Contoh Soal Laju Reaksi & Pembahasannya

Materi: kimia
Laju reaksi itu dapat dinyatakan sebagai satu per koefisien dari laju masing-masing komponen atau zat-zat yang terlibat dalam reaksi kimia. Koefisien tersebut diperoleh setelah persamaan reaksi setara. Laju reaksi tiap-tiap komponen tersebut merupakan perubahan konsentrasinya setiap satuan waktu. Bila tinjauan laju reaksi dari pereaksi maka disebut laju pengurangan konsentrasi (diberi tanda minus), bila ditinjau dari hasil reaksi maka disebut laju pertambahan/peningkatan konsentrasi (diberi tanda plus).

Misal untuk laju reaksi dalam konsentrasi reaktan dan produk untuk reaksi:
2N₂O₅(g) → 4NO₂(g) + O₂(g) adalah

$r = -\dfrac{1}{2} \dfrac{\Delta[N_2O_5]}{\Delta t} =+\dfrac{1}{4} \dfrac{\Delta[NO_2]}{\Delta t} = +\dfrac{\Delta[O_2]}{\Delta t}$

$r$ = laju reaksi secara keseluruhan,
$- \dfrac{\Delta[N_2O_5]}{\Delta t}$ = laju pengurangan konsentrasi N₂O₅(g) persatuan waktu
$+ \dfrac{\Delta[NO_2]}{\Delta t}$ = laju pertambahan konsentrasi NO₂(g)  persatuan waktu
$+\dfrac{\Delta[O_2]}{\Delta t}$ = laju pertambahan konsentrasi O₂(g)  persatuan waktu

Tinjauan perpasang zat dalam reaksi dapat dituliskan:
Perbandingan laju pengurangan N₂O₅(g)  terhadap laju pertambahan NO₂(g)
$-\dfrac{1}{2} \dfrac{\Delta[N_2O_5]}{\Delta t} =+\dfrac{1}{4} \dfrac{\Delta[NO_2]}{\Delta t}$

→ $-2 \dfrac{\Delta[N_2O_5]}{\Delta t} =+ \dfrac{\Delta[NO_2]}{\Delta t}$

Perbandingan laju pengurangan N₂O₅(g)  terhadap laju pertambahan O₂(g)
$-\dfrac{1}{2} \dfrac{\Delta[N_2O_5]}{\Delta t} = +\dfrac{\Delta[O_2]}{\Delta t}$

→$-\dfrac{\Delta[N_2O_5]}{\Delta t} = +2\dfrac{\Delta[O_2]}{\Delta t}$

Perbandingan laju pertambahan NO₂(g)  terhadap laju pertambahan O₂(g)
$+\dfrac{1}{4} \dfrac{\Delta[NO_2]}{\Delta t} = +\dfrac{\Delta[O_2]}{\Delta t}$

$+ \dfrac{\Delta[NO_2]}{\Delta t} = +4\dfrac{\Delta[O_2]}{\Delta t}$

---

Soal #1:
Reaksi penguraian gas N₂O₅ dalam larutan karbon tetraklorida (CCl₄ ) telah dipelajari pada temperatur 320 K dengan mengamati konsentrasi gas N₂O₅ dalam larutan. Konsentrasi awal N₂O₅ adalah 2,50 M dan setelah 160 menit berkurang menjadi 2,10 M. Reaksi berlangsung seperti reaksi berikut. 2N₂O₅(g) → 4NO₂(g) + O₂(g).
a. Hitunglah laju reaksi rata-rata reaksi tersebut dalam satuan waktu jam, menit dan detik.
b. Berapakah laju pembentukan gas NO₂ dan O₂ selama waktu tersebut?

Penyelesaian Soal #1:
$r = -\dfrac{1}{2} \dfrac{\Delta[N_2O_5]}{\Delta t} =+\dfrac{1}{4} \dfrac{\Delta[NO_2]}{\Delta t} = +\dfrac{\Delta[O_2]}{\Delta t}$

$r = \dfrac{1}{2} \dfrac{\Delta[N_2O_5]}{\Delta t}$

$r=\dfrac{1}{2} [\dfrac{2,50-2,10}{160}]$

$r=\dfrac{1}{2} [\dfrac{0,40}{160}]$

$r=\dfrac{1}{2} \times 0,0025~M~L^{-1}~menit^{-1}$

$r=0,00125~M~L^{-1}~menit^{-1}$

$r=1,25\times 10^{-3}~M~L^{-1}~menit^{-1}$

Konversi ke dalam satuan per jam:
$r=1,25\times 10^{-3}~M~L^{-1}~menit^{-1} \times \dfrac{60~menit}{jam}$
$r=7,5\times 10^{-2}~M~L^{-1}~jam^{-1}$

Konversi ke dalam satuan per detik:
$r=1,25\times 10^{-3}~M~L^{-1}~menit^{-1} \times \dfrac{1~menit}{60~detik}$
$r=2,083\times 10^{-5}~M~L^{-1}~detik^{-1}$

Laju pembentukan gas NO₂ 
Perbandingan laju pengurangan N₂O₅(g)  terhadap laju pertambahan NO₂(g)
$+\dfrac{1}{4} \dfrac{\Delta[NO_2]}{\Delta t} = -\dfrac{1}{2} \dfrac{\Delta[N_2O_5]}{\Delta t}$

Ingat tanda plus dan minus itu hanya sebagai penanda jadi dalam proses hitung perbandingan itu boleh ditiadakan.

→ $\dfrac{\Delta[NO_2]}{\Delta t} = 2 \dfrac{\Delta[N_2O_5]}{\Delta t}$

→ $\dfrac{\Delta[NO_2]}{\Delta t}=2 [\dfrac{2,50-2,10}{160}]$

→ $\dfrac{\Delta[NO_2]}{\Delta t}= 2 [\dfrac{0,40}{160}]$

→ $\dfrac{\Delta[NO_2]}{\Delta t}= 2 \times 0,0025 ~M~L^{-1}~menit^{-1}$

→ $\dfrac{\Delta[NO_2]}{\Delta t}= 0,005 ~M~L^{-1}~menit^{-1}$

→ $\dfrac{\Delta[NO_2]}{\Delta t}= 5 \times 10^{-3}~M~L^{-1}~menit^{-1}$

Laju pembentukan gas O₂ 
Perbandingan laju pengurangan N₂O₅(g)  terhadap laju pertambahan O₂(g)
$+\dfrac{\Delta[O_2]}{\Delta t}= -\dfrac{1}{2} \dfrac{\Delta[N_2O_5]}{\Delta t}$

Ingat tanda plus dan minus itu hanya sebagai penanda jadi dalam proses hitung perbandingan itu boleh ditiadakan.

$\dfrac{\Delta[O_2]}{\Delta t}= \dfrac{1}{2} \dfrac{\Delta[N_2O_5]}{\Delta t}$

$\dfrac{\Delta[O_2]}{\Delta t}= \dfrac{1}{2} \times 0,0025 \times 10^{-3}~M~L^{-1}~menit^{-1}$

$\dfrac{\Delta[O_2]}{\Delta t}= 0,00125~M~L^{-1}~menit^{-1}$

$\dfrac{\Delta[O_2]}{\Delta t}= 1,25\times 10^{-3}~M~L^{-1}~menit^{-1}$

---

Soal #2
Konsentrasi suatu reaktan berubah dari 0,05 M ke 0,03 M selama 20 menit. Hitunglah laju reaksi rata-rata-rata dengan menggunakan satuan waktu menit dan detik.

Penyelesaian Soal #2:
$r=\dfrac{-\Delta[R]}{\Delta t}$

$r=\dfrac{-[0,03-0,05]}{20}$

$r=\dfrac{0,02}{20}$
$r=0,001~M~menit^{-1}$
$r=1 \times 10^{-3}~M~menit^{-1}$

Konversi ke satuan detik:
$r=1 \times 10^{-3}~M~menit^{-1} \times \dfrac{1~menit}{60~detik}$
$r=1,67 \times 10^{-5}~M~detik^{-1}$

---

Soal #3
Dalam reaksi 5Br^–(aq) + BrO₃^– + 6H⁺(aq) → 3Br₂(aq) + 2H₂O(l)
Tentukan ungkapan laju hilangnya ion Br^– terhadap laju pembentukan Br₂

Penyelesaian Soal #3:
r = 1/5 laju hilangnya Br^– = 1/3 × laju pembentukan Br₂
laju hilangnya Br^– = 5/3 × laju pembentukan Br₂
laju hilangnya Br^– = 5/3 × $\dfrac{\Delta[Br_2]}{\Delta t}$

---

Soal #4
Manakah ungkapan laju reaksi yang benar dari persamaan reaksi:
N₂ + 3H₂ → 2NH₃

a. $\dfrac{\Delta [N_2]}{\Delta t} = 3\dfrac{\Delta H_2}{\Delta t}$

b. $-\dfrac{\Delta [N_2]}{\Delta t} = +\dfrac{1}{3}\dfrac{\Delta H_2}{\Delta t}$

c. $-\dfrac{2}{3}\dfrac{\Delta [H_2]}{\Delta t} = +\dfrac{\Delta NH_3}{\Delta t}$

d. $-3\dfrac{\Delta [H_2]}{\Delta t} = 2\dfrac{\Delta NH_3}{\Delta t}$

e. tidak satupun yang benar dari 4 opsi yang diberikan

Penyelesaian Soal #4:

$r = -\dfrac{\Delta [N_2]}{\Delta t} = -\dfrac{1}{3}\dfrac{\Delta H_2}{\Delta t}=+\dfrac{1}{2}\dfrac{\Delta NH_3}{\Delta t}$

$-\dfrac{\Delta [N_2]}{\Delta t} = -\dfrac{1}{3}\dfrac{\Delta H_2}{\Delta t}$
atau $-3\dfrac{\Delta [N_2]}{\Delta t} = -\dfrac{\Delta H_2}{\Delta t}$


$-\dfrac{\Delta [N_2]}{\Delta t} = +\dfrac{1}{2}\dfrac{\Delta NH_3}{\Delta t}$
atau $-2\dfrac{\Delta [N_2]}{\Delta t} = +\dfrac{\Delta NH_3}{\Delta t}$


$-\dfrac{1}{3}\dfrac{\Delta H_2}{\Delta t}=+\dfrac{1}{2}\dfrac{\Delta NH_3}{\Delta t}$

atau $-\dfrac{2}{3}\dfrac{\Delta H_2}{\Delta t}=+\dfrac{\Delta NH_3}{\Delta t}$

atau $-\dfrac{\Delta H_2}{\Delta t}=+\dfrac{3}{2}\dfrac{\Delta NH_3}{\Delta t}$

Jawaban yang tepat adalah C.