Berikut pembahasan contoh soal TKA kimia dari sumber resmi yang diberikan kementerian pendidikan seperti yang ditulis di sini. Selain itu juga ditambahkan 5 soal lain yang juga diberikan saat gladi TKS kimia. Sebaiknya mencoba menyelesaikan sendiri kemudian mencocokan jawaban dengan klik tombol Lihat Pembahasan.
SOAL-1
Seorang murid akan melakukan eksperimen untuk menghasilkan 1,435 gram AgCl dari larutan AgNO3 dan NaCl melalui reaksi kimia berikut:
AgNO3(aq) + NaCl (aq) → AgCl(s) + NaNO3(aq)
Terdapat empat botol zat yang berisi dua jenis reaktan dengan dua variasi konsentrasi berbeda untuk masing-masing reaktan.
Murid tersebut melakukan perhitungan untuk menentukan larutan dari botol mana yang akan digunakan dan menentukan jumlah larutannya untuk menghasilkan jumlah zat yang diinginkan.
Komposisi mana saja yang dapat menghasilkan tepat 1,435 gram padatan AgCl? Tentukan Tepat atau Tidak Tepat pada pilihan komposisi berikut!
(Ar Ag = 108; Ar N = 14; Ar O = 16; Ar Na = 23; Ar N = 14; Ar Cl = 35,5)
| Komposisi Reaktan | Tepat | Tidak Tepat |
|---|---|---|
| 5 mL larutan dari Botol A + 5 mL larutan dari Botol C |
||
| 10 mL larutan dari Botol A + 5 mL larutan dari Botol D |
||
| 10 mL larutan dari Botol B + 10 mL larutan dari Botol D |
Lihat Pembahasan
Pembahasan Soal 1
| Komposisi Reaktan | Status | Penjelasan |
|---|---|---|
| 5 mL larutan dari Botol A + 5 mL larutan dari Botol C |
Tidak Tepat |
Hasilkan 0,005 mol AgCl (0,7175 g) ≠ 1,435 g |
| 10 mL larutan dari Botol A + 5 mL larutan dari Botol D |
Tepat | Hasilkan 0,01 mol AgCl (1,435 g) |
| 10 mL larutan dari Botol B + 10 mL larutan dari Botol D |
Tidak Tepat |
Hasilkan 0,02 mol AgCl (2,87 g) ≠ 1,435 g |
Langkah Perhitungan Lengkap
- Massa molar (mM) AgCl:
mM (AgCl) = (Ar Ag + Ar Cl) g/mol
mM (AgCl) = (108 + 35,5) g/mol
mM (AgCl) = 143,5 g/mol - n AgCl yang diinginkan:
\( n(\ce{AgCl}) = \dfrac{m~AgCl}{mM~AgCl} = \dfrac{1,435~g}{143,5~g/mol} = 0,01 \, \text{mol} \)
(Karena reaksi 1:1, butuh 0,01 mol AgNO₃ dan 0,01 mol NaCl) - Analisis per komposisi:
- 1) 5 mL A (AgNO3 1 M) + 5 mL C (NaCl 1 M)
n AgNO3 = [AgNO3] × V
n AgNO3 = 1 M × 0,005 L
n AgNO3 = 0,005 mol
n NaCl = [NaCl] × V
n NaCl = 1 M × 0,005 L
n NaCl = 0,005 mol
Pembatas:
0,005 mol AgCl = 0,005 mol × 143,5 g/mol
0,005 mol AgCl = 0,7175 g ≠ 1,435 g
- 2) 10 mL A (AgNO3 1 M) + 5 mL D (NaCl 2 M)
n AgNO3 = [AgNO3] × V
n AgNO3 = 1 M × 0,01 L
n AgNO3 = 0,01 mol
n NaCl = [NaCl] × V
n NaCl = 2 M × 0,005 L
n NaCl = 0,01 mol
Pembatas:
0,01 mol AgCl = 0,01 mol × 143,5 g/mol
0,01 mol AgCl = 1,435 g
- 3) 10 mL B (AgNO3 2 M) + 10 mL D (NaCl 2 M)
n AgNO3 = [AgNO3] × V
n AgNO3 = 2 M × 0,01 L
n AgNO3 = 0,02 mol
n NaCl = [NaCl] × V
n NaCl = 2 M × 0,01 L
n NaCl = 0,02 mol
Pembatas:
0,02 mol AgCl = 0,02 mol × 143,5 g/mol
0,02 mol AgCl = 2,87 g ≠ 1,435 g
- 1) 5 mL A (AgNO3 1 M) + 5 mL C (NaCl 1 M)
Reaksi pengendapan AgCl bersifat 1:1 stoikiometri. Jumlah mol reaktan yang bereaksi ditentukan oleh reagen pembatas. Volume dalam mL dikonversi ke L untuk hitung mol.
Kesimpulan: Komposisi yang Tepat adalah 10 mL larutan dari Botol A + 5 mL larutan dari Botol D.
SOAL-2
Sekelompok peneliti kimia lingkungan sedang meneliti kandungan bahan organik dalam limbah cair industri makanan. Mereka berhasil memurnikan satu senyawa organik utama, yang diketahui hanya tersusun atas unsur karbon (C), hidrogen (H), dan oksigen (O).
Dari hasil uji laboratorium, senyawa tersebut memiliki komposisi massa sebagai berikut:
- 40% karbon
- 6,7% hidrogen
- sisanya adalah oksigen
Melalui spektrometri massa, diketahui bahwa massa molar senyawa tersebut adalah 180 g/mol.
Mereka menyimpulkan bahwa rumus empiris dan rumus molekul senyawa itu adalah CH2O. Apakah kesimpulan tersebut benar?
(Ar C=12; H=1; dan O=16)
- Benar, karena CH2O adalah rumus empiris dan sesuai dengan rumus molekulnya.
- Benar, karena rumus molekul harus sama dengan rumus empiris.
- Salah, karena rasio mol tidak sesuai dengan komposisi yang diberikan.
- Salah, karena massa molar menunjukkan bahwa rumus molekulnya adalah C6H12O6.
- Salah, karena rumus empiris adalah CH2O tetapi rumus molekulnya adalah C6H5O4.
Lihat Pembahasan
Pembahasan Soal 2
| Pernyataan | Status | Penjelasan |
|---|---|---|
| A. Benar, karena CH2O adalah rumus empiris dan sesuai dengan rumus molekulnya. |
Salah | Rumus molekul bukan CH2O (massa 30 g/mol), melainkan C6H12O6 (180 g/mol) |
| B. Benar, karena rumus molekul harus sama dengan rumus empiris. |
Salah | Rumus molekul bisa kelipatan empiris, tidak harus sama |
| C. Salah, karena rasio mol tidak sesuai dengan komposisi yang diberikan. |
Salah | Rasio mol sesuai CH2O |
| D. Salah, karena massa molar menunjukkan bahwa rumus molekulnya adalah C6H12O6. |
Benar | Kesimpulan salah; empiris CH2O, molekul C6H12O6 |
| E. Salah, karena rumus empiris adalah CH2O tetapi rumus molekulnya adalah C6H5O4. |
Salah | Rumus molekul bukan C6H5O4 (massa 141 g/mol, rasio salah) |
Langkah Perhitungan Lengkap
- Komposisi massa lengkap:
Oksigen = 100% - 40% - 6,7% = 53,3%
Asumsikan sampel 100 g:
40% C = 40 g
6,7% H = 6,7 g
53,3% O = 53,3 g - Mol masing-masing unsur:
n_C = |m_C//mM_C| = |40 g//12 g/mol| = 3,33 mol
n_H = |m_H//mM_H| = |6,7 g//1 g/mol| = 6,7 mol
|m_O//mM_O| = |53,3 g//16 g/mol| = 3,33 mol
- Rasio mol (bagi dengan terkecil ≈3,333):
C : H : O = 1 : 2,01 : 1 ≈ 1 : 2 : 1
Rumus empiris: CH2O
Massa empiris: 12 + 2(1) + 16 = 30 g/mol - Rumus molekul:
Faktor n = |Massa molar//Massa empiris| = |180//30| = 6
Rumus molekul: (CH2O)6 = C6H12O6 - Evaluasi kesimpulan peneliti:
Mereka bilang empiris dan molekul CH2O, ini Salah, karena molekul adalah C6H12O6.
Kesimpulan
Jawaban yang benar: D. Salah, karena massa molar menunjukkan bahwa rumus molekulnya adalah C6H12O6.
Kesimpulan peneliti salah; rumus empiris benar CH2O, tapi rumus molekul adalah kelipatannya berdasarkan massa molar.
SOAL-3
Suatu reaksi asam basa dapat didasarkan pada beberapa teori, yaitu teori asam basa Arrhenius, Bronsted-Lowry, dan Lewis.
Perhatikan reaksi di bawah ini.
H2PO4- + H2O → HPO42- + H3O+
Berdasarkan reaksi tersebut, pernyataan yang benar mengenai reaksi asam basa berdasarkan teori Bronsted-Lowry adalah ...
- H2O menerima ion hidrogen dari H2PO4- dan bersifat asam
- H3O+ memberikan ion hidrogen kepada H2O dan bersifat asam
- H2PO4- memberikan ion hidrogen kepada H2O dan bersifat asam
- H2PO4- memberikan ion hidrogen kepada H2O dan bersifat basa
- H2PO4- memberikan ion hidrogen kepada HPO42- dan bersifat asam
Lihat Pembahasan
| Pernyataan | Status | Penjelasan |
|---|---|---|
| A. H2O menerima ion hidrogen dari H2PO4- dan bersifat asam |
Salah | H2O menerima H⁺ (basa), bukan memberikan (asam) |
| B. H3O+ memberikan ion hidrogen kepada H2O dan bersifat asam |
Salah | H3O+ adalah produk, bukan memberikan ke H2O dalam reaksi maju |
| C. H2PO4- memberikan ion hidrogen kepada H₂O dan bersifat asam |
Benar | Sesuai definisi: donor H+ = asam |
| D. H2PO4- memberikan ion hidrogen kepada H2O dan bersifat basa |
Salah | Donor H+ = asam, bukan basa |
| E. H2PO4- memberikan ion hidrogen kepada HPO42- dan bersifat asam |
Salah | H2PO4- memberikan H+ ke H2O,
bukan ke HPO42- |
Kesimpulan
Jawaban yang benar: C. H2PO4- memberikan ion hidrogen kepada H2O dan bersifat asam
Ini sesuai dengan definisi Bronsted-Lowry, asam adalah donor proton.
Konsep Kunci Teori Asam Basa
- Arrhenius: Asam → meningkatkan [H⁺], Basa → meningkatkan [OH⁻] (terbatas pada air).
- Bronsted-Lowry: Asam = donor H⁺, Basa = akseptor H⁺ (lebih umum, termasuk non-air).
- Lewis: Asam = akseptor pasangan elektron, Basa = donor pasangan elektron (paling luas).
SOAL-4
Minyak bumi terdiri atas ribuan senyawa hidrokarbon yang sebagai besar bersifat nonpolar dan memiliki titik didih yang berbeda-beda. Proses distilasi fraksional digunakan untuk memisahkan hidrokarbon berdasarkan titik didihnya. Perbedaan titik didih ini tidak hanya ditentukan oleh massa molekul, tetapi juga bentuk molekul, karena bentuk molekul memengaruhi gaya Van der Waals antar molekul.
Berdasarkan informasi tersebut, tentukan Tepat atau Tidak Tepat untuk setiap pernyataan mengenai titik didih dari isomer-isomer hidrokarbon berikut!
| Pernyataan | Tepat | Tidak Tepat |
|---|---|---|
| Titik didih n-butana lebih besar dari titik didih 2-metil-propana. |
||
| Titik didih 2,2-dimetil-propana lebih besar dari titik didih 2-metil-butana. |
||
| Titik didih n-heksana lebih besar dari titik didih 3-metil-pentana. |
Lihat Pembahasan
Pembahasan Soal 4
| Pernyataan | Status | Penjelasan |
|---|---|---|
| Titik didih n-butana lebih besar dari titik didih 2-metil-propana. |
Tepat | n-Butana (rantai lurus) > 2-Metilpropana (bercabang) |
| Titik didih 2,2-dimetil-propana lebih besar dari titik didih 2-metil-butana. |
Tidak Tepat | 2,2-Dimetilpropana (lebih bercabang) < 2-Metilbutana (kurang bercabang) |
| Titik didih n-heksana lebih besar dari titik didih 3-metil-pentana. |
Tepat | n-Heksana (rantai lurus) > 3-Metilpentana (bercabang) |
Analisis Berdasarkan Faktor Titik Didih
Titik didih alkana isomer (massa molekul sama) dipengaruhi oleh:
- Massa molekul: Semakin besar, semakin tinggi TD (gaya Van der Waals lebih kuat).
- Bentuk molekul: Rantai lurus > bercabang. Rantai lurus memiliki luas permukaan lebih besar → gaya Van der Waals lebih kuat → TD lebih tinggi. Molekul bercabang lebih spherical → luas permukaan kecil → TD lebih rendah.
- Pernyataan 1:
n-Butana vs 2-Metilpropana (C4H10)
- n-Butana: CH3-CH2-CH2-CH3 (rantai lurus)
- 2-Metilpropana: (CH3)3CH (bercabang)
- TD: n-Butana (-0,5°C) > 2-Metilpropana (-11,7°C) → Tepat
- Pernyataan 2:
2,2-Dimetilpropana vs 2-Metilbutana (C5H12)
- 2,2-Dimetilpropana: (CH3)4C (sangat bercabang, neopentana)
- 2-Metilbutana: (CH3)2CH-CH2-CH3 (satu cabang, isopentana)
- TD: 2,2-Dimetilpropana (9,5°C) < 2-Metilbutana (27,8°C) → Pernyataan "lebih besar" salah → Tidak Tepat
- Pernyataan 3:
n-Heksana vs 3-Metilpentana (C6H14)
- n-Heksana: CH3-(CH2)4-CH3 (rantai lurus)
- 3-Metilpentana: CH3-CH2-CH(CH3)-CH2-CH3 (satu cabang)
- TD: n-Heksana (68,7°C) > 3-Metilpentana (63,3°C) → Tepat
Kesimpulan
Pernyataan yang Tepat:
- Titik didih n-butana lebih besar dari titik didih 2-metil-propana → Tepat
- Titik didih n-heksana lebih besar dari titik didih 3-metil-pentana → Tepat
Tidak Tepat: Titik didih 2,2-dimetil-propana lebih besar dari titik didih 2-metil-butana (sebaliknya).
Konsep Kunci Hidrokarbon
- Distilasi fraksional: Memisahkan berdasarkan TD, penting untuk fraksi minyak bumi (bensin, diesel, dll.).
- Gaya Van der Waals: Dipengaruhi oleh luas permukaan; rantai lurus > bercabang.
- Aplikasi: Dalam industri, pemahaman ini membantu prediksi sifat bahan bakar.
SOAL-5
Produksi H2SO4 dilakukan melalui proses kontak yang berlangsung melalui reaksi kesetimbangan berikut.
2SO2(g) + O2(g) ⇌ 2SO3(g) ΔH = -197 kJmol-1
Untuk meningkatkan produksi H2SO4 dapat dilakukan dengan memanfaatkan reaksi kesetimbangan yang terjadi.
Pernyataan mana saja yang menunjukkan upaya yang dapat dilakukan untuk mendapatkan SO3 sebanyak-banyaknya? Pilihlah jawaban yang benar! Jawaban benar lebih dari satu.
- Memperbesar volume wadah
- Menambah O2 ke dalam campuran reaksi
- Menurunkan tekanan gas
- Menurunkan suhu reaksi
- Mengeluarkan SO3 dari wadah
Lihat Pembahasan
Pembahasan Soal 5
Analisis Berdasarkan Prinsip Le Chatelier
Reaksi ini adalah kesetimbangan dinamis, dan untuk memaksimalkan SO3 (produk), kita perlu menggeser kesetimbangan ke kanan menggunakan prinsip Le Chatelier.
- Identifikasi sifat reaksi:
- Stoikiometri gas:
Kiri: 2 SO2 + 1 O2 = 3 mol gas;
Kanan: 2 SO3 = 2 mol gas.
(penurunan mol gas) - Sifat termal: ΔH = -197 kJ/mol → eksotermik (melepaskan panas ke kanan).
- Stoikiometri gas:
- Analisis per pernyataan:
- Memperbesar volume wadah:
Meningkatkan volume = menurunkan tekanan total → sistem menggeser ke sisi dengan lebih banyak mol gas (kiri, 3 mol) → kurangi SO3. - Menambah O2:
Meningkatkan konsentrasi reaktan → sistem bereaksi ke kanan untuk mengonsumsi O2 ekstra → tingkatkan SO3. - Menurunkan tekanan gas:
Menurunkan tekanan → menggeser ke sisi dengan lebih banyak mol gas (kiri) → kurangi SO3. - Menurunkan suhu reaksi:
Reaksi ke kanan eksotermik (melepaskan panas) → menurunkan suhu membuat sistem menggeser ke kanan untuk menghasilkan panas → tingkatkan SO3. - Mengeluarkan SO3:
Mengurangi konsentrasi produk → sistem menggeser ke kanan untuk mengganti SO3 yang hilang → tingkatkan SO3.
- Memperbesar volume wadah:
- Catatan praktis proses kontak:
Dalam industri, reaksi ini dioptimalkan dengan katalis (V2O5), tekanan tinggi (~2 atm), dan suhu sedang (~450°C) untuk keseimbangan antara kesetimbangan dan laju reaksi. Namun, soal fokus pada kesetimbangan murni.
Kesimpulan
Pernyataan yang benar (upaya meningkatkan SO3):
- Menambah O2 ke dalam campuran reaksi → Benar
- Menurunkan suhu reaksi → Benar
- Mengeluarkan SO3 dari wadah → Benar
Salah: Memperbesar volume dan menurunkan tekanan justru mengurangi SO3.
Konsep Kunci Kesetimbangan Kimia
- Le Chatelier: Sistem kesetimbangan merespons perubahan untuk mengurangi efeknya (kembali ke kesetimbangan).
- Faktor geser: Konsentrasi, tekanan/volume (untuk gas), suhu (untuk reaksi endo/eksotermik).
- Aplikasi industri: Optimasi kesetimbangan sering dikombinasikan dengan laju reaksi (katalis, dll.).
SOAL-6
Asam cuka (CH3COOH) yang juga dikenal sebagai asam asetat atau asam etanoat adalah senyawa kimia asam organik yang memberikan rasa asam dan aroma khas pada makanan. Selain itu, asam asetat digunakan dalam produksi bahan kimia, seperti anhidrida asetat, aspirin, dan ester. Asam cuka dihasilkan dari fermentasi etanol oleh bakteri asam asetat. Seorang murid melarutkan 0,6 gram asam asetat dalam air sampai volume 1 liter (Ar C = 12; H = 1; O = 16; K = 1 × 106).
Berdasarkan data dan informasi dalam soal, tentukan Benar atau Salah pada setiap pernyataan berikut terkait pelarutan asam asetat dalam air!
| Pernyataan | Benar | Salah |
|---|---|---|
| Nilai pH larutan asam cuka tersebut adalah 4. |
||
| Konsentrasi ion H+ dalam larutan adalah 1 × 10-6 M. |
||
| Asam asetat terionisasi dalam air sebanyak 1%. |
Lihat Pembahasan
Langkah Perhitungan Lengkap
- Massa molar (mM) asam asetat:
\( mM~asam~aetat = 2(12) + 4(1) + 2(16) = 60 \, \text{g/mol} \)
- Konsentrasi molar (c) dari asam asetat:
\( c = \dfrac{0,6~g}{60~g/mol \times 1~L} = 0,01 \, \text{M} = 10^{-2} \, \text{M} \)
- Tetapan ionisasi (Ka):
\( \text{Ka asam asetat} = 1 \times 10^{-6} \)
- Rumus ionisasi asam lemah:
\( \ce{CH3COOH ⇌ H+ + CH3COO-} \)
\( \text{Ka asam asetat} = \dfrac{[\text{H}^+]^2}{c - [\text{H}^+]} \approx \dfrac{x^2}{c} \) (karena α << 1)
- Hitung [H⁺]:
\( x = \sqrt{(1 \times 10^{-6}) \times (10^{-2})} = \sqrt{10^{-8}} = 10^{-4} \, \text{M} \)
Namun, lebih tepat: \( \sqrt{10^{-8}} = 10^{-4} \), tetapi karena \( c = 10^{-2} \), maka:
\( x = \sqrt{10^{-6} \times 10^{-2}} = \sqrt{10^{-8}} = 10^{-4} \)
Karena \( x = 10^{-4} \), dan \( c = 10^{-2} \), maka \( x \ll c \) → aproksimasi sah.
Jadi asam asetat yang terurai dalam air:
\( 10^{-4} / 10^{-2} = 10^{-2} = 0,01 = 1\% \)
- pH:
\( \text{pH} = -\log(10^{-4}) = 4 \)
- Derajat ionisasi (α):
\( \alpha = \dfrac{[\text{H}^+]}{c} \times 100\% = \dfrac{10^{-4}}{10^{-2}} \times 100\% = 1\% \)
Kesimpulan
| Pernyataan | Status | Nilai Sebenarnya |
|---|---|---|
| Nilai pH larutan asam cuka tersebut adalah 4. |
Benar | pH = 4,00 |
| Konsentrasi ion H⁺ dalam larutan adalah 1 × 10⁻⁶ M. |
Salah | [H⁺] = 1 × 10⁻⁴ M |
| Asam asetat terionisasi dalam air sebanyak 1%. |
Benar | α = 1% |
SOAL-7
Berikut adalah set percobaan yang dilakukan untuk menentukan laju suatu reaksi A(aq) + B(s) -> Produk.
| Perc. | [A] (mol/L) | B (gram) | T (°C) | Katalis (%) |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 0,1 | 1 (granul) | 30 | 1 |
| 2 | 0,5 | 1 (serbuk) | 30 | 1 |
| 3 | 0,1 | 1 (granul) | 60 | 1 |
| 4 | 0,5 | 2 (granul) | 60 | 5 |
| 5 | 0,1 | 2 (serbuk) | 60 | 5 |
| 6 | 0,1 | 2 (serbuk) | 30 | 5 |
Pasangan set percobaan yang dapat dilakukan untuk mengetahui pengaruh suhu terhadap laju reaksi adalah ...
- 1 dan 3
- 2 dan 5
- 3 dan 4
- 2 dan 6
- 4 dan 6
Lihat Pembahasan
Prinsip Penentuan Pengaruh Suhu
Untuk mengisolasi pengaruh suhu, semua variabel lain harus sama. Variabel yang harus dikontrol:
- Konsentrasi [A]
- Massa B
- Bentuk B (granul/serbuk)
- Persen katalis
Hanya suhu yang berbeda.
Analisis Per Pasangan
| Pilihan | Perbandingan | Suhu | [A] | Massa B | Bentuk | Katalis | Kesesuaian |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| A. 1 dan 3 | 1: [A]=0,1; B=1g granul; 30°C; 1% 3: [A]=0,1; B=1g granul; 60°C; 1% |
Berbeda | Sama | Sama | Sama | Sama | SESUAI |
| B. 2 dan 5 | 2: 0,5 M; 1g serbuk; 30°C; 1% 5: 0,1 M; 2g serbuk; 60°C; 5% |
Berbeda | Berbeda | Berbeda | Sama | Berbeda | TIDAK |
| C. 3 dan 4 | 3: 0,1 M; 1g granul; 60°C; 1% 4: 0,5 M; 2g granul; 60°C; 5% |
Sama | Berbeda | Berbeda | Sama | Berbeda | TIDAK |
| D. 2 dan 6 | 2: 0,5 M; 1g serbuk; 30°C; 1% 6: 0,1 M; 2g serbuk; 30°C; 5% |
Sama | Berbeda | Berbeda | Sama | Berbeda | TIDAK |
| E. 4 dan 6 | 4: 0,5 M; 2g granul; 60°C; 5% 6: 0,1 M; 2g serbuk; 30°C; 5% |
Berbeda | Berbeda | Sama | Berbeda | Sama | TIDAK |
Kesimpulan
Jawaban yang benar: A. 1 dan 3
Penjelasan:
- Percobaan 1 dan 3 memiliki:
- [A] = 0,1 M (sama)
- Massa B = 1 gram (sama)
- Bentuk B = granul (sama)
- Katalis = 1% (sama)
- Suhu: 30°C vs 60°C (berbeda)
- Perbedaan laju reaksi antara kedua percobaan hanya disebabkan oleh suhu.
Catatan Tambahan:
Jika ada pasangan lain yang seolah-olah mirip, periksa semua variabel. Contoh:
- 2 dan 6: suhu sama (30°C), tapi [A], massa B, dan katalis berbeda → tidak bisa uji suhu.
- 4 dan 6: katalis sama, tapi bentuk B berbeda (granul vs serbuk) → luas permukaan berbeda → laju berbeda karena faktor lain.
SOAL-8
Seorang murid melakukan percobaan reaksi antara 24 gram logam magnesium (Mg, Ar = 24 g/mol) dengan larutan asam klorida (HCl) 3 M sebanyak 1 Liter, pada kondisi STP (Standard Temperature and Pressure). Reaksi yang terjadi sebagai berikut:
Mg(s) + 2HCl(aq) -> MgCl2(aq) + H2(g)
Berdasarkan reaksi tersebut, pilihlah pernyataan yang benar berkaitan dengan zat reaktan dan produk! Jawaban
Pilihlah pernyataan yang benar (lebih dari satu boleh benar):
| Pernyataan | Status | Penjelasan |
|---|---|---|
| Mol Mg yang bereaksi adalah 1 mol | Benar | n(Mg) = |24 g//24 g/mol| = 1 mol |
| Volume H2 yang dihasilkan adalah 22,4 L | Benar | 1 mol gas pada STP = 22,4 L |
| HCl adalah reagen pembatas | Salah | Mg yang membatasi, HCl berlebih |
| HCl yang bereaksi adalah 3 mol | Salah | Hanya 2 mol HCl bereaksi |
| MgCl2 yang dihasilkan adalah 2 mol | Salah | Hanya 1 mol MgCl2 terbentuk |
Lihat Pembahasan
Langkah Perhitungan Lengkap
- n Mg:
\( n(\ce{Mg}) = \dfrac{m_{Mg}}{mM_{Mg}} = \dfrac{24~g}{24~g/mol} = 1 \, \text{mol} \)
- n HCl tersedia:
Konsentrasi = 3 M = 3 mol/L, volume = 1 L
\( n(\ce{HCl}) = 3~mol/L\times 1~L = 3 \, \text{mol} \)
- Bandingkan perbandingan stoikiometri:
Dari reaksi: 1 mol Mg : 2 mol HCl
- Dibutuhkan: \( 1 \times 2 = 2 \, \text{mol HCl} \)
- Tersedia: 3 mol HCl → berlebih 1 mol
- Reagen pembatas:
Karena Mg hanya 1 mol dan cukup untuk bereaksi penuh, sedangkan HCl berlebih → Mg adalah reagen pembatas. - Produk yang dihasilkan (berdasarkan Mg):
- \( \ce{H2}: 1 \, \text{mol Mg} \rightarrow 1 \, \text{mol H2} \)
- \( \ce{MgCl2}: 1 \, \text{mol Mg} \rightarrow 1 \, \text{mol MgCl2} \)
- \( \ce{H2}: 1 \, \text{mol Mg} \rightarrow 1 \, \text{mol H2} \)
- Volume H₂ pada STP:
1 mol gas pada STP = 22,4 L
\( V(\ce{H2}) = 1 \times 22,4 = 22,4 \, \text{L} \)
Kesimpulan
Pernyataan yang benar:
- Mol Mg yang bereaksi adalah 1 mol → Benar
- Volume H₂ yang dihasilkan adalah 22,4 L → Benar
Yang lain salah: HCl bukan pembatas, hanya 2 mol HCl bereaksi, MgCl₂ hanya 1 mol.
Tips Kimia Stoikiometri:
- Selalu hitung n reaktan → bandingkan rasio stoikiometri → tentukan pembatas → hitung produk.
- STP = 0°C, 1 atm → 1 mol gas = 22,4 L.
SOAL-9
Larutan penyangga adalah larutan yang dapat mempertahankan pH dengan penambahan sedikit asam atau basa. Dalam kehidupan sehari-hari, larutan penyangga berguna untuk menjaga pH darah, menjaga pH cairan intra sel, menjaga pH makanan olahan dalam kaleng, dan menjaga pH obat-obatan. Sebanyak 100 mL CH3COOH 0,1 M ditambahkan 100 mL NaOH 0,05 M. Nilai tetapan ionisasi asam asetat adalah 1 x 10-5.
Berdasarkan data dan informasi tersebut, manakah di antara pernyataan berikut yang benar terkait dengan reaksi asam basa? Jawaban benar lebih dari satu.
Lihat Pembahasan
Pembahasan Soal 9
| Pernyataan | Status | Penjelasan |
|---|---|---|
| Nilai pH larutan penyangga tersebut adalah 5. |
Benar | pH ≈ 4,92 ≈ 5 (pembulatan) |
| Asam asetat yang bereaksi adalah 10 mmol. |
Salah | Hanya 5 mmol bereaksi |
| Natrium hidroksida yang bereaksi adalah 5 mmol. |
Benar | NaOH habis bereaksi |
| Asam asetat dan natrium hidroksida habis bereaksi. |
Salah | CH3COOH masih tersisa |
| Garam CH3COONa yang terbentuk adalah 5 mmol. |
Benar | Sesuai stoikiometri |
Langkah Perhitungan Lengkap
- Jumlah mol awal masing-masing zat:
- CH3COOH = \( 0,1 \, \text{mol/L} \times 0,1 \, \text{L} = 0,01 \, \text{mol} = 10 \, \text{mmol}
\)
- NaOH = \( 0,05 \, \text{mol/L} \times 0,1 \, \text{L} = 0,005 \, \text{mol} = 5 \, \text{mmol} \)
- CH3COOH = \( 0,1 \, \text{mol/L} \times 0,1 \, \text{L} = 0,01 \, \text{mol} = 10 \, \text{mmol}
\)
- Reaksi netralisasi:
\( \ce{CH3COOH + NaOH -> CH3COONa + H2O} \)
Rasio: 1:1
- Reagen pembatas:
n NaOH = 5 mmol → hanya bisa bereaksi dengan 5 mmol CH3COOH
n CH3COOH tersedia 10 mmol → berlebih 5 mmol - Komposisi akhir (sebelum kesetimbangan):
- CH3COOH tersisa: \( 10 - 5 = 5 \, \text{mmol} \)
- CH3COONa terbentuk: \( 5 \, \text{mmol} \)
- NaOH: \( 0 \, \text{mmol} \) (habis)
- Volume total larutan:
\( 100~mL+ 100~mL = 200 \, \text{mL} = 0,2 \, \text{L} \)
- Konsentrasi komponen penyangga:
- \( [\ce{CH3COOH}] = \dfrac{5}{200} = 0,025 \, \text{M} \)
- \( [\ce{CH3COO^-}] = \dfrac{5}{200} = 0,025 \, \text{M} \)
- \( [\ce{CH3COOH}] = \dfrac{5}{200} = 0,025 \, \text{M} \)
- Rumus Henderson-Hasselbalch:
\( \text{pH} = \text{pKa} + \log \left( \dfrac{[\text{basa konjugasi}]}{[\text{asam}]} \right) \)
\( \text{pKa} = -\log(1 \times 10^{-5}) = 5 \)
\( \text{pH} = 5 + \log \left( \dfrac{0,025}{0,025} \right) = 5 + \log(1) = 5 + 0 = 5 \)
Kesimpulan
Pernyataan yang benar:
- Nilai pH larutan penyangga tersebut adalah 5 → Benar
- Natrium hidroksida yang bereaksi adalah 5 mmol → Benar
- Garam CH3COONa yang terbentuk adalah 5 mmol → Benar
Salah: Asam asetat tidak habis (10 mmol → 5 mmol bereaksi), bukan 10 mmol.
Konsep Kunci Larutan Penyangga
- Larutan penyangga = asam lemah + basa konjugasinya (atau sebaliknya)
- pH ditentukan oleh rasio [basa konjugasi]/[asam]
- Jika rasio = 1 → pH = pKa
SOAL-10
Pak Ardi adalah seorang teknisi proses yang bekerja di sebuah industri kimia yang memproduksi gas fluorokarbon, bahan
baku penting untuk industri pendingin dan semikonduktor. Salah satu tahap yang dia awasi adalah dekomposisi karbonil
fluorida (COF2) dalam reaktor tertutup.
Reaksi yang terjadi dalam salah satu reaktor adalah:
2COF2(g) <=> CO2(g) + CF4(g)
Dalam suatu pengujian, di dalam wadah 5 liter terdapat 1 mol COF2 yang terurai. Setelah beberapa waktu,
reaksi mencapai kesetimbangan dengan nilai tetapan kesetimbangan (Kc) pada suhu tersebut adalah 4.
Banyaknya COF2 yang terdapat dalam wadah setelah reaksi mencapai kesetimbangan adalah ...
Lihat Pembahasan
Penyelesaian Contoh Soal 10:\( 2\,\text{COF}_2(g) \rightleftharpoons \text{CO}_2(g) + \text{CF}_4(g) \)
Volume wadah = 5 L
Jumlah awal COF2 = 1 mol
Jumlah awal CO2 = 0 mol
Jumlah awal CF4 = 0 mol
Konstanta kesetimbangan, Kc = 4
Misalkan x = mol CO2 yang terbentuk saat setimbang
| Spesi | COF2 | CO2 | CF4 |
|---|---|---|---|
| Awal | 1 | 0 | 0 |
| Bereaksi | |||
| Setimbang | x |
| Spesi | COF2 | CO2 | CF4 |
|---|---|---|---|
| Awal | 1 | 0 | 0 |
| Bereaksi | -2x | +x | +x |
| Setimbang | x |
| Spesi | COF2 | CO2 | CF4 |
|---|---|---|---|
| Awal | 1 | 0 | 0 |
| Bereaksi | -2x | +x | +x |
| Setimbang | 1 - 2x | x | x |
Volume V = 5 L, sehingga:
\[ [\text{COF}_2] = \dfrac{1 - 2x}{5} \ \text{M} \]
\[ [\text{CO}_2] = \dfrac{x}{5} \ \text{M} \]
\[ [\text{CF}_4] = \dfrac{x}{5} \ \text{M} \]
\[ K_c = \dfrac{[\text{CO}_2][\text{CF}_4]}{[\text{COF}_2]^2} \]
\[ 4 = \dfrac{\dfrac{x}{5} \cdot \dfrac{x}{5}}{\left( \dfrac{1 - 2x}{5} \right)^2} \]
\[ 4 = \dfrac{\dfrac{x^2}{25}}{\dfrac{(1 - 2x)^2}{25}} \]
\[ 4 = \dfrac{x^2}{(1 - 2x)^2} \]
\[ \sqrt{4} = \dfrac{x}{1 - 2x} \]
\[ 2 = \dfrac{x}{1 - 2x} \]
\[ 2(1 - 2x) = x \]
\[ 2 - 4x = x \]
\[ 2 = 5x \]
\[ x = 0,4 \ \text{mol} \]
\[ n_{\text{COF}_2} = 1 - 2x = 1 - 2(0,4) = 1 - 0,8 = 0,2 \ \text{mol} \]
Jadi, banyaknya COF2 dalam wadah setelah reaksi mencapai kesetimbangan adalah 0,2 mol.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar