Pembahasan Soal OSN Guru Kimia 2012 (Soal Nomor 5)

Dalam suatu ruangan tertutup, bila sejumlah tertentu padatan CaCO₃ dipanaskan akan membentuk kesetimbangan:
CaCO_3(s) ⇌ CaO_(s) + CO_2(g) ΔH^o_r = +179 kJ/mol
Ke dalam ruang hampa yang volumenya 10 L dimasukkan padatan CaCO₃ (100g/mol) dan CaO (56 g/mol) masing-masing sebanyak 0,1 mol, kemudian dipanaskan pada 385K. Sesudah tercapai kesetimbangan ternyata diperoleh tekanan, P CO₂= 0,300 atm.

Pertanyaan dan pembahasannya:
Tentukan nilai Kp dan Kc pada suhu 385K.

Berdasarkan reaksi di atas hanya CO₂ yang berwujud gas,
maka: Kp = P CO₂ = 0,300 atm.
Kc = Kp(RT)^-n = 0,300 (0,0821 x 385)^-1 = 9,5 x 10^-3

Tentukanlah berapa berat CaCO₃ dan CaO sesudah tercapai keisetimbangan pada suhu 385 K.

Jika pada saat kesetimbangan CaCO3 yang terurai adalah x mol, maka:

    CaCO3(s)     ⇌      CO(s)         +     CO2(g)
(0,1 - x) mol      (0,1 + x) mol       x mol

Tetapan kesetimbangan heterogen untuk rekasi tersebut adalah Kc = [CO₂] maka:
[CO₂] = Kc = 9,5 x 10-3M
Mol CO₂ = [CO₂] x Volume ruang = 9,5 x 10^-3M x 10 L = 0,095 mol.

Mol CaCO₃ pada saat kesetimbangan = (0,1 – 0,095) mol = 0,005 mol
Massa CaCO₃ = 0,005 mol x 100 g/mol = 0,5 g.

Mol CaO pada saat kesetimbangan = (0,1 + 0,095) mol = 0,195 mol
Massa CaO = 0,195 mol x 56 g/mol = 10,92 g

Kemudian, ke dalam wadah tersebut, dipompakan sejumlah gas CO₂ sehingga tekanannya bertambah sebesar 0,300 atm. Berapa gram bertambahnya berat CaCO₃ setelah tercapai kesetimbangan di dalam wadah tersebut pada suhu 385K?

Penambahan tekanan CO₂ sebesar 0,300 atm yang setara dengan tekanan kesetimbangan CO₂ menyebabkan semua CO₂ yang pada mulanya terbentuk akan kembali bereaksi dengan CaO membentuk CaCO₃. CaCO₃ kembali menjadi 0,1 mol.
Jadi penambahan berat CaCO₃ setelah dimasukkan gas = 0,095 mol x 100 g/mol = 9,5 g.