Berikut pembahasan soal-soal OSN Kimia tingkat kabupaten/kota tahun 2025. Pada postingan ini disajikan khusus soal-soal terkait sifat koligatif larutan. Soal tentang bahasan ini berjumlah 4 item soal.
Soal OSN Kab/Kota tentang Sifat Koligatif Larutan-1
Sebanyak 0,10 mol NaCl dan 0,05 mol CaCl2 dilarutkan dalam 180 g air (MM = 18 g/mol) pada 25 °C. Kedua garam mengalami ionisasi sempurna. Jika tekanan uap jenuh air murni pada suhu tersebut adalah 23,8 mmHg, maka tekanan uap larutan tersebut adalah ....
- 21,99 mmHg
- 22,34 mmHg
- 22,99 mmHg
- 23,33 mmHg
- 23,99 mmHg
Perhitungan Tekanan Uap Larutan
Untuk menghitung tekanan uap larutan, kita gunakan hukum Raoult: \( P = P_0 \cdot X_{\text{pel}} \), di mana \( P \) adalah tekanan uap larutan, \( P_0 \) adalah tekanan uap air murni (23,8 mmHg), dan \( X_{\text{pel}} \) adalah fraksi mol pelarut (air).
Langkah-langkah Perhitungan
-
Menghitung jumlah mol pelarut (air):
Massa air = 180 g, massa molar air = 18 g/mol.
\[ \begin{aligned} n_{\text{air}} &= \frac{\text{massa air}}{\text{massa molar air}} \\ &= \frac{180}{18} = 10 \, \text{mol} \end{aligned} \] - Menghitung jumlah mol total ion dari garam yang terionisasi:
- NaCl: Ionisasi sempurna menghasilkan \( \text{Na}^+ \) dan \( \text{Cl}^- \)
(faktor van't Hoff, \( i = 2 \)).
\[ \begin{aligned} \text{Jumlah mol ion} &= 0,10 \, \text{mol} \times 2 \\ &= 0,20 \, \text{mol} \end{aligned} \] - CaCl}_2: Ionisasi sempurna menghasilkan \( \text{Ca}^{2+} \) dan \( 2 \text{Cl}^- \)
(faktor van't Hoff, \( i = 3 \)).
\[ \begin{aligned} \text{Jumlah mol ion} &= 0,05 \, \text{mol} \times 3 \\ &= 0,15 \, \text{mol} \end{aligned} \] - Total mol ion:
\[ \begin{aligned} n_{\text{ion}} &= 0,20 + 0,15 \\ &= 0,35 \, \text{mol} \end{aligned} \]
- NaCl: Ionisasi sempurna menghasilkan \( \text{Na}^+ \) dan \( \text{Cl}^- \)
- Menghitung total mol dalam larutan:
\[ \begin{aligned} n_{\text{total}} &= n_{\text{air}} + n_{\text{ion}} \\ &= 10 + 0,35 = 10,35 \, \text{mol} \end{aligned} \] - Menghitung fraksi mol pelarut (air):
\[ \begin{aligned} X_{\text{pel}} &= \frac{n_{\text{air}}}{n_{\text{total}}} \\ &= \frac{10}{10,35} \approx 0,9662 \end{aligned} \] -
Hitung tekanan uap larutan:
\[ \begin{aligned} P &= P_0 \cdot X_{\text{pel}} \\ &= 23,8 \cdot 0,9662 \approx 22,99 \, \text{mmHg} \end{aligned} \]
Jawaban yang tepat C.
Soal OSN Kab/Kota tentang Sifat Koligatif Larutan-2
Sebanyak 0,12 g asam lemah HX (MM = 61 g/mol) dilarutkan dalam 25,0 g air (massa jenis = 1 g/mL), sehingga titik didih larutan meningkat sebesar 0,052 °C (Kb air = 0,512 °C.kg/mol). Nilai tetapan disosiasi asam (Ka) HX adalah .... (Asumsikan proses pelarutan tidak menyebabkan perubahan volume larutan secara signifikan)
- 7,5 × 10–5
- 1,3 × 10–4
- 3,2 × 10–4
- 5,0 × 10–3
- 9,3 × 10–3
Perhitungan Nilai Tetapan Disosiasi Asam HX
Untuk menentukan nilai tetapan disosiasi asam (\( K_a \)) dari asam lemah HX, kita akan mengikuti langkah-langkah berikut:
1. Menghitung Molalitas Larutan (\( m \))
Pertama, kita hitung molalitas larutan, yaitu jumlah mol zat terlarut per kilogram pelarut.
- Massa HX = 0,12 g
- Massa molar HX (MM) = 61 g/mol
- Massa pelarut (air) = 25,0 g = 0,025 kg
Mol HX:
$$ \begin{aligned} n &= \frac{\text{massa}}{\text{massa molar}} \\ &= \frac{0,12 \text{ g}}{61 \text{ g/mol}} \\ &\approx 0,001967 \text{ mol} \end{aligned} $$Molalitas (\( m \)):
$$ \begin{aligned} m &= \frac{n}{\text{massa pelarut (kg)}} \\ &= \frac{0,001967 \text{ mol}}{0,025 \text{ kg}} \\ &= 0,07868 \text{ mol/kg} \end{aligned} $$2. Menghitung Faktor Van't Hoff (\( i \))
Kenaikan titik didih (\(\Delta T_b\)) dirumuskan sebagai:
$$ \Delta T_b = i \cdot K_b \cdot m $$Diketahui:
- \(\Delta T_b = 0,\!052 \ \text{°C}\)
- \(K_b = 0,\!512 \ \text{°C} \cdot \text{kg/mol}\)
- \(m = 0,\!07868 \ \text{mol/kg}\)
Maka:
$$ \begin{aligned} i &= \frac{\Delta T_b}{K_b \cdot m} \\ &= \frac{0,052}{0,512 \times 0,07868} \\ &\approx \frac{0,052}{0,0403} \\ &\approx 1,29 \end{aligned} $$3. Menghitung Derajat Disosiasi (\( \alpha \))
Faktor Van't Hoff (\( i \)) untuk asam lemah yang terdisosiasi sebagian dirumuskan:
$$ i = 1 + \alpha $$Dari perhitungan sebelumnya, \( i = 1,29 \), maka:
$$ \begin{aligned} 1,29 &= 1 + \alpha \\ \alpha &= 0,29 \end{aligned} $$4. Menghitung Tetapan Disosiasi Asam (\( K_a \))
Untuk asam lemah HX yang terdisosiasi sebagian:
$$ K_a = \frac{C \cdot \alpha^2}{1 - \alpha} $$Di mana \( C \) adalah konsentrasi awal asam dalam mol/L. Karena volume larutan dianggap tidak berubah signifikan, kita dapat menggunakan molalitas sebagai pendekatan konsentrasi (\( C \approx m = 0,07868 \, \text{mol/L} \)).
$$ \begin{aligned} K_a &= \frac{0,07868 \times (0,29)^2}{1 - 0,29} \\ &= \frac{0,07868 \times 0,0841}{0,71} \\ &\approx \frac{0,00661}{0,71} \\ &\approx 9,31 \times 10^{-3} \end{aligned} $$Jawaban yang tepat E.
Soal OSN Kab/Kota tentang Sifat Koligatif Larutan-3
Sebanyak 6,57 g campuran kalium nitrat (MM = 101 g/mol) dan aluminium sulfat (MM = 342 g/mol) dilarutkan dalam 100 g air. Selisih titik beku larutan tersebut dengan titik beku air murni adalah 1,93 °C (Kf air = 1,86 °C.kg/mol). Persentase massa kalium nitrat dalam campuran adalah ....
(Asumsikan bahwa zat terlarut mengalami ionisasi sempurna)
- 22,6%
- 33,3%
- 50,0%
- 66,7%
- 77,4%
Pembahasan Soal
Diketahui:
- Massa total campuran = 6,57 g
- Massa pelarut (air) = 100 g = 0,1 kg
- ΔTf = 1,93 °C
- Kf air = 1,86 °C·kg/mol
Langkah 1: Misalkan massa KNO₃ = x gram
Massa Al₂(SO₄)₃ = (6,57 − x) gram
Masing-masing mol zat:
$$ \begin{aligned} \text{Mol KNO}_3 &= \frac{x}{101} \\ \text{Mol Al}_2(\text{SO}_4)_3 &= \frac{6{,}57 - x}{342} \end{aligned} $$Faktor van’t Hoff (i):
- KNO₃ → K⁺ + NO₃⁻ ⇒ i = 2
- Al₂(SO₄)₃ → 2Al³⁺ + 3SO₄²⁻ ⇒ i = 5
Langkah 2: Masukkan ke rumus penurunan titik beku
$$ \Delta T_f = K_f \cdot \frac{1}{m_{\text{pelarut}}} \cdot \left[2 \cdot \frac{x}{101} + 5 \cdot \frac{6{,}57 - x}{342} \right] $$ $$ \begin{aligned} 1{,}93 &= 1{,}86 \cdot \frac{1}{0{,}1} \cdot \left( \frac{2x}{101} + \frac{5(6{,}57 - x)}{342} \right) \\ 1{,}93 &= 18{,}6 \cdot \left( \frac{2x}{101} + \frac{32{,}85 - 5x}{342} \right) \end{aligned} $$Langkah 3: Menyelesaikan aljabar
$$ \begin{aligned} \frac{2x}{101} + \frac{32{,}85 - 5x}{342} &= \frac{684x + 3317{,}85 - 505x}{34542} \\ &= \frac{179x + 3317{,}85}{34542} \end{aligned} $$Masukkan ke persamaan:
$$ \begin{aligned} 1{,}93 &= 18{,}6 \cdot \frac{179x + 3317{,}85}{34542} \\ \frac{179x + 3317{,}85}{34542} &= \frac{1{,}93}{18{,}6} \approx 0{,}10376 \\ 179x + 3317{,}85 &= 0{,}10376 \cdot 34542 \approx 3583{,}2 \\ 179x &= 3583{,}2 - 3317{,}85 = 265{,}35 \\ x &\approx \frac{265{,}35}{179} \approx 1{,}483 \end{aligned} $$Langkah 4: Menghitung persentase massa KNO₃
$$ \text{Persen massa KNO}_3 = \frac{1{,}483}{6{,}57} \cdot 100\% \approx 22{,}6\% $$Jawaban yang tepat A.
Soal OSN Kab/Kota tentang Sifat Koligatif Larutan-4
Larutan X merupakan larutan biner yang menunjukkan penyimpangan positif terhadap Hukum Raoult. Pernyataan manakah yang sesuai dengan fenomena tersebut?
- Tekanan uap larutan X lebih rendah dari larutan ideal
- Proses pelarutan bersifat eksotermik
- Titik didih larutan X lebih tinggi daripada larutan ideal
- Zat terlarut dalam larutan X mengalami ionisasi sempurna
- Interaksi sesama zat terlarut lebih kuat daripada zat terlarut pelarut
Penyimpangan Positif terhadap Hukum Raoult
Larutan biner yang menunjukkan penyimpangan positif terhadap Hukum Raoult berarti bahwa tekanan uap larutan lebih tinggi daripada yang diperkirakan berdasarkan perilaku ideal.
Hal ini disebabkan oleh interaksi antar partikel yang lebih lemah dibandingkan interaksi dalam zat murni masing-masing.
Pembahasan Setiap Pilihan Jawaban:
-
A. Tekanan uap larutan X lebih rendah dari larutan ideal
❌ Salah. Penyimpangan positif berarti tekanan uapnya lebih tinggi, bukan lebih rendah. -
B. Proses pelarutan bersifat eksotermik
❌ Salah. Penyimpangan positif biasanya disebabkan oleh interaksi yang lebih lemah, sehingga proses pelarutan bersifat endotermik (menyerap panas). -
C. Titik didih larutan X lebih tinggi daripada larutan ideal
❌ Salah. Tekanan uap yang lebih tinggi berarti larutan lebih mudah menguap, sehingga titik didihnya lebih rendah dari larutan ideal. -
D. Zat terlarut dalam larutan X mengalami ionisasi sempurna
❌ Salah. Ionisasi sempurna biasanya menyebabkan penyimpangan negatif, karena interaksi antar partikel semakin kuat. -
E. Interaksi sesama zat terlarut lebih kuat daripada zat terlarut pelarut
✅ Benar. Penyimpangan positif terjadi saat interaksi antara pelarut dan zat terlarut lebih lemah dibandingkan interaksi dalam zat murni.
Jadi, jika interaksi sesama zat terlarut lebih kuat, maka interaksi antara zat terlarut dan pelarut menjadi lebih lemah, mendukung penyimpangan positif.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar