Contoh Soal dan Pembahasan Kesetimbangan Kimia

Contoh soal dan pembahasan tentang kesetimbangan kimia SMA kelas 11 IPA.  Tetapan kesetimbangan berdasarkan konsentrasi dan tekanan parsial gas.

Soal No. 1
Tentukan persamaan tetapan kesetimbangan (K_c) dari sistem kesetimbangan berikut ini:

Pembahasan
Perhatikan rumus untuk kesetimbangan kimia berikut ini: Sehingga



Soal No. 2
Dalam suatu ruang 1 liter pada suhu T°C terdapat dalam keadaan setimbang 2 mol NH₃, 1 mol O₂, dan 2 mol H₂ menurut persamaan reaksi:



Tentukan harga tetapan kesetimbangan K_c pada suhu tersebut!

Pembahasan
Tetapan kesetimbangan reaksi di atas



Karena volumnya adalah satu liter, maka konsentrasinya tinggal masukkan molnya masing-masing.

Soal No. 3
Diketahui suatu reaksi kesetimbangan



Pada kondisi awal di dalam bejana satu liter terdapat 2 mol A dan 2 mol B. Jika dalam kesetimbangan terdapat 0,5 mol A, maka tetapan kesetimbangannya adalah....
A. 4,0
B. 2,4
C. 2,0
D. 1,2
E. 0,6
(umptn 1992)

Pembahasan
Saat kesetimbangan terdapat 0,5 mol dari awalnya 2 mol, sehingga A yang bereaksi adalah 1,5 mol. Gunakan untuk menentukan mol-mol yang lain saat kesetimbangan.



Sehingga tetapan kesetimbangan



Soal No. 4
Dalam wadah 1 liter terjadi reaksi kesetimbangan



dengan harga Kc = 0,5 pada suhu tertentu. Konsentrasi I₂ yang diperlukan agar saat kesetimbangan terdapat P M H₂ dan Q M HI adalah....
A. ^0,5(P) / _(Q)²
B. ^(Q)2/_{0,5 (P)} 
C. ^(Q)/_{0,5 (P)} 
D. ^(Q)2/_(P) 
E. ^{0,5 (Q)2}/_(P) 
(UN 2012)


Pembahasan
Tetapan kesetimbangan untuk reaksi di atas



Masukkan datanya sehingga

Soal No.5
Harga tetapan setimbangan (Kc) untuk reaksi:

Al³⁺ (aq) + 3H₂O (l) ↔ Al(OH)³ (s) + 3H⁺ (aq)

Ditentukan oleh persamaan....

(UN Kimia 2011 Paket 54)


Pembahasan
Diingat:
"Yang dimasukkan ke rumus Kc adalah gas (g) dan larutan (aq)"

Jadi padatan (s) dan cairan (l) tidak dimasukkan.

Dari soal di atas yang dimasukkan hanyalah Al³⁺ karena (aq) dan H⁺ karena (aq).

Soal No. 6
HBr sejumlah 0,1 mol dimasukkan ke dalam labu satu liter dan terurai menurut reaksi



Jika Br₂ yang terbentuk 0,015 mol maka tetapan kesetimbangannya sama dengan....
A. 1,6 × 10⁻²
B. 4,6 × 10⁻²
C. 2,5 × 10⁻¹
D. 3,2 × 10⁻¹
E. 7,5 × 10⁻¹
(UMPTN 1996)

Pembahasan
Tentukan dulu jumlah mol saat kesetimbangan, dari mol Br₂ yang diketahui



Karena volume adalah 1 liter, maka konsentrasinya tidak masalah, langsung bisa masukkan data, sehingga tetapan kesetimbangan reaksi di atas dengan demikian adalah

Soal No. 7
Dalam ruang 5 liter direaksikan 0,5 mol N₂ dengan 0,4 mol gas O₂ menurut reaksi:

N₂ (g) + O₂ (g) ↔ 2NO (g)

Setelah tercapai keadaan setimbang terbentuk 0,2 mol gas NO. Harga K_c adalah.....
A. 1/2
B. 1/3
C. 1/4
D. 1/5
E. 2/5
(Ebtanas 2001)

Pembahasan
Cari mol-mol lain saat kesetimbangan dari molnya gas NO yang diketahui:

                       N₂ (g)   +   O₂  (g)  ↔     2NO (g)
mol awal          0,5 mol        0,4 mol            -
mol reaksi        0,1 mol         0,1 mol        0,2 mol
_______________________________________
mol setimbang  0,4 mol        0,3 mol          0,2 mol

Konsentrasi saat setimbang:
[N₂] = 0,4/5
[O₂] = 0,3/5
[NO] = 0,2/5

Sehingga tetapan kesetimbangan:

Soal No. 8
Gas N₂ bereaksi dengan gas H₂ pada suhu 30° membentuk gas NH₃. Pada keadaan setimbang, tekanan parsial gas H₂ = 1/4 atm, gas N₂ = 1/12 atm dan gas NH₃ = 1/4 atm. Tentukan tetapan kesetimbangan Kp pada suhu tersebut!

Pembahasan
Kp adalah tetapan kesetimbangan berdasarkan tekanan parsial gas.

Untuk reaksi:

m A (g) + n B (g) ↔ r C (g) + s D (g)

Tetapan kesetimbangan Kp adalah:



Jangan lupa yang masuk rumus Kp hanya fase gas (g) saja.

Kembali ke soal:

N₂ (g) + 3H₂ (g) ↔ 2NH₃ (g)

Dengan data:
P_N2 = 1/2 atm
P_H2 = 1/4 atm
P_NH3 = 1/4 atm

Sehingga tetapan kesetimbangan Kp



Soal No. 9
PCl₅ dapat terdekomposisi menjadi PCl₃ dan Cl₂ membentuk reaksi kesetimbangan

PCl₅ (g) ↔ PCl₃ (g) + Cl₂ (g)

Jika pada suhu 250°C harga Kp untuk reaksi tersebut adalah 2 dan PCl₅ terdisosiasi sebanyak 10%, tentukan tekanan total sistem!

Pembahasan
Terdisosiasi 10% artinya jumlah mol zat yang terurai atau bereaksi adalah 10% atau 0,1 dari jumlah mol mula-mula.
Misalkan jumlah mol PCl₅ mula-mula adalah a, maka yang bereaksi adalah 0,1 a.

Reaksi:

PCl₅ (g) ↔ PCl₃ (g) + Cl₂ (g)

Jumlah mol-mol gas saat setimbang:



Tekanan parsial masing-masing gas:



Dari rumus Kp



Masukkan data



Soal No. 10
Pada suhu tertentu terjadi reaksi kesetimbangan

N₂ (g) + 3H₂ (g) ↔ 2NH₃ (g)

Pada keadaan setimbang terdapat tekanan parsial gas H₂ = x atm dan gas NH₃ = y atm. Jika harga Kp = 54, tekanan parsial gas N₂ adalah....
A. 54 ⋅ (y)² / (x)³
B. (y)² / (x)³ ⋅ 54
C. (y)² / (x)³
D. (x)³ / (y)²
E. 54 ⋅ (y)² / (x)
(Kesetimbangan - un 2012)

Pembahasan
Reaksi:

N₂ (g) + 3H₂ (g) ↔ 2NH₃ (g)



Soal No. 11
Harga Kp untuk reaksi kesetimbangan

2X (g) ↔ 3Y (g)

pada suhu tertentu adalah ¹/₈. Jika tekanan parsial Y pada keadaan setimbang adalah 2 atm, tentukan tekanan parsial X!

Pembahasan
Reaksi

2X (g) ↔ 3Y (g)

Tetapan kesetimbangan Kp untuk reaksi di atas

Soal No.12
Pada reaksi kesetimbangan:

2NH₃ (g) ↔ N₂ (g) + 3H₂ (g)

pada suhu 27°C mempunyai harga Kp = 2,46 atm. Maka harga Kc reaksi tersebut adalah....(R = 0.082 L.atm.mol^-1K^-1)


Pembahasan
Hubungan tetapan kesetimbangan Kc dan tetapan kesetimbangan Kp sebagai berikut:



dimana
T = suhu dalam kelvin (K)
Δn = jumlah koefisian ruas kanan − jumlah koefisien ruas kiri

Data:
T =27°C = 300 K
Δn = (1 + 3) − 2 = 2
R = 0.082 L.atm.mol^-1K^-1
Kp = 2,46 atm

Sehingga:

Soal-soal tentang pergeseran kesetimbangan silakan dibuka di artikel lain yang berjudul Pergeseran Kesetimbangan Kimia.