19. Di dalam kalorimeter tembaga, karbon telah dibakar sempurna, menjadi CO2. Jika diketahui massa kalorimeter 1.500 g, massa air di dalam kalorimeter 2.000 g, temperatur mula-mula 25 °C, dan temperatur akhir 35,93 °C, massa karbon yang terbakar adalah ... (ccu = 0,4 J g-K-1, C1,0 = 4,2 J g'K-I, AH, CO2 = 393,48 kJ mol-1) A. 3,5 g .... D. 6 g E. 3 g B. 9 g C. 5 g 

Perubahan energi selalu menyertai segala aspek dalam kehidupan kita. Bahkan kita dapat bergerak pun karena adanya konversi energi kimia menjadi energi gerak dalam tubuh kita. Perubahan energi yang terjadi pada reaksi kimia, kita sebut sebagai perubahan entalpi (∆H). Salah satu cara untuk menghitung ∆H adalah menggunakan eksperimen, yaitu kalorimeter.

Pada soal ini, karbon dibakar sempurna dalam kalorimeter. Berdasarkan data-data yang diberikan kita akan menghitung berapa massa karbon yang dibakar. Ini adalah soal tentang menghitung ∆H reaksi menggunakan kalorimeter dan \(∆H_f\).


Identifikasi Konsep

Perubahan entalpi (∆H) molar dalam suatu reaksi dapat kita hitung menggunakan berbagai metode. Diantaranya berdasarkan percobaan menggunakan kalorimeter, data \(∆H_f\), data energi ikatan, dan hukum Hess. Nah, kali ini ada karbon yang dibakar dalam kalorimeter, namun jumlah karbon yang dibakar tidak diketahui, lalu kita juga diberikan data \(∆H_f\) dari \(CO_2\). Jadi, kita akan menghitung ∆H molar reaksi pembakaran karbon berdasarkan \(∆H_f\) dari \(CO_2\) dan mencari jumlah karbon yang dibakar berdasarkan kalor yang dihasilkan di kalorimeter.

Diketahui
\(c_{kalorimeter/Cu}= 0,4 J.g^{-1}.K^{-1}\) 
\(c_{air}= 4,2 J.g^{-1}.K^{-1}\) 
Ar C = 12 g/mol
\(∆H_f CO_2 = 393,48 kJ/mol\)
\(T_1 = 25^oC\)
\(T_2 = 35,93^oC\)

Ditanya
Massa C yang dibakar

Jawab
Mari kita hitung dulu berapa ∆H molar reaksi pembakaran C berdasarkan \(∆H_f\) dari \(CO_2\). Reaksinya adalah,
\(C + O_2 \rightarrow CO_2\)
∆H = \(∆H_f\) produk – \(∆H_f\) reaktan
C dan \(O_2\) adalah unsur, maka \(∆H_f\) = 0, jadi
∆H = \(∆H_f CO_2\) – 0 
∆H reaksi = 393,48 kJ/mol
Reaksi yang terjadi adalah reaksi pembakaran, maka nilai ∆H reaksi juga dapat didefinisikan sebagai jumlah kalor yang terlibat untuk 1 mol C yang dibakar.

∆H=Q/n

Kita telah memiliki nilai ∆H reaksi pembakaran. Untuk mencari berapa karbon yang dibakar, kita bisa hitung berapa kalor atau panas dari pembakaran karbon yang diserap oleh air dan kalorimeter pada percobaan.

\(Q = Q_{kalorimeter} + Q_{air}\)
\(Q = (m.c_{kalorimeter}.∆T) + (m.c_{air}.∆T)\)
\(∆T = T_2 – T_1 = 35,93^oC – 25^oC = 10,93^oC\)
Q = (1500 . 0,4 . 10,93) + (2000 . 4,2 . 10,93)
Q = 98370 J = 98,37 kJ

Dengan demikian dapat kita hitung mol C yang dibakar adalah
∆H = Q/n, maka
n = Q/∆H 
= 98,37 kJ/393,48 kJ/mol 
= 0,25 mol
massa C = n x Ar = 0,25 mol x 12 g/mol = 3 g

Pembahasan

Jadi, massa karbon yang dibakar dalam kalorimeter tembaga tersebut adalah 3 g. Jawaban soal ini adalah E.