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]