PEMBAHASAN SOAL OSP KIMIA 2013 no 5

PEMBAHASAN OSP KIMIA 2013

SOAL ESSAY no 5.  ASAM SULFAT

(by:  Elizabeth Tjahjadarmawan)

Proses kontak adalah  salah satu proses yang digunakan untuk memproduksi asam sulfat H₂SO₄ dalam skala industri.  Proses ini terdiri dari 4 tahap utama:  Tahap pertama adalah reaksi antara leburan belerang dan gas Oksigen menghasilkan gas belerang dioksida.

Tahap kedua adalah proses penambahan oksigen berlebih kepada produk dari tahap pertama untuk menghasilkan gas belerang trioksida.  Tahap ketiga adalah reaksi antara gas belerang trioksida dengan asam sulfat cair menghasilkan cairan oleum (H₂S₂O₇).  Tahap keempat adalah proses penambahan air kepada oleum sehingga menghasilkan asam sulfat pekat.  Pada produksi ini digunakan katalis V₂O₅ serta harus pada kondisi suhu relatif tinggi (450 ^o C) dan tekanan relatif tinggi (2-9) atm.

a.  Tuliskan persamaan reaksi yang setara beserta fasa yang sesuai untuk setiap senyawa yang terlibat dalam reaksi untuk ke-4 tahap utama dalam proses Kontak.

S _(s) + O_{2 (g)} à SO_{2 (g)}

2SO_{2 (g)} + O_{2 (g)} à SO_{3 (g)}

SO_{3 (g)} + H₂SO_{4 (l)} à H₂S₂O_{7 (l)}

H₂S₂O_{7 (l)} + H₂O _(l) à 2H₂SO_{4 (aq)}

b.  Katalis V₂O₅ pada proses Kontak berfungsi untuk mempercepat reaksi tahap 2.  Mekanismenya V2O5 tereduksi menjadi vanadium (IV) saat oksidasi belerang dioksida menjadi belerang trioksida, kemudian vanadium (IV) teroksidasi kembali menjadi V₂O₅ ketika bereaksi dengan oksigen.  Tuliskan kedua tahap reaksi redoks yang sesuai dengan mekanisme tsb.

SO_{2 (g)} + V₂O_{5 (s)} à SO_{3 (g)} + 2VO_{2 (s)}

2VO_{2 (s)} + O_{2 (g)} à V₂O_{5 (s)}

Uap asam sulfat mengalami disosiasi ketika dipanaskan, sesuai dengan reaksi sbb:

H₂SO_{4 (g)} ó H₂O _(g)  +  SO_{3 (g)}

Data berikut menunjukkan tekanan parsial pada kesetimbangan di dua temperatur:

	P partial (Pa)	P partial (Pa)	P partial (Pa)
T (dalam K)	H2SO4 (g)	H2O (g)	SO3 (g)
400	4,5	3,2	2,9
493	470	300	270

c.  Tuliskan ungkapan tetapan kesetimbangan untuk tekanan, Kp untuk reaksi di atas:

Kp =  p (H₂O) p (SO₃)

              P (H₂SO₄)

d.  Berdasarkan data pada tabel di atas hitung nilai tetapan kesetimbangan, Kp pada tiap temperatur tsb.

Pada 400 K à  Kp =  p (H₂O) p (SO₃) =  (3,2) (2,9) =    2,06222 Pa

                                        P (H₂SO₄)                4,5

Pada 493 K à  

Kp =p (H₂O) p (SO₃) =(300) (270) =    172,3404255 Pa

            P (H₂SO₄)               470

e.  Jelaskan berdasarkan jawaban pada (d) apakah reaksi disosiasi uap asam sulfat tsb adalah reaksi eksoterm atau endoterm.

Reaksi adalah endoterm karena ketika suhu dinaikkan maka Kp menjadi besar. Hal ini menunjukkan bahwa reaksi memerlukan panas.

f.  Uap asam sulfat ditempatkan dalam sebuah wadah pada 400 K dan dibiarkan mengalami dekomposisi selama beberapa saat sehingga tekanan parsial pada campuran tsb adalah:

H2O (g) = 1 Pa;  SO3 (g) = 1 Pa;  H2SO4 (g) = 5 Pa;.  Jelaskan apakah campuran tsb telah mencapai kesetimbangan atau tidak?

Qp =  p (H₂O) p (SO₃) =  (1) (1) =    0,2  < Kp

                P (H₂SO₄)               5

maka  belum mencapai kesetimbangan.

                        

g.  Gambar struktur Lewis asam sulfat.

Suatu larutan yang mengandung garam natrium NaX menghasilkan endapan kuning ketika dicampurkan dengan larutan timbal (II) nitrat.  Sedangkan padatan garam NaX akan bereaksi dengan asam sulfat pekat panas menghasilkan beberapa produk termasuk uap yang berwarna ungu.

h.  Tulis persamaan reaksi yang setara antara larutan NaX dengan larutan timbal (II) nitrat.  Jangan lupa tuliskan fasanya.

2NaX (aq) + Pb(NO₃)₂ (aq) à 2Na⁺ (aq) + NO₃^- (aq) + PbX₂ (s)

2NaI (aq) + Pb(NO₃)₂ (aq) à 2Na⁺ (aq) + NO₃^- (aq) + PbI₂ (s)

k.  Uraikan penjelasan yang akhirnya dapat mengungkapkan identitas dari garam NaX

Jika PbX₂ direaksikan dengan garam timbal (II) nitrat menghasilkan  endapan kuning maka endapan kuning itu adalah  PbI₂

Uapnya berwarna ungu maka X2 adalah I2 yaitu uap ungu jika dipanaskan maka NaX adalah NaI.

Berdasarkan reaksi:

2NaX (s) + 3H₂SO₄ (aq) à X₂ (g) + 2NaHSO₄ (s) + SO₂ (g) + 2H₂O (l)

Etanol mengalami dehidrasi oleh penambahan asam sulfat pekat berlebih pada 170^o C menghasilkan senyawa A.  Reaksi A dengan H₂O pada tekanan dan suhu tinggi menghasilkan senyawa B (suatu cairan yang  mudah menguap).  Reaksi A dengan H₂ panas dan katalis Ni menghasilkan senyawa C.

j.  berdasarkan informasi pada wacana di atas, uraikan dengan persamaan reaksi yang dapat mengungkap identitas senyawa A, B, dan C.

A= etena (reaksi eliminasi)

B = etanol (adisi)

C= etana (reaksi adisi)