RENCANA PELAKSANAAN PEMBELAJARAN RPP STEM Nama Kelompok: Arif Rahmat Hidayat Mardhiyah Ayu Astari A. Identitas Sekolah : SMAN 1 Suka Maju Mata Pelajaran : Kimia Kelas/Semester : XI/I Materi : Termokimia Alokasi waktu : 4 JP B. Tujuan Pembelajaran Melalui kegiatan pembelajaran dengan menggunakan model PJBL dan pendekatan STEM diharapkan peserta didik dapat merancang, merangkai, mengujicobakan, menganalisis serta mengevaluasi set alat kalorimeter sederhana untuk mengukur perubahan entalpi suatu zat dengan baik melalui tugas proyek dengan sikap kreatif, disiplin, komunikatif, kerjasama dan penuh tanggung jawab. C. Kompetensi Inti KI-1 (Sikap Religius) dan KI-2 (Sikap Sosial) - Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya. - Menghayati dan mengamalkan perilaku jujur, disiplin, santun, peduli (gotong royong, kerjasama, toleran, damai), bertanggung jawab, responsif, dan pro-aktif dalam berinteraksi secara efektif sesuai dengan perkembangan anak di lingkungan, keluarga, sekolah, masyarakat dan lingkungan alam sekitar, bangsa, negara, kawasan regional, dan kawasan internasional KI-3 (Pengetahuan) KI-4 (Keterampilan) Memahami, menerapkan, Mengolah, menalar, dan menganalisis pengetahuan menyaji dalam ranah konkret faktual, konseptual, prosedural dan ranah abstrak terkait dengan berdasarkan rasa ingintahunya pengembangan dari yang tentang ilmu pengetahuan, dipelajarinya di sekolah secara teknologi, seni, budaya, dan mandiri, dan mampu humaniora dengan wawasan menggunakan metoda sesuai kemanusiaan, kebangsaan, kaidah keilmuan kenegaraan, dan peradaban terkait penyebab fenomena dan kejadian, serta menerapkan pengetahuan prosedural pada bidang kajian yang spesifik sesuai dengan bakat dan minatnya untuk memecahkan masalah D. Kompetensi Dasar (KD) dan Indikator Pencapaian Kompetensi (IPK) Kompetensi Dasar 3.5. Menentukan ΔH reaksi Indikator 3.5.1. Mengidentifikasi berdasarkan hukum permasalahan Hess, data perubahan kalorimeter sebagai alat untuk entalpi pembentukan menetukan perubahan entalpi standar, dan dat energi aplikasi 3.5.2. Menerapkan konsep kalorimeter pada rancangan ikatan alat kalorimeter sederhana dari limbah sehari-hari 3.5.3. Menentukan ΔH reaksi berdasarkan data perubahan entalpi pembentukan standar 4.5. Merancang, melakukan dan menyimpulkan serta menyajikan hasil percobaan penetuan ΔH suat reaksi 4.5.1. Merancang alat kalorimeter sederhana dari limbah sehari-hari 4.5.2. Merangkai alat kalorimeter sederhana dari limbah sehari-hari 4.5.3. Mengujicobakan rancangan alat kalorimeter sederhana yang telah dibuat untuk mengukur perubahan entalpi 4.5.4. Menganalisis data hasil perubahan entalpi yang dihasilkan dari alat kalorimeter sederhana E. Analisis Materi Pembelajaran STEM (S, T, E, M) Analisis STEM pada topik termokimia dengan tema kalorimeter sederhana dari limbah sehari-hari tertera pada tabel 2.1 Tabel 2.1 Analisis STEM pada topik penentuan entalpi dengan tema kalorimeter sederhana dari limbah sehari-hari Sains Faktual - Reaksi asam basa dapat menghasilkan panas - Reaksi asam basa dapat menyerap panas - Teknologi Merangkai alat kalorimeter sederhana dari bahan limbah sehari-hari Menggunakan kalorimeter pada penentuan perubahan entalpi Menggunakan komputer dan memanfaatkan Ms.Office dalam membuat desain alat, pengolahan data hasil percobaan, dan pembuatan laporan Menggunakan internet dalam pencarian informasi Konseptual Reaksi eksoterm Reaksi endoterm Perubahan entalpi Prosedural - Prosedur pembuatan set alat berdasarkan rancangan yang dibuat - Prosedur penggunaan set alat kalorimeter sederhana - Penentuan perubahan entalpi dari suatu reaksi Enjiniring Merancang dan merangkai set alat kalorimeter sederhana Merancang prosedur penggunaan set alat kalorimeter sederhana dari limbah seharihari Mengevaluasi kinerja alat yang telah dibuat Matematika Menganalisis data hasil percobaan perubahan entalpi dari setiap larutan asam-basa yang direaksikan. Menghitung perubahan entalpi dari setiap larutan asam-basa yang direaksikan. F. Skenario Pembelajaran a. Pendekatan, Model dan Metode Pendekatan : STEM Model : STEM Project Based Learning Metode : Ceramah, Eksperimen, Diskusi, Penugasan b. Langkah-langkah Pembelajaran Pertemuan ke- 1 : 2 JP (2 X 45 menit) Langkah Tahap Pembelajaran Pembelajaran Kegiatan Pendahuluan Deskripsi - - Guru memberi salam, mengecek kehadiran peserta didik dan mengkondisikan kelas Guru melakukan apersepsi dan motivasi dengan memberikan pertanyaan kepada peserta didik Alokasi Waktu 10 menit tentang konsep perubahan entalpi dan penerapannya “misalkan kalian diminta untuk menentukan jumlah kalor yang dihasilkan pada pembakaran secarik kertas, bagaimana kalian melakukannya?” Reflection - Peserta didik mengamati fenomena dikehidupan sehari-hari yang disajikan oleh guru mengenai sistem terbuka, sistem tertutup, dan sistem terisolasi (misalnya untuk sistem terisolasi menyajikan fakta dan fenomena bahwa air panas yang dimasukkan ke dalam termos dapat mempertahankan panasnya) - Guru menayangkan video/gambar produk aplikasi dari penggunaan limbah sehari-hari (misal : sterofoam dari bungkus barang elektronik, kaca dari wadah selai dan botol minuman kemasan) untuk membuat kalorimeter sederhana (EDP : Define Problem) 15 menit - Kegiatan Inti Research (EDP : Beckground research) Peserta didik terlibat dalam pertanyaan arahan yang diberikan oleh guru mengenai produk aplikasi tersebut. (critical thinking) • Bagaimana kamu dapat menjelaskan konsep yang diterapkan pada produk aplikasi tersebut? • Bagaimana cara kerja alat-alat tersebut? • Bagaimana prosesnya sehingga alat tersebut dapat mengukur perubahan entalpi suatu reaksi? - Peserta didik berdiskusi untuk merumuskan masalah dalam kehidupan sehari hari dihubungkan dengan konsep yang telah dipelajari (sistem dan lingkungan, energi dan entalpi, reaksi endoterm dan eksoterm, serta perubahan entalpi) (Collaboration) - Peserta didik mempelajari cara kerja alat kalorimeter dan proses pengukuran perubahan entalpi dari penggunaan alat kalorimeter - Peserta didik mencari informasi dari berbagai sumber dan berdiskusi mengenai proses terjadinya reaksi 15 menit yang menghasilkan energi maupun melepaskan energi, konsep apa yang digunakan, bagaimana mengukur dan menghitung perubahan entalpi suatu reaksi kimia, sistem kerja pada alat kalorimeter, bagaimana dapat membuat kalorimeter sederhana dengan bahan limbah sehari-hari, bahan apa saja yang ramah lingkungan dapat digunakan untuk merancang alat kalorimeter sederhana, bagaimana merancang prosedur dan alat, membuat alat kalorimeter sederhana dari limbah sehari-hari. (creativity, critical thinking, collaboration) Discovery (EDP : Plan solution) - Peserta didik diberi arahan LKPD 40 menit yang digunakan untuk merancang prosedur dan set alat - Peserta didik berdiskusi mengenai perancangan kalorimeter sederhana dari limbah sehari-hari - Peserta didik menyimpulkan bagaimana merancang kalorimeter sederhana dari Limbah Sehari-hari, bagaimana konsep yang diterapkannya, bagaimana rangkaian alat yang memungkinkan dapat mengukur perubahan entalpi dengan efektif, efesien dan ramah lingkungan (creativity, critical thinking, collaboration) - Peserta Kegiatan Penutup didik mempresentasikan rancangan kalorimeter sederhana dari limbah sehari-hari untuk mengukur perubahan entalpi suatu zat (Communication, collaboration) - Peserta didik diberi tugas membuat laporan sementara rancangan prosedur hasil kerja kelompoknya (creativity, critical thinking, collaboration) - Peserta didik dan guru menyepakati jadwal aktivitas penyelesaian proyek dan menguji coba rancangan alat untuk mengukur perubahan entalpi beberapa zat - Peserta didik dan guru berdo’a setelah pembelajaran. 10 menit Pertemuan 2 (2 JP) (2x45 menit) Langkah Tahap Pembelajaran Pembelajaran Kegiatan Pendahuluan Deskripsi - Guru memberi salam, mengecek kehadiran peserta didik dan mengkondisikan kelas - Guru memberi apersepsi dan motivasi Alokasi Waktu 10 menit “Pada pertemuan sebelumnya, kita sudah belajar sistem terisolasi, terbuka dan tertutup (sambil menunjukkan kalorimeter) , menurut kalian kalorimeter termasuk sistem yang mana? Bagaimana kita bisa menentukan harga suatu ∆H dengan kalorimeter?” - Kegiatan Inti Application (EDP : Make a model, test the model, reflect and redesign) - - - - Guru menanyakan tugas pada pertemuan sebelumnya mengenai rancangan prosedur Pembuatan Kalorimeter Sederhana dari Limbah Sehari-hari untuk menentukan perubahan entalpi suatu reaksi kimia Peserta didik merangkai set alat Kalorimeter Sederhana dari Limbah Sehari-hari berdasarkan rancangan yang telah dibuat dengan masukan dari guru (creativity, critical thinking, collaboration) Peserta didik diberikan LKPD untuk mengujicobakan set alat kalorimeter sederhana dari limbah sehari-hari untuk mengukur perubahan entalpi beberapa reaksi kimia dari berbagai macam larutan asam dan basa yang telah disediakan (creativity, critical thinking, collaboration) Peserta didik mengolah data dan menganalisisnya berdasarkan hasil ujicoba (critical thinking, collaboration) Peserta didik mengevaluasi hasil ujicoba rancangan prosedur (rancangan dan set alat) termasuk variable yang ditentukan 50 menit - Peserta didik mempresentasikan Communication (EDP : Commonicate) - Kegiatan Penutup I. 20 menit hasil pengukuran perubahan entalpi reaksi kimia menggunakan kalorimeter sederhana (communication, collaboration) Peserta didik dan guru mereview hasil pembelajaran - Peserta didik dan guru melakukan refleksi terhadap pembelajaran yang telah dilakukan - Peserta didik diberikan membuat laporan tertulis 10 menit tugas SUMBER BELAJAR - Buku teks Kimia Kelas XI Semester 1 SMA - Lembar Kerja Peserta Didik: LKPD Kalorimeter Sederhana dari Limbah Sehari-hari - Sumber belajar di Internet (jurnal penelitian, artikel, video, animasi, pembelajaran interaktif, dan sebagainya) J. ALAT DAN BAHAN Alat : sterofoam dari bungkus barang elektronik, kaca dari wadah selai dan botol minuman kemasan, botol plastik dan termometer (Alat disesuaikan dengan rancangan setiap kelompok siswa) : berbagai macam larutan asam dan basa dengan konsentrasi rendah Bahan K. Penilaian Pembelajaran 1. Teknik dan Bentuk Penilaian N o 1 Aspek Sikap Teknik - Observasi Bentuk Instrumen - Lembar Observasi Kegiatan Praktikum - Observasi Kegiatan Diskusi 2 3 Pengetahuan - Tes tertulis - Penugasan Keterampilan - Penilaian Praktik/kinerja - Penilaian Produk - Penilaian Portofolio - Soal pilihan ganda - Soal Uraian - Tugas - Lembar Pengamatan Unjuk kerja - Rubrik Penilaian produk - Lembar Penilaian Portofolio 2. Penilaian Produk Rancangan dan Set Alat Mata Pelajaran : Nama Produk : Nama Anggota : Kelas : N o . 1 2 3 Aspek Perencanaan Bahan Proses Pembuatan : 1) Persiapan Alat dan Bahan 2) Teknik Pembuatan Set Alat 3) K3 ( Keamanaan, Keselamatan dan Kebersihan) Hasil rancangan Set Alat (Hasil Produk) a. Kerapihan b. Estetika c. Kreatif d. Inovatif e. Kesesuaian dengan Judul f. Kelengkapan g. Keaslian h. Keberfungsian alat i. Tepat waktu dalam Pembuatan Total Skor Skor (1-5)* 3. Lembar Kerja Peserta Didik (LKPD) DESAIN PRAKTIKUM MATA PELAJARAN KELAS/SEMESTER MATERI TOPIK SUB TOPIK : Kimia : XI/I : Termokimia : Perubahan Entalpi : Kalorimeter Sederhana dari Limbah Sehari-hari Kegiatan I : Merancang Set Alat Kalorimeter Sederhana dari Limbah Sehari-hari A. Judul : Kalorimeter Sederhana dari Limbah Sehari-hari B. Tujuan : Merangcang set alat kalorimeter sederhana dari limbah sehari-hari C. Dasar Teori Alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor yang diserap atau dilepaskan sistem pada suatu reaksi adalah kalorimeter. Kalorimeter bom merupakan kalorimeter yang dirancang khusus untuk reaksi pembakaran yang melibatkan gas. Pada kalorimeter bom terdapat ruang khusus berisi pereaksi dan hasil reaksi (tempat terjadinya reaksi kimia atau sistem). Ruang khusus ini dikelilingi oleh air, termometer, pengaduk, dan wadah pembatas kalorimeter sebagai lingkungan. Secara sederhana kalorimeter dapat dibuat dari gelas gabus atau styrofoam. Gabus bersifat isolator sehingga dianggap dapat menahan kalor untuk pindah ke lingkungan. Pada reaksi eksotermis, kalor yang dilepaskan tetap berada dalam larutan untuk menaikkan suhu. Sedangkan pada reaksi endotermis, kalor diserap dari larutan dan suhu pun turun. Kalorimeter sederhana dapat dibuat dengan memanfaatkan bahanbahan bekas sehari-hari yang memenuhi kriteria untuk mengukur perubahan entalpi suatu reaksi kimia. D. Alat dan Bahan Silakan diskusikan bersama kelompok untuk menentukan alat dan bahan yang sesuai dalam merancang dan membuat set alat kalorimeter sederhana dari limbah sehari-hari yang efektif, efisien dan ramah lingkungan untuk mengukur perubahan entalpi suatu reaksi kimia! Alat Jumlah Bahan 1…………………… 1…………………. 2…………………... 2…………………. 3…………………... 3…………………. dst dst Jumlah E. Langkah Kerja Silakan diskusikan bersama kelompok untuk menyusun langkah kerja dalam merancang dan membuat set alat kalorimeter sederhana dari limbah sehari-hari yang efektif, efisien dan ramah lingkungan untuk mengukur perubahan entalpi suatu reaksi kimia! 1…………………………………………………………………. 2…………………………………………………………………. 3…………………………………………………………………. Dst F. Gambar Rangkaian Alat Gambarlah rangkaian alat kalorimeter sederhana dari limbah sehari-hari yang telah dirancang! (Gambar boleh menggunakan aplikasi dan gambar manual) G. Pertanyaan 1. Konsep apa yang digunakan dalam pengukuran perubahan entalpi dengan kalorimeter? 2. Bagaimana sistem kerja pada alat kalorimeter sederhana? 3. Bagaimana dapat membuat kalorimeter sederhana dengan bahan limbah seharihari? 4. Bahan apa saja yang ramah lingkungan dapat digunakan untuk merancang alat kalorimeter sederhana? 5. Bagaimana dampak terhadap lingkungan? Kegiatan II : Menguji coba Set Alat Kalorimeter Sederhana dari Limbah Seharihari untuk Mengukur PErubahan Entalpi Suatu Reaksi Kimia A. Judul Praktikum : Percobaan Kalorimeter Sederhana B. Tujuan Praktikum : Menentukan harga perubahan entalpi (ΔH) reaksi C. Dasar Teori Persamaan termokimia adalah persamaan reaksi yang melibatkan perubahan entalpi dan penulisannya dikaitkan dengan koefisien reaksi dan wujud zat. Pada persamaan termokimia koefisien reaksi menunjukkan perbandingan jumlah mol dan mempengaruhi nilai perubahan entalpi. Perubahan entalpi reaksi yang diukur pada keadaan standar yaitu pada 25°C (298 K) dan tekanan 1 atmosfer (1 atm) disebut perubahan entalpi dasar dan diberi lambang ΔH°. Satuan energi yang digunakan untuk ΔH° menurut satuan internasional (SI) adalah joule (J). Macam-macam perubahan entalpi : · Perubahan entalpi pembentukan standar (ΔHf°) · Perubahan entalpi penguraian standar (ΔHd°) · Perubahan entalpi pembakaran standar (ΔHc°) · Perubahan entalpi pelarutan standar (ΔHs°) Alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor yang diserap atau dilepaskan sistem pada suatu reaksi adalah kalorimeter. q = m x c x ∆T qkalorimeter = C x ∆T kalor reaksi sama dengan jumlah kalor yang diserap atau yang dilepaskan larutan, sedangkan kalor yang diserap oleh gelas dan lingkungan diabaikan. qreaksi = - qlarutan Dengan, q = jumlah kalor m= massa air larutan di dalam kalorimeter c= kalor jenis air larutan di dalam kalorimeter C= kapasitas kalor dari bom kalorimeter ∆T= kenaikan suhu larutan kalorimeter D. Alat dan Bahan Alat Jumlah Bahan Jumlah Termometer 1 Larutan NaOH 1 M 50 ml Gelas Kimia 1 Larutan HCl 1 M Gelas ukur 2 Corong 1 Pipet tetes 1 Kalorimeter sederhana 1 50 ml Gambar. Contoh Rangkaian Set Alat Kalorimeter Sederhana dari Bahan Bekas Sehari-hari E. Cara Kerja 1) Menyediakan kalorimeter sederhana yang terbuat dari wadah minuman styrofoam berukuran 250ml. Tutup wadah dengan gabus yang sudah dilubangi untuk penempatan termometer. 2) Mengambil 50 ml larutan NaOH 0,2M dan 50ml larutan HCl 0,2M. Ukur suhu masing-masing larutan. Ambil nilai rata-ratanya dan catat 3) Memasukkan larutan NaOH kedalam kalorimeter lalu tambahkan HCl. Tutup kalorimeter dan aduk rata dengan termometer. 4) Ukur dan catat suhu tersebut. F. Hasil pengamatan a. Suhu larutan NaOH 1 M : b. Suhu larutan HCl 1 M : c. Suhu rata-rata : d. Suhu akhir : e. Kenaikan suhu : Apakah reaksi yang terjadi termasum eksoterm atau endoterm ? G. Pembahasan ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. H. Jawaban Pertanyaan 1. Kedalam suatu kalorimeter gelas plastik direaksikan sebanyak 10 mL larutan NaOH 1M dengan 10 mL larutan HCl 1M dengan suhu awal = 27oC, ternyata suhu campuran naik menjadi 33oC. Jika kalor jenis larutan dianggap sama dengan air yaitu 4,18 Jgr-1K1 . Tentukanlah perubahan entalpi reaksi : NaOH(aq) + HCl(aq) → NaCl(aq) + H2O(l) 2. Kedalam kalorimeter dicampurkan 100 mL larutan HCl 2M dengan 100 mL larutan NaOH 1M menyebabkan suhu larutan naik dari 250C menjadi 31,50C. Jika kalor jenis larutan dianggap sama dengan kalor jenis air yaitu 4,2 J g-1 0C-1, kapasitas kalor kalorimeter = 0 dan massa jenis air = 1 g cm-3, tentukan ∆H reaksi. I. Kesimpulan ........................................................................................................................................... ............................................................................................................................................. Kunci Jawaban Soal Tertulis 1. Kunci Jawaban Reaksi antara NaOH dengan HCl mengakibatkan kenaikan suhu dari 270C menjadi 330C. sehingga dengan demikian reaksi tersebut tergolong reaksi Eksoterm. Massa larutan (m) = 10 gr + 10 gr = 20 gr karena kalor jenis larutan sama denga kalor jenis air sehingga massa jenis larutan juga sama dengan massa jenis air yaitu 1 grL. Kalor jenis larutan = 4,18 Jgr-1K-1 , kenaikan suhu (∆t) = 330C – 270C = 60C = 6K Qreaksi = mlar x Clar x ∆t Skor 2 2 2 = 20 gr x 4,18 Jgr-1K-1 x 6K = 501,6 J Kalor di atas adalah kalor yang timbul dari reaksi 10 mL NaOH 1M dengan 10 mL HCl 1M . 10 mL NaOH 1M mengandung 10 mmol NaOH = 0,01 mol NaOH 0,1 L HCl 1M mengandung 10 mmol HCl = 0,01 mol HCl ∆H reaksi harus dihitung sesuai dengan stoikiometri reaksi. Jadi ∆H reaksi dihitung berdasarkan reaksi 1 mol NaOH dengan 1 mol HCl ( sesuai dengan koefisien reaksi ) jadi Q(1mol NaOH + 1 mol HCl ) = 50160 J = 50,16 KJ Reaksi berlangsung dengan eksoterm, sehingga ∆H = -Q ∆H = -50,16 KJ Jumlah Total 2 2 10 2. Kunci Jawaban Jumlah mol HCl = 100 mL x 2 M = 200 mmol = 0,2 mol Jumlah mol NaOH = 100 mL x 1 M = 100 mmol = 0,1 mol Menurut Persamaan reaksi mol HCl dengan mol NaOH adalah sama ( koefisiennya sama ) tetapi jumlah mol yang direaksikan berbeda, oleh karena itu mol NaCl yan terbentuk dihitung berdasarkan mol yang habis bereaksi yaitu NaOH ( jumlah molnya paling kecil ), jadi mol NaCl = mol NaOH = 0,1 mol Skor 2 Volume larutan = 100 mL + 100 mL = 200 mL Massa larutan = massa air = 200 mL x 1 g mL-1 = 200 g Maka Kalor yang diterima larutan : Qreaksi + Qlarutan= 0 Qreaksi = -Qlarutan = -5460 J Q larutan = m x c x ∆t = 200 g x 4,2 J g-1 K-1 x (31,5 – 25)K = 5460 J ∆H reaksi untuk 0,1 mol = -5460 J ∆H reaksi untuk 1 mol = -54600 J/mol Kalor yang dilepaskan reaksi adalah: 54600 J/mol Jumlah Total 2 2 2 2 10
