Latihan 6

Chapter 13

1. Penguraian etana (C2H6) terhadap radikal metil adalah reaksi urutan pertama dengan konstanta laju 5,36 x 10^-4 s^-1 pada 700°C: C2H6(g) → 2CH3(g) Menghitung paruh reaksi dalam hitungan menit.

Jawab :

Untuk menghitung paruh reaksi first-order , kami menggunakan Persamaan (13,6). Konversi diperlukan untuk mengekspresikan paruh waktu dalam hitungan menit.

Untuk reaksi first-order, kita hanya perlu tingkat konstan untuk menghitung paruh reaksi. Dari Persamaan (13.6)

t ½ = 0,693 / k

= 0,693 / 5,36 x 10^-4 s^-1

= 1,29 x 10³ s x 1 menit / 60 s

= 21,5 menit

Chapter 14

2. Reaksi untuk produksi amonia dapat ditulis dalam sejumlah cara:

(a) N2(g) + 3H2(g) ⇋ 2NH3(g)

(b) 1/2N2(g) + 3/2H2(g) ⇋ NH3(g)

(c) 1/3N2(g) + H2(g) ⇋ 2/3NH3(g)

Tulis ekspresi konstanta keseimbangan untuk setiap formulasi. (Ekspresikan konsentrasi spesies yang bereaksi pada mol /L.)

(d) Bagaimana konstanta keseimbangan terkait satu sama lain?

Jawab :

Kami diberi tiga ekspresi yang berbeda untuk sistem reaksi yang sama. Ingatlah bahwa ekspresi konstanta keseimbangan tergantung pada bagaimana persamaannya seimbang, yaitu pada koefisien stoichiometric yang digunakan dalam persamaan. 

(a)          (a) Ka = [NH3]²  /  [N2][H2]³

(b)  Kb = [NH3] /  [N2]^1/2[H2]^3/2

(c)  Kc = [NH3]^2/3 / [N2]^1/3 [H2]

       (d) 

Chapter 15

3. Identifikasi pasangan asam-dasar konjugasi dalam reaksi antara amonia dan asam hidrofluorat dalam larutan berair NH3(aq) + HF(aq) ⇋ NH₄⁺ (aq) + F^-(aq)

Jawab : Ingatlah bahwa basis konjugasi selalu memiliki satu atom H lebih sedikit dan satu muatan negatif lagi (atau satu muatan positif lebih sedikit) daripada formula asam yang sesuai.

NH3 memiliki satu atom H lebih sedikit dan satu biaya positif lebih sedikit daripada NH₄⁺.  F^- memiliki satu atom H lebih sedikit dan satu muatan negatif lebih banyak daripada HF. Oleh karena itu, pasangan acidbase konjugasi adalah (1) NH₄⁺ dan NH3 dan (2) HF dan F^-.

Chapter 16 

4. Manakah dari solusi berikut yang dapat diklasifikasikan sebagai sistem penyangga? (a) KH2PO4/H3PO4, (b) NaClO4/HClO4, (c) C5H5N/C5H5NHCl (C5H5N adalah piridin; KB-nya diberikan dalam Tabel 15.4). Jelaskan jawabanmu. 

Jawab : Apa yang merupakan sistem penyangga? Mana dari solusi sebelumnya yang mengandung asam lemah dan garamnya (mengandung dasar konjugasi yang lemah)? Mana dari solusi sebelumnya yang mengandung dasar yang lemah dan garamnya (mengandung asam konjugasi yang lemah)? Mengapa basis konjugasi asam yang kuat tidak mampu menetralisir asam tambahan? 

Kriteria untuk sistem penyangga adalah bahwa kita harus memiliki asam lemah dan garamnya (mengandung dasar konjugasi yang lemah) atau dasar yang lemah dan garamnya (mengandung asam konjugasi yang lemah).

(a) H3PO4 adalah asam lemah, dan dasar konjugasinya, H2PO₄^- , adalah dasar yang lemah (lihat Tabel 15,5). Oleh karena itu, ini adalah sistem penyangga.

(b) Karena HClO4 adalah asam yang kuat, dasar konjugasinya, ClO₄^- , adalah dasar yang sangat lemah. Ini berarti bahwa ion ClO₄^-  tidak akan dikombinasikan dengan ion H⁺ dalam larutan untuk membentuk HClO4. Dengan demikian, sistem tidak dapat bertindak sebagai sistem penyangga.

(c) Seperti yang ditunjukkan oleh Tabel 15.4, C5H5N adalah dasar yang lemah dan asam konjugasinya, C5H5N⁺H (kation garam C5H5NHCl), adalah asam lemah. Oleh karena itu, ini adalah sistem penyangga.

Chapter 17

5.Prediksi apakah perubahan entropi sistem dalam setiap reaksi berikut positif atau negatif.

(a) 2H2(g) + O2(g) → 2H2O(l)

(b) NH4Cl(s) → NH3(g) + HCl(g)

(c) H2(g)+ Br2(g) → 2HBr(g)

Jawab :

Kami diminta untuk memprediksi, tidak menghitung, tanda perubahan entropi dalam reaksi. Faktor-faktor yang menyebabkan peningkatan entropi adalah: (1) transisi dari fase kental ke fase uap dan (2) reaksi yang menghasilkan lebih banyak molekul produk daripada molekul reaktan dalam fase yang sama. Penting juga untuk membandingkan kompleksitas relatif produk dan molekul reaktif. Secara umum, semakin kompleks struktur molekul, semakin besar entropi senyawa.

(a) Dua molekul reaktif digabungkan untuk membentuk satu molekul produk. Meskipun H2O adalah molekul yang lebih kompleks daripada H2 dan O2, fakta bahwa ada penurunan bersih satu molekul dan gas dikonversi ke cairan memastikan bahwa jumlah mikrostates akan berkurang dan karenanya ΔS ° negatif. 

(b) Padat dikonversi menjadi dua produk gas. Oleh karena itu, ΔS° positif. 

(c) Jumlah molekul yang sama terlibat dalam reaktif seperti dalam produk. Selain itu, semua molekul ber diatomik dan karenanya kompleksitas yang sama. Akibatnya, kita tidak dapat memprediksi tanda ΔS ° , tetapi kita tahu bahwa perubahan harus cukup kecil dalam besarannya.

Chapter 18

6. Prediksi apa yang akan terjadi jika molecular bromine (Br2) ditambahkan ke larutan yang mengandung NaCl dan NaI pada suhu 25 °C.  Asumsikan semua spesies berada dalam keadaan standar mereka.

Jawab :

Untuk memprediksi reaksi redoks apa yang akan terjadi, kita perlu membandingkan potensi pengurangan standar CL2, Br2, dan I2 dan menerapkan aturan diagonal.

 kami menulis potensi pengurangan standar sebagai berikut:

 

 

Menerapkan aturan diagonal kita melihat bahwa Br2 akan mengoksidasi I2 tetapi tidak akan mengoksidasi Cl2. Oleh karena itu, satu-satunya reaksi redoks yang akan terjadi secara tepat di bawah kondisi standar-negara adalah