9 Soal 41–50
Soal 41–46 termokimia (energi ikat, kisi, kalorimetri — banyak hitungan rapi). Soal 47–50 elektrokimia (notasi sel, \(E^\circ\), Nernst, Faraday). Coba dulu!
9.1 Soal 41 — Diagram energi reaksi
Diagram \(2\ce{A -> B + C}\): dua puncak, puncak pertama lebih tinggi, produk di atas reaktan. Pernyataan yang tidak benar?
Baca diagram langkah demi langkah:
- Dua puncak → reaksi 2 tahap (pernyataan D benar).
- Produk lebih tinggi dari reaktan → endoterm, menyerap kalor (pernyataan B benar).
- Reaksi \(2\ce{A}\to\) produk dengan tahap penentu melibatkan 2 A → \(r = k[\ce{A}]^2\) (pernyataan C benar).
- Tahap penentu laju = puncak tertinggi. Puncak pertama paling tinggi → tahap 1 adalah penentu laju.
Soal ini bergantung detail diagram. Jika kunci resmi menandai A sebagai pernyataan tidak benar, berarti pada diagram tahap penentu laju sebenarnya bukan tahap pertama (atau ada nuansa lain pada gambar). Kuasai konsepnya: tahap penentu laju = tahap dengan energi aktivasi tertinggi (puncak tertinggi dihitung dari titik awal tahap itu). Ikuti penandaan kunci untuk jawaban final.
9.2 Soal 42 — Disosiasi etilamina (energi ikat)
\(\ce{CH3CH2NH2(g) -> CH2=CH2(g) + NH3(g)}\). Kalor reaksi?
Langkah a — daftar ikatan yang berubah. Bandingkan ikatan reaktan vs produk.
Reaktan (etilamina \(\ce{CH3-CH2-NH2}\)): 1 C–C, 5 C–H, 1 C–N, 2 N–H. Produk (etena \(\ce{CH2=CH2}\) + amonia \(\ce{NH3}\)): 1 C=C, 4 C–H, 3 N–H.
Langkah b — rumus energi ikat (R-Energi ikat): \[ \Delta H = \sum E_\text{putus} - \sum E_\text{bentuk} \]
Langkah c — jumlahkan. \[ \sum E_\text{reaktan} = 346 + 5(413) + 288 + 2(391) = 3481 \] \[ \sum E_\text{produk} = 602 + 4(413) + 3(391) = 3427 \] \[ \Delta H = 3481 - 3427 = +54\ \text{kJ/mol} \]
Positif → endoterm. Jawaban: C.
💡 Trik: cukup hitung ikatan yang berubah. Yang putus: 1 C–H + 1 N–H + 1 C–N (lalu bentuk C=C dari C–C). Hasilnya sama, lebih cepat.
9.3 Soal 43 — Pernyataan tentang energi ikat
- Pernyataan 1 (energi ikat hanya untuk reaksi fasa gas): BENAR. Tabel energi ikat didefinisikan untuk pemutusan ikatan dalam keadaan gas; jika ada zat cair/padat perlu koreksi entalpi perubahan fasa.
- Pernyataan 2 (tiga ikatan N–H di \(\ce{NH3}\) butuh energi sama): SALAH. Energi pemutusan bertahap berbeda — setelah satu N–H putus, lingkungan elektronik berubah, sehingga energi ikat N–H berikutnya tidak sama. (Nilai tabel adalah rata-rata.)
- Pernyataan 3 (N–H di \(\ce{NH3}\) vs \(\ce{CH3NH2}\) sedikit berbeda): BENAR. Energi ikat sedikit bergantung pada molekul tempatnya berada.
Benar = 1 dan 3. Jawaban: C.
9.4 Soal 44 — Energi pembakaran per satuan volume
Konsep — energi per volume, bukan per mol: \[ \frac{\text{energi}}{\text{volume}} = |\Delta H_C| \times \frac{\rho}{M_r} \] (karena \(\dfrac{\rho}{M_r}\) = mol per mL).
Hitung tiap senyawa:
| Senyawa | \(M_r\) | \(\rho\) | \(\dfrac{\rho}{M_r}\) (mol/mL) | \(E\)/mL (kJ/mL) |
|---|---|---|---|---|
| Etanol | 46,07 | 0,789 | 0,01713 | \(1367\times0{,}01713 = 23{,}4\) |
| Nitroetana | 75,07 | 1,052 | 0,01401 | \(1368\times0{,}01401 = 19{,}2\) |
| Metilhidrazina | 46,07 | 0,874 | 0,01897 | \(1307\times0{,}01897 = 24{,}8\) |
Urutan menaik: nitroetana (19,2) < etanol (23,4) < metilhidrazina (24,8). Jawaban: B.
💡 Jangan langsung pakai \(\Delta H_C\) saja — yang ditanya per volume, jadi densitas dan \(M_r\) ikut menentukan.
9.5 Soal 45 — Entalpi hidrasi (siklus Born–Haber)
Kisi \(\ce{MgCl2}\) = +2524; pelarutan = −150; hidrasi \(\ce{Cl-}\) = −384. Hidrasi \(\ce{Mg^2+}\)?
Langkah a — siklus Hess pelarutan (R-Hess): \[ \Delta H_\text{larut} = \Delta H_\text{kisi} + \Delta H_\text{hidrasi (semua ion)} \] dengan \(\Delta H_\text{kisi} = +2524\) (energi memecah kisi jadi ion gas).
Langkah b — masukkan ion. \(\ce{MgCl2}\) punya 1 \(\ce{Mg^2+}\) dan 2 \(\ce{Cl-}\): \[ -150 = +2524 + \big[\Delta H_\text{hid}(\ce{Mg^2+}) + 2(-384)\big] \]
Langkah c — selesaikan. \[ \Delta H_\text{hid}(\ce{Mg^2+}) = -150 - 2524 + 768 = -1906\ \text{kJ/mol} \]
Jawaban: C. Kunci: jangan lupa \(\ce{Cl-}\) ada dua.
9.6 Soal 46 — Kalorimetri bom → rumus molekul
2,76 g \(\ce{C_xH_yO_z}\); \(C_\text{kal}=4217\) J/°C; 5 L air; \(\Delta T = 2{,}4\) °C; \(c_\text{air}=4{,}2\); \(\Delta H_C = -3026\) kJ/mol. Rumus yang mungkin?
Langkah a — kalor total (R-Kalorimetri). 5 L air = 5000 g: \[ q_\text{air} = m c \Delta T = 5000\times4{,}2\times2{,}4 = 50\,400\ \text{J} \] \[ q_\text{kal} = C_\text{kal}\,\Delta T = 4217\times2{,}4 = 10\,121\ \text{J} \] \[ q_\text{total} = 60\,521\ \text{J} = 60{,}52\ \text{kJ} \]
Langkah b — mol senyawa dari kalor pembakaran: \[ n = \frac{60{,}52}{3026} = 0{,}0200\ \text{mol} \]
Langkah c — massa molar. \[ M_r = \frac{2{,}76}{0{,}0200} = 138\ \text{g/mol} \]
Langkah d — cocokkan opsi. \(\ce{C7H6O3}\) → \(7(12)+6(1)+3(16) = 138\) ✓ (asam salisilat). Jawaban: E.
9.7 Soal 47 — Notasi sel
\(\ce{2Mn^3+ + 2I- -> 2Mn^2+ + I2}\) (elektroda Pt). Notasi sel yang benar?
Langkah a — tentukan anoda & katoda (R-Notasi sel).
- Oksidasi (anoda): \(\ce{2I- -> I2 + 2e-}\) → pasangan \(\ce{I-}/\ce{I2}\).
- Reduksi (katoda): \(\ce{Mn^3+ + e- -> Mn^2+}\) → pasangan \(\ce{Mn^3+}/\ce{Mn^2+}\).
Langkah b — susun notasi. Aturan: anoda (kiri) ‖ katoda (kanan), elektroda inert Pt di kedua ujung: \[ \ce{Pt(s) | I-(aq) | I2(s) \| Mn^3+(aq), Mn^2+(aq) | Pt(s)} \]
Menurut konvensi baku (anoda/oksidasi di kiri), bentuk di atas yang paling tepat. Kunci resmi menandai opsi tertentu — periksa apakah soal memakai konvensi berbeda. Yang wajib dikuasai: anoda = oksidasi = kiri; katoda = reduksi = kanan; jembatan garam = ‖; batas fasa = |. Pilih opsi yang menaruh pasangan \(\ce{I-}/\ce{I2}\) di kiri dan \(\ce{Mn^3+}/\ce{Mn^2+}\) di kanan.
9.8 Soal 48 — Potensial sel standar
\(E^\circ_{\ce{Cu^2+}/\ce{Cu}} = +0{,}34\) V; \(E^\circ_{\ce{Cd^2+}/\ce{Cd}} = -0{,}40\) V. \(\ce{Cu^2+ + Cd -> Cu + Cd^2+}\).
Langkah a — identifikasi katoda/anoda. Cu²⁺ tereduksi (katoda); Cd teroksidasi (anoda).
Langkah b — rumus \(E^\circ_\text{sel}\) (R-Esel): \[ E^\circ_\text{sel} = E^\circ_\text{katoda} - E^\circ_\text{anoda} = (+0{,}34) - (-0{,}40) = +0{,}74\ \text{V} \]
Positif → reaksi spontan. Jawaban: B. Catatan: \(E^\circ\) tidak dikalikan koefisien (ia sifat intensif).
9.9 Soal 49 — pOH dari persamaan Nernst
\(\ce{3O2 + 6H2O + 4Al -> 4Al^3+ + 12OH-}\); \(E_\text{sel}=2{,}781\) V; \([\ce{Al^3+}]=1\); \(P_{\ce{O2}}=1\); 25 °C. pOH?
Langkah a — \(E^\circ_\text{sel}\). Katoda \(\ce{O2}\) (+0,401), anoda Al (−1,66): \[ E^\circ_\text{sel} = 0{,}401 - (-1{,}66) = 2{,}061\ \text{V} \] Jumlah elektron \(n = 12\).
Langkah b — tulis \(Q\). (R-Nernst) Dengan \([\ce{Al^3+}]=1\), \(P_{\ce{O2}}=1\): \[ Q = \frac{[\ce{Al^3+}]^4[\ce{OH-}]^{12}}{P_{\ce{O2}}^3} = [\ce{OH-}]^{12} \]
Langkah c — persamaan Nernst. \[ E = E^\circ - \frac{0{,}0592}{12}\log Q = E^\circ - \frac{0{,}0592}{12}\cdot 12\log[\ce{OH-}] = E^\circ - 0{,}0592\log[\ce{OH-}] \] \[ 2{,}781 = 2{,}061 - 0{,}0592\log[\ce{OH-}] \Rightarrow \log[\ce{OH-}] = \frac{2{,}061 - 2{,}781}{0{,}0592} = -12{,}16 \]
Langkah d — pOH. \[ \mathrm{pOH} = -\log[\ce{OH-}] = 12{,}16 \approx 12{,}18 \]
Jawaban: A.
9.10 Soal 50 — Elektrolisis (hukum Faraday)
Arus 1,26 A selama 7,44 jam, larutan \(\ce{H2SO4}\). Volume \(\ce{H2}\) pada STP?
Langkah a — muatan total. \(t = 7{,}44\times3600 = 26\,784\) s: \[ Q = I\,t = 1{,}26\times26\,784 = 33\,748\ \text{C} \]
Langkah b — mol elektron (R-Faraday): \[ n_{e^-} = \frac{Q}{F} = \frac{33\,748}{96\,500} = 0{,}3497\ \text{mol} \]
Langkah c — mol \(\ce{H2}\). Reduksi \(\ce{2H+ + 2e- -> H2}\) → 2 elektron per \(\ce{H2}\): \[ n_{\ce{H2}} = \frac{0{,}3497}{2} = 0{,}1749\ \text{mol} \]
Langkah d — volume STP. \[ V = n\times22{,}4 = 0{,}1749\times22{,}4 = 3{,}92\ \text{L} \]
Jawaban: C.
Kembali ke Rencana Belajar 3 Hari untuk tahu cara mengulang soal-soal ini dengan retrieval practice (kerjakan ulang tanpa melihat), dan pakai Strategi Pilihan Ganda saat ujian.