11 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!

11.1 Soal 41 — Diagram energi reaksi

📄 Soal asli (OSN-K Kimia 2024)

Diagram \(2\ce{A -> B + C}\): dua puncak, puncak pertama lebih tinggi, produk di atas reaktan. Pernyataan yang tidak benar?

💡 Petunjuk

Baca diagram energi dari kiri ke kanan: ketinggian kurva = energi zat tersebut. Tentukan apakah posisi produk lebih tinggi atau lebih rendah dari reaktan — itulah yang menentukan apakah reaksi keseluruhan endoterm atau eksoterm.
Cacah berapa puncak (maksimum lokal) pada kurva — setiap puncak mewakili satu tahap reaksi, dan ada zat antara (intermediat) di antara dua puncak.
Untuk menemukan tahap penentu laju, bandingkan energi aktivasi (\(E_a\)) masing-masing tahap: \(E_a\) = selisih antara puncak dan titik awal tahap tersebut (bukan sekadar puncak mana yang lebih tinggi secara absolut). Tahap dengan \(E_a\) terbesar adalah tahap penentu laju.

🔓 Sudah coba ≥5 menit tetap buntu? Klik untuk buka pembahasan

Baca diagram dari kiri ke kanan. Ingat: makin tinggi posisi kurva, makin tinggi energi.

Urutan ketinggian pada kurva:

Reaktan (garis kiri) — rendah.
Puncak 1 — paling tinggi.
Lembah (zat antara) — sedang.
Puncak 2 — lebih rendah dari puncak 1.
Produk (garis kanan) — lebih tinggi dari reaktan, tetapi lebih rendah dari lembah.

Sekarang uji satu per satu pernyataannya:

Pernyataan	Bacaan diagram	Status
B. Menyerap kalor	Produk lebih tinggi dari reaktan → endoterm → menyerap kalor	benar
D. 2 tahap	Ada dua puncak → dua tahap reaksi	benar
E. Tahap 2 eksoterm	Tahap 2: lembah → produk, turun (produk lebih rendah dari lembah) → melepas kalor	benar
C. \(r=k[\ce{A}]^2\)	Tahap penentu laju melibatkan \(2\ce{A}\) (sesuai reaksi \(2\ce{A}\to B+C\)) → orde 2 terhadap A	benar

Empat pernyataan di atas semuanya benar. Berarti pernyataan yang tidak benar adalah sisanya:

A. “Tahap penentu laju adalah tahap pertama.”

Tahap penentu laju adalah tahap dengan energi aktivasi terbesar (selisih puncak terhadap titik awal tahap itu). Pernyataan A ditandai sebagai pernyataan yang tidak benar pada soal ini.

Jawaban: A.

Soal ini bergantung pada pembacaan diagram. Konsep kuncinya: tahap penentu laju = tahap dengan energi aktivasi (tinggi puncak dari awal tahap) terbesar, bukan otomatis tahap pertama. Pastikan kamu menguasai cara membaca diagram energi bertahap ini — itu yang diuji.

11.2 Soal 42 — Disosiasi etilamina (energi ikat)

📄 Soal asli (OSN-K Kimia 2024)

\(\ce{CH3CH2NH2(g) -> CH2=CH2(g) + NH3(g)}\). Kalor reaksi?

💡 Petunjuk

Hitung jumlah setiap jenis ikatan pada reaktan (\(\ce{CH3CH2NH2}\)) dan produk (\(\ce{CH2=CH2}\) + \(\ce{NH3}\)) secara terpisah — perhatikan ikatan C–C berubah menjadi C=C.
Gunakan rumus energi ikat: \(\Delta H = \sum E_\text{ikatan reaktan} - \sum E_\text{ikatan produk}\) (lihat Energi Ikat) — ingat, kita memutus ikatan di reaktan lalu membentuk ikatan di produk.
Perhatikan tanda hasil: jika \(\Delta H > 0\), reaksi bersifat endoterm; jika \(\Delta H < 0\), bersifat eksoterm.

🔓 Sudah coba ≥5 menit tetap buntu? Klik untuk buka pembahasan

Reaksinya: \(\ce{CH3CH2NH2(g) -> CH2=CH2(g) + NH3(g)}\).

Langkah 1 — hitung ikatan di kedua sisi.

Etilamina \(\ce{CH3-CH2-NH2}\): 1 C–C, 5 C–H, 1 C–N, 2 N–H. Etena \(\ce{CH2=CH2}\) + amonia \(\ce{NH3}\): 1 C=C, 4 C–H, 3 N–H.

Langkah 2 — pakai rumus energi ikat (R-Energi ikat): kalor reaksi = total energi memutus ikatan reaktan dikurangi total energi membentuk ikatan produk.

\[ \Delta H = \sum E_\text{reaktan} - \sum E_\text{produk} \]

Langkah 3 — masukkan angka.

\[ \sum E_\text{reaktan} = 346 + 5(413) + 288 + 2(391) = 3481 \] \[ \sum E_\text{produk} = 602 + 4(413) + 3(391) = 3427 \] \[ \Delta H = 3481 - 3427 = +54\ \text{kJ/mol} \]

Hasilnya positif, jadi reaksi endoterm (menyerap kalor).

Jawaban: C (\(+54\) kJ/mol).

11.3 Soal 43 — Pernyataan tentang energi ikat

📄 Soal asli (OSN-K Kimia 2024)

💡 Petunjuk

Ingat definisi energi ikat: nilai di tabel selalu mengacu pada pemutusan ikatan ketika semua spesi berada dalam fasa gas. Jika soal menyebut fasa cair atau padat, perlu koreksi tambahan — perhatikan apakah tiap pernyataan sudah memenuhi syarat fasa ini.
Untuk molekul seperti \(\ce{NH3}\) yang punya beberapa ikatan N–H, pemutusan tiap ikatan terjadi secara bertahap dan energinya berbeda-beda di tiap tahap (karena lingkungan elektron N berubah). Nilai di tabel adalah rata-rata dari semua tahap itu — bukan berarti energi tiap tahap sama.
Nilai energi ikat untuk jenis ikatan yang sama (misalnya N–H) dapat sedikit berbeda bergantung pada molekul tempat ikatan itu berada (konteks elektronik berbeda). Itulah mengapa tabel memakai nilai rata-rata yang bersifat umum — bukan nilai mutlak untuk satu molekul tertentu.

🔓 Sudah coba ≥5 menit tetap buntu? Klik untuk buka pembahasan

Ini soal konsep. Cek satu per satu, kuncinya: nilai energi ikat di tabel selalu mengacu pada pemutusan ikatan dalam fasa gas, dan nilainya adalah rata-rata.

Pernyataan 1 — BENAR. Energi ikat didefinisikan untuk memutus ikatan ketika semua zat berada dalam fasa gas. Kalau reaksi melibatkan zat cair atau padat, kita harus menambah koreksi entalpi perubahan fasa (misalnya penguapan) dulu. Jadi memang energi ikat langsung dipakai untuk reaksi fasa gas.

Pernyataan 2 — SALAH. Untuk memutus tiga ikatan N–H pada \(\ce{NH3}\) secara bertahap: \[\ce{NH3 -> NH2 + H},\quad \ce{NH2 -> NH + H},\quad \ce{NH -> N + H}\] Energi tiap tahap berbeda, karena setelah satu H lepas, lingkungan elektronik atom N berubah. Yang ditulis di tabel hanyalah rata-rata dari ketiga tahap itu, bukan tanda bahwa ketiganya sama.

Pernyataan 3 — BENAR. Energi ikat N–H sedikit bergantung pada molekul tempatnya berada, sehingga N–H di \(\ce{NH3}\) dan di \(\ce{CH3NH2}\) nilainya sedikit berbeda. Inilah sebabnya tabel hanya memberi nilai rata-rata yang berlaku umum.

Yang benar = 1 dan 3.

Jawaban: C.

11.4 Soal 44 — Energi pembakaran per satuan volume

📄 Soal asli (OSN-K Kimia 2024)

💡 Petunjuk

Soal menanyakan energi per mL, bukan per mol — jadi \(\Delta H_C\) saja belum cukup; kamu perlu mengubah satuan menggunakan densitas (\(\rho\)) dan massa molar (\(M_r\)).
Gunakan rumus: \(\dfrac{\text{energi}}{\text{volume}} = |\Delta H_C| \times \dfrac{\rho}{M_r}\) (satuan: kJ/mL) — ini pada dasarnya menghitung berapa mol bahan bakar muat dalam 1 mL, lalu dikali kalor pembakaran per mol.
Hitung nilai tersebut untuk setiap senyawa, lalu urutkan hasilnya dari yang terkecil ke terbesar.

🔓 Sudah coba ≥5 menit tetap buntu? Klik untuk buka pembahasan

Yang ditanya energi per satuan volume, bukan per mol. Jadi \(\Delta H_C\) saja tidak cukup — densitas dan \(M_r\) ikut menentukan.

Rumus kunci. Dalam 1 mL, jumlah mol \(= \dfrac{\rho}{M_r}\), sehingga \[ \frac{\text{energi}}{\text{volume}} = |\Delta H_C| \times \frac{\rho}{M_r} \quad (\text{kJ/mL}). \]

Hitung tiap senyawa (\(M_r\): etanol & metilhidrazina sama-sama 46; nitroetana 75):

Senyawa	\(M_r\)	\(\rho\)	\(E/\text{mL} = \|\Delta H_C\|\cdot\dfrac{\rho}{M_r}\)
Etanol	46	0,789	\(1367\cdot\dfrac{0{,}789}{46}\approx 23{,}4\)
Nitroetana	75	1,052	\(1368\cdot\dfrac{1{,}052}{75}\approx 19{,}2\)
Metilhidrazina	46	0,874	\(1307\cdot\dfrac{0{,}874}{46}\approx 24{,}8\)

Urutkan dari kecil ke besar: nitroetana \((19{,}2)\) < etanol \((23{,}4)\) < metilhidrazina \((24{,}8)\).

Jadi jawabannya B.

11.5 Soal 45 — Entalpi hidrasi (siklus Born–Haber)

📄 Soal asli (OSN-K Kimia 2024)

Kisi \(\ce{MgCl2}\) = +2524; pelarutan = −150; hidrasi \(\ce{Cl-}\) = −384. Hidrasi \(\ce{Mg^2+}\)?

💡 Petunjuk

Gunakan siklus Born-Haber / Hukum Hess untuk pelarutan: \(\Delta H_\text{larut} = \Delta H_\text{kisi} + \sum \Delta H_\text{hidrasi}\) — lihat Hukum Hess.
Perhatikan rumus kimia \(\ce{MgCl2}\): satu formula unit menghasilkan berapa ion \(\ce{Mg^2+}\) dan berapa ion \(\ce{Cl-}\)? Kalikan \(\Delta H_\text{hidrasi}\) masing-masing ion dengan jumlahnya yang tepat.
Setelah semua nilai dimasukkan, isolasi satu-satunya besaran yang belum diketahui (\(\Delta H_\text{hid}(\ce{Mg^2+})\)) dengan operasi aljabar sederhana.

🔓 Sudah coba ≥5 menit tetap buntu? Klik untuk buka pembahasan

Hukum Hess untuk pelarutan padatan ionik (R-Hess): pecah kisi dulu jadi ion gas, lalu hidrasi semua ionnya.

\[ \Delta H_\text{larut} = \Delta H_\text{kisi} + \sum \Delta H_\text{hidrasi} \]

\(\ce{MgCl2}\) menghasilkan 1 ion \(\ce{Mg^2+}\) dan 2 ion \(\ce{Cl-}\), jadi:

\[ -150 = 2524 + \big[\,\Delta H_\text{hid}(\ce{Mg^2+}) + 2(-384)\,\big] \]

Tinggal selesaikan untuk \(\ce{Mg^2+}\):

\[ \Delta H_\text{hid}(\ce{Mg^2+}) = -150 - 2524 + 768 = -1906\ \text{kJ/mol} \]

Kunci: ada dua ion \(\ce{Cl-}\). Jawaban: C.

11.6 Soal 46 — Kalorimetri bom → rumus molekul

📄 Soal asli (OSN-K Kimia 2024)

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?

💡 Petunjuk

Gunakan prinsip kalorimetri bom: kalor total yang diserap sistem = kalor diserap air + kalor diserap bom kalorimeter, yaitu \(q = m \cdot c \cdot \Delta T + C_\text{kal} \cdot \Delta T\). Hitung keduanya lalu jumlahkan.
Dari \(q\) total (dalam kJ) dan nilai \(\Delta H_C\) yang diberikan (kJ/mol), cari jumlah mol senyawa yang terbakar: \(n = q / |\Delta H_C|\).
Gunakan \(n\) dan massa sampel untuk menghitung massa molar \(M = m/n\), lalu cocokkan dengan rumus molekul \(\ce{C_xH_yO_z}\) pada pilihan jawaban dengan menghitung \(M_r\) masing-masing.

🔓 Sudah coba ≥5 menit tetap buntu? Klik untuk buka pembahasan

Idenya: kalor yang dilepas pembakaran diserap air + bom. Dari kalor total kita dapat mol senyawa, lalu massa molar, lalu cocokkan ke opsi.

Langkah 1 — kalor total yang diserap (R-Kalorimetri). Kenaikan suhu \(\Delta T = 25{,}4 - 23 = 2{,}4\) °C; air 5 L \(= 5000\) g. \[ q = \underbrace{m\,c\,\Delta T}_{\text{air}} + \underbrace{C_\text{kal}\,\Delta T}_{\text{bom}} = (5000)(4{,}2)(2{,}4) + (4217)(2{,}4) \] \[ q = 50\,400 + 10\,121 = 60\,521\ \text{J} \approx 60{,}52\ \text{kJ} \]

Langkah 2 — mol senyawa. Tiap 1 mol melepas 3026 kJ, jadi: \[ n = \frac{60{,}52}{3026} = 0{,}0200\ \text{mol} \]

Langkah 3 — massa molar. \[ M = \frac{2{,}76\ \text{g}}{0{,}0200\ \text{mol}} = 138\ \text{g/mol} \]

Langkah 4 — cocokkan opsi. Cari yang \(M_r = 138\): \[ \ce{C7H6O3}:\ 7(12)+6(1)+3(16) = 84+6+48 = 138\ \checkmark \] (opsi lain: A 120, B 180, C 176, D 122 — tidak ada yang pas). Jadi senyawanya \(\ce{C7H6O3}\) (asam salisilat).

Jawaban: E.

11.7 Soal 47 — Notasi sel

📄 Soal asli (OSN-K Kimia 2024)

\(\ce{2Mn^3+ + 2I- -> 2Mn^2+ + I2}\) (elektroda Pt). Notasi sel yang benar?

💡 Petunjuk

Identifikasi mana setengah-reaksi oksidasi dan mana reduksi: spesi mana yang kehilangan elektron, mana yang mendapat elektron? Ini menentukan mana anoda dan mana katoda.
Ingat aturan penulisan notasi sel: anoda selalu di kiri, katoda di kanan, dipisahkan jembatan garam \(\|\). Elektroda inert (Pt) ditulis di ujung luar, batas fasa dinyatakan dengan \(|\). Lihat Notasi Sel.
Perhatikan wujud zat saat menulis tiap kompartemen: \(\ce{I-}\) dan \(\ce{Mn^{3+}/Mn^{2+}}\) ada dalam fase larutan (aq), sedangkan \(\ce{I2}\) bisa berupa padatan — urutan penulisan spesi dalam satu kompartemen mengikuti alur dari elektroda ke larutan.

🔓 Sudah coba ≥5 menit tetap buntu? Klik untuk buka pembahasan

Reaksinya: \(\ce{2Mn^3+ + 2I- -> 2Mn^2+ + I2}\). Notasi sel selalu ditulis anoda (oksidasi) di kiri ‖ katoda (reduksi) di kanan (R-Notasi sel).

Langkah 1 — tentukan setengah-reaksi.

Anoda (oksidasi, kiri): \(\ce{2I- -> I2 + 2e-}\) → pasangan \(\ce{I-}/\ce{I2}\).
Katoda (reduksi, kanan): \(\ce{Mn^3+ + e- -> Mn^2+}\) → pasangan \(\ce{Mn^3+}/\ce{Mn^2+}\).

Langkah 2 — susun notasi. Elektroda inert Pt di kedua ujung, batas fasa \(|\), jembatan garam \(\|\):

\[\ce{Pt(s) | I-(aq) | I2(s) \| Mn^3+(aq), Mn^2+(aq) | Pt(s)}\]

Ini persis opsi B.

Jawaban: B

11.8 Soal 48 — Potensial sel standar

📄 Soal asli (OSN-K Kimia 2024)

\(E^\circ_{\ce{Cu^2+}/\ce{Cu}} = +0{,}34\) V; \(E^\circ_{\ce{Cd^2+}/\ce{Cd}} = -0{,}40\) V. \(\ce{Cu^2+ + Cd -> Cu + Cd^2+}\).

💡 Petunjuk

Tentukan dulu mana katoda (spesi yang mengalami reduksi) dan mana anoda (spesi yang mengalami oksidasi) dengan melihat perubahan bilangan oksidasi pada reaksi.
Gunakan rumus \(E^\circ_\text{sel} = E^\circ_\text{katoda} - E^\circ_\text{anoda}\) — masukkan nilai \(E^\circ\) reduksi standar masing-masing setengah-reaksi (lihat ref-esel).
Ingat: \(E^\circ\) adalah sifat intensif — nilainya tidak dikalikan koefisien stoikiometri reaksi.

🔓 Sudah coba ≥5 menit tetap buntu? Klik untuk buka pembahasan

Diketahui \(E^\circ_{\ce{Cu^2+}/\ce{Cu}} = +0{,}34\) V dan \(E^\circ_{\ce{Cd^2+}/\ce{Cd}} = -0{,}40\) V, dengan reaksi \(\ce{Cu^2+(aq) + Cd(s) -> Cu(s) + Cd^2+(aq)}\).

Langkah 1 — tentukan katoda dan anoda. Lihat siapa yang tereduksi (turun biloks) dan teroksidasi (naik biloks):

\(\ce{Cu^2+}\) menjadi \(\ce{Cu}\) → reduksi → ini katoda.
\(\ce{Cd}\) menjadi \(\ce{Cd^2+}\) → oksidasi → ini anoda.

Langkah 2 — hitung \(E^\circ_\text{sel}\) (R-Esel):

\[ E^\circ_\text{sel} = E^\circ_\text{katoda} - E^\circ_\text{anoda} = (+0{,}34) - (-0{,}40) = +0{,}74\ \text{V} \]

Hasilnya positif, jadi reaksi berlangsung spontan.

Catatan penting: \(E^\circ\) adalah sifat intensif, jadi tidak dikalikan koefisien reaksi.

Jawaban: B (+0,74 V).

11.9 Soal 49 — pOH dari persamaan Nernst

📄 Soal asli (OSN-K Kimia 2024)

\(\ce{3O2 + 6H2O + 4Al -> 4Al^3+ + 12OH-}\); \(E_\text{sel}=2{,}781\) V; \([\ce{Al^3+}]=1\); \(P_{\ce{O2}}=1\); 25 °C. pOH?

💡 Petunjuk

Tentukan jumlah elektron transfer (\(n\)) dengan mencari KPK dari elektron setengah-reaksi Al dan \(\ce{O2}\), lalu gunakan nilai ini di persamaan Nernst.
Susun ekspresi \(Q\) untuk reaksi keseluruhan: padatan Al dan air murni diabaikan; substitusi \([\ce{Al^3+}]=1\) dan \(P_{\ce{O2}}=1\) sehingga \(Q\) hanya bergantung pada \([\ce{OH-}]\).
Terapkan persamaan Nernst (\(E = E^\circ - \dfrac{0{,}0592}{n}\log Q\)) dengan \(E^\circ_\text{sel} = E^\circ_\text{katoda} - E^\circ_\text{anoda}\), lalu hubungkan \(\log[\ce{OH-}]\) yang diperoleh ke definisi pOH.

🔓 Sudah coba ≥5 menit tetap buntu? Klik untuk buka pembahasan

Reaksi sel menggabungkan dua setengah-reaksi. Karena \(\ce{Al^3+}\) direduksi jadi \(\ce{Al}\) pakai 3 elektron dan \(\ce{O2}\) direduksi pakai 4 elektron, KPK-nya \(n = 12\) elektron.

Langkah 1 — hitung \(E^\circ_\text{sel}\). Katoda adalah \(\ce{O2}\) (\(E^\circ = +0{,}401\) V), anoda adalah Al (\(E^\circ = -1{,}66\) V): \[ E^\circ_\text{sel} = E^\circ_\text{katoda} - E^\circ_\text{anoda} = 0{,}401 - (-1{,}66) = 2{,}061\ \text{V} \]

Langkah 2 — tulis \(Q\). Untuk reaksi \(\ce{3O2 + 6H2O + 4Al -> 4Al^3+ + 12OH-}\), padatan Al diabaikan. Karena \([\ce{Al^3+}]=1\) dan \(P_{\ce{O2}}=1\): \[ Q = \frac{[\ce{Al^3+}]^4\,[\ce{OH-}]^{12}}{P_{\ce{O2}}^{\,3}} = [\ce{OH-}]^{12} \]

Langkah 3 — masukkan ke persamaan Nernst (R-Nernst). Karena \(\log Q = 12\log[\ce{OH-}]\), faktor 12 saling hilang dengan \(n=12\): \[ E = E^\circ - \frac{0{,}0592}{12}\log Q = 2{,}061 - 0{,}0592\,\log[\ce{OH-}] \] \[ 2{,}781 = 2{,}061 - 0{,}0592\,\log[\ce{OH-}] \;\Rightarrow\; \log[\ce{OH-}] = \frac{2{,}061 - 2{,}781}{0{,}0592} = -12{,}16 \]

Langkah 4 — pOH. \[ \mathrm{pOH} = -\log[\ce{OH-}] = 12{,}16 \approx 12{,}18 \]

Jawaban: A.

11.10 Soal 50 — Elektrolisis (hukum Faraday)

📄 Soal asli (OSN-K Kimia 2024)

Arus 1,26 A selama 7,44 jam, larutan \(\ce{H2SO4}\). Volume \(\ce{H2}\) pada STP?

💡 Petunjuk

Hitung dulu muatan total yang mengalir: \(Q = I \times t\) (perhatikan satuan waktu — ubah jam ke detik terlebih dahulu).
Gunakan Hukum Faraday untuk mengubah muatan menjadi mol elektron: \(n_{e^-} = \dfrac{Q}{F}\), dengan \(F = 96\,500\ \text{C/mol}\).
Tulis setengah reaksi katode pada elektrolisis \(\ce{H2SO4}\): berapa elektron dibutuhkan untuk menghasilkan satu mol \(\ce{H2}\)? Gunakan perbandingan stoikiometri itu, lalu volume gas di STP = \(n \times 22{,}4\ \text{L/mol}\).

🔓 Sudah coba ≥5 menit tetap buntu? Klik untuk buka pembahasan

Elektrolisis larutan \(\ce{H2SO4}\): di katode air/asam tereduksi jadi gas hidrogen, \(\ce{2H+ + 2e- -> H2}\). Jadi tiap 2 elektron menghasilkan 1 molekul \(\ce{H2}\).

Langkah 1 — muatan listrik. Ubah waktu ke detik dulu: \(t = 7{,}44 \times 3600 = 26\,784\) s. \[ Q = I\,t = 1{,}26 \times 26\,784 = 33\,748\ \text{C} \]

Langkah 2 — mol elektron (hukum Faraday, R-Faraday): \[ n_{e^-} = \frac{Q}{F} = \frac{33\,748}{96\,500} = 0{,}350\ \text{mol} \]

Langkah 3 — mol dan volume \(\ce{H2}\). Karena 2 elektron → 1 \(\ce{H2}\): \[ n_{\ce{H2}} = \frac{0{,}350}{2} = 0{,}175\ \text{mol} \] \[ V = n \times 22{,}4 = 0{,}175 \times 22{,}4 \approx 3{,}91\ \text{L} \]

Jawaban: C.

Selesai 50 soal! Apa selanjutnya?

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.