Topic 5 : Latihan 2

CONTOH 1.3

(a) Solder adalah paduan yang terbuat dari timah dan timah yang digunakan pada rangkaian elektronik. Solder tertentu memiliki titik leleh 224°C. Berapa titik lelehnya dalam derajat Fahrenheit?

(b) Helium memiliki titik didih terendah dari semua elemen pada suhu -452°F. Ubah suhu ini menjadi derajat Celcius. (c) Merkuri, satu-satunya logam yang berwujud cair pada suhu kamar, meleleh pada -38,9°C. Ubah titik lelehnya menjadi kelvin.

Solusi Ketiga bagian ini mengharuskan kita melakukan konversi suhu, jadi kita membutuhkan Persamaan (1.2), (1.3), dan (1.4). Ingatlah bahwa suhu terendah pada skala Kelvin adalah nol (0 K); oleh karena itu, tidak pernah bisa negatif.

(a) Titik leleh dalam Fahrenheit

(b) Titik didih Helium dalam Celcius

(c) Titik leleh merkuri dalam Kelvin

Latihan Ubah (a) 327,5 °C (titik leleh timah) menjadi derajat Fahrenheit; (b) 172,9 °F (titik didih etanol) menjadi derajat Celcius; dan (c) 77 K, titik didih nitrogen cair, ke derajat Celcius.

Jawab

(a)

(b) 

(c) 

CONTOH 2.1

Berikan jumlah proton, neutron, dan elektron pada masing-masing spesies berikut: (a), (b) , (c) ¹⁷O, dan (d) karbon-14.

Strategi Ingatlah bahwa superskrip menunjukkan nomor massa (A) dan subskrip menunjukkan nomor atom (Z). Nomor massa selalu lebih besar dari nomor atom. (Satu-satunya pengecualian adalah , di mana nomor massa sama dengan nomor atom). Dalam kasus di mana tidak ada subskrip ditunjukkan, seperti pada bagian (c) dan (d), nomor atom dapat disimpulkan dari simbol atau nama unsur. Untuk menentukan jumlah elektron, ingatlah bahwa karena atom netral secara elektrik, jumlah elektron sama dengan jumlah proton.

Penyelesaian (a) Nomor atomnya 11, jadi ada 11 proton. Nomor massanya 20, jadi jumlah netronnya 20 – 11 = 9. Jumlah elektron sama dengan jumlah proton; yaitu 11.

(b) Nomor atom sama dengan yang ada di (a), atau 11. Nomor massanya adalah 22, sehingga jumlah neutronnya adalah 22 – 11 = 11. Nomornya elektron adalah 11. Perhatikan bahwa spesies dalam (a) dan (b) adalah isotop natrium yang secara kimiawi mirip.

(c) Nomor atom O (oksigen) adalah 8, jadi ada 8 proton. Nomor massanya 17, jadi ada 17 – 8 = 9 neutron. Ada 8 elektron.

(d) Karbon-14 juga dapat direpresentasikan sebagai ¹⁴C. Nomor atom karbon adalah 6, sehingga terdapat 14 – 6 = 8 neutron. Jumlah elektron adalah 6.

Latihan Berapa jumlah proton, neutron, dan elektron dalam isotop tembaga berikut: ⁶³Cu?

Jawab

Jumlah proton yang ada dalam inti atom suatu unsur disebut nomor atom (Z) dari unsur tersebut.

Nomor atom isotop ⁶³Cu = 29

Jumlah proton yang ada dalam Isotop ⁶³Cu = Nomor atom (Z) dari Cu = 29

Oleh karena itu, jumlah proton yang ada dalam Isotop ⁶³Cu adalah 29

Jumlah elektron = Jumlah proton = 29

Nomor massa (A) memberikan jumlah total proton dan neutron yang ada dalam inti atom unsur tersebut.

Nomor massa (A) dari Isotop ⁶³Cu = 63

Nomor massa = jumlah proton + jumlah neutron

Jumlah neutron = nomor massa - jumlah proton = 63 - 29 = 34

Oleh karena itu, jumlah neutron yang ada dalam isotop ⁶³Cu adalah 34

CONTOH 3.6

Metana (CH₄) adalah komponen utama gas alam. Berapa mol CH₄ yang ada dalam 6,07 g CH₄?

Strategi Kita diberi gram CH₄ dan diminta untuk mencari mol CH₄. Faktor konversi apa yang kita butuhkan untuk mengonversi antara gram dan mol? Atur faktor konversi yang sesuai sehingga gram dibatalkan dan satuan mol diperoleh untuk mendapatkan jawaban.

Solusi Faktor konversi yang diperlukan untuk mengubah antara gram dan mol adalah massa molar. Pertama-tama kita perlu menghitung massa molar CH₄, mengikuti prosedur pada Contoh 3.5:

Karena

1 mol CH₄ = 16,04 g CH₄

faktor konversi yang kita perlukan harus memiliki gram dalam penyebut sehingga satuan g akan meniadakan, meninggalkan satuan mol dalam pembilangnya:

Sekarang kita tulis

Jadi, ada 0,378 mol CH₄ dalam 6,07 g CH₄.

Periksa Haruskah 6,07 g CH₄ sama dengan kurang dari 1 mol CH₄? Berapa massa 1 mol CH₄?

Latihan Hitung jumlah mol kloroform (CHCl₃) dalam 198 g kloroform.

Jawab

Diberikan data:

Massa kloroform (CHCl₃) = 198 g

Ada satu atom karbon (C), satu atom hydrogen (H) dan tiga atom klor (Cl) dalam satu molekul CHCl₃.

Massa atom karbon (C) = 12,01 amu

Massa atom hidrogen (H) = 1,008 amu

Massa atom klor (Cl) = 35,45 amu

Massa molekul CHCl₃ = 1(12,01 amu) + 1(1,008 amu) + 3(35,45 amu) = 119,37 amu.

Pernyataan ekivalen yang digunakan:

1 mol CHCl₃ = 119,37 g CHCl₃

Faktor konversi yang digunakan:

Jumlah mol CHCl₃ yang ada dalam 198 g CHCl₃

Oleh karena itu, jumlah mol kloroform (CHCl₃) yang ada dalam 198 g CHCl₃ adalah 1,66 mol CHCl_3.

CONTOH 4.8

Jelaskan bagaimana Anda akan menyiapkan 5,00 × 10² mL larutan 1,75 M H₂SO₄, dimulai

dengan larutan stok 8,61 M H₂SO₄.

Strategi Karena konsentrasi larutan akhir lebih kecil dari larutan asli, ini adalah proses pengenceran. Perlu diingat bahwa dalam pengenceran, konsentrasi larutan berkurang tetapi jumlah mol zat terlarut tetap sama.

Solusi Kami menyiapkan perhitungan dengan mentabulasi data:

Substitusikan ke persamaan (4.3),

Jadi, kita harus mengencerkan 102 mL larutan 8,61 M H₂SO₄, dengan air secukupnya untuk menghasilkan volume akhir 5,00 × 10² mL dalam labu ukur 500 mL untuk mendapatkan konsentrasi yang diinginkan.

Periksa Volume awal lebih kecil dari volume akhir, jadi jawabannya masuk akal.

Latihan Bagaimana cara mempersiapkan 2,00×10² mL larutan NaOH 0.866 M, dimulai dengan larutan stok 5,07 M?

Jawab

Encerkan larutan NaOH untuk menurunkan konsentrasi dari 5,07 M menjadi 0,866 M. Karena jumlah mol zat terlarut tetap sama, kita dapat menyamakan jumlah mol zat terlarut sebelum dan sesudah pengenceran.

M_iV_i = M_fV_f

Dimana, M_i dan M_f merupakan konsentrasi larutan awal, konsentrasi larutan akhir

V_i dan V_f merupakan volume larutan awal, volume larutan akhir

Dengan menggunakan persamaan ini, kita dapat menyelesaikan volume awal dari larutan 5,07 M.

Jadi, untuk menyiapkan 200 mL larutan NaOH 0,866 M, kita perlu mengencerkan 34,2 mL larutan stok 5,07 M dengan air.

CONTOH 5.14

Campuran gas mengandung 4,46 mol neon (Ne), 0,74 mol argon (Ar), dan 2,15 mol xenon (Xe). Hitung tekanan parsial gas jika tekanan total 2.00 atm pada suhu tertentu.

Strategi Apa hubungan antara tekanan parsial gas dan tekanan gas total? Bagaimana kita menghitung fraksi mol gas?

Solusi Menurut Persamaan (5.14), tekanan parsial Ne (P_Ne) sama dengan hasil kali fraksi molnya (X_Ne) dan tekanan total (P_T)

perlu mencari P-XP, mengingat ingin menghitung

Menggunakan persamaan (5.13), kita menghitung fraksi mol Ne sebagai berikut:

Jadi,

Periksa Pastikan bahwa penjumlahan dari tekanan parsial tekanan sama dengan total tekanan yang diberikan yaitu (1,21 + 0,20 + 0,586) atm = 2.00 atm

Latihan Contoh gas alam yang mengandung 8,24 mol metana (CH₄), 0,421 mol etana (C₂H₆), dan 0,116 mol propana (C₃H₈). Jika tekanan total gas adalah 1,37 atm, berapakah tekanan parsial gas tersebut?

Jawab

Langkah pertama adalah menghitung fraksi mol masing-masing gas. Fraksi mol, juga dikenal sebagai fraksi jumlah, yaitu jumlah konstituen dalam jumlah total semua konstituen dalam campuran. Jika n_i adalah jumlah konstituen dan n_T adalah jumlah total semua konstituen, fraksi mol zat (X_i) diberikan oleh persamaan berikut:

Hitung mol total gas dalam campuran:

Hitung fraksi mol masing-masing gas:

Tekanan parsial zat dalam campuran merupakan tekanan yang diberikan oleh zat dalam campuran itu. Jika X­_i adalah fraksi mol zat dan P_T adalah tekanan total dalam campuran, tekanan parsial zat (P_i) diberikan dengan persamaan berikut:

P_i = X_iP_T

Diketahui tekanan total 1,37 ATM. Hitung tekanan parsial masing-masing gas sebagai berikut:

CONTOH 6.5

Sebuah sampel air berukuran 466 g dipanaskan dari 8,50°C sampai 74,60°C. Hitung jumlah panas yang diserap (dalam kilojoule) oleh air.

Strategi Kita mengetahui jumlah air dan kalor jenis air. Dengan informasi ini dan kenaikan suhu, kita dapat menghitung jumlah panas yang diserap (q).

Solusi Menggunakan persamaan (6.12), kita tulis

Periksa Satuan g dan °C hilang, dan kita akan mendapatkan satuan yang diinginkan kJ. Karena panas diserap oleh air dari lingkungan, ini memberikan tanda yang positif.

Latihan Sebuah batang besi dengan massa 869 g mendingin dari 94°C ke 5°C. Hitung kalor yang dilepaskan (dalam kilojoule) oleh logam.

Jawab

Masalah ini berkaitan dengan kapasitas panas spesifik. Kapasitas kalor spesifik suatu zat didefinisikan sebagai jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu satu gram zat tersebut sebesar satu derajat Celcius. Tabel (6.2) di buku memberikan kalor spesifik dari zat umum. Dalam masalah ini, batang besi adalah logamnya. Kita lihat Tabel (6.2) untuk menemukan kalor jenis besi. s = 0,444 J / g.° C

Kita mulai dengan menuliskan semua informasi yang diketahui.

Sekarang, kita dapat menghitung panas yang dilepaskan logam (q) dengan menggunakan persamaan 6.12 dari buku.

Tanda negatif pada q menunjukkan bahwa panas dilepaskan oleh logam. Jadi kalor yang dilepaskan logam adalah 34 kJ.