Nata Soal Nata Soal Belajar • Berlatih • Siap Ujian
Nata Soal
Beranda TKA Interaktif Semua Materi Bank Soal Rangkuman Dukung Kami
TKA SMK/MAK Teknik Kimia Industri Interaktif

Neraca Massa dan Energi, Karakteristik Reaktor Kimia (Batch, CSTR, PFR), dan Sistem Utilitas Pabrik – Materi & Latihan TKA Teknik Kimia Industri SMK/MAK

Perhitungan neraca massa tanpa reaksi dan dengan reaksi kimia (konversi, yield, selektivitas, limiting reactant, recycle, bypass, purge); neraca energi termal (panas sensibel, panas laten, entalpi reaksi pembentukan standar); jenis reaktor kimia ideal (Batch Reactor, Continuous Stirred Tank Reactor / CSTR, Plug Flow Reactor / PFR); sistem utilitas pabrik kimia (boiler uap air, cooling water tower, sistem penyediaan air demineralisasi / Demin Plant, udara tekan instrumentasi).

Tujuan Pembelajaran
  • Menghitung neraca massa sistem kimia biner dan reaksi kimia dengan aliran daur ulang (Recycle) dan pembuangan (Purge).
  • Menganalisis profil performa dan persamaan perancangan reaktor kimia ideal (Batch, CSTR, PFR) untuk reaksi homogen.
  • Mengidentifikasi sistem utilitas pabrik kimia (pembangkitan uap boiler, pengolahan air demineralisasi, dan menara pendingin cooling tower).

Materi & Pembahasan Konsep

TKA SMK/MAK

Selamat datang di modul Neraca Massa dan Energi, Reaktor Kimia, dan Utilitas Pabrik pada mata pelajaran Teknik Kimia Industri SMK/MAK!

1. Neraca Massa & Energi Pabrik Kimia

  • Hukum Kekekalan Massa: Akumulasi = Masuk - Keluar + Generasi - Konsumsi. Pada kondisi tunak (Steady State), Akumulasi = 0, sehingga Total Massa Masuk = Total Massa Keluar.
  • Aliran Recycle & Purge: Recycle mengembalikan reaktan tak bereaksi ke reaktor untuk menaikkan konversi keseluruhan (overall conversion); Purge membuang sebagian kecil aliran recycle untuk mencegah penumpukan zat inert (akumulasi racun/inert).
  • Reaktor Kimia Ideal:
    • Batch Reactor: Reaktor tertutup tak kontinu, konsentrasi berubah terhadap waktu reaksi. Cocok untuk produk bernilai tinggi kapasitas kecil.
    • CSTR (Continuous Stirred Tank Reactor): Reaktor tangki berpengaduk kontinu beroperasi tunak, konsentrasi di dalam tangki seragam sama dengan konsentrasi aliran keluar.
    • PFR (Plug Flow Reactor): Reaktor alir pipa kontinu berbentuk tabung tanpa pencampuran aksial, konsentrasi reaktan menurun bertahap sepanjang panjang pipa.

2. Sistem Utilitas Pabrik Kimia

  • Demin Plant (Water Demineralization): Menggunakan kolom penukar kation (mengganti kation Ca2+, Mg2+, Na+ dengan H+) dan kolom penukar anion (mengganti Cl-, SO4 2- dengan OH-) untuk menghasilkan air murni bebas mineral untuk umpan boiler (boiler feedwater).
Referensi: Kerangka Standar Asesmen TKA Pusmendik Kemendikdasmen RI
Simulasi CBT

Latihan Interaktif (18 Soal)

Penilaian aman & otomatis
Cek Pemahaman
3 Soal
Soal 1 Pilihan Ganda mudah
5 Poin
Pada kondisi operasi proses industri kimia yang berada dalam keadaan tunak (Steady State), nilai akumulasi massa atau energi di dalam batas sistem kontrol adalah:
Soal 2 Pilihan Ganda Kompleks sedang
5 Poin
Dalam perancangan sistem reaksi kimia industri, fungsi dari aliran sirkulasi balik (Recycle Stream) dan aliran pembuangan kecil (Purge Stream) adalah: (Pilih dua fungsi)
Centang semua pilihan yang kamu anggap benar!
Soal 3 Benar / Salah mudah
5 Poin
Tentukan Benar atau Salah karakteristik reaktor kimia ideal CSTR (Continuous Stirred Tank Reactor)!
Tentukan apakah setiap pernyataan di bawah ini Benar atau Salah!
Pernyataan Benar Salah
Pada reaktor CSTR ideal, pengadukan diasumsikan berlangsung sempurna sehingga konsentrasi dan suhu di seluruh titik di dalam tangki adalah seragam homogen.
Komposisi dan konsentrasi zat pada aliran keluaran reaktor CSTR sama persis dengan komposisi cairan yang berada di dalam tangki reaktor.
Reaktor CSTR adalah reaktor tertutup rapat tanpa aliran masuk maupun aliran keluar sepanjang proses reaksi berlangsung.
Latihan TKA
10 Soal
Soal 4 Pilihan Ganda sedang
5 Poin
Reaktor alir tubular kontinu di mana fluida mengalir melintasi pipa panjang seperti sumbat tanpa adanya pencampuran ke arah aksial (sepanjang arah aliran) dinamakan reaktor:
Soal 5 Pilihan Ganda sedang
5 Poin
Unit utilitas pabrik kimia yang berfungsi mengolah air baku menjadi air bebas mineral (Demineralized Water) dengan konduktivitas listrik sangat rendah untuk air umpan boiler tekanan tinggi adalah unit:
Soal 6 Pilihan Ganda Kompleks sedang
5 Poin
Komponen peralatan pengaman keselamatan tekanan lebih (Overpressure Protection) yang wajib terpasang pada bejana tekan (Pressure Vessel) pabrik kimia adalah: (Pilih dua komponen)
Centang semua pilihan yang kamu anggap benar!
Soal 7 Benar / Salah sedang
5 Poin
Tentukan Benar atau Salah prinsip pencegahan pengerakan (scale) pada boiler industri!
Tentukan apakah setiap pernyataan di bawah ini Benar atau Salah!
Pernyataan Benar Salah
Pembentukan kerak isolator mineral (seperti kalsium karbonat dan silika) pada pipa boiler menurunkan efisiensi transfer panas dan berisiko memicu pipa pecah akibat pemanasan lokal berlebih (overheating).
Operasi pengurasan berkala (Boiler Blowdown) berfungsi mengontrol dan membuang akumulasi padatan terlarut (TDS) pekat dari dalam drum ketel uap.
Air laut berkadar garam tinggi sangat bagus dialirkan langsung sebagai air pengisi ketel uap tanpa pengolahan pelunakan sama sekali.
Soal 8 Pilihan Ganda sedang
5 Poin
Reaksi kimia industri yang melepaskan sejumlah kalor energi termal ke lingkungan sekitarnya (entalpi reaksi bertanda negatif, Delta H < 0) diklasifikasikan sebagai reaksi:
Soal 9 Pilihan Ganda sedang
5 Poin
Dalam stoikiometri reaksi kimia industri, reaktan yang habis bereaksi terlebih dahulu dan membatasi jumlah maksimum produk yang dapat terbentuk dinamakan:
Soal 10 Pilihan Ganda Kompleks sedang
5 Poin
Sistem udara tekan instrumen (Instrument Air System) pada pabrik kimia memerlukan spesifikasi kualitas udara khusus yang berbeda dari udara kompresor pabrik umum, yaitu: (Pilih dua kriteria)
Centang semua pilihan yang kamu anggap benar!
Soal 11 Benar / Salah sedang
5 Poin
Tentukan Benar atau Salah prinsip pengoperasian Menara Pendingin (Cooling Tower) sirkulasi air industri!
Tentukan apakah setiap pernyataan di bawah ini Benar atau Salah!
Pernyataan Benar Salah
Cooling tower membuang beban panas dari air sirkulasi pendingin ke atmosfer terutama melalui proses penguapan kontak langsung (evaporative cooling).
Penambahan air baru (Make-up Water) wajib dipasok secara kontinu untuk menggantikan air pendingin yang hilang akibat penguapan, percikan terbawa angin (drift), dan pengurasan blowdown.
Cooling tower industri dirancang khusus untuk memanaskan air hingga menjadi uap super panas bertemperatur 1000 derajat Celcius.
Soal 12 Pilihan Ganda sedang
5 Poin
Metode analisis bahaya proses (Process Hazard Analysis) yang sistematis menggunakan kata-kata pandu (Guide Words seperti NO, MORE, LESS, AS WELL AS, REVERSE) untuk mengidentifikasi potensi penyimpangan parameter operasional pipa dan instrumen dinamakan:
Soal 13 Pilihan Ganda Kompleks sedang
5 Poin
Perbandingan kinerja antara reaktor PFR (Plug Flow Reactor) dan CSTR (Continuous Stirred Tank Reactor) untuk reaksi kinetika orde positif (seperti orde 1 atau 2) menunjukkan bahwa: (Pilih dua perbandingan)
Centang semua pilihan yang kamu anggap benar!
Tantangan Penalaran
5 Soal
Soal 14 Pilihan Ganda sulit
5 Poin
Pada reaktor sintesis amonia (N2 + 3 H2 <-> 2 NH3), gas umpan segar terdiri dari rasio stoikiometri N2 dan H2 murni sebanyak 100 mol/jam. Konversi satu lintasan (Single-pass Conversion) pada reaktor adalah 20%. Jika gas yang belum bereaksi dipisahkan sempurna di kondensor dan didaur ulang (recycled) kembali ke umpan reaktor tanpa ada aliran purge, berapakah laju produksi amonia (NH3) yang dihasilkan dalam kondisi tunak?
Soal 15 Pilihan Ganda Kompleks sulit
5 Poin
Dalam perancangan sistem pengendalian reaksi eksotermis kuat pada reaktor CSTR (seperti polimerisasi atau nitrasi), bahaya 'Thermal Runaway' (reaksi liar tak terkendali) dapat dicegah dengan: (Pilih dua sistem pengaman)
Centang semua pilihan yang kamu anggap benar!
Soal 16 Benar / Salah sulit
5 Poin
Evaluasi perhitungan neraca energi pada pemanas cairan tubular tanpa perubahan fasa!
Tentukan apakah setiap pernyataan di bawah ini Benar atau Salah!
Pernyataan Benar Salah
Laju perpindahan panas sensibel yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur aliran massa cairan tanpa perubahan fasa dihitung dari persamaan Q = m x Cp x Delta T.
Pada alat penukar panas dengan insulasi termal sempurna terhadap lingkungan, jumlah panas yang diserap oleh fluida dingin sama dengan jumlah panas yang dilepaskan oleh fluida panas.
Kapasitas panas spesifik (Cp) suatu fluida bernilai negatif bila fluida tersebut dipanaskan di dalam pipa baja.
Soal 17 Pilihan Ganda sulit
5 Poin
Sebuah larutan garam encer 10.000 kg/jam dengan konsentrasi 5% berat padatan dipekatkan di dalam evaporator efek tunggal hingga mencapai konsentrasi 25% berat padatan. Berapakah laju penguapan air (uap yang dihasilkan / V) dari larutan tersebut dalam satuan kg/jam?
Soal 18 Pilihan Ganda Kompleks sulit
5 Poin
Dalam penanganan air limbah industri kimia yang mengandung logam berat dan senyawa organik terlarut tinggi (COD/BOD tinggi), unit operasi pengolahan limbah primer dan sekunder mencakup: (Pilih dua unit pengolahan)
Centang semua pilihan yang kamu anggap benar!
Sudah Selesai Mengerjakan?

Pastikan semua soal telah kamu jawab sebelum melihat skor dan pembahasan.

« Topik Sebelumnya Operasi Teknik Kimia (OTK): Distilasi, Evaporasi, Ekstraksi, Kristalisasi, dan Filtrasi Kembali ke Daftar » Teknik Kimia Industri
Nomor Soal
0 / 18
• Belum • Terjawab • Ragu
Ke Atas Soal
Tes Kemampuan Akademik SMK/MAK • Teknik Kimia Industri Gratis & Otomatis