Minggu, 09 Juni 2013
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)
+ O2 (g) à SO2 (g)
2SO2
(g) + O2 (g) à SO3 (g)
SO3
(g) + H2SO4 (l) à H2S2O7 (l)
H2S2O7
(l) + H2O (l) à 2H2SO4 (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.
SO2 (g) + V2O5
(s) à SO3 (g) + 2VO2 (s)
2VO2 (s) + O2
(g) à V2O5 (s)
Uap asam sulfat mengalami disosiasi ketika dipanaskan,
sesuai dengan reaksi sbb:
H2SO4 (g) ó H2O (g) + SO3
(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 170o
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)
