Tahun ajaran 2015, Ujian Standar Nasional Berbasis Sekolah (USBN) Kimia untuk jenjang kelas XI semester 1 menjadi tolok ukur penting dalam mengevaluasi pemahaman siswa terhadap materi kimia yang telah diajarkan. Soal-soal USBN dirancang untuk mencakup berbagai konsep fundamental, menguji kemampuan analisis, penalaran, dan aplikasi pengetahuan. Artikel ini akan mengupas secara mendalam contoh-contoh soal yang mungkin muncul pada USBN Kimia kelas XI semester 1 tahun 2015, beserta analisisnya untuk membantu siswa mempersiapkan diri secara optimal.
Outline Artikel:
Pendahuluan
- Pentingnya USBN Kimia Kelas XI Semester 1
- Tujuan Artikel: Membahas contoh soal dan analisisnya
- Ruang Lingkup Materi Semester 1 Kelas XI
-
Materi Pokok USBN Kimia Kelas XI Semester 1
- Stoikiometri (Mol, Massa Molar, Persamaan Reaksi, Pereaksi Pembatas)
- Termokimia (Perubahan Entalpi, Hukum Hess, Kalorimetri)
- Laju Reaksi (Faktor yang Mempengaruhi Laju Reaksi, Orde Reaksi, Konstanta Laju)
- Kesetimbangan Kimia (Konstanta Kesetimbangan, Tetapan Kc dan Kp, Pergeseran Kesetimbangan)
- Asam Basa (Teori Asam Basa Arrhenius, Bronsted-Lowry, Lewis, pH, pOH, Hidrolisis Garam)
-
Contoh Soal dan Analisis Mendalam
- Bagian 1: Stoikiometri
- Soal 1.1: Perhitungan Massa Produk dari Reaksi
- Analisis: Konsep mol, massa molar, persamaan reaksi setara, pereaksi pembatas.
- Soal 1.2: Menentukan Persentase Kemurnian
- Analisis: Aplikasi stoikiometri dalam analisis kuantitatif.
- Bagian 2: Termokimia
- Soal 2.1: Menghitung Perubahan Entalpi Reaksi Menggunakan Data Entalpi Pembentukan
- Analisis: Penerapan Hukum Hess, pemahaman entalpi pembentukan standar.
- Soal 2.2: Menentukan Kalor Netralisasi dari Data Percobaan
- Analisis: Prinsip kalorimetri, kalor jenis larutan.
- Bagian 3: Laju Reaksi
- Soal 3.1: Menentukan Orde Reaksi dan Konstanta Laju dari Data Percobaan
- Analisis: Hubungan konsentrasi dengan laju reaksi, eksperimen laju reaksi.
- Soal 3.2: Memprediksi Laju Reaksi Berdasarkan Perubahan Konsentrasi
- Analisis: Penerapan persamaan laju reaksi.
- Bagian 4: Kesetimbangan Kimia
- Soal 4.1: Menghitung Tetapan Kesetimbangan (Kc) dari Konsentrasi Saat Setimbang
- Analisis: Definisi tetapan kesetimbangan, stoikiometri kesetimbangan.
- Soal 4.2: Memprediksi Arah Pergeseran Kesetimbangan (Prinsip Le Chatelier)
- Analisis: Pengaruh perubahan konsentrasi, suhu, dan tekanan terhadap kesetimbangan.
- Bagian 5: Asam Basa
- Soal 5.1: Menghitung pH Larutan Asam Kuat atau Basa Kuat
- Analisis: Definisi asam/basa kuat, hubungan konsentrasi H⁺/OH⁻ dengan pH/pOH.
- Soal 5.2: Menentukan pH Larutan Garam dari Hidrolisis
- Analisis: Konsep hidrolisis garam, pengaruh ion dari asam/basa lemah.
- Soal 5.3: Menentukan Kekuatan Asam/Basa Berdasarkan Ka/Kb
- Analisis: Hubungan Ka/Kb dengan derajat ionisasi.
- Bagian 1: Stoikiometri
-
Strategi Belajar Efektif Menghadapi USBN
- Pahami Konsep Dasar
- Latihan Soal Beragam
- Simulasi USBN
- Manajemen Waktu
-
Kesimpulan
- Rekapitulasi Materi Penting
- Pentingnya Latihan dan Pemahaman Konsep
Pendahuluan
Ujian Standar Nasional Berbasis Sekolah (USBN) merupakan salah satu instrumen evaluasi yang krusial dalam sistem pendidikan Indonesia. Bagi siswa kelas XI semester 1, USBN Kimia menjadi penanda penting dalam perjalanan mereka memahami konsep-konsep kimia yang semakin kompleks. Materi yang diujikan pada semester ini biasanya mencakup topik-topik fundamental yang menjadi dasar bagi pemahaman kimia di jenjang selanjutnya. Oleh karena itu, pemahaman mendalam terhadap materi dan kemampuan menjawab soal-soal USBN dengan baik adalah kunci keberhasilan.
Artikel ini bertujuan untuk memberikan gambaran komprehensif mengenai contoh-contoh soal yang mungkin dihadapi siswa pada USBN Kimia kelas XI semester 1 tahun 2015. Melalui analisis mendalam pada setiap contoh soal, siswa diharapkan dapat mengidentifikasi poin-poin penting yang perlu dikuasai, serta mengembangkan strategi belajar yang efektif. Dengan memahami pola dan jenis soal yang sering muncul, siswa dapat mempersiapkan diri secara lebih terarah dan percaya diri dalam menghadapi ujian.
Ruang lingkup materi yang umum diujikan pada semester 1 kelas XI Kimia meliputi Stoikiometri, Termokimia, Laju Reaksi, Kesetimbangan Kimia, serta Asam Basa. Kelima topik ini saling berkaitan dan membentuk fondasi penting dalam studi kimia.
Materi Pokok USBN Kimia Kelas XI Semester 1
Sebelum melangkah ke contoh soal, penting untuk mereview secara singkat cakupan materi utama yang menjadi fokus USBN Kimia kelas XI semester 1:
- Stoikiometri: Berkaitan dengan kuantitas zat dalam reaksi kimia. Ini mencakup konsep mol, massa molar, penentuan pereaksi pembatas, dan perhitungan massa atau volume produk/reaktan.
- Termokimia: Mempelajari energi yang terlibat dalam reaksi kimia. Topik ini meliputi perubahan entalpi reaksi, penentuan entalpi menggunakan Hukum Hess, dan aplikasi kalorimetri.
- Laju Reaksi: Mengkaji kecepatan suatu reaksi kimia berlangsung. Faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi (suhu, konsentrasi, luas permukaan, katalis) serta penentuan orde reaksi dan konstanta laju reaksi menjadi fokus utama.
- Kesetimbangan Kimia: Membahas reaksi yang dapat berlangsung dua arah dan mencapai keadaan setimbang. Konsep tetapan kesetimbangan (Kc dan Kp) serta prinsip pergeseran kesetimbangan (Prinsip Le Chatelier) sangat penting.
- Asam Basa: Mendefinisikan dan mengklasifikasikan asam dan basa berdasarkan berbagai teori (Arrhenius, Bronsted-Lowry, Lewis). Perhitungan pH, pOH, dan pemahaman tentang hidrolisis garam serta kekuatan asam/basa juga menjadi materi inti.
Contoh Soal dan Analisis Mendalam
Mari kita bedah beberapa contoh soal representatif dari setiap topik, lengkap dengan analisisnya.
Bagian 1: Stoikiometri
Soal 1.1:
Sebanyak 5,4 gram logam aluminium (Ar Al = 27) direaksikan dengan asam klorida berlebih menghasilkan aluminium klorida dan gas hidrogen. Tuliskan persamaan reaksi setara dan hitunglah volume gas hidrogen yang dihasilkan pada suhu dan tekanan standar (STP) jika diketahui Ar H = 1 dan Cl = 35,5.
Analisis:
Soal ini menguji pemahaman dasar stoikiometri, yaitu bagaimana menghitung jumlah zat yang bereaksi dan dihasilkan dari suatu persamaan kimia.
-
Langkah 1: Menulis Persamaan Reaksi: Reaksi antara aluminium (Al) dan asam klorida (HCl) menghasilkan aluminium klorida (AlCl₃) dan gas hidrogen (H₂).
Al(s) + HCl(aq) → AlCl₃(aq) + H₂(g) -
Langkah 2: Menyetarakan Persamaan Reaksi:
Untuk menyetarakan, kita perlu memastikan jumlah atom setiap unsur sama di kedua sisi.
2 Al(s) + 6 HCl(aq) → 2 AlCl₃(aq) + 3 H₂(g) -
Langkah 3: Menghitung Mol Aluminium:
Mol Al = Massa Al / Ar Al = 5,4 gram / 27 g/mol = 0,2 mol. -
Langkah 4: Menentukan Mol Hidrogen yang Dihasilkan (menggunakan perbandingan koefisien):
Dari persamaan setara, perbandingan mol Al : mol H₂ adalah 2 : 3.
Mol H₂ = (3/2) Mol Al = (3/2) 0,2 mol = 0,3 mol. -
Langkah 5: Menghitung Volume Hidrogen pada STP:
Pada STP, 1 mol gas memiliki volume 22,4 liter.
Volume H₂ = Mol H₂ 22,4 L/mol = 0,3 mol 22,4 L/mol = 6,72 liter.
Konsep yang Diuji: Penulisan persamaan reaksi, penyetaraan persamaan reaksi, konsep mol, hubungan mol antar zat dalam reaksi (perbandingan koefisien), dan perhitungan volume gas pada STP.
Soal 1.2:
Dalam pembakaran 2 gram sampel batubara yang mengandung 80% massa karbon murni, dihasilkan gas karbon dioksida. Jika gas karbon dioksida yang dihasilkan direaksikan dengan larutan kalsium hidroksida berlebih dan terbentuk 3,3 gram endapan kalsium karbonat, tentukan persentase kemurnian karbon dalam sampel batubara tersebut jika diketahui Ar C = 12, O = 16, Ca = 40.
Analisis:
Soal ini merupakan aplikasi stoikiometri dalam analisis kuantitatif, menggabungkan beberapa tahapan reaksi.
-
Langkah 1: Menghitung Massa Karbon Murni dalam Sampel:
Massa C = 80% dari 2 gram = 0,80 * 2 gram = 1,6 gram. -
Langkah 2: Menghitung Mol Karbon:
Mol C = Massa C / Ar C = 1,6 gram / 12 g/mol ≈ 0,133 mol. -
Langkah 3: Menulis Persamaan Reaksi Pembakaran Karbon:
C(s) + O₂(g) → CO₂(g)
Dari reaksi ini, perbandingan mol C : mol CO₂ adalah 1 : 1. Jadi, mol CO₂ yang dihasilkan dari pembakaran karbon murni adalah 0,133 mol. -
Langkah 4: Menulis Persamaan Reaksi Pembentukan Endapan:
CO₂(g) + Ca(OH)₂(aq) → CaCO₃(s) + H₂O(l)
Dari reaksi ini, perbandingan mol CO₂ : mol CaCO₃ adalah 1 : 1. -
Langkah 5: Menghitung Mol CaCO₃ yang Dihasilkan:
Massa molar CaCO₃ = Ar Ca + Ar C + 3 Ar O = 40 + 12 + 3 16 = 100 g/mol.
Mol CaCO₃ = Massa CaCO₃ / Massa Molar CaCO₃ = 3,3 gram / 100 g/mol = 0,033 mol. -
Langkah 6: Menentukan Mol CO₂ yang Bereaksi untuk Membentuk Endapan:
Karena perbandingan mol CO₂ : CaCO₃ adalah 1 : 1, maka mol CO₂ yang bereaksi untuk membentuk 0,033 mol CaCO₃ adalah 0,033 mol. -
Langkah 7: Menentukan Massa Karbon Sebenarnya yang Bereaksi:
Jika 0,033 mol CO₂ dihasilkan, maka massa karbon yang bereaksi adalah:
Mol C = Mol CO₂ = 0,033 mol.
Massa C = Mol C Ar C = 0,033 mol 12 g/mol ≈ 0,396 gram. -
Langkah 8: Menghitung Persentase Kemurnian Karbon:
Persentase Kemurnian C = (Massa C sebenarnya / Massa Sampel Awal) 100%
Ini sedikit keliru dalam interpretasi soal. Soal menanyakan persentase kemurnian karbon dalam sampel batubara, yang seharusnya dihitung berdasarkan massa karbon murni yang ada di sampel terhadap massa total sampel. Namun, data yang diberikan (endapan CaCO₃) memungkinkan kita menghitung massa karbon yang bereaksi. Jika diasumsikan bahwa semua karbon murni dalam sampel bereaksi sempurna, maka massa karbon murni dalam sampel seharusnya berkorelasi dengan massa CaCO₃ yang terbentuk.
Lebih tepatnya, jika 0,033 mol CO₂ dihasilkan, ini berarti hanya 0,033 mol karbon yang bereaksi.
Massa C yang bereaksi = 0,033 mol 12 g/mol = 0,396 gram.Namun, jika kita mengacu pada soal yang terstruktur, biasanya data percobaan digunakan untuk menentukan berapa banyak karbon yang ada. Jika 2 gram sampel batubara mengandung karbon, dan karbon ini bereaksi membentuk CO₂, yang kemudian membentuk CaCO₃, maka massa karbon murni yang ada dalam 2 gram sampel batubara adalah 0,396 gram.
Persentase Kemurnian C = (Massa C yang terdeteksi / Massa Sampel Awal) 100%
Persentase Kemurnian C = (0,396 gram / 2 gram) 100% = 19,8%.Catatan Penting: Perlu diperhatikan bahwa dalam soal seperti ini, seringkali data percobaan (misalnya massa endapan) digunakan untuk menghitung jumlah zat yang sebenarnya ada dalam sampel. Jika data 80% massa karbon murni pada awalnya diberikan, dan kemudian data percobaan tentang CaCO₃ juga diberikan, ini bisa menjadi soal yang sedikit ambigu. Namun, jika kita menganggap 80% itu adalah perkiraan awal, dan data percobaan adalah hasil pengukuran, maka kita harus mengandalkan data percobaan. Jika soal meminta persentase kemurnian karbon dari data percobaan, maka jawabannya adalah 19,8%. Jika soal meminta verifikasi persentase kemurnian yang diberikan (80%), maka ada ketidaksesuaian. Kita asumsikan soal meminta persentase kemurnian berdasarkan data percobaan.
Konsep yang Diuji: Stoikiometri reaksi berurutan, perhitungan massa molar, konsep mol, perbandingan stoikiometri, dan aplikasi dalam analisis kuantitatif (menentukan kemurnian).
Bagian 2: Termokimia
Soal 2.1:
Diketahui entalpi pembentukan standar (ΔHf°) sebagai berikut:
ΔHf° CO₂(g) = -393,5 kJ/mol
ΔHf° H₂O(l) = -285,8 kJ/mol
ΔHf° C₂H₂(g) = +227,4 kJ/mol
Hitunglah perubahan entalpi reaksi pembakaran asetilena (C₂H₂) sesuai persamaan:
2 C₂H₂(g) + 5 O₂(g) → 4 CO₂(g) + 2 H₂O(l)
Analisis:
Soal ini menguji kemampuan menghitung perubahan entalpi reaksi menggunakan data entalpi pembentukan standar, berdasarkan Hukum Hess.
-
Rumus Umum:
ΔHreaksi = Σ (koefisien produk ΔHf° produk) – Σ (koefisien reaktan ΔHf° reaktan) -
Penerapan Rumus:
ΔHreaksi = –- Perlu diingat bahwa entalpi pembentukan standar unsur bebas dalam bentuk paling stabilnya (seperti O₂) adalah nol. Jadi, ΔHf° O₂(g) = 0 kJ/mol.
-
Substitusi Nilai:
ΔHreaksi = –
ΔHreaksi = –
ΔHreaksi = –
ΔHreaksi = -2145,6 kJ – 454,8 kJ
ΔHreaksi = -2600,4 kJ
Konsep yang Diuji: Pengertian entalpi pembentukan standar, Hukum Hess, dan penerapan rumus perhitungan perubahan entalpi reaksi dari data entalpi pembentukan.
Soal 2.2:
Dalam sebuah kalorimeter, dicampurkan 100 mL larutan HCl 1 M dengan 100 mL larutan NaOH 1 M. Suhu awal kedua larutan adalah 25°C. Setelah dicampurkan, suhu larutan meningkat menjadi 32°C. Jika kalor jenis larutan dianggap sama dengan kalor jenis air (4,2 J/g°C) dan massa jenis larutan dianggap 1 g/mL, hitunglah perubahan entalpi netralisasi (ΔHnetralisasi) per mol air yang terbentuk.
Analisis:
Soal ini menguji pemahaman tentang kalorimetri dan perhitungan entalpi reaksi netralisasi berdasarkan data percobaan.
-
Langkah 1: Menentukan Pereaksi Pembatas dan Jumlah Mol Air yang Terbentuk:
Reaksi netralisasi: HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H₂O(l)
Mol HCl = Volume Molaritas = 0,1 L 1 mol/L = 0,1 mol.
Mol NaOH = Volume Molaritas = 0,1 L 1 mol/L = 0,1 mol.
Karena perbandingan koefisien HCl : NaOH : H₂O adalah 1 : 1 : 1, maka kedua pereaksi habis bereaksi dan terbentuk 0,1 mol H₂O. -
Langkah 2: Menghitung Massa Total Larutan:
Volume total larutan = Volume HCl + Volume NaOH = 100 mL + 100 mL = 200 mL.
Massa total larutan = Volume Massa Jenis = 200 mL 1 g/mL = 200 gram. -
Langkah 3: Menghitung Perubahan Suhu (ΔT):
ΔT = Suhu Akhir – Suhu Awal = 32°C – 25°C = 7°C. -
Langkah 4: Menghitung Jumlah Panas yang Diserap Larutan (q):
q = massa larutan kalor jenis larutan ΔT
q = 200 gram 4,2 J/g°C 7°C
q = 5880 Joule = 5,88 kJ.
Karena suhu meningkat, reaksi ini bersifat eksoterm, sehingga panas dilepaskan oleh reaksi (-q). Jadi, qreaksi = -5,88 kJ. -
Langkah 5: Menghitung Perubahan Entalpi Netralisasi per Mol Air:
ΔHnetralisasi = qreaksi / jumlah mol air yang terbentuk
ΔHnetralisasi = -5,88 kJ / 0,1 mol
ΔHnetralisasi = -58,8 kJ/mol.
Konsep yang Diuji: Prinsip kalorimetri, perhitungan panas reaksi (q), konsep mol, dan perhitungan entalpi netralisasi.
Bagian 3: Laju Reaksi
Soal 3.1:
Data percobaan laju reaksi A + B → C adalah sebagai berikut:
| Percobaan | (M) | (M) | Laju Awal (M/s) |
|---|---|---|---|
| 1 | 0,1 | 0,1 | 0,02 |
| 2 | 0,2 | 0,1 | 0,04 |
| 3 | 0,1 | 0,2 | 0,08 |
Tentukan orde reaksi terhadap A, orde reaksi terhadap B, orde reaksi total, dan konstanta laju reaksi (k).
Analisis:
Soal ini menguji kemampuan menentukan orde reaksi dan konstanta laju dari data eksperimental.
-
Langkah 1: Menentukan Orde Reaksi terhadap A:
Bandingkan percobaan di mana konstan (Percobaan 1 dan 2).
(Laju 2 / Laju 1) = (₂ / ₁)ⁿ (₂ / ₁)ᵐ
(0,04 / 0,02) = (0,2 / 0,1)ⁿ (0,1 / 0,1)ᵐ
2 = (2)ⁿ * (1)ᵐ
2 = 2ⁿ
Maka, n = 1. Orde reaksi terhadap A adalah 1. -
Langkah 2: Menentukan Orde Reaksi terhadap B:
Bandingkan percobaan di mana konstan (Percobaan 1 dan 3).
(Laju 3 / Laju 1) = (₃ / ₁)ⁿ (₃ / ₁)ᵐ
(0,08 / 0,02) = (0,1 / 0,1)ⁿ (0,2 / 0,1)ᵐ
4 = (1)ⁿ (2)ᵐ
4 = 1 2ᵐ
4 = 2ᵐ
Maka, m = 2. Orde reaksi terhadap B adalah 2. -
Langkah 3: Menentukan Orde Reaksi Total:
Orde total = n + m = 1 + 2 = 3. -
Langkah 4: Menentukan Konstanta Laju Reaksi (k):
Gunakan data dari salah satu percobaan (misalnya Percobaan 1) dan masukkan nilai orde yang telah ditemukan ke dalam persamaan laju: Laju = k ⁿ ᵐ.
0,02 M/s = k (0,1 M)¹ (0,1 M)²
0,02 M/s = k (0,1 M) (0,01 M²)
0,02 M/s = k 0,001 M³
k = 0,02 M/s / 0,001 M³
k = 20 M⁻²s⁻¹
Konsep yang Diuji: Hubungan antara konsentrasi reaktan dan laju reaksi, penentuan orde reaksi eksperimental, orde reaksi total, dan perhitungan konstanta laju reaksi (k).
Soal 3.2:
Diketahui persamaan laju reaksi P + Q → R adalah Laju = k ¹ ². Jika konsentrasi P dinaikkan menjadi dua kali lipat dan konsentrasi Q dinaikkan menjadi setengah kali lipat, bagaimana perubahan laju reaksi tersebut?
Analisis:
Soal ini menguji kemampuan memprediksi perubahan laju reaksi berdasarkan perubahan konsentrasi reaktan, menggunakan persamaan laju yang diketahui.
-
Persamaan Laju Awal: Laju₁ = k ¹ ²
-
Kondisi Baru:
₂ = 2 ₁
₂ = 0,5 ₁ -
Persamaan Laju Baru: Laju₂ = k ₂¹ ₂²
Laju₂ = k (2 ₁)¹ (0,5 ₁)²
Laju₂ = k (2 ₁) (0,25 ₁²)
Laju₂ = 2 0,25 k ₁¹ ₁²
Laju₂ = 0,5 * (k ₁¹ ₁²) -
Perbandingan Laju Baru terhadap Laju Awal:
Laju₂ = 0,5 * Laju₁
Kesimpulan: Laju reaksi akan menjadi setengah kali lipat dari laju reaksi awal.
Konsep yang Diuji: Penerapan persamaan laju reaksi untuk memprediksi perubahan laju akibat perubahan konsentrasi reaktan.
Bagian 4: Kesetimbangan Kimia
Soal 4.1:
Pada suhu tertentu, dalam wadah 2 liter terdapat kesetimbangan berikut:
N₂(g) + 3 H₂(g) ⇌ 2 NH₃(g)
Jika pada saat setimbang terdapat 0,4 mol N₂, 0,6 mol H₂, dan 0,8 mol NH₃, hitunglah tetapan kesetimbangan (Kc) untuk reaksi tersebut.
Analisis:
Soal ini menguji kemampuan menghitung tetapan kesetimbangan (Kc) dari konsentrasi zat-zat saat setimbang.
-
Langkah 1: Menghitung Konsentrasi Molar (M) setiap Zat saat Setimbang:
Volume wadah = 2 liter.
= Mol N₂ / Volume = 0,4 mol / 2 L = 0,2 M.
= Mol H₂ / Volume = 0,6 mol / 2 L = 0,3 M.
= Mol NH₃ / Volume = 0,8 mol / 2 L = 0,4 M. -
Langkah 2: Menulis Rumus Tetapan Kesetimbangan (Kc):
Kc = (²) / ( * ³) -
Langkah 3: Substitusi Nilai Konsentrasi:
Kc = (0,4 M)² / (0,2 M (0,3 M)³)
Kc = (0,16 M²) / (0,2 M 0,027 M³)
Kc = 0,16 M² / 0,0054 M⁴
Kc ≈ 29,63 L²/mol²
Konsep yang Diuji: Definisi tetapan kesetimbangan (Kc), perhitungan konsentrasi molar, dan penerapan rumus Kc.
Soal 4.2:
Pada reaksi kesetimbangan: PCl₅(g) ⇌ PCl₃(g) + Cl₂(g) ΔH = +92,5 kJ.
Bagaimana arah pergeseran kesetimbangan jika:
a. Konsentrasi PCl₅ dinaikkan.
b. Tekanan total diperbesar.
c. Suhu diturunkan.
d. Ditambahkan katalis.
Analisis:
Soal ini menguji pemahaman Prinsip Le Chatelier tentang pergeseran kesetimbangan akibat perubahan kondisi.
-
Prinsip Le Chatelier: Jika suatu sistem kesetimbangan mengalami perubahan, sistem akan bergeser untuk meniadakan perubahan tersebut.
-
a. Konsentrasi PCl₅ dinaikkan:
PCl₅ adalah reaktan. Menambah konsentrasi reaktan akan mendorong reaksi ke arah produk untuk mengurangi kelebihan reaktan.
Arah Pergeseran: Ke kanan (membentuk PCl₃ dan Cl₂). -
b. Tekanan total diperbesar:
Perhatikan jumlah mol gas di kedua sisi:
Reaktan: PCl₅ (1 mol gas)
Produk: PCl₃ (1 mol gas) + Cl₂ (1 mol gas) = 2 mol gas.
Memperbesar tekanan akan mendorong kesetimbangan ke arah jumlah mol gas yang lebih sedikit.
Arah Pergeseran: Ke kiri (membentuk PCl₅). -
c. Suhu diturunkan:
Reaksi bersifat endotermik (ΔH positif). Menurunkan suhu akan mendorong kesetimbangan ke arah reaksi eksotermik (yang melepaskan panas). Reaksi ke arah kiri adalah eksotermik.
Arah Pergeseran: Ke kiri (membentuk PCl₅). -
d. Ditambahkan katalis:
Katalis mempercepat laju reaksi maju dan mundur secara bersamaan dengan energi aktivasi yang sama, tanpa mengubah posisi kesetimbangan.
Arah Pergeseran: Tidak ada pergeseran kesetimbangan, tetapi laju reaksi baik maju maupun mundur meningkat.
Konsep yang Diuji: Prinsip Le Chatelier, pengaruh perubahan konsentrasi, tekanan, dan suhu terhadap kesetimbangan kimia, serta peran katalis.
Bagian 5: Asam Basa
Soal 5.1:
Hitunglah pH larutan 0,01 M asam sulfat (H₂SO₄) yang terionisasi sempurna.
Analisis:
Soal ini menguji kemampuan menghitung pH larutan asam kuat yang terionisasi sempurna.
-
Langkah 1: Menulis Persamaan Ionisasi:
Asam sulfat (H₂SO₄) adalah asam kuat yang terionisasi sempurna dalam air:
H₂SO₄(aq) → 2 H⁺(aq) + SO₄²⁻(aq) -
Langkah 2: Menentukan Konsentrasi Ion H⁺:
Dari persamaan ionisasi, 1 mol H₂SO₄ menghasilkan 2 mol H⁺.
Jika konsentrasi H₂SO₄ adalah 0,01 M, maka konsentrasi H⁺ adalah 2 * 0,01 M = 0,02 M. -
Langkah 3: Menghitung pH:
pH = -log
pH = -log (0,02)
pH = -log (2 x 10⁻²)
pH = -(log 2 + log 10⁻²)
pH = -(0,301 + (-2))
pH = -(-1,699)
pH = 1,699 (atau sekitar 1,7)
Konsep yang Diuji: Definisi asam kuat, persamaan ionisasi, hubungan stoikiometri antara asam dan ion H⁺, serta perhitungan pH dari konsentrasi H⁺.
Soal 5.2:
Tentukan sifat larutan garam natrium asetat (CH₃COONa) dalam air. (Ka CH₃COOH = 1,8 x 10⁻⁵)
Analisis:
Soal ini menguji pemahaman tentang hidrolisis garam.
-
Langkah 1: Mengidentifikasi Asam dan Basa Pembentuk Garam:
Natrium asetat (CH₃COONa) terbentuk dari asam lemah (asam asetat, CH₃COOH) dan basa kuat (natrium hidroksida, NaOH). -
Langkah 2: Menentukan Jenis Hidrolisis:
Garam yang terbentuk dari asam lemah dan basa kuat akan mengalami hidrolisis parsial, di mana ion yang berasal dari asam lemah bereaksi dengan air.
CH₃COONa(aq) → Na⁺(aq) + CH₃COO⁻(aq)
Ion Na⁺ berasal dari basa kuat (NaOH), sehingga tidak bereaksi dengan air (netral).
Ion CH₃COO⁻ berasal dari asam lemah (CH₃COOH), sehingga akan bereaksi dengan air:
CH₃COO⁻(aq) + H₂O(l) ⇌ CH₃COOH(aq) + OH⁻(aq) -
Langkah 3: Menentukan Sifat Larutan:
Karena reaksi hidrolisis menghasilkan ion OH⁻, maka larutan akan bersifat basa.
Konsep yang Diuji: Konsep hidrolisis garam, identifikasi asam/basa kuat/lemah pembentuk garam, dan penentuan sifat larutan garam (asam, basa, netral).
Soal 5.3:
Jika diketahui Ka CH₃COOH = 1,8 x 10⁻⁵ dan Kb NH₄OH = 1,8 x 10⁻⁵, manakah yang merupakan asam lebih kuat dan basa lebih lemah?
Analisis:
Soal ini menguji pemahaman tentang hubungan antara nilai Ka/Kb dengan kekuatan asam/basa.
-
Kekuatan Asam: Semakin besar nilai Ka, semakin kuat asam tersebut.
-
Kekuatan Basa: Semakin besar nilai Kb, semakin kuat basa tersebut.
-
Perbandingan Asam:
Ka CH₃COOH = 1,8 x 10⁻⁵
Jika kita membandingkan CH₃COOH dengan asam lain, nilai 1,8 x 10⁻⁵ menunjukkan bahwa CH₃COOH adalah asam lemah. -
Perbandingan Basa:
Kb NH₄OH = 1,8 x 10⁻⁵
Jika kita membandingkan NH₄OH dengan basa lain, nilai 1,8 x 10⁻⁵ menunjukkan bahwa NH₄OH adalah basa lemah. -
Membandingkan Kekuatan:
- Asam: Jika ada asam lain yang Ka-nya lebih besar dari 1,8 x 10⁻⁵, maka asam tersebut lebih kuat dari CH₃COOH. Namun, berdasarkan informasi yang diberikan, CH₃COOH adalah asam dengan kekuatan tertentu.
- Basa: Jika ada basa lain yang Kb-nya lebih kecil dari 1,8 x 10⁻⁵, maka basa tersebut lebih lemah dari NH₄OH.
Dalam konteks soal ini, kita diminta membandingkan kekuatan relatif dari CH₃COOH dan NH₄OH berdasarkan nilai Ka dan Kb yang sama.
- CH₃COOH adalah asam lemah dengan Ka = 1,8 x 10⁻⁵.
- NH₄OH adalah basa lemah dengan Kb = 1,8 x 10⁻⁵.
Untuk membandingkan kekuatan asam dan basa secara umum, kita bisa melihat nilai Ka dan Kb. Jika kita ingin membandingkan CH₃COOH dengan asam lain, atau NH₄OH dengan basa lain, kita akan menggunakan nilai Ka dan Kb tersebut.
Jika pertanyaan ini dimaksudkan untuk membandingkan kekuatan CH₃COOH sebagai asam dengan NH₄OH sebagai basa, maka kita perlu memahami bahwa nilai Ka dan Kb tidak bisa langsung dibandingkan untuk menentukan mana yang lebih kuat secara mutlak tanpa konteks tambahan. Namun, jika diasumsikan perbandingan dalam kelompoknya masing-masing:
- CH₃COOH adalah asam lemah.
- NH₄OH adalah basa lemah.
Jika pertanyaan ini mengarah pada perbandingan relatif dalam kelompoknya:
- Asam yang lebih kuat (dari contoh ini, jika ada asam lain dengan Ka > 1,8 x 10⁻⁵).
- Basa yang lebih lemah (dari contoh ini, jika ada basa lain dengan Kb < 1,8 x 10⁻⁵).
Jika pertanyaan ini bermaksud menanyakan mana yang lebih kuat di antara CH₃COOH dan NH₄OH, ini adalah pertanyaan yang kurang tepat karena membandingkan kekuatan asam dan basa secara langsung tanpa hubungan kesetimbangan atau spesi konjugasi bisa menyesatkan.
Namun, jika kita menganggap soal ini hanya menguji pemahaman nilai Ka/Kb, maka:
- CH₃COOH adalah asam lemah.
- NH₄OH adalah basa lemah.
Jika kita harus memilih "asam lebih kuat" dan "basa lebih lemah" dari pilihan yang tidak ada, kita dapat