Berikut pembahasan soal-soal OSN Kimia tingkat kabupaten/kota tahun 2026. Pada postingan ini disajikan khusus soal Topik J (Elektrokimia). Soal tentang bahasan ini berjumlah 5 item soal.
Bahasan Soal OSN Kab/Kota 2025 bidang kimia topik lainnya dapat dibaca pada tautan berikut (tautan menyusul):
- Topik A: Struktur Anorganik
- Topik B: Kinetika
- Topik C: Kimia Organik
- Topik D: Asam-Basa
- Topik F: Dasar-Dasar Spektroskopi
- Topik G: Kelarutan
- Topik H: Sifat Koligatif Larutan
- Topik I: Termodinamika
- Topik J: Elektrokimia
Topik J - Soal 1 (1 poin)
Klor dioksida (ClO2), merupakan oksida klor yang bersifat sebagai oksidator kuat dan
banyak
digunakan dalam pengolahan air atau proses pemutihan pulp kertas. Dalam kondisi asam, ion klorat
(ClO3−) dapat mengalami disproporionasi menghasilkan ClO2 dan
ClO4−.
Adanya spesi klor lain seperti Cl2, dan
Cl−
memungkinkan terjadinya jalur reaksi alternatif sebagai berikut.
Cl2 + ClO3− + H2O → 2Cl− + ClO4− + 2H+
Berikut adalah data yang relevan dengan sistem tersebut:
ClO3− + 2H+ + e− → ClO2 + H2O Eo = +1,15 V
ClO4− + 2H+ + 2e− → ClO3− + H2O Eo = +1,20 V
Cl2 + 2e− → 2Cl− Eo = +1,36 V
Urutan bilangan oksidasi yang tepat untuk Cl pada spesi ClO2, ClO3− dan ClO4− adalah ....
- +2; +5; +6
- +4; +5; +7
- +4; +5; +8
- +5; +6; +7
- +5; +6; +8
Pembahasan Soal J-1: Urutan Bilangan Oksidasi Klor
Menentukan bilangan oksidasi (biloks) atom Cl pada tiga spesi berikut: ClO2, ClO3−, dan ClO4−.
Aturan Dasar yang Digunakan
- Bilangan oksidasi O dalam senyawa = −2
- Jumlah biloks semua atom dalam senyawa netral = 0
- Jumlah biloks semua atom dalam ion = sama dengan muatan ionnya
1. Menentukan Biloks Cl dalam ClO2
ClO2 adalah molekul netral (muatan = 0).
Terdapat 1 atom Cl dan 2 atom O.
biloks Cl + 2 × (biloks O) = 0
biloks Cl + 2 × (−2) = 0
biloks Cl − 4 = 0
biloks Cl = +4
2. Menentukan Biloks Cl dalam ClO3−
ClO3− adalah ion dengan muatan −1.
Terdapat 1 atom Cl dan 3 atom O.
biloks Cl + 3 × (biloks O) = −1
biloks Cl + 3 × (−2) = −1
biloks Cl − 6 = −1
biloks Cl = +5
3. Menentukan Biloks Cl dalam ClO4−
ClO4− adalah ion dengan muatan −1.
Terdapat 1 atom Cl dan 4 atom O.
biloks Cl + 4 × (biloks O) = −1
biloks Cl + 4 × (−2) = −1
biloks Cl − 8 = −1
biloks Cl = +7
Kesimpulan
| Spesi | Jumlah atom O | Muatan ion | Biloks Cl |
|---|---|---|---|
| ClO2 | 2 | 0 (netral) | +4 |
| ClO3− | 3 | −1 | +5 |
| ClO4− | 4 | −1 | +7 |
Jadi, urutan bilangan oksidasi Cl dari yang terkecil ke terbesar adalah:
ClO2 (+4) < ClO3− (+5) < ClO4− (+7)
Jawaban: B
Tips Mudah Mengingatnya
Semakin banyak atom O yang terikat pada Cl, semakin tinggi bilangan oksidasinya. Ini karena O selalu menarik elektron dari Cl (O lebih elektronegatif), sehingga makin banyak O → makin banyak elektron yang "ditarik" dari Cl → biloks Cl makin besar.
Topik J - Soal 2 (2 poin)
Klor dioksida (ClO2), merupakan oksida klor yang bersifat sebagai oksidator kuat dan
banyak
digunakan dalam pengolahan air atau proses pemutihan pulp kertas. Dalam kondisi asam, ion klorat
(ClO3−) dapat mengalami disproporionasi menghasilkan ClO2 dan
ClO4−.
Adanya spesi klor lain seperti Cl2, dan
Cl−
memungkinkan terjadinya jalur reaksi alternatif sebagai berikut.
Cl2 + ClO3− + H2O → 2Cl− + ClO4− + 2H+
Berikut adalah data yang relevan dengan sistem tersebut:
ClO3− + 2H+ + e− → ClO2 + H2O Eo = +1,15 V
ClO4− + 2H+ + 2e− → ClO3− + H2O Eo = +1,20 V
Cl2 + 2e− → 2Cl− Eo = +1,36 V
Nilai Eo pada reaksi disproporionasi ion klorat adalah ....
- −0,05 V
- +0,05 V
- −1,10 V
- +1,10 V
- +2,45 V
Pembahasan Soal J-2: Nilai E° Reaksi Disproporsionasi Ion Klorat
Disproporsionasi adalah reaksi dengan satu spesi yang sama mengalami oksidasi sekaligus reduksi. Pada soal ini, ion klorat (ClO3−) berperan sebagai zat yang teroksidasi dan tereduksi sekaligus, menghasilkan ClO2 dan ClO4−.
Langkah 1: Identifikasi Setengah Reaksi yang Tersedia
Dari data soal:
(1) Reduksi:
ClO3− + 2H+ + e−
→ ClO2 + H2O Eo = +1,15 V
(2) Reduksi:
ClO4− + 2H+ + 2e−
→ ClO3− + H2O Eo = +1,20 V
Langkah 2: Tentukan Mana yang Mengalami Reaksi Reduksi dan Mana yang Mengalami Reaksi Oksidasi
Ingat: dalam disproporsionasi ClO3−:
- Sebagian ClO3− direduksi menjadi ClO2 (biloks Cl berubah: +5 → +4)
- Sebagian ClO3− dioksidasi menjadi ClO4− (biloks Cl berubah: +5 → +7)
Maka:
- Setengah reaksi reduksi → gunakan reaksi (1) apa adanya
- Setengah reaksi oksidasi → balik reaksi (2), sehingga ClO3− menjadi ClO4−
Langkah 3: Tuliskan Setengah Reaksi Oksidasi (Kebalikan Reaksi 2)
Reaksi (2) dibalik menjadi:
ClO3− + H2O → ClO4− + 2H+ + 2e− Eo = −1,20 V
(Tanda E° dibalik ketika reaksi dibalik)
Langkah 4: Samakan Jumlah Elektron
Setengah reaksi reduksi melibatkan 1 elektron, sedangkan setengah reaksi oksidasi melibatkan 2 elektron. Agar elektron yang dilepas = elektron yang diterima, kalikan reaksi reduksi dengan 2:
Reduksi (×2):
2ClO3− + 4H+ + 2e− → 2ClO2 + 2H2O Eo = +1,15 V
Perhatian: E° tidak dikalikan dengan koefisien reaksi, karena E° adalah besaran intensif (tidak bergantung jumlah mol).
Oksidasi:
ClO3− + H2O → ClO4− + 2H+ + 2e− Eo = −1,20 V
Langkah 5: Jumlahkan Kedua Setengah Reaksi
2ClO3− + 4H+ + 2e− + ClO3− + H2O → 2ClO2 + 2H2O + ClO4− + 2H+ + 2e−
Sederhanakan (coret 2e− di kiri dan kanan, kurangi 2H+ dan H2O):
3ClO3− + 2H+ → 2ClO2 + ClO4− + H2O
Ini adalah reaksi disproporsionasi ClO3− dalam suasana asam.
Langkah 6: Hitung E° Sel
Eosel = Eoreduksi + Eooksidasi
Eosel = (+1,15 V) + (−1,20 V)
Eosel = −0,05 V
Kesimpulan
Nilai Eo reaksi disproporsionasi ion klorat adalah −0,05 V.
Nilai Eo yang negatif menunjukkan bahwa reaksi ini tidak spontan secara standar. Artinya, disproporsionasi ClO3− tidak terjadi dengan sendirinya, diperlukan kondisi khusus (misalnya suasana sangat asam) agar reaksi ini bisa berlangsung.
Jawaban: A
Ringkasan Cara Kerja
| Setengah Reaksi | Peran | Eo |
|---|---|---|
| ClO3− → ClO2 | Reduksi (katode) | +1,15 V |
| ClO3− → ClO4− | Oksidasi (anode), reaksi (2) dibalik | −1,20 V |
| Eosel = (+1,15) + (−1,20) | −0,05 V | |
Topik J - Soal 3 (4 poin)
Klor dioksida (ClO2), merupakan oksida klor yang bersifat sebagai oksidator kuat dan
banyak
digunakan dalam pengolahan air atau proses pemutihan pulp kertas. Dalam kondisi asam, ion klorat
(ClO3−) dapat mengalami disproporionasi menghasilkan ClO2 dan
ClO4−.
Adanya spesi klor lain seperti Cl2 dan
Cl−
memungkinkan terjadinya jalur reaksi alternatif sebagai berikut.
Cl2 + ClO3− + H2O → 2Cl− + ClO4− + 2H+
Berikut adalah data yang relevan dengan sistem tersebut:
ClO3− + 2H+ + e− → ClO2 + H2O Eo = +1,15 V
ClO4− + 2H+ + 2e− → ClO3− + H2O Eo = +1,20 V
Cl2 + 2e− → 2Cl− Eo = +1,36 V
Di antara reaksi redoks yang dapat berlangsung, reaksi yang paling dominan secara termodinamika adalah .... dengan nilai ΔGo sebesar .....
- Reaksi disproporionasi (ΔGo = +9,65 kJ/mol)
- Reaksi disproporionasi (ΔGo = −9,65 kJ/mol)
- Reaksi disproporionasi (ΔGo = −212,3 kJ/mol)
- Reaksi redoks alternatif (ΔGo = −30,9 kJ/mol)
- Reaksi redoks alternatif (ΔGo = +30,9 kJ/mol)
Pembahasan Soal J-3: Reaksi Redoks Paling Dominan Secara Termodinamika
Kita perlu membandingkan dua reaksi redoks yang mungkin terjadi, lalu menentukan mana yang paling dominan berdasarkan nilai ΔGo.
Konsep Kunci
Hubungan antara ΔGo dan Eo:
ΔGo = −n F Eo
Keterangan:
- n = jumlah elektron yang dipindahkan/dipertukarkan/ditransfer
- F = konstanta Faraday = 96.500 C/mol
- Eo = potensial sel standar (volt)
Reaksi paling dominan secara termodinamika = reaksi dengan ΔGo paling negatif (paling spontan, paling banyak melepas energi).
Reaksi 1: Disproporsionasi ClO3−
Dari Soal 2, kita sudah tahu:
3ClO3− + 2H+ → 2ClO2 + ClO4− + H2O
- Eosel = −0,05 V
- n = 2 (dari penyetaraan di Soal 2: 2 elektron dipindahkan)
ΔGo = −n F Eo
ΔGo = −(2)(96.500)(−0,05)
ΔGo = −(2)(96.500)(−0,05)
ΔGo = +9.650 J/mol
ΔGo = +9,65 kJ/mol
Nilai positif → reaksi tidak spontan.
Reaksi 2: Reaksi Redoks Alternatif
Reaksi alternatif dari soal:
Cl2 + ClO3− + H2O → 2Cl− + ClO4− + 2H+
Menyusun reaksi ini dari setengah reaksi yang tersedia.
Identifikasi Setengah Reaksi
Reduksi (Cl2 direduksi menjadi Cl−):
Cl2 + 2e− → 2Cl− Eo = +1,36 V
Oksidasi (ClO3− dioksidasi menjadi ClO4−): gunakan kebalikan reaksi (2):
ClO3− + H2O → ClO4− + 2H+ + 2e− Eo = −1,20 V
Hitung Eo Sel
Eosel = Eoreduksi + Eooksidasi
Eosel = (+1,36) + (−1,20)
Eosel = +0,16 V
Hitung ΔGo
Jumlah elektron yang dipindahkan: n = 2 (Cl2 menerima 2e−, oksidasi melepas 2e−)
ΔGo = −n F Eo
ΔGo = −(2)(96.500)(+0,16)
ΔGo = −30.880 J/mol
ΔGo ≈ −30,9 kJ/mol
Nilai negatif → reaksi spontan.
Perbandingan Kedua Reaksi
| Reaksi | Eosel | n | ΔGo | Spontan? |
|---|---|---|---|---|
| Disproporsionasi ClO3− | −0,05 V | 2 | +9,65 kJ/mol | ✗ Tidak |
| Reaksi redoks alternatif (Cl2 + ClO3−) | +0,16 V | 2 | −30,9 kJ/mol | ✓ Ya |
Kesimpulan
Reaksi yang paling dominan secara termodinamika adalah reaksi redoks alternatif:
Cl2 + ClO3− + H2O → 2Cl− + ClO4− + 2H+
dengan nilai ΔGo = −30,9 kJ/mol.
Jawaban: D
Tips Mengingat
- Reaksi spontan → Eo positif → ΔGo negatif
- Semakin negatif ΔGo, semakin dominan reaksi tersebut secara termodinamika
- Reaksi disproporsionasi tidak spontan (ΔGo positif), jadi bukan yang dominan
Topik J - Soal 4 (4 poin)
Klor dioksida (ClO2), merupakan oksida klor yang bersifat sebagai oksidator kuat dan
banyak
digunakan dalam pengolahan air atau proses pemutihan pulp kertas. Dalam kondisi asam, ion klorat
(ClO3−) dapat mengalami disproportionasi menghasilkan ClO2
dan
ClO4−.
Adanya spesi klor lain seperti Cl2 dan
Cl−
memungkinkan terjadinya jalur reaksi alternatif sebagai berikut.
Cl2 + ClO3− + H2O → 2Cl− + ClO4− + 2H+
Berikut adalah data yang relevan dengan sistem tersebut:
ClO3− + 2H+ + e− → ClO2 + H2O Eo = +1,15 V
ClO4− + 2H+ + 2e− → ClO3− + H2O Eo = +1,20 V
Cl2 + 2e− → 2Cl− Eo = +1,36 V
Perbandingan nilai konstanta kesetimbangan reaksi disproportionasi ion ClO3− (K1) dengan reaksi alternatif redoks yang melibatkan pasangan Cl2/Cl− (K2) adalah ....
- K1/K2 = 4,2 × 10−7
- K1/K2 = 7,8 × 10−7
- K1/K2 = 4,2 × 10−8
- K1/K2 = 5,4 × 10−8
- K1/K2 = 7,8 × 10−8
Pembahasan Soal J-4: Perbandingan K1 / K2
Mencari perbandingan konstanta kesetimbangan K1 (disproporsionasi) dengan K2 (reaksi redoks alternatif).
Konsep Kunci
Hubungan antara K dan Eo:
ln K = (n F Eo) / (RT)
Atau dalam bentuk log basis 10 (pada suhu 25°C = 298 K):
log K = (n × Eo) / 0,0592
sehingga: K = 10(n × Eo) / 0,0592
Dan perbandingannya:
log (K1/K2) = n(Eo1 − Eo2) / 0,0592
K1/K2 = 10(n1 Eo1 − n2 Eo2) / 0,0592
Data dari Soal 2 dan Soal 3
| Reaksi | Eosel | n |
|---|---|---|
| Disproporsionasi (K1) | −0,05 V | 2 |
| Redoks alternatif (K2) | +0,16 V | 2 |
Karena n1 = n2 = 2, dapat langsung menggunakan selisih Eo:
log (K1/K2) = n(Eo1 − Eo2) / 0,0592
log (K1/K2) = 2 × (−0,05 − 0,16) / 0,0592
log (K1/K2) = 2 × (−0,21) / 0,0592
log (K1/K2) = −0,42 / 0,0592
log (K1/K2) = −7,094
K1/K2 = 10−7,094 ≈ 7,8 × 10−8
Kesimpulan
K1/K2 = 7,8 × 10−8
Jawaban: E
Nilai K1/K2 yang sangat kecil (~10−8) menegaskan bahwa:
- K2 >> K1
- Reaksi redoks alternatif jauh lebih disukai secara termodinamika dibanding disproporsionasi
- Ini konsisten dengan hasil Soal 3: ΔGo reaksi alternatif jauh lebih negatif
Topik J - Soal 5 (3 poin)
Klor dioksida (ClO2), merupakan oksida klor yang bersifat sebagai oksidator kuat dan
banyak
digunakan dalam pengolahan air atau proses pemutihan pulp kertas. Dalam kondisi asam, ion klorat
(ClO3−) dapat mengalami disproporionasi menghasilkan ClO2 dan
ClO4−.
Adanya spesi klor lain seperti Cl2 dan
Cl−
memungkinkan terjadinya jalur reaksi alternatif sebagai berikut.
Cl2 + ClO3− + H2O → 2Cl− + ClO4− + 2H+
Berikut adalah data yang relevan dengan sistem tersebut:
ClO3− + 2H+ + e− → ClO2 + H2O Eo = +1,15 V
ClO4− + 2H+ + 2e− → ClO3− + H2O Eo = +1,20 V
Cl2 + 2e− → 2Cl− Eo = +1,36 V
Jika terjadi kompetisi pembentukan ClO2 dengan reaksi alternatif, cara-cara berikut yang tepat dilakukan agar produksi ClO2 optimal adalah ....
- pH diturunkan
- konsentrasi ClO3− dinaikkan
- nilai Qdisproporionasi << 0,02
- konsentrasi ClO4− diturunkan
- i dan iii benar
- i, ii, dan iii benar
- iv benar
- semua benar
- semua salah
Pembahasan Soal J-5: Cara Mengoptimalkan Produksi ClO2
Kita perlu menentukan cara-cara yang tepat agar reaksi disproporsionasi (yang menghasilkan ClO2) dapat bersaing melawan reaksi alternatif.
Ingat Kembali Kedua Reaksi
Reaksi Disproporsionasi (menghasilkan ClO2 — inilah yang diinginkan):
3ClO3− + 2H+ → 2ClO2 + ClO4− + H2O Eo = −0,05 V, K1 kecil
Reaksi Alternatif (kompetitor, tidak menghasilkan ClO2):
Cl2 + ClO3− + H2O → 2Cl− + ClO4− + 2H+ Eo = +0,16 V, K2 besar
Masalahnya: reaksi alternatif jauh lebih spontan (K2 >> K1). Kita perlu "mendorong" reaksi disproporsionasi agar tetap bisa berjalan menghasilkan ClO2. Caranya: geser kesetimbangan menggunakan prinsip Le Chatelier dan mengatur nilai Q (kuosien reaksi).
Konsep Q vs K
Agar reaksi dapat berlangsung ke kanan (menghasilkan produk), diperlukan:
Q < K
Semakin kecil Q dibanding K, semakin besar dorongan reaksi ke arah produk. Nilai K1 untuk reaksi disproporsionasi sangat kecil, sehingga Q harus dibuat jauh lebih kecil dari K1.
Analisis Pernyataan Satu per Satu
Pernyataan (i): pH diturunkan (konsentrasi H+ dinaikkan)
Lihat reaksi disproporsionasi:
3ClO3− + 2H+ → 2ClO2 + ClO4− + H2O
H+ ada di sisi kiri (reaktan). Jika konsentrasi H+ dinaikkan (pH diturunkan), maka menurut Le Chatelier, kesetimbangan bergeser ke kanan → produksi ClO2 meningkat.
Sekarang lihat reaksi alternatif:
Cl2 + ClO3− + H2O → 2Cl− + ClO4− + 2H+
H+ ada di sisi kanan (produk). Jika H+ ditambah, kesetimbangan bergeser ke kiri → reaksi alternatif dihambat.
Menurunkan pH menguntungkan disproporsionasi dan menghambat reaksi alternatif.
✓ Pernyataan (i) BENAR
Pernyataan (ii): Konsentrasi ClO3− dinaikkan
ClO3− adalah reaktan pada kedua reaksi. Jika konsentrasinya dinaikkan, kedua reaksi terdorong ke kanan secara proporsional. Reaksi alternatif (yang lebih spontan) justru akan semakin diuntungkan karena K2 >> K1.
Menaikkan [ClO3−] tidak secara selektif mendorong disproporsionasi, justru bisa memperparah kompetisi.
✗ Pernyataan (ii) SALAH
Pernyataan (iii): Nilai Qdisproporsionasi << 0,02
Pertama, hitung nilai K1 terlebih dahulu.
Dari Soal 2: Eo1 = −0,05 V, n = 2
log K1 = (2 × (−0,05)) / 0,0592 = −1,689
K1 = 10−1,689 ≈ 0,020
Jadi K1 ≈ 0,02.
Agar reaksi disproporsionasi berjalan ke kanan menghasilkan ClO2, diperlukan Q < K1, yaitu Q < 0,02.
Pernyataan (iii) menyatakan Q << 0,02, yang artinya Q sangat jauh di bawah K1. Ini berarti sistem sangat terdorong ke arah produk (ClO2).
✓ Pernyataan (iii) BENAR
Pernyataan (iv): Konsentrasi ClO4− diturunkan
ClO4− adalah produk pada kedua reaksi:
- Disproporsionasi: ... → 2ClO2 + ClO4− + H2O
- Reaksi alternatif: ... → 2Cl− + ClO4− + 2H+
Jika [ClO4−] diturunkan, kedua reaksi terdorong ke kanan. Lagi-lagi, reaksi alternatif (lebih spontan) lebih diuntungkan. Penurunan [ClO4−] tidak selektif mendorong disproporsionasi.
✗ Pernyataan (iv) SALAH
Rekapitulasi
| Pernyataan | Analisis Singkat | Status |
|---|---|---|
| (i) pH diturunkan | Mendorong disproporsionasi ke kanan, menghambat reaksi alternatif | ✓ Benar |
| (ii) [ClO3−] dinaikkan | Mendorong kedua reaksi; tidak selektif, reaksi alternatif lebih diuntungkan | ✗ Salah |
| (iii) Q << 0,02 | K1 ≈ 0,02; Q << K1 berarti sistem sangat terdorong membentuk ClO2 | ✓ Benar |
| (iv) [ClO4−] diturunkan | Mendorong kedua reaksi; tidak selektif, reaksi alternatif lebih diuntungkan | ✗ Salah |
Kesimpulan
Yang tepat dilakukan untuk mengoptimalkan produksi ClO2 adalah pernyataan (i) dan (iii).
Jawaban: A
Tips Mudah
Kunci soal ini adalah mencari cara yang secara selektif menguntungkan reaksi disproporsionasi tanpa turut mendorong reaksi alternatif. Caranya hanya dua:
- Naikkan H+ (turunkan pH) — H+ adalah reaktan disproporsionasi, sekaligus produk reaksi alternatif. Satu langkah ini sekaligus mendorong dan menghambat yang satunya.
- Jaga Q << K1 — karena K1 sangat kecil (~0,02), sistem harus dijaga pada kondisi jauh dari kesetimbangan agar reaksi tetap berjalan ke kanan.


Tidak ada komentar:
Posting Komentar