Contoh soal tetapan kesetimbangan parsial Kp dan pembahasannya

Rumus Kp

Tetapan kesetimbangan parsial gas atau Kp adalah hasil kali tekanan parsial gas-gas hasil reaksi dibagi dengan hasil kali tekanan parsial gas-gas pereaksi, masing-masing tekanan parsial gas dipangkatkan koefisiennya menurut persamaan reaksi:
m A (g) + n B (g) ⇄ p C (g) + q D (g)
Maka rumus Kp sebagai berikut:

Kp =

[PC]p [PD]q

[PA]m [PB]n

[PA / B / C / D] =

mol A / B / C / D

mol total

x Ptotal

Keterangan:

• Kp = tetapan kesetimbangan tekanan gas
• P_{A / B / C / D} = tekanan parsial gas A, B, C, dan D (atm)
• P_total = tekanan total (atm)

Hubungan antara Kc dengan Kp

a M (g) + b N (g) ⇄ c R (g) + d S (g)
Hubungan Kc dengan Kc reaksi diatas ditentukan berdasarkan rumus sebagai berikut:
Kp = Kc (R T)(c + d) – (a + b)

Keterangan:

• Kp = tetapan kesetimbangan tekanan gas (atm)
• Kc = tetapan kesetimbangan konsentrasi (atm)
• c + d = jumlah koefisien kanan
• a + b = jumlah koefisien kiri
• R = tetapan gas (0,082 L.atm/mol.K)
• T = suhu mutlak (K)

Contoh soal dan pembahasan

Contoh soal 1

Diketahui reaksi kesetimbangan:
2 ICl (g) ⇄ I₂ (g) + Cl₂ (g)
Satu mol ICl terurai dalam ruang 5 liter. Bila Kc = 0,25, tentukan:

1. Mol I2 dan mol Cl2 yang terbentuk
2. Kp bila P_total = 2 atm.

Pembahasan

Misalkan mol yang bereaksi adalah x, maka diperoleh:

Untuk menentukan x kita gunakan rumus Kc sebagai berikut:

Kc =

[I2] [Cl2]

[ICl]2

[ICl] =

n

V

=

1 – 2x

5

[I2] =

x

5

[Cl2] =

x

5

0,25 =

x/5 . x/5

{(1 – 2x)/5}2

=

(x/5)2

{(1 – 2x)/5}2

x/5

(1 – 2x)/5

= √ 0,25   = 0,5
x = (1 – 2x) 0,5 = 0,5 – x
x + x = 0,5
2 x = 0,5
x =

0,5

2

= 0,25

Jadi mol I2 dan Cl2 yang terbentuk sebesar 0,25 mol. Cara menghitung Kp sebagai berikut:

Mol total (jumlah mol setimbang) = (1 – 2x) + x + x = (1 – 2 . 0,25) + 0,25 + 0,25 = 1
P ICl =

mol ICl

mol total

x Ptotal =

0,5

1

x 2 atm = 1 atm
P I2 =

0,25

1

x 2 = 0,5 atm
P Cl2 =

0,25

1

x 2 = 0,5 atm
Kp =

[P I2] [P Cl2]

[P ICl]2

=

0,5 x 0,5

12

= 0,25

Jadi Kp sebesar 0,25.

---

Contoh soal 2

Dalam suatu ruang dicampur 5 mol PCl3 dan 5 mol Cl2 menurut reaksi:
PCl3 (g) + Cl2 (g) ⇄ PCl5 (g)
Setelah gas Cl2 bereaksi 20% tercapai kesetimbangan. Bila P_total = 3 atm maka hitunglah tetapan kesetimbangan Kp.

Pembahasan

Gas Cl2 bereaksi 20% artinya jumlah mol yang bereaksi = 0,2 x 5 = 1 mol.

Mol total (jumlah mol setimbang) = 4 + 4 + 1 = 9.

P Cl3 =

mol PCl3

mol total

x Ptotal =

4

9

x 3 atm = 4/3 atm
P CI2 =

4

9

x 3 atm = 4/3 atm
P PCl5 =

1

9

x 3 atm = 1/3 atm
Kp =

[P PCI5]

[P PCl3] [P Cl2]

=

1/3

4/3 x 4/3

= 3/16

Jadi nilai Kp = 3/16.

---

Contoh soal 3

Dalam ruang 1 liter dicampur 4 mol zat A dan 5 mol zat B. Reaksi kesetimbangan:
A (g) + 2 B (g) ⇄ C (g)
Jika pada saat setimbang diperoleh 2 mol C dan tekanan total 10 atm, maka hitunglah nilai Kp.

Pembahasan

Pada saat setimbang diperoleh 2 mol C itu artinya C yang bereaksi = 2 mol. Sedangkan mol yang bereaksi untuk zat A dan B disesuaikan dengan koefisien reaksinya.

Mol total (jumlah mol setimbang) = 2 + 1 + 2 = 5

P A =

mol A

mol total

x Ptotal =

2

5

x 10 atm = 4 atm
P B =

1

5

x 10 atm = 2 atm
P C =

2

5

x 10 atm = 4 atm
Kp =

[P C]

[P A] [P B]2

=

4

4 x 22

= 1/4 = 0,25

---

Contoh soal 4

Zat 2AB terurai menurut reaksi:
2AB (g) ⇄ 2 A (g) + B2 (g) Kc = 2,5 x 10^-2
Tentukan Kp pada suhu 27°C (R = 0,082 L.atm/mol.K).

Pembahasan

Pada soal ini diketahui:

• Koefisien pereaksi (a) = 2
• koefisien hasil reaksi (b + c) = 2 + 1 = 3
• Kc = 2,5 x 10^-2
• T = (27 + 273) K = 300 K
• R = 0,082 L.atm/mol.k

Cara menjawab soal ini kita gunakan rumus hubungan Kc dengan Kp sebagai berikut:

Kp = Kc (R T)^{(b + c) – a}
Kp = 2,5 x 10^-2 (0,082 . 300)^{3 – 2} = 61,5 x 10^-2

---

Contoh soal 5

Dalam ruang 1 liter, 5 mol gas CCl4 terurai 60% menurut reaksi:
CCl4 (g) ⇄ C (s) + 2 Cl2 (g)
Tentukan besar Kc dan Kp pada suhu 25 °C (R = 0,082 L.atm/mol.K)

Pembahasan

Gas CCl4 terurai 60% berarti mol yang bereaksi sebanyak 5 x 0,6 = 3 mol.

[CCl4] =

n

V

=

2

1

= 2
[Cl2] =

6

1

= 6
Kc =

[Cl2]2

[CCl4]

=

62

2

= 18

[C] tidak dihitung karena padat sehingga tidak mempengaruhi tekanan gas. Untuk menghitung Kp sebagai berikut:

Kp = Kc (R T)^{2 – 1}
Kp = 18 (0,082 . 298)¹ = 440

---

Contoh soal 6

Dalam ruang 5 liter dan tekanan ruang 0,4 atm terdapat reaksi kesetimbangan:
2 NO (g) + O2 (g) ⇄ N2O4 (g)
Jika 0,2 mol gas NO dicampur dengan 0,2 mol gas O2, saat setimbang terdapat 0,05 mol N2O4. Tentukan harga Kc dan Kp.

Pembahasan

Pada saat setimbang terdapat 0,05 mol N2O4 artinya N2O4 yang bereaksi = 0,05. Sedangkan NO dan O2 yang bereaksi disesuaikan dengan koefisien reaksi.

[NO] =

n

V

=

0,1

5

= 0,02
[O2] =

0,15

5

= 0,03
[N2O4] =

0,05

5

= 0,01
Kc =

[N2O4]

[NO]2 [O2]

=

0,01

(0,02)2 x 0,03

= 833,33

Jadi harga Kc = 833,33. Cara mencari Kp sebagai berikut:

P NO =

mol NO

mol total

x Ptotal =

0,1

0,3

x 0,4 atm = 4/30 = 2/15 atm
P O2 =

0,15

0,3

x 0,4 atm = 0,8 atm
P N2O3 =

0,05

0,3

x 0,4 atm = 2/30 atm = 1/15 atm
Kp =

[P N2O4]

[P NO]2 [P O2]

=

1/15

(2/15)2 . 0,8

= 46,875

Daftar Pustaka

---

Utami, Budi. Kimia Untuk SMA/MA Kelas XI Program Ilmu Alam. Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta, 2009.