Brilio.net - Memahami materi laju reaksi seringkali menjadi tantangan bagi banyak siswa, terutama saat dihadapkan pada berbagai konsep rumit yang melibatkan persamaan kimia. Laju reaksi, yang berkaitan dengan kecepatan suatu reaksi kimia berlangsung membutuhkan pemahaman yang mendalam tentang faktor-faktor yang mempengaruhinya, seperti konsentrasi, suhu, dan katalis.

Melalui contoh soal laju reaksi beserta pembahasannya, siswa dapat lebih mudah menguasai konsep ini lalu mengaplikasikannya dengan tepat. Penyajian contoh soal laju reaksi yang jelas dan sistematis akan membantu siswa dalam melihat cara menghitung laju reaksi dengan benar.

Pembahasan dari soal-soal ini juga berfungsi sebagai panduan untuk memecahkan masalah laju reaksi, yang seringkali dianggap rumit oleh sebagian besar pelajar. Melalui pendekatan yang praktis dan terstruktur, pemahaman konsep laju reaksi dapat ditingkatkan secara signifikan.

Bisa dibilang, pembelajaran yang berfokus pada pemecahan soal secara sistematis akan menumbuhkan keterampilan analitis. Tanpa menunggu lama lagi, yuk simak ulasan lengkap contoh soal laju reaksi beserta pembahasannya yang disadur brilio.net dari berbagai sumber, Kamis (15/8).

Definisi laju reaksi.

foto: freepik.com

Laju reaksi merupakan ukuran seberapa cepat suatu reaksi kimia berlangsung, yaitu perubahan konsentrasi reaktan atau produk per satuan waktu. Laju reaksi sering diekspresikan dalam satuan mol/L/s atau molaritas per detik.

Laju ini dipengaruhi oleh beberapa faktor, seperti konsentrasi reaktan, suhu, tekanan, dan keberadaan katalis. Dengan memahami faktor-faktor ini, kita dapat memprediksi sekaligus mengontrol kecepatan reaksi kimia dalam berbagai proses industri maupun laboratorium.

Ada beberapa cara untuk menentukan laju reaksi, salah satunya adalah melalui persamaan laju yang dapat dijelaskan menggunakan hukum laju. Hukum laju menyatakan hubungan matematis antara laju reaksi dengan konsentrasi reaktan.

Secara matematis, laju reaksi dapat dinyatakan dalam bentuk persamaan laju sebagai berikut:

v = k[A]^m[B]^n

di mana:

- v adalah laju reaksi,
- k adalah konstanta laju reaksi,
- [A] dan [B] adalah konsentrasi reaktan,
- m dan n adalah orde reaksi terhadap masing-masing reaktan.

Orde reaksi, yaitu nilai m dan n , menunjukkan bagaimana perubahan konsentrasi reaktan memengaruhi laju reaksi. Jika orde reaksi lebih tinggi, perubahan konsentrasi reaktan memiliki pengaruh lebih besar pada laju reaksi.

Selain itu, suhu juga berperan penting dalam memengaruhi laju reaksi, yang dapat dijelaskan dengan persamaan Arrhenius:

k = A . e^{-{E_a}/{RT}

di mana:

- k adalah konstanta laju,
- A adalah faktor frekuensi,
- E_a adalah energi aktivasi,
- R adalah konstanta gas (8.314 J/mol·K),
- T adalah suhu dalam Kelvin.

Persamaan Arrhenius menggambarkan bahwa semakin tinggi suhu, semakin besar konstanta laju k , yang berarti reaksi berjalan lebih cepat. Energi aktivasi E_a adalah energi minimum yang diperlukan agar partikel dapat bereaksi, dan ini mempengaruhi kecepatan reaksi kimia.

Contoh soal laju reaksi beserta kunci dan pembahasannya

foto: freepik.com

1. Soal:
Reaksi A + B → C memiliki persamaan laju v = k[A][B]². Jika konsentrasi A dinaikkan 2 kali dan konsentrasi B dinaikkan 3 kali, berapa kali laju reaksi akan meningkat?

Pembahasan:
Laju awal: v = k[A][B]²
Laju setelah perubahan: v = k(2[A])(3[B])²
v/v = (2[A])(3[B])² / [A][B]² = 2 × 3² = 18
Jadi, laju reaksi akan meningkat 18 kali lipat.

2. Soal:
Suatu reaksi memiliki energi aktivasi 50 kJ/mol. Jika suhu dinaikkan dari 25°C menjadi 35°C, berapa kali laju reaksi akan meningkat? (R = 8,314 J/mol·K)

Pembahasan:
Menggunakan persamaan Arrhenius: k/k = e^((Ea/R)(1/T - 1/T))
k/k = e^((50000/8.314)(1/298 - 1/308)) = 1,65
Laju reaksi akan meningkat 1,65 kali lipat.

3. Soal:
Reaksi orde pertama memiliki waktu paruh 20 menit. Berapa persen reaktan yang tersisa setelah 1 jam?

Pembahasan:
Dalam 1 jam, terjadi 3 kali waktu paruh.
Sisa reaktan = (1/2)³ × 100% = 12,5%

4. Soal:
Reaksi 2A + B → C memiliki laju v = k[A]²[B]. Jika konsentrasi A dan B masing-masing 0,1 M dan 0,2 M, dan konstanta laju k = 0,04 M²s¹, hitunglah laju reaksi.

Pembahasan:
v = k[A]²[B] = 0,04 × (0,1)² × 0,2 = 8 × 10 M/s

5. Soal:
Suatu reaksi memiliki orde reaksi total 3. Jika konsentrasi semua reaktan dinaikkan 2 kali, berapa kali laju reaksi akan meningkat?

Pembahasan:
Peningkatan laju = 2³ = 8 kali

6. Soal:
Reaksi A → B memiliki konstanta laju 0,023 s¹. Berapa waktu yang diperlukan agar 75% A bereaksi?

Pembahasan:
Menggunakan persamaan orde pertama: ln([A]/[A]) = kt
ln(1/0,25) = 0,023t
t = 60,2 detik

7. Soal:
Reaksi 2NO + O → 2NO memiliki persamaan laju v = k[NO]²[O]. Jika volume reaksi diperkecil menjadi 1/3 volume semula, berapa kali laju reaksi akan meningkat?

Pembahasan:
Konsentrasi masing-masing reaktan akan meningkat 3 kali.
Peningkatan laju = 3² × 3 = 27 kali

8. Soal:
Suatu reaksi memiliki energi aktivasi 75 kJ/mol. Berapa kali laju reaksi akan meningkat jika suhu dinaikkan dari 300 K menjadi 330 K? (R = 8,314 J/mol·K)

Pembahasan:
Menggunakan persamaan Arrhenius:
k/k = e^((75000/8.314)(1/300 - 1/330)) = 4,76
Laju reaksi akan meningkat 4,76 kali lipat.

9. Soal:
Reaksi A + B → C memiliki orde reaksi terhadap A adalah 1 dan terhadap B adalah 2. Jika konsentrasi A dinaikkan 2 kali dan konsentrasi B diturunkan menjadi 1/2 kali, bagaimana perubahan laju reaksinya?

Pembahasan:
v/v = (2[A])¹ × (0,5[B])² / [A]¹[B]² = 2 × 0,25 = 0,5
Laju reaksi akan menurun menjadi 1/2 kali laju semula.

10. Soal:
Reaksi orde kedua memiliki konstanta laju 0,05 M¹s¹. Jika konsentrasi awal reaktan adalah 0,1 M, berapa waktu yang diperlukan agar setengah reaktan bereaksi?

Pembahasan:
Menggunakan persamaan orde kedua: 1/[A] - 1/[A] = kt
1/0,05 - 1/0,1 = 0,05t
t = 200 detik

11. Soal:
Suatu reaksi memiliki energi aktivasi 100 kJ/mol. Berapa kenaikan suhu yang diperlukan agar laju reaksi meningkat 2 kali lipat? (R = 8,314 J/mol·K, T awal = 300 K)

Pembahasan:
Menggunakan persamaan Arrhenius:
2 = e^((100000/8.314)(1/300 - 1/T))
ln 2 = (100000/8.314)(1/300 - 1/T)
T = 310,7 K
Kenaikan suhu = 10,7 K atau 10,7°C

12. Soal:
Reaksi A + B → C memiliki persamaan laju v = k[A][B]. Jika konsentrasi A dinaikkan 3 kali dan volume reaksi diperbesar menjadi 2 kali volume semula, bagaimana perubahan laju reaksinya?

Pembahasan:
Konsentrasi A meningkat 3 kali, tapi konsentrasi B menurun menjadi 1/2 kali karena volume diperbesar.
v/v = (3[A])(0,5[B]) / [A][B] = 1,5
Laju reaksi akan meningkat 1,5 kali lipat.

13. Soal:
Reaksi orde nol memiliki konstanta laju 0,02 M/s. Jika konsentrasi awal reaktan adalah 0,5 M, berapa waktu yang diperlukan agar reaktan habis bereaksi?

Pembahasan:
Untuk reaksi orde nol: [A] = [A] - kt
0 = 0,5 - 0,02t
t = 25 detik

14. Soal:
Suatu reaksi memiliki waktu paruh 40 menit pada 25°C dan 20 menit pada 35°C. Hitunglah energi aktivasi reaksi tersebut.

Pembahasan:
Menggunakan persamaan Arrhenius:
ln(t/t) = (Ea/R)(1/T - 1/T)
ln(40/20) = (Ea/8.314)(1/308 - 1/298)
Ea = 54,6 kJ/mol

15. Soal:
Reaksi A + B → C memiliki orde reaksi 1 terhadap A dan 1 terhadap B. Jika konsentrasi A dinaikkan 2 kali dan konsentrasi B dinaikkan 3 kali, sementara volume reaksi diperkecil menjadi 1/2 volume semula, berapa kali laju reaksi akan meningkat?

Pembahasan:
Konsentrasi A meningkat: 2 × 2 = 4 kali
Konsentrasi B meningkat: 3 × 2 = 6 kali
v/v = (4[A])(6[B]) / [A][B] = 24
Laju reaksi akan meningkat 24 kali lipat.