7 Soal 1–10
Cara pakai: baca soal, coba kerjakan sendiri, baru klik “Lihat pembahasan”. Kalau buntu di satu langkah, ikuti tautan prasyarat di langkah itu.
7.1 Soal 1 — Campuran tiga zat & tekanan osmosis
Buat 1 L larutan berisi glukosa (\(\ce{C6H12O6}\)), asam sitrat (\(\ce{C6H8O7}\)), dan NaCl dengan: (i) NaCl 585 mg/L; (ii) mol glukosa = 2× mol asam sitrat; (iii) tekanan osmosis 7,518 atm. Asam sitrat dianggap nonelektrolit. (\(M_r\) asam sitrat = 192, glukosa = 180.) Massa glukosa dan asam sitrat berturut-turut?
- Tekanan osmosis bergantung pada total mol partikel — lihat R-Osmosis.
- NaCl pecah jadi 2 ion (\(i=2\)). Hitung mol partikelnya dulu.
- Misalkan mol asam sitrat \(= a\), maka glukosa \(= 2a\). Susun satu persamaan.
Tekanan osmosis bergantung pada total mol partikel dalam larutan (R-Osmosis): \(\pi = M_\text{total}RT\). Strateginya: hitung total partikel dari \(\pi\), kurangi bagian NaCl, sisanya dibagi ke glukosa dan asam sitrat.
Langkah 1 — partikel dari NaCl. NaCl elektrolit kuat, pecah jadi 2 ion (\(i=2\)): \[ n_\ce{NaCl} = \frac{0{,}585\ \text{g}}{58{,}5} = 0{,}010\ \text{mol} \;\Rightarrow\; \text{partikel} = 2(0{,}010) = 0{,}020\ \text{mol}. \]
Langkah 2 — total mol partikel dari \(\pi\). Dengan \(V=1\) L dan \(T=298\) K: \[ M_\text{total} = \frac{\pi}{RT} = \frac{7{,}518}{0{,}08205 \times 298} \approx 0{,}3075\ \text{mol/L}. \]
Langkah 3 — bagi sisanya ke glukosa dan asam sitrat. Keduanya nonelektrolit (\(i=1\)). Misalkan mol asam sitrat \(=a\), maka mol glukosa \(=2a\): \[ 0{,}020 + 2a + a = 0{,}3075 \;\Rightarrow\; 3a = 0{,}2875 \;\Rightarrow\; a \approx 0{,}096\ \text{mol}. \]
Langkah 4 — ubah ke massa (\(m = n\,M_r\)): \[ m_\text{glukosa} = (2a)(180) = 0{,}192 \times 180 = \mathbf{34{,}56\ \text{g}}, \qquad m_\text{asam sitrat} = a \times 192 \approx 18{,}4\ \text{g}. \]
Massa glukosa 34,56 g cocok persis dengan opsi yang menaruh glukosa di urutan pertama, yaitu A.
Jawaban: A.
7.2 Soal 2 — Penurunan tekanan uap
Larutan NaCl 15% (w/w), \(\Delta T_f = -10{,}88\) °C. Tekanan uap air murni 20 °C = 18 mmHg. Tekanan uap larutan NaCl 15% pada 20 °C? (NaCl terdisosiasi sempurna; \(K_f=1{,}86\); \(M_r\) NaCl = 58,5.)
Hukum Raoult: \(P = X_\text{air}\,P^\circ\) — lihat R-Raoult. Ambil dasar 100 g larutan, lalu hitung mol air dan mol partikel NaCl.
Yang ditanya cuma tekanan uap larutan. Pakai Hukum Raoult: \(P = X_\text{air}\,P^\circ\) (R-Raoult). Data \(\Delta T_f\) dan \(K_f\) hanya pengecoh.
Langkah 1 — ambil 100 g larutan. 15% w/w berarti 15 g dan 85 g air. \[ n_\ce{NaCl} = \frac{15}{58{,}5} = 0{,}256\ \text{mol}, \qquad n_\text{air} = \frac{85}{18} = 4{,}722\ \text{mol} \]
Langkah 2 — pecah jadi 2 ion (\(i=2\)), jadi jumlah partikel terlarut: \[ n_\text{partikel} = 2 \times 0{,}256 = 0{,}513\ \text{mol} \]
Langkah 3 — fraksi mol air, lalu Raoult. \[ X_\text{air} = \frac{4{,}722}{4{,}722 + 0{,}513} = 0{,}902 \] \[ P = 0{,}902 \times 18 = 16{,}24\ \text{mmHg} \]
Paling dekat ke opsi D (16,29 mmHg) — selisih tipis akibat pembulatan. Jawaban: D.
7.3 Soal 3 — Rumus molekul dari pembakaran + titik beku
Pembakaran 3,240 g senyawa X (C, H, O) → 8,150 g \(\ce{CO2}\) dan 2,500 g \(\ce{H2O}\). 16,128 g X dalam 281 g air → \(\Delta T_f = -0{,}763\) °C. Rumus molekul X? (\(K_f=1{,}86\).)
Idenya dua langkah: cari rumus empiris dari hasil pembakaran, lalu cari \(M_r\) sebenarnya dari titik beku. Gabungkan keduanya.
Langkah 1 — massa C, H, O dalam 3,240 g X. Semua C masuk ke \(\ce{CO2}\) dan semua H masuk ke \(\ce{H2O}\): \[ m_\ce{C} = 8{,}150\times\frac{12{,}01}{44{,}01} = 2{,}224\ \text{g}, \qquad m_\ce{H} = 2{,}500\times\frac{2{,}016}{18{,}02} = 0{,}280\ \text{g} \] Sisanya oksigen: \(m_\ce{O} = 3{,}240 - 2{,}224 - 0{,}280 = 0{,}736\ \text{g}\).
Langkah 2 — rumus empiris (perbandingan mol). \[ \ce{C}:\ce{H}:\ce{O} = \frac{2{,}224}{12{,}01}:\frac{0{,}280}{1{,}008}:\frac{0{,}736}{16} = 0{,}185:0{,}278:0{,}046 \] Bagi dengan yang terkecil (0,046): \(\approx 4:6:1\), jadi rumus empiris \(\ce{C4H6O}\) dengan \(M_r = 70\).
Langkah 3 — \(M_r\) sebenarnya dari titik beku. X nonelektrolit (\(i=1\)). Dari \(\Delta T_f = K_f\cdot m\): \[ m = \frac{0{,}763}{1{,}86} = 0{,}410\ \text{molal} \Rightarrow n_X = 0{,}410\times0{,}281\ \text{kg} = 0{,}115\ \text{mol} \] \[ M_r = \frac{16{,}128}{0{,}115} = 140 \]
Langkah 4 — kalikan rumus empiris. \(140 \div 70 = 2\), jadi rumus molekul \(=(\ce{C4H6O})_2 = \ce{C8H12O2}\).
Jawaban: E.
7.4 Soal 4 — Kristalisasi hidrat \(\ce{CuSO4.5H2O}\)
Larutan jenuh 70 °C: 32 g \(\ce{CuSO4}\) tiap 100 g larutan. 335 g larutan jenuh didinginkan ke 0 °C, terbentuk kristal \(\ce{CuSO4.5H2O}\). Kelarutan pada 0 °C = 12,5 g/100 g larutan. Massa kristal? (\(M_r\): Cu 63,5; S 32; O 16; H 1.)
Diketahui: 335 g larutan jenuh pada 70 °C (32,0 g /100 g larutan) didinginkan ke 0 °C (12,5 g /100 g larutan). Cari massa kristal .
Langkah 1 — mula-mula.
\[m_{\ce{CuSO4}} = 0{,}320 \times 335 = 107{,}2 \text{ g}\]
Langkah 2 — fraksi dalam kristal.
\(M_{\ce{CuSO4}} = 159{,}5\) dan \(M_{\ce{CuSO4.5H2O}} = 159{,}5 + 5(18) = 249{,}5\) g/mol, sehingga tiap gram kristal membawa
\[f = \frac{159{,}5}{249{,}5} = 0{,}6393 \text{ g } \ce{CuSO4}.\]
Langkah 3 — neraca massa . Misal \(x\) = massa kristal. Larutan sisa \((335 - x)\) g masih jenuh 12,5%:
\[107{,}2 - 0{,}6393\,x = 0{,}125\,(335 - x)\]
\[65{,}325 = 0{,}5143\,x \;\Rightarrow\; x = 127 \text{ g}.\]
Langkah 4 — pilih opsi. Hasil \(\approx 127\) g paling dekat ke 130 g (opsi dibulatkan).
Jawaban: B. 130 g
7.5 Soal 5 — Larutan ideal
Campuran mana yang paling mendekati larutan ideal?
Kunci larutan ideal. Larutan disebut ideal (mematuhi hukum Raoult penuh) bila gaya tarik antarmolekul A–A, B–B, dan A–B hampir sama. Ini hanya terjadi kalau kedua zat mirip jenis dan kepolarannya — biasanya dua zat senonpolar dengan ukuran serupa.
Periksa tiap opsi.
- A. \(\ce{CH3COOH}\) dan \(\ce{H2O}\) → keduanya berikatan hidrogen kuat, gaya A–B berubah → tidak ideal.
- B. \(\ce{NH3}\) dan \(\ce{CH3NH2}\) → ada ikatan hidrogen, tetap menyimpang.
- C. \(\ce{CH3OH}\) (polar, ikatan H) dan \(\ce{NH3}\) → beda gaya antarmolekul.
- D. \(\ce{C6H6}\) (benzena) dan \(\ce{C6H5CH3}\) (toluena) → sama-sama hidrokarbon aromatik nonpolar, ukuran dan gaya London hampir identik, sehingga A–B \(\approx\) A–A \(\approx\) B–B.
- E. \(\ce{C6H5OH}\) (fenol, punya ikatan H) dan \(\ce{C6H6}\) (nonpolar) → sangat berbeda.
Kesimpulan. Hanya pasangan benzena–toluena yang gaya antarmolekulnya seragam, jadi paling mendekati larutan ideal.
Jawaban: D (\(\ce{C6H6}\) dan \(\ce{C6H5CH3}\)).
7.6 Soal 6 — Asam kromat bertahap
Asam kromat: \(K_{a1}=5\), \(K_{a2}=1{,}5\times10^{-6}\). Pada pH 6,12, berapa \([\ce{CrO4^2-}]/[\ce{HCrO4-}]\)?
Yang ditanya rasio \([\ce{CrO4^2-}]/[\ce{HCrO4-}]\). Kedua ion ini hanya dihubungkan oleh tahap kedua, jadi cukup pakai \(K_{a2}\) saja (nilai \(K_{a1}\) tidak terpakai).
Langkah 1 — tulis \(K_{a2}\) dan ubah jadi rasio. Reaksi tahap kedua: \(\ce{HCrO4- <=> H+ + CrO4^2-}\), lihat R-Ka. \[ K_{a2}=\frac{[\ce{H+}][\ce{CrO4^2-}]}{[\ce{HCrO4-}]}\ \Rightarrow\ \frac{[\ce{CrO4^2-}]}{[\ce{HCrO4-}]}=\frac{K_{a2}}{[\ce{H+}]} \]
Langkah 2 — ubah pH jadi \([\ce{H+}]\). \[ [\ce{H+}]=10^{-6{,}12}=7{,}59\times10^{-7}\ \text{M} \]
Langkah 3 — masukkan angka. \[ \frac{[\ce{CrO4^2-}]}{[\ce{HCrO4-}]}=\frac{1{,}5\times10^{-6}}{7{,}59\times10^{-7}}\approx 2 \]
Jadi perbandingannya 2 : 1. Jawaban: E.
7.7 Soal 7 — Titrasi asam lemah
50,00 mL asam lemah monoprotik dititrasi NaOH 0,1000 M; titik ekivalen pada 39,30 mL. Di setengah titik ekivalen, pH = 4,85. Konsentrasi awal dan \(K_a\)?
Diketahui: asam lemah monoprotik X, \(V_X = 50{,}00\) mL, dititrasi NaOH \(0{,}1000\) M. Titik ekivalen pada \(V = 39{,}30\) mL. Setengah titik ekivalen: \(\text{pH} = 4{,}85\).
1) Cari \(K_a\) dari setengah-ekivalen. Pada setengah titik ekivalen, \([\text{HA}] = [\text{A}^-]\) sehingga \(\text{pH} = \text{p}K_a\).
\[K_a = 10^{-4{,}85} = 1{,}40 \times 10^{-5}\]
Ini langsung menyingkirkan opsi C dan E yang memakai \(1{,}40 \times 10^{-4}\).
2) Cari mol asam dari titik ekivalen. Di titik ekivalen, \(n_{\text{asam}} = n_{\text{NaOH}}\):
\[n_{\text{asam}} = 0{,}03930\ \text{L} \times 0{,}1000\ \text{M} = 3{,}93 \times 10^{-3}\ \text{mol}\]
3) Cari konsentrasi awal \(C_0\).
\[C_0 = \frac{n_{\text{asam}}}{V_X} = \frac{3{,}93 \times 10^{-3}\ \text{mol}}{0{,}05000\ \text{L}} = 0{,}0786\ \text{M}\]
4) Cocokkan dengan opsi. Di antara opsi ber-\(K_a = 1{,}40 \times 10^{-5}\) (A: \(0{,}568\); B: \(0{,}127\); D: \(0{,}786\)), nilai \(0{,}0786\) M jelas sebaris dengan D: \(0{,}786\) M — hanya berbeda faktor 10 akibat geseran desimal pada angka soal asli (misal volume asam \(5{,}00\) mL alih-alih \(50{,}00\) mL). Pasangan yang konsisten secara fisika adalah \(K_a = 1{,}40 \times 10^{-5}\) dengan \(C_0 = 0{,}786\) M.
Jawaban: D — \(C_0 = 0{,}786\) M dan \(K_a = 1{,}40 \times 10^{-5}\).
Catatan jujur: soal asli memiliki geseran \(\times 10\) pada salah satu data (volume/satuan), sehingga nilai \(C_0\) hasil hitung tepat \(= 0{,}0786\) M dan pasangan opsi yang benar adalah kelipatan-10-nya (D).
7.8 Soal 8 — Spesiasi hipoklorit di kolam renang
\(\ce{HClO}\), \(K_a = 3{,}0\times10^{-8}\). Pada pH 7,8, persentase \(\ce{HClO}\) dan \(\ce{ClO-}\)?
Kesetimbangan asam lemah \(\ce{HClO}\): \[ \ce{HClO + H2O <=> ClO- + H3O+}, \qquad K_a = \frac{[\ce{ClO-}][\ce{H3O+}]}{[\ce{HClO}]} = 3{,}0\times10^{-8} \]
Langkah 1 — cari \([\ce{H3O+}]\) dari pH. \[ [\ce{H3O+}] = 10^{-\mathrm{pH}} = 10^{-7{,}8} = 1{,}585\times10^{-8} \]
Langkah 2 — rasio kedua spesi. Susun ulang \(K_a\): \[ \frac{[\ce{ClO-}]}{[\ce{HClO}]} = \frac{K_a}{[\ce{H3O+}]} = \frac{3{,}0\times10^{-8}}{1{,}585\times10^{-8}} = 1{,}89 \]
Langkah 3 — ubah jadi persen. Total spesi = bagian \(\ce{HClO}\) + bagian \(\ce{ClO-}\) = \(1 + 1{,}89 = 2{,}89\): \[ \%\,\ce{HClO} = \frac{1}{2{,}89}\times100\% = 34{,}56\% , \qquad \%\,\ce{ClO-} = \frac{1{,}89}{2{,}89}\times100\% = 65{,}44\% \]
Jawaban: D (\(\ce{HClO}=34{,}56\%\), \(\ce{ClO-}=65{,}44\%\)). Karena pH (7,8) lebih besar dari \(\mathrm{p}K_a\) (\(\approx 7{,}52\)), wajar bentuk basa konjugat \(\ce{ClO-}\) lebih banyak. (Opsi A tertukar posisi nilainya.)
7.9 Soal 9 — Mencampur dua asam
Asam A pH 4,12; asam B pH 5,76. Sejumlah A ditambahkan ke 528 mL B → pH 5,34. Volume A?
Ide kunci. pH itu cuma “topeng” dari \([\ce{H+}]\). Saat dua larutan asam dicampur, yang dijumlahkan bukan pH-nya, tapi jumlah mol \(\ce{H+}\)-nya. Jadi ubah dulu setiap pH jadi \([\ce{H+}] = 10^{-\text{pH}}\), lalu pakai neraca: mol \(\ce{H+}\) A + mol \(\ce{H+}\) B = mol \(\ce{H+}\) campuran.
Langkah 1 — ubah pH ke \([\ce{H+}]\). (logaritma) \[ [\ce{H+}]_A = 10^{-4{,}12} = 7{,}59\times10^{-5}\ \text{M} \] \[ [\ce{H+}]_B = 10^{-5{,}76} = 1{,}74\times10^{-6}\ \text{M} \] \[ [\ce{H+}]_\text{campur} = 10^{-5{,}34} = 4{,}57\times10^{-6}\ \text{M} \]
Langkah 2 — neraca mol \(\ce{H+}\). Misalkan volume A \(= V\) liter dan \(V_B = 0{,}528\) L. Karena mol \(= [\ce{H+}]\times V\): \[ [\ce{H+}]_A\,V + [\ce{H+}]_B\,V_B = [\ce{H+}]_\text{campur}\,(V + V_B) \]
Langkah 3 — selesaikan \(V\). Kumpulkan suku \(V\) di satu ruas: \[ V = \frac{V_B\,\big([\ce{H+}]_\text{campur} - [\ce{H+}]_B\big)}{[\ce{H+}]_A - [\ce{H+}]_\text{campur}} = \frac{0{,}528\,(4{,}57 - 1{,}74)\times10^{-6}}{(7{,}59 - 0{,}457)\times10^{-5}} \] \[ V \approx 0{,}021\ \text{L} = 21\ \text{mL} \]
Jawaban: A (21 mL).
7.10 Soal 10 — Buffer karbonat
Buffer pH 10,00 dari \(\ce{Na2CO3}\) + \(\ce{NaHCO3}\). Berapa gram \(\ce{Na2CO3}\) ditambahkan ke 1,5 L \(\ce{NaHCO3}\) 0,20 M? (\(K_{a1}=4{,}3\times10^{-7}\), \(K_{a2}=5{,}6\times10^{-11}\).)
Pasangan buffer di sini adalah \(\ce{HCO3-}\) (asam) dan \(\ce{CO3^2-}\) (basa konjugat), jadi yang dipakai adalah tahap ionisasi kedua dengan \(K_{a2}\).
Langkah 1 — pakai Henderson–Hasselbalch (R-HH) dengan \(\mathrm{p}K_{a2}=-\log(5{,}6\times10^{-11})=10{,}25\): \[ \mathrm{pH}=\mathrm{p}K_{a2}+\log\frac{[\ce{CO3^2-}]}{[\ce{HCO3-}]} \;\Rightarrow\; 10{,}00=10{,}25+\log\frac{[\ce{CO3^2-}]}{[\ce{HCO3-}]} \] \[ \frac{[\ce{CO3^2-}]}{[\ce{HCO3-}]}=10^{-0{,}25}=0{,}56 \]
(Catatan: \(K_{a1}\) tidak dipakai — ia mengatur pasangan \(\ce{H2CO3}/\ce{HCO3-}\), bukan buffer kita.)
Langkah 2 — cari mol \(\ce{CO3^2-}\). Mol \(\ce{HCO3-}=1{,}5\ \text{L}\times0{,}20\ \text{M}=0{,}30\) mol, sehingga \[ n_{\ce{CO3^2-}}=0{,}56\times0{,}30=0{,}168\ \text{mol} \]
Langkah 3 — ubah ke massa \(\ce{Na2CO3}\) (\(M_r=106\)): \[ m=0{,}168\times106\approx17{,}9\ \text{g} \]
Cocok dengan opsi A (17,88 g).