Diktat Tekim

8/18/2019 Diktat Tekim

1/75

Untuk IMTK yang lebih

baik ke depannya, apabila

terdapat kesalahan dalam

diktat ini, mohon

hubungi :

Clarissa TB ’12

083876399963

Ericco Janitra

TK ’1208994875425

JANGAN TERPAKU PADA DIKTAT INI.

Diktat ini dijawab oleh mahasiswa.Pemikiran dosen mungkin berbeda.

Untuk pengunaan diktat yang efektif,

berkonsultasilah dengan dosen atau

asisten.

D

I

K

T

A

T

Teknik Kimia

S

E

M

ES

T

E

R

3


2/75

P a g e | 2

Ujian Tengah Semester Ganjil 2012/2013

Neraca Massa dan Energi

Soal 1(30%)

Sebuah usaha laundry dapat membeli sabun yang mengandung 30% berat air

dengan harga $7 per kg. penjual sabun yang sama menawarkan sabun yang

mengandung 5% (massa) air. Jika ongkos kirim adalah $6 per 100 kg, berapa

harga maksimum yang harus dibayar pemilik laundry untuk pembelian sabun

dengan kadar air 5% (massa)? Catatan: pembeli harus memperhitungkan

ongkos kirim.

Soal 2 (45%)

Methanol diproduksi dengan mereaksikan karbon monoksida dan hydrogen.

Aliran umpan segar yang mengandung CO dan H2 bergabung dengan aliranrecycle, dan aliran gabungan ini diumpankan ke reactor. Sebagian methanol

yang meninggalkan reactor dikondensasikan dan diambil sebagai produk. CO

dan H2 yang tidak beraksi dan methanol yang tak terkondensasi direcycle.

Aliran yang meninggalkan reactor menuju condenser mempunyai laju 275

mol/menit dan mengandung 10,6% (massa) H2, 64% CO, dan 24,5 %

methanol. Fraksi mol methanol di dalam aliran recycle adalah 0,004.

Tentukanlah:

a. Gambar diagram alir proses beserta komponen- komponen dalamsetiap alirannya (gunakan notasi aliran berikut: F= umpan segar; F1=

umpan ke reactor; R= recycle; C= ke condenser; P= produk)

b. Laju alir produk methanol cair (mol/menit)

c. Laju alir molar CO dan H2 dalam aliran umpan segar (mol/menit)

d. Konversi H2 overall

e. Konversi H2 one-pass through

Soal 3 (25%)

Pembuatan suatu minuman fermentasi melibatkan sederet reaksi kompleksyang sebagian besar dilakukan oleh mikro organism. Konsentrasi gula dalam

larutan awal menentukan kandungan bakteri baik dan rasa manis dari

minuman. Oleh karena itu berat jenis (specific gravity) dari larutan awal harus

diatur untuk mencapai kualitas minuman yang diinginkan.

Suatu larutan awal memiliki berat jenis 1,075 dan mengandung 12,7%

(beerat) gula. Jika semua gula diasumsikan sebagai C12H22O11 tentukan:

a. Kg gula/ kg H2O

b. Lb larutan/ft

3

larutanc. g gula/L larutan

Neraca Massa danEnergi


3/75

P a g e | 3



(solved by WMP TK’11)

Nomor 1

Basis = 100 kg sabun

Massa larutan sabun 70 % = 100/70 x 100 kg sabun = 142,86 kg larutan

sabun

Harga = (7$/kg)(142,86 kg) = 1000 $

Ongkos kirim = (0,006$/kg)(142,86 kg) = 8,572 $

Total = 1008,572 $

Massa larutan sabun 95% = 100/95 x 100 kg sabun = 105,26 kg larutan sabun

Harga = ( z $/kg)(105,26 kg) = 105,26 z $

Ongkos kirim = (0,006$/kg)(105,26 kg) = 6,316 $

Total = (105,26 z + 6,316) $

Harga maksimum yang harus dibayar untuk pembelian sabun dengan kadar

air 5% supaya tidak rugi yaitu:

Harga sabun dengan kadar air 5% = Harga sabun dengan kadar air 30%

(105,26 z + 6,316) $ = 1008,572 $

Z = ,−,, = 9,52 kgNomor 2

a.

b. Basis = 1 menit

C = 275 mol

Mencari persen mol masing-masing spesi pada C

Asumsikan ada 100 gram C

Massa CH4O = 25,4 gr mol CH4O = 24,5/32 = 0,79375 mol

Massa H2 = 10,6 gr mol H2 = 10,6/2 = 5,3000 mol

Massa CO = 64,0 gr mol CO = 64,0/28 = 2,2857 mol

Mol total = 8,3795 mol

CH4O

25,4%

CH4O

10,6% H2

X CH4O =0,004 CO

H2

CO

H2

Reactor

CondenserMixer

P

C

R

F1F


4/75

P a g e | 4

% mol CH4O = (0,79375 mol/8,3795 mol) x 100% = 9,47%

% mol H2 = (5,3000 mol/8,3795 mol) x 100% = 63,25%

% mol CO = (2,2857 mol/8,3795 mol) x 100% = 27,28%

Komposisi mol pada CMol CH4O = 9,47% x 275 mol = 26,04 mol

Mol H2 = 63,25% x 275 mol = 173,94 mol

Mol CO = 27,28% x 275 mol = 75,02 mol

Pada kondensor:

C = P + R

R = C – P

R = 275 – p

Neraca massa CH4O pada kondensor

(9,47%)C = (100%)P + (0,4%)R

(9,47%)C = (100%)P + (0,4%)(275 – P)

(9,47%)275 = (100%)P + (0,4%)(275 – P)

26,04 = P + 1,1 – 0,004P

P =,−,−, 24,94 mol

Mol CH4O = 24,94 mol

Laju CH4O = 24,94 mol/menit

c. Menentukan nilai R

R = C – P

R = 275 -24,94

R = 250 mol

Neraca massa H2 pada kondensor

(63,25%)C = (0%)P + (X H2,R )R

(63,25%)275 = 0 + (X H2,R )250

X H2,R = 0,696

Neraca massa CO pada kondensor

(27,28%)C = (0%)P + (X CO,R )R

(27,28%)275 = 0 + (X CO,R )250

X CO,R = 0,3

Note:

Untuk reaktan:

In = mula-mula

Generated = 0

Out = yang tersisa

Consumed = yang bereaksi

Untuk produk:

In = mula-mula

Generated = yang dihasilkan

dari reaksi

Out = total yang terbentuk


5/75

P a g e | 5

Pada reactor

CO + 2H2 CH4OIn Mol CO,F +

mol CO,RMol H2,F

+mol H2,R1 mol

react -25,04 mol -50,08 mol 25,04 mol

Out Mol CO,C Mol H2,C 26,04 mol

Neraca massa CO pada reactor

In + generated = out + consumed

(Mol CO,F + mol CO,R) + 0 = (mol CO,C) + 25,04

Mol CO, F + (X CO,R )R + 0 = mol CO,C + 25,04

Mol CO, F + (0,3 )250 + 0 = 75,02 + 25,04

Mol CO,F = 25,06 mol

Neraca massa H2 pada reactor

In + generated = out + consumed

(mol H2,F + mol H2,R) + 0 = mol H2,C + 50,08

mol H2,F + (X H2,R )R + 0 = mol H2,C + 50,08

mol H2,F + (0,696)250 + 0 = 173,94 + 50,08

mol H2,F = 50,02 mol

d. konversi H2 overall

mol H, F mol H, Pmol H, F × 1 0 0 % 50,02050,02 ×100%100% e. Konversi H2 one-pass throughmol H, F1 mol H, Cmol H, F1 × 1 0 0 % 50,020,696250 173,9450,020,696250 ×100%22,36% Nomor 3

Specific grafity (sp) larutan = 1,075

%(m) gula = 12,7%

a. Basis = 100 kg larutan

Massa gula = 12,7%(100 kg) = 12,7 kg gula

Massa air = 100 kg – 12,7 kg = 87,3 kg airkg gulakg air

12,7 kg87 3 kg

0,145 b. Basis = 1 lb larutan

Massa jenis larutan = sp larutan x massa jenis H2O


6/75

P a g e | 6

= 1,075 x 62,3 lb/ft3

= 66,97 lb/ft3

c. Basis = 1 gr larutan

Massa gula = 12,7% x 1 gr larutan = 0,127 gr gula

Massa jenis larutan = sp x massa jenis H2O= 1,075 x (1 gr/cm3)

= 1,075 x (1000 gr/L)

= 1075 gr/L

Volume larutan = massa larutan/ massa jenis larutan

= 1 gr/(1075 gr/L)

= 9,3 x 10-4 L

Gr gula/ L larutan = (0,127 gr gula)/( 9,3 x 10-4 L)

=136,53 gr gula/ L larutan


7/75

P a g e | 7

Ujian Tengah Semester Ganjil 2006/2007 - Program Studi Teknik Kimia S1 Reguler


Sifat : Open Sheet

Hari/Tanggal : Rabu/8 November 2006

Waktu : 90 menit

1. Gas buang pembakaran mengandung 4,3% O2; 8% H2O; 8% CO2; 8,6% CO; dan 71,1%

N2 yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar yang mengandung C2H2, CO dan O2

dengan udara. Hitunglah:

a. Komposisi bahan bakar

b. Persentase kelebihan udara

2. Aliran gas yang mengandung 41% O2; 42,5% H2; dan 16,5% H2O (% mol) dikeringkan dikondensor, sehingga air terkondensasi. Jika 100 mol/jam gas diproses,

a. Berapakah laju air yang terkondensasi (kg/jam)

b. Hitunglah laju alir dan komposisi gas kering

3. Reaksi gas CO dengan H2 akan menghasilkan metanol. Umpan segar yang mengandung

CO dan H2 bergabung dengan aliran recycle, dan gabungan ini masuk ke dalam reaktor.

Sebagian methanol yang dihasilkan dikondensasikan dan dikeluarkan sebagian produk.

Gas CO, H2 yang tidak bereaksi dan methanol yang tidak terkondensasi direcycle. Laju

aliran keluar reaktor menuju kondensor 250 mol/mnt mengandung (% berat) 11,2% H2,

60,5% CO dan 28,3% Methanol. Fraksi mol methanol di dalam aliran recycle adalah

0,0045%. Tentukanlah:

a. Gambarkan aliran proses lengkap dengan data-data (gunakan F= umpan segar,

F1=umpan masuk reaktor, R=recycle, C=ke kondensor, P=produk)

b. Laju alir produk metanol cair (kg/mnt)

c. Laju alir molar CO dan H2 dalam umpan segar (mol/mnt)

d. Konversi H2 overall

e. Konversi one-pass through

f. Jika kebutuhan metanol 3 ton/hari, berapa laju alir CO dan H2 (mol/jam) yang

harus disediakan?


8/75

P a g e | 8

Jawaban

1.

a. Basis : 1000 mol gas buang

Komposisi udara

O2 = 21% dan N2 = 79%

Reaksi-reaksi yang terjadi:

1) C2H2 + 5/2 O2 → 2CO2 + H2O (sempurna)2) C2H2+ 3/2 O2 → 2CO + H2O (tidak sempurna)3) CO → tak bereaksi4) O2 → tak bereaksi5) N2 → tak bereaksi

N2 yang berasal dari udara = N2 di gas buang = 0,711 x 1000 mol

= 711 mol

Sehingga udara yang digunakan = (100/79) x 711 mol = 900 mol

O2 yang berasal dari udara = 0,21 x 900 mol = 189 mol

O2 di gas buang = 0,043 x 1000 mol = 43 mol

CO2 di gas buang = 0,08 x 1000 mol = 80 mol

CO di gas buang = 0,086 x 1000 mol = 86 mol

H2O di gas buang = 0,08 x 1000 mol = 80 mol

Gas Feed (mol) Udara (mol) Gas Buang (mol)C2H2 ? - -

O2 ? 189 43

CO2 - - 80

N2 - 711 711

CO ? - 86

H2O - - 80

O2

N2

C2H2CO

O2

O2 = 0,043

H2O = 0,08CO2 = 0,08

CO = 0,086

N2 = 0,711

REAKTOR

GAS


9/75

P a g e | 9

Untuk reaksi 1)

C2H2 + 5/2 O2 → 2CO2 + H2O (sempurna)CO2yang terbentuk = CO2yang ada di gas buang = 80 mol

sehingga

H2O yang terbentuk = ½ x 80 mol = 40 mol

C2H2terkonsumsi = ½ x 80 mol = 40 mol

O2terkonsumsi = 5/4 x 80 mol = 100 mol

Untuk reaksi 2)

C2H2 + 3/2 O2 → 2CO + H2O (tidak sempurna)H2O yang terbentuk = H2O di gas buang - H2O yang terbentuk di reaksi 1)

= 80 mol – 40 mol = 40 molCO yang terbentuk = 2 x 40 mol = 80 mol

O2terkonsumsi = 3/2 x 40 mol = 60 mol

C2H2terkonsumsi = H2O yang terbentuk = 40 mol

Jadi C2H2di Feed = C2H2terkonsumsi reaksi 1+C2H2terkonsumsi reaksi 2

= 40 mol + 40 mol = 80 mol

Neraca CO

CO di feed + CO yang terbentuk = CO di gas buang

CO di feed = 86 mol – 80 mol = 6 mol

Neraca O2

O2 di feed = 43 + 160 – 189 = 14 mol

Gas Feed (mol) Udara (mol) Konsumsi Generasi Gas Buang (mol)

C2H2 80 - 80 - -

O2 14 189 160 - 43

CO2 - - - 80 80

N2 - 711 - - 711

CO 6 - - 80 86

H2O - - - 80 80

Total 100 900 240 240 1000

Sehingga komposisi Feed

C2H2 = (80/100) x 100% = 80%

CO = (6/100) x 100% = 6%

O2 = (14/100) x 100% = 14%

b. Presentase kelebihan udara = (kelebihan O2/O2 yang dibutuhkan) x 100%= (29/160) x 100% = 18,125%


10/75

P a g e | 10

2.

Basis : 1 jam

Komposisi gas

O2 = 41 mol = 1312 gram

H2 = 42,5 mol = 85 gram

H2O = 16,5 mol = 297 gram

a. Laju air yang terkondensasi = 0,297 kg/jam

b. Laju alir gas kering = 83,5 mol/jam atau 1,397 kg/jamKomposisi gas kering (% mol)

O2 = (41 / 83,5) x 100% = 49,1 %

H2 = (42,5/83,5) x 100% = 50,9 %

3.

a.

b. Basis : 1 menit

Fraksi dari komponen-komponen yang ada di C

Fraksi berat (c) Fraksi mol (Xc)CO 0,605 0,102

H2 0,112 0,648

CH4O 0,283 0,283

Neraca Overall F = P (1)

Neraca Kondensor C = R + P (2)

Neraca Umum

Untuk CH4O XcCH4O.C = XR CH4O . R +1.P (3)

Untuk CO Xc CO.C = XR CO . R (4)

Untuk H2 XcH2.C = XR H2 . R (5)

Nilai R dan P dapat diperoleh dengan mengeliminasi persamaan (2) dan (3):

16,5% H2O42,5% H2

41% O2

KondensorGas

100 mol/jam

Gas kering

H2

O2

H2O

100%

PC

R

F F1Reaktor Kondensor


11/75

P a g e | 11

250 = R + P

(0,102).(250) = 0,03. R + P -

Sehingga didapat nilai R = 231,44 mol

Dan P = 18,56 mol

Sehingga laju alir produk metanol cair = P . BM metanol

= (18,56) . 32 = 0,59392 kg/menit

c. Reaksi yang terjadi di dalam reaktor adalah

CO + 2H2 CH4O

Mol akhir (C) Reaksi Mol awal (F1)

CO 62,5 25,5 88

H2 162 51 213

CH4O 25,5 25,5 -

Dari tabel didapat

XF1 H2. F1 = 213 mol/menit

XF1 CO . F1 = 88 mol/menit

Sehingga laju alir F1 = 301 mol/menit

Dari persamaan (4) dan (5) didapat

(0,259).(250) = XR CO . R

(0,648).(250) = XR H2 . R

Neraca massa di titik pertemuan

Umum F1 = F + R (6)

H2 XF1 H2. F1 = XF H2. F + XR H2. R (7)

CO XF1 CO . F1 = XF CO . F + XR CO . R (8)

Sehingga dari persamaan (7) dan (8) didapat

Laju alir H2 = XF H2. F = XF1 H2. F1 - XR H2. R

= 213 mol/menit - 162 mol/menit = 51 mol/menit

Laju alir CO = XF CO . F = XF1 CO . F1 - XR H2. R

= 88 mol/menit - 64,75 mol/menit

= 23,25 mol/menit

d. Konversi H2 overall = (51/51) . 100% = 100%

e. Konversi H2 one pass through = {(213-162)/213} x 100% = 23,94%


12/75

P a g e | 12



Sifat : Open Book

Hari/Tanggal : Kamis/22 Oktober 2009

Waktu : 90 menit

Dosen : Prof. Dr. Ir. M. Nasikin M.Eng.

Ir. Eva F. Karamah, MT.

1. Salah satu metode yang sudah sangat luas digunakan untuk pemurnian gas adalah dengan

mengabsorpsi secara selektif komponen gas yang tidak diinginkan ke dalam medium

liquid tertentu. Medium liquid selanjutnya diregenerasi dengan penanganan panas atau

kimiawi untuk melepaskan material yang diabsorpsi. Pada suatu instalasi system pemurnian untuk menyisihkan senyawa sulfur yang dirancang untuk beroperasi pada laju

hingga 820 mol/jam, secara temporer dimasukkan umpan dengan laju 1000 mol/jam

umpan. Karena hanya 82% dari umpan yang dapat diolah, diusulkan utnuk mem-by-pass

aliran sehingga konsentrasi H2S keluaran harus dikurangi secara signifikan supaya aliran

keluaran campuran hanya mengandung 1% H2S dan 0,3% COS (basis mol). Sistem dapat

mengabsorpsi semua COS dan satu mol CO2 per mol H2S terabsorpsi. Hitunglah semua

aliran dalam system jika umpan mengandung 15% ( mol) CO2, 5% H2S, dan 14,1% COS,

sisanya CH4

2. Asam asetat dapat dihasilkan melalui reaksi:

3C2H5OH + 2Na2Cr 2O7 + 8H2SO4→ 3CH3COOH + 2Cr 2(SO4)3 + 2Na2SO4 + 11H2OPada system dengan daur ulang seperti di bawah ini, konversi C2H5OH overall sebesar

90% diperoleh jika aliran daur ulang sama dengan laju umpan segar C2H5OH. Laju

umpan segar H2SO4dan 2Na2Cr 2O7 masing-masing berlebih 20 dan 10 % dari jumlah

stoikiometrik yang dibutuhkan untuk umpan segar C2H5OH. Jika aliran daur ulang

mengandung 94% H2SO4dan sisanya C2H5OH, hitunglah aliran dan komposisi produk

limbah serta konversi reactor sekali lewat (single pass).


13/75

P a g e | 13



Sifat : Open Sheet


Waktu : Jam 10.00-12.30



1. TiCl4dapat dibuat dengan mereaksikan titanium dioksida (TiO2) dengan asam klorida,

dengan reaksi sebagai berikut:

TiO2+ HCl

→TiCl4+ H2O

TiO2tersedia dalam bentuk bijih yang mengandung 78% TiO2dan 22% inert. HCl tersediadalam bentuk larutan 45% berat (sisanya air). Konversi TiO2sekali lewat reaktor adalah

75%. HCl yang digunakan berlebih 20%. TiO2murni yang tidak bereaksi didaur ulang

untuk dicampur dengan TiO2umpan. Untuk setiap 1 kg TiCl4yang dihasilkan, tentukan:

a. Skema sederhana dari proses yang terjadi

b. Berat bijih TiO2yang diumpankan (kg)

c. Berat larutan HCl yang diumpankan (kg)

d. Rasio berat daur ulang terhadap umpan segar bijih TiO2

2. Mineral pyrite (senyawa yang diinginkan di dalam pyrite adalah FeS2) sering digunakan

sebagai sumber SO2untuk memproduksi larutan bubur sulfit. Batuan pyrite yang

mengandung 48% sulfur, 43% besi dan sisanya inert, dibakar sempurna melaui

pembakaran singkat (flash combustion). Reaksi pembakaran yang terjadi adalah sebagai

berikut:

FeS2+ O2→ Fe3O4 + SO2Semua Fe membentuk Fe3O4di dalam produk padatan. Gas keluaran burner dilewatkan ke

dalam absorber yang menggunakan larutan batu kapur (CaO) sebagai penyerap SO2, untuk

menghasilkan larutan bubur sulfit. Komposisi gas yang keluar dari absorber adalah SO 2

0,7%; O2 2,9%; N2 96,4%. Hitunglah berat (kg) udara yang disuplai ke dalam burner per

kg pyrite yang dibakar.

(Ar Fe=56, S=32, N=14, O=16)


14/75

P a g e | 14



Sifat : Open Sheet

Hari/Tanggal : Jumat/31 Oktober 2008

Waktu : 90 menit



1. Di perusahaan peternakan PT. Ayam Sejahtera, telur-telur ayam disortir menjadi dua

ukuran (besar [B] dan besar sekali [BS]. Karena kondisi bisnis yang kurang

menguntungkan saat ini, mesin penyortir yang sudah rusak belum dapat dicarikan

gantinya. Sebagai gantinya, Bang amin, seorang pekerja dengan penglihatan yang lebih

jeli dari yang lain, dilengkapi dengan stempel “B” di tangan kanannya dan stembel “BS”di tangan kirinya, ditugaskan untuk mencap setiap telur dengan label yang sesuai dengan

ukurannya saat telur-telur tersebut pada dua wadah khusus berdasarkan cap pada telur.

Sejauh ini system bekerja dengan baik, kecuali bahwa bang Amin mempunyai tangan

yang berat, dan rata-rata memecahkan 30% dari 120 telur yang melewatinya setiap menit.

Pada saat yang sama, pengecekan pada aliran telur berukuran besar “B” menunjukkan

laju alir 70 telur per menit, dan telur yang pecah pada aliran ini adalah 25 butir per menit.

a. Gambarkan diagram alir dan beri label untuk proses ini [Gunakan notasi: F=aliran

telur masuk penyortir (sebelum disortir bang Amin), B=aliran telur ukuran besar,

BS=aliran telur ukuran besar sekali, Xip=fraksi telur pecah pada aliran i]

b. Berapa jumlah telur ukuran besar “B” utuh yang meninggalkan system setiap

menitnya?

c. Berapa jumlah telur ukuran besar sekali dari total telur yang disortir setiap

menitnya?

d. Berapa fraksi telur ukuran besar sekali yang pecah?

e. Apakah Bang Amin kidal? Apa alasan anda?

2. Chlorobenzene (C6H5Cl) merupakan suatu pelarut yang penting dan produk intermediet

yang banyak digunakan oleh industri kimia. Senyawa ini diproduksi dengan cara

mengalirkan gas klorin melalui cairan benzene dan bantuan besi klorida sebagai katalis.

Akan tetapi, reaksi ini juga dapat menghasilkan reaksi samping yang menghasilkan

diklorobenzene dan triklorobenzena.


15/75

P a g e | 15

Benzena murni dan klorin (98% Cl2 dan sisanya pengotor dengan BM rata-rata 25)

dimasukkan ke dalam reaktor. Cairan keluaran reaktor mengandung 65% wt C6H6, 32%

C6H5Cl, 2.5% C6H4Cl2, dan 0.5% C6H3Cl3. Gas keluaran hanya mengandung HCl dan

pengotor. Tentukan:

a. Persen kelebihan benzene

b. Konversi benzene

c. Yield fraksional dari monoklorobenzene (mol monoklorobenzena yang

terbentuk/mol monoklorobenzena yang terbentuk secara teoritis)

d. Selektivitas klorobenzena terhadao diklorobenzena terhadap diklorobenzena dan

triklorobenzena

3. Disilina (Si2H6) adalah gas yang bereaksi dengan oksigen menghasilkan silica (SiO2) dan

air. Hitunglah massa silica yang akan terbentuk jika 25 cm3

disilina (dengan densitas2,78x10-3 gr/cm3) bereaksi dengan oksigen berlebih.

Jawaban

Soal no. 1

a. Basis= 1 menit

b. B = PB + TPB

TPB= B - PB = 70-25 = 45 telur

c. F = B + Bs

Bs = F - B = 120 - 70 = 50 telur

% Bs dari F = 50/120 = 5/12

d. Neraca komponen telur pecah

PF = PB + PBS

PBS = PF - PB = 36 – 25 = 11 telur

Fraksi P pada Bs = PBS/ BS = 11/50 = 0,22

e. Fraksi P pada Bs = 0,22 (tangan kiri)

Fraksi P pada B = PB/ B = 25/70 = 0,35 (tangan kanan)

Tangan Pak Amin kidal karena Fraksi P pada Bs (tangan kiri)


16/75

P a g e | 16

Soal no. 2

Diketahui: Klorin (98% Cl2, sisanya pengotor)

% berat cairan keluaran:

C6H6 = 65% (Mr C6H6 = 78)

C6H5Cl = 32% (Mr C6H5Cl = 112,5)

C6H4Cl2 = 2,5% (Mr C6H4Cl2 = 147)

C6H3Cl3 = 0,5% (Mr C6H3Cl3 = 181,5)

(Mr Cl2 = 71)

Gas keluaran HCl dan pengotor

Reaksi yang terjadi

C6H6 + Cl2

→ C6H5Cl + HCl

C6H6 + 2Cl2 → C6H4Cl2 + HClC6H6 + 3Cl2 → C6H3Cl3 + HClJawab : basis = 100 gr cairan keluaran reactor

C6H6 = 65 gr = 65/78 = 0,83 mol

C6H5Cl = 32 gr = 32/112,5 = 0,28 mol

C6H4Cl2 = 2,5 gr = 2,5/112,5 = 0,017 mol

C6H3Cl3 = 0,5 gr = 0,5/181,5 = 0,0027 mol

Reaksi 1: C6H6 + Cl2 → C6H5Cl + HClm

b 0,28 mol 0,28 mol

p 0,28 mol

Reaksi 2: C6H6 + 2Cl2 → C6H4Cl2 + HClm

b 0,017 mol 0,017 mol

p 0,017 mol

Reaksi 3: C6H6 + 3Cl2 → C6H3Cl3 + HClm

b 0,0027 mol 0,0027 mol

p 0,0027 mol

didapat C6H6mula-mula = C6H6reaksi 1+C6H6reaksi 2+C6H6reaksi 3+C6H6keluaran


17/75

P a g e | 17

= 0,28 mol + 0,017 mol + 0,0027 mol + 0,83 mol

= 1,1297 mol

C6H6yang bereaksi = 1,1297 – 0,83 = 0,2997 mol

a. % excess benzene = 100% = ,, 100% = 276,94% b. Konversi benzene =

−100% = ,, 100% = 26,52%c. Secara teoritis benzene mula-mula direaksikan semua (benzene dianggap limiting

reaktan) hanya menghasilkan monochlorobenzene:

C6H6 + Cl2 → C6H5Cl + HClm

b 1,1297 mol 1,1297 mol

p 1,1297 mol C6H5Cl terbentukyield C6H5Cl teori 0,28 1,1297 0.0247d. Selektivitas klorobenzene terhadap dichlorobenzene = 0,017/0,28 = 0,026

Selektivitas klorobenzene terhadap trichlorobenzene = 0,0027/0,28 = 0,0096

Soal no. 3

Mr Si2H6 = 62

Mr SiO2 = 60

Si2H6:

V = 25 cm3 = 2,18.10-3 gr/cm3 Massa = 2,78 x 25

= 69,5 gr

Mol = 69,5 / 62

= 1,12 mol

Si2H6+ 7/2 O2→ 2SiO2+ 3H2OMassa SiO2yang terbentuk = 2/1 x mol Si2H6

= 2/1 x 1,12 mol

= 2,24 mol

MassaSiO2 = 2,24 mol x Mr SiO2

= 2,24 mol x 60

= 134,4 gr


18/75

P a g e | 18



Sifat : Open Sheet

Hari/Tanggal : Selasa/26 Oktober 2010

Waktu : Jam 10.00-12.30



1. Reaksi etil-tetrabromida dengan bubuk seng berlangsung seperti diagram di bawah

ini. Reaksi yang terjadi adalah:

C2H2Br 4 + Zn

→ C2H2 +ZnBr 2

Berdasarkan C2H2Br 4konversi sekali lewat reactor adalah 80% dan C2H2Br 4yang tidak bereaksi dikembalikan ke reactor. Dengan basis 1000 kg C2H2Br 4 yang diumpankan

ke reactor per jam, hitunglah:

a. Berapa C2H2yang diproduksi per jam

b. Laju recycle dalam kg/jam

c. Jumlah Zn yang harus ditambahkan per jam jika Zn yang digunakan 20%

berlebih

d. Rasio mol ZnBr2 terhadapC2H2 pada produk

(Ar: Br=80; Zn=65,5)

2. Mineral pyrite (senyawa yang diinginkan di dalam pyrite adalah FeS 2) sering

digunakan sebagai sumber SO2untuk memproduksi larutan bubur sulfit. Batuan pyrite

yang mengandung 48% sulfur, 43% besi dan sisanya inert, dibakar sempurna melaui

pembakaran singkat (flash combustion). Reaksi pembakaran yang terjadi adalah

sebagai berikut:

FeS2+ O2→ Fe3O4 + SO2Semua Fe membentuk Fe3O4di dalam produk padatan. Gas keluaran burner dilewatkan ke

dalam absorber yang menggunakan larutan batu kapur (CaO) sebagai penyerap SO2, untuk

menghasilkan larutan bubur sulfit. Komposisi gas yang keluar dari absorber adalah SO2

0,7%; O2 2,9%; N2 96,4%. Hitunglah berat (kg) udara yang disuplai ke dalam burner per kg

pyrite yang dibakar.


19/75

P a g e | 19



Sifat : Open Book


Waktu : 90 menit




mengabsorpsi secara selektif komponen gas yang tidak diinginkan ke dalam medium liquid

tertentu. Medium liquid selanjutnya diregenerasi dengan penanganan panas atau kimiawi

untuk melepaskan material yang diabsorpsi. Pada suatu instalasi system pemurnian untukmenyisihkan senyawa sulfur yang dirancang untuk beroperasi pada laju hingga 820 mol/jam,

secara temporer dimasukkan umpan dengan laju 1000 mol/jam umpan. Karena hanya 82%

dari umpan yang dapat diolah, diusulkan utnuk mem-by-pass aliran sehingga konsentrasi H2S

keluaran harus dikurangi secara signifikan supaya aliran keluaran campuran hanya

mengandung 1% H2S dan 0,3% COS (basis mol). Sistem dapat mengabsorpsi semua COS

dan satu mol CO2 per mol H2S terabsorpsi. Hitunglah semua aliran dalam system jika umpan

mengandung 15% ( mol) CO2, 5% H2S, dan 14,1% COS, sisanya CH4

2. Asam asetat dapat dihasilkan melalui reaksi:

3C2H5OH + 2Na2Cr 2O7 + 8H2SO4→ 3CH3COOH + 2Cr 2(SO4)3 + 2Na2SO4 + 11H2OPada system dengan daur ulang seperti di bawah ini, konversi C2H5OH overall sebesar 90%

diperoleh jika aliran daur ulang sama dengan laju umpan segar C2H5OH. Laju umpan segar

H2SO4dan 2Na2Cr 2O7 masing-masing berlebih 20 dan 10 % dari jumlah stoikiometrik yang

dibutuhkan untuk umpan segar C2H5OH. Jika aliran daur ulang mengandung 94% H2SO4dan

sisanya C2H5OH, hitunglah aliran dan komposisi produk limbah serta konversi reactor sekali

lewat (single pass).


20/75

P a g e | 20



Sifat : Open Book

Hari/Tanggal : Senin/19 Oktober 2009

Waktu : 90 menit

Dosen : Ir. Yuliusman M.Sc.



mengabsorpsi secara selektif komponen gas yang tidak diinginkan ke dalam medium

liquid tertentu. Medium liquid selanjutnya diregenerasi dengan penanganan panas atau

kimiawi untuk melepaskan material yang diabsorpsi. Pada suatu instalasi system pemurnian untuk menyisihkan senyawa sulfur yang dirancang untuk beroperasi pada laju

hingga 820 mol/jam, secara temporer dimasukkan umpan dengan laju 1000 mol/jam

umpan. Karena hanya 82% dari umpan yang dapat diolah, diusulkan utnuk mem-by-pass

aliran sehingga konsentrasi H2S keluaran harus dikurangi secara signifikan supaya aliran

keluaran campuran hanya mengandung 1% H2S dan 0,3% COS (basis mol). Sistem dapat

mengabsorpsi semua COS dan satu mol CO2 per mol H2S terabsorpsi. Hitunglah semua

aliran dalam system jika umpan mengandung 15% ( mol) CO2, 5% H2S, dan 14,1% COS,

sisanya CH4.

2. Dalam suatu proses hidrasi katalitik etilena menjadi etil alcohol, hanya sebagian dari

etilena terkonversi. Produk kondensasi dan diambil setiap siklus melalui converter dan gas

yang tidak terkonversi di-daur ulang. Kondensor diasumsikan dapt menyisihkan semua

alcohol dan gas-gas daur ulang mengandung 6,5% (mol) uap. Konversi etilena per pass

melalui converter adalah 4,5% . Rasio molar air terhadap etilena pada aliran umpan

menuju converter, setelah pencampuran aliran gas daur ulang dengan umpan segar adalah

0,55.

a. Buatlah skema proses yang terjadi (Gunakan notasi berikut: F=umpan segar;

F’=umpan ke converter; K=umpan ke condensor; P=produk alcohol; R=daur ulang)

b. Hitunglah laju alir dan komposisi semua aliran dalam proses

c. Hitunglah rasio aliran daur ualng terhadap aliran umpan segar


21/75

P a g e | 21



Sifat : Open Book

Hari/Tanggal : Jumat/26 Oktober 2007

Waktu : 90 menit



1. Sodium borohidrida, NaBH4, suatu bahan yang digunakan dalam sintesis sejumlah

bahan obat-obatan, dapat dibuat dengan mereaksikan NaH dengan B2H6.

a. Berapa berat NaBH4yang dapat dihasilkan jika direaksikan 8,55 g NaH dan

6,75 g B2H6? b. Jika tingkat kesempurnaan reaksi 85%, berapa g sodium borohidrida yang

dihasilkan? Berapa rasio berat sodium borohidrida yang dihasilkan dengan

beratnya jika reaksi berlangsung sempurna?

2. Jus jeruk segar biasanya mengandung 12% (massa) padatan terlarut, sebagian besar

gula, di dalam air. Untuk mengurangi biaya pengangkutan, jus tersebut biasanya

dikentalkan sebelum diangkut dan kemudian diencerkan kembali di tempat tujuan.

Pengentalan harus dilakukan di dalam evaporator yang dirancang khusus agar

memiliki waktu tinggal yang pendek yang dioperasikan di bawah tekanan atmosferik

untuk mengurangi kehilangan komponen-komponen aroma dan rasa yang volatil dan

sensitif terhadap panas. Untuk menghindari kehilangan komponen ini, pendekatan

yang banyak dilakukan adalah dengan mengentalkan jus dan kemudian menambahkan

sejumlah jus segar melalui aliran bypass ke aliran jus kental untuk menghasilkan

produk dengan aroma dan rasa yang baik. Pada suatu proses seperti ini, 10% umpan

di-bypass dan evaporator dioperasikan untuk menghasilkan keluaran kental yang

mengandung 80% padatan terlarut. Jika laju alir umpan dari proses adalah 10.000

kg/jam, hitunglah laju alir air keluaran evaporator serta komposisi produk akhir.

3. Larutan yang mengandung Na2S, NaOH dan Na2CO3 di dalam air, disebut “white

liquor” dan digunakan dalam industri kertas untuk memproses pulp kayu.

Pemeriksaan di laboratorium atas suatu larutan tersebut menunjukkan bahwa berat

komponen-komponennya adalah 50 g/L Na2S, 250 g/L NaOH dan 100 g/L Na2CO3.

Jika densitas larutan adalah 1,05 g/cm3, hitunglah laju alir molar komponen-

komponen tersebut jika laju aliran total adalah 1000 kmol/jam.


22/75

P a g e | 22

JAWABAN

Soal no. 1

a. 2 NaH + B2H6 2NaBH4

NaH = 8,55 g

→ mol NaH = 8,55/24 = 0,356 mol

→ 0,356/2 = 0,178

B2H6 = 6,75 g → mol B2H6 = 6,75/27,6 = 0,245 mol → 0,245/1 = 0,245Reaktan pembatasnya adalah NaH karena perbandingan mol dengan koefisiennyalebih kecil daripada B2H6

NaBH4yang dihasilkan = 2/2 x 0,356 mol = 0,356 mol

BeratNaBH4 = mol x M = 0,356 x 37,8 = 13,457 gram

Mol B2H6yang stoikiometris = ½ x 0,356 mol = 0,178 mol

% excess reaktan (B2H6) =

, − , , x 100% = 37,64%

b. Kesempurnaan reaksi (menggunakan reaktan pembatas) = 85%

0,85 =,

x = 0,3026 mol (mol NaH yang bereaksi)

NaBH4 yang dihasilkan = 2/2 x 0,3026 mol = 0,3026 mol

Berat NaBH4 = mol x Mr = 0,3026 x 37,8 = 11,438 gram

% = , , = 0,85Soal no 2

Neraca massa overall:

F = A + P

10.000 = A + P

(1)

Neraca massa solid overall:

XSF . F = XSP . P

0,12.10000 = XSP . P

1200 = XSP . P

(2)


23/75

P a g e | 23

Sistem sekitar mixer

Neraca massa total mixer

P1 + B = P

P1 + 0,1 F = P

P1 +1000 = P (3)

Neraca massa solid

XSP1 . P1 + XSB . B = XSP . P

0,8 P1 + 0,12 B = XSP . P

0,8 P1 + 0,12 . 1000 = XSP . P

0,8 P1 + 120 = XSP . P

Substitusi dengan persamaan (2) :

0,8 P1 + 120 = 12000,8 P1 = 1080

P1 = 1350 kg

Selesaikan persamaan (3)

P1 + 1000 = P

1350 + 1000 = P

P = 2350 kg

Selesaikan persamaan (2)

1200 = XSP . P

1200 = XSP . 2350

XSP = 0,511

Pada laju alir P XSP + XAP = 1

0,511 + XAP = 1

XAP = 0,489

Komposisi produk (P) :

Solid = XSP . Pb= 0,511 . 2350 kg = 1.200,85 kg

Air = XAP . P = 0,489 . 2350 kg = 1.149,15 kg

Laju alir air (A) dapat ditentukan dengan persamaan (1)

10.000 = A + P

10.000 = A + 2350

A = 7650 kg

Jadi, laju alir keluaran Evaporator = 7650 kg/jam

Komposisi produk akhir


24/75


25/75

P a g e | 25

PeristiwaPerpindahan


26/75

P a g e | 26


27/75

P a g e | 27


28/75

P a g e | 28


29/75

P a g e | 29

Ujian Tengah Semester

Mata Kuliah : Peristiwa Perpindahan

Hari /tgl : Jumat, 31 Oktober 2008

Waktu : 90 menit

Sifat Ujian : Buka Buku

Petunjuk : data-data yang diperlukan ada dalam buku, tuliskan sumber setiap data yang

Anda gunakan.

1. Suatu sistem seperti gambar 17.2-1, tabung berisi CH3Cl dengan mengalirkan udara pada

permukaan tabung. Kalau dibiarkan, maka cairan akan menguap ke udara pada kondisi

suhu 250 C dan tekanan 1 atm. Hitunglah :

a. Koefisien difusivitas CH3Cl ke udara dengan metode :

i. Slattery dan grafikii. Chapman-Enskog dan grafik

b. Jumlah CH3Cl yang menguap selama 3 jam (dalam kg).

Diketahui :

Tekanan total : 780 mmHg

Tekanan uap CH3Cl : 35 mmHg

Jarak permukaaan liquid ke bagian atas tabung : 12 cm

Densitas CH3Cl : 1,75 gr/cm3

Diameter tabung : 0,5 cm

2. Pada suatu restoran digunakan gas LPG sebagai bahan bakar dengan komposisi C3H8 65%

dan C2H6 35%. Jika 10 mol gas LPG dibakar sempurna menggunakan udara, reaksi

diasumsikan stoikiometri (perbandingan mol N2 : O2 = 79:21)

a. Tuliskan reaksi dan gas-gas yang terdapat dalam gas buang

b. Tentukan fraksi mol pada gas buang (tidak termasuk H2O)

c. Tentukan konduktivitas masing-masing gas tersebut pada kondisi 1 atm, 250 C

(tidak termasuk H2O)

d. Tentukan konduktivitas campuran pada kondisi tersebut (tidak termasuk H2O)


30/75

P a g e | 30

Mid Semester Examination

Transport Phenomena

Date : October 21th ,2009

1. Nitrogen gas is delivered through a pipeline of 72.5 km length and 0.9 meter diameter.

The mass flowrate is 1.36 kg.mole/sec. Isothermal condition exists at 18.3 0C. Viscosity

at 18.3 0C = 1.735 kg /(m.sec), molecular weight of N2 = 28. If the exit pressure is P2 =

1.77 atm = 179000 N/m2,

a. Estimate density of gas based on the value of P2 (in kg/m3). Use ideal gas formula and

gas constant = 8314,41 J/ (kg.mol.K)

b. Calculate the average velocity of gas in the pipe (m/sec)

c. Determine Reynolds number and f (friction factor) if the inside pipe is assumed

smooth

d. Determine inlet pressure (P1) in N/m2.

e. Using average pressure, how much is the new density of gas?

f. How much is deviation of new density from the estimated density?

g. What is your suggested calculation in principle to consider the gas density right from

the start of the calculation?

2. Consider two horizontal concentric cylinders. A steady state tangential laminar flow

occurs between the two cylinders. If the outer cylinder rotates with an angular velocity ω

and velocity vθ = ω.r 2 and the inner cylinder is at rest with r 1 and r 2 are respectively radius

of inner and outer cylinder,

a. Write down all terms= 0 and develop a momentum balance.

b. Write down the boundary conditions in the system.

c. Develop vθ= function (r) , r = radius from the center of cylinders, from the momentum

balance (Note : the flow is driven by rotation of outer cylinder , not by pressure drop)

ω

R1


31/75

P a g e | 31


32/75

P a g e | 32

UJIAN TENGAH SEMESTER I-KIMIA ANALITIK 2007/2008

HARI: Rabu, 24 Oktober 2007; JAM: 08.00-09.30 (100 MENIT)

Sifat Ujian: Buka Buku

Pengajar: Ir. Dianursanti, MT dan Ir. Eva Fathul Karamah, MT

1. Untuk suatu reaksi kimia ini:

2Ag++Cu== 2Ag+Cu2+

Bagaimana anda menjelaskan hal berikut:

a. Bagaimana anda menentukan besarnya konstanta kesetimbangan reaksi bila diketahui

besarnya potensial standar Ag dan Cu masing-masing sebesar 0.799 V dan 0.337

V?(15%)

b. Berdasarkan nilai kesetimbangan tersebut, dapatkah anda menentukan nilai molar

Cu2+ dan Ag2+ dalam kesetimbangan bila diketahui jumlah awal konsentrasi AgNO3

adalah 0.05 M.(15%)

2. Anda mendapat tugas untuk menganalisis kandungan ion Cu dari sampel air sungai.

Anda melakukan analisis potensiometri langsung menggunakan elktroda selektif ion

tembaga dengan berbagai konsentrasi dari 50-300 ppm, sehingga diperoleh kurva

kalibrasi dengan kemiringan sebesar -59.4 mV. Agar memperoleh hasil yang lebih teliti,anda melakukan teknik adisi standar. Sewaktu 100 mL larutan sampel anda ukur

potensialnya terbaca nilai sebesar 80.3 mV. Kemudian pada sel yang sama anda

masukkan larutan standar sebanyak 0.9 mL dengan konsentrasi 300 ppm dan terukur

potensial sebesar 59.7 mV.

a. Bagaimana anda menetapkan kandungan ion Cu dalam sampel air tersebut dengan

teknik adisi standar?(15%)

b. Menurut anda apakah air sungai tersebut telah tercemar ion Cu dan apakah masihlayak untuk diminum?(5%)

c. Jelaskan mengapa perlu dilakukan pengukuran larutan standar untuk membuat kurva

kalibrasi?(12%)

d. Mengapa pada analisis ion Cu dengan potensiometri langsung digunakan larutan

Na2HPO4 dan KH2PO4 sebagai larutan TISAB?(10%)

3. Anda sedang mendapat tugas untuk mempelajari pencegahan korosi menggunakan cara

proteksi katodik. Anda tertarik dengan menggunakan batang magnesium sebagai anoda

sehingga pipa besi yang diamati dapat dicegah mengalami korosi.

Kimia Analitik


33/75

P a g e | 33

a. Mengapa magnesium dapat digunakan sebagai lgam pencegahan korosi untuk logam

besi?(10%)

b. Bagaimana rancangan proteksi katodik besi dengan batang magnesium?(10%)

c. Reaksi apakah yang terjadi pada anoda dan katoda?(5%)

jawaban

1. a. + + . . + +20.0592 + + l og + + 20.7990.3370.0592

log15.61

4 . 1 × 1 0 b. + (−)

+ 0.05 +2 + 0.025 +2 Dari harga K, dapat diasumsikan seluruh Ag+ tereduksi menjadi Ag pada saat kesetimbangan,

sehingga pada kesetimbangan dapat dikatakan bahwa konsentrasi [Ag+] mendekati NOL

sehingga+ 0.025 + + 4.1×10 0.025 +

+ 2 . 5 × 1 0−

Karena [Ag+] mendekati NOL, maka asumsi benar

2. a.

+10 + 300 . . 10.. .

2 676 2 222 0 991

2 174


34/75

P a g e | 34

b. Air sungai masih masih layak diminum apabila konsentrasi Cu2+ di dalamnya masih

dalam ambang batas yang diperbolehkan oleh pihak berwenang (negara). Adapun

ambang batas yang diperbolehkan bagi Cu2+ adalah 5 ppm dalam air.Konsentrasi Cu2+

dalam air sungai adalah 2.174 ppm sehingga masih layak diminum.

c. Pembuatan kurva kalibrasi bertujuan untuk mendapatkan slope grafik linear yang

kemudian dipakai dalam perhitungan konsentrasi sampel. Kurva kalibrasi dipakai

dalam perhitungan konsentrasi sampel. Kurva kalibrasi dipakai untuk memudahkan

mencari konsentrasi sampel yang jumlahnya sedikit. Data yang dipakai untuk membuat

grafik tersebut ialah data konsentrasi, namun karena jumlahnya sedikit, pengukuran ionakan sulit dilakukan Maka perlu dibuat larutan yang kandungannya sama dengan

larutan ion yang diuji. Larutan inilah yang disebut larutan standar. Dalam larutan

standar itu, dimasukkan ion yang diuji dalam berbagai konsentrasi sehingga didapat

data potensial sel. Data potensial sel dan log konsentrasi diplotkan untuk mendapatkan

kurva kalibrasi. Pengubahan potensial sel menjadi konsentrasi ion beresiko karena tidak

adanya hubungan linear antara keduanya. Maka disiapkan larutan standar yang

ditambahkan sampel dengan konsentrasi bervariasi. Potensial sel terukur dapat

diplotkan terhadap bermacam-macam konsentrasi larutan standar untuk menghasilkan

data kurva kalibrasi.

d. TISAB adalah reagen yang ditambahkan ke larutan standar dan sampel untuk

menyamakan koefisien aktivitas antara standar dan sampel sehingga kekuatan ionnya

konstan. Fungsi penambahan TISAB adalah menjaga ion Cu tidak berikatan dengan ion

lain sehingga kekuatan ionnya konstan dan tidak terjadi perubahan pH yang signifikan

yang dapat mengganggu pengamatan. Tujuan menjaga kekuatan ion konstan agar saat

dibuat kurva kalibrasi pada metode potensial langsung, grafiknya cenderung linier

sehingga kemiringannya dapat ditentukan.

3. a. Dalam deret volta, Mg berada pada posisi kiri Fe sehingga potensial reduksi Mg

lebih kecil daripada potensial reduksi Fe. Hal ini mengakibatkan lebih mudahnya Mg

teroksidasi daripada Fe.Karena lebih mudah teroksidasi, maka Mg digunakan untuk

mencegah korosi pada Fe.Mg lebih mudah terkorosi dibandingkan dengan Fe.


35/75

P a g e | 35

Magnesium akan berfungsi sebagai pereduktor yang menyebabkan reduksi pada besi.

Maka pada reaksi tersebut, yang mengalami oksidasi adalah Mg, bukan

Fe.Magnesium pada hal ini harus diganti secara berkala.

b. Korosi terjadi saat arus listrik meninggalkan Mg. Mg bertindak sebagai anoda dan

pipa besi bertindak sebagai katoda. Pipa besi yang diproteksi, dialiri arus listrik

melalui anoda.

c. Reaksi pada anoda: Mg(s) Mg2+ + 2 e-

atau 2Mg(s) 2Mg2+ + 4e-

Reaksi pada katoda (Fe): 2 H2O(l)+O2+4e-4OH-(aq)

Besi sebagai katoda tidak mengalami reaksi reduksi. Akibatnya besi sebagai katoda

tidak ikut dalam reaksi redoks, melainkan air dan gas O2 yang ikut dalam reaksi

(mengalami reaksi reduksi).Bila digabungkan:

Anoda: 2Mg(s) 2Mg2+ + 4e-

Katoda Fe(+): 2 H2O(l) + O2(g)+4e-4OH-(aq)

2Mg(s)+ 2 H2O(l)+ O2(g)2Mg2+

(aq) + 4 OH-(aq)


36/75

P a g e | 36

UJIAN TENGAH SEMESTER I-KIMIA ANALITIK 2006/2007

HARI : RABU 11 OKTOBER 2006 ; JAM : 10.00-11.40 (100 MENIT)

Pengajar : Elsa Krisanti Mulia, Ph.D , dan Ir. Dianursanti, MT

1. Anda mendapat tugas untuk merancang suatu sel elektrokimia. Di lab anda menggunakan

satu gelas kimia, voltmeter yang dihubungkan ke elektroda perak, elektrode platina

dengan kawat tembaga. Gelas kimia anda isi dengan larutan HCl dan garam AgCl

berlebih, sehingga terdapat sejumlah padatan AgCl yang tidak terlarut di dasar gelas,

serta dialiri dengan gas Hidrogen. Pada keadaan awal anda menggunakan konsentrasi

HCl sebesar 1 M dan hidrogen bertekanan 1 atm. Anda memastikan bahwa larutan

elektrolit HCl telah jenuh oleh AgCl dengan melihat adanya endapan AgCl di dasar

gelas. Bagaimana anda menentukan :

a. Bagaimana anda menjelaskan kedua reaksi setengah yang terjadi pada masing-masing elektroda di sel tersebut? (karena konsentrasi ion Ag dalam larutan

kecil, reaksi hidrogen dengan ion Ag dianggap tidak signifikan). Diketahui

Ksp AgCl adalah 1.82 x 10-10

b. Karena sel ini adalah sel galvanik, elektroda mana yang menjadi anoda dan

katoda? Berapa besarnya potensial sel yang akan terukur pada voltmeter pada

kondisi awal ini?

c. Pada kondisi berikutnya, anda mengganti larutan dalam gelas kimia dengan

larutan HCl 0.25 M dan tekanan hidrogen yang dialirkan menjadi 1.25 atm.

Dapatkah anda memperkirakan besarnya potensial sel yang akan terbaca pada

voltmeter?

2. Untuk suatu sel elektrokimia dengan menggunakan penulisan sebagai berikut :

Pt| H2O2 (0.025 M) | H+ (?M) || Ag+(0.010 M) |Ag

Bagaimana Anda menjelaskan hal berikut:

a. Elektroda mana yang berfungsi sebagai katoda dan anoda serta bagaimana anda

menentukan potensial sel standar pada suhu 298 K?

b. Bila anda gunakan konsentrasi ion H+ sebesar 0.01 M, berapa potensial selnya? Jenis

sel elektrokimia apa bila dilihat dari besaran potensial selnya?

c. Berapa nilai potensial sel pada saat tercapai kesetimbangan kimia? Dapatkah anda

menentukan nilai tetapan kesetimbangan pada kondisi tersebut?

3. Anda mendapat tugas menganalisis kandungan ion nitrat dari sampel air sungai. Anda

melakukan analisis potensiometri langsung menggunakan larutan standar nitrat dengan


37/75

P a g e | 37

berbagai konsentrasi dari 50-300ppm, sehingga diperoleh kurva kalibrasi dengan

kemiringan sebesar -59.4 mV. Agar memperoleh hasil yang lebih teliti, anda melakukan

teknik adisi standar. Sewaktu 100 mL larutan sampel anda ukur potensialnya terbaca

nilai sebesar 80.3 mV. Kemudian pada sel yang sama anda masukkan larutan standar

sebanyak 0.9 mL dengan konsentrasi 300 ppm dan terukur potensial sebesar 59.7 mV.

a. Bagaimana anda menetapkan kandungan nitrat dalam sampel air tersebut dengan

teknik adisi standar?

b. Menurut anda apakah air sungai tersebut telah tercemar nitrat dan apakah masih

layak untuk diminum?

c. Jelaskan mengapa perlu dilakukan pengukuran larutan standar untuk membuat kurva

kalibrasi?

d. Mengapa pada analisis ion nitrat dengan potensiometri langsung digunakan larutan(NH4)2SO4 sebagai larutan TISAB?

e. Apa keuntungan penggunaan elektroda indikator ISE berbentuk membran untuk

pengukuran ion?


38/75

P a g e | 38

Jawaban

1. Diket : elektrode inert : Pt

Ksp AgCl : 1,82 x 10-10

Padatan yang tersisa : AgCl

Konsentrasi HCl : 1M

Tekanan H+ : 1 atm

a. Tanya asisten

b. Karena merupakan sel galvanik, dimana reaksi harus berlangsung spontan tanpa

sumber tenaga dari luar maka Esel harus postif. Untuk mendapatkan Esel yang positif,

reaksi Ag + Cl- ↔AgCl + e- haris dinalik menjadi realsi reduksi sehingga Esel menjadi

+0,22. Alasan mengapa yang mengalami reduksi AgCl sebab potensial reduksi standardari H+ adalah nol sehingga arah reaksi tidak memberikan pengaruh terhadap

perhitungan potensial sel. Karena AgCl yang mengalami reduksi, maka AgCl

merupakan katode dan H+ sebagai anode.

Katode : AgCl + e- ↔ Ag + Cl- E0 = +0,22V x2

Anode : H2 ↔ 2H+ + 2e- E0 = 0 x1

Katode : 2AgCl + 2e- ↔ 2Ag + 2Cl- E0 = +0,22V x2

Anode : H2 ↔ 2H+ + 2e- E0 = 0 +

2AgCl(s) + H2(g) ↔ 2Ag(s) + 2H+(aq) + 2Cl-(aq) E0 = +0,22V

c. HCl ↔ H+ + Cl-

0,25M 0,25 M 0,25M

0,0592 log 0,05922 log +− 0,22 0,05922 log 0,250,251,25

E sel = 0,294V

2.Tanya asisten


39/75

P a g e | 39

KIMIA FISIKA 1

2007/2008

1. Suatu enzim berhasil diekstrak dari biji tanaman X. Enzim tersebut akan digunakanuntuk menghidrolisis biomasa dalam penelitian pembuatan etanol. Beberapa caradilakukan untuk mengidentifikasi enzim tersebut, salah satu caranya adalah

menentukan massa molar rata-rata dari enzim tersebut dengan memanfaatkan

teori tekanan osmosa. Cara yang dilakukan adalah dengan melarutkan enzim

dalam air, dan kemudian diukur dengan tekanan osmosanya pada suhu 20oC untuk

tiap konsentrasi enzim. Data yang didapatkan dari percobaan tersebut adalah

sbb :

l.c/ (mg cm-3) 3,221 4,618 5,112 6,722

Π tekanan osmosa/ cm 5,746 8,238 9,119 11,990

Berdasarkan data tersebut di atas, tentukanlah massa molar enzim yang diekstrak

dari biji tanaman X.

Hasil analisis kromatografi gas memperlihatkan bahwa konsentrasi produk etanol

yang diperoleh dari biomasa adalah 50% berat, dan sisanya diasumsikan sebagai

air. Jika volume produk yang didapatkan adalah 100 cm3, tentukanlah berat dari

air dan etanol dalam campuran tersebut.

Diberikan kurva hubungan fraksi mol etanol dengan volume molar parsial air danetanol di halaman berikut.

a). Tekanan osmosa π = MRT = Mr

C RT

Keterangan π = tekanan osmosa (mmHg)

Kimia Fisika


40/75

P a g e | 40

M = konsentrasi molar ( g.mol / cm3)

R = konsentrasi gas ideal (62360 cm3 mmHg K-1 g.mol-1)

T = temperature absolute (293 K)

C = konsentrasi massa (g/ cm

3

)

Mr = massa molekul relative (g/mol)

Satuan diseragamkan berdasarkan nilai R dalam mmHg karena tekanan

osmosa diketahui dalam cmHg.

Untuk permasalahan dengan eksperimen yang menghasilkan beberapa data, semua

data harus digunakan agar memperoleh hasil yang akurat. Data diolah dengan regresi

Linear sbb:


41/75

P a g e | 41

gmol

g Mr

g

cmmmHg

K gmolK

mmHg cm

Mr

48,1024

.81,17834

293..

60,623

m

RT Mr

Mr

RT m

3

3

b). Fraksi massa air = fraksi massa etanol = 0,5

Volume campuran = 100 cm3

M air = 18 g/gmol

M etanol = 46 g/gmol

*menentukan fraksi mol masing-masing komponen

M a = M e = 0,5 m

,

,

n total = na + ne

n total =

dengan fraksi mol etanol 0,28 dan fraksi mol air 0,72, dilihat pada grafik maka

didapatkan

Vm air = 175 cm3/mol

Vm etanol = 56,2 cm3

/mol

V campuran = na.Vma + ne.Vme

100 36 17,5 92 56,2

100 0,486 0,612

1001 098


42/75

P a g e | 42

1001,098 91,075 Massa air= massa etanol = 0,5m = 0,5 x 91,075 gram

= 45,538 gram

2. Hukum pengenceran ostwald dirumuskan dengan persamaan berikut:

Dengan K adalah konstanta kesetimbangan. Hasil dari suatu penelitian disosiasi

(CH3)4 SnCl dalam larutan etil alkohol pada 25o

C mendapatkan data hubunganantara konsentrasi dengan konduktivitas elektronik sebagai berikut :

c x 104 mol/L 1,566 2,600 6,219 10,441

K x 106 Ω-1 cm-1 1,788 2,418 4,009 5,336

Dengan memanfaatkan persamaan diatas dan berdasarkan data yang diberikan,

tentukanlah konduktivitas molar pada pengeceran tak hingga dan konstanta

kesetimbangan K .

Jawab

Persamaan di atas dapat disusun ulang menjadi

∞ 1

∞

Plot data hubungan CΛm dengan 1/Λm

1/Λm CΛm

559284 2,8 . 10-16

413565 6,28. 10-16

249439 2,49. 10-15

187406 5,57. 10-15

Dengan C dalam mol/cc

Λm dalam Ω-1cm-1

K )(-1

)c(

mm

2

mm

K )(-1

)c(

mm

2

mm


43/75

P a g e | 43

-KΛm∞ = 6,75 x 10-15

Λm∞ =,−

∞ 1,279 .10− 6,75.10− 1,279 .10− 4,556.10− 1,279 .10−

4,55610−

1,27910−

3,562 10− Λm∞ = ,−−, Λm∞ =1,895

y = -12,793x + 67,504

R² = 0,7848-10

0

10

20

30

40

50

60

0 2 4 6

Series1

Linear (Series1)


44/75

P a g e | 44

UJIAN TENGAH SEMESTER GENAP 2003/2004

MATA KULIAH: KIMIA FISIKA 1

HARI/TANGGAL: JUM'AT/26 MARET 2004

WAKTU: 90 MENIT

1. Suatu gas akan ditentukan berat molekulnya. Gas tersebut dimasukkan ke dalamsuatu tabung pada suhu 23oC dan tekanan 741 torr, dan kemudian di timbang.

Hasil penimbangan menunjukkan angka 65,3324 g. Ketika tabung tersebut diisi

dengan air, hasil penimbangan menunjukkan angka 170,15 g. Berapakah berat

molekul gas tersebut, jika diketahui berat tabung kosong adalah 65.2649 g.

Diketahui :

Gas T : 23oC

P : 741 torr = 741 mmHg

M1 (massa gas dan tabung) : 65,3324 g

M2 (massa air dan tabung) : 170,15 g

M0 (massa tabung) : 65.2649 g

Ditanya :

MR Gas…?

Jawab

M air = (170,15 - 65,3324) g

= 104,8851 g

Vol air = Vol tabung

= 104,8851 ml

M gas = 65,3324 g – 65,2649 g

= 0,0675 g

PV = nRT

16,03gasMr

K 296xK mol.

mmHgml. 6230x

gasMr

0,0675 ml04,8851xmmHg741

2. Untuk mempelajari bagaimana pengaruh tekanan terhadap kondisikesetimbangan, dilakukan dengan cara mereaksikan


45/75

P a g e | 45

(g) NH (g)H2

3 (g) N

2

1322 , pada suhu 500

oC, dengan perbandingan reaktan

1:3. Fraksi mol NH3 yang dihasilkan pada setiap tekanan dicatat. Data yang

diperoleh adalah sebagai berikut:

Buatlah persamaan yang menghubungkan Kp dengan P, dan hitunglah nilai Kp

pada saat tekanan 100 bar.

Diketahui :

(g) NH (g)H2

3 (g) N

2

1322

Pada suhu 500oC

Perb. Reaktan = 1 : 3

Ditanya :

Buat persamaan hubngan Kp dengan P?

Jawab

2a 3a-3 a-1 : s

2a 3a- a- : b

- 3 1 :m

(g) NH (g)H2

3 (g) N

2

1 322

Mol total = 1-a + 3-3a +2a

= 4-2a

P

(bar)100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

x (NH3) 0,1 0,18 0,25 0,32 0,37 0,42 0,46 0,5 0,53 0,56

P

(bar)100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

x (NH3) 0,1 0,18 0,25 0,32 0,37 0,42 0,46 0,5 0,53 0,56


46/75

P a g e | 46

112 a

2a0,2a-0,4

2a-4

2a 1,0

2a-4

2a X

3

2

3

2

1

2

3

2

1

2

3

2

1

2

3

22

1

2

3

10.801,3Kp

100.))

11

23(-3( .))

11

2(-1(

))11

22(-4(.)

11

22(

Kp

P)3a-3( .)a-1(

)2a-42a( Kp

P])2a-4

3a-3

[(]P)a24

a1

[(

]P)2a-4

2a[(

Kp

])HP() NP[(

) NHP( Kp


47/75

P a g e | 47

UAS KIMIA FISIKA 1

Senin/ 18 mei 2009

1. Acetic acid evaporated in container of volume 21.45 cm3 at 473 K and at an external

pressure of 200 kPa, and the container was then sealed. The mass of acid present in

the sealed container was 0,,0519 g. the experiment was repeated with the samecontainer but at 471 K, and it was found that 0,0380 g of acetic acid was present.

Calculate the equilibrium constant for the dimerization of the acid in the vapour and

the enthalpy of vaporization.

Jawab

Kondisi 1

Awal : V =21,45 cm3 = 21,45 x 10-6 m3

T = 47k

P = 200 kPa

Akhir : m = 0,0519 grAsumsi : gas ideal

200 10 21,45 10−8,314 . 437 1,18 10− Terjadi reaksi dimerisasi (misal acetic acid dilambangkan A)

A2 2A

Awal 1,18mmol -

Reaksi -1,18αmmol 2,36αmmol

setimbang (1-α)1,18 mmol 2,36αmmol

saat kesetimbangan

massa asam = 0,0519 gram 0,0519 180 0,288 Mol A2 setimbang =

+ 0,288 0, ,096 1 1,18 α = 0,9186

MolAsetimbang = 2,36α mmol = 2,168 mmol

,, ,, = 2,2799MKondisi 2

(pengerjaan seperti kondisi 1)

T = 471 K


48/75

P a g e | 48

= =, Saat kesetimbangan :

nasam= 0,211 mmol

nA2 = 0,0704mmol

α = 0,9358

nA2 = 2,05mmol

K2 = 2,7841 M

Enthalpy of vaporization

∆

, , ∆, ∆ 10,057 2. The following table gives the mole fraction of methylbenzene (A) in liquid and

gaseous mixture with butanone at equilibrium at 303,15 K and the total pressure P.

XA YAP (kPa)

0 0 36,066

0,08980,0410

34,121

0,24760,1154

30,900

0,35770,1762

28,626

0,51940,2772

25,239

0,60360,3393

23,402

0,7188 0,4450 20,6984

0,90190,5435

18,592

0,91050,7284

15,496

11

12,295

Take the vapour to be perfect, calculate the partial pressures of the two components

and find the Hendry’s Law constant for the two components.

Jawab


49/75

P a g e | 49

HukumRoult :

PA = XA PAo untuk pelarut murni

PB = XB PBo untuk zat terlarut yang mudah menguap

XB = 1- XA PA = YAPtot

YB = 1- YA PB = YBPtot

Dengan menggunakan Hukum Hendry diperoleh data-data berikut:

XA XB YAPtot (kPa) PA = YAPtot YB = 1- YA PB = YBPtot

0 1 0 36,0660 1 36,066

0,0898 0,9102 0,0410 34,1211,399 0,9590 32,722

0,2476 0,7524 0,1154 30,9003,566 0,8846 27,334

0,3577 0,6423 0,1762 28,6265,044 0,8238 23,582

0,5194 0,4805 0,2772 25,2396,996 0,7228 18,243

0,6036 0,3964 0,3393 23,4027,940 0,6607 15,462

0,7188 0,2812 0,4450 20,69849,211 0,5550 11,488

0,9019 0,1981 0,5435 18,59210,105 0,4565 8,487

0,9105 0.0895 0,7284 15,49611,287 0,2716 4,209

1 0 1 12,295 12,295 0 0

Dari grafik tersebut diketahui bahwa konstanta Henry adalah

KA = 12,70 KB = 36,65

Karena tidak memungkinkan mengunakan data di atas dalam ujian, metodeinterpolasi dapat digunakan, yaitu pada dua data saja (utamakan 2 titik ujung)


50/75

P a g e | 50

∆∆ 12,29501 0 12,295

∆∆

036,0660 1 36,066

UAS Kimia Fisika

2008/2009

1. Pada 25oC tekanan uap kloroform CHCL3 = 199,1 mmHg dan karbon tetraklorida =114,5 mmHg. Kedua cairan membentuk larutan ideal. Jika 2 mol CHCl3 dan 3 mol

CCl4 dicampur, tentukan fraksi masing-masing dalam uap yang setimbang dengan

cairannya dan tekanan uap campuran, dalam mmHg.

2. Suatu zat mempunyai berat molekul = 100 gram/g-mol. Jika W gram zat tersebutdimasukkan ke dalam 50 gram kloroform, titik didih kloroform naik = 0,01oC.

Diketahui kalor penguapan kloroform = 7305,8 kal/g-mol. Berapa w?

3. Tabel di bawah ini menunjukkan nilai konduktansi ekuivalen untuk tiapkonsentrasi larutan sodium laktat :

c x 103,

mol/L

0,1539 0,3472 0,6302 1,622 2,829 4,762

konduktans

i ekuivalen

87,89 87,44 86,91 85,80 84,87 83,78

tentukan nilai Λo dengan memanfaatkan data-data tersebut:

(a) secara grafik

(b) dengan menggunakan persamaan Onsager ,/ , / √ tentukan juga nilai Ao untuk asam laktat.

1. Dik : pada suhu 25oC

P CHCl3 = 199,1 mmHg

P CCl4 = 114,5 mmHg

n CHCl3 = 2 mol

n CCl4 = 3 mol

Dit:

a) XCHCl3 dan XCCl4 dalam uap yang setimbang dengan cairannya

b) Tekanan uap campuran ?

Jawab


51/75

P a g e | 51

a) 0,4 3 5 0,6 b) P campuran = XCHCl3 . PCHCl3 + XCCl4 . PCCl4

= 0,4 (199,1 mmHg) + 0,6 (114,5 mmHg)

= (79,64 + 68,7)mmHg

= 148,34 mmHg

2. Dik : Mr zat = 100 g/g-molM pelarut (kloroform) = 50 gram

ΔTb = 0,01oC

Titik didih kloroform (To) = 81,2oC = 354,2 K

Kalor penguapan kloroform = 7305,8 kal/g-mol = ΔHv

Dit : m zat (w).?

Jawab. . 1000 . . 1000

0,01 1,987 − . 354, 2 .119,5 − ;1000 . 7305,8 − . 100 − . 100050 0,01 0,8155 0,01226 3. Λ = Λo - b√

Λ = - b

√ + Λo

Y = mx + c√ 12,4 87,89

18,6 87,44

25,1 86,91

40,3 85,80

53,2 84,87

69 83,78


52/75

P a g e | 52

Dengan interpolasi

(x2, y2) = (69. 10-3 ; 83,78)

(x1, y1) = (12,4 . 10-3 ; 87,89)

87,8983,7887,89 12,4 . 10−6912,4. 10− 87,894,11 12,4.10−56,6.10− (56,6 . 10−)y – 4,9746 = -4,11x + 0,051y = -72,615x + 88,792

Λ = - b√ + ΛoJadi Λo = 88,793−−


53/75

P a g e | 53


Kimia Fisika 2

Tanggal : 21 Oktober 2005

Waktu : 60 menit (08.00-09.00)

Sifat : Open book

1. Sulfuryl chloride (SO2Cl2) merupakan senyawa yang berbahaya bagi manusia dan bersifat

korosif. SO2Cl2 (g) dapat terdekomposisi menjadi SO2 (g) dan Cl2 (g). untuk menentukan

persamaan laju reaksi dekomposisi ini, dilakukan penelitian pada suhu tinggi, dengan data

yang diperoleh adalah tekanan total untuk setiap rentang waktu t, seperti pada tabel di

bawah ini:

t (jam) 0 3 6 9 12 15

Ptot (kPa) 11,07 14,79 17,26 18,90 19,99 20,71

Dari data yang diberikan, perkirakanlah metode apa yang paling tepat untuk menentukan

orde reaksi dan persamaan laju reaksinya. Kemudian tentukanlah orde reaksi dekomposisi

SO2Cl2 tersebut.

2. Reaksi pirolisis dari asetaldehid, untuk produksi metana,

∆→ Merupakan reaksi orde 3/2, seperti pada perrsamaan laju reaksi di bawah ini:

Reaksi yang terjadi tidaklah sesederhana seperti yang digambarkan pada persamaan

reaksi di atas. Reaksi tersebut merupakan reaksi rantai yang terdiri atas beberapa tahap

reaksi. Mekanisme reaksi untuk pirolisis asetaldehid ini diusulkan oleh Rice-Herzfeld,

yaitu:

→

→

Pada kenyataannya, mekaniksme reaksi yang terjadi jauh lebih rumit dibandigkan dengan

yang diusulkan oleh Rice-Herzfeld. Buktikanlah bahwa persamaan laju reaksi

pembentukan metana merupakan reaksi orde 3/2, seperti pada persamaan laju reaksi di

atas.


54/75

P a g e | 54

Jawaban

1. Note: Jika tidak tahu persamaan turunannya uraikan sendiri.

Asumsi: orde reaksi 1

Reaksi dekomposisi: SO2Cl2 SO2 + Cl2

m Po

r x x x

s Po – x x x

Ptotal = PSO2Cl2 + PSO2 + PCl2

P = (Po – x) + x + x = Po + x

x = P - Po

Persamaan turunan umum: , .log Dimana: Po = PSO2Cl2 saat t = 0

PA = PSO2Cl2 setelah terdekompresi

PA = Po – x = Po – (P - Po) = 2 Po – P

Sehingga: , .log − Lalu masukkan data t dan P ke dalam rumus di atas sehingga diperoleh nilai k. Ternyata

nilai k tetap untuk setiap variasi t. Maka reaksi tersebut berorde satu.

2. Reaksi pirolisis: ∆→ Persamaan laju reaksi:

(1)

2

0(2) 0 (3)Laju reaksi CH3 dan CH3CO adalah 0

(3) (2) 2 0 0 2 0 2

(4)

(4) (1) 2/ / 2/ / / terbuktiReaksi tersebut berorde 3/2 karena n = 3/2

v = k [A]n


55/75

P a g e | 55

Ujian Tengah Semester 2006/2007

Mata Ajaran : KIMIA FISIKA 2

Hari/Tanggal : Jumat/10 Nopember 2006

Waktu : 60 menit (08.00 s/d 09.00)

Sifat Ujian : Buku Terbuka

1. Suatu penelitian dilakukan untuk menentukan dekomposisi dari suatu senyawa. Ternyata,

dibutuhkan waktu selama 8000 detik agar konsentrasi dari senyawa tersebut tinggal

setengah dari konsentrasi awal. Dari pengolahan data konsentrasi sisa setiap interval

waktu didapatkan dari eksperimen, diperoleh bahwa reaksi dekomposisi senyawa tersebut

adalah reaksi orde satu. Penelitian diharapkan dapat memberikan hasil 70% dari senyawa

tersebut harus terdekomposisi. Untuk itu harus dihitung waktu yang diperlukan olehreaksi dekomposisi tersebut. Bantulah peneliti tersebut!!!

2. The reaction below; A + B C, was performed at known concentration of A and

temperature of T = 35 oC. The activation energy for the reaction is Ea = 33 kJ mol -2, the

rate was found to be 0.97 mols L -1 s-1 and the rate constant was determined as k = 2.76 x

10-2 L mol-1 s-1. Determine the rate of reaction at the same concentration of species, A, if

the temperature is now raised to 427 oC. What is the order of the reaction?

3. Ada 5 tipe isothermal adsorpsi, yaitu tipe satu untuk monolayer dan tipe 2-5 untuk

multilayer. Jelaskan dengan kalimat anda sendiri, kenapa bentuk kurva tipe 1 disebut

isotherm adsorpsi monolayer dan kurva 3 disebut multilayer.

4. The following data were obtained for the adsorption of liquid on surface of the solid at

77.3 K:

P (torr) 31.7 40.1 56.6 64.5 82.7 96.7 112.4 128.8 148.6 169.3

N (10-4 mol

s-1)

8.31 8.53 8.90 9.03 9.53 9.85 10.15 10.45 10.81 11.81

If the vapor pressure (Po) of liquid is 759.0 torr at this temperature, show that the data can

be described by the BET isotherm:

1 1( ⁄ ) where c is a constant. Determine the values of c.


56/75

P a g e | 56

Jawaban

1. Dik : t½ = 8000 s

Reaksi orde 1

Dit : Waktu saat 70% senyawa terdekompiosisi

Jawab :

Gunakan metode paruh waktu untuk reaksi orde satu untuk mendapatkan nilai k

Dimana

t½ = 0,69/k

k = 0,69/ t½ = 0,69/8000 = 8,625 x 10-5 s-1

karena reaksi orde satu maka persamaan laju reaksinya

-(d[C]/dt) = k[C]

Bila persamaan ini diintegrasikan maka akan menjadi

ln [C] = ln [C]o – kt

karena yang ditanya adalah waktu saat 70% senyawa terdekomposisi, maka [C] =

0,3[C]o, jadi:

ln [C] - ln[C]o = kt

t = ln {[C]/ [C]o}/k = {ln (1/0,3)}/8,625 x 10-5 s-1 = 13959,1 sekon

2. Dik :

Reaksi A +B C

T1 = 35oC = 308 K

Ea = 33 kJ mol-2

V = 0,97 mol L-1 s-1

k 1 = 2,76 x 10-2 L mol-1 s-1

T2 = 427oC = 700 K


57/75

P a g e | 57

Dit : k 2 = ? ; orde reaksi = ?

Jawab :

Gunakan persamaan Arrhenius

l n Atau persamaan tersebut dapat ditulisk = A . e-E/RT

Sehingga nilai k 2 dapat dicari dengan

k 1 = A . e-E/RT1

k 2 = A . e-E/RT2

Sehingga k 2 = k 1 x (e-E/RT2 / e-E/RT1)

= 2,76 x 10

-2

L mol

-1

s

-1

x [(3,4468 x 10

-3

) / (2.5306 x 10

-6

)]= 37,59 L mol-1 s-1

Untuk mencari orde reaksi dapat digunakan analisis satuan

v = k [A]x

Dimana satuan V adalah mol L-1 s-1

k = L mol-1 s-1 dan [A] = mol L-1

sehingga

mol L-1 s-1 = L mol-1 s-1 [mol L-1]x

[mol L-1]x = mol2 L-2

Sehingga didapat nilai x = 2

Jadi orde dari reaksi tersebut adalah 2

Persamaan laju reaksi: v = 37,59[A]2

4. Dik: Po = 759 torr

T = 77,3 K

Dit: c = ?

Jawab:

--asumsi gas ideal, PV = nRT sehingga

V ≈ n

Dari persamaan BET tersebut dapat dibuat menjadi


58/75

P a g e | 58

P / {V(Po-P)} = {1/(Vmc)} + {(c-1)/(Vmc)} (P/Po) .................................................... (1)

Dimana persamaan tersebut dapat dibuat menjadi sebuah persamaan garis y = bx + a,

dimana

y = P / {V(Po-P)} , x = (P/Po) , a = {1/(Vmc)} , dan b = {(c-1)/(Vmc)}

data-data soal dapat diolah menjadi

No. P V x Y

1 31.7 8.31 0.041765 0.005245

2 40.1 8.53 0.052833 0.006539

3 56.6 8.9 0.074572 0.009054

4 64.5 9.03 0.08498 0.010285

5 82.7 9.53 0.108959 0.012831

6 96.7 9.85 0.127404 0.014823

7 112.4 10.15 0.14809 0.017126

8 128.8 10.45 0.169697 0.019558

9 148.6 10.81 0.195784 0.022521

10 169.3 11.81 0.223057 0.024309

Dari grafik terlihat data-data tersebut mengikuti pola garis lurus sehingga terbukti data-

data tersebut dapat digambarkan dalam persamaan BET

Dengan menggunakan metode least square didapat nilai a dan b yaitu

a = 0,001

b = 0,1077

0

0,005

0,01

0,015

0,02

0,025

0,03

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25

P / V ( P o - P )

P/Po

grafik isoterm BET

grafik BET

Linear

(grafik BET)


59/75

P a g e | 59

Untuk mencari nilai c, nilai a dan b pada dimasukkan dalam persamaan:

b = {(c-1)/(Vmc)}

a = {1/(Vmc)} atau Vmc = 1/a

Sehingga dengan melakukan substitusi didapatkan

c – 1 = b/a

c = b/a + 1

= (0,1077 / 0,001) +1

= 108,7


60/75


61/75

P a g e | 61

Jawaban

1. Dik: 2 NO + 2 H2 N2 + 2 H2O

Tekanan awal, mm 354 288 243 202

Waktu paruh, detik 81 140 176 224Dit: Pers. Laju reaksi = ?

Jawab:

Untuk orde-n

log ⁄ log 2− 1 1 1 log y = b - m x

Dengan metode least square didapatkan data :

Pawal T 1/2 log Po log t1/2

354 81 2.549003 1.908485

288 140 2.459392 2.146128

243 176 2.385606 2.245513

202 224 2.305351 2.350248

1,7826,484 1 1,782 2,782

y = -1,7823x + 6,4844R² = 0,9633

0

0,5

1

1,5

2

2,5

2,2 2,3 2,4 2,5 2,6

l o g t 1 / 2

log Po

Grafik log Po vs log t1/2

Series1

Linear (Series1)


62/75

P a g e | 62

6,484log 2− 1 1

6,484log2, 1

1,7821

4,51 10− Maka persamaan laju reaksinya adalah:v = 4,51 x 10-7 [NO]a [H2] b

dimana a+b = 2,782

2. Untuk reaksi orde satu persamaannya

t½ = 0,69/k

k = 0,69/ t½ k = 0,69/8000 = 8,664 x 10-5 s-1

70% senyawa terdekomposisi, maka [C] = 0,3[C]o

Untuk reaksi orde satu:

-(d[C]/dt) = k[C]

Diintegrasikan, menjadi:

ln [C] = ln [C]o – kt

ln [C] - ln[C]o = kt

t = ln {[C]/ [C]o}/k

= {ln (1/0,3)}/8,664 x 10-5 s-1 = 13896,269 sekon

3. … … … … … … … … … … … … … … … … … … 1 … … … … … … … … … … … … … … … … … … 2

2 2 … … … … … … … … … … … 3 … … … … 4


63/75

P a g e | 63

∗ 0 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 5 ∗ 0 (. 5) 2 2 2 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 6 Substitusi persamaan (6) ke (1) 2 2

2 2 2 2 2 2 > ‼


64/75

P a g e | 64

UJIAN TENGAH SEMESTER GENAP 2006-2007

METODE NUMRIK

Durasi: 30 menit

Sifat ujian: Buku terbuka

1. BATCH – 1

Formula DERET TAYLOR dari sin(x) dan cos(x), adalah (INGAT : X DALAM RADIAN!):

1+2 1!∞

= ; cos 12!∞

= sincos Pembuatan program untuk menghitung tan(x) dengan formula diatas sebenarnya merupakankombinasi dan sedikit rekayasa teknik pemrogaman sin(x) dan cos(x), sedimikian rupa sehingga

dapat ditulis sebagai berikut:

Persoalan :

Lengkapi atau tulis kembali program di atas sehingga merupakan program utuh yang dapat

dieksekusi, lengkapi dengan perbandingannya terhadap hasil secara analitis!

Kom utasi Numerik

SUM1 : = X;

SUM2 : = 1.0;

KOEF : = 1.0;

FOR I : = 1 TO K DO

BEGIN NUM : = 1.0;

DEN : = 1.0;

KOEF : = -1*koef;

FOR J : = 1 TO (2*I+1) DO

BEGIN

NUM : = NUM*X ;

DEN : = DEN*J;

END;

SUM1 : = SUM1 + KOEF*NUM/DEN;

SUM2 : = SUM2 + KOEF* ( NUM/X ) / ( DEN/J )

END;

WRITELN (‘TAN (X) secara numeris :’, SUM1 / SUM2 : 14 : 12);


65/75

P a g e | 65

2. BATCH-2

Formula DERET TAYLOR dari sin(x) dan cos(x), adalah (INGAT : X DALAM RADIAN!):

1+

2 1!∞

= 3!

5!

7!

9!

11! ⋯

cos 12! 2! 4! 6! 8! 10! ⋯∞= Dalam formula-formula di atas, yang harus diperhatikan adalah kemiripan dari trend ‘pangkat’

dari x dan pembagi (denumerator) dari keduanya.

Persoalan :

Dengan menggunakan program sin(x) yang telah saudara dapatkan dalam kuliah dan

latihan program kmputernya, buatlah program cos(x) yang dimasukan, lengkap dengan

perbandingannya terhadap hasil secara analitis!

3. BATCH-3 ∑ −+!∞= cos ∑ −!∞= (INGAT : X DALAM RADIAN!):Perhatikan bahwa formula di atas memiliki KEMIRIPAN dalam penulisan deret Taylor yang

sesuai. Dalam hal ini, yang harus diperhatikan adalah ‘pangkat’ dari x dan pembagi

(denumerator) dari formula-formula di atas

Persoalan :

Dengan menggunakan program sin(x) yang telah saudara dapatkan dalam kuliah dan

latihan program kmputernya, buatlah program cos(x) yang dimasukan, lengkap dengan

perbandingannya terhadap hasil secara analitis!


66/75

P a g e | 66

Jawaban

1. BATCH-1

Program tangen;

Uses winert;

Var

Sum1,sum2,num,den,x:extended;

Koef,I,J,K:integer;

Begin

Write(‘masukkan nilai sudut x=’); readln(x);

Write(‘jumlah suku=’); readln(K);

SUM1 : = X;

SUM2 : = 1.0;

KOEF : = 1.0;

FOR I : = 1 TO K DO

BEGIN

NUM : = 1.0;

DEN : = 1.0;

KOEF : = (-1)*koef;

FOR J : = 1 TO (2*I+1) DO

BEGIN

NUM : = NUM*X ;DEN : = DEN*J;

END;

SUM1 : = SUM1 + KOEF*NUM/DEN;

SUM2 : = SUM2 + KOEF* ( NUM/X ) / ( DEN/J )

END;


67/75

P a g e | 67

WRITELN (‘nilai numeris =’, SUM1 / SUM2 : 14 : 12);

WRITELN (‘nilai analitis =’, SIN(X) / COS(X) : 14 : 12);

END.

2. BATCH-2

Program cosinus;

Uses winert;

Var

Sum,num,denum,x:extended;

pengali,I,J,ig,N:integer;

Begin


Write(‘jumlah suku=’); readln(N);

SUM : = 1;

Pengali : = 1.0;

FOR I : = 1 TO N DO

BEGIN

Ig : = 2*i;

Num := 1;

Denum : = 1;

Pengali : = (-1)*pengali;

FOR J : = 1 TO ig DO

BEGIN

NUM : = NUM*X ;

Denum : = Denum*J;

END;

SUM : = SUM + pengali*(NUM/Denum);

END;


68/75

P a g e | 68

WRITELN (‘nilai numeris =’, SUM);

WRITELN (‘nilai analitis = ‘,COS(X) );

END.

3. BATCH-3

Program cosinus;

Uses winert;

Var

Sum,num,denum,x:extended;

pengali,I,J,ig,N:integer;

Begin


Write(‘jumlah suku=’); readln(N);

SUM : = 1;

Pengali : = 1.0;

FOR I : = 1 TO N DO

BEGIN

Ig : = 2*i;

Num := 1;

Denum : = 1;

Pengali : = (-1)*pengali;

FOR J : = 1 TO ig DO

BEGIN

NUM : = NUM*X ;

Denum : = Denum*J;

END;

SUM : = SUM + pengali*(NUM/Denum);

END;

WRITELN (‘nilai numeris =’, SUM);

WRITELN (‘nilai analitis = ‘,COS(X) );

END.


69/75

P a g e | 69

UJIAN TENGAH SEMESTER GENAP 2008-2009

METODE NUMRIK

Tanggal 2 april 2008

Waktu 75 menit

Sifat buku terbuka

1. Hitung dan susunlah suatu matriks diagonal atas dari spal dibawah ini :

8 4 2 64 2 424 24 52 4 46252734

Dengan ‘Teknik Eliminasi’ dari metode Eliminasi Gauss dan kemudian diikuti dengan

langkah ‘substitusi Balik’, hitunglah VEKTOR JAWABnya {x1, x2 x3,x4}

Perhatian : ada kemungkinan, perlu dilakukan penyusunan/ pemilihan PIVOT terbesar!

2. Cari akar persamaan berikut dengan menggunakan Metode Secant. 1,04 ln 1,26 cos 0,0303 Gunakan x1 = 5 dan x2 = 4,9 sebagai taksiran awal, criteria konvergensi, Є = 10-5 dan

buat jawaban Anda dalam table sistematis

Perhatian : besaran sudut dalam satuan radian


70/75

P a g e | 70

Jawaban

1. Metode Eliminasi Gauss : bentuk persamaan diubah ke dalam bentuk matriks kemudian

matriks dieliminasi menjdi matriks segitiga atas. Jalannya adalah sebagai berikut:

[8 4 2 6 4 64 2 1 4 2 524 24 5 1 2 72 4 3 4]2 12 13 14 14 12 1

→ [8 4 2 6 460 0 0 1 200 12 9/2 1/2 31/21 1 11 ]

2 ↔4 →[8 4 2 6 460 2 1 1 1100

10

9/2 1/2 31/20 1 2

] 3 12 2 →8 4 2 6 460 2 1 1 1100

10

4 1 1 00 1 2

Sehingga diperoleh

8 4 2 60 2 1 100 00 40 11 ⌈⌉

4611102 X4 = 2

4x3 – x4 = 10

X3 = 3

2x2 + x3 + x4 = 11

X2 = 3

8x1 + 4x2+ 2x3 + 6x4 = 46

X1 = 2

Jadi akar-akarnya x1 = 2, x2 = 3, x3 = 3, dan x4 = 2

2. Metode Secant 1,04 ln 1,26 cos 0,0303

1 5

X2 = 4,9∈ 10− k xk Xk+1 f(xk )

0 5 4,9 2,525054202

1 4,9 4,129796266 2,234886038


71/75

P a g e | 71

2 4,129796266 3,346645711 2,234886038

3 3,346645771 0,947915288 0,849430065

4 0,947915288 1,941087368 -0,60021001

5 1,941087368 1,975206929 -0,019934847

6 1,975206929 1,964457031 0,009169905

7 1,962257031 1,964455516 -0,000001292

Oleh karena ∈ 10−, maka iterasi berhenti apabila |+ | ≤ 10− Pada iterasi ke-7 : xk = 1,964457031 ; xk+1 = 1,964455516 |+ | ≤ 1,515 .10− Jadi hasil akarnya adalah 1,964455516


72/75

P a g e | 72

UJIAN TENGAH SEMESTER 2005-2006

METODE NUMRIK

Senin, 28 maret 2005

Durasi: 70 menit

Sifat ujian: Buku terbuka

Diberikan listing (print out) suatu PEMOGRAMAN DASAR “Turbo Pascal” sebagai berikut :

Perhatikan dengan baik-baik dan seksama, kemudian jawablah dengan ringkas dan dengan

sistematika yang tepat, soal-soal dibawah ini!

A. Pengetahuan pemrograman dasar (Bobot 30%)

A.1. Variebel-variabel apa saja yang belum dideklarasikan dari program diatas?

A.2. Jika program diatas harus dijalankan dalam WINDOWS, deklarasi apa

yangdiperlukan ?

A.3. Menurut saudar, apa tujuan/maksud dari program diatas ?

B. Pemrograman pascal dan pengetahuan numeric (Bobot 35%)

B.1. jika diisyarakatkan hanya mengeksekusi hasilnya pada saat K sebagai

bilangankelipatan dari Z,

Apakah program diatas dapat di jadikan kerangkan programnya? Jelaskan

jawaban saudara!

B.2. tuliskan dalam Turbo Pascal (for windows) yang saudara maksudkan!

Uses

Dos;

Var

K : Integer;

Begin

For K : = 2 to 99 do

Begin

M : = 3*Sqr(K) + 2*K – 7;

‘ = “ ’ =’


73/75

P a g e | 73

C. Keterampilan Pemrograman Pascal (Bobot 35%)

C.1. Bagaimana penulisan program dan atau modifikasinya, jika program diatas harus

digunakan untuk mencetak harga-harga K dan fungsinya {M=f(K)} jika dan hanya

jika I merupakan BILANGAN PRIMA?

C.2 Jika rentang bilangan yang dimaksud dari program di atastidak melalui spesifik untuk

bilanganK = 2 … 99, melainkan untuk rentang angka 2 sampai NP, bagaimana

penulisan program lengkapnya?

Jawaban

A.1 Variable M

A.2 Uses win crt;

A.3 program di atas bertujuan untuk menghitung harga-harga M untuk setiap nilai-nilai K ( K = 2

sampai 99 ), berdasarkan fungsi M=f(k).

B.1 program tersebut dapat dijadikan sebagai kerangka dimana program tersebut berfungsi

sebagai fungsi perhitungan nilai M untuk tiap nilai K yang berkelipatan & saja, dan untuk lebih

jelasnya dapat dilihat dari program yang ditulis pada no B.2

B.2

Uses win crt;

Var

x : boolean ;

k,a,m,s : integer;

begin

clrscr;

for k : = 2 to 99 do

begin

if k = 7 then

begin

m : = 3*sqr(k) + 2*k-7;

writeln(‘k=’,k, ‘-- >m=’ m);

end else

begin

x : = false;

begin

s : = k mod 7;

if s = 0 then

x : = true;


74/75

P a g e | 74

end;

if x then

begin

m: = 3*sqr(k) +2*k- 7;

writeln (‘k = ’,k,’-- > m=’, m);

end;end;

end;

readln;

end.

C.1.

Usescrt;

Var

x : boolean ;

k,a,m,s : integer; begin

clrscr;

for k : = 2 to 99 do

begin

if k = 2 then

begin

m : = 3*sqr(k) + 2*k-7;

writeln(‘k=’,k, ‘-- >m=’ m);

end else

beginx : = true;

for a : = 2 to (k – 1) do

begin

s : = k mod a;

if s = 0 then

x : = false;

end;

if x then

begin

m: = 3*sqr(k) +2*k- 7;writeln (‘k = ’,k,’-- > m=’, m);

end;

end;

end;

readln;

end.


75/75

P a g e | 75

C.2.

Uses crt;

Var

x : boolean ;

k,a,m,s,np : integer;

beginclrscr;

write (‘rentang data dari 2 sampai ’) ; readln (np);

for k : = 2 to np do

begin

if k = 2 then

begin

m : = 3*sqr(k) + 2*k-7;

writeln(‘k=’,k, ‘-- >m=’ m);

end else

beginx : = true;

for a : = 2 to (k – 1) do

begin

s : = k mod a;

if s = 0 then

x : = false;

end;

if x then

begin

m: = 3*sqr(k) +2*k- 7;writeln (‘k = ’,k,’-- > m=’, m);

end;

end;

end;

readln;

end.

Diktat Tekim

Documents

Transcript of Diktat Tekim