Contoh Soal Analisis Kimia Dasar Semester 2 Kelas X

I. Stoikiometri Larutan

A. Konsep Mol dan Massa Molar

1.  **Soal 1:** Hitunglah jumlah mol yang terdapat dalam 11,2 gram besi (Fe). (Ar Fe = 56)
    *   **Pembahasan:**
        *   Rumus: mol = massa / massa molar
        *   mol Fe = 11,2 g / 56 g/mol = 0,2 mol

2.  **Soal 2:** Berapa massa dari 0,5 mol natrium hidroksida (NaOH)? (Ar Na = 23, O = 16, H = 1)
    *   **Pembahasan:**
        *   Massa molar NaOH = 23 + 16 + 1 = 40 g/mol
        *   Massa NaOH = 0,5 mol * 40 g/mol = 20 gram

B. Konsentrasi Larutan (Molaritas, Molalitas, Fraksi Mol)

1.  **Soal 3:** Hitunglah molaritas larutan yang dibuat dengan melarutkan 4 gram NaOH dalam 250 mL air. (Ar Na = 23, O = 16, H = 1)
    *   **Pembahasan:**
        *   Massa molar NaOH = 40 g/mol
        *   Mol NaOH = 4 g / 40 g/mol = 0,1 mol
        *   Volume larutan = 250 mL = 0,25 L
        *   Molaritas = mol / volume = 0,1 mol / 0,25 L = 0,4 M

2.  **Soal 4:** Tentukan molalitas larutan yang mengandung 18 gram glukosa (C6H12O6) dalam 200 gram air. (Ar C = 12, H = 1, O = 16)
    *   **Pembahasan:**
        *   Massa molar glukosa = (6 * 12) + (12 * 1) + (6 * 16) = 180 g/mol
        *   Mol glukosa = 18 g / 180 g/mol = 0,1 mol
        *   Massa pelarut (air) = 200 g = 0,2 kg
        *   Molalitas = mol / massa pelarut (kg) = 0,1 mol / 0,2 kg = 0,5 m

3.  **Soal 5:** Dalam suatu larutan terdapat 92 gram etanol (C2H5OH) dan 72 gram air. Hitunglah fraksi mol etanol. (Ar C = 12, H = 1, O = 16)
    *   **Pembahasan:**
        *   Massa molar etanol = (2 * 12) + (6 * 1) + 16 = 46 g/mol
        *   Massa molar air = (2 * 1) + 16 = 18 g/mol
        *   Mol etanol = 92 g / 46 g/mol = 2 mol
        *   Mol air = 72 g / 18 g/mol = 4 mol
        *   Fraksi mol etanol = mol etanol / (mol etanol + mol air) = 2 / (2 + 4) = 2/6 = 1/3

C. Pengenceran Larutan

1.  **Soal 6:** Berapa volume air yang harus ditambahkan ke dalam 50 mL larutan HCl 2 M untuk mendapatkan larutan HCl 0,5 M?
    *   **Pembahasan:**
        *   Rumus pengenceran: M1V1 = M2V2
        *   (2 M)(50 mL) = (0,5 M)(V2)
        *   V2 = (2 * 50) / 0,5 = 200 mL
        *   Volume air yang ditambahkan = V2 - V1 = 200 mL - 50 mL = 150 mL

D. Reaksi Stoikiometri dalam Larutan

1.  **Soal 7:** 20 mL larutan H2SO4 0,1 M direaksikan dengan larutan NaOH 0,2 M. Berapa volume NaOH yang diperlukan untuk menetralkan asam tersebut?
    *   **Pembahasan:**
        *   Reaksi: H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2H2O
        *   Mol H2SO4 = (0,1 mol/L)(0,02 L) = 0,002 mol
        *   Dari persamaan reaksi, 1 mol H2SO4 bereaksi dengan 2 mol NaOH.
        *   Mol NaOH yang diperlukan = 2 * 0,002 mol = 0,004 mol
        *   Volume NaOH = mol / molaritas = 0,004 mol / 0,2 mol/L = 0,02 L = 20 mL

II. Termokimia

A. Entalpi dan Perubahan Entalpi

1.  **Soal 8:** Diketahui reaksi: N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g) ΔH = -92 kJ. Berapa kalor yang dibebaskan jika 14 gram N2 bereaksi sempurna? (Ar N = 14)
    *   **Pembahasan:**
        *   Massa molar N2 = 2 * 14 = 28 g/mol
        *   Mol N2 = 14 g / 28 g/mol = 0,5 mol
        *   Dari persamaan reaksi, 1 mol N2 membebaskan 92 kJ.
        *   Kalor yang dibebaskan = 0,5 mol * 92 kJ/mol = 46 kJ

B. Hukum Hess

1.  **Soal 9:** Diketahui:
    *   C(s) + O2(g) → CO2(g) ΔH = -393,5 kJ
    *   CO(g) + 1/2 O2(g) → CO2(g) ΔH = -283 kJ
    Hitunglah ΔH untuk reaksi: C(s) + 1/2 O2(g) → CO(g)
    *   **Pembahasan:**
        *   Reaksi yang diinginkan: C(s) + 1/2 O2(g) → CO(g)
        *   Balikkan reaksi kedua: CO2(g) → CO(g) + 1/2 O2(g) ΔH = +283 kJ
        *   Jumlahkan reaksi pertama dan reaksi kedua yang sudah dibalik:
            *   C(s) + O2(g) + CO2(g) → CO2(g) + CO(g) + 1/2 O2(g)
            *   C(s) + 1/2 O2(g) → CO(g)
        *   ΔH = -393,5 kJ + 283 kJ = -110,5 kJ

C. Kalorimetri

1.  **Soal 10:** 50 mL larutan HCl 1 M direaksikan dengan 50 mL larutan NaOH 1 M dalam kalorimeter. Suhu larutan naik dari 25°C menjadi 31°C. Jika massa jenis larutan 1 g/mL dan kalor jenis larutan 4,2 J/g°C, hitunglah perubahan entalpi reaksi netralisasi tersebut.
    *   **Pembahasan:**
        *   Volume total larutan = 50 mL + 50 mL = 100 mL
        *   Massa larutan = 100 mL * 1 g/mL = 100 g
        *   Perubahan suhu (ΔT) = 31°C - 25°C = 6°C
        *   Kalor yang diserap (q) = m * c * ΔT = 100 g * 4,2 J/g°C * 6°C = 2520 J = 2,52 kJ
        *   Mol HCl = (1 mol/L)(0,05 L) = 0,05 mol
        *   Reaksi: HCl + NaOH → NaCl + H2O (reaksi 1:1)
        *   ΔH = -q / mol = -2,52 kJ / 0,05 mol = -50,4 kJ/mol

III. Laju Reaksi

A. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Laju Reaksi

1.  **Soal 11:** Jelaskan bagaimana konsentrasi reaktan mempengaruhi laju reaksi. Berikan contoh.
    *   **Pembahasan:**
        *   Secara umum, semakin tinggi konsentrasi reaktan, semakin cepat laju reaksi. Hal ini karena dengan meningkatnya konsentrasi, jumlah tumbukan efektif antar molekul reaktan per satuan waktu juga meningkat, sehingga probabilitas terjadinya reaksi juga meningkat.
        *   Contoh: Reaksi antara asam klorida (HCl) dengan logam magnesium (Mg). Semakin pekat larutan HCl, semakin cepat reaksi menghasilkan gas hidrogen (H2).

2.  **Soal 12:** Bagaimana pengaruh suhu terhadap laju reaksi? Jelaskan menggunakan teori tumbukan.
    *   **Pembahasan:**
        *   Kenaikan suhu umumnya meningkatkan laju reaksi. Berdasarkan teori tumbukan, kenaikan suhu meningkatkan energi kinetik molekul-molekul reaktan. Peningkatan energi kinetik ini menyebabkan:
            *   Molekul bergerak lebih cepat dan bertumbukan lebih sering.
            *   Proporsi tumbukan yang memiliki energi yang cukup (energi aktivasi) untuk menghasilkan reaksi meningkat.
        *   Dengan demikian, laju reaksi meningkat seiring dengan kenaikan suhu.

B. Persamaan Laju Reaksi

1.  **Soal 13:** Untuk reaksi A + B → C, diperoleh data eksperimen sebagai berikut:

    | Percobaan |  (M) |  (M) | Laju Reaksi (M/s) |
    | ---------- | ------- | ------- | ------------------- |
    | 1          | 0,1     | 0,1     | 2 x 10^-3          |
    | 2          | 0,2     | 0,1     | 8 x 10^-3          |
    | 3          | 0,1     | 0,2     | 2 x 10^-3          |

    Tentukan orde reaksi terhadap A dan B, serta persamaan laju reaksinya.
    *   **Pembahasan:**
        *   **Orde reaksi terhadap A:** Bandingkan percobaan 1 dan 2 (konsentrasi B tetap).
            *   (Laju 2 / Laju 1) = (2 / 1)^x
            *   (8 x 10^-3 / 2 x 10^-3) = (0,2 / 0,1)^x
            *   4 = 2^x  =>  x = 2 (orde 2 terhadap A)
        *   **Orde reaksi terhadap B:** Bandingkan percobaan 1 dan 3 (konsentrasi A tetap).
            *   (Laju 3 / Laju 1) = (3 / 1)^y
            *   (2 x 10^-3 / 2 x 10^-3) = (0,2 / 0,1)^y
            *   1 = 2^y  =>  y = 0 (orde 0 terhadap B)
        *   **Persamaan laju reaksi:** Laju = k^2^0 = k^2
        *   **Menentukan k:** Gunakan data dari salah satu percobaan (misalnya percobaan 1).
            *   2 x 10^-3 = k (0,1)^2
            *   k = (2 x 10^-3) / (0,01) = 0,2 M^-1s^-1
        *   **Persamaan laju reaksi lengkap:** Laju = 0,2 ^2

IV. Kesetimbangan Kimia

A. Konsep Kesetimbangan

1.  **Soal 14:** Jelaskan apa yang dimaksud dengan kesetimbangan kimia dinamis.
    *   **Pembahasan:**
        *   Kesetimbangan kimia dinamis adalah keadaan ketika laju reaksi maju (reaksi pembentukan produk) sama dengan laju reaksi balik (reaksi pembentukan reaktan).  Pada keadaan ini, konsentrasi reaktan dan produk tetap konstan, tetapi reaksi tetap berlangsung secara terus-menerus dalam kedua arah.  Tidak ada perubahan makroskopis yang teramati, namun pada tingkat molekuler, reaksi maju dan balik tetap terjadi dengan laju yang sama.

B. Tetapan Kesetimbangan (Kc dan Kp)

1.  **Soal 15:** Untuk reaksi: 2SO2(g) + O2(g) ⇌ 2SO3(g), pada suhu tertentu, terdapat 2 mol SO2, 1 mol O2, dan 2 mol SO3 dalam wadah 1 liter. Hitunglah nilai Kc.
    *   **Pembahasan:**
        *   Kc = ^2 / (^2 )
        *    = 2 mol / 1 L = 2 M
        *    = 1 mol / 1 L = 1 M
        *    = 2 mol / 1 L = 2 M
        *   Kc = (2)^2 / ((2)^2 * 1) = 4 / 4 = 1

2.  **Soal 16:** Diketahui Kp untuk reaksi N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g) adalah 4 x 10^-3 pada suhu tertentu. Jika tekanan parsial N2 = 2 atm, H2 = 1 atm, dan NH3 = 4 atm, apakah sistem berada dalam kesetimbangan? Jika tidak, ke arah mana reaksi akan bergeser untuk mencapai kesetimbangan?
    *   **Pembahasan:**
        *   Kp = (PNH3)^2 / (PN2 * (PH2)^3)
        *   Qp = (4)^2 / (2 * (1)^3) = 16 / 2 = 8
        *   Karena Qp > Kp (8 > 4 x 10^-3), sistem tidak berada dalam kesetimbangan.
        *   Reaksi akan bergeser ke arah reaktan (ke kiri) untuk menurunkan nilai Qp hingga sama dengan Kp.

C. Prinsip Le Chatelier

1.  **Soal 17:** Jelaskan bagaimana penambahan reaktan pada sistem kesetimbangan A + B ⇌ C + D akan mempengaruhi posisi kesetimbangan.
    *   **Pembahasan:**
        *   Menurut Prinsip Le Chatelier, jika suatu perubahan (seperti penambahan reaktan) diterapkan pada sistem kesetimbangan, sistem akan bergeser ke arah yang mengurangi efek perubahan tersebut.
        *   Dalam kasus ini, penambahan reaktan A atau B akan menyebabkan kesetimbangan bergeser ke arah produk (ke kanan). Ini karena sistem akan berusaha untuk mengurangi konsentrasi reaktan yang ditambahkan dengan cara mengubahnya menjadi produk.

2.  **Soal 18:** Bagaimana pengaruh peningkatan tekanan pada kesetimbangan gas: 2SO2(g) + O2(g) ⇌ 2SO3(g)?
    *   **Pembahasan:**
        *   Peningkatan tekanan akan menyebabkan kesetimbangan bergeser ke sisi yang memiliki jumlah mol gas lebih sedikit.
        *   Pada reaksi ini, sisi reaktan memiliki 3 mol gas (2SO2 + 1O2), sedangkan sisi produk memiliki 2 mol gas (2SO3).
        *   Oleh karena itu, peningkatan tekanan akan menggeser kesetimbangan ke arah produk (ke kanan), karena sisi produk memiliki jumlah mol gas yang lebih sedikit.