fbpx

Pembakaran Kimia – Persamaan Kimia – Sempurna & Tak Sempurna dan Contoh Soal beserta Jawabannya

Pembakaran dalam Kimia

Pembakaran adalah suatu runutan reaksi kimia antara suatu bahan bakar dan suatu oksidan, disertai dengan produksi panas yang kadang disertai cahaya dalam bentuk pendar atau api.

Dalam suatu reaksi pembakaran lengkap, suatu senyawa bereaksi dengan zat pengoksidasi, dan produknya adalah senyawa dari tiap elemen dalam bahan bakar dengan zat pengoksidasi. Contoh:

Entalpi standar reaksi untuk pembakaran metana pada 298.15 K dan 1 atm adalah −802 kJ/mol.

Contoh lainnya:

Contoh yang lebih sederhana dapat diamati pada pembakaran hidrogen dan oksigen, yang merupakan reaksi umum yang digunakan dalam mesin roket, yang hanya menghasilkan uap air, dengan entalpi standar reaksi pada 298.15 K dan 1 atm adalah −242 kJ/mol.:

Pada mayoritas penggunaan pembakaran sehari-hari, oksidan oksigen (O2) diperoleh dari udara ambien dan gas resultan (gas cerobong, flue gas) dari pembakaran akan mengandung nitrogen:

Seperti dapat dilihat, jika udara adalah sumber oksigen, nitrogen meliputi bagian yang sangat besar dari gas cerobong yang dihasilkan.

Dalam kenyataannya, proses pembakaran tidak pernah sempurna. Dalam gas cerobong dari pembakaran karbon (seperti dalam pembakaran batubara) atau senyawa karbon (seperti dalam pembakaran hidrokarbonkayu, dll) akan ditemukan baik karbon yang tak terbakar maupun senyawa karbon (CO dan lainnya).

Jika pembakaran pada suhu tinggi menggunakan udara (mengandung 78% nitrogen), maka sebagian kecil nitrogen akan bereaksi menjadi berbagai jenis nitrogen oksida (NOx) yang berbahaya.
 

Pembakaran Kimia - Persamaan Kimia - Sempurna & Tak Sempurna dan Contoh Soal beserta Jawabannya

Api yang dihasilkan dari bahan bakar yang mengalami pembakaran. Ilustrasi dan sumber foto: Pixabay

 

Tipe Pembakaran

1. Sempurna

Pada pembakaran sempurna, reaktan terbakar dengan oksigen menghasilkan beberapa produk. Ketika hidrokarbon terbakar dengan oksigen, maka reaksi utama akan menghasilkan karbon dioksida dan air. Ketika elemennya dibakar, maka produk yang dihasilkan biasanya juga berupa oksida.
Karbon dibakar menghasilkan karbon dioksida, sulfur dibakar menghasilkan sulfur dioksida, dan besi dibakar menghasilkan besi(III) oksida.
Nitrogen tidak dianggap sebagai komponen yang bisa terbakar jika oksigen dipakai sebagai agen pengoksidasi, namun nitrogen oksida NOx dalam jumlah kecil biasanya akan terbentuk.

Jumlah udara yang diperlukan untuk pembakaran sempurna disebut udara teoretis. Namun, pada praktiknya digunakan jumlah 2-3 kali jumlah udara teoretis.

2. Tak sempurna

Pembakaran tak sempurna dihasilkan bila tidak ada oksigen yang cukup untuk membakar bahan bakar sepenuhnya menjadi karbon dioksida dan air.

Pada banyak bahan bakar, seperti minyak diesel, batu bara, dan kayu, pirolisis muncul sebelum pembakaran. Pada pembakaran tak sempurna, produk pirolisis tidak terbakar dan mengkontaminasi asap dengan partikulat berbahaya, misalnya oksidasi sebagian etanol menghasilkan asetaldehida yang berbahaya; begitu juga dengan oksidasi sebagian karbon yang menghasilkan karbon monoksida yang beracun.

Kualitas pembakaran dapat ditingkatkan dengan desain alat pembakaran, seperti pembakar minyak dan mesin pembakaran dalam.

Beberapa alat-alat ini biasanya dibutuhkan oleh banyak mobil/kendaraan di berbagai negara untuk memenuhi aturan lingkungan negaranya mengenai standar emisi.

Derajat pembakaran dapat diukur dan dianalisis dengan peralatan uji. Kontraktor HVAC dan insinyur menggunakan analiser pembakaran untuk menguji efisiensi pembakar selama proses pembakaran.

Pembakaran metana adalah reaksi pembakaran sempurna, karena hasilnya adalah karbon dioksida dan air.

 

Persamaan kimia pembakaran

Pada umumnya, persamaan kimia untuk pembakaran hidrokarbon dengan oksigen adalah

Contoh, persamaan kimia pembakaran propana:

Secara umum, persamaan kimia untuk pembakaran hidrokarbon yang tidak sempurna (kekurangan oksigen) adalah sebagai berikut:

Contohnya, persamaan kimia pembakaran propana yang tidak sempurna:

Secara sederhana, reaksi pembakaran hidrokarbon dapat dinyatakan sebagai:

 

Contoh Soal dan Jawaban Pembakaran Kimia

1. Kelompokkan reaksi-reaksi di bawah ini ke dalam reaksi endoterm atau reaksi eksoterm!

a. N20(g) → 2N02(g) ∆H = +58 kJ
b. N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g) ∆H = -92 kJ
c. HCI(aq) + NaOH(aq) → NaCI(aq) + H20(ℓ) ∆H = -56 kJ
d. 2C(s) + H2(g) → C2H2(g) ∆H = +225 kJ

Jawaban:

Reaksi:

  1. 2C(s) + H2(g) →  C2H2(g)      ∆H = +225kJ
  2. N24(g) →  2NO2(g)         ∆H = +58 kJ

Termasuk reaksi endoterm karena memiliki ∆H positif. Sementara itu, reaksi:

  1. HCI(aq) + NaOH(aq) →  NaCI(aq) + H20(ℓ)            ∆H = -56 kJ
  2. N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g)             ∆H = -92kJ
BACA JUGA :  Negara Maju Dan Berkembang – Pengertian, Ciri-Ciri Dan Contoh Daftar Negara Maju dan Negara Berkembang

Termasuk reaksi eksoterm karena memiliki AH negatif.
 

2. Suatu cuplikan senyawa MgCO3.xCaCO3 direaksikan dengan asam sulfat berlebih manghasilkan MgSO4, CaSO4, H2O dan CO2. Jika dihasilkan 2 mol gas CO2 permol MgSO4, maka berapa nilai x…?

Jawaban:

Langkah-langkah penyelaesaian

1. Menulis persamaan reaksinya (reaksi belum setara)

MgCO3.xCaCO3 —→ MgSO4 + CaSO4 +H2O + CO2
 

3. Diketahui entalpi pembentukan standar (∆H°f) H20(ℓ) = -285,85 kJ/mol. Berapakah kalor yang diperlukan untuk menguraikan 13 gram air menjadi hidrogen dan oksigen pada keadaan standar? (Ar H = 1, AO = 16)

Jawaban:

AH°f H20(ℓ) = -285,85 kJ/mol

Persamaan termokimia reaksi pembentukan H20:
H2(g) + ⅟2 O2(g) →H20(ℓ) ∆H = -285,85 kJ/mol.

Persamaan termokimia reaksi penguraian H20(ℓ)
H20(ℓ) →H2(g) + ⅟2 O2(g) ∆H =+285,85 kJ/mol.

Jumlah mol air dalam 10 gram air = 13 g /18g/mol – 0,72 mol.
Kalor yang diperlukan untuk menguraikan 13 g air = 0,72 mol1 mol x 285,85 kJ/mol = 205,812 kJ/mol

Jadi, kalor yang diperlukan untuk menguraikan 13 gram air menjadi hidrogen dan oksigen sebesar 205,812 kJ.
 

4. Perhatikan persamaan reaksi berikut:
C3H8(g) + O2(g) → CO2(g) + H2O(g)
Pada suhu dan tekanan tertentu, berpa perbandingan volume CO2 dan H2O……..?

Jawaban:

Tulislah persamaan reaksi yang setara

C3H8(g) + O2(g) → 3CO2(g) + 4H2O(g)

Berdasarkan hukum Gay Lussac-Avogadro yang menyatakan “pada suhu dan tekanan tertentu perbandingan koefisien zat-zat yang bereaksi pada fasa gas sama dengan perbandingan volume zat-zat yang bereaksi”

Jadi perbandingan volume CO2 dan H2O = koefisien CO2:koefisien H2O = 3:4.
 

5. Dalam wadah bervolume tetap pada temperatur tertentu, pembakaran sempurna 1,4 g gas X menghasilkan 4,4 g gas CO2 (Mr = 44). Jika tekanan parsial gas CO2 pada kondisi tersebut adalah 2 kali tekanan parsial gas X, massa molekul gas X adalah…

(A) 36
(B) 30
(C) 28
(D) 26
(E) 14

Jawaban:
Persamaan untuk gas X
→ V1 = n1RT1/P1

Persamaan untuk gas CO2
→V2 = n2RT2/P2

Karena wadah bervolume tetap maka V1 = V2.
V1 = V2
n1RT1/P1 = n2RT2/P2

Karena kondisinya sama (temperatur sama) maka T1 = T2.
n1RT1/P1 = n2RT2/P2
n1R/P1 = n2R/P2

R adalah tetapan gas, sehingga
n1R/P1 = n2R/P2
n1/P1 = n2/P2

Karena tekanan parsial CO2 = 2 tekanan parsial X
dapat dinyakan P2 = 2P1
n1/P1 = n2/P2
n1/P1 = n2/2P1

Proses hitung:
(1,4 g : massa molar X)/P1 = (4,4 g : massa molar CO2)/2P1
(1,4 g : massa molar X)/P1 = (4,4 g : 44 g/mol)/2P1
(1,4 g : massa molar X) = (0,1 mol)/2
1,4 g × 2 = 0,1 mol × Massa molar X
2,8 g = 0,1 mol × Massa molar X
Massa molar X = 2,8 g : 0,1 mol
Massa molar X = 28 g/mol
Jadi Mr X = 28
Jawaban yang tepat C.
 

6. Bila serbuk besi 28 gram (Ar Fe = 56) direaksikan dengan 20 g belerang (Ar S=32). Sesuai persamaan reaksi berikut: Fe + S →FeS

Dari reaksi yang terjadi tentukan pereaksi manakah yang tersisa setelah reaksi berakhir?

Jawaban:

Langkah penyelesaian

1. Konversikan massa kedua logam yang telah diketahui dalam satuan mol.

Mol besi = 28 g / 56 g/mol = 0,5 mol

Mol belerang = 20 g / 32 g/mol = 0,6 mol

Dari jumlah mol dari kedua unsur dapat diketahui bahwa apabila jumlah mol kedua unsur dibagi dengan koefisien masing-masing unsur pada persamaan reaksi akan diperoleh mol besi lebih kecil dari mol belerang. Oleh sebab itu yang menjadi pereaksi pembatas dalam reaksi ini adalah besi.

2. Menentukan mol belerang yang bereaksi. Seperti yang telah disinggung bahwa pereaksi lain yang bereaksi sama dengan jumlah mol pereaksi pembatas. Karena besi yang tersedia sebanyak 0,5 mol maka belerang yang bereaksi adalah 0,5 juga.

3. Jadi massa belerang yang bereaksi = 0,5 mol x Ar S = 0,5 mol x 32 g/mol = 16 g

4. Dan S yang tersisa sebanyak = 20-16 = 4 gram.
 

7. Pada P, V, dan T yang sama, sejumlah gas X memiliki massa 2 kali massa gas CH4 (Ar N = 14, C = 12, O = 16, dan H = 1). Dari fakta tersebut dapat disimpulkan bahwa gas X adalah….

(A) O2
(B) C2H2
(C) C2H6
(D) CO
(E) N2

Jawaban:
Bila P, V, dan T sama artinya n (jumlah zat) juga sama. Ingat persamaan P.V = n.R.T
Asumsikan terdapat 1 mol gas CH4 yang bermassa = {12+ (1×4)} g = 16 g.

Massa setiap 1 mol gas X = 2 × massa CH4
Massa setiap 1 mol gas X = 2 × 16 g
Massa setiap 1 mol gas X = 32 g

Massa tiap mol gas yang tersedia:
O2 = (2×16) g = 32 g
C2H2  = (12×2) g +(1×2) g = 26 g
C2H6 = (12×2) g +(1×6) g = 30 g
CO = (12 +16) g = 28 g
N2 = (2×14) g = 28 g
Jawaban yang tepat A.
 

8. Gas metana dapat dihasilkan melalui reaksi berikut.
CO(g) + 3H2(g) → CH4(g) + H2O(g)
Pada P dan T yang sama, volume gas CH4 (Mr = 16) yang dihasilkan dari 0,7 g gas CO (Mr = 28) adalah seperempat dari volume 2,8 g gas X. Massa molekul relatif gas X adalah…

(A) 16
(B) 18
(C) 28
(D) 32
(E) 44

Jawaban:

0,7 g CO = 0,7 g : 28 g/mol
0,7 g CO = 0,025 mol

Berdasar persamaan reaksi setara CO(g) + 3H2(g) → CH4(g) + H2O(g)
maka jumlah gas CH4 sama dengan jumlah gas CO karena koefisien kedua gas tersebut sama.

Jumlah gas CH4 = 0,025 mol (n2)

Persamaan untuk gas X
→ P1V1 = n1RT1
→ R = P1V1/n1T1

Persamaan untuk gas CO2
→ P2V2 = n2RT2
→ R = P2V2/n2T2

Karena P= P2 dan T1 = T2
→ P1V1/n1T1 = P2V2/n2T2
→ V1/n1 = V2/n2

V2 = ¼ V1
atau
V1 = 4V2

Proses hitung:

V1/n1 = V2/n2
4V2/n1 = V2/0,025 mol
4/n1 = 1/0,025 mol
n1 = 4 × 0,025 mol
n1 = 0,1 mol
Jumlah gas X = 0,1 mol

Massa molar X = massa X : jumlah gas X
Massa molar X = 2,8 g : 0,1 mol
Massa molar X = 28 g/mol
Mr X = 28
Jawaban yang tepat C.
 

Bacaan Lainnya

 

Pasang iklan gratis di toko pinter

Apakah Anda memiliki sesuatu untuk dijual, disewakan, layanan apa saja yang ditawarkan atau lowongan pekerjaan?
Pasang iklan & promosikan jualan Anda sekarang juga! 100% GRATIS di: www.TokoPinter.com

 

Cara daftar pasang iklan gratis

3 Langkah super mudah: tulis iklan Anda, beri foto & terbitkan! semuanya di Toko Pinter

 

Unduh / Download Aplikasi HP Pinter Pandai

Respons “Ooo begitu ya…” akan lebih sering terdengar jika Anda mengunduh aplikasi kita!

Siapa bilang mau pintar harus bayar? Aplikasi Ilmu pengetahuan dan informasi yang membuat Anda menjadi lebih smart!

 
Sumber bacaan: ElmhurstCk12.orgScience Direct

                       
 
Pinter Pandai “Bersama-Sama Berbagi Ilmu”
Quiz |Matematika|IPA | Geografi & Sejarah|Info Unik|Lainnya

By | 2019-05-27T16:31:53+07:00 Mei 26th, 2019|IPA, Matematika|0 Comments

Leave A Comment