Hidrogen Radioaktif [23 poin] Reaksi Fischer-Tropsch [32 poin]
OSNXII Halaman 5
3. Hidrogen Radioaktif [23 poin]
a. Lengkapi reaksi inti yang menghasilkan tritium
[2] [2]
b. Tuliskan reaksi inti untuk peluruhan tritium.
[2]
[2]
c. Hitunglah energi yang dilepaskan pada peluruhan 1 mol tritium massa
= 3,0160492 sma, dan massa
= 3,0160293 sma.
[4]
[2]
2
m
2
s
2
x =
47616766668,9 Jmol = 47616766,6689 kJmol = 4,761 x 10
7
kJmol [2]
d. Hitung jumlah mol T
2
O yang terdapat dalam 1 L air minum yang mempunyai radioaktivitas 10000 Bq. Anggaplah bahwa hanya T
2
O yang menjadi sumber radiasi dalam air tersebut.
[4]
T untuk tritium.
[2] [1]
mol
OSNXII Halaman 6
.: nT
2
O= mol
[1]
e. Hitunglah berapa lama dalam tahun manusia akan dapat melihat cahaya atau foton yang dipancarkan oleh arloji yang diisi 7x10
12
molekul gas tritium T
2
. [4]
Manusia mampu melihat sinar bila 70 foton diemisikan setiap detiknya. Ini berarti bahwa 140 disintegrasi tritium per detiknya. Material ber-fluorosensi memancarkan satu photon
per 2 elektron. [1]
[1]
[2]
.: 92 tahun.
f. Turunkan persamaan laju untuk reaksi 2O
3
3O
2
berdasarkan mekanisme reaksi di atas. [4]
[1] [1]
[1]
OSNXII Halaman 7
[1]
g. Bila persamaan kinetika untuk reaksi 2O
3
3O
2
menjadi , bagaimana pernyataan
untuk tetapan k? [3]
[1] Bila konsentrasi ozone sangat rendah:
, todėl Maka persamaan kinetika dapat disederhanakan menjadi :
[1] [1]
OSNXII Halaman 8
4. Reaksi Fischer-Tropsch [32 poin]
a. Hitung fraksi mol gas hidrogen di dalam silinder sebelum reaksi.
[2] X
H2
= P
H2
P
total
= 30 atm40 atm = 0,75 [2]
b. Tuliskan reaksi yang setara antara gas CO dan H
2
yang menghasilkan i metana, ii etena dan iii propena.
[6]
i CO + 3H
2
CH
4
+ H
2
O [2]
ii 2CO + 4H
2
C
2
H
4
+ 2H
2
O [2]
iii 3CO + 6H
2
C
3
H
6
+ 3H
2
O [2]
c. Hitung
H untuk masing-masing reaksi yang Anda tuliskan pada jawaban a. Pada 400 K, air yang terbentuk masih dalam fasa gas.
[6] H
i
= H
f o
CH
4
+ H
f o
H
2
O - H
f o
CO = -74,9 – 241,8 – -110,5 = -206,2 kJ [2]
H
ii
= H
f o
C
2
H
4
+ ×H
f o
H
2
O - 2× H
f o
CO = 52,3 + -241,8 x 2– -110,5x2 = -210,3 kJ [2] H
iii
= H
f o
C
3
H
6
+ ×H
f o
H
2
O - 3× H
f o
CO = 20,6 + -241,8 x 3– -110,5x3 = -373,3 kJ [2]
d. Gunakan data hasil reaksi di atas untuk menghitung banyaknya dalam mol metana, etena dan propena yang dihasilkan pada reaksi Fischer-Tropsch tersebut. Asumsikan semua gas
bersifat ideal dan R = 0,082 L atm mol
1
K
1
. [12]
Andaikan nCH
4
= x, n C
2
H
4
= y dan n C
3
H
6
= z. Untuk memperoleh nilai x, y dan z diperlukan 3 persamaan yang mengkaitkan ketiga variable tersebut: 1 pers dari mol air
yang dihasilkan, 1 pers dari kalor yang dihasilkan dan 1 pers dari tekanan setelah reaksi. mol air = 44,7418 = x + 2y + 3z
2.49 = x + 2y + 3z 1
[2] dari kalor, - 399.16 = - 206.2 x - 210.3 y – 373.3 z
399.16 = 206.2 x + 210.3 y + 373.3 z 2
[2] V P
2
= n
2
RT
2
n
2
= V P
2
RT
2
n
2
= nCO + nH
2
+ nCH
4
+ nC
2
H
4
+ nC
3
H
6
nCO = nCO awal – nCO bereaksi = 10x100.082x400 – x+2y+3z
= 3.05 – x – 2y – 3z [1]
OSNXII Halaman 9
nH
2
= nH
2
awal – nH
2
bereaksi = 30x100.082x400 – 3x+4y+6z
= 9.15 –3 x – 4y – 6z [1]
n
2
= nCO + nH
2
+ nCH
4
+ nC
2
H
4
+ nC
3
H
6
= 3.05 – x – 2y – 3z + 9.15 –3 x – 4y – 6z + x + y + z = 12.20 – 3x – 5y – 8z
[2] n
2
= V P
2
RT
2
= 10x12.80.082x298 = 5.24 sehingga: 12.20 – 3x – 5y – 8z = 5.24
3x + 5y + 8z = 6.96 3
[2] Penyelesaian pers. 1, 2 dan 3 memberikan nilai x =1,21 , y=0,251 dan z=0,259 . Sehingga
jumlah mol metana, etena dan propena yang terbentuk masing-masing adalah 1,21 mol, 0,251 mol dan 0,259 mol.
[2]
e. Hitung tekanan parsial gas hidrogen di dalam silinder setelah reaksi pada 298 K. [3]
P
H2
= n
H2
R TV = 9.15 – 3x – 4y – 6z 0.082 x 29810 [2]
= 9.15 – 3×1.21 - 4×0.251 - 6×0.259 ×0.082× 29810 = 7,238 atm. [1]
f. Jika r
et
adalah laju reaksi pembentukan etena dan r
pr
adalah laju reaksi pembentukan
propena dalam reaksi tersebut, hitung nilai r
et
r
pr
. [3]
Karena volume wadah dan waktu reaksi t untuk produk etena dan propena sama, maka ratio kecepatannya dapat dihitung sebagai berikut.
[3]
OSNXII Halaman 10
5. Kompleks MnIII yang unik [25 poin]