₂(g) ⇌ 2NO(g)
C. PCl₅(g) ⇌ PCl₃(g) + Cl₂(g)
D. N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g)Jawaban: D
Pembahasan: Tekanan diperbesar akan menggeser kesetimbangan ke arah jumlah mol gas yang lebih kecil. Untuk N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g), reaktan memiliki 1+3=4 mol gas, sedangkan produk memiliki 2 mol gas. Jadi, bergeser ke kanan. - Berikut adalah salah satu aplikasi kesetimbangan kimia dalam industri…
A. Pembuatan sabun
B. Pembuatan pupuk urea dari amonia (Proses Haber-Bosch)
C. Peleburan logam
D. Destilasi minyak bumiJawaban: B
Pembahasan: Proses Haber-Bosch untuk sintesis amonia (N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g)) adalah contoh klasik aplikasi prinsip kesetimbangan kimia dalam industri. - Pada reaksi:
2NO(g) + O₂(g) ⇌ 2NO₂(g)
Jika konsentrasi NO diperbesar, maka…
A. Konsentrasi O₂ berkurang
B. Konsentrasi NO₂ berkurang
C. Kesetimbangan bergeser ke kiri
D. Nilai Kc berubahJawaban: A
Pembahasan: Peningkatan konsentrasi reaktan (NO) akan menggeser kesetimbangan ke kanan (ke arah produk). Untuk menggeser ke kanan, O₂ akan bereaksi lebih banyak, sehingga konsentrasi O₂ berkurang. - Reaksi kesetimbangan berikut yang tidak dipengaruhi oleh perubahan tekanan atau volume adalah…
A. 2SO₂(g) + O₂(g) ⇌ 2SO₃(g)
B. N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g)
C. H₂(g) + Cl₂(g) ⇌ 2HCl(g)
D. PCl₅(g) ⇌ PCl₃(g) + Cl₂(g)Jawaban: C
Pembahasan: Perubahan tekanan/volume hanya mempengaruhi kesetimbangan jika ada perubahan jumlah mol gas antara reaktan dan produk (Δn ≠ 0). Untuk H₂(g) + Cl₂(g) ⇌ 2HCl(g), Δn = 2 – (1+1) = 0. - Jika diketahui Kc untuk reaksi:
A(g) + B(g) ⇌ C(g) adalah 25.
Maka Kc untuk reaksi:
2C(g) ⇌ 2A(g) + 2B(g) adalah…
A. 1/25
B. 1/625
C. 25
D. 625Jawaban: B
Pembahasan: Jika reaksi dibalik, nilai Kc menjadi 1/Kc awal. Jika koefisien dikalikan n, maka Kc menjadi (Kc awal)ⁿ. Di sini, reaksi dibalik dan koefisien dikalikan 2. Jadi Kc baru = (1/25)² = 1/625. - Dalam suatu wadah tertutup, reaksi 2SO₂(g) + O₂(g) ⇌ 2SO₃(g) mencapai kesetimbangan. Jika ditambahkan SO₃, maka…
A. Konsentrasi SO₂ dan O₂ bertambah
B. Konsentrasi SO₂ dan O₂ berkurang
C. Kesetimbangan bergeser ke kanan
D. Tidak ada perubahanJawaban: A
Pembahasan: Penambahan produk (SO₃) akan menggeser kesetimbangan ke arah reaktan (kiri) untuk mengurangi SO₃ yang berlebihan. Ini akan menyebabkan pembentukan SO₂ dan O₂ lebih banyak, sehingga konsentrasi keduanya bertambah. - Reaksi 2NO(g) + O₂(g) ⇌ 2NO₂(g) memiliki ΔH = -114 kJ. Untuk mendapatkan hasil NO₂ yang maksimal, kondisi yang tepat adalah…
A. Suhu tinggi, tekanan rendah
B. Suhu tinggi, tekanan tinggi
C. Suhu rendah, tekanan rendah
D. Suhu rendah, tekanan tinggiJawaban: D
Pembahasan: Reaksi eksoterm (ΔH negatif), jadi suhu rendah akan menggeser ke kanan (produk). Jumlah mol gas reaktan (2+1=3) lebih banyak dari produk (2), jadi tekanan tinggi akan menggeser ke kanan. Maka, suhu rendah dan tekanan tinggi akan memaksimalkan pembentukan NO₂. - Yang dimaksud dengan kesetimbangan homogen adalah…
A. Kesetimbangan yang melibatkan zat padat dan gas
B. Kesetimbangan yang melibatkan zat cair dan gas
C. Kesetimbangan yang semua reaktan dan produknya berada dalam fase yang sama
D. Kesetimbangan yang semua reaktan dan produknya berada dalam fase yang berbedaJawaban: C
Pembahasan: Kesetimbangan homogen adalah kesetimbangan di mana semua reaktan dan produk berada dalam fase yang sama, misalnya semua gas atau semua larutan. - Pada reaksi kesetimbangan A(g) + B(g) ⇌ C(g), jika nilai Kc sangat besar (misalnya 10⁵), ini menunjukkan bahwa…
A. Reaksi cenderung berlangsung ke arah reaktan
B. Konsentrasi produk jauh lebih besar daripada reaktan pada kesetimbangan
C. Reaksi tidak berlangsung
D. Reaksi berlangsung sangat lambatJawaban: B
Pembahasan: Nilai Kc yang sangat besar menunjukkan bahwa pada kesetimbangan, konsentrasi produk jauh lebih tinggi dibandingkan konsentrasi reaktan, artinya reaksi cenderung ke arah pembentukan produk. - Jika pada suatu sistem kesetimbangan yang melibatkan gas, volume wadah diperbesar, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah…
A. Jumlah mol gas yang lebih kecil
B. Jumlah mol gas yang lebih besar
C. Tidak bergeser
D. Arah endotermJawaban: B
Pembahasan: Memperbesar volume wadah berarti menurunkan tekanan. Menurut Prinsip Le Chatelier, penurunan tekanan akan menggeser kesetimbangan ke arah sisi yang memiliki jumlah mol gas yang lebih besar untuk menetralkan perubahan tersebut. - Konstanta kesetimbangan tekanan (Kp) hanya berlaku untuk reaksi kesetimbangan yang melibatkan zat-zat dalam fase…
A. Padat
B. Cair
C. Gas
D. LarutanJawaban: C
Pembahasan: Kp dihitung berdasarkan tekanan parsial gas, sehingga hanya berlaku untuk reaksi kesetimbangan yang melibatkan zat-zat dalam fase gas.
Soal Uraian Singkat Kesetimbangan Kimia
- Jelaskan apa yang dimaksud dengan Prinsip Le Chatelier!
Jawaban: Prinsip Le Chatelier menyatakan bahwa jika suatu sistem kesetimbangan mengalami gangguan (perubahan kondisi seperti konsentrasi, tekanan, atau suhu), maka sistem akan bergeser sedemikian rupa untuk mengurangi pengaruh gangguan tersebut dan mencapai kesetimbangan baru.
- Apa perbedaan mendasar antara konstanta kesetimbangan Kc dan Kp?
Jawaban: Kc adalah konstanta kesetimbangan yang dinyatakan dalam konsentrasi molar (mol/L), sedangkan Kp adalah konstanta kesetimbangan yang dinyatakan dalam tekanan parsial gas. Kc berlaku untuk semua fase (gas dan larutan), sementara Kp hanya berlaku untuk fase gas.
- Mengapa penambahan katalis tidak menggeser posisi kesetimbangan, tetapi hanya mempercepat tercapainya kesetimbangan?
Jawaban: Katalis bekerja dengan menurunkan energi aktivasi baik untuk reaksi maju maupun reaksi balik dengan jumlah yang sama. Ini berarti katalis mempercepat laju kedua reaksi tersebut secara proporsional, sehingga kesetimbangan tercapai lebih cepat tanpa mengubah perbandingan konsentrasi reaktan dan produk pada keadaan setimbang.
- Bagaimana pengaruh perubahan volume terhadap sistem kesetimbangan yang melibatkan gas, jika jumlah mol gas reaktan sama dengan jumlah mol gas produk?
Jawaban: Jika jumlah mol gas reaktan sama dengan jumlah mol gas produk (Δn=0), perubahan volume (atau tekanan) tidak akan menggeser posisi kesetimbangan. Sistem tidak memiliki sisi dengan jumlah mol gas yang lebih banyak atau lebih sedikit untuk bergeser guna menetralkan perubahan tekanan.
- Sebutkan dua contoh aplikasi nyata konsep kesetimbangan kimia dalam kehidupan sehari-hari atau industri!
Jawaban:
1. Proses Haber-Bosch untuk produksi amonia (NH₃) dari N₂ dan H₂.
2. Proses kontak untuk produksi asam sulfat (H₂SO₄) dari SO₂ dan O₂.
3. Kesetimbangan pH dalam darah (sistem buffer) untuk menjaga stabilitas pH tubuh.
Soal Esai Kesetimbangan Kimia
- Jelaskan secara rinci sifat dinamis dari kesetimbangan kimia, berikan analogi untuk memperjelas konsepnya!
Jawaban: Kesetimbangan kimia adalah kondisi di mana laju reaksi maju (pembentukan produk) sama dengan laju reaksi balik (pembentukan reaktan). Meskipun konsentrasi makroskopis reaktan dan produk terlihat konstan, pada tingkat molekuler, reaksi tidak pernah berhenti. Molekul reaktan terus berubah menjadi produk, dan molekul produk terus berubah menjadi reaktan, hanya saja dengan kecepatan yang sama. Analogi yang bisa digunakan adalah jembatan yang menghubungkan dua kota. Pada jam sibuk, jumlah mobil yang menyeberang dari kota A ke kota B sama dengan jumlah mobil yang menyeberang dari kota B ke kota A. Meskipun jumlah mobil di setiap kota terlihat konstan, mobil-mobil tersebut terus bergerak melintasi jembatan.
- Untuk reaksi kesetimbangan:
2NO₂(g) ⇌ N₂O₄(g) ΔH = -58 kJ
Analisislah bagaimana perubahan berikut akan mempengaruhi (a) posisi kesetimbangan dan (b) nilai konstanta kesetimbangan (Kc):
i. Penambahan konsentrasi NO₂
ii. Penurunan suhu
iii. Peningkatan tekanan dengan memperkecil volume
iv. Penambahan gas helium (inert) pada volume tetapJawaban:
i. Penambahan konsentrasi NO₂:
(a) Posisi kesetimbangan: Bergeser ke kanan (ke arah produk) untuk mengurangi kelebihan NO₂.
(b) Nilai Kc: Tetap, karena Kc hanya dipengaruhi oleh suhu.
ii. Penurunan suhu:
(a) Posisi kesetimbangan: Reaksi bersifat eksoterm (ΔH negatif). Penurunan suhu akan menggeser kesetimbangan ke arah eksoterm, yaitu ke kanan (ke arah produk) untuk menghasilkan panas.
(b) Nilai Kc: Bertambah. Karena kesetimbangan bergeser ke kanan (produk bertambah, reaktan berkurang), nilai Kc akan meningkat.
iii. Peningkatan tekanan dengan memperkecil volume:
(a) Posisi kesetimbangan: Jumlah mol gas reaktan (2) lebih banyak dari produk (1). Peningkatan tekanan akan menggeser kesetimbangan ke arah mol gas yang lebih sedikit, yaitu ke kanan (ke arah produk).
(b) Nilai Kc: Tetap, karena Kc hanya dipengaruhi oleh suhu.
iv. Penambahan gas helium (inert) pada volume tetap:
(a) Posisi kesetimbangan: Tidak bergeser. Penambahan gas inert pada volume tetap tidak mengubah tekanan parsial masing-masing gas reaktan dan produk, sehingga tidak ada pengaruh pada kesetimbangan.
(b) Nilai Kc: Tetap, karena Kc hanya dipengaruhi oleh suhu. - Turunkanlah hubungan antara konstanta kesetimbangan tekanan (Kp) dan konstanta kesetimbangan konsentrasi (Kc) untuk reaksi umum:
aA(g) + bB(g) ⇌ cC(g) + dD(g)
Sertakan penjelasan untuk setiap langkah derivasi.Jawaban:
Kita tahu bahwa:
Kc = ([C]ᶜ[D]ᵈ) / ([A]ᵃ[B]ᵇ)
Dan tekanan parsial gas (P) berhubungan dengan konsentrasi molar ([ ]) melalui persamaan gas ideal: PV = nRT, atau P = (n/V)RT. Karena (n/V) adalah konsentrasi molar ([ ]), maka P = [ ]RT.
Sehingga, [ ] = P / (RT).
Substitusikan ini ke dalam rumus Kc:
Kc = ((P_C / RT)ᶜ (P_D / RT)ᵈ) / ((P_A / RT)ᵃ (P_B / RT)ᵇ)
Kc = (P_Cᶜ P_Dᵈ / (RT)ᶜ⁺ᵈ) / (P_Aᵃ P_Bᵇ / (RT)ᵃ⁺ᵇ)
Kc = (P_Cᶜ P_Dᵈ / P_Aᵃ P_Bᵇ) × ((RT)ᵃ⁺ᵇ / (RT)ᶜ⁺ᵈ)
Kita tahu bahwa Kp = (P_Cᶜ P_Dᵈ) / (P_Aᵃ P_Bᵇ).
Maka, Kc = Kp × (RT)ᵃ⁺ᵇ⁻(ᶜ⁺ᵈ)
Definisikan Δn sebagai selisih jumlah mol gas produk dan reaktan: Δn = (c+d) – (a+b).
Maka, a+b – (c+d) = -Δn.
Sehingga, Kc = Kp × (RT)⁻Δn
Atau, Kp = Kc × (RT)Δn
Di mana R adalah konstanta gas ideal (0,082 L atm mol⁻¹ K⁻¹) dan T adalah suhu dalam Kelvin. - Dalam wadah 2 L, dicampurkan 4 mol gas A dan 6 mol gas B. Setelah mencapai kesetimbangan pada suhu tertentu, terdapat 2 mol gas C. Reaksi yang terjadi adalah:
2A(g) + B(g) ⇌ 2C(g)
Hitunglah nilai konstanta kesetimbangan (Kc) untuk reaksi tersebut!Jawaban:
Langkah 1: Tuliskan reaksi dan buat tabel ICE (Initial, Change, Equilibrium).
Reaksi: 2A(g) + B(g) ⇌ 2C(g)
Awal (mol): 4 6 0
Perubahan (mol):
Jika pada kesetimbangan ada 2 mol C, berarti 2 mol C terbentuk. Dari stoikiometri, untuk membentuk 2 mol C diperlukan 2 mol A dan 1 mol B.
Perubahan (mol): -2 -1 +2
Setimbang (mol): (4-2) (6-1) 2
Setimbang (mol): 2 5 2Langkah 2: Hitung konsentrasi pada kesetimbangan. Volume wadah = 2 L.
[A] = 2 mol / 2 L = 1 M
[B] = 5 mol / 2 L = 2,5 M
[C] = 2 mol / 2 L = 1 MLangkah 3: Hitung nilai Kc.
Kc = [C]² / ([A]²[B])
Kc = (1)² / ((1)² × 2,5)
Kc = 1 / (1 × 2,5)
Kc = 1 / 2,5
Kc = 0,4 - Proses Haber-Bosch merupakan salah satu aplikasi penting dari prinsip kesetimbangan kimia dalam industri. Jelaskan bagaimana prinsip Le Chatelier diterapkan dalam proses ini untuk memaksimalkan produksi amonia (NH₃)!
Reaksi: N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g) ΔH = -92 kJJawaban:
Proses Haber-Bosch adalah sintesis amonia dari nitrogen dan hidrogen. Untuk memaksimalkan hasil amonia, prinsip Le Chatelier diterapkan sebagai berikut:
1. **Tekanan Tinggi:** Reaksi memiliki 4 mol gas di sisi reaktan (1 mol N₂ + 3 mol H₂) dan 2 mol gas di sisi produk (2 mol NH₃). Untuk menggeser kesetimbangan ke arah produk (jumlah mol gas lebih sedikit), tekanan tinggi diterapkan (biasanya 150-350 atm). Ini meningkatkan tabrakan antar molekul dan mendorong pembentukan amonia.
2. **Suhu Optimal (Menengah):** Reaksi bersifat eksoterm (ΔH = -92 kJ). Menurut Prinsip Le Chatelier, suhu rendah akan menggeser kesetimbangan ke arah produk. Namun, reaksi pada suhu terlalu rendah akan berjalan sangat lambat. Oleh karena itu, suhu menengah (sekitar 400-500 °C) digunakan. Ini adalah kompromi antara laju reaksi yang cukup cepat dan pergeseran kesetimbangan yang masih menguntungkan ke arah produk.
3. **Penambahan/Pengurangan Konsentrasi:**
* **Penambahan Reaktan:** Konsentrasi N₂ dan H₂ terus-menerus ditambahkan ke dalam reaktor. Sesuai prinsip Le Chatelier, peningkatan reaktan akan menggeser kesetimbangan ke kanan, meningkatkan produksi NH₃.
* **Pengurangan Produk:** Amonia yang terbentuk secara terus-menerus dipisahkan (misalnya dengan pendinginan untuk mencairkan NH₃). Pengurangan konsentrasi produk akan menggeser kesetimbangan ke kanan, mendorong pembentukan amonia lebih lanjut.
4. **Katalis:** Digunakan katalis (biasanya besi dengan promotor seperti K₂O dan Al₂O₃) untuk mempercepat tercapainya kesetimbangan. Katalis tidak menggeser posisi kesetimbangan, tetapi memastikan bahwa amonia dapat diproduksi dengan laju yang ekonomis pada suhu optimal.
Soal Menjodohkan Kesetimbangan Kimia
- Jodohkan istilah di kolom kiri dengan definisi yang tepat di kolom kanan.
- Kolom Kiri:
- Kesetimbangan Homogen
- Konstanta Kesetimbangan (Kc)
- Prinsip Le Chatelier
- Reaksi Reversibel
- Kolom Kanan:
- Hukum yang menjelaskan pergeseran kesetimbangan akibat gangguan
- Nilai perbandingan konsentrasi produk dan reaktan pada kesetimbangan
- Kesetimbangan dengan fase reaktan dan produk yang sama
- Reaksi yang dapat berlangsung dua arah
Jawaban:
a – 3
b – 2
c – 1
d – 4 - Jodohkan faktor berikut dengan dampaknya terhadap kesetimbangan reaksi eksoterm 2A(g) + B(g) ⇌ C(g) (ΔH < 0).
- Kolom Kiri:
- Peningkatan suhu
- Penambahan konsentrasi A
- Penurunan tekanan
- Penambahan katalis
- Kolom Kanan:
- Kesetimbangan bergeser ke kanan
- Kesetimbangan bergeser ke kiri
- Tidak menggeser kesetimbangan, hanya mempercepat pencapaian
Jawaban:
a – 2
b – 1
c – 2
d – 3