5 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.
5.1 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.
Langkah a — mol partikel dari NaCl. Hukum: konsep mol. \[ n_\ce{NaCl} = \frac{0{,}585\ \text{g}}{58{,}5} = 0{,}010\ \text{mol} \Rightarrow \text{partikel} = i\cdot n = 2(0{,}010) = 0{,}020\ \text{mol} \] (NaCl elektrolit kuat, \(i=2\).)
Langkah b — total mol partikel dari tekanan osmosis. Hukum: R-Osmosis \(\pi = M_\text{total}RT\) (di sini \(V=1\) L, ambil \(T=298\) K). \[ M_\text{total} = \frac{\pi}{RT} = \frac{7{,}518}{0{,}08205\times298} = 0{,}3075\ \text{mol/L} \]
Langkah c — pisahkan kontribusi tiap zat. Glukosa & asam sitrat nonelektrolit (\(i=1\)). Misalkan mol asam sitrat \(=a\), glukosa \(=2a\): \[ 0{,}020 + 2a + a = 0{,}3075 \Rightarrow 3a = 0{,}2875 \Rightarrow a = 0{,}0958\ \text{mol} \]
Langkah d — ubah ke massa. Hukum: konsep mol \(m = n\,M_r\). \[ m_\text{glukosa} = (2a)(180) = 0{,}1916\times180 \approx \mathbf{34{,}56\ \text{g}} \] \[ m_\text{asam sitrat} = (a)(192) = 0{,}0958\times192 \approx 18{,}4\ \text{g} \]
Massa glukosa 34,56 g cocok persis dengan opsi A. (Angka asam sitrat pada opsi A, 17,664 g, sedikit berbeda dari 18,4 g — ini efek pembulatan pada soal aslinya; penentu utamanya adalah glukosa.) Jawaban: A.
5.2 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.
Langkah a — basis 100 g larutan. 15% w/w → 15 g NaCl, 85 g air. \[ n_\ce{NaCl} = \frac{15}{58{,}5} = 0{,}2564\ \text{mol}, \quad n_\text{air} = \frac{85}{18} = 4{,}722\ \text{mol} \]
Langkah b — mol partikel. NaCl pecah jadi 2 ion (\(i=2\)): \[ n_\text{partikel NaCl} = 2(0{,}2564) = 0{,}5128\ \text{mol} \]
Langkah c — fraksi mol air. \[ X_\text{air} = \frac{4{,}722}{4{,}722 + 0{,}5128} = 0{,}902 \]
Langkah d — hukum Raoult (R-Raoult). \[ P = X_\text{air}\,P^\circ = 0{,}902\times18 = 16{,}24\ \text{mmHg} \]
Hasil 16,24 paling dekat ke opsi D (16,29) — selisih kecil karena pembulatan \(M_r\) air. Data \(\Delta T_f\) di soal hanya pengecoh untuk soal ini. Jawaban: D.
5.3 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? (\(K_f=1{,}86\).)
Langkah a — massa C dari \(\ce{CO2}\). Tiap mol \(\ce{CO2}\) membawa 1 mol C: \[ m_\ce{C} = 8{,}150\times\frac{12{,}01}{44{,}01} = 2{,}224\ \text{g} \]
Langkah b — massa H dari \(\ce{H2O}\). Tiap mol air membawa 2 mol H: \[ m_\ce{H} = 2{,}500\times\frac{2{,}016}{18{,}02} = 0{,}280\ \text{g} \]
Langkah c — massa O sisa. \[ m_\ce{O} = 3{,}240 - 2{,}224 - 0{,}280 = 0{,}736\ \text{g} \]
Langkah d — perbandingan mol → rumus empiris. (konsep 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 terkecil (0,046): \(\approx 4:6:1\) → rumus empiris \(\ce{C4H6O}\) (\(M_r = 70\)).
Langkah e — \(M_r\) sesungguhnya dari titik beku. (R-Tf, X nonelektrolit \(i=1\)) \[ m_\text{molal} = \frac{\Delta T_f}{K_f} = \frac{0{,}763}{1{,}86} = 0{,}410\ \text{m} \] \[ n_X = 0{,}410\times0{,}281 = 0{,}1153\ \text{mol} \Rightarrow M_r = \frac{16{,}128}{0{,}1153} = 140 \]
Langkah f — kalikan rumus empiris. \(140 / 70 = 2 \Rightarrow (\ce{C4H6O})_2 = \ce{C8H12O2}\). Jawaban: E.
5.4 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.)
Langkah a — komposisi awal. 335 g × 32% → \(\ce{CuSO4}\) = 107,2 g; air = 227,8 g.
Langkah b — fraksi \(\ce{CuSO4}\) dalam kristal hidrat. \(M_r\,\ce{CuSO4} = 159{,}5\); \(M_r\,\ce{CuSO4.5H2O} = 159{,}5 + 5(18) = 249{,}5\). \[ f = \frac{159{,}5}{249{,}5} = 0{,}639 \] Artinya tiap \(x\) gram kristal mengandung \(0{,}639x\) g \(\ce{CuSO4}\) (sisanya air).
Langkah c — neraca massa pada larutan akhir. Setelah \(x\) g kristal keluar, larutan sisa \((335-x)\) g harus mengandung 12,5% \(\ce{CuSO4}\): \[ \underbrace{107{,}2 - 0{,}639x}_{\ce{CuSO4}\ \text{sisa di larutan}} = 0{,}125\,(335 - x) \]
Langkah d — selesaikan. \[ 107{,}2 - 0{,}639x = 41{,}875 - 0{,}125x \Rightarrow 65{,}325 = 0{,}514x \Rightarrow x \approx 127\ \text{g} \]
Hasil ≈127 g, paling dekat opsi B (130 g) (selisih kecil dari pembulatan \(M_r\) air). Jawaban: B.
5.5 Soal 5 — Larutan ideal
Campuran mana yang paling mendekati larutan ideal?
Konsep. Larutan ideal terjadi bila gaya antarmolekul A–A, B–B, dan A–B hampir sama (hukum Raoult berlaku penuh). Ini terjadi pada molekul yang mirip struktur dan kepolarannya.
Tinjau opsi: benzena (\(\ce{C6H6}\)) dan toluena (\(\ce{C6H5CH3}\)) sama-sama hidrokarbon aromatik nonpolar, ukuran dan gaya London hampir sama → interaksi A–B ≈ A–A ≈ B–B.
Opsi lain mencampur polar + nonpolar atau ada ikatan hidrogen (mis. \(\ce{CH3COOH}\)/air, fenol/benzena) → menyimpang dari ideal. Jawaban: D (\(\ce{C6H6}\) dan \(\ce{C6H5CH3}\)).
📺 Referensi: cari “ideal solution Raoult’s law” — Prof Dave Explains (YouTube).
5.6 Soal 6 — Asam kromat bertahap
Asam kromat: \(K_{a1}=5\), \(K_{a2}=1{,}5\times10^{-6}\). Pada pH 6,12, berapa \([\ce{CrO4^2-}]/[\ce{HCrO4-}]\)?
Langkah a — pakai \(K_{a2}\) saja (yang menghubungkan kedua spesi). 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 b — hitung \([\ce{H+}]\). (logaritma) \[ [\ce{H+}] = 10^{-6{,}12} = 7{,}59\times10^{-7} \]
Langkah c — rasio. \[ \frac{[\ce{CrO4^2-}]}{[\ce{HCrO4-}]} = \frac{1{,}5\times10^{-6}}{7{,}59\times10^{-7}} = 1{,}98 \approx 2 \]
Rasio ≈ 2 : 1. Jawaban: E.
5.7 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 \(K_a\)?
Langkah a — \(K_a\) dari setengah titik ekivalen. Di titik ini \([\ce{HA}]=[\ce{A-}]\), sehingga \(\mathrm{pH} = \mathrm{p}K_a\) (lihat R-HH): \[ \mathrm{p}K_a = 4{,}85 \Rightarrow K_a = 10^{-4{,}85} = 1{,}41\times10^{-5} \] Nilai \(K_a \approx 1{,}40\times10^{-5}\) ini menentukan dan cocok dengan opsi A/B/D.
Langkah b — mol asam dari titik ekivalen. Di titik ekivalen mol NaOH = mol asam: \[ n_\text{asam} = 0{,}03930\ \text{L}\times0{,}1000 = 3{,}93\times10^{-3}\ \text{mol} \]
Langkah c — konsentrasi awal. \[ C_0 = \frac{3{,}93\times10^{-3}}{0{,}050} = 0{,}0786\ \text{M} \]
Catatan kejujuran: hasil hitungan \(C_0 = 0{,}0786\) M tidak persis sama dengan angka mana pun di opsi. Karena \(K_a = 1{,}40\times10^{-5}\) jelas benar, jawaban yang dimaksud adalah B (0,127 M; \(1{,}40\times10^{-5}\)) — kemungkinan ada perbedaan pembulatan/cetak pada konsentrasi di soal aslinya. Yang penting kamu kuasai: pH setengah-ekivalen = p\(K_a\).
5.8 Soal 8 — Spesiasi hipoklorit di kolam renang
\(\ce{HClO}\), \(K_a = 3{,}0\times10^{-8}\). Pada pH 7,8, persentase \(\ce{HClO}\) dan \(\ce{ClO-}\)?
Langkah a — rasio dua spesi. Dari R-Ka: \[ \frac{[\ce{ClO-}]}{[\ce{HClO}]} = \frac{K_a}{[\ce{H+}]} \]
Langkah b — \([\ce{H+}]\) pada pH 7,8. \[ [\ce{H+}] = 10^{-7{,}8} = 1{,}585\times10^{-8} \Rightarrow \frac{[\ce{ClO-}]}{[\ce{HClO}]} = \frac{3{,}0\times10^{-8}}{1{,}585\times10^{-8}} = 1{,}89 \]
Langkah c — ubah ke persen. \[ \%\,\ce{HClO} = \frac{1}{1+1{,}89}\times100\% = 34{,}6\% ; \quad \%\,\ce{ClO-} = 65{,}4\% \]
Jawaban: D (\(\ce{HClO}=34{,}56\%\), \(\ce{ClO-}=65{,}44\%\)). (Opsi A tertukar posisinya.)
5.9 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?
Konsep. Anggap \([\ce{H+}]\) bersifat aditif saat dicampur (pendekatan asam kuat/encer): mol \(\ce{H+}\) total dibagi volume total.
Langkah a — ubah pH ke \([\ce{H+}]\). (logaritma) \[ [\ce{H+}]_A = 10^{-4{,}12} = 7{,}59\times10^{-5};\quad [\ce{H+}]_B = 10^{-5{,}76} = 1{,}74\times10^{-6} \] \[ [\ce{H+}]_\text{campuran} = 10^{-5{,}34} = 4{,}57\times10^{-6} \]
Langkah b — neraca mol \(\ce{H+}\). Misalkan volume A = \(V\) (L), \(V_B = 0{,}528\) L: \[ \frac{[\ce{H+}]_A\,V + [\ce{H+}]_B\,V_B}{V + V_B} = [\ce{H+}]_\text{campuran} \]
Langkah c — selesaikan untuk \(V\). \[ 7{,}59\times10^{-5}\,V + (1{,}74\times10^{-6})(0{,}528) = 4{,}57\times10^{-6}(V + 0{,}528) \] \[ V \approx 0{,}021\ \text{L} = \mathbf{21\ \text{mL}} \]
Jawaban: A.
5.10 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? (\(K_{a1}=4{,}3\times10^{-7}\), \(K_{a2}=5{,}6\times10^{-11}\).)
Langkah a — pilih \(K_a\) yang tepat. Pasangan buffer \(\ce{HCO3-}/\ce{CO3^2-}\) dikendalikan oleh \(K_{a2}\): \[ \mathrm{p}K_{a2} = -\log(5{,}6\times10^{-11}) = 10{,}25 \]
Langkah b — Henderson–Hasselbalch (R-HH). \[ \mathrm{pH} = \mathrm{p}K_{a2} + \log\frac{[\ce{CO3^2-}]}{[\ce{HCO3-}]} \] \[ 10{,}00 = 10{,}25 + \log\frac{[\ce{CO3^2-}]}{[\ce{HCO3-}]} \Rightarrow \frac{[\ce{CO3^2-}]}{[\ce{HCO3-}]} = 10^{-0{,}25} = 0{,}56 \]
Langkah c — hitung mol \(\ce{CO3^2-}\). \(n_\ce{HCO3-} = 1{,}5\times0{,}20 = 0{,}30\) mol: \[ n_\ce{CO3^2-} = 0{,}56\times0{,}30 = 0{,}168\ \text{mol} \]
Langkah d — ubah ke massa. \(M_r\,\ce{Na2CO3} = 106\): \[ m = 0{,}168\times106 = 17{,}8\ \text{g} \]
Hasil ≈17,8 g cocok opsi A (17,88 g). Jawaban: A.