Modul Pembelajaran Berbasis PBL Materi Kesetimbangan Kimia

0
6

[Type here]

1
6

Puji Syukur kehadirat Allah SWT karena atas limpahan rahmat-Nya
sehingga saya dapat menyelesaikan modul kesetimbangan kimia ini dengan tepat
waktu tanpa ada halangan. Modul ini dibuat sebagai bahan ajar siswa SMA/MA
Kelas XI dalam memahami dan menyelesaikan masalah terkait dengan
kesetimbangan kimia. Modul ini juga dilengkapi dengan latihan soal untuk
menguji pemahaman siswa terkait dengan materi yang terdapat pada modul. Dalam
modul kesetimbangan kimia ini akan dibahas tentang konsep kesetimbangan kimia
dan tetapan kesetimbangan kimia.

Saya menyadari masih banyak kekurangan dalam penyusunan modul ini.
Oleh karena itu, saya sangat mengharapkan kritik dan saran demi perbaikan dan
kesempurnaan modul ini. Saya mengucapkan terima kasih kepada berbagai pihak
yang telah membantu proses penyelesain modul ini, terutama dosen pengampu
mata kuliah Pembelajaran Mikro Prof. Dr. Susilogati Sumarti M.Si. yang telah
membimbing penyusun dalam pembuatan modul ini. Semoga modul ini dapat
bermanfaat bagi kita semua, khususnya bagi para siswa SMA/MA.

Semarang, 12 November 2022

Penyusun

[Type here]

22

6

KATA PENGANTAR ........................................................................................... 1
DAFTAR ISI ......................................................................................................... 2
PENDAHULUAN ................................................................................................. 3

DESKRIPSI....................................................................................................... 3
PRASYARAT .................................................................................................... 3
PETUNJUK PENGGUNAAN MODUL............................................................. 4
PETA KONSEP..................................................................................................... 5
KEGIATAN BELAJAR 1 .................................................................................... 6
Kompetensi Dasar............................................................................................. 6
Indikator Pencapaian Kompetensi.................................................................. 6
Tujuan Pembelajaran ....................................................................................... 6
KONSEP KESETIMBANGAN KIMIA ............................................................. 7
UJI PEMAHAMAN 1 ........................................................................................ 10
KEGIATAN BELAJAR 2 .................................................................................. 11
Kompetensi Dasar........................................................................................... 11
Indikator Pencapaian Kompetensi................................................................ 11
Tujuan Pembelajaran ..................................................................................... 11
TETAPAN KESETIMBANAN KIMIA............................................................ 12
UJI PEMAHAMAN 2 ........................................................................................ 14
TES FORMATIF ................................................................................................ 15
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 17

[Type here]

3
6

Modul ini akan membahas materi yang terdiri dari 2 kegiatan
belajar yang terdiri atas :

Kegiatan Belajar 1 (Konsep Kesetimbangan Kimia)
Kegiatan Belajar 2 (Tetapan Kesetimbangan Kimia)

Modul ini dapat dipelajari dengan baik, jika Anda telah memahami
materi prasyarat sebelum mempelajari materi kesetimbangan kimia
yaitu mengenai materi termokimia, stoikiometri, dan laju reaksi.

[Type here]

4
6

Modul pada materi kesetimbangan kimia ini memuat penjelasan
mengenai konsep kesetimbangan dan tetapan kesetimbangan.
Selain penjelasan mengenai materi, modul ini juga dilengkapi
dengan video dan latihan soal untuk menguji pemahaman dan
penguasaan materi. Modul ini disusun secara berurutan sesuai
dengan kompetensi yang sudah ditentukan pada kurikulum 2013.
Perhatikan petunjuk penggunaan modul berikut ini :

Baca dan pahami materi pada modul ini dengan baik.
Ikuti perintah yang diberikan pada modul dan lakukan
secara berurutan.
Kerjakan uji pemahaman untuk memperkuat pemahaman
Anda terhadap sub pokok materi yang telah dipelajari.
Kerjakan penilaian harian secara mandiri untuk
mengetahui sejauh mana pemahaman Anda terhadap
materi kesetimbangan kimia.

[Type here]

5
6

[Type here]

6
6

3.8. Menjelaskan reaksi kesetimbangan di dalam hubungan antara pereaksi
dan hasil reaksi

3.8.1 Menganalisis reaksi kesetimbangan dinamis
3.8.2 Menganalisis jenis reaksi kesetimbangan dinamis yang terjadi

berdasarkan hasil pengamatan
3.8.3 Menjelaskan reaksi kesetimbangan homogen dan heterogen
3.8.4 Menganalisis karakteristik kesetimbangan kimia

3.8.3 Menganalisis

karakteristik kesetimbangan kimia

1. Mengidentifikasi reaksi reversible dan irreversible
2. Menganalisis dan memecahkan permasalahan tentang konsep

kesetimbangan kimia
3. Menjelaskan ciri-ciri konsep kesetimbangan kimia

(kesetimbangan dinamis)
4. Menenetukan kesetimbangan heterogen dan homogen
5. Menarik kesimpulan mengenai karakteristik atau ciri-ciri

kesetimbangan kimia (kesetimbangan dinamis)

[Type here]

7
6

Pada kehidupan sehari-hari hanya sedikit reaksi kimia yang
berlangsung satu arah (irreversible), kebanyakan reaksi berlangsung dua
arah (reversible).

A. Reaksi Irreversible (Tidak dapat balik/satu arah)
Reaksi yang berlangsung dari arah reaktan ke produk atau ke kanan.
Pada reaksi ini, produk tidak dapat bereaksi kembali menjadi zat-
zat asalnya.
A→B
Adapun ciri-ciri reaksi irreversibel adalah:
a. Reaksi ditulis dengan satu anak panah
b. Reaksi berlangsung tuntas
c. Reaksi baru berhenti ketika satu atau semua reaktan habis
d. Zat hasil reaksi tidak dapat dikembalikan seperti zat mula-
mula.
Contoh reaksi irreversible:
CaCO3 (s) + 2HCl (aq) → CaCl2 (aq) + H2O (l) + CO2 (aq)
Dalam hal ini, padatan CaCO3 habis bereaksi dengan HCI
membentuk CaCl2, H2O, dan CO2. Produk reaksi tersebut tidak
akan kembali menjadi CaCO3 dan HCI.

B. Reaksi Reversible (Dapat balik/satu arah)
Reaksi yang dapat berlangsung dari reaktan ke produk atau ke
kanan dan juga sebaliknya dari produk ke reaktan atau ke kiri.
A⇌B

[Type here]

8
6

Adapun ciri-ciri reaksi yang berlangsung dua arah (reversible) di
diantaranya :
a. Reaksi ditulis dengan anak panah berlawanan ( ⇌ )
b. Reaksi berlangsung dari dua arah, yaitu reaktan dan dari produk
c. Reaksi ke kanan disebut reaksi maju dan reaksi ke kiri disebut

reaksi balik.

Contoh dari reaksi reversible: 3H2 (aq) + N2 (aq) ⇌ 2NH3 (g)

Pada reaksi ini setelah hidrogen dan nitrogen berubah menjadi
beberapa molekul amonia, proses balik atau proses penguraian
amonia menjadi hidrogen dan nitrogen mulai berlangsung. Saat laju
reaksi maju dan reaksi balik sama besar dan konsentrasi reaktan dan
produk tidak lagi berubah seiring berjalannya waktu, maka
tercapailah kesetimbangan kimia. Kesetimbangan kimia ini
merupakan suatu proses kesetimabngan dinamis.

Reaksi Kesetimbangan kimia melibatkan zat-zat berbeda untuk
mencapai reaktan dan produk. Adapun contoh proses kesetimbangan yang
terdekat adalah kesetimbangan antara dua fasa dari zat yang sama yakni
kesetimbangan fisis karena proses perubahan yang terjadi hanyalah
perubahan fisis. Penguapan air di dalam wadah tertutup pada suhu tertentu
termasuk ke dalam kesetimbangan fisis.

1. Kesetimbangan Dinamis

Dinamis memiliki makna reaksi terus bergerak (dinamis) bukan statis.
Contoh pada reaksi pembentukan HI dan penguraian HI, reaksi tersebut
dapat balik, maka ditulis tanda panah bolak-balik. Reaksi yang ditemukan
oleh Max Bodenstein pada tahun 1983, dengan suhu 445° terjadi reaksi
pembentukan dan perurauian HI

H2 (g) + I2 (g) ⇌ 2HI (g)

[Type here]

9
6

Pada Pengamatan reaksi pembentukan HI, reaktan gas Hidrogen dan lodin
semakin berkurang, HI bertambah. Namun, setelah HI berubah kembali
menjadi gas Hidrogen dan lodin, hingga pada suatu keadaan reaksi tersebut
tidak berubah lagi dalam waktu tetap. Padahal reaksi tersebut reaksi
berlangsung karena tumbukan efektif antara H dan I serta HI terus terjadi.
Pada reaksi setimbang, laju reaksi maju sama dengan laju reaksi balik,

dapat dituliskan : r₁ = r₂

Reaksi kesetimbangan juga terjadi pada perubahan mikroskopis yang tidak
bisa terlihat langsung oleh mata.

2. Kesetimbangan Kimia

Berdasarkan wujud zat-zat dalam keadaan setimbang, kesetimbangan
kimia dibedakan menjadi dua, yaitu :
1. Kesetimbangan Homogen

Kesetimbangan homogen adalah kesetimbangan yang didalamnya
hanya terdapat satu macam wujud zat.
Contoh : 3H2 (aq) + N2 (aq) ⇌ 2NH3 (g)

2. Kesetimbangan Heterogen
Kesetimbangan heterogen adalah kesetimbangan yang di dalamnya
terdapat berbagai wujud zat, misalnya gas, padat, cair, dan larutan.
Contoh : CaCO3 (s) ⇆ CaO (s) + CO2 (aq)

[Type here]

10
6

Untuk mengukur pemahaman Anda setelah mempelajari sub materi kesetimbangan
kimia, kerjakanlah pertanyaan-pertanyaan dibawah ini secara mandiri !

1. Jelaskan perbedaan reaksi reversible dan irreversible, kemudian
kelompokkan gambar dibawah ini yang termasuk ke dalam reaksi
reversible atau irreversible !

(a) (b) (c)
Keterangan :
a = reaksi pembakaran bensin
b = reaksi logam natrium dengan air
c = reaksi pembuatan ammonia
2. Bagaimanakah cara mengetahui bahwa suatu reaksi telah mencapai
keadaan kesetimbangan ?
3. Mengapa kesetimbangan kimia disebut dengan kesetimbangan dinamis ?
4. Sebutkan ciri-ciri kesetimbangan kimia!
5. Golongkan reaksi-reaksi berikut ke dalam reaksi homogen atau heterogen!
a. CaCO3 (s) ⇆ CaO (aq) + CO2 (g)
b. CO2 (g) + H2 (g) ⇌ CO (g) + H2O (g)
c. Mg (s) + 2HCl (aq) ⇌ MgCl2 (aq) + H2 (g)
d. CO2 (g) + 3H2 (g) ⇌ CH4 (g)+ H2O (g)
e. NH2COONH4 (s) ⇌ 2NH3 (g) + CO2 (g)

[Type here]

11
6

3.8. Menjelaskan reaksi kesetimbangan di dalam hubungan antara pereaksi
dan hasil reaksi.

4.8. Menyajikan hasil pengolahan data untuk menentukan nilai tetapan
kesetimbangan suatu reaksi.

3.8.1 Menganalisis hubungan pereaksi dan hasil reaksi kesetimbangan
kimia berdasarkan grafik.

4.8.1 Mengolah data menentukan tetapan kesetimbangan konsentrasi (Kc)
dan tetapan kesetimbangan tekanan (Kp)

4.8.2 Menghubungkan tetapan Kc dan Kp berdasarkan persamaan gas ideal

1. Menganalisis permasalahan tentang nilai perbandingan
konsentrasi

2. Menentukan nilai tetapan kesetimbangan konsentrasi
3. Menentukan nilai tetapan kesetimbangan tekanan
4. Menemukan konsep hubungan tetapan kesetimbangan konsentrasi

(Kc) dengan tetapan kesetimbangan tekanan parsial (Kp)
berdasarkan persamaan gas ideal
5. Menghitung nilai derajat disosiasi suatu reaksi kesetimbangan
[Type here]

12
6

1. Tetapan Kesetimbangan Konsentrasi (Kc)

Untuk reaksi kesetimbangan :

aA(g) + bB(g) ⇄ cC(g) + dD(g)

(Reaktan) (Produk)

Maka :

Di mana :
Kc = tetapan kesetimbangan berdasarkan konsentrasi
A = Molaritas zat A (M)
B = Molaritas zat B (M)
C = Molaritas zat C (M)
D = Molaritas zat D (M)

2. Tetapan Kesetimbangan Tekanan (Kp)

Untuk reaksi kesetimbangan :

aA(g) + bB(g) ⇄ cC(g) + dD(g)

(Reaktan) (Produk)

Maka :

[Type here]

13
6

Di mana :
Kp = tetapan kesetimbangan berdasarkan tekanan
PA = Tekanan gas A (atm)
PB = Tekanan gas B (atm)
PC = Tekanan gas C (atm)
PD = Tekanan gas D (atm)

Cara menentukan tekanan gas A, B, C dan D yaitu :

3. Hubungan Kc dan Kp

Rumus hubungan antara Kc dan Kp yaitu :

Di mana :
Kp = Tetapan kesetimbangan berdasarkan tekanan
Kc = Tetapan kesetimbangan berdasarkan konsentrasi
R = konstanta 0,082 L atm/mol K
T = suhu Kelvin (K)
∆ = ∑ - ∑

[Type here]

14
6

Untuk mengukur pemahaman Anda setelah mempelajari sub materi kesetimbangan
kimia, kerjakanlah pertanyaan-pertanyaan dibawah ini secara mandiri !

1. Jelaskan makna dari Kp dan Kc sesuai dengan pemahaman Anda!
2. Tentukan persamaan tetapan kesetimbangan untuk Kp dan Kc.

Kemungkinan untuk proses berikut
a. 2CO(g) + O2 (g) ⇌ 2CO2 (g)
b. 3O2 (g) ⇌ 2O3 (g)
c. CO(g) + Cl2 (g) ⇌ COCl2 (g)
d. H2O (g) + C(s) ⇌ 2CO(g) + H2 (g)
3. Diketahui reaksi kesetimbangan 2CO(g) + O2 (g) ⇌ 2CO2 (g) dalam ruang 2
liter direaksikan 5 mol CO dan 5 mol O2. Jika pada keadaan setimbang
terdapat 4 mol gas CO2, berapakah besarnya Kc pada reaksi tersebut ?
4. Gas amonia dapat terurai menjadi gas hidrogen dan nitrogen berdasarkan
persamaan reaksi berikut ini :
2NH3 (g) ⇌ 3H2 (aq) + N2 (aq)
Tekanan parsial gas NH3, N2, dan H2 masing-masing 1,5 atm; 0,5 atm; dan
1,5 atm. Berapakah harga Kp dari reaksi tersebut ?
5. Bejana yang memiliki volume 1 liter dimasukkan 1 mol gas CO dan uap
H2O, setelah mencapai kesetimbangan maka persamaan reaksi :
6. Pada suhu 27°C terjadi reaksi kesetimbangan sebagai berikut :
2SO(g) + O2 (g) ⇌ 2SO3 (g)
Diketahui bahwa Kp reaksi tersebut adalah 3x1024, maka tentukan nilai
harga Kc reaksi tersebut!

[Type here]

15
6

1. Suatu reaksi dapat dikatakan d. Produk tidak bereaksi karena
setimbang jika .... telah setimbang
a. Massa zat sebelum dan
setelah reaksi sama e. Jumlah partikel setiap zat
b. Mol produk sama dengan mol pereaksi sama dengan jumlah
reaktan zat yang terbentuk
c. Laju reaksi ke kanan sama
dengan laju reaksi ke kiri 4. Tetapan kesetimbangan suatu
d. Laju reaksi ke kanan lebih
besar dari laju reaksi ke kiri reaksi dinyatakan sebagai
e. Mol pereaksi sama dengan
hasil reaksi yang terbentuk berikut.

2. Kesetimbangan reaksi homogen Kc = [CO₂ ]ᵌ
ditunjukkan pada reaksi ....
a. 2NaHCO3 (aq) ⇌ Na2SO3 (aq) + [ ]ᵌ
H2O(l) + CO2(g)
b. NaOH(aq) + HCl(aq) ⇌ NaCl(aq) Persamaan reaksi
+ H2O(l)
c. Fe3+ (aq) +SCN- ⇌ FeSCN2+(aq) kesetimbangannya adalah ....

d. CaCO3 (s) ⇆ CaO (aq) + CO2(g) a. Fe2O3(s) + CO(g) ⇌ Fe(s) +
CO2(g)
e. Ni(s) + 4CO(g) ⇌ Ni(CO4) (g)
b. 2Fe(s) + CO2(g) ⇌ Fe2O3(s) +
3. Kesetimbangan dinamis adalah CO(g)
suatu keadaan dari sistem yang
menyatakan .... c. Fe2O3(s) + 3CO(g) ⇌ 2Fe(s) +
a. Reaksi terus berlangsung ke CO2(g)
kanan dan ke kiri secara
makroskopis d. Fe2O3(s) + 3CO(g) ⇌ 2Fe(s) +
b. Jumlah mol zat pereaksi sama 3CO2(g)
dengan jumlah mol zat hasil
reaksi e. Fe2O3(s) + 3CO2 (g) ⇌ Fe2O3(s)
c. Reaksi berlangsung terus + 3CO(g)
menerus dalam satu arah
secara makroskopis 5. Berikut ini yang merupakan ciri-
ciri kesetimbangan dinamis
adalah ....
a. Terjadi dalam sistem terbuka
b. Reaksi berlangsung satu arah
c. Terjadi perubahan secara
makroskopis
d. Konsentrasi pereaksi dan
produk sama
e. Konsentrasi pereaksi dan
produk berubah

[Type here]

116
6

6. Perhatikan persamaan reaksi 9. Suatu reaksi kimia memiliki
pemanasan batu kapur berikut. persamaan reaksi :
CaCO3 (s) ⇆ CaO (s) + CO2 (aq) 2Na₂CO₃(aq) + 2SO₂(g) + O₂(g) ⇆
Tetapan kesetimbangan untuk 2Na₂SO₄(aq) + 2CO₂(g)
reaksi tersebut adalah .... Tetapan kesetimbangan untuk
a. Kc = [CO2] reaksi setara dari reaksi
kesetimbangan tersebut adalah ....
b. Kc = [CO₂ ]
a. Kc = [Na₂SO₄]² [CO₂]²
[ ]
[Na₂CO₃]² [SO₂]² [O₂]
c. Kc = [ ]
b. Kc = [Na₂CO₃]² [SO₂]² [O₂]
[ ₃ ]
[Na₂SO₄]² [CO₂]²
d. Kc = [CaO] [CO2]
c. Kc = [CO₂]²
e. Kc = [CaCO₃ ]
[SO₂]² [O₂]
[ ₂] [ ]
d. Kc = [SO₂]² [O₂]
7. Diketahui reaksi kesetimbangan
[CO₂]²
berikut.
e. Kc = [CO₂]
Xe(g) + 3F2(g) ⇆ XeF6(g)
[SO₂] [O₂]
Persamaan tetapan
10. Perhatikan grafik berikut !
kesetimbangan Kc untuk reaksi
Berdasarkan grafik tersebut,
tersebut adalah .... kesetimbangan tercapai jika ....
a. Pada t₁ konsentrasi pereaksi
a. Kc = [XeF6]
dan hasil reaksi tidak berubah
b. Kc = [ ₆] lagi terhadap waktu
b. Reaksi berlangsung dalam
[ ][ ₂] dua arah dengan laju yang
berbeda
c. Kc = [ ₆] c. SO₂ dan H2O bereaksi dan
mulai terbentuk produk
[ ][ ₂]² berupa SO₃
d. Sebagian SO₃ mulai terurai
d. Kc = [ ][ ₂]³ kembali menjadi SO₂ dan
H2O
[ ₆] e. Pada t₀ konsentrasi SO₂ dan
H2O menurun
e. Kc = [ ₆]

[ ][ ₂]³

8. Harga tetapan kesetimbangan Kc
untuk reaksi : CaCO3 (s) + H2O(l)
⇆ Ca(OH)₂ (aq) + H₂CO₃ (aq)
terdapat pada persamaan ....
a. Kc = [Ca(OH)₂] [H₂CO₃]
b. Kc = [Ca(OH)₂]² [H₂CO₃]
c. Kc = [Ca(OH)₂] [H₂CO₃]

[H₂O]²

d. Kc = [H₂O]² [Ca(OH)₂]

[H₂CO₃]

e. Kc = [H₂CO₃] [Ca(OH)₂]

[CaCO₃] [H₂O]²

[Type here]

107
6

Rufaida, A.D., Margono, N.Y., & Yustiyana. A. (2017). PR KIMIA untuk SMA/MA
Kelas XI Semester 1. Klaten: PT Intan Pariwara.

Sudarmo, U. (2014). KIMIA untuk SMA/MA Kelas XI. Jakarta : Erlangga.

[Type here]