Soal Latihan OSN Kimia (Kinetika Kimia)

1.      Hitung tetapan laju untuk reaksi fase gas antara hidrogen dan iodin pada 681 K jika laju hilangnya iodin 0.192 N m^-2 det^-1 ketika tekanan awal I₂ 823 N m^-2 dan tekanan awal H₂ 10 500 N m^-2. Jika tekanan iodin tidak diubah dan tekanan awal H₂ naik menjadi 39500 N m^-2, berapakah laju reaksi sekarang?

2.      Data kinetik berikut diperoleh untuk reaksi antara nitrit oksida dan hidrogen pada 700 °C:

2NO + H₂  →  N₂ + H₂O

Konsentrasi awal (mol dm-3)	NO	0.025	0.025	0.0125
	H2	0.01	0.005	0.01
Laju awal (mol dm-3 det-1)		2.4 x 10-6	1.2 x 10-6	0.6 x 10-6

Tentukan (a) orde reaksi untuk setiap reaktan dan (b) tetapan laju reaksi pada 700 °C.

3.      Dekomposisi-terkatalisis H₂O₂ dalam larutan berair diikuti dengan menitrasi contoh dengan KMnO₄ pada berbagai selang waktu untuk menentukan H₂O₂ yang tidak terurai.

Waktu (menit)	5	10	20	30	50
Volume KMnO4 (cm3)	37.1	29.8	19.6	12.3	5.0

Tunjukkan secara grafis bahwa reaksi orde pertama dan tentukan tetapan lajunya.

4.      Reaksi antara trietilamina dan metil iodida menghasilkan amonium kuaterner:

(C₂H₅)₃N + CH₃I  →  CH₃(C₂H₅)₃NI

Pada 20 °C, dengan konsentrasi awal [amina]₀ = [CH₃I]₀ = 0.224 mol dm^-3 dalam larutan CCl₄, reaksi diikuti dengan menentukan secara potensiometri amina yang tidak bereaksi, dan diperoleh data sebagai berikut:

Waktu (menit)	10	40	90	150	300
Konsentrasi amina (mol dm-3)	0.212	0.183	0.149	0.122	0.084

Tunjukkan bahwa reaksi orde kedua secara keseluruhan dan hitunglah tetapan lajunya.

5.      Reaksi netralisasi nitroetana dalam larutan berair berlangsung menurut persamaan laju

Percobaan pada 0 °C dengan konsentrasi awal kedua reaktan 0.01 mol dm^-3 memberikan nilai 150 detik untuk waktu paruh reaksi. Hitunglah tetapan laju reaksi itu pada 0 °C.

6.      Dua zat A dan B melangsungkan reaksi dwimolekular. Tabel berikut menunjukkan konsentrasi A pada berbagai waktu untuk eksperimen yang dilakukan pada suhu konstan 117 °C.

104 [A] (mol dm-3)	10.00	7.94	6.31	5.01	3.98
Waktu (menit)	0	10	20	30	40

Jika konsentrasi awal B 2.5 mol dm^-3, hitunglah tetapan laju orde kedua untuk reaksi itu.

7.      Dalam reaksi orde kedua antara isobutil bromida dan natrium etoksida dalam etanol pada 95 °C, konsentrasi awal kedua reaktan berturut-turut 0.0505 dan 0.0762 mol dm^-3. Penurunan x dalam konsentrasi kedua reaktan diukur sebagai berikut:

103 x (mol dm-3)	0	5.9	10.7	16.6	23.0	27.7	33.5
Waktu (menit)	0	5	10	17	30	40	60

Hitunglah tetapan laju reaksi tersebut.

8.      Hasil berikut diperoleh untuk dekomposisi amonia pada permukaan tungsten yang dipanasi:

Tekanan awal (torr)	65	105	150	185
Waktu paruh (detik)	290	460	670	820

Tentukan orde reaksi tersebut.

9.      Data berikut diperoleh pada hidrolisis sukrosa 17% dalam larutan HCl 0.099 mol L^-1 pada 35°C:

t (menit)	9.82	59.60	93.18	142.9	294.8	589.4
Sukrosa tersisa (%)	96.5	80.3	71.0	59.1	32.8	11.1

Tentukan orde reaksi terhadap sukrosa dan nilai tetapan laju reaksi.

10.   Penguraian HI menjadi H₂ + I₂ pada 508 °C memiliki waktu paruh 135 menit ketika tekanannya 1 atm dan 13.5 menit ketika tekanannya 0.1 atm. Tentukan orde reaksi serta nyatakan tetapan laju reaksi dalam (a) L mol^-1 det^-1, (b) bar^-1 det^-1, dan (c) cm³ det^-1.

11.   Reaksi antara propionaldehida dan asam hidrosianat telah dipelajari pada 25°C dalam sistem larutan berair, dan diperoleh nilai-nilai konsentrasi berikut pada berbagai waktu.

t (menit)	2.78	5.33	8.17	15.13	19.80	∞
[HCN](mol L-1)	0.0990	0.0906	0.0830	0.0706	0.0653	0.0424
[C3H7CHO] (mol L-1)	0.0566	0.0482	0.0406	0.0282	0.0229	0.0000

Tentukan orde reaksi dan nilai tetapan laju reaksi.

12.   Hidrogen peroksida bereaksi dengan ion tiosulfat dalam larutan yang sedikit asam sebagai berikut: 

H₂O₂ + 2S₂O₃^2- + 2H⁺  →  2H₂O + S₄O₆^2-

Laju reaksi ini bebas dari pengaruh konsentrasi ion hidrogen pada pH 4-6. Data berikut diperoleh pada 25 °C dan pH 5.0 dengan konsentrasi awal H₂O₂ dan S₂O₃^2- berturut-turut 0.036 dan 0.02040 mol L^-1.

t (menit)	16	36	43	52
[S2O32-](x 10-3 mol L-1)	10.30	5.18	4.16	3.13

Berapa orde reaksi tersebut dan tetapan lajunya.

13.   Suatu reaksi fase gas 2A D B berorde ke-2 terhadap A. Reaksi ini berlangsung sempurna dalam tabung reaksi yang konstan volume dan suhunya, dengan waktu paruh 1 jam. Jika tekanan awal A ialah 1 bar, berapa tekanan parsial A dan B serta tekanan total pada 1 jam, 2 jam, dan pada kesetimbangan?

14.   Larutan A dicampur dengan volume yang sama dari larutan B yang mengandung jumlah mol yang sama, maka terjadi reaksi A + B  →  C. Dalam 1 jam, A telah bereaksi sebanyak 75%. Berapa banyak A yang belum bereaksi setelah 2 jam jika reaksi (a) berorde ke-1 terhadap A dan ke-0 terhadap B; (b) berorde ke-1 terhadap A maupun B; (c) berorde ke-0 terhadap A maupun B.

15.   Suatu reaksi dapat-balik orde pertama A D B memiliki k₁ = 10^-2 det^-1 dan . Jika [A]₀ = 0.01 mol L^-1 dan [B]₀ = 0, berapakah konsentrasi B setelah 30 detik?

16.   Tiga tahap pertama dalam peluruhan ²³⁸U adalah

Jika kita memulai dengan ²³⁸U, berapa fraksi ²³⁴Th setelah 10, 20, 40, dan 80 hari?

17.   Laju awal reaksi BrO₃^- + 3SO₃^2- D Br^- + 3SO₄^2-  dinyatakan oleh k[BrO₃^-][ SO₃^2-][H⁺]. Berikan sebuah hukum laju yang secara termodinamik mungkin untuk reaksi kebalikannya.

18.   Tuliskan hukum laju untuk mekanisme berikut:

Jika konsentrasi B kecil dibanding A, C, dan D, pendekatan keadaan tunak mungkin digunakan untuk menurunkan hukum laju. Tunjukkan bahwa reaksi ini dapat mengikuti persamaan orde pertama pada tekanan tinggi dan orde kedua pada tekanan rendah.

19.   Reaksi 2 SO₂ + O₂ D 2 SO₃ dikatalisis dengan mekanisme

Tetapan kesetimbangan (K_c) suatu reaksi dihubungkan dengan tetapan-tetapan laju tahapan penyusunnya (k_i dan k_-i) dengan persamaan

dengan

Ujilah hubungan ini untuk mekanisme di atas.

20.   Pada 518 °C, laju penguraian suatu contoh gas asetaldehida yang tekanan awalnya 363 torr ialah 1.07 torr det^-1 ketika 5.0% telah bereaksi dan 0.76 Torr det^-1 ketika 20.0% telah bereaksi. Tentukan orde reaksi tersebut.

21.   Tetapan laju dekomposisi orde pertama N₂O₅ dalam reaksi 2N₂O_5(g) à 4NO_2(g) + O_2(g) ialah 3.38 x 10^-5 det^-1 pada 25 °C.

(a)  Berapa waktu paruh N₂O₅?

(b)  Berapa tekanan parsial N₂O₅ yang awalnya 500 torr, (i) 10 detik & (ii) 10 menit kemudian?

22.   Reaksi orde kedua jenis A + B à P dilakukan dalam larutan yang awalnya mengandung 0.050 mol L^-1 A dan 0.080 mol L^-1 B. Setelah 1.0 jam, konsentrasi A turun menjadi 0.020 mol L^-1.

(a)  Hitung tetapan laju reaksi.

(b)  Berapa waktu paruh reaktan masing-masing?

23.   Tetapan laju orde kedua untuk reaksi

CH₃COOC₂H_5(aq) + OH^-_(aq)  à  CH₃CO₂^-_(aq) + CH₃CH₂OH_(aq)

ialah 0.11 L mol^-1det^-1. Berapa konsentrasi ester setelah (a) 10 detik dan (b) 10 menit jika konsentrasi awal adalah [NaOH] = 0.050 M dan [CH₃COOC₂H₅] = 0.100 M?

24.   Reaksi A + 2B à P + Q menaati hukum laju v = k[A][B] dengan k = 3.67 x 10^-3 M^-1 det^-1. Pada awal reaksi, 0.255 mol A dicampur dengan 0.605 mol B dalam 1.70 L pelarut. Hitunglah nilai awal  serta laju awal reaksi itu.

25.   Mekanisme reaksi

melibatkan zat antara A. Deduksikan hukum laju untuk reaksi tersebut.

26.   Perhatikan mekanisme berikut untuk renaturasi heliks rangkap dari unting-untingnya, yaitu A dan B:

dengan hts = heliks takstabil dan hrs = heliks rangkap stabil. Turunkan persamaan laju untuk pembentukan hrs.

27.   Data berikut diperoleh untuk pembentukan urea dari amonium sianat:

NH₄CNO à H₂NCONH₂

Awalnya 22.9 g amonium sianat dilarutkan dalam cukup air untuk menyiapkan 1.00 L larutan. Tentukan orde reaksi, tetapan laju, dan massa amonium sianat yang tersisa setelah 300 menit jika diperoleh data berikut:

t (menit)	0	20.0	50.0	65.0	150
m urea (g)	0	7.0	12.1	13.8	17.7

28.   Data berikut diperoleh untuk reaksi:  (CH₃)₃CBr + H₂O  →  (CH₃)₃COH + HBr

t (jam)	0	3.15	6.20	10.00	18.30	30.80
[(CH3)3CBr] (x 10-2 mol L-1)	10.39	8.96	7.76	6.39	3.53	2.07

Tentukan orde reaksi, tetapan laju, dan konsentrasi molar (CH₃)₃CBr setelah 43.8 jam.

29.   Dekomposisi fase gas asam asetat pada 1189 K berlangsung melalui 2 reaksi paralel:

(1) CH₃COOH  →  CH₄ + CO₂              k₁ = 3.74 det^-1

(2) CH₃COOH  →  H₂C=C=O + H₂O    k₂ = 4.65 det^-1

Berapakah persentase maksimum ketena CH₂CO yang dapat diperoleh pada suhu itu?

30.   Reaksi konsekutif A à B à C berlangsung dengan [A]₀ = 1.0 mol L^-1 dan k₁ = 1.0 menit^-1.

(a)  Buatlah alur [A], [B], dan [C] terhadap t untuk  dalam 1 grafik. Gunakan t = 0–2 menit dengan selang 0.05 menit.

(b)  Tentukan waktu pada saat [B] mencapai maksimum.

Jawaban:

1.      k = 2.22 x 10^-8 N^-1 m² det^-1; v = 0.722 N m^-2 det^-1.

2.      (a) Orde ke-2 terhadap NO, ke-1 terhadap H₂; (b) k = 0.384 dm⁶ mol^-2 det^-1.

3.      ln [H₂O₂]_t = 3.8462 – 0.0446t, r = 99.99%; k = 4.5 x 10^-2 menit^-1.

4.      1/[amina]_t = 4.4749 + 0.0248t, r = 99.99%; k = 2.48 x 10^-2 dm³ mol^-1 menit^-1.

5.      k = 0.67 dm³ mol^-1 det^-1.

6.      ; k = 9.21 x 10^-3 dm³ mol^-1 menit^-1.

7.      = -0.4133 – 8.4647 x 10^-3t, r = 99.97%; k = 0.329 dm³ mol^-1 menit^-1.

8.      Orde ke-0.

9.      Orde ke-1, ln [sukrosa]_t = 2.8352 – 3.7408 x 10^-3 t, r = 99.99%; k = 3.74 x 10^-3 menit^-1.

10.   Orde ke-2; (a) 3.96 x 10^-2 L mol^-1 det^-1, (b) 6.09 x 10^-4 bar^-1 det^-1, (c) 6.57 x 10^-23 cm³ det^-1.

11.   Orde ke-2,  = 0.4789 + 0.02883t, r = 99.99%; k = 0.680 L mol^-1 det^-1.

12.   Orde ke-2,  = 0.5868 + 0.03066t, r = 99.97%; k = 0.594 L mol^-1 det^-1.

13.   1 jam: p_A = 0.5 bar, p_B = 0.25 bar, p = 0.75 bar; 2 jam: p_A = ¹/₃ bar, p_B = ¹/₃ bar, p = ²/₃ bar;

Setimbang: p_A = 0, p_B = 0.5 bar, p = 0.5 bar.

14.   (a) 6.25%; (b) 14.29%; (c) tidak ada sisa.

15.   2.5 x 10^-3 mol L^-1.

16.   Berturut-turut 3.7 x 10^-12, 6.4 x 10^-12, 1.0 x 10^-11, 1.3 x 10^-11.

17.   v = k_b [SO₃^2-]^-2[H⁺][Br^-][SO₄^2-]³.

18.    yang menjadi pada P # dan pada P $.

20.   Orde ke-2.

21.   (a) 10.3 kdet; (b) i. 499.66 torr, ii. 480.13 torr.

22.   (a) 4.13 x 10^-3 L mol^-1 det^-1; (b) 0.71 jam (untuk A) dan 2.05 jam (untuk B).

23.   (a) 0.095 M; (b) 0.051 M.

24.   Laju awal = 1.96 x 10^-4 mol L^-1 det^-1,  = –1.96 x 10^-4 mol L^-1 det^-1

= –3.92 x 10^-4 mol L^-1 det^-1 = 1.96 x 10^-4 mol L^-1 det^-1, = –6.66 x 10^-4 mol det^-1  

27.   Orde ke-2; k = 59.63 mL mol^-1 menit^-1; 2.926 g.

28.   Orde ke-1; k = 1.5061 x 10^-5 det^-1; 9.816 mmol L^-1.

29.   55.4%

30.   (b) 1 menit.