Pembahasan Soal Topik J (Elektrokimia) - OSN Kimia Tingkat Kab/Kota Tahun 2026

Senin, 06 Juli 2026

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 – Elektrokimia (14 poin)

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 ....

  1. +2; +5; +6
  2. +4; +5; +7
  3. +4; +5; +8
  4. +5; +6; +7
  5. +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 ....

  1. −0,05 V
  2. +0,05 V
  3. −1,10 V
  4. +1,10 V
  5. +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 oksidasibalik 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 .....

  1. Reaksi disproporionasi (ΔGo = +9,65 kJ/mol)
  2. Reaksi disproporionasi (ΔGo = −9,65 kJ/mol)
  3. Reaksi disproporionasi (ΔGo = −212,3 kJ/mol)
  4. Reaksi redoks alternatif (ΔGo = −30,9 kJ/mol)
  5. 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 ....

  1. K1/K2 = 4,2 × 10−7
  2. K1/K2 = 7,8 × 10−7
  3. K1/K2 = 4,2 × 10−8
  4. K1/K2 = 5,4 × 10−8
  5. 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 ....

  1. pH diturunkan
  2. konsentrasi ClO3 dinaikkan
  3. nilai Qdisproporionasi << 0,02
  4. konsentrasi ClO4 diturunkan
  1. i dan iii benar
  2. i, ii, dan iii benar
  3. iv benar
  4. semua benar
  5. 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:

  1. Naikkan H+ (turunkan pH) — H+ adalah reaktan disproporsionasi, sekaligus produk reaksi alternatif. Satu langkah ini sekaligus mendorong dan menghambat yang satunya.
  2. Jaga Q << K1 — karena K1 sangat kecil (~0,02), sistem harus dijaga pada kondisi jauh dari kesetimbangan agar reaksi tetap berjalan ke kanan.

Bagikan di

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

 
Copyright © 2015-2026 Urip dot Info | Disain Template oleh Herdiansyah Dimodivikasi Urip.Info