Pengenalan Orde Reaksi

BAB 4 KECEPATAN REAKSI

D. Orde Reaksi

3. Pengenalan Orde Reaksi

aA + bB → cC + dD

Jika persamaan kecepatan reaksi dinyatakan dengan rumus: - rA = k CA^a CB^b

maka orde reaksi di atas adalah: n = a + b n = orde reaksi

a = koefisien reaksi A b = koefisien reaksi B

Jadi, orde reaksi atau disebut juga derajat reaksi adalah bilangan berpangkat dari konsentrasi reaktan yang bereaksi. Bilangan berpangkat ini tidak selalu sama dengan koefisien reaksi, sehingga kita mengenal reaksi elementer dan reaksi non-elementer. Reaksi elementer adalah reaksi yang memiliki orde reaksi sama dengan koefisien reaksinya. Contoh reaksi di atas adalah reaksi elementer.

Latihan Soal:

Tentukan reaksi-reaksi berikut yang merupakan reaksi elementer! 1. 2A + B → C , -rA = k CA²CB

2. A + 2B → C + D , -rA = k CA CB

91

a. Mencari Orde Reaksi dengan Cara Integral

Perhatikan reaksi berikut:

A → produk

Orde dari reaksi ditentukan dari percobaan. Data yang diperoleh diolah untuk mencari hubungan penurunan berkurangnya konsentrasi reaktan setiap satu satuan waktu. Formula penurunan berkurangnya konsentrasi reaktan dapat diturunkan secara integrasi ataupun juga dengan cara diferensial. Formula ini dicoba untuk orde reaksi yang paling mudah terlebih dahulu, yaitu yang paling kecil. Jadi, pertama kali dicoba apakah orde nol cocok, jika tidak dicoba orde 1 dan seterusnya. Berarti, penguasaan bagaimana menurunkan formula hubungan konsentrasi reaktan setiap waktu reaksi sangatlah penting untuk dipahami.

b. Reaksi Orde Nol

Reaksi orde nol terjadi pada suatu reaksi yang kecepatannya tidak dipengaruhi oleh konsentrasi. Bentuk persamaan reaksi orde nol, adalah:

-rA = −^𝑑𝐶𝐴

𝑑𝑡 = 𝑘 (4.17)

Integrasi persamaan di atas menghasilkan:

-∫ 𝑑𝐶_𝐶𝐴0^𝐶𝐴 𝐴= ∫ 𝑑 𝑑𝑡_𝑡𝑜^𝑡 (4.18)

−𝐶_𝐴|_𝐶𝐴𝑂𝐶𝐴 = 𝑑𝑡|_𝑡0𝑡 _(4.19)

CA0 – CA = CA0XA = kt for t <^𝐶𝐴𝑂_𝑘 (4.20) CA = 0 for t ≥^𝐶𝐴0_𝑘

Persamaan di atas menghasilkan indikasi bahwa konsentrasi berbanding lurus waktu (lihat gambar berikut ini).

Sumber : www.wikipedia.com

92

c. Reaksi Orde 1

A → produk

Bentuk persamaan kecepatan reaksinya dituliskan:

-rA = −^𝑑𝐶𝐴_𝑑𝑡 = 𝑘𝐶𝐴 (4.21)

Setelah diintegrasi menjadi:

-∫_𝐶𝐴0^{𝐶𝐴 𝑑𝐶𝐴}_𝐶𝐴 = 𝑘 ∫ 𝑑𝑡 ₀^𝑡 (4.22) menghasilkan:

–ln 𝐶𝐴

𝐶𝐴0= 𝑘𝑡 (4.23)

Nilai ln 𝐶𝐴

𝐶𝐴0 ^{diplot versus t pada persamaan di atas untuk membentuk garis lurus} seperti pada gambar di bawah dan gradien garisnya merupakan nilai k. Jika dinyatakan dalam bentuk konversi menjadi:

𝑑𝑋𝐴 𝑑𝑡 = 𝑘 (1 − 𝑋𝐴) (4.24) Hasil integrasinya: ∫₀^𝑋𝐴_1−𝑋𝐴^𝑑𝑋𝐴 = 𝑘 ∫ 𝑑𝑡₀^𝑡 (4.25) menjadi: -ln (1- XA) = k t (4.26)

Nilai ln (1 - XA) diplot versus t pada persamaan di atas seperti pada gambar di bawah ini. Masing-masing akan memberikan garis lurus yang melewati (0,0) dengan slope sebesar k (yaitu konstanta kecepatan reaksi).

Sumber : www.wikipedia.com

93

Uji Kompetensi

1. Dari data suatu reaksi: 2P(g)+ 2Q(g) —> P2Q2(g)

Adalah sebagai berikut:

Waktu (detik) Konsentrasi P (mol/L)

0 0,1

10 0,08

20 0,065

Kecepatan reaksi rata-rata adalah: A. 0,0014 M/det

B. 0,0007 M/det C. 0,0035 M/det D. 0,00175 M/det E. 0,000875 M/det

2. Suatu reaksi memiliki beberapa tahapan reaksi sebagai berikut: a. NO + O2 N O2 + O (lambat)

b. NO + O  N O2 (cepat)

Total: 2NO + O2 2 N O2Dari data reaksi di atas, pernyataan di bawah ini benar kecuali:

A. Orde terhadap NO = 2 B. Orde terhadap O2 = 1

C. Orde reaksi = koefisien reaksi lambat D. Rumus kecepatan reaksi v = k[NO][ O2] E. Orde total adalah 2

3. Dari eksperimen diketahui tahapan reaksi sebagai berikut: a. A B2 (g) + CB2 (g)  AB2 (g) + CB2 (g) (Cepat) b. CB(g) +1 2𝐵2(g) CB2 (g) (Lambat) c. AB2 (g) + D2B(1)  D2AB4 (1) (Cepat) AB2 (g) +1 2𝐵2(g) + D2B(1)  D2AB4 (1)

Dari reaksi di atas rumus kecepatan reaksi adalah A. v = k[AB2][CB2]

94 C. v = k[AB2][B2]^1/2 [D2B] D. v = k[CB2][B2]^1/2 E. v = k[AB2]² [B2]² 4. Dari reaksi: CHCl3(g)+Cl2(g) CCl4(g)+ HCl(g)

diketahui data sebagai berikut:

[CHCl3] (mol/L) [Cl2] (mol/L) Kecepatan Reaksi (mol/L.det)

0,4 0,2 10

0,8 0,2 20

0,8 0,8 40

Orde total adalah: A. 1 B. 3 2 C. 2 D. 5 2 E. 3 5. Dari reaksi: H2(g)+ I2(g) —> 2 HI(g)

Data yang diperoleh dari eksperimen sebagai berikut:

[H2] (mol/L) [I2] (mol/L) Kecepatan Reaksi (mol/L.det2)

0,1 0,1 5

0,2 0,1 20

0,2 0,4 20

Rumus kecepatan reaksi adalah A. v = k[H2][ I2]

B. v = k[H2]2 [I2 ] C. v = k[H2][I2 ]² D. v = k[H2]² E. v = k[I2]

6. Data eksperimen dari reaksi: H2(g)+ Cl2(g) —> 2 HCl(g)

Adalah sebagai berikut:

[H2] (mol/L) [Cl2] (mol/L) Kecepatan Reaksi (mol/L.det2)

3.10-2 2.10-2 1,2.10-4

3.10-2 4.10-2 4,8.10-4

95 Nilai k adalah: A. 5 B. 10 C. 50 D. 100 E. 500

7. Dari suatu reaksi C(g)+ D(g) —> zat hasil

Diperoleh data sebagai berikut:

[C] (mol/L) [D] (mol/L) Kecepatan Reaksi (mol/L.det)

0,25 0,125 3,90635

0,25 0,25 7,8125

0,5 0,125 15,6254

0,75 0,25 A

Nilai a dari tabel di atas adalah A. 70,19551

B. 11,71875 C. 15,62500 D. 19,53125 E. 23,43750

8. Data dari suatu reaksi A(g)+ 2B(g) —> AB2(g)

sebagai berikut:

[A] (mol/L) [B] (mol/L) Kecepatan Reaksi (mol/L.det)

0,5 0,1 5 0,5 0,4 50 B 0,4 32 1,0 0,8 640 Nilai b adalah: A 70,19551 B. 11,71875 C. 15,62500 D. 19,53125 E. 12,53125 9. Dengan mereaksikan: P2(g)+ Q2(g) —> 2PQ

96 dihasilkan data sebagai berikut:

Jika [P2] dinaikan 2 kali, [Q2] tetap, kecepatan reaksi menjadi 4 kali semula, sementara jika [P2] dan [Q2] masing-masing dinaikan 2 kali, kecepatan reaksinya menjadi 8 kali. Orde terhadap [Q2] adalah:

A. 0 B. 1 C. 32 D. 2 E. 52

10. Dari reaksi A + B + C  zat hasil

[A] (mol/L) [B] (mol/L) [C] (mol/L) v [mol/L.det)

0,1 0,2 0,3 0,001

0,2 0,2 0,3 0,001

0,2 0,4 0,3 0,002

0,3 0,8 0,9 0,036

Rumus kecepatan reaksi dari data di atas adalah: A. v = k [A][B][C]

B. v = k [A][B]2 [C] C. v = k [A]2[B][C]² D. v = k [B][C]² E. v = k[C]²

11. Dari reaksi A + B + C  zat hasil diperoleh data sebagai berikut:

[A] (mol/L) [B] (mol/L) [C] (mol/L) v [mol/L.det)

0,01 0,2 0,04 8

0,03 0,2 0,04 8

0,03 0,04 0,04 4

0,06 0,08 0,06 2

Orde reaksi dari masing-masing komponen di atas jika dinyatakan dalam grafik adalah sebagai berikut:

97 Susunan grafik yang benar adalah:

[A] [B] [C]

A. (i) (ii) (ii)

B. (i) (ii) (i)

C. (i) (ii) (iv)

D. (ii) (i) (i)

E. (ii) (iii) (iv)

12. Zat A dapat bereaksi dengan zat B menjadi zat C menurut persamaan reaksi: A + 2B  C

Percobaan Konsentrasi Awal (mol/L) Waktu Reaksi (detik)

A B

1 0,01 0,1 864

2 0,02 0,4 54

3 0,03 0,3 32

Berdasarkan data percobaan di atas, persamaan kecepatan reaksinya adalah: A. v = k[A] [B2]1/2 D. v = k[A]2[B]

B. v = k[A][B] E. v = k[A]²[B]² C. v = k[A][B]2

13. Data hasil reaksi NO dengan Br2 pada 273°C adalah sebagai berikut:

Percobaan Konsentrasi Kecepatan Reaksi (mol/L.detik)

A B

1 0,1 0,1 12

2 0,1 0,2 24

3 0,1 0,3 36

4 0,1 0,1 48

Persamaan kecepatan reaksi NO dengan 𝐵𝑟₂ tersebut adalah: A. v = k[NO] [Br2] D. v = k[NO]²[Br2]² B. v = k[NO] [Br]2 E. v = k[NO]2[Br2]3

C. v = k[NO]² [Br2]

14. Persamaan kecepatan reaksi untuk reaksi P +2Q  C adalah v = k[P] [Q]2. Jika konsentrasi awal zat P dan Q masing-masing 1 mol/liter, maka pada saat konsentrasi P tinggal 3/4 mol/liter kecepatan reaksinya menjadi?

A. 9/8 k B. 3/16k C. 1/16k D. 3/8k E. 1/8k

98 15. Reaksi 2NO(g) + Cl2(g) 2NOCl(g) adalah orde 2 terhadap NO dan orde 1 terhadap Cl2

dan k = 0,4 mol^-2 L² s^-1. Jika mula-mula gas NO dan Cl2 masing-masing 3 mol dalam ruang 3 L, maka besarnya kecepatan reaksi (M s^-1) setelah 20% NO terurai adalah

A. 0,0768 B. 0,0922 C. 0,1152 D. 0,1536 E. 0,2304

16. Suatu reaksi 2A + B  2C dimulai dengan konsentrasi awal A dan B masing-masing 3 mol dan 2 mol yang berlangsung dalam ruang bervolume 1 liter. Jika persamaan kecepatan reaksinya, v = 2x 102 [A]2 [B]maka kecepatan reaksi pada saat konsentrasi A = 1 mol/L, adalah: A. 10 M/detik B. 50 M/detik C. 80 M/detik D. 100 M/detik E. 200 M/detik

17. Dari reaksi P + Q + R  zat hasil diperoleh sebagai berikut:

[P] (mol/L) [Q] (mol/L) [R] (mol/L) v (mol/L.det)

0,01 0,03 0,04 0,0048

0,02 0,03 0,04 0,096

0,01 0,06 0,04 0,0096

0,01 0,06 0,08 0,0384

Nilai dari k dari data di atas adalah:

A. 5.000 D. 250.000

B. 25.000 E. 500.000

C. 50.000

18. Dari reaksi di bawah ini:

Data kecepatan reaksi untuk melihat pengaruh konsentrasi NO dan H2 terhadap kecepatan reaksi adalah sebagai berikut:

Percobaan Konsentrasi Awal (mol/L) Kecepatan Reaksi Awal

(mol/L.detik)

A B

1 6,4 . 10-3 2,2 . 10-3 2,6 . 10-3

2 12,8 . 10-3 2,2 . 10-3 1,02 . 10-4

3 6,4 . 10-3 4,4 . 10-3 5,1 . 10-3

99

A.

288,5 m^-2 detik^-1; 288,5 [NO]² [H2]

B.

288,5 m^-2 detik^-1; 288,5 [NO][H2]

C.

288,5 m-2 detik-2; 288,5 [NO][H2]2

D.

1,84 m^-2 detik^-1; 1,84 [NO]² [H2]

E.

1,84 m-1 detik-1; 1,84 [NO][H2]2

19. Data hasil percobaan reaksi 2A + 3B  2C pada volume total 100 mL adalah sebagai berikut:

Percobaan Konsentrasi Waktu Reaksi (detik)

A B

1 0,25 0,25 160

2 0,5 0,25 80

3 0,5 0,5 20

Waktu yang diperlukan untuk mereaksikan A dan B dengan konsentrasi masing-masing 1,0 mol/L pada volume total yang sama dengan percobaan di atas adalah: A. 0,5 detik

B. 1,0 detik C. 1,5 detik D. 2,0 detik E. 2,5 detik

20. Dalam volume 5 liter dipanaskan 0,8 mol gas N2O4. Sampai suhu tertentu hingga terurai menjadi NO2. Jika setelah 4 detik terdapat 0,6 mol gas NO2, maka kecepatan rata-rata penguraian N2O4 adalah:

A. 1,5 . 10−2 _{M/dt D. 4 .} 10−2 _M/dt B. 2,5 . 10−2 _{M/dt E. 8 .} 10−2 _M/dt C. 3,0 . 10−2 _M/dt

21. Logam Zn dicelupkan dalam asam klorida menurut reaksi : Zn(s) + 2HCl(aq) ZnCl2(aq)+ H2(g)

Apabila pada permulaan reaksi terdapat 25 gram Zn (Ar = 65), setelah 5 menit tinggal 18,5 gram, kecepatan pemakaian Zn adalah ....

A. 3,3 x 10−4 _mol 𝑠−1 B. 16,7 x 10−5 _mol 𝑠−1 C. 3,3 x 10−5 _mol 𝑠−1 D. 1,6 x 10−5 _mol 𝑠−1 E. 3,3 x 10−6 _mol 𝑠−1

100 22. Reaksi:

A(g)+ B(g) —> C(g)+ D(g) + E(g)

Pernyataan di bawah ini benar tentang kecepatan reaksi, kecuali; A. Kecepatan berkurangnya konsentrasi C per satuan waktu B. Kecepatan berkurangnya konsentrasi A per satuan waktu C. Kecepatan berkurangnya konsentrasi B per satuan waktu D. Kecepatan berkurangnya konsentrasi D per satuan waktu E. Kecepatan berkurangnya konsentrasi E per satuan waktu 23. Kecepatan reaksi dari suatu dinotasi sebagai berikut :

𝑣 = ^−∆[𝐴]_{∆𝑡 ; 𝑣 =} ^−∆[𝐵]_{∆𝑡 ; 𝑣 =} ^+∆[𝐶]_∆𝑡 A. C(g)+ D(g) —> A(g)+ B(g) B. A(g)+ C(g) —> B(g)+ D(g) C. A(g)+ B(g) —> C(g)+ D(g) D. C(g)+ B(g) —> A(g)+ D(g) E. B(g)+ D(g) —> A(g)+ C(g) 24. Reaksi: 1 2𝑁₂ +3 2𝐻₂ NH3

Kecepatan reaksi berdasarkan 𝑁₂ dinyatakan sebagai rN dan berdasarkan 𝐻₂ dinyatakan rH, maka: A. rN = rH D. rN = 2 3 ^rH B. rN = 1 2 ^{rH E. rN =} 3 4 ^rH C. rN = 1 3 ^rH 25. Untuk reaksi : 2 N2O5(g) 4 NO2(g) + O2(g)

maka kecepatan pembentukan dapat dinyata-kan oleh persamaan; A.vO2 = vN2O5 B. vO2 = 2vN2O5 C. vO2 = 1 2^vN2O5 D.vO2 = vNO2 E. vO2 = 1 2^vNO2

26. Jika kecepatan penguraian gas NO2 mejadi gas NO dan gas O2 adalah 1,4 x 10−3 𝑀/𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡 maka kecepatan pembentukan gas NO adalah mol/L.menit:

101 A.1,4 x 10−3 B. 1,4 x 10−4 C. 7,0 x 10−3 D.7,0 x 10−4 E. 14,0 x 10−4

27. Untuk reaksi : N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) grafik yang benar untuk menyatakan reaksi di atas adalah:

A.

B.

C.

D.

E.

28. Faktor-faktor di bawah ini yang mempengaruhi kecepatan reaksi, kecuali A.Suhu

B. Luas permukaan C. Katalisator

D.Konsentrasi pereaksi E. Konsentrasi hasil reaksi

102 29. Suatu reaksi adalah sebagai berikut:

Mg(s) + HCl(aq) MgCl2(aq) + H2(g)

Gas H2 semakin cepat terbentuk jika logam magnesium dalam bentuk A.Bongkahan

B. lempengan C. Serbuk halus

D.Butiran sebesar pasir E. Butiran sebesar kerikil

30. Dari data berikut ini reaksi yang paling cepat berlangsung adalah: A.20 mL HCl 0,1 M + 20 mL Na2S2O3 0,2 M pada suhu 40°C

B. 20 mL HCl 0,1 M + 20 mL Na2S2O3 0,2 N + 20 mL air pada suhu 40°C C. 20 mL HCl 0,1 M + 20 mL Na2S2O3 0,2 M pada suhu 30°C

D.20 mL HCl 0,1 M + 20 mL Na2S2O3 0,1 M pada suhu 30°C

E. 20mL HCl 0,1 M + 20 mL Na2S2O3 0,1 m + 10 mL air pada suhu 30°C 31. Faktor-faktor berikut akan memperbesar kecepatan reaksi, kecuali:

A.Pada suhu tetap ditambah suatu katalisator B. Suhu dinaikan

C. Pada suhu tetap tekanan diperbesar D.Pada suhu tetap volume diperbesar

E. Pada suhu tetap ditambah zat pereaksi lebih banyak 32.Data hasil perolehan: A+ B C sebagai berikut:

No Bentuk Zat A Konsentrasi B (mol/L) Suhu (oC) Waktu (det)

1 Serbuk 0,1 25 2

2 Larutan 0,1 25 3

3 Kepingan 0,1 25 3

4 Larutan 0,2 25 1,5

5 Larutan 0,1 35 1,5

33. Pada percobaan 1dan 3, kecepatan reaksi dipengaruhi oleh: A.Konsentrasi

B. Sifat zat C. Luas D.Katalis E. Suhu

103 34. Sejumlah zat tertentu HCl direaksikan den-gan logam Zn akan dihasilkan H2 dan

garam. Percobaan manakah yang berlangsung paling cepat pada konsentrasi HCl yang berbeda di bawah ini?

A.0,1 M B. 0,2 M C. 0,3 M D.0,4 M E. 0,5 M

35. Diketahui kondisi zat yang bereaksi: 1. Serbuk seng + HCl 0,1 M

2. Lempeng seng + HCl 0,1 M 3. Serbuk seng + HCl 0,5 M 4. Butiran seng + HCl 0,5 M 5. Lempeng seng + HCl 0,5 M

Dari kondisi tersebut, reaksi yang paling cepat adalah:

A.1 D. 4

B. 2 E. 5

C. 3

36. Kenaikan suhu akan mempercepat kecepatan reaksi karena ....

A.Kenaikan suhu akan menaikkan energi pengaktifan zat yang bereaksi B. Kenaikan suhu akan memperbesar konsentrasi zat yang bereaksi C. Kenaikan suhu akan memperbesar energi kinetik molekul pereaksi D.Kenaikan suhu akan memperbesar tekanan

E. Kenaikan suhu akan memperbesar luas permukaan

37. Pernyataan yang sesuai tentang konsep teori tumbukan tentang kecepatan reaksi adalah :

A.Setiap tumbukan antara pereaksi akan menghasilkan reaksi

B. Tumbukan yang berlangsung pada suhu tinggi akan menghasilkan reaksi C. Tekanan tidak mempengaruhi kecepatan reaksi

D.Hanya tumbukan antara pereaksi yang memiliki Ek > Ea dan posisi yang efektif pada waktu tumbukan akan menghasilkan reaksi

104 38. Jika pada suhu tertentu kecepatan peruraian N2O5 menjadi NO2 dan O2 adalah 2,5 x

10−6 _mol 𝐿−1𝑠−1 _{, kecepatan pembentukan NO}

2 adalah: (A) 1,3 x 10−6 _mol 𝐿−1𝑠−1 (B) 2,5 x 10−6 _mol 𝐿−1𝑠−1 (C) 3,9 x 10−6 _mol 𝐿−1𝑠−1 (D) 5,0 x 10−6 _mol 𝐿−1𝑠−1 (E) 6,2 x 10−6 _mol 𝐿−1𝑠−1

39. Dari suatu reaksi A + B  zat hasil. Dari beberapa percobaan dihasilkan data

sebagai berikut:

[A] (mol/L) [B] (mol/L) Suhu (oC) Waktu (detik)

0,1 0,2 20 64

0,1 0,2 30 32

0,1 0,2 40 16

Pada suhu 70°C waktu reaksinya adalah: A.2 detik

B. 4 detik C. 6 detik D.8 detik E. 10 detik

40. Setiap kenaikan 10°C kecepatan reaksi, meningkat dua kali semula. Jika pada suhu 23°C kecepatan reaksinya 0,25 M/det, pada suhu 53°C kecepatan reaksinya menjadi: A.0,75 M/det

B. 1,50 M/det C. 2,00 M/det D.4,00 M/det E. 6,00 M/det

41. Bila suatu reaksi dinaikkan 10°C, maka kecepatan reaksinya dua kali lebih besar. Kalau pada suhu t °C reaksi berlangsung 4 menit pada suhu (t + 30)°C reaksi akan berlangsung selama? A.32 menit B. 16 menit C. 8 menit D.1/2 menit E. 1/4 menit

105 42. Kecepatan reaksi suatu reaksi bertambah dua kali lipat untuk tiap kenaikan 10°C.

Berapa kali lebih cepat reaksi tersebut akan berlang-sung pada suhu 80°C dibanding 20°C? A.256 kali B. 160 kali C. 64 kali D.32 kali E. 16 kali

43. Gambar berikut adalah grafik untuk reaksi A B. Manakah yang menyatakan energi aktivasi (Ea) reaksi tanpa katalis?

A.b - a D. c - a

B. c E. c - d

C. b - c

44. Diketahui reaksi peruraian hidrogen peroksida (H2O2) sebagai berikut: H2O2 + 𝐼−−→ 𝐻₂𝑂 + 𝐼𝑂−

𝐼𝑂− _{+ H2O2} 𝐻₂𝑂 + 𝑂₂+ 𝐼−

Reaksi di atas berlangsung cepat setelah penambahan katalis. Katalisator yang dimaksud adalah

A. H2O2 D. H2O2 dan 𝐻₂𝑂

B. 𝐼− _E. 𝐼− 𝑑𝑎𝑛𝐼𝑂−

C. 𝐼𝑂−

45. Besar energi aktivasi untuk kebalikan reaksi: N2O4(g) 2NO2(g)

Jika diberikan data ∆𝐻 = +54,0 𝑘𝐽 dan Ea = +57,2 kJ adalah:

A.-54,0 kJ D. +60,2 kJ

B. +3,2 kJ E. +111,2 kJ

106