LKPD Kimia Kelas 11: Menganalisis Persamaan dan Nilai Tetapan Kesetimbangan Tekanan Parsial (Kp)

INFORMASI UMUM

TUJUAN PEMBELAJARAN

1. Menganalisis nilai tetapan kesetimbangan kimia konsentrasi dan tekanan parsial

PETUNJUK UMUM

• Bacalah pengantar konsep dan petunjuk pengerjaan pada setiap kegiatan dengan cermat.
• Bekerjasamalah dalam kelompok diskusi secara aktif, kritis, dan saling menghargai.
• Gunakan konsep tetapan kesetimbangan kimia (Kc dan Kp) serta hukum gas ideal untuk menuntaskan analisis data.
• Tuliskan hasil analisis dan perhitungan secara runtut pada format lembar jawaban yang telah disediakan.

KEGIATAN

Kegiatan 1: Menganalisis Formulasi Tetapan Kesetimbangan Tekanan Parsial (Kp) dan Fase Zat

Estimasi: 40 menit

Alat & Bahan:

• Buku teks Kimia Kelas 11 Bab Kesetimbangan Kimia
• Alat tulis
• Kalkulator

Petunjuk Pengerjaan:

1. Cermati persamaan kesetimbangan homogen dan heterogen yang diberikan pada lembar kerja.
2. Identifikasi wujud/fase masing-masing spesi (gas, padat, cair, atau larutan) dalam sistem kesetimbangan.
3. Terapkan aturan penetapan tetapan kesetimbangan tekanan parsial (Kp), yaitu hanya spesi berwujud gas (g) yang diperhitungkan.
4. Tuliskan rumusan matematis tetapan Kp untuk masing-masing reaksi kesetimbangan kimia pada tabel yang tersedia.

Pertanyaan:

1. Diberikan dua reaksi kesetimbangan: (A) N2(g) + 3H2(g) <=> 2NH3(g) dan (B) CaCO3(s) <=> CaO(s) + CO2(g). Analisislah spesi mana yang dimasukkan ke dalam persamaan Kp dan susunlah rumusan Kp untuk kedua reaksi tersebut!

2. Lengkapilah analisis formulasi Kp pada tabel berikut untuk reaksi:

1. 2SO2(g) + O2(g) <=> 2SO3(g),
2. C(s) + H2O(g) <=> CO(g) + H2(g), dan
3. Fe2O3(s) + 3CO(g) <=> 2Fe(s) + 3CO2(g).

Format tabel 4 kolom: Kolom 1 (Nomor Reaksi), Kolom 2 (Persamaan Reaksi Kesetimbangan), Kolom 3 (Spesi Fase Gas yang Diperhitungkan), Kolom 4 (Rumusan Persamaan Kp).

Kegiatan 2: Menganalisis Perhitungan Nilai Kp Berdasarkan Tekanan Parsial dan Tekanan Total

Estimasi: 45 menit

Alat & Bahan:

• Lembar kerja analisis angka
• Kalkulator ilmiah/saintifik
• Alat tulis

Petunjuk Pengerjaan:

1. Periksa data tekanan parsial gas atau fraksi mol gas saat kesetimbangan tercapai dalam suatu bejana tertutup.
2. Gunakan hubungan tekanan parsial: P_A = (mol A saat setimbang / total mol gas saat setimbang) * P_total bila diketahui tekanan total.
3. Substitusikan nilai tekanan parsial ke dalam rumusan tetapan Kp yang telah dirumuskan.
4. Lakukan analisis nilai Kp yang diperoleh untuk menentukan kecenderungan arah pembentukan produk atau reaktan pada saat setimbang.

Pertanyaan:

1. Dalam wadah tertutup pada suhu tertentu, terjadi kesetimbangan: 2NO2(g) <=> N2O4(g). Saat setimbang, diukur tekanan parsial P_NO2 = 0,4 atm dan P_N2O4 = 0,32 atm. Hitung dan analisislah nilai tetapan kesetimbangan tekanan parsial (Kp) reaksi tersebut!

2. Sebanyak 2 mol gas PCl5 dimasukkan ke dalam wadah dan terurai menurut reaksi: PCl5(g) <=> PCl3(g) + Cl2(g). Saat setimbang tercapai, tersisa 1 mol PCl5 dan tekanan total sistem adalah 6 atm. Analisislah tekanan parsial tiap gas saat setimbang, lalu hitung nilai Kp reaksi!

Format perhitungan sistematis: tuliskan baris M (mula-mula), R (reaksi), S (setimbang) dalam satuan mol, hitung fraksi mol dan tekanan parsial masing-masing gas, kemudian tuliskan substitusi angka ke dalam persamaan Kp beserta satuan akhir.

Kegiatan 3: Menganalisis Hubungan Kuantitatif antara Nilai Kp dan Kc

Estimasi: 50 menit

Alat & Bahan:

• Lembar diskusi konsep kimia
• Kalkulator saintifik
• Buku teks Kimia Fase F

Petunjuk Pengerjaan:

1. Pelajari kembali hukum gas ideal: P = (n/V)*R*T = [konsentrasi]*R*T.
2. Substitusikan hubungan tekanan parsial gas ke dalam rumusan tetapan Kp untuk menurunkan formula matematis: Kp = Kc * (R*T)^(delta_n).
3. Tentukan selisih koefisien gas (delta_n = jumlah koefisien produk gas - jumlah koefisien reaktan gas) untuk berbagai sistem kesetimbangan.
4. Analisislah perbandingan besaran nilai Kp terhadap Kc berdasarkan nilai delta_n (apakah delta_n = 0, bernilai positif, atau bernilai negatif).
5. Lakukan refleksi mandiri terhadap proses analisis kesetimbangan tekanan parsial (termasuk penutupan sesi).

Pertanyaan:

1. Pada reaksi kesetimbangan: N2(g) + 3H2(g) <=> 2NH3(g), nilai Kc pada suhu 500 K adalah 0,06 M^-2. Analisislah nilai selisih koefisien gas (delta_n), lalu tentukan nilai tetapan Kp reaksi tersebut jika tetapan gas R = 0,082 L.atm/(mol.K)!

2. Diskusikan dalam kelompok: Mengapa untuk reaksi H2(g) + I2(g) <=> 2HI(g) nilai Kp selalu sama dengan nilai Kc pada suhu berapa pun? Analisislah pembuktiannya secara matematis berdasarkan konsep kesetimbangan kimia!

Format uraian analisis penurunan rumus hubungan Kp dan Kc, penentuan delta_n secara rinci, perhitungan numerik dengan kaidah angka penting, serta ringkasan kesimpulan hasil diskusi kelompok.

REFLEKSI

1. Bagaimana pemahaman Anda mengenai perbedaan fase zat yang dimasukkan ke dalam persamaan Kc (gas dan larutan) dengan persamaan Kp (hanya gas)?

2. Langkah analisis apa yang paling menantang bagi Anda saat mengaitkan hubungan kuantitatif nilai tetapan Kc dan Kp melalui nilai selisih koefisien (delta_n)?

3. Bagaimana konsep kesetimbangan tekanan parsial (Kp) membantu Anda memahami prinsip kerja sistem gas bertekanan dalam industri kimia?