LKPD Kimia Kelas 11: Mengaitkan Perubahan Entalpi Pembentukan Standar Reaksi dengan Sumber Energi Sekitar

INFORMASI UMUM

TUJUAN PEMBELAJARAN

1. Mengaitkan perubahan entalpi standar dari suatu reaksi kimia dengan sumber energi yang ada di lingkungan sekitar

PETUNJUK UMUM

• Bacalah pengantar dan data termokimia yang disediakan pada setiap kegiatan secara teliti.
• Bekerjasamalah secara aktif dalam kelompok kecil untuk mengaitkan data termokimia dengan fenomena pemanfaatan energi sehari-hari.
• Tuliskan jawaban hasil diskusi pada format tabel dan ruang uraian yang telah disediakan.
• Gunakan kemampuan menalar untuk menghubungkan besaran nilai perubahan entalpi standar dengan efektivitas dan karakteristik sumber energi.

KEGIATAN

Kegiatan 1: Eksplorasi Data Entalpi Pembentukan Standar Komponen Bahan Bakar Rumah Tangga

Estimasi: 40 menit

Alat & Bahan:

• Tabel data termokimia (terlampir pada panduan)
• Alat tulis
• Kalkulator ilmiah

Petunjuk Pengerjaan:

1. Cermati tabel data entalpi pembentukan standar (ΔHf°) beberapa senyawa hidrokarbon penyusun bahan bakar di sekitar kita (gas alam/LNG dan LPG).
2. Tabel Data Termokimia: (1) Gas Metana [CH4(g)]: ΔHf° = -74,8 kJ/mol; (2) Gas Propana [C3H8(g)]: ΔHf° = -103,8 kJ/mol; (3) Gas Karbon Dioksida [CO2(g)]: ΔHf° = -393,5 kJ/mol; (4) Uap Air [H2O(g)]: ΔHf° = -241,8 kJ/mol.
3. Kaitkan kestabilan pembentukan zat tersebut dengan fungsinya sebagai sumber energi panas pada kompor rumah tangga.
4. Jawablah pertanyaan analisis pada format isian yang tersedia.

Pertanyaan:

1. Berdasarkan tanda nilai ΔHf° metana (-74,8 kJ/mol) dan propana (-103,8 kJ/mol), kaitkan makna tanda negatif tersebut dengan pelepasan/penyerapan energi saat senyawa pembentuk bahan bakar tersebut terbentuk dari unsur-unsurnya!

2. Kaitkan besaran nilai entalpi pembentukan standar produk pembakaran (CO2 dengan ΔHf° = -393,5 kJ/mol dan H2O dengan ΔHf° = -241,8 kJ/mol yang sangat negatif) terhadap energi total yang dilepaskan saat gas metana (sumber energi kompor) dibakar di udara!

Tuliskan jawaban pada lembar isian bergaris: No 1 berupa penjelasan hubungan tanda nilai ΔHf° dengan kestabilan energi reaktan; No 2 berupa paragraf penalaran keterkaitan nilai ΔHf° produk yang sangat negatif dengan pelepasan kalor bahan bakar.

Kegiatan 2: Analisis Perbandingan Sumber Energi: Bensin (Oktan) vs Bioetanol Lingkungan

Estimasi: 45 menit

Alat & Bahan:

• Data nilai ΔHf° dan ΔHc° bahan bakar
• Kalkulator
• Lembar kerja tabel perbandingan

Petunjuk Pengerjaan:

1. Perhatikan data termokimia berikut: (a) Isooktan/komponen utama bensin [C8H18(l)]: ΔHf° = -250,1 kJ/mol, menghasilkan kalor pembakaran standar ΔHc° = -5.460 kJ/mol; (b) Etanol/sumber energi nabati [C2H5OH(l)]: ΔHf° = -277,7 kJ/mol, menghasilkan kalor pembakaran standar ΔHc° = -1.367 kJ/mol.
2. Lengkapi tabel perbandingan untuk mengaitkan nilai perubahan entalpi standar terhadap karakteristik pelepasan energi per gram bahan bakar (Massa molar: Isooktan = 114 g/mol; Etanol = 46 g/mol).
3. Diskusikan mengapa kedua zat tersebut dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi kendaraan bermotor di lingkungan sekitar kita.

Pertanyaan:

1. Lengkapi tabel analisis berikut dengan menghitung energi yang dilepaskan per gram (kJ/gram) dari pembakaran masing-masing bahan bakar, lalu kaitkan hasilnya dengan kepadatan energi kedua bahan bakar tersebut di lingkungan!

2. Kaitkan nilai ΔHf° etanol (-277,7 kJ/mol) yang lebih negatif dibanding molekul hidrokarbon rantai pendek setara dengan keberadaan atom oksigen pada strukturnya, serta dampaknya terhadap total kalor yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar ramah lingkungan!

Isi tabel 4 kolom: [Nama Bahan Bakar | Massa Molar (g/mol) | Kalor Pembakaran (kJ/mol) | Kalor per Gram (kJ/g)] diikuti penjelasan uraian keterkaitan nilai termokimia dengan pemanfaatan bahan bakar.

Kegiatan 3: Menghubungkan Nilai Entalpi Reaksi dengan Pemanfaatan Sumber Energi Alternatif Sekitar

Estimasi: 50 menit

Alat & Bahan:

• Data reaksi termokimia
• Kertas plano/lembar kerja kelompok
• Spidol

Petunjuk Pengerjaan:

1. Pelajari dua alternatif sumber energi di lingkungan: Gas Hidrogen (H2) dari elektrolisis air dan Gas Karbon Monoksida (CO) dari gasifikasi biomassa sampah.
2. Data termokimia pembakaran: (Reaksi 1) H2(g) + 1/2 O2(g) -> H2O(l) ΔH° = -285,8 kJ/mol; (Reaksi 2) CO(g) + 1/2 O2(g) -> CO2(g) ΔH° = -283,0 kJ/mol.
3. Diskusikan dalam kelompok untuk mengaitkan entalpi reaksi pembentukan produk standar tersebut dengan potensi keduanya sebagai sumber energi bersih di masa depan.
4. Sajikan kesimpulan keterkaitan sifat termokimia reaksi terhadap pemilihan sumber energi lingkungan, lalu lakukan refleksi pembelajaran.

Pertanyaan:

1. Berdasarkan Reaksi 1, pembentukan 1 mol H2O(l) dari gas H2 melepaskan kalor 285,8 kJ/mol. Mengingat massa molar H2 hanya 2 g/mol, kaitkan nilai entalpi standar ini dengan alasan gas hidrogen digadang-gadang sebagai bahan bakar masa depan dengan efisiensi energi sangat tinggi!

2. Kaitkan reaksi pembakaran gas CO dari pengolahan biomassa (ΔH° = -283,0 kJ/mol) dengan pemanfaatan sampah organik di lingkungan sekitar sebagai sumber energi terbarukan!

Format laporan diskusi kelompok: Bagian A berisi perbandingan kalor per gram H2 vs bahan bakar fosil; Bagian B berisi uraian keterkaitan konversi entalpi pembentukan CO2 dari gasifikasi limbah dengan penyediaan energi lingkungan; Bagian C memuat refleksi akhir.

REFLEKSI

1. Bagaimana pemahaman tentang nilai perubahan entalpi standar (ΔHf° dan ΔHc°) membantu saya menyadari perbedaan kualitas berbagai sumber energi yang digunakan di rumah dan lingkungan sekitar?

2. Ketika memilih sumber energi untuk kendaraan atau memasak, mengapa kita perlu mempertimbangkan besarnya energi yang dilepaskan reaksi kimia sekaligus dampaknya terhadap lingkungan?

3. Aktivitas mana dalam LKPD ini yang paling membantuku menghubungkan rumus dan angka termokimia dengan benda nyata penghasil energi di sekitarku?