Koligatif Larutan Sifat Koligatif Larutan dan Satuan Konsentrasi Sifat Koligatif Larutan Nonelektrolit dan Elektrolit


1 2 Setelah epelajari bab ini, peserta didik apu: 1. enjelaskan penyebab adanya fenoena sifat koligatif larutan pada penurunan tekanan uap, kenaikan t...
Author:  Ivan Wibowo

38 downloads 234 Views 7MB Size

Recommend Documents


SIFAT KOLIGATIF LARUTAN
1 SIFAT KOLIGATIF LARUTAN PENURUNAN TEKANAN UAP Penurunan Tekanan Uap adalah selisih antara tekanan uap jenuh pelarut murni dengan tekanan uap jenuh l...

Sifat Koligatif Larutan
1 Sifat Koligatif Larutan A. PENDAHULUAN Sifat koligatif larutan adalah sifat larutan yang tidak bergantung kepada jenis zat, tetapi hanya bergantung ...

I Sifat Koligatif Larutan
1 Bab I Sifat Koligatif Larutan Tujuan Pembelajaran Setelah mempelajari bab ini Anda dapat menjelaskan dan membandingkan sifat koligatif larutan nonel...

SIFAT KOLIGATIF LARUTAN
1 2 SIFAT KOLIGATIF LARUTAN3 DEFINISI Sifat koligatif larutan : sifat larutan yang tidak tergantung pada jenis zat terlarut tetapi hanya tergantung pa...

SOAL REMEDIAL SIFAT KOLIGATIF LARUTAN
1 SOAL REMEIAL SIFAT KOLIGATIF LARUTAN Nama : No induk : Kelas : Mata pelajaran: A. Pilihlah salah satu jawaban yang menurut kamu paling tepat! 1. Sif...

BAB 1 SIFAT KOLIGATIF LARUTAN. STANDART KOMPETENSI Mendeskripsikan sifat-sifat larutan, metode pengukuran serta terapannya
1 BAB 1 SIFAT KOLIGATIF LARUTAN STANDART KOMPETENSI Mendeskripsikan sifat-sifat larutan, metode pengukuran serta terapannya. KOMPETENSI DASAR Mendeskr...

LARUTAN ELEKTROLIT DAN NON ELEKTROLIT. Perbandingan sifat-sifat larutan elektrolit dan larutan non elektrolit
1 KIMIA DASAR I PERTEMUAN 1 Tujuan Perkuliahan: Setelah proses pembelajaran ini selesai, diharapkan mahasiswa dapat: 1. Menjelaskan pengertian dari la...

PENGEMBANGAN INSTRUMEN ASESMEN KOGNITIF SIFAT KOLIGATIF LARUTAN ELEKTROLIT BERBASIS KETERAMPILAN PROSES SAINS
1 Ramadhania et al.pengembangan Instrumen Asesmen Kognitif Sifat. 167 PENGEMBANGAN INSTRUMEN ASESMEN KOGNITIF SIFAT KOLIGATIF LARUTAN ELEKTROLIT BERBA...

Kegiatan Belajar 1: Sifat Koligatif Larutan. Menguasai teori aplikasi materipelajaran yang diampu secara mendalam pada kimia larutan
1 Kegiatan Belajar 1: Sifat Koligatif Larutan Capaian Pembelajaran Menguasai teori aplikasi materipelajaran yang diampu secara mendalam pada kimia lar...

PENGARUH KOMPETENSI PEDAGOGIK GURU TERHADAP MINAT BELAJAR SISWA PADA MATERI SIFAT KOLIGATIF LARUTAN
1 PENGARUH KOMPETENSI PEDAGOGIK GURU TERHADAP MINAT BELAJAR SISWA PADA MATERI SIFAT KOLIGATIF LARUTAN Puji Setiyowati 1), Winaryati, Eny 2), K, Wiwik ...


Setelah mempelajari bab ini, peserta didik mampu: 1. menjelaskan penyebab adanya fenomena sifat koligatif larutan pada penurunan tekanan uap, kenaikan titik didih, penurunan titik beku, dan tekanan osmotik; 2. membedakan sifat koligatif larutan elektorlit dan larutan nonelektrolit; 3. terampil menyajikan hasil analisis beradasarkan data percobaan terkait penurunan tekanan uap, kenaikan titik didih, penurunan titik beku dan tekanan osmosis; 4. terampil mengolah dan menganalisis data percobaan untuk membandingkan sifat koligatif larutan elektrolit dengan sifat koligatif larutan nonelektrolit yang konsentrasinya sama. Berdasarkan pengetahuan dan keterampilan yang dikuasai, siswa: 1. menghargai dan mensyukuri karunia Tuhan Yang Maha Esa yang berupa sifat koligatif larutan dan manfaatnya dalam mempermudah kebutuhan sehari-hari; 2. berperilaku kerja sama dan kreatif dalam menyelesaikan tugas serta hemat dalam menggunakan bahan kimia.

Koligatif Larutan

Sifat Koligatif Larutan dan Satuan Konsentrasi

• • • • • •

• • • • • • • • • • • •

Mengamati perbedaan titik didih antara akuades dengan larutan garam serta perubahan titik beku es. Mencari informasi tentang penggunaan garam untuk mencairkan salju. Mendiskusikan jenis-jenis sifat koligatif larutan. Mendiskusikan konsentrasi larutan yang meliputi fraksi mol, molalitas, dan molaritas. Membuat rancangan percobaan pengaruh zat terlarut terhadap penurunan titik beku larutan. Mengamati pengaruh zat terlarut terhadap penurunan titik beku larutan melalui percobaan.

Sifat Koligatif Larutan Nonelektrolit dan Elektrolit

• • • • • •

Mengamati perbedaan titik didih larutan yang berbeda konsentrasi dari video. Mendiskusikan sifat koligatif larutan nonelektrolit. Mengamati perbedaan kenaikan titik didih larutan nonelektrolit dan larutan elektrolit melalui percobaan. Mendiskusikan sifat koligatif larutan elektrolit yang dipengaruhi oleh faktor Van’t Hoff. Mendiskusikan penerapan sifat koligatif dalam kehidupan sehari-hari. Menerapkan sifat koligatif penurunan titik beku membuat es puter dalam tugas proyek.

Mensyukuri karunia Tuhan Yang Maha Esa berupa sifat koligatif yang bermanfaat dalam mempermudah kegiatan pemenuhan kebutuhan sehari-hari. Mampu menerapkan sikap kerja sama dan kreatif dalam melaksanakan tugas kelompok. Bersikap hemat dalam menggunakan bahan-bahan kimia demi menjaga lingkungan. Bersikap teliti dalam pengamatan praktikum maupun mengerjakan soal. Menjelaskan penyebab sifat koligatif larutan. Menjelaskan pengaruh konsentrasi terhadap sifat koligatif larutan. Mampu menyelesaikan perhitungan terkait sifat koligatif larutan. Menjelaskan perbedaan sifat koligatif larutan nonelektrolit dan larutan elektrolit. Menentukan sifat koligatif larutan elektrolit menggunakan faktor Van’t Hoff. Menyajikan rancangan percobaan penurunan titik beku. Menyajikan diagram P-T untuk menunjukkan sifat koligatif larutan. Menyajikan laporan percobaan penurunan titik beku dan percobaan kenaikan titik didih.

Kimia Kelas XII

1

A.

Pilihan Ganda

1. Jawaban: d Sifat koligatif larutan merupakan sifat yang hanya bergantung pada banyaknya zat yang terlarut dalam pelarut. Jumlah zat terlarut akan memengaruhi sifat koligatif larutan, yaitu titik didih, titik beku, tekanan uap, dan tekanan osmotik larutan. Jenis zat terlarut tidak memengaruhi sifat koligatif larutan. Begitu juga dengan jenis dan jumlah pelarut. 2. Jawaban: e Diagram P–T tersebut menunjukkan tekanan dan suhu pada saat air dan larutannya berubah wujud. Tekanan dan suhu yang menggambarkan perubahan wujud air menjadi uap ditunjukkan oleh garis E–F. Garis E–F membatasi bentuk larutan dari cair ke gas. 3. Jawaban: d Tekanan uap akan semakin turun jika jumlah zat terlarut semakin banyak. Jumlah zat terlarut dengan jumlah pelarut sama secara berurutan dari larutan I hingga ke V yaitu 6, 5, 7, 9, dan 8. Dengan demikian, jumlah zat terlarut paling banyak terdapat pada gambar IV (larutan D) sehingga tekanan uapnya paling kecil. 4. Jawaban: c Konsentrasi 1 molal artinya terdapat 1 mol zat terlarut dalam 1.000 gram pelarut. 5. Jawaban: c Mol NaOH = V × M = 0,2 L × 2 mol/L = 0,4 mol Massa NaOH = (n × Mr)NaOH = 0,4 × 40 = 16 gram Massa larutan = V × ρ = 200 × 1,20 g/mL = 240 gram m=n× =n×

1.000 p 1.000 (240 − 16)

1.000

= 0,4 × 224 = 1,78 ≈ 1,8 Jadi, kemolalan larutan NaOH sebesar 1,8 m. 6. Jawaban: b Mr Cuka (CH3COOH) = 60 g/mol Mr H2O = 18 g/mol

2

Koligatif Larutan

m Mr

nCH3COOH = nH2O =

m Mr

=

15 gram 60

90 gram 18

=

= 0,25 mol

= 5 mol

nCH3COOH

XCH3COOH =

nCH3COOH + nH2O

=

0,25 0,25 + 5

= 0,05

Jadi, fraksi mol cuka dalam larutan sebesar 0,05. 7. Jawaban: c Xmetanol = 0,5 =

nme tan ol nmetanol + nair nm nm + na

0,5(nm + na) = nm 0,5 nm + 0,5 na = nm 0,5 na = 0,5 nm na = nm misal na = nm = 1 % massa =

nm × Mr (nm × Mr ) + (na × Mr )

% massa =

1× Mr (1 × M r ) + (1 × M r )

% massa =

32 32 + 18

× 100%

= 0,64 × 100% = 64% Jadi, persen metanol dalam larutan sebesar 64%. 8. Jawaban: e m=

m Mr

0,6

×

1.000 p

1.000

= 60 × 100 = 0,1 m Jadi, larutan tersebut mempunyai konsentrasi 0,1 molal. 9. Fraksi mol NaOH = 0,05 Fraksi mol H2O = 1 – 0,05 = 0,95 Mr air = 18 XNaOH =

mol NaOH mol NaOH + mol H2O

0,5 =

mol NaOH mol NaOH + mol H2O

0,05 mol NaOH + 0,5 mol H2O = mol NaOH 0,95 mol NaOH = 0,05 mol H2O mol naOH =

0,05 0,95

× mol H2O

Molalitas (m) = mol NaOH × 0,05

= ( 0,95 × mol H2O) × Molalitas (m) =

Mr air = 18 g/mol Mr urea = 60 g/mol

100 p 1.000 mol H2O × Mr H2O

0,05 × 1.000 0,95 × 18

10. 46% massa etanol berarti 46 gram etanol dan 54 gram air.

B.

m Mr

×

1.000 p

46

1.000

Xurea =

= 4,44 mol

20 g 60 g mol−1

0,33 mol (4,44 + 0,33) mol

= 0,33 mol

= 0,069

Jadi, fraksi mol urea dalam larutan sebesar 0,069. 4. Dimisalkan massa larutan 100 gram. Dalam 100 gram larutan glukosa 12% terdapat:

= 46 × 54 = 18,52 molal Jadi, molalitas larutan C2H5OH sebesar 18,52 m.

glukosa 12% = 100 × 100 g = 12 gram air (pelarut) = 100 – 12 = 88 gram

Uraian

Jumlah mol glukosa =

1. Air laut mengandung banyak zat terlarut. Adanya zat terlarut memengaruhi tekanan uapnya. Zat terlarut volatil (mudah menguap) meningkatkan tekanan uap air laut, sedangkan zat terlarut nonvolatil (tidak mudah menguap) menurunkan tekanan uap air laut. Adanya garam yang terlarut dalam air laut, tekanan uap jenuh air laut menjadi lebih rendah mengakibatkan dibandingkan air murni. 2. Larutan 6 gram urea dalam 200 gram air. Mr urea = 60 g/mol Jumlah mol urea =

6g 60 g mol−1

= 0,1 mol

Massa pelarut = 200 gram = 0,2 kg m=

n p

=

0,1mol 0,2 kg

= 0,5 mol

kg–1

Jadi, larutan urea tersebut mempunyai memolalan 0,5 m. 3. Misal massa larutan 100 gram. Dalam 100 gram larutan urea 20% terdapat 20 gram urea dan 80 gram air.

A.

80 g 18 g mol−1

Jumlah mol urea =

= 2,92 Jadi, kemolalan larutan NaOH sebesar 2,92 m.

m=

Jumlah mol air =

Pilihan Ganda

1. Jawaban: c ρair = 1 gram/mL Jika volume air = 150 mL, berarti massa air = 150 gram p = 150 gram Kb air = 0,52°C/m ΔTb = m · Kb

12

12 g 180 g mol−1

= 0,067 mol

Massa pelarut = 88 gram = 0,088 kg m=

n p

=

0,067 mol 0,088 kg

= 0,76

Jadi, kemolalan larutan glukosa sebesar 0,76 m. 5. Mr HCl = 36,5 g/mol Massa larutan = 1.000 mL × 1,1 gram/mL = 1.100 gram 18,25

Massa HCl = 100 × 1.100 gram = 200,75 gram Massa H2O = (1.100 – 200,75) gram = 899,25 gram nHCl = nH

2O

=

XHCl =

200,75 36,5

= 5,50 mol

899,25 = 49,96 mol 18 5,50 = 0,1 5,50 + 49,96

XH O = 1 – 0,1 = 0,9 2 Jadi, fraksi mol larutan asam klorida sebesar 0,1 dan fraksi mol air sebesar 0,9.

ΔTb =

massa sukrosa Mr sukrosa

3,42

×

1.000 p

× Kb

1.000

= 342 × 150 × 0,52 = 0,035°C Jadi, larutan mengalami kenaikan titik didih 0,035°C.

Kimia Kelas XII

3

2. Jawaban: d ΔTf = =

mol

massa Mr NaCl 117 58,5

1.000 p

×

× Kf × {1 + (n – 1)α}

1.000

× 1.500 × 1,86 × {1 + (2 – 1)1} = 4,96°C Jadi, besarnya penurunan titik beku larutan NaCl adalah 4,96°C. 3. Jawaban: c ΔTb = m · Kb massa zat terlarut (g)

ΔTb =

Mr zat terlarut (g mol−1 )

kg pelarut

0,48°C =

× Kb

Pelarut murni

0,48°C × 0,2 kg × 152 g mol−1 3,8 g

= 3,84 °C kg Jadi, tetapan titik didih molal kloroform K b = 3,84°C kg mol–1. 4. Jawaban: b massa zat X = 5 gram Mr zat X = 492 Vlarutan = 500 mL = 0,5 L T = 27°C = 300 K R = 0,082 L atm mol–1K–1 π =M·R·T =

massa Mr

5

L

Padat

Gas ΔT 2

0°C

Suhu (°C) Titik didih larutan

100°C Titik beku air

Titik beku larutan

Titik didih air

8. Jawaban: c

× V ×R·T 1

5. Jawaban: d π=M·R·T

ΔTb =

massa sampel Mr sampel

4,5

1,25 = 135 ×

1.000 p

×

1.000 p

mol

mol

besar yaitu larutan yang perbandingan volume paling besar. mol

1.000

mol

1.000

mol

1.000

mol

1.000

Larutan 1; volume = 0,1 × 200 = 0,5 Larutan 2; volume = 0,1 × 400 = 0,25 Larutan 3; volume = 0,2 × 300 = 0,67 Larutan 4; volume = 0,2 × 250 = 0,8

× Kb benzena

× 2,53

4,5

p = 135 × 1.000 × 2,53 × 2,53

π = volume · R · T Larutan yang memiliki tekanan osmotik paling

Koligatif Larutan

Larutan

ΔT 1

1

F

E Cair

K

= 492 × 0,5 × 0,082 × 300 = 0,5 atm Jadi, tekanan osmotik larutan sebesar 0,5 atm.

4

H

I

1 atm

mol–1

Tekanan (atm)

Kb =

0,2 kg

6. Jawaban: e Besarnya kenaikan titik didih larutan sebanding dengan konsentrasi molal (m) sehingga dalam pelarut yang sama, semakin tinggi konsentrasi molalnya, titik didih larutan itu juga semakin tinggi. Dengan demikian, larutan sukrosa 0,5 m mempunyai titik didih paling tinggi. 7. Jawaban: b Adanya zat terlarut pada suatu larutan memengaruhi titik didih larutan, yaitu mengakibatkan titik didih larutan lebih tinggi dari titik didih pelarut murninya.

× Kb

3,8 g 152 g mol−1

1.000

Larutan 5; volume = 0,2 × 500 = 0,4 Jadi, tekanan osmotik paling besar dimiliki oleh larutan 4).

1 1,25

atau

1

= 4,5 × 103 × 135 × 1,25 Jadi, massa sampel yang dilarutkan sebanyak 2,53

4,5 × 103 × 135 ×

1 . 1,25

9. Jawaban: b 200 mL = 0,2 liter dan 27°C = 300 K π=

m Mr V

×R×T=

3,6 180 × 0,2

× (0,082)(300)

= 2,46 atm Jadi, tekanan osmotik larutan glukosa sebesar 2,46 atm. 10. Jawaban: c m (massa zat terlarut) = 24 gram V (volume air) = 250 mL = 0,25 L T = 27 + 273 = 300 K

π = 32,8 atm R = 0,082 L atm/mol K π= M · R · T 1

32,8 =

m Mr

× V ×R×T

32,8 =

24 Mr

×

1 0,25

× 0,082 × 300

Mr = 72 Jadi, Mr zat nonelektrolit adalah 72 gram/mol. 11. Jawaban: d K2SO4(aq) → 2K+(aq) + SO42–(aq) n=3 K2SO4 terionisasi sempurna, berarti α = 1. ΔTb = (m · Kb) i = (m · Kb) {1 + (n – 1)α} = 0,1 m × 0,52°C m–1 × {1 + (3 – 1)1} = 0,156°C Titik didih larutan = (100 + 0,156)°C = 100,156°C Jadi, larutan mendidih pada suhu 100,156°C. 12. Jawaban: c Larutan isotonik adalah larutan yang memiliki tekanan osmotik sama. Larutan NaCl = larutan elektrolit kuat, α = 1. Tekanan osmotiknya sebagai berikut. π= M·R·T·i = 0,3 · RT(1 + (2 – 1) · 1) = 0,6RT 1) Larutan 0,1 M urea (nonelektrolit) π = 0,1RT 2) Larutan KNO3, n = 2 π = 0,2 · RT · 0,2 = 0,4RT 3) Larutan 0,6 M glukosa (nonelektrolit) π = 0,6RT 4) Larutan asam sulfat H2SO4 → n = 3 π = 0,4 · RT · 3 = 1,2RT 5) Larutan 0,3 M natrium sulfat Na2SO4 → n = 3 π = 0,3 · RT · 3 = 0,9RT Jadi, larutan yang isotonik dengan NaCl 0,3 M adalah larutan glukosa 0,6 M. 13. Jawaban: d Untuk 100 gram larutan: 4

a.

Massa NaOH = 100 × 100 = 4 gram b. Massa air = 100 – 4 = 96 gram NaOH → n = 2 ΔTf =

m Mr

4

×

1.000 p

1.000

= 40 × 96 = 3,88°C

× Kf × {1 + (n – 1)α} × 1,86 × {1 + (2 – 1)1}

Tf = 0 – 3,88 = –3,88°C Jadi, larutan NaOH 4% akan membeku pada suhu –3,88°C. 14. Jawaban: a Isotonik ⇒ πdarah = πNaCl 7,626 =

mol NaCl 1

× 0,082 × 310 × {1 + (2 – 1)1}

mol NaCl = 0,15 Massa NaCl = mol NaCl × Mr NaCl = 0,15 × 58,5 = 8,775 gram Jadi, massa NaCl yang harus dilarutkan sebesar 8,775 g. 15. Jawaban: b Elektrolit biner → n = 2 ΔTb = 100,75 – 100 = 0,75°C ΔTb = {1 + (n – 1)α} ·

m Mr

·

1.000 p

6

· Kb

1.000

0,75 = {1 + (2 – 1)0,5} × M × × 0,5 r 100 0,75 = 1,5 × 0,75 = Mr =

30 Mr

45 Mr 45 0,75

= 60

Jadi, massa molekul realtif zat nonelektrolit tersebut sebesar 60 gram/mol. 16. Jawaban: c NaCl → Na+ + Cl– n=2 α = 80% = 0,8 m = 12 gram Mr NaCl = 23 + 35,5 = 58,5 V = 600 mL = 0,6 L T = 27°C = 300 K π = {1 + (n – 1)α} ×

m Mr

= {1 + (2 – 1)0,8} ×

1

× V ×R×T

12 58,5

×

1 0,6

× 0,082 × 300

= 15,14 atm Jadi, tekanan osmotik larutan NaCl sebesar 15,14 atm. 17. Jawaban: d 17,4 gram K2SO4 dilarutkan ke dalam 250 gram air (Kb air = 0,52°C/molal) Untuk larutan elektrolit berlaku rumus: ΔTb = m · Kb · i i = {1 + (n – 1)α) m = konsentrasi molal α = derajat disosiasi i = faktor Van’t Hoff

Kimia Kelas XII

5

K 2 SO 4 termasuk elektrolit kuat (terionisasi sempurna, α = 1), jadi: K2SO4 → 2K+ + SO4+2, jadi n = 3 i = {1 + (3 – 1)1} i=3 ΔTb = m · Kb · i 1.000

18. Jawaban: e Untuk larutan NaCl (elektrolit) akan terurai menurut reaksi: NaCl Na+ + Cl– (n = 2) Penurunan titik beku: n = 2, valensi 1, m = 0,4 m ΔTf = m · Kf {1 + (n – 1) α} 1,488 = 0,4 · 1,86 {1 + (2 – 1) α} 1,488= 0,744 (1 + α) α=1 Jadi, derajat ionisasi NaCl dalam larutan sebesar 1. 19. Jawaban: e Tekanan osmotik sama jika jumlah zat terlarut sama. NaCl → Na+ + Cl– Jumlah ion 0,1 mol NaCl 500 mL : 2 [ion] = 2 × 0,1 ×

1 0,5

× 5.000 × 0,082 × 365,85 Mr zat X = 95,9 ≈ 96 Jadi, Mr zat X adalah 96 gram/mol.

Konsentrasi larutan yang lain sebagai berikut. 1 0,1

B.

Uraian 990

1. nair = np = 18 = 55 P = Xp · P° =

np

np + nt

2=

b.

a

massa gula = 100 × 100 gram = a gram massa air = (100 – a) gram m Mr

×

1.000 p

b.

[molekul glukosa] = 0,1 ×

1 0,5

= 0,2

0,65 = 342 ×

c.

[molekul sukrosa] = 0,3 ×

1 0,5

= 0,6

0,4275 =

d.

[ion KCl] = 2 × 0,1 × 1 = 0,2 1

[molekul urea] = 0,4 × 1 = 0,4 Jadi, larutan yang isotonik dengan NaCl tersebut adalah larutan urea 0,4 mol dalam 1.000 mL air.

20. Jawaban: e Larutan tersebut diukur pada keadaan yang sama saat 6 gram zat X dilarutkan dalam 12 liter gas etana pada tekanan 38 cmHg. Larutan dalam etana π = 38 cmHg = 380 mmHg = 0,5 atm π=M·R·T 6

1

0,5 = 30 × 12 × 0,082 × T T = 365,85 K

Koligatif Larutan

120 Mr

2. ΔTb = (100,65 – 100)°C = 0,65°C Misal kadar gula dalam larutan = a% dalam 100 gram larutan:

[ion KCl] = 2 × 0,2 ×

e.

× 18

Mr = 60 Jadi, massa molekul relatif zat X sebesar 60 g/mol.

a.

1

55 55 + nt

955,35 + 17,37 nt = 990 17,37 nt = 34,65 nt = 2 nt = nzat X

ΔTb =

=4

· P° 17,37 =

a.

= 0,4 mol/L

1.000

4 Mr X

0,25 =

17,4

= ( 250 × 174 ) × 0,52 × 3 = 0,624°C Jadi, larutan mempunyai kenaikan titik didih sebesar 0,624°C dibandingkan air.

6

Larutan dalam benzena π =19 cmHg = 190 mmHg = 0,25 atm π=M·R·T

a

× Kb

1.000 (100 − a)

× 0,52

a (100 − a)

42,75 – 0,4275a = a 1,4275a = 42,75 a = 29,95 = 30 Jadi, kadar gula dalam larutan 30%. 3. ΔTb = 101,3 – 100 = 1,3°C 1.000 p

ΔTb =

m Mr

×

1,3 =

90 Mr

× 200 × 0,52

× Kb

1.000

Mr = 180 Rumus molekul = (CH2O)n Mr = (12 + (2 × 1) + 16) × n 180 = 30 × n n=6 Jadi, rumus molekul senyawa tersebut C6H12O6.

4. K2SO4 → 2K+(aq) + SO42–(aq) n = 3 K2SO4 terionisasi sempurna, berarti α = 1. ΔTb = (m · Kb) i = (m · Kb) {1 + (n – 1) α} = 0,1 m × 0,52°Cm–1 × {1 + (3 – 1)1} = 0,156°C Titik didih larutan = (100 + 0,156)°C = 100,156°C

5. NaCl → Na+ + Cl–; n = 2 π = {1 + (n – 1)α} × 17,28 = {1 + (2 – 1)0,8} × 17,28 = (1,8) ×

m 58,5

m Mr

1

× V ×R×T

m 58,5

×

1 0,5

× 0,082 × 300

× 2 × 24,6

17,28 × 58,5 1,8 × 2 × 24,6

m =

= 11,4 gram Jadi, massa NaCl yang dilarutkan sebanyak 11,4 gram.

A.

Pilihan Ganda

1. Jawaban: c Untuk 100 gram larutan NaCl, massa NaCl 10

= 100 × 100 gram = 10 gram. m = =

m Mr

×

10 58,5

1.000 p

×

1.000 90

= 1,89 = 1,90 m Jadi, molalitas larutan NaCl sebesar 1,90 m. 2. Jawaban: b Untuk 100 gram larutan etanol, massa etanol 20

(C2H5OH) = 100 × 100 g = 20 g. Massa pelarut = (100 – 20) g = 80 g m=

m Mr

20

×

1.000 p

1.000

= 46 × 80 = 5,43 Jadi, molalitas larutan etanol 20% massa adalah 5,43 molal. 3. Jawaban: c Sifat koligatif larutan merupakan sifat fisik larutan yang bergantung dari banyaknya zat terlarut yang ada dalam larutan (molalitasnya), tetapi tidak bergantung pada jenis zat yang dilarutkan. 4. Jawaban: d Adanya zat terlarut nonvolatil dalam suatu pelarut cair mengakibatkan penurunan tekanan uap jenuh.

Semakin besar konsentrasi zat terlarut nonvolatil yang ditambahkan, semakin besar penurunan tekanan uap jenuh yang teramati atau semakin kecil tekanan uap jenuh. Jadi, urutan larutan yang mempunyai tekanan uap dari yang paling kecil hingga paling besar yaitu R, Q, T, P, dan S. 5. Jawaban: a Besar penurunan titik beku sebanding dengan konsentrasi molal (m). Semakin kecil penurunan titik beku larutan, maka titik beku larutan tersebut semakin tinggi sehingga titik beku tertinggi dimiliki larutan dengan konsentrasi molal (m) terkecil, yaitu pada glukosa 0,05 m. 6. Jawaban: a ρair = 1 g/mL Jika volume air = 1 L, massa air = 1.000 gram ΔTb =

massa sukrosa Mr sukrosa

228

×

1.000 p

× Kb

1.000

0,15 = 342 × 1.000 × Kb Kb = 0,22°C/m Jadi, besarnya Kb sukrosa 0,22°C/m. 7. Jawaban: b ΔTb = Tb – Tb° = 100,65 – 100 = 0,65 ΔTb =

m Mr

×

1.000 p

× Kb

m

0,65 = 180 × 1.000 × 0,52 2.000 m = 450 gram Jadi, massa glukosa yang dilarutkan sebanyak 450 gram.

Kimia Kelas XII

7

8. Jawaban: b iKCl = {1 + (2 – 1)1} = 2 iCaCl = {1 + (3 – 1)1} = 3 2

ρair = 1 g/ml → massa air = 500 gram massa KCl × Mr KCl massa CaCl2 +{ Mr CaCl2

1.000 p

ΔTb = {

1.000 p

×

×

Kb

×

i KCl }

× Kb × iCaCl } 2

= {(mol KCl × iKCl) + (mol CaCl2 × iCaCl )} 2

1.000 p

×

× Kb

⎧⎛ 37,25





1.000 ⎛ 55,5 ⎞ ΔTb = ⎨⎜ 74,5 × 2 ⎟ + ⎜⎝ 111 × 3 ⎟⎠ ⎬ × 500 × 0,5 ⎝ ⎠ ⎭ ⎩ = 2,5°C Jadi, titik didih larutan = 100°C + 2,5°C = 102,5°C.

9. Jawaban: e ΔTf = 0 – (–3,1) = 3,1°C ΔTf =

m Mr

·

3,1 =

40 Mr

· 1.000 · 1,86

1.000 p

· Kf

300

Mr = 80 Jadi, Mr zat X sebesar 80 gram/mol. 10. Jawaban: b Isotonik → π1 = π2 C1 · R1 · T1 = C2 · R2 · T2 Jika T1 = T2 maka C1 = C2. n1 V1

n2 V2

=

n2 =

V2 V1

× n1

500

3

1

= 250 × 180 mol = 30 mol Mr X =

4,6 g 1 30

mol

= 138

Jadi, massa molekul relatif (Mr) zat X adalah 138. 11. Jawaban: b ΔTf = 0 – (–0,28) = 0,28° ΔTf =

m Mr

m

×

1.000 p

× Kf

1.000

0,28 = 200 × 100 × 1,86 m = 3 gram Jadi, massa zat nonelektrolit tersebut sebanyak 3 gram. 12. Jawaban: e Penambahan etilen glikol ke dalam radiator mobil untuk menurunkan titik beku air dalam radiator.

8

Koligatif Larutan

Proses desalinasi air laut merupakan proses mengubah air laut menjadi air tawar dengan cara memisahkan garamnya. Proses desalinasi dapat dilakukan dengan teknik osmosis balik dengan tekanan tinggi. Proses ini menggunakan membran berskala molekul untuk memisahkan air dari pengotornya. 13. Jawaban: b M = 0,1 M CdSO4 → Cd2+ + SO42– n=1+1=2 α = 0,75 T = 27°C = (27 + 273) = 300 K R = 0,082 π = . . .? π = M · R · T{1 + (n – 1)α} = 0,1 · 0,082 · 300 · {1 + (2 – 1)0,75} = 4,3 atm Jadi, tekanan osmotik larutan CdSO4 sebesar 4,3 atm. 14. Jawaban: b 1) K – L: perubahan titik beku larutan 2) K – R: proses mencair larutan 3) T – M: proses menguap pelarut 4) M – N: perubahan titik uap larutan 5) T – R: perubahan titik tripel larutan 15. Jawaban: e αH SO = 1 2 4 p = 250 g Kb = 0,52°C m = 24,5 g Mr = 98 ΔTb = . . .? H2SO4 → 2H2+ + SO42– n=2+1=3 ΔTb = m × Kb × {1 + (n – 1)α} 24,5

1.000

= 98 × 250 × 0,52 × {1 + (3 – 1) 1} = 1,56°C Jadi, kenaikan titik didih larutan sebesar 1,56°C. 16. Jawaban: b ΔTb = Tb larutan – Tb pelarut = 102,08°C – 100°C = 2,08°C ΔTb =

m Mr

2,08 =

540 180

× ×

1.000 p 1.000 p

p = 750 gram

× Kb × 0,52

Pelarut ditambah 250 gram p = (750 + 250) gram = 1.000 gram ΔTb =

540 180

×

1.000 p

× 0,52

= 1,56°C Tb larutan = Tb larutan + ΔTb = 100 + 1,56°C = 101,56°C Jadi, setelah ditambah pelarut (air), titik didih larutan mengalami penurunan menjadi 101,56°C. 17. Jawaban: b ΔTb = (102,6 – 100)°C = 2,6°C Mr Ca(OH)2 = 74 ΔTb =

m Mr

1.000 p

×

37

× Kb × {1 + (n – 1)α}

1.000

2,6 = 74 × 250 × 0,52 × {1 + (3 – 1)α} 2,6 = 1,04 × {1 + 2α} 2,6 = 1,04 + 2,08α α=

1,56 2,08

= 0,75

%α = 0,75 × 100% = 75% Jadi, derajat ionisasi basa (Ca(OH)2) sebesar 75%. 18. Jawaban: a Untuk larutan gula dalam air: ΔTb = 105,2 – 100 = 5,2°C 1.000 100

mgula = 1 ·

= 10 m

ΔTb = mgula · Kb 5,2 = 10 · Kb Kb = 0,52 (pelarut air) Untuk larutan alkohol dalam air, pelarutnya adalah air, Kb = 0,52. Kenaikan titik didih = ΔTb = 5,2. Misalkan alkohol yang dilarutkan dalam 100 gram air = x mol, maka: ΔTb = malkohol · Kb 5,2 = x ·

1.000 100

· 0,52

x = 1 mol Jadi, alkohol yang dilarutkan dalam air sebanyak 1 mol. 19. Jawaban: a mol urea = mol air =

30 60

81 18

= 0,5 mol = 4,5 mol

Xurea = =

mol urea mol urea + mol air 0,5 0,5 + 4,5

= 0,10 Jadi, fraksi mol urea dalam larutan sebesar 0,1. 20. Jawaban: d P° = 31,8 mmHg X = 0,056 mol Tekanan uap jenuh larutan = tekanan uap pelarut ΔP = X · P° ΔP = 0,056 × 31,8 = 1,7808 Tekanan uap larutan = 31,8 – 1,78 = 30,02 mmHg Jadi, tekanan uap larutan sebesar 30,02 mmHg. 21. Jawaban: b ΔTf =

m Mr

18

·

1.000 p

· Kf

1.000

ΔTf = 180 · · 1,8 500 ΔTf = 0,36°C ΔTf = titik beku pelarut – titik beku larutan 0,36 = 0° – titik beku larutan titik beku larutan = –0,36°C Jadi, larutan akan membeku pada suhu –0,36°C. 22. Jawaban: d Tekanan osmotik (π) dihitung dengan rumus: π=M·

1 V

·R·T

Jika volume semua larutan sama, misal dianggap 1 liter dan suhu perhitungan adalah tetap, tekanan osmotik berbanding lurus dengan jumlah mol zat terlarut. Semakin besar mol zat terlarut, tekanan osmotik semakin besar. Jadi, tekanan osmotik dari yang paling rendah hingga paling besar yaitu larutan S, P, T, Q, dan R. Larutan S mempunyai tekanan osmotik paling rendah karena mempunyai zat terlarut paling sedikit. 23. Jawaban: d Jika ke dalam suatu pelarut dilarutkan suatu zat terlarut, titik didih larutan yang terbentuk akan lebih tinggi daripada titik didih pelarut murni. Hal ini disebut kenaikan titik didih (ΔTb). Untuk zat terlarut elektrolit besar, kenaikan titik didih dapat dihitung sebagai berikut. ΔTb = m × Kb × i =

m Mr

×

1.000 p

× Kb × i

di mana: i = {1 + (n – 1)α} n = jumlah ion α = derajat ionisasi

Kimia Kelas XII

9

Untuk Fe2(SO4)3: n = 5, Mr = 400, dan α diketahui = 0,8 1.000

40

ΔTb = 500 × 400 × 0,52 × {1 + (5 – 1)0,8} = 0,437°C Jadi, kenaikan titik didih larutan sebesar 0,437°C.

4)

π=

0,2 0,1

5)

π=

0,1 0,25

= 2 atm = 0,4 atm

Jadi, tekanan osmotik terbesar terdapat pada larutan 4), yaitu sebesar 2 atm.

24. Jawaban: b ΔTf = Tf° – Tf Larutan urea termasuk nonelektrolit ΔTf = Kf · m. Larutan KOH, BaCl 2 , dan NaNO 2 termasuk elektrolit, Tf = kf · m · i untuk larutan encer, harga M dianggap sama dengan m. 1) KOH 1 M → Tf = Tf° – Kf (1)(2) = Tf° – 2 Kf 2) BaCl2 1 M → Tf = Tf° – Kf (1)(3) = Tf° – 3 Kf 3) Urea 2 M → Tf = Tf° – Kf (2) = Tf° – 2 Kf 4) NaNO2 2 M → Tf = Tf° – Kf (2)(2) = Tf° – 4 Kf Jadi, larutan yang mempunyai titik beku sama yaitu larutan KOH (1) dan larutan urea (3).

27. Jawaban: d Tekanan uap larutan diperoleh dari rumus P = P° – ΔP. Semakin besar jumlah partikel zat terlarut dalam jumlah mol pelarut yang sama, tekanan uap larutannya semakin kecil. Di antara pilihan jawaban tersebut larutan yang memiliki jumlah partikel zat terlarut terbanyak adalah gambar 1) sehingga tekanan uap larutan terkecil terdapat pada larutan nomor 1). Urutan tekanan uap larutan dari yang kecil ke yang besar yaitu 1) < 3) < 2) < 5) < 4). Jadi, tekanan uap larutan terbesar terdapat pada larutan nomor 4).

25. Jawaban: b Massa = ρ × volume = 2,53 g/L × 0,2 L = 0,506 gram π = 720 mmHg = 0,947 atm T = 55°C + 273 = 328 K π= M · R · T

28. Jawaban: a ΔTb = m · Kb Jadi, kenaikan titik didih larutan (ΔTb) = Kb apabila m (molalitas larutan) = 1 molal.

π=

massa Mr alkana

0,947 =

0,506 Mr alkana

×

1.000 volume larutan

×R×T

1.000

× 200 × 0,082 × 328 Mr alkana = 71,8 = 72 Rumus alkana: CnH2n + 2 CnH2n + 2 = 72 n(Ar C) + {(2n + 2)(Ar H)} = 72 12n + {(2n + 2)(1)} = 72 12n + 2n + 2 = 72 14n = 70 n=5 Jadi, rumus molekul gas alkana tersebut C5H12. 26. Jawaban: d Tekanan osmotik dirumuskan dengan π = M · R · T, di mana M =

gram Mr

1.000

mol

· mL atau M = V , V dalam liter. Jika R = 0,082 L · atm · mol–1 K–1 dan T = mol

tetap maka π = Volume .

10

1)

π=

0,1 0,2

= 0,5 atm

2)

π=

0,1 0,1

= 1 atm

3)

π=

0,2 0,3

= 0,67 atm

Koligatif Larutan

29. Jawaban: a i = 1 + (n – 1) α 3 = 1 + (n – 1) 1 n–1=2 n=3 ΔTb = (101,5 – 100)°C = 1,5°C ΔTb =

m Mr

1,5 =

18,8 Mr

·

1.000 p

·

1.000 200

· Kb · i · 0,52 · 3

Mr = 97,76 ≈ 98 Jadi, senyawa tersebut mempunyai n = 3 dan Mr = 98. H2SO4; n = 3 dan Mr = 98 HNO3; n = 2 dan Mr = 63 NaOH; n = 2 dan Mr = 40 CaCl2; n = 3 dan Mr = 111 Ba(OH)2; n = 3 dan Mr = 171 Jadi, senyawa tersebut H2SO4. 30. Jawaban: e Meskipun kedua larutan mempunyai molalitas yang sama, tetapi penurunan titik beku dan kenaikan titik didih larutan garam lebih besar daripada larutan gula. Hal ini karena larutan garam merupakan larutan elektrolit kuat yang dapat terionisasi menjadi ion Na+ dan ion Cl–. NaCl(s) → Na+(aq) + Cl–(aq) Dengan demikian, dalam larutan garam terdapat 1 mol ion Na+ dan 1 mol ion Cl– atau 2 mol garam.

B.

Adapun dalam larutan gula (nonelektrolit) tidak dapat terionisasi. C12H22O11(s) → C12H22O11(aq) Dengan demikian, dalam larutan gula hanya terdapat 1 mol gula.

Untuk larutan encer, harga n t sangat kecil dibandingkan np. Oleh karena itu, harga nt + np dapat dianggap sama dengan np saja sehingga

Uraian

Xt =

1. ΔTb = Kb ×

m Mr

×

1.000 p

36

Molalitas larutan =

1.000

1g 95 g mol−1

c.

0,011mol 0,5 kg

3. np (mol pelarut, H2O) =

5,00 g M r formamid (g mol−1)

5,00

X = =

= M formamid mol r

P° − P P° 31,82 mmHg − 31,20 mmHg 31,82 mmHg

= 1,9 × 10–2

mol

5,56 mol 5,00 (5,56)(1,9 × 10 −2 )

=

5,00 0,11

= 45,45

4. P° = 18 mmHg np = 0,75 mol nt = 0,25 mol ΔP = Xt · P°

=

= 5,56 mol

5,00 M r formamid

Jadi, berat molekul formamid 45,45 g mol–1.

= 0,022 mol kg–1

1,00 × 102 g 18,0 g mol−1

nt (mol terlarut formamid) =

ΔP = P° – P = Xt × P°

.

Mr formamid =

=

ΔTb = Kb · m · i = 0,52 · 0,022 · 2,8 = 0,032°C Titik didih larutan = 100 + 0,032°C = 100,032°C ΔTf = Kf · m · i = 1,86 · 0,022 · 2,8 = 0,115°C Titik beku larutan = 0 – 0,115°C = –0,115°C Molaritas larutan juga dapat dianggap = 0,022 mol/liter. π =M·R·T·i = 0,022 · 0,08205 · 298 · 2,8 = 1,51 atm

b.

nt np

= 0,011 mol

Molaritas larutan juga dapat dianggap = 0,022 mol/liter karena ρair = 1 kg/L. i = 1 + (n – 1) α = 1 + (3 – 1) 0,9 = 2,8 a.

nt nt + np

1,9 × 10–2 =

= 0,52 × 180 × 250 = 0,42°C Tb larutan glukosa = Tb air + ΔTb = (100 + 0,42)°C = 100,42°C Jadi, larutan mendidih pada suhu 100,42°C. 2. Jumlah mol MgCl2 =

Xt =

np np + nt

· P°

0,25 0,25 + 0,75

· 18 mmHg

= 4,5 mmHg Jadi, penurunan tekanan uap jenuh larutan pada suhu 20°C tersebut sebesar 4,5 mmHg. 5. pH = 13 pOH = 14 – 13 =1 [OH–] = 0,1 M Hasil pengujian daya hantar listrik larutan menunjukkan adanya banyak gelembung gas pada kedua elektrode dan nyala lampu yang terang → larutan elektrolit kuat → larutan basa kuat. Rumus basa kuat [OH–] = M · b, b = valensi basa 0,1 = M · b M=

0,1 b

Larutan elektrolit kuat : α = 1 sehingga i = n, n = jumlah partikel (ion). untuk larutan basa kuat i = n = 1+b Rumus kenaikan titik didih larutan elektrolit kuat: ΔTb = Kb · m · i Tb Tb° = Kb · m · i Titik didih pelarut (air) = 100°C, kemolaran larutan encer dianggap sama dengan kemolalannya sehingga: 100,078 100 = 0,52 ×

0,1 b

× (1 + b)

0,078 b = 0,052 + 0,052 b 0,026 b = 0,052 b=2 M=

0,1 b

=

0,1 2

= 0,05 M

Volume larutan = 400 mL = 0,4 L

Kimia Kelas XII

11

n=M·V n = 0,05 × 0,4 n = 0,02 mol Basa dari logam X dengan valensi basa = 2, mempunyai rumus molekul X(OH)2. Massa X(OH)2 = 3,42 gram massa X(OH)2 = n × Mr X(OH)2 3,42 = 0,02 × Mr X(OH)2 Mr X(OH)2 = 171 Ar X + 2(ArO + Ar H) =171 Ar X + 2( 16 + 1) = 171 Ar X = 171 – 34 Ar X = 137 (merupakan Ar Ba) Jadi, rumus molekul basa dari logam X tersebut adalah Ba(OH)2. 6. massa sukrosa = 6,84 gram Mr sukrosa = 342 Vlarutan = 2 L Tlarutan = 25 + 273 = 298 K π =M×R×T m Mr

×

1 V

×R×T

1 = 6,84 × × 0,082 × 298 342

2

= 0,24 atm Jadi, tekanan osmotik larutan sukrosa sebesar 0,24 atm. 7.

ΔTb = m · Kb = (100,26 – 100) = 0,26 = Mr =

m Mr

·

1.000 p

3 1.000 · Mr 100 3 · 5,2 Mr

· Kb · 0,52

3 · 5,2 0,26

= 60 Jadi, massa molekul relatif zat 60. 8. p = 300 ml × 1 g/ml = 300 gram CH3COOH → n = 2 Mr CH3COOH = 12 + (3 × 1) + 12 + (2 × 16) + 1 = 60 ΔTf =

g Mr

·

40

1.000 p

1.000

· Kf {1 + (2 – 1) α}

0 – (–7,03) = 60 · 300 · 1,86 · {1 + (2 – 1) α}

12

Koligatif Larutan

α=

7,03 4,133

–1

= 0,7 = 70% Jadi, derajat ionisasi asam asetat sebesar 70%. 9. ΔTb = (100,416 – 100)°C = 0,416°C Misal: massa glukosa = x gram massa urea = (27 – x) gram ΔTb = {

massa glukosa Mr glukosa

+{

massa urea Mr urea

x

1.000 p

× Kb}

1.000 p

× Kb}

× ×

27 − x

1.000

0,416 = {( 180 ) + ( 60 )} × 250 × 0,52 0,416 =

R = 0,082 L atm mol–1K–1

=

7,03 = 4,133 (1+ α)

x + 81 − 3x 180

× 2,08

74,88 = –4,16x + 168,48 4,16x = 93,6 x = 22,5 gram Massa glukosa = x = 22,5 gram Massa urea = (27 – x) = 27 – 22,5 = 4,5 gram Massa glukosa : urea = 22,5 : 9,5 = 5 : 1 Jadi, perbandingan antara massa glukosa dan urea adalah 5 : 1. 10. Larutan hipotonik merupakan larutan yang memiliki tekanan osmotik lebih rendah. Larutan H2SO4 0,3 M π = 0,3 · R · T · i = 0,3 · R · T · {1 + (3 – 1)1} = 0,9 · R · T Larutan hipotonik berarti larutan yang memiliki tekanan osmotik kurang dari 0,9 RT. a. Glukosa 0,9 M → nonelektrolit π = 0,9R · T (isotonik) b. KNO3 0,6 M → n = 2 π = 0,6 · R · T · {1 + (2 – 1)1} = 1,2R · T (hipertonik) c. urea 0,3 M → nonelektrolit π = 0,3R · T (hipotonik) d. Na2SO4 0,2 M → n = 3 π = 0,2 · R · T · {1 + (3 – 1)1} = 0,6R · T (hipotonik) Jadi, larutan yang bersifat hipotonik terhadap larutan H2SO4 0,3 M yaitu urea 0,3 M dan Na2SO4 0,2 M.

Setelah mempelajari bab ini, peserta didik mampu: 1. menyetarakan persamaan reaksi redoks dengan cara bilangan oksidasi dan setengah reaksi (ion elektron); 2. menyimpulkan ciri reaksi redoks yang berlangsung spontan berdasarkan hasil pengamatan; 3. menjelaskan susunan, fungsi setiap bagian, serta penerapan sel Volta dalam kehidupan sehari-hari; 4. menghitung potensial sel berdasarkan data potensial standar; 5. menjelaskan faktor-faktor yang memengaruhi terjadinya korosi dan cara pencegahannya; 6. menerapkan konsep hukum Faraday dalam perhitungan sel elektrolisis; 7. menuliskan reaksi elektrolisis pada penyepuhan dan pemurnian suatu logam. Berdasarkan pengetahuan dan keterampilan yang dikuasai, peserta didik mampu: 1. menghargai dan mensyukuri reaksi redoks sebagai karunia Tuhan Yang Maha Esa dengan menerapkannya untuk mempermudah pemenuhan kebutuhan sehari-hari; 2. berperilaku disiplin, tanggung jawab, teliti, jujur, kerja sama, saling menghargai, dan santun.

Reaksi Redoks dan Elektrokimia

Persamaan Reaksi Redoks

• •

Mendiskusikan perubahan warna akibat reaksi reduksi oksidasi. Mendiskusikan penyetaraan reaksi redoks dengan metode setengah reaksi dan bilangan oksidasi.

Sel Elektrokimia

• • • • • •

• • • • • • • • • • • • •

Mengamati dan mendiskusikan video mengenai penyepuhan logam. Merancang percobaan mengenai reaksi spontan. Mengamati reaksi redoks spontan berdasarkan percobaan. Menentukan E°sel berdasarkan data. Merancang percobaan mengenai elektrolisis. Mengamati perubahan-perubahan yang terjadi pada elektrolisis melalui kegiatan praktikum.

Korosi

• • •

Mendiskusikan faktor-faktor yang memengaruhi korosi berdasarkan gambar. Mengidentifikasi faktor-faktor yang memengaruhi terjadinya korosi melalui kegiatan praktikum. Menyajikan artikel mengenai korosi dan penyepuhan logam.

Mensyukuri terjadinya reaksi redoks dan elektrokimia di alam sebagai karunia Tuhan Yang Maha Esa dan memanfaatkannya dengan bijaksana. Berperilaku disiplin, tanggung jawab, teliti, jujur, kerja sama, saling menghargai, dan santun saat mengerjakan tugas, berdiskusi, dan melakukan pengamatan. Mampu menjelaskan penyetaraan persamaan reaksi redoks dengan cara bilangan oksidasi dan setengah reaksi (ion elektron). Mampu menjelaskan ciri reaksi redoks yang berlangsung spontan. Mampu menjelaskan susunan, fungsi setiap bagian, serta penerapan sel Volta dalam kehidupan sehari-hari. Mampu menghitung potensial sel berdasarkan data potensial sel standar. Mampu menerapkan hukum Faraday dalam perhitungan sel elektrolisis. Mampu menuliskan reaksi elektrolisis pada penyepuhan dan pemurnian logam. Mampu menjelaskan faktor-faktor yang memengaruhi korosi dan cara pencegahannya. Mampu menyajikan artikel mengenai korosi dan penyepuhan logam. Mampu menyajikan hasil rancangan percobaan dan laporan praktikum mengenai reaksi redoks spontan. Mampu menyajikan hasil rancangan percobaan dan laporan praktikum mengenai elektrolisis. Mampu menyajikan laporan hasil praktikum mengenai faktor-faktor yang memengaruhi korosi.

Kimia Kelas XII

13

A. Pilihan Ganda 1. Jawaban: b 1) SO42– → S2– Reaksi di atas merupakan reaksi reduksi karena melepaskan oksigen. 2) 2Cr2O72– → 2CrO42– +6 –2

+6 –2

4. Jawaban: d 1) H2 + Cl2 → 2HCl 0

0

oksidasi reduksi

2)

Reaksi di atas merupakan reaksi redoks. CuO + C → Cu + CO +2 –2

3)

4)

Reaksi tersebut bukan reaksi oksidasi karena biloks Cr tidak mengalami perubahan (tetap). Mg → Mg2+ + 2e– Reaksi di atas merupakan reaksi oksidasi karena reaksi tersebut melepaskan elektron. S2O32– → S4O62– +2 –2

0

–1

3)

Reaksi di atas merupakan reaksi redoks. CuO + 2HCl → CuCl2 + H2O +2–2

4)

+1–1

oksidasi

Zat yang mengalami reaksi disproporsionasi (autoredoks) adalah klor (Cl). Bilangan oksidasi klor (Cl) semula 0 berubah menjadi –1 dan +1. 3. Jawaban: e Unsur klor dalam senyawa tidak dapat mengalami reaksi disproporsionasi apabila memiliki bilangan oksidasi –1 atau +7. Pada ion ClO– biloks ClO– = (1 × biloks Cl) + (1 × biloks O) –1 = (1 × biloks Cl) + (1 × (–2)) –1 = biloks Cl + (–2) biloks Cl = +1 Pada ion ClO4– biloks ClO4– = (1 × biloks Cl) + (4 × biloks O) –1 = (1 × biloks Cl) + (4 × (–2)) –1 = biloks Cl + (–8) biloks Cl = +7 Biloks Cl pada ion Cl– adalah –1. Unsur Cl yang tidak dapat mengalami reaksi disproporsionasi (autoredoks) adalah pada ion ClO4– dan Cl–.

14

Reaksi Redoks dan Elektrokimia

+2 –1

+1 –2

Reaksi di atas bukan reaksi redoks karena tidak ada unsur yang mengalami perubahan bilangan oksidasi. SnCl2 + I2 + 2HCl → SnCl4 + 2HI +2

0

+4

–1

oksidasi reduksi

+1

reduksi

+2–2

oksidasi

2. Jawaban: b Cl2 + 2NaOH → NaCl + NaClO + H2O 0

0

reduksi

+2,5–2

Reaksi tersebut merupakan reaksi oksidasi karena terjadi kenaikan bilangan oksidasi pada atom S.

+1–1

5)

Reaksi di atas merupakan reaksi redoks. MnO2 + 4HCl → MnCl2 + 2H2O + Cl2 +4

–1

+2

0

reduksi oksidasi

Reaksi di atas merupakan reaksi redoks. 5. Jawaban: e 1) Senyawa NO biloks NO = (1 × biloks N) + (1 × biloks O) 0 = (1 × biloks N) + (1 × (–2)) 0 = biloks N + (–2) biloks N = +2 2) Senyawa KNO3 biloks KNO3 = (1 × biloks K) + (1 × biloks N) + (3 × biloks O) 0 = (1 × (+1)) + (1 × biloks N) + (3 × (–2)) 0 = 1 + biloks N + (–6) biloks N = +5 3) Senyawa NH4Cl biloks NH4Cl = (1 × biloks N) + (4 × biloks H) + (1 × biloks Cl) 0 = (1 × biloks N) + (4 × (+1)) + (1 × (–1)) 0 = biloks N + 4 + (–1) biloks N = –3

4)

Senyawa N2O3 biloks N2O3 = (2 × biloks N) + (3 × biloks O) 0 = (2 × biloks N) + (3 × (–2)) 0 = (2 × biloks N) + (–6) 2 × biloks N = +6

3)

+1 +4–2

5)

biloks N =

−4 2

biloks Cr = 5)

= +6

Ion SbO43– biloks SbO43– = (1 × biloks Sb) + (4 × biloks O) –3 = (1 × biloks Sb) + (4 × (–2)) –3 = biloks Sb + (–8) biloks Sb = +5

7. Jawaban: d 1) NaOH + HCl → NaCl + H2O +1–2+1

2)

+1–1

+1–1

+1–2

Reaksi di atas bukan reaksi redoks karena pada reaksi tersebut tidak terdapat unsur yang mengalami perubahan bilangan oksidasi. AgNO3 + NaCl → AgCl + NaNO3 +1 +5–2

+1 –1

+1 –1

+1 +5–2

Reaksi di atas bukan reaksi redoks karena pada reaksi tersebut tidak terdapat unsur yang mengalami perubahan bilangan oksidasi.

+1+6–2

0

+4–2

Reaksi di atas bukan reaksi redoks karena pada reaksi tersebut hanya terdapat penurunan bilangan oksidasi (reaksi reduksi). Fe2O3 + 2Al → Al2O3 + 2Fe +3 –2

0

+3 –2

0

oksidasi reduksi

Reaksi di atas merupakan reaksi redoks. Pb(NO3)2 + 2KI → PbI2 + 2KNO3 +2 +5–2

6. Jawaban: e 1) Ion MnO4– biloks MnO4– = (1 × biloks Mn) + (4 × biloks O) –1 = (1 × biloks Mn) + 4 × (–2)) –1 = biloks Mn + (–8) biloks Mn = +7 2) Ion SbO33– biloks SbO33– = (1 × biloks Sb) + (3 × biloks O) –3 = (1 × biloks Sb) + (3 × (–2)) –3 = biloks Sb + (–6) biloks Sb = +3 3) Ion Fe(CN)63– biloks Fe(CN)63– = (1 × biloks Fe) + (6 × biloks CN) –3 = (1 × biloks Fe) + (6 × (–1)) –3 = biloks Fe + (–6) biloks Fe = +3 4) Ion Cr2O72– biloks Cr2O72– = (2 × biloks Cr) + (7 × biloks O) –2 = (2 × biloks Cr) + (7 × (–2)) –2 = (2 × biloks Cr) + (–14) 2 × biloks Cr = +12 +12 2

4)

5)

= –2

+1+6–2

reduksi

+6

biloks N = 2 = +3 Senyawa N2H4 biloks N2H4 = (2 × biloks N) + (4 × biloks H) 0 = (2 × biloks N) + (4 × (+1)) 0 = (2 × biloks N) + 4 2 × biloks N = –4

Na2CO3 + H2SO4 → Na2SO4 + H2 + CO2

+1–1

+2–1

+1+5–2

Reaksi di atas bukan reaksi redoks karena pada reaksi tersebut tidak terdapat unsur yang mengalami perubahan bilangan oksidasi. 8. Jawaban: c 2NaCl(aq) + H2O(A) → Cl2(g) + H2(g) + NaOH(aq) –1 × (2) = –2

+1 × (2) = +2

0 × (2) =0

0 × (2) =0

+2 –2

Sehingga menjadi: 2NaCl(aq) + 2H2O(A) → Cl2(g) + H2(g) + 2NaOH(aq) Menyamakan unsur lain. 2NaCl(aq) + 2H2O(A) → Cl2(g) + H2(g) + 2NaOH(aq) Jadi, koefisien a = 2, b = 1, dan c = 1. 9. Jawaban: c Cr2O72– + H+ + 2Cl– → 2Cr3+ + H2O + Cl2 +6 × (2) = +12

–1 × (2) +3 × (2) = –2 = +6

0 × (2) =0

–6 (× 1) +2 (× 3)

sehingga menjadi: Cr2O72– + H+ + 6Cl– → 2Cr3+ + H2O + 3Cl2 Menyamakan unsur yang lain. Cr2O72– + 14H+ + 6Cl– → 2Cr3+ + 7H2O + 3Cl2 Jadi, koefisien a = 1, b = 14, c = 6, dan d = 2, e = 7, dan f = 3. 10. Jawaban: a Cr2O72–(aq) + AsO33–(aq) → 2Cr3+(aq) + AsO43–(aq) +6 × (2) = +12

+3

+3 × (2) = +6

+5

–6 (× 1) +2 (× 3)

sehingga menjadi Cr2O72–(aq) + 3AsO33–(aq) → 2Cr3+(aq) + 3AsO43–(aq)

Kimia Kelas XII

15

Disetarakan dengan menambah H+ dan H2O. Cr2O72–(aq) + 3AsO33–(aq) + 8H+(aq) → 2Cr3+(aq) + 3AsO43–(aq) + 4H2O(A) Jadi, perbandingan banyaknya mol antara ion Cr2O72– dengan AsO43– setelah disetarakan adalah 1 : 3. B. Uraian 1. a.

b.

CuO + H2 → Cu + H2O +2

0

0

+2

Bilangan oksidasi Cu berubah dari +2 menjadi 0. Bilangan oksidasi H2 berubah dari 0 menjadi +2. Zat yang bertindak sebagai reduktor adalah zat mengalami oksidasi atau kenaikan bilangan oksidasi. Pada reaksi tersebut zat yang bertindak sebagai reduktor adalah H2. Zat yang bertindak sebagai oksidator adalah zat yang mengalami reduksi atau penurunan bilangan oksidasi. Pada reaksi tersebut, zat yang berfungsi sebagai oksidator adalah CuO. Hasil reduksi adalah Cu dan hasil oksidasi adalah H2O.

2. Reaksi: MnO4–(aq) + H+(aq) + H2C2O4(aq) → Mn2+(aq) + H2O(A) + CO2(g) Oksidasi: H2C2O4(aq) → 2CO2(g) + 2H+(aq) + 2e– (× 5) + – 2+ – Reduksi : MnO4 (aq) + 8H (aq) + 5e → Mn (aq) + 4H2O(A) (× 2) sehingga menjadi: Oksidasi: 5H2C2O4(aq) → 10CO2(g) + 10H+(aq) + 10e– Reduksi : 2MnO 4– (aq) + 16H + (aq) + 10e – → 2Mn2+(aq) + 8H2O(A) ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Redoks : 2MnO4–(aq) + 6H+(aq) + 5H2C2O4(aq) → 2Mn2+(aq) + 8H2O(A) + 10CO2(g) Jadi, nilai a, c, e, dan f secara berturut-turut adalah 2, 5, 8, dan 10. 3. Reaksi: Fe2+(aq) + Cr2O72–(aq) → Fe3+(aq) + 2Cr3+(aq) Oksidasi: Fe2+(aq) → Fe3+(aq) + e– (× 6) + – 3+ 2– Reduksi : Cr2O7 (aq) + 14H (aq) + 6e → 2Cr (aq) + 7H2O(A) (× 1)

16

Reaksi Redoks dan Elektrokimia

sehingga menjadi: Oksidasi: 6Fe2+(aq) → 6Fe3+(aq) + 6e– Reduksi : Cr 2 O 72– (aq) + 14H + (aq) + 6e – → 2Cr3+(aq) + 7H2O(A) ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Redoks : 6Fe2+(aq) + Cr2O72–(aq) + 14H+(aq) → 6Fe3+(aq) + 2Cr3+(aq) + 7H2O(A) Berdasarkan reaksi di atas dapat diketahui bahwa perbandingan antara koefisien Fe2+ dan Cr2O72– adalah 6 : 1 sehingga setiap 1 mol Cr2O72– dapat mengoksidasi 6 mol Fe2+. 4. P(s) + NO3–(aq) → PO43–(aq) + NO(g) (suasana asam) Oksidasi: P(s) + 4H2O(A) → PO43–(aq) + 8H+(aq) + 5e– (× 3) Reduksi : NO–3(aq) + 4H+(aq) + 3e– → NO(g) + 2H2O(A) (× 5) sehingga menjadi: Oksidasi: 3P(s) + 12H2O(A) → 3PO43–(aq) + 24H+(aq) + 15e– Reduksi : 5NO3–(aq) + 20H+(aq) + 15e– → 5NO(g) + 10H2O(A) ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Redoks : 3P(s) + 2H2O(A) + 5NO3–(aq) → 3PO43–(aq) + 4H+(aq) + 5NO(g) 5. a.

b.

Metode setengah reaksi Oksidasi : Fe2+(aq) → Fe3+(aq) + e– (× 5) Reduksi : MnO 4– (aq) + 8H + (aq) + 5e – → Mn2+(aq) + 4H2O(A) (× 1) Sehingga menjadi: Oksidasi : 5Fe2+(aq) → 5Fe3+(aq) + 5e– Reduksi : MnO 4– (aq) + 8H + (aq) + 5e – → Mn2+(aq) + 4H2O(A) ––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Redoks : 5Fe2+(aq) + MnO4–(aq) + 8H+(aq) → 5Fe3+(aq) + Mn2+(aq) + 4H2O(A) Metode bilangan oksidasi MnO4–(aq) + Fe2+(aq) → Mn2+(aq) + Fe3+(aq) +7

+2

+2

+3

–5 (× 1) +1 (× 5)

Sehingga menjadi: MnO4–(aq) + 5Fe2+(aq) → Mn2+(aq) + 5Fe3+(aq) Disetarakan dengan menambah H+ dan H2O. MnO4–(aq) + 5Fe2+(aq) + 8H+(aq) → Mn2+(aq) + 5Fe3+(aq) + 4H2O(A)

A. Pilihan Ganda 1. Jawaban: b Pada sel Galvani (sel Volta) terjadi perubahan energi kimia menjadi energi listrik. Sebaliknya, perubahan energi listrik menjadi energi kimia terjadi pada sel elektrolisis. 2. Jawaban: e 1) Mn | Mn2+ || Ag+ | Ag Oksidasi : Mn → Mn2+ + 2e– E° = +1,20 volt (× 1) Reduksi : Ag+ + e– → Ag E° = +0,80 volt (× 2) ––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Redoks : Mn + 2Ag+ → Mn2+ + 2Ag E°sel = +2,00 volt Berdasarkan perhitungan di atas diperoleh harga E° bernilai positif (+) sehingga reaksi berlangsung spontan. 2) Zn | Zn2+ || Ag+ | Ag Oksidasi : Zn → Zn2+ + 2e– E° = +0,76 volt (× 1) Reduksi : Ag+ + e– → Ag E° = +0,80 volt (× 2) ––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Redoks : Zn + 2Ag+ → Zn2+ + 2Ag E°sel = +1,56 volt Berdasarkan perhitungan di atas diperoleh harga E° bernilai positif (+) sehingga reaksi berlangsung spontan. 3) Mn | Mn2+ || Zn2+ | Zn Oksidasi : Mn → Mn2+ + 2e– E° = +1,20 volt Reduksi : Zn2+ + 2e– → Zn E° = –0,76 volt ––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Redoks : Mn + Zn2+ → Mn2+ + Zn E°sel = +0,44 volt Berdasarkan perhitungan di atas diperoleh harga E° bernilai positif (+) sehingga reaksi berlangsung spontan. 4) Zn | Zn2+ || In3+ | In Oksidasi : 3Zn → 3Zn2+ + 6e– E° = +0,76 volt Reduksi : 2In3+ + 6e– → 2In E° = –0,34 volt ––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Redoks : 3Zn + 2In3+ → 3Zn2+ + 2In E°sel = +0,42 volt Berdasarkan perhitungan di atas diperoleh harga E° bernilai positif (+) sehingga reaksi berlangsung spontan. 5) In | In3+ || Mn2+ | Mn Oksidasi : 2In → 2In3+ + 6e– E° = +0,34 volt Reduksi : 3Mn2+ + 6e– → 3Mn E° = –1,20 volt ––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Redoks : 2In + 3Mn2+ → 2In3+ + 3Mn E°sel = –0,86 volt

Berdasarkan perhitungan di atas diperoleh harga E° bernilai negatif (–) sehingga reaksi berlangsung tidak spontan. 3. Jawaban: b Mencari potensial standar P | P2+ || S2+ | S P | P2+ || Q2+ | Q E°sel = +2,46 volt (tetap) 2+ 2+ R | R || Q | Q E°sel = +1,56 volt (dibalik) R | R2+ || S2+ | S E°sel = +1,10 volt (tetap) sehingga menjadi: P | P2+ || Q2+ | Q E°sel = +2,46 V Q | Q2+ || R2+ | R E°sel = –1,56 V R | R2+ || S2+ | S E°sel = +1,10 V ––––––––––––––––––––––––––––– P | P2+ || S2+ | S E°sel = +2,00 V 4. Jawaban: b Reaksi: Katode (reduksi) : Ag+ + e– → Ag Anode (oksidasi): Zn → Zn2+ + 2e–

E° = +0,80 V (× 2) E° = +0,76 V (× 1)

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Reaksi sel (redoks) : 2Ag+ + Zn → 2Ag + Zn2+ E°sel = +1,56 V

Diagram sel: Zn | Zn2+ || Ag+ | Ag

5. Jawaban: c Diketahui notasi sel Al | Al 3+ || Pb 2+ | Pb. Berdasarkan notasi sel tersebut dapat kita ketahui bahwa aluminium (Al) mengalami oksidasi, sedangkan timbal (Pb) mengalami reduksi. E°sel = E°katode – E°anode = E°Pb – E°Al 1,53 = E°Al – (–1,66) E°Al = 1,53 – 1,66 = –0,13 V 6. Jawaban: c a. AgNO3(aq) Reaksi elektrolisis larutan AgNO3 AgNO3(aq) → Ag+(aq) + NO3–(aq) Katode : Ag+(aq) + e– → Ag(s) Anode : 2H2O(A) → 4H+(aq) + O2(g) + 4e– Elektrolisis di atas menghasilkan endapan perak (Ag) di katode dan gas oksigen di anode. b. Na2SO4(aq) Reaksi elektrolisis larutan Na2SO4 Na2SO4(aq) → 2Na+(aq) + SO42–(aq) Katode : 2H2O(A) + 2e– → H2(g) + 2OH–(aq) Anode : 2H2O(A) → 4H+(aq) + O2(g) + 4e– Elektrolisis di atas menghasilkan gas hidrogen di katode dan gas oksigen di anode. Kimia Kelas XII

17

c.

d.

e.

NaH(aq) Reaksi elektrolisis larutan NaH NaH(aq) → Na+(aq) + H–(aq) Katode : 2H2O(A) + 2e– → H2(g) + 2OH–(aq) Anode : 2H+(aq) → H2(g) + 2e– Elektrolisis di atas menghasilkan gas hidrogen di katode dan anode. MgCl2(aq) Reaksi elektrolisis larutan MgCl2 MgCl2(aq) → Mg2+(aq) + NO3–(aq) Katode : 2H2O(A) + 2e– → H2(g) + 2OH–(aq) Anode : 2Cl–(aq) → Cl2(g) + 2e– Elektrolisis di atas menghasilkan gas hidrogen di katode dan gas klorin di anode. KI(aq) Reaksi elektrolisis larutan KI KI(aq) → K+(aq) + I–(aq) Katode : 2H2O(A) + 2e– → H2(g) + 2OH–(aq) Anode : 2I–(aq) → I2(s) + 2e– Elektrolisis di atas menghasilkan gas hidrogen di katode dan endapan I2 di anode.

7. Jawaban: b 1) Elektrolisis larutan NaCl dengan elektrode C NaCl(aq) → Na+(aq) + Cl–(aq) Katode : 2H2O(A) + 2e– → 2OH–(aq) + H2(g) Anode : 2Cl–(aq) → Cl2(g) + 2e– Gas hidrogen terbentuk di katode. 2) Elektrolisis larutan CuSO4 dengan elektrode Cu CuSO4(aq) → Cu2+(aq) + SO42–(aq) Katode : Cu2+(aq) + 2e– → Cu(s) Anode : Cu(s) → Cu2+(aq) + 2e– Gas hidrogen tidak terbentuk. 3) Elektrolisis larutan BaCl2 dengan elektrode Pt BaCl2(aq) → Ba2+(aq) + 2Cl–(aq) Katode : 2H2O(A) + 2e– → 2OH–(aq) + H2(g) Anode : 2Cl–(aq) → Cl2(g) + 2e– Gas hidrogen terbentuk di katode. 4) Elektrolisis larutan AgNO3 dengan elektrode Ag AgNO3(aq) → Ag+(aq) + NO3–(aq) Katode : Ag+(aq) + e– → Ag(s) Anode : Ag(s) → Ag+(aq) + e– Gas hidrogen tidak terbentuk. Jadi, gas hidrogen dapat terbentuk pada sel elektrolisis 1) dan 3). 8. Jawaban: a Al2O3(A) → 2Al3+(A) + 3O2–(A) Pada elektrolisis lelehan senyawa ion dengan elektrode inert (C), Al 3+ direduksi di katode sedangkan O2– dioksidasi di anode.

18

Reaksi Redoks dan Elektrokimia

Katode : Al3+(A) + 3e– → Al(s) Anode : 2O2–(A) → O2(g) + 4e– X merupakan anode (kutub positif) sehingga reaksi yang terjadi berupa 2O2–(A) → O2(g) + 4e– 9. Jawaban: e Elektrolisis larutan NaCl dengan elektrode Pt. NaCl(aq) → Na+(aq) + Cl–(aq) Katode : 2H2O(A) + 2e– → H2(g) + 2OH–(aq) Anode : 2Cl–(aq) → Cl2(g) + 2e– 10. Jawaban: a a. Larutan K2SO4 dengan elektrode Pt K2SO4(aq) → 2K+(aq) + SO42–(aq) Katode : 2H2O(A) + 2e– → H2(g) + 2OH–(aq) Anode : 2H2O(A) → 4H+(aq) + O2(g) + 4e– Elektrolisis larutan K2SO4 dengan elektrode Pt menghasilkan gas hidrogen di katode dan gas oksigen di anode. b. Larutan AgNO3 dengan elektrode Pt AgNO3(aq) → Ag+(aq) + NO3–(aq) Katode : Ag+(aq) + e– → Ag(s) Anode : 2H2O(A) → 4H+(aq) + O2(g) + 4e– Elektrolisis larutan AgNO3 dengan elektrode Pt menghasilkan endapan perak di katode dan gas oksigen di anode. c. Larutan CuSO4 dengan elektrode Pt CuSO4(aq) → Cu2+(aq) + SO42–(aq) Katode : Cu2+(aq) + 2e– → Cu(s) Anode : 2H2O(A) → 4H+(aq) + O2(g) + 4e– Elektrolisis larutan CuSO4 dengan elektrode Pt menghasilkan endapan Cu di katode dan gas oksigen di anode. d. Larutan KBr dengan elektrode Pt KBr(aq) → K+(aq) + Br–(aq) Katode : 2H2O(A) + 2e– → H2(g) + 2OH–(aq) Anode : 2Br–(aq) → Br2(A) + 2e– Elektrolisis larutan KBr dengan elektrode Pt menghasilkan gas hidrogen di katode dan larutan bromin di anode. e. Larutan NaI dengan elektrode Pt NaI(aq) → Na+(aq) + I–(aq) Katode : 2H2O(A) + 2e– → H2(g) + 2OH–(aq) Anode : 2I–(aq) → I2(s) + 2e– Elektrolisis larutan NaI dengan elektrode Pt menghasilkan gas hidrogen di katode dan endapan iodin di anode. 11. Jawaban: d Arus listrik yang dialirkan sama maka: wAg : wCu : wAu = eAg : eCu : eAu (nAg × Ar Ag) : (nCu × Ar Cu) : (nAu : Ar Au) =

Ar Ag Valensi Ag

A Cu

A Au

r r : Valensi : Valensi Cu Au

(nAg × Ar Ag) : (nCu × Ar Cu) =

Ar Ag Valensi Ag

nAg × Ar Ag nCu × Ar Cu nAg nCu

A Cu

r : Valensi Cu

=

Ar Ag Valensi Ag Ar Cu Valensi Cu

=

Valensi Cu Valensi Ag

nAg

2

= 1 mol Ag = 0,20 mol

0,10 mol nAu nCu

Valensi Cu

= Valensi Au

nAu 0,10 mol

2

= 3 nAu = 0,067 mol Jadi, mol Ag = 0,20 mol dan mol Au = 0,067 mol. 12. Jawaban: b VF = 2,24 liter 2 1 F = 96.500 C VF2

nF =

22,4

2

=

2,24 22,4

= 0,1 mol

nelektron = 2 × nF = 2 × 0,1 = 0,2 mol 2 muatan listrik = 0,2 × 96.500 = 19.300 C Jadi, muatan listrik yang diperlukan sebesar 19.300 C. 13. Jawaban: e wNi = 1,18 gram Ar Cu = 64 Ar Ni = 59

wCu 32

=

wCu =

nM = Ar M =

mM A rM mM nM

0,12 0,005

=

= 24

15. Jawaban: b mX : mY = 1 : 4 Reaksi elektrolisis XSO4 dan Y2SO4 di katode sebagai berikut. XSO4 → X2+ + SO42– Katode : X2+ + 2e– → X Y2SO4 → 2Y+ + SO42– Katode : Y+ + e → Y Misal: Mr X = x mX = 1 gram Mr Y = y mY = 4 gram mX Ar X

=

1 x

1

= x mol

2

A Cu

64

A Ni

59

WNi eNi 1,18 29,5

32 × 1,18 29,5

1

2

1

2

ne– = 1 × nX = 1 × x = x mol

r eNi = Valensi = = 29,5 Ni 2

=

1

nM = 2 nH+ = 2 · 0,01 = 0,005 mol

nX =

r eCu = Valensi = = 32 Cu 2

wCu eCu

Katode : M2+(aq) + 2e– → M(s) Anode : 2H2O(A) → O2(g) + 4H+(aq) + 4e– Disamakan jumlah elektron sehingga menjadi Katode : 2M2+(aq) + 4e– → 2M(s) Anode : 2H2O(A) → O2(g) + 4H+(aq) + 4e– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Reaksi sel : 2M2+(aq) + 2H2O(A) → 2M(s) + O2(g) + 4H+(aq) Pada proses penetralan: nH+ = nOH– nH+ = MOH– · VOH– = 0,2 · 0,05 = 0,01 mol

1

nY = 1 × ne– mY Ar Y

4 y x y

= 1,28 gram

Jadi, logam tembaga (Cu) yang mengendap sebanyak 1,28 gram. 14. Jawaban: a mM = 0,12 gram V NaOH = 50 mL = 0,05 L MNaOH = 0,2 M MSO4(aq) → M2+(aq) + SO42–(aq) M2+ bukan logam aktif, sehingga kation direduksi di katode. Anode bersifat inert (C), sedangkan anion dari sisa asam oksi sehingga air yang akan teroksidasi di anode.

1

2

= 1 × x 2

= x

2

1

= 4 = 2 Jadi, perbandingan massa atom relatif antara X dan Y adalah 1 : 2. B. Uraian 1. Reaksi yang dapat berlangsung spontan adalah reaksi yang memiliki harga E°sel positif (+). Reaksi yang memiliki harga E°sel negatif (–) berlangsung tidak spontan. a. 2Fe3+(aq) + Cu(s) → 2Fe2+(aq) + Cu2+(aq)

Oksidasi : Cu(s) → Cu2+(aq) + 2e– E° = –0,34 V (× 1) Reduksi : Fe3+(aq) + e– → Fe2+(aq) E° = +0,77 V (× 2) –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Redoks : 2Fe3+(aq) + Cu(s) → 2Fe2+(aq) + Cu2+(aq) E°sel = +0,43 V

Reaksi di atas dapat berlangsung spontan karena E°sel bernilai positif (+). Kimia Kelas XII

19

b.

Fe2+(aq) + Cu(s) → Cu2+(aq) + Fe(s)

Oksidasi : Cu(s) → Cu2+(aq) + 2e– E° = –0,34 V Reduksi : Fe2+(aq) + 2e– → Fe(s) E° = –0,44 V –––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Redoks : Fe2+(aq) + Cu(s) → Fe(s) + Cu2+(aq)

E°sel = –0,78 V Reaksi di atas tidak dapat berlangsung spontan karena E°sel bernilai negatif (–). 2. a.

b.

c.

Li | Li+ || Zn2+ | Zn E°sel = +2,24 V Zn | Zn2+ || Cu2+ | Cu E°sel = +1,10 V ––––––––––––––––––––––––––––––––– + Li | Li+ || Cu2+ | Cu E°sel = +3,34 V 2+ 2+ Mg | Mg || Zn | Zn E°sel = +1,61 V Zn | Zn2+ || Cu2+ | Cu E°sel = +1,10 V ––––––––––––––––––––––––––––––––– + Mg | Mg2+ || Cu2+ | Cu E°sel = +2,71 V Mg | Mg2+ || Cu2+ | Cu E°sel = +2,71 V Cu | Cu2+ || Fe2+ | Fe E°sel = –0,78 V ––––––––––––––––––––––––––––––––– + Mg | Mg2+ || Fe2+ | Fe E°sel = +1,93 V

3. Elektrode Pt merupakan elektrode inert. CuSO4(aq) → Cu2+(aq) + SO42–(aq) Pada katode akan terjadi reduksi ion Cu2+ (bukan logam aktif), sedangkan pada anode terjadi oksidasi H2O (SO42– merupakan sisa asam oksi). Reaksi yang terjadi dalam sel tersebut adalah: Anode : 2H2O(A) → O2(g) + 4H+(aq) + 4e– Katode : Cu2+(aq) + 2e– → Cu(s) ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 2H2O(A) + 2Cu2+(aq) → O2(g) + 4H+(aq) + Cu(s) 4. VO = 350 mL = 0,35 L 2 t = 20 menit = 1.200 detik Elektrolisis larutan AgNO3 menggunakan elektrode Pt AgNO3(aq) → Ag+(aq) + NO3–(aq) Ag+ bukan logam aktif, sehingga kation direduksi di katode. Anode (Pt) bersifat inert, sedangkan anion dari sisa asam oksi sehingga air yang akan teroksidasi di anode. Katode : Ag+(aq) + e– → Ag(s) Anode : 2H2O(A) → 4H+(aq) + O2(g) + 4e–

20

Reaksi Redoks dan Elektrokimia

Menyamakan jumlah elektron terlebih dahulu Katode : 4Ag+(aq) + 4e– → 4Ag(s) Anode : 2H2O(A) → 4H+(aq) + O2(g) + 4e– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– + 4Ag+(aq) + 2H2O(A) → 4Ag(s) + 4H+(aq) + O2(g) nO = 2

V 22,4 mO2

=

0,35 22,4

nO = M O 2 r 2 mO = nO × Mr O2 = 2

2

A

0,35 22,4

× 32 = 0,5 gram

16

r e = Valensi = 2 =8

w

=

0,5 =

e×i× t 96.500 8 × i × 1.200 96.500

i = 5,03 ampere Jumlah endapan di katode: A Ag

108

r eAg = Valensi = 1 = 108

w=

e×i× t 96.500

=

108 × 5,03 × 1.200 96.500

= 6,75 gram

Jadi, kuat arus yang diperlukan adalah 5,03 ampere dan endapan perak yang terdapat di katode adalah 6,75 gram. 5. Volume Al2O3 yang dihasilkan = luas permukaan × tebal = 5,0 × 102 × 1,0 × 10–3 cm3 = 0,5 cm3 mAl O = ρ × V = 4,0 × 0,5 = 2 gram 2 3

4Al(s) + 3O2(g) → 2Al2O3(s) 3

3

mAl2 O3

nO = 2 × nAl O = 2 × M Al O 2 2 3 r 2 3 3

2

= 2 × 102 = 0,03 mol 4

4

ne– = 1 × nO = 1 × 0,03 = 0,12 mol = 0,12 F 2 Arus listrik = F × 96.500 = 0,12 × 96.500 C = 11.580 C Jadi, arus listrik yang dibutuhkan untuk meningkatkan ketebalan lapisan oksida 1,0 × 10–3 cm adalah 11.580 C.

A. Pilihan Ganda 1. Jawaban: a Logam yang direndam dalam air atau dicelupkan pada larutan asam cepat mengalami korosi. Dihubungkan dengan lempeng magnesium (Mg) merupakan cara mencegah korosi dengan perlindungan katodik, caranya dengan menghubungkan logam besi dengan logam pelindung yang memiliki E° lebih kecil. Logam pelindung ditanam di dalam tanah atau air yang berada di dekat logam yang akan dilindungi. Sel Volta raksasa akan terbentuk dengan logam pelindung sebagai anode. Perlindungan katodik biasanya digunakan untuk mencegah korosi pada pipa air, menara raksasa, dan baling-baling kapal laut. 2. Jawaban: d SO2 dan NO2 merupakan oksida nonlogam yang dapat mengakibatkan korosi. Kedua oksida nonlogam ini apabila terkena uap air di udara akan membentuk asam sulfat (H2SO4) dan asam nitrat (HNO3). Ion-ion H+ dari kedua asam ini bersifat korosif sehingga mampu merusak benda dari logam. 3. Jawaban: b Pada proses perkaratan besi, salah satu bagian permukaan besi akan bertindak sebagai anode atau mengalami oksidasi menurut reaksi: Fe(s) → Fe2+(aq) + 2e– Elektron akan mengalir ke bagian permukaan besi yang bertindak sebagai katode. O2 akan mengalami reduksi menurut reaksi: O2(g) + 4H+(aq) + 4e– → 2H2O(A) O2(g) + 2H2O(A) + 4e– → 4OH–(aq) Dengan demikian, H+ (asam) atau H2O diperlukan dalam perkaratan untuk mereduksi O2 pada katode. 4. Jawaban: c Pada proses pelapisan besi dengan seng, besi (Fe) bertindak sebagai katode, sedangkan seng (Zn) bertindak sebagai anode. Zn akan mengalami oksidasi terlebih dahulu karena harga E°-nya lebih kecil daripada Fe. Hal ini dapat mencegah terjadinya korosi . Jika larutan elektrolitnya berupa ZnCl2, reaksinya sebagai berikut. Anode (–) = Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e– Katode (+) = Zn2+(aq) + 2e– → Zn(s) Dengan demikian, Fe tidak mengalami oksidasi karena terlindungi oleh Zn.

5. Jawaban: b Korosi besi dipengaruhi oleh uap air atau air dan oksigen. Larutan elektrolit serta zat terlarut yang dapat membentuk asam dapat mempercepat terjadinya korosi. Pada percobaan pertama dan kedua terbentuk karat karena ada oksigen dan air. Pada percobaan kedua, karat dapat lebih cepat terbentuk daripada percobaan pertama karena adanya asam sulfat. Pada percobaan ketiga tidak terbentuk karat karena kalsium klorida anhidrat dapat mengikat uap air di udara sehingga udara menjadi kering (udara tidak mengandung uap air yang memicu korosi). Pada percobaan keempat tidak terbentuk karat karena air yang sudah dididihkan akan kehilangan oksigen terlarut (tidak ada oksigen). 6. Jawaban: b Besi akan berkarat jika teroksidasi. Agar besi tidak teroksidasi, besi dapat dilapisi dengan bahan yang lebih mudah teroksidasi daripada besi. Bahan yang dimaksud adalah Mg karena Mg memiliki potensial reduksi standar yang paling negatif sehingga paling mudah teroksidasi. 7. Jawaban: a Prinsip pencegahan korosi dengan perlindungan katodik sebagai berikut. 1) Bahan yang dilindungi harus diletakkan di katode. 2) Logam di katode harus memiliki potensial reduksi lebih besar daripada logam di anode. 3) Logam katode harus mudah direduksi. 4) Logam anode harus mudah dioksidasi. 8. Jawaban: b Logam yang dapat mencegah terjadinya korosi pada besi adalah logam yang harga E0 < E0 besi, karena logam tersebut potensial elektrodenya lebih negatif. Logam tersebut adalah Al dan Zn. Jadi, besi tetap terlindungi karena dijadikan katode. 9. Jawaban: a Metode yang paling tepat untuk mencegah korosi pada pagar rumah yang terbuat dari besi adalah dengan pengecatan. Melumuri dengan oli dapat digunakan untuk mencegah korosi pada mesin dan rantai pada kendaraan. Pembalutan dengan plastik dapat mencegah kontak langsung antara logam dengan udara dan air. Pembalutan dengan plastik dapat dilakukan untuk mencegah korosi pada rak piring dan keranjang. Perlindungan katodik dapat digunakan untuk mencegah korosi pada pipa air, menara raksasa, dan baling-baling kapal laut.

Kimia Kelas XII

21

Pelapisan dengan timah dapat mencegah korosi pada besi. Perlindungan dengan timah ini tidak terlalu menguntungkan, tetapi besi yang dilapisi dengan timah tampak lebih indah daripada besi yang dilapisi dengan zink (Zn). 10. Jawaban: a Korosi pada pipa pengalir minyak bumi yang ditanam dalam tanah dapat dicegah menggunakan perlindungan katodik. Caranya dengan menghubungkan pipa dengan logam pelindung yang mempunyai E° lebih kecil dari E° pipa (besi). Pengecatan dilakukan untuk mencegah karat pada besi yang berada di udara terbuka, misalnya jembatan. Plastik digunakan untuk mencegah karat pada rak piring. Oli digunakan untuk mencegah karat pada mesin. B. Uraian 1. Reaksi anodik : Fe(s) → Fe2+(aq) + 2e– Reaksi katodik : Cu2+(aq) + 2e– → Cu(s) Reaksi sel : Fe(s) + Cu2+(aq) → Fe2+(aq) + Cu(s) 2. Aluminium yang berkarat akan membentuk aluminium oksida (Al2O3) dengan cepat. Setelah terbentuk lapisan oksida yang tipis, perkaratan akan segera terhenti. Lapisan tersebut melekat kuat pada permukaan logam sehingga melindungi logam di bawahnya dari perkaratan lebih lanjut.

A. Pilihan Ganda 1. Jawaban: c 1) S4O62– + 2e– → 2S2O32– Reaksi di atas merupakan reaksi reduksi karena reaksi tersebut menangkap elektron. 2) Mg → Mg2+ + 2e– Reaksi di atas merupakan reaksi oksidasi karena reaksi tersebut melepas elektron. 3) MnO2 → MnO4– +4 –2

+7 –2

Oksidasi

4)

2CO2 + 2e– → C2O42– Reaksi di atas merupakan reaksi reduksi karena reaksi tersebut menangkap elektron.

3. Logam yang melindungi besi dari korosi mempunyai harga potensial reduksi lebih kecil daripada harga potensial reduksi besi, yaitu logam Mg dan Zn. Oleh karena harga potensial reduksi kedua logam lebih kecil dari harga potensial reduksi besi, kedua logam akan teroksidasi terlebih dahulu sehingga besi terhindar dari korosi. 4. Aluminium merupakan bahan yang sangat baik untuk kemasan makanan karena aluminium tahan korosi. Aluminium dapat terhindar dari proses korosi lebih lanjut karena saat terjadi korosi dapat segera membentuk lapisan oksida di permukaannya. 5. Stainless steel lebih tahan karat dibandingkan logam penyusunnya (besi) karena stainless steel memiliki daya tahan terhadap oksidasi yang tinggi pada suhu lingkungan. Hal ini dikarenakan pada stainless steel terdapat campuran logam krom (Cr). Apabila logam krom bereaksi dengan oksigen akan membentuk sebuah lapisan tidak aktif kromium(III) oksida (Cr2O3) yang melindungi besi. Lapisan ini tidak terlihat karena lapisan ini sangat tipis, sehingga stainless steel akan tetap berkilau.

2. Jawaban: d Reaksi autoredoks adalah reaksi yang melibatkan suatu zat yang mengalami reaksi oksidasi sekaligus reduksi. 3Cl2(g) + 6OH–(aq) → 5Cl–(aq) + ClO3–(aq) + 3H2O(A) 0

–1

oksidasi

Zat yang mengalami reaksi disprosporsionasi (autoredoks) adalah Cl2. Bilangan oksidasi Cl2 semula 0 berubah menjadi –1 dan +5. 3. Jawaban: e KMnO4(aq) + 2HCl(aq) → MnCl2(aq) + Cl2(g) + H2O(A) + KCl(aq) +7

–1 × (2) = –2

+2

–5 (× 2) +2 (× 5)

22

Reaksi Redoks dan Elektrokimia

+5

reduksi

0 × (2) =0

Sehingga menjadi: 2KMnO4(aq) + 16HCl(aq) → 2MnCl2(aq) + 5Cl2(g) + H2O(A) + KCl(aq) Menyetarakan unsur lain 2KMnO4(aq) + 16HCl(aq) → 2MnCl2(aq) + 5Cl2(g) + 8H2O(A) + 2KCl(aq) Jadi, koefisien b = 16, c = 2, dan d = 5. 4. Jawaban: d C2O42–(aq) + Cr2O72– + H+(aq) → 2CO2(g) + 2Cr3+(aq) + H2O(A) +3 × (2) = +6

+4 × (2) = +8

+12

+6

+2 (× 3) –6 (× 1)

Sehingga menjadi: 3C2O42–(aq) + Cr2O72– + H +(aq) → 6CO2(g) + 2Cr3+(aq) + H2O(A) Disetarakan dengan menambah H+ dan H2O. 3C2O42–(aq) + Cr2O72– + 14H+(aq) → 6CO2(g) + 2Cr3+(aq) + 7H2O(A) Jadi, koefisien a = 3, b = 14, dan d = 2. 5. Jawaban: b a. Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2 0

+1

+2

Reaksi di atas merupakan reaksi redoks. SO3 + H2O → H2SO4

c.

+1–2

+1+6–2

Reaksi di atas bukan reaksi redoks karena pada reaksi tersebut tidak terdapat unsur yang mengalami perubahan bilangan oksidasi. Cl2 + 2NaOH → NaCl + NaClO + H2O 0

+1 +1 Reduksi

+2 –1

+1

–2

Oksidasi

Reaksi di atas merupakan reaksi redoks. d.

Cu + CuCl2 → 2CuCl 0

+2

+1

Oksidasi Reduksi

Reaksi di atas merupakan reaksi redoks. e.

Cl2 + 2KBr → 2KCl + Br2 0

+1 –1 –1 –1 Reduksi

0

–1

+4

reduksi oksidasi

Oksidator adalah zat yang mengalami reduksi. Pada reaksi di atas, zat yang berperan sebagai oksidator adalah KClO3. 7. Jawaban: d biloks H2P2O72– = (2 × biloks H) + (2 × biloks P) + (7 × biloks O) –2 = (2 × (+1)) + (2 × biloks P) + (7 × (–2)) –2 = 2 + (2 × biloks P) + (–14) –2 – 2 + 14 = 2 × biloks P +10

biloks P = 2

= +5

8. Jawaban: a H2SO4 + 2HI → H2S + I2 + H2O +6

–2

–2

0

+2 (× 4)

0

Reduksi

+6–2

+5

–8 (× 1)

Oksidasi

b.

6. Jawaban: e KClO3(s) + S(s) + H+(aq) → KCl(s) + SO2(g) + H2O(A)

0

Oksidasi

Reaksi di atas merupakan reaksi redoks.

Sehingga menjadi: H2SO4 + 8HI → H2S + 4I2 + H2O Menyamakan unsur lain. H2SO4 + 8HI → H2S + 4I2 + 4H2O nHI = 8 × nH SO = 8 × 1,5 = 12 mol 2 4 Jadi, 1,5 mol asam sulfat dapat mengoksidasi hidrogen iodida sebanyak 12 mol. 9. Jawaban: b Reaksi: Fe2+ + MnO4– → Fe3+ + Mn2+ (suasana asam) Menggunakan metode setengah reaksi. Oksidasi: Fe2+(aq) → Fe3+(aq) + e– (× 5) + – 2+ – Reduksi : MnO4 (aq) + 8H (aq) + 5e → Mn (aq) + 4H2O(A) (× 1) sehingga menjadi: Oksidasi: 5Fe2+(aq) → 5Fe3+(aq) + 5e– Reduksi : MnO4–(aq) + 8H+(aq) + 5e– → Mn2+(aq) + 4H2O(A) ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Redoks : 5Fe2+(aq) + MnO4–(aq) + 8H+(aq) → 5Fe3+(aq) + Mn2+(aq) + 4H2O(A) Perbandingan mol = perbandingan koefisien Jadi, 5 mol Fe2+ ~ 1 mol MnO4– ~ 8 mol H+ ~ 5 mol Fe3+ ~ 2 mol Mn2+ ~ 4 mol H2O.

Kimia Kelas XII

23

10. Jawaban: d 1) Mg | Mg2+ || Ca2+ | Ca Oksidasi : Mg → Mg2+ + 2e– E° = +2,37 V Reduksi : Ca2+ + 2e– → Ca E° = –2,87 V –––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Redoks : Mg + Ca2+ → Mg2+ + Ca E°sel = –0,50 V Berdasarkan perhitungan di atas didapatkan harga E° bernilai negatif (–) sehingga reaksi tidak berlangsung spontan. 2) Pb | Pb2+ || Mg2+ | Mg Oksidasi : Pb → Pb2+ + 2e– E° = +0,13 V Reduksi : Mg2+ + 2e– → Mg E° = –2,37 V –––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Redoks : Pb + Mg2+ → Pb2+ + Mg E°sel = –2,24 V Berdasarkan perhitungan di atas didapatkan harga E° bernilai negatif (–) sehingga reaksi tidak berlangsung spontan. 3) Au | Au3+ || Pb2+ | Pb Oksidasi : Au → Au3+ + 3e– E° = –1,50 V (× 2) Reduksi : Pb2+ + 2e– → Pb E° = –0,13 V (× 3) –––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Redoks : 2Au + 3Pb2+ → 2Au3+ + 3Pb E°sel = –1,63 V Berdasarkan perhitungan di atas didapatkan harga E° bernilai negatif (–) sehingga reaksi tidak berlangsung spontan. 4) Ca | Ca2+ || Mg2+ | Mg Oksidasi : Ca → Ca2+ + 2e– E° = +2,87 V Reduksi : Mg2+ + 2e– → Mg E° = –2,37 V –––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Redoks : Ca + Mg2+ → Ca2+ + Mg E°sel = +0,50 V Berdasarkan perhitungan di atas didapatkan harga E° bernilai positif (+) sehingga reaksi berlangsung spontan. 5) Au | Au3+ || Ca2+ | Ca Oksidasi : Au → Au3+ + 3e– E° = –1,50 V (× 2) Reduksi : Ca2+ + 2e– → Ca E° = –2,87 V (× 3) –––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Redoks : 2Au + 3Ca2+ → 2Au3+ + 3Ca E°sel = –4,37 V Berdasarkan perhitungan di atas didapatkan harga E° bernilai negatif (–) sehingga reaksi tidak berlangsung spontan. Jadi, reaksi yang berlangsung spontan adalah Ca + Mg2+ → Ca2+ + Mg atau Ca | Ca2+ || Mg2+ | Mg. 11. Jawaban: d Anode (–) : Mg(s) → Mg2+(aq) + 2e– Katode (+) : Cu2+(aq) + 2e– → Cu(s) Mg(s) + Cu2+(aq) → Mg2+(aq) + Cu(s) Diagram sel: Mg | Mg2+ || Cu2+ | Cu

24

Reaksi Redoks dan Elektrokimia

12. Jawaban: a Oksidasi: 2I–(aq) → I2(s) + 2e– E° = –0,54 V Reduksi : F2(g) + 2e– → 2F–(aq) E° = +2,87 V ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Redoks : F2(g) + 2I–(aq) → 2F–(aq) + I2(s) E°sel = +2,33 V 13. Jawaban: d E° = +0,76 V Oksidasi : Zn → Zn2+ + 2e– Reduksi : Fe2+ + 2e– → Fe E° = –0,44 V ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Redoks : Zn + Fe2+ → Zn2+ + Fe E° = +0,32 V Zn | Zn2+ || Fe2+ | Fe E° = +0,32 V 14. Jawaban: b 1) Katode berupa Ag2O dan anode berupa Zn digunakan pada sel perak oksida. 2) Katode berupa PbO2 dan anode berupa Pb digunakan pada sel aki timbal asam. 3) Katode berupa MnO 2 dan NH 4 Cl serta anode berupa Zn digunakan pada sel kering karbon seng. 4) Katode berupa NiO2 dan anode berupa Cd digunakan pada sel nikel basa atau baterai nikad. 5) Katode berupa O2 dan anode berupa H2 digunakan pada sel bahan bakar. 15. Jawaban: e a. Ag | Ag+ || Fe2+ | Fe Oksidasi : Ag → Ag+ + e– E° = –0,8 V (× 2) Reduksi : Fe2+ + 2e– → Fe E° = –0,44 V(× 1) –––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Redoks : 2Ag + Fe2+ → 2Ag+ + Fe E°sel = –1,24 V Berdasarkan perhitungan di atas didapatkan harga E° bernilai negatif (–) sehingga reaksi tidak berlangsung spontan. b. Ni | Ni2+ || Fe2+ | Fe Oksidasi : Ni → Ni2+ + 2e– E° = +0,25 V Reduksi : Fe2+ + 2e– → Fe E° = –0,44 V –––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Redoks : Ni + Fe2+ → Ni2+ + Fe E°sel = –0,19 V Berdasarkan perhitungan di atas didapatkan harga E° bernilai negatif (–) sehingga reaksi tidak berlangsung spontan. c. Ag | Ag+ || Pb2+ | Pb Oksidasi : Ag → Ag+ + e– E° = –0,8 V (× 2) Reduksi : Pb2+ + 2e– → Pb E° = –0,14 V(× 1) –––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Redoks : 2Ag + Pb2+ → 2Ag+ + Pb E°sel = –0,94 V Berdasarkan perhitungan tersebut didapatkan harga E° bernilai negatif (–) sehingga reaksi tidak berlangsung spontan.

Ag | Ag+ || Ni2+ | Ni Oksidasi : Ag → Ag+ + e– E° = –0,8 V (× 2) Reduksi : Ni2+ + 2e– → Ni E° = –0,25 V(× 1) –––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Redoks : 2Ag + Ni2+ → 2Ag+ + Ni E°sel = –1,05 V Berdasarkan perhitungan di atas didapatkan harga E° bernilai negatif (–) sehingga reaksi tidak berlangsung spontan. e. Ni | Ni2+ || Pb2+ | Pb Oksidasi : Ni → Ni2+ + 2e– E° = +0,25 V Reduksi : Pb2+ + 2e– → Pb E° = –0,14 V –––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Redoks : Ni + Pb2+ → Ni2+ + Pb E°sel = +0,11 V Berdasarkan perhitungan di atas didapatkan harga E° bernilai positif (+) sehingga reaksi berlangsung spontan. Jadi, reaksi yang berlangsung spontan adalah Ni + Pb2+ → Ni2+ + Pb atau Ni | Ni2+ || Pb2+ | Pb. d.

16. Jawaban: d Elektrolisis leburan PbI2 PbI2(A) → Pb2+(A) + 2I–(A) Oleh karena elektrolisis lelehan senyawa ion dengan elektrode inert (karbon), kation direduksi di katode dan anion dioksidasi di anode. Katode : Pb2+(A) + 2e– → Pb(s) Anode : 2I–(A) → I2(s) + 2e– 17. Jawaban: b Elektrolisis larutan KCl dengan elektrode karbon (C). KCl(aq) → K+(aq) + Cl–(aq) K+ merupakan logam aktif sehingga yang tereduksi di katode adalah air. Pada anion terdapat elektrode karbon (C) yang bersifat inert dan Cl bukan sisa asam oksi, sehingga anion teroksidasi di anode. Katode : 2H2O + 2e– → H2 + 2OH– Anode : 2Cl– → Cl2 + 2e– Berdasarkan reaksi di atas, pada katode dihasilkan gas hidrogen (H2) dan pada anode dihasilkan gas klor (Cl2). 18. Jawaban: b Sel 1

AgNO3(aq) → Ag+(aq) + NO3–(aq) Katode (B) : Ag+(aq) + e– → Ag(s) Anode (A) : 2H2O(A) → 4H+(aq) + O2(g) + 4e– Sel 2 CuSO4(aq) → Cu2+(aq) + SO42–(aq) Katode (D) : Cu2+(aq) + 2e– → Cu(s) Anode (C) : 2H2O(A) → 4H+(aq) + O2(g) + 4e–

Sel 3

NiSO4(aq) → Ni2+(aq) + SO42–(aq) Katode (F) : Ni2+(aq) + 2e– → Ni(s) Anode (E) : 2H2O(A) → 4H+(aq) + O2(g) + 4e– Jadi, elektrode logam inert yang menghasilkan gas adalah A, C, dan E. 19. Jawaban: c 1) Larutan NaCl dengan elektrode platina NaCl(aq) → Na+(aq) + Cl–(aq) Katode : 2H2O(A) + 2e– → H2(g) + 2OH–(aq) Anode : 2Cl–(aq) → Cl2(g) + 2e– Elektrolisis tersebut menghasilkan gas hidrogen (H2) dan gas klor (Cl2). 2) Larutan KBr dengan elektrode karbon KBr(aq) → K+(aq) + Br–(aq) Katode : 2H2O(A) + 2e– → H2(g) + 2OH–(aq) Anode : 2Br–(aq) → Br2(A) + 2e– Elektrolisis tersebut menghasilkan Br2 dan H2. 3) Lelehan KCl dengan elektrode platina KCl(A) → K+(A) + Cl–(A) Katode : K+(A) + e– → K(s) Anode : 2Cl–(A) → Cl2(g) + 2e– Elektrolisis tersebut menghasilkan gas Cl2 dan K (logam alkali). 4) Lelehan CaCl2 dengan elektrode karbon CaCl2(A) → Ca2+(A) + 2Cl–(A) Katode : Ca2+(A) + 2e– → Ca(s) Anode : 2Cl–(A) → Cl2(g) + 2e– Elektrolisis tersebut menghasilkan Ca (logam alkali tanah) dan gas klorin (Cl2). 5) larutan KCl dengan elektrode emas KCl(aq) → K+(aq) + Cl–(aq) Katode : 2H2O(A) + 2e– → H2(g) + 2OH–(aq) Anode : Au(s) → Au3+(aq) + 3e– Elektrolisis tersebut menghasilkan gas H2 dan larutan Au3+. 20. Jawaban: b Reaksi elektrolisis larutan MgCl2 dengan elektrode Pt sebagai berikut. MgCl2(aq) → Mg2+(aq) + 2Cl–(aq) Mg2+ merupakan logam aktif sehingga air yang direduksi di katode. Elektrode (Pt) bersifat inert sedangkan anion bukan sisa asam oksi sehingga Cl yang akan teroksidasi di katode. Katode : 2H2O(A) + 2e– → 2OH–(aq) + H2(g) Anode : 2Cl–(aq) → Cl2(g) + 2e– Jadi, di katode dihasilkan ion hidroksida dan gas hidrogen, sedangkan di anode dihasilkan gas klorin.

Kimia Kelas XII

25

21. Jawaban: a 1) Reaksi elektrolisis larutan KBr dengan elektrode Pt KBr(aq) → K+(aq) + Br–(aq) Katode : 2H2O(A) + 2e– → H2(g) + 2OH–(aq) Anode : 2Br–(aq) → Br2(aq) + 2e– Elektrolisis tersebut menghasilkan gas H2 di katode dan gas Br2 di anode 2) Reaksi elektrolisis larutan CuCl 2 dengan elektrode Pt Katode : Cu2+(aq) + 2e– → Cu(s) Anode : 2Cl–(aq) + 2e– → Cl2(g) Elektrolisis tersebut menghasilkan gas Cl2 di anode. 3) Reaksi elektrolisis larutan K2SO4 dengan elektrode Pt Katode : 2H2O(A) + 2e– → H2(g) + 2OH–(aq) Anode : H2O(A) → 4H+(aq) + O2(g) + 4e– Elektrolisis tersebut menghasilkan gas H2 di katode dan gas O2 di anode. 4) Reaksi elektrolisis larutan AgNO3 dengan elektrode Pt Katode : Ag+(aq) + e– → Ag(s) Anode : 2H2O(A) → 4H+(aq) + O2(g) + 4e– Elektrolisis tersebut menghasilkan endapan perak (Ag) di katode dan gas O2 di anode. 5) Reaksi elektrolisis larutan CuSO4 dengan elektrolisis Pt Katode : Cu2+(aq) + 2e– → Cu(s) Anode : 2H2O(A) + 2e– → H2(g) + 2OH–(aq) Elektrolisis tersebut menghasilkan endapan tembaga (Cu) di katode dan gas O2 di anode. 22. Jawaban: d Korosi dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu air atau uap air dan oksigen. Larutan elektrolit (asam dan garam), permukaan logam yang tidak rata, dan kontak dengan logam lain yang kurang aktif merupakan faktor-faktor yang mempercepat terjadinya korosi. Pada gambar nomor 1) pemberian air dapat mempercepat korosi. Pada gambar nomor 2), pemberian minyak tanah pada paku dapat menghambat proses korosi karena dapat mencegah paku terkena uap air dan oksigen. Pada gambar nomor 3), pemberian CaCl2 anhidrat dapat menghambat proses korosi karena CaCl2 anhidrat dapat menyerap uap air. Pada gambar nomor 4), pemberian air garam pada paku dapat mempercepat proses korosi. Air garam (larutan elektrolit) menyebabkan korosi lebih cepat terjadi daripada air. Pada gambar 5), pemberian air yang sudah dididihkan dapat memperlambat proses korosi karena kandungan oksigen pada air yang dididihkan menjadi lebih sedikit.

26

Reaksi Redoks dan Elektrokimia

23. Jawaban: e Korosi pada pipa pengalir minyak bumi yang ditanam dalam tanah dapat dicegah menggunakan perlindungan katodik. Caranya dengan menghubungkan pipa dengan logam pelindung yang mempunyai E° lebih kecil dari E° pipa (besi). Pengecatan dilakukan untuk mencegah karat pada besi yang berada di udara terbuka, misal jembatan. Plastik digunakan untuk mencegah karat pada rak piring. Oli digunakan untuk mencegah karat pada mesin. 24. Jawaban: b Korosi dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu air atau uap air dan oksigen. Larutan elektrolit (asam dan garam), permukaan logam yang tidak rata, kontak dengan logam lain yang kurang aktif merupakan faktor-faktor yang mempercepat terjadinya korosi. Pada gambar nomor I, pemberian minyak dapat mencegah terjadinya korosi pada paku. Hal ini dikarenakan minyak dapat menghambat paku terkena uap air dan oksigen. Pada gambar nomor II, pemberian zat pengelantang dapat mempercepat terjadinya korosi. Hal ini dikarenakan zat pengelantang mengoksidasi besi. Pada gambar nomor III, pemberian air yang sudah dididihkan dapat memperlama proses korosi pada paku. Hal ini dikarenakan kandungan oksigen pada air yang dididihkan menjadi sedikit. Pada gambar nomor IV, pemberian air dapat mempercepat proses korosi pada paku, namun lebih lambat dibandingkan penambahan zat pengelantang pada paku. Pada gambar nomor V, paku yang terkena udara dapat menyebabkan korosi karena paku dapat bereaksi dengan uap air dan oksigen, namun lebih lambat dibandingkan penambahan zat pengelantang pada paku. 25. Jawaban: d Korosi besi dapat dicegah dengan menghubungkannya dengan logam yang lebih mudah teroksidasi, yaitu logam yang mempunyai E° lebih kecil daripada E° besi. Logam yang mempunyai E° lebih kecil daripada E° besi adalah Mg dan Zn. 26. Jawaban: a i=2A t = 30 menit = 30 × 60 detik A Cu

r = eCu = valensi

e×i× t

w = 96.500 =

63,5 2

63,5 2

× 2 × 30 × 60 96.500

=

63,5 × 30 × 60 96.500

gram

27. Jawaban: a Elektrolisis larutan CdSO 4 dengan elektrode karbon (C). CdSO4(aq) → Cd2+(aq) + SO42–(aq) Cd2+ bukan logam aktif sehingga kation direduksi di katode. Elektrode (C) bersifat inert dan anion berasal dari sisa asam oksi maka air teroksidasi di anode. Katode : Cd2+(aq) + 2e– → Cd(s) Anode : 2H2O(A) → O2(g) + 4H+(aq) + 4e– mCd Mr Cd

nCd =

2

1

= 112 = 56 mol 1

1

ne– = 2 × nCd = 2 × 56 = 28 mol (lihat reaksi di katode) 1

1

1

1

nO = 2 × ne– = 4 × 28 = 112 mol (lihat reaksi di 2 anode) nO = 2

1 112

=

V 22,4 V 22,4

. . . (1) . . . (2)

17,7

= 59 = 0,3 mol

ne– = 2 × nNi = 2 × 0,3 mol = 0,6 mol (lihat pers. 1) 1

nCr = 3 × ne– 1

= 3 × 0,6 = 0,2 mol (lihat pers. 2) nCr =

1 1

= 2 × 0,02 = 0,01 mol Diukur pada suhu dan tekanan yang sama sehingga VCl2

=

mCr Ar Cr

mCr = nCr × Ar Cr = 0,2 × 52 = 10,4 gram Jadi, endapan krom (Cr) yang diperoleh adalah 10,4 gram. 29. Jawaban: b ne = 0,02 mol VN = 1 L 2 mN = 1,4 gram 2 Mr N2 = 28

nCl2 nN2

=

0,01 0,05

VCl =

0,01 0,05

1

28. Jawaban: b Ni2+ + 2e → Ni Cr3+ + 3e → Cr

1,4

nCl = 2 × ne– 2

VCl2

22,4

mNi A rNi

mN2

nN = A N = 28 = 0,05 mol 2 r 2 ne– = 0,02 mol

VN2

V = 112 = 0,2 L Jadi, volume oksigen yang dihasilkan di anode sebanyak 0,2 L.

nNi =

Reaksi elektrolisis leburan CaCl2 dengan elektrode karbon CaCl2(A) → Ca2+(A) + 2Cl–(A) Pada elektrolisis leburan senyawa ion dengan elektrode inert (C), kation direduksi di katode sedangkan anion dioksidasi di anode. Katode : Ca2+(aq) + 2e– → Ca(s) Anode : 2Cl–(aq) → Cl2(g) + 2e–

2

= 0,2 L = 200 mL

Jadi, volume gas klorin yang dihasilkan di anode sebanyak 200 mL. 30. Jawaban: d mL = 0,295 gram VKOH = 50 mL = 0,05 L MKOH = 0,2 M Elektrolisis larutan LSO4 dengan elektrode platina. LSO4(aq) → L2+(aq) + SO42–(aq) Katode : L2+(aq) + 2e– → L(s) Anode : 2H2O(A) → O2(g) + 4H+ + 4e– nKOH = MKOH · VKOH = 0,2 · 0,05 = 0,01 mol KOH(aq) → K+(aq) + OH–(aq) 0,01 mol

0,01 mol

nOH– = 0,01 mol Larutan KOH dapat menetralkan larutan hasil elektrolisis, sehingga nOH– = nH+ 0,01 mol = nH+ Pada reaksi di anode 1

nL = 2 ne– 1

= 2 · 0,01 = 0,005 L

Kimia Kelas XII

27

nL =

3. a.

mL A rL

0,005 =

0,295 A rL

Ar L =

0,295 0,005

E° = –1,50 V (× 3) Reduksi : Cr3+(aq) + 3e– → Cr(s) E° = –0,71 V (× 2) –––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Redoks : 2Cr3+(aq) + 3Pt(s) → 2Cr(s) + 3Pt2+(aq) E°sel = –2,21 V

= 59

Jadi, massa atom relatif (Ar) logam L adalah 59.

b.

Berdasarkan perhitungan di atas, didapatkan harga E°sel bernilai negatif (–) sehingga reaksi tidak berlangsung spontan. Al3+(aq) + Cr(s) → Al(s) + Cr3+(aq)

c.

Berdasarkan perhitungan di atas, didapatkan harga E°sel bernilai negatif (–) sehingga reaksi tidak berlangsung spontan. Pt(s) + 2Ag+(aq) → Pt2+(aq) + 2Ag(s)

B. Uraian 1. Reaksi: H2O(A) + Cl–(aq) + MnO4–(aq) → Cl2(g) + MnO2(A) + OH–(aq) H2O(A) + 2Cl–(aq) + MnO4–(aq) → Cl2(g) + MnO2(A) + OH–(aq) –1 × (2) = –2

+7

0 × (2) =0

+4

+2 (× 3) –3 (× 2)

Sehingga menjadi: H2O(A) + 6Cl–(aq) + 2MnO4–(aq) → 3Cl2(g) + 2MnO2(A) + OH–(aq) Disetarakan dengan menambah OH– dan H2O. 4H2O(A) + 6Cl–(aq) + 2MnO4–(aq) → 3Cl2(g) + 2MnO2(A) + 8OH–(aq) Jadi, koefisien a = 4, b = 6, c = 3, dan d = 8. 2. a.

–1 × (2) = –2

+2

0 × (2) =0

d.

–5 (× 2) +2 (× 5)

b.

28

Sehingga menjadi: 2MnO4–(aq) + 10Cl–(aq) → 2Mn2+(aq) + 5Cl2(g) Disetarakan dengan menambah H+ dan H2O. 2MnO 4– (aq) + 10Cl – (aq) + 16H + (aq) → 2Mn2+(aq) + 5Cl2(g) + 8H2O(A) Metode setengah reaksi Oksidasi : 2Cl–(aq) → Cl2(g) + 2e– (× 5) Reduksi : MnO 4– (aq) + 8H + (aq) + 5e – → Mn2+(aq) + 4H2O(A) (× 2) sehingga menjadi: Oksidasi : 10Cl–(aq) → 5Cl2(g) + 10e– Reduksi : 2MnO4–(aq) + 16H+(aq) + 10e– → 2Mn2+(aq) + 8H2O(A) ––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Redoks : 10Cl–(aq) + 2MnO4–(aq) + 16H+(aq) → 5Cl2(g) + 2Mn2+(aq) + 8H2O(A)

Reaksi Redoks dan Elektrokimia

Oksidasi : Cr(s) → Cr3+(aq) + 3e– E° = +0,71 V Reduksi : Al3+(aq) + 3e– → Al(s) E° = –1,66 V –––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Redoks : Al3+(aq) + Cr(s) → Al(s) + Cr3+(AQ) E°sel = –0,95 V

Oksidasi : Pt(s) → Pt2+(aq) + 2e–

E° = –1,50 V (× 1) Reduksi : 2Ag+(aq) + e– → Ag(s) E° = +0,80 V (× 2) –––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Redoks : Pt(s) + 2Ag+(aq) → Pt2+(aq) + 2Ag(s) E°sel = –0,70 V

Metode perubahan bilangan oksidasi MnO4–(aq) + 2Cl–(aq) → Mn2+(aq) + Cl2(g) +7

2Cr3+(aq) + 3Pt(s) → 2Cr(s) + 3Pt2+(aq)

Oksidasi : Pt(s) → Pt2+(aq) + 2e–

Berdasarkan perhitungan di atas, didapatkan harga E°sel bernilai negatif (–) sehingga reaksi tidak berlangsung spontan. 3Ag+(aq) + Al(s) → 3Ag(s) + Al3+(aq) Oksidasi : Al(s) → Al3+(s) + 3e– E° = +1,66 V (× 1) Reduksi : Ag+(aq) + e– → Ag(s) E° = +0,80 V (× 3) –––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Redoks : 3Ag+(aq) + Al(s) → 3Ag(s) + Al3+(aq) E°sel = +2,46 V

Berdasarkan perhitungan di atas, didapatkan harga E°sel bernilai positif (+) sehingga reaksi berlangsung spontan. Jadi, reaksi yang berlangsung spontan adalah 3Ag+(aq) + Al(s) → 3Ag(s) + Al3+(aq). 4. a.

b.

c.

Mg | Mg2+ || Ag+ | Ag E°sel = +3,17 V Ag | Ag+ || Pb2+ | Pb E°sel = –0,94 V ––––––––––––––––––––––––––––––––– + Mg | Mg2+ || Pb2+ | Pb E°sel = +2,23 V Zn | Zn2+ || Pb2+ | Pb E°sel = +0,63 V Pb | Pb2+ || Ag+ | Ag E°sel = +0,94 V ––––––––––––––––––––––––––––––––– + Zn | Zn2+ || Ag+ | Ag E°sel = +1,57 V 2+ + Mg | Mg || Pb | Pb E°sel = +2,23 V Pb | Pb2+ || Zn2+ | Zn E°sel = –0,63 V ––––––––––––––––––––––––––––––––– + Mg | Mg2+ || Zn2+ | Zn E°sel = +1,60 V

5. Perbedaan sel elektrolisis dengan sel Volta adalah pada sel elektrolisis, komponen voltmeter diganti dengan sumber arus (umumnya baterai). Larutan atau lelehan yang ingin dielektrolisis ditempatkan dalam suatu wadah. Selanjutnya, elektrode dicelupkan ke dalam larutan maupun lelehan elektrolit yang ingin dielektrolisis. Elektrode yang digunakan umumnya merupakan elektrode inert seperti grafit (C), platina (Pt), dan emas (Au). Elektrode berperan sebagai tempat berlangsungnya reaksi. Reaksi reduksi berlangsung di katode, sedangkan reaksi oksidasi berlangsung di anode. Kutub negatif sumber arus mengarah pada katode (sebab memerlukan elektron) dan kutub positif sumber arus tentunya mengarah pada anode. Akibatnya, katode bermuatan negatif dan menarik kation-kation yang akan tereduksi menjadi endapan logam. Sebaliknya, anode bermuatan positif dan menarik anion-anion yang akan teroksidasi menjadi gas. Terlihat jelas bahwa tujuan elektrolisis untuk mendapatkan endapan logam di katode dan gas di anode. 6. Elektrolisis air H2O(A) → H+(aq) + OH–(aq) Kation berupa H+ sehingga kation direduksi di katode. Anion berupa OH – sehingga anion teroksidasi di anode. Katode : + → H2(g) Anode : 4OH–(aq) → 2H2O(A) + O2(g) + 4e– Disetarakan elektronnya terlebih dahulu Katode : 4H+(aq) + 4e– → 2H2(g) Anode : 4OH–(aq) → 2H2O(A) + O2(g) + 4e– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Reaksi sel : 4H +(aq) + 4OH –(aq) → 2H 2(g) + 2H2O(A) + O2(g) 2H+(aq)

2e–

Perbandingan H2 : O2 = 2 : 1 Elektrolisis larutan MgSO4 Mg2+ adalah logam aktif sehingga air direduksi di katode. SO42– merupakan sisa asam oksi sehingga air teroksidasi di anode. MgSO4(aq) → Mg2+(aq) + SO42–(aq) Katode : 2H2O(A) + 2e– → 2OH–(aq) + H2(g) Anode : 2H2O(A) → 4H+(aq) + O2(g) + 4e– Disetarakan terlebih dahulu elektronnya Katode : 4H2O(A) + 4e– → 4OH–(aq) + 2H2(g) Anode : 2H2O(A) → 4H+(aq) + O2(g) + 4e– –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Reaksi sel : 6H2O(A) → 4OH–(aq) + 2H2(g) + 4H+(aq) + O2(g)

Perbandingan H2 : O2 = 2 : 1 Kedua elektrolisis tersebut menghasilkan zat yang sama. Hal ini karena pada elektrolisis MgSO4 yang dielektrolisis berupa larutannya sehingga yang

mengalami reduksi berupa air bukan ion Mg2+. Sementara itu, ion SO42– merupakan ion sisa asam oksi sehingga yang mengalami oksidasi berupa air (H2O). Oleh karena itu, reaksi elektrolisis air dan larutan MgSO4 menghasilkan zat yang sama. 7. wAg = 0,54 gram Ar Ag = 108 wx = 0,1 gram w Ag wX

=

e Ag eX

=

Ar Ag Valensi Ag Ar X Valensi X

0,54 0,1

=

108 1 Ar X 2

0,54 0,1

=

108 × 2 Ar X

w Ag wX

Ar X =

0,1× 108 × 2 0,54

= 40 Jadi, Ar X = 40. Jadi, massa atom relatif (Ar) logam X adalah 40. 8. i = 10 A t = 16 menit = 960 detik Reaksi elektrolisis larutan CuSO 4 dengan elektrode karbon CuSO4(aq) → Cu2+(aq) + SO42–(aq) Cu2+ bukan merupakan logam aktif sehingga kation direduksi di katode. Katode: Cu2+(aq) + 2e– → Cu(s) e=

Ar Cu Valensi Cu

w=

e×i× t 96.500

=

= 63,5 2

63,5 2 × 10 × 960 96.500

= 3,16 gram

Jadi, massa tembaga yang dapat diendapkan adalah 3,16 gram. 9. i = 2,50 A t = 20 menit = 1.200 detik Ar O = 16 i× t

2,50 × 1.200

F = 96.500 = 96.500 = 0,03 F ne– = F = 0,03 mol Reaksi elektrolisis NaNO3 dengan elektrode grafit. NaNO3(aq) → Na+(aq) + NO3–(aq) Na+ merupakan logam aktif sehingga air direduksi di katode. Elektrode (C) bersifat inert dan anion berasal dari sisa asam oksi sehingga air teroksidasi di anode. Kimia Kelas XII

29

Katode : 2H2O(A) + 2e– → 2OH–(aq) + H2(g) Anode : 2H2O(A) → 4H+(aq) + O2(g) + 4e– 1

1

nO = 4 × ne– = 4 × 0,03 mol = 0,0075 mol 2 mO2

nO = M O 2 r 2 mO = nO × Mr O2 = 0,0075 × 32 = 0,24 gram 2

2

Jadi, massa gas O2 yang terbentuk di anode adalah 0,24 gram. 10. wsm = 30 gram i = 2,4 ampere t = 24.125 detik

30

Reaksi Redoks dan Elektrokimia

eSm =

Ar Sm muatan Sm

wsm =

eSm × 2,4 × 24.125 96.500

30 =

155 n

150

= n

× 2,4 × 24.125 96.500

96.500 = 5 × 2,4 × 24.125 n

289.500

n = 96.500 = 3 Jadi, muatan Sm = +3 dan simbol Sm adalah Sm3+.

3)

A. Pilihan Ganda 1. Jawaban: b Massa CH3COOH = 24% massa larutan cuka. Dimisalkan massa larutan = 100 gram

15

Massa NaCl = 100 · 100 gram = 15 gram Massa air = 100 gram – 15 gram = 85 gram

24

Massa CH3COOH = 100 · 100 gram = 24 gram Massa pelarut (air) = 100 gram – 24 gram = 76 gram Mr CH3COOH = 60 m=

m Mr

24

·

1.000 p

XNaCl = = 4)

1.000

= 60 · 76 = 5,26 Jadi, molalitas larutan sebesar 5,26 m.

4

= 2)

= 5)

nurea nurea + nair

20 60

+

80 18

=

60 180

+

800 180

=

60 180 860 180

= 0,069

30 180

+

70 18

20 120

20 120

30 180

+

700 180

=

= 0,052

+

80 18

=

60 360 60 1.600 + 360 360

=

60 360 1.660 360

= 0,036

Massa CH3COOH = 100 · 100 gram = 25 gram Massa air = 100 gram – 25 gram = 75 gram

= 30 180

60 234 1.165 234

Larutan CH3COOH 25% Dimisalkan massa larutan = 100 gram

=

nglukosa + nair

=

=

nMgSO4 + nair

3

nglukosa

30 180

60 234 1.105 + 234

nMgSO4

XCH COOH =

30

Massa glukosa = 100 · 100 gram = 30 gram Massa air = 100 gram – 30 gram = 70 gram

=

60 234

25

Larutan glukosa 30% (Mr glukosa = 180) Dimisalkan massa larutan = 100 gram

Xglukosa =

=

Larutan MgSO4 20% Dimisalkan massa larutan = 100 gram

XMgSO =

20

60 180

15 58,5 15 85 + 18 58,5

20

Massa urea = 100 · 100 gram = 20 gram Massa air = 100 gram – 20 gram = 80 gram

20 60

nNaCl nNaCl + nair

Massa MgSO4 = 100 · 100 gram = 20 gram Massa air = 100 gram – 20 gram = 80 gram

2. Jawaban: e 1) Larutan urea 20% Dimisalkan massa larutan = 100 gram

Xurea =

Larutan NaCl 15% Dimisalkan massa larutan = 100 gram

30 180 730 180

= 0,041

nCH3 COOH

nCH3 COOH + nair 25 60

25 60

75 180

+

75 18

75 180

+

750 180

=

75 180 825 180

= 0,091

Jadi, faksi mol terbesar dimiliki oleh larutan CH3COOH 25%.

Kimia Kelas XII

31

3. Jawaban: d Dimisalkan massa larutan = 100 gram 18 100

Massa glukosa =

0,98 =

· 100 gram = 18 gram

0,98 =

Massa air = 100 gram – 18 gram = 82 gram Mr glukosa = 180 Xpel =

nair

=

82 18

nair + nglukosa

82 18

+

=

18 180

820 180

820 180

+

18 180

=

820 180 838 180

820

= 838

P = Xpel · P° 820

= 838 · 760 mmHg = 743,67 mmHg ≈ 743,7 mmHg Jadi, tekanan uap larutan glukosa 18% pada suhu 100°C sebesar 743,7 mmHg. 4. Jawaban: d mA = 15 gram mair = 90 gram P = 29,268 mmHg P° = 30 mmHg P = Xpel · P° 29,268 Xpel = P = 30 = 0,9756 P°

Xpel = 0,9756 = 0,9756 = 0,9756 =

nair nair + nA 90 18

90 18

+

15 x

5 5+

15 x

5x 5x + 15

5x = 0,9756(5x + 15) 5x = 4,878x + 14,634 5x – 4,878x = 14,634 0,122x = 14,634 x = 119,951 ≈ 120 Jadi, massa molekul relatif zat A adalah 120. 5. Jawaban: c P = 29,41 mmHg P° = 30 mmHg mair = 90 gram mglukosa = 180 mair = 18 P = Xpel · P° 29,41 = Xpel · 30 Xpel =

29,41 30

= 0,98

Xpel =

32

nair nair + nglukosa

Ulangan Tengah Semester 1

90 18

0,98 =

90 18

+

900 180

x 180

900 180

+

x 180

900 900 + x

0,98(900 + x) = 900 882 + 0,98x = 900 0,98x = 900 – 882 0,98x = 18 x = 18,37 ≈ 18 gram Jadi, massa glukosa yang dilarutkan sebesar 18 gram. 6. Jawaban: d P° = 105 mmHg Dimisalkan massa larutan = 100 gram Massa NaOH =

10 100

· 100 gram

= 10 gram Massa air = 100 gram – 10 gram = 90 gram NaOH merupakan elektrolit kuat sehingga i = n = 2. Mr NaOH = 40 Mr air = 18 nNaOH = nair =

mNaOH Mr NaOH

mair Mr air



10

= 40 = 0,25 mol

90

= 18 = 5 mol n

×i



∆P = P° ·  n NaOH   NaOH × i + nair  = 105

 0,25 × 2   0,25 × 2 + 5   

0,5

= 105 × 5,5 = 9,5 mmHg P = P° – ∆P = 105 mmHg – 9,5 mmHg = 95,5 mmHg Jadi, tekanan uap larutan NaOH 10% sebesar 95,5 mmHg. 7. Jawaban: d Zat terlarut dalam larutan dapat memengaruhi sifat koligatif larutan tersebut. Misalnya tekanan uap jenuh larutan. Semakin banyak zat terlarut yang ditambahkan, semakin besar penurunan tekanan uap jenuh larutan. Dengan demikian, tekanan uap jenuh larutan yang paling kecil dimiliki oleh larutan dengan zat terlarut paling banyak. Larutan yang memiliki tekanan uap jenuh larutan paling kecil adalah gambar II.

8. Jawaban: b m = 12 gram p = 500 gram Mr MgSO4 = 120 Kb = 0,52°C m–1 Larutan MgSO4 merupakan elektrolit kuat sehingga i=n=2 m=

m Mr

·

1.000 p

12

1.000

= 120 · 500 = 0,2 m ∆Tf = Kb · m · i = 0,52 · 0,2 · 2 = 0,208°C Jadi, penurunan titik didih larutan MgSO4 adalah 0,208°C. 9. Jawaban: a m = 15,5 gram p = 500 gram Kf = 1,86°C m–1 Mr etilen glikol = 62 m=

m Mr

·

1.000 p

15,5

1.000

= 62 · 500 = 0,5 m ∆Tf = Kf · m = 1,86 · 0,5 = 0,93°C Titik beku larutan etilen glikol = 0°C – 0,93°C = –0,93°C Jadi, titik beku larutan etilen glikol adalah –0,93°C. 10. Jawaban: b m = 75,6 gram p = 800 gram Tf = –2,43°C Kf = 1,8°C m–1 α = 0,4 ∆Tf = 0 – (–2,43°C) = 2,43°C Asam oksalat merupakan elektrolit lemah sehingga i = 1 + α(n – 1) = 1 + 0,4(3 – 1) = 1 + 0,4(2) = 1 + 0,8 = 1,8 ∆Tf = Kf · m · i 2,43 = 1,8 · m · 1,8 2,43 = m · 3,24 m = 0,75 m m= 0,75 =

m Mr

·

75,6 Mr

Mr = 126

1.000 p

1.000

· 800

Mr H2C2O4 · XH2O = (2 · Ar H) + (2 · Ar C) + (4 · Ar O) + (X · Mr H2O) 126 = (2 · 1) + (2 · 12) + (4 · 16) + (X((2 · 1) + 16)) 126 = 2 + 24 + 64 + 18X 126 = 90 + 18X 18X = 36 X=2 Jadi, rumus kristal asam oksalat adalah H2C2O4 · 2H2O. 11. Jawaban: c m = 75 gram p = 500 gram Kb = 0,52°C m–1 ∆Tb = Kb · m 0,52 = 0,52 · m m=1 m=

m Mr

·

1=

75 Mr

· 500

1.000 p

1.000

Mr = 150 Mr (CH2O)n = n · Mr CH2O 150 = n((1 · Ar C) + (2 · Ar H) + (1 · Ar O)) 150 = n((1 · 12) + (2 · 1) + (1 · 16)) 150 = n(12 + 2 + 16) 150 = 30n n=5 Jadi, rumus molekul zat tersebut adalah (CH2O)5 = C5H10O5 (pentosa). 12. Jawaban: d Mr gula = 342 p = 500 gram Tb = 100,1°C Kb = 0,52°C m–1 ∆Tb = 100,1°C – 100°C = 0,1°C ∆Tb = Kb · m ∆Tb = Kb ·

m Mr

· m

1.000 p

1.000

0,1 = 0,52 · 342 · 500 m = 32,88 gram Jadi, massa gula yang dilarutkan adalah 32,88 gram. 13. Jawaban: a murea = 0,4 m mKCl = 0,2 m Tf urea = –0,37°C ∆Tf urea = 0°C – (–0,37°C) = 0,37°C

Kimia Kelas XII

33

KCl merupakan elektrolit kuat sehingga i = n = 2. Kf urea = Kf KCl ∆Tf urea murea

0,37 0,4

=

∆Tf KCl mKCl · i

=

∆Tf KCl 0,2 · 2

m =

60

1

∆Tf larutan 2 = 2 ∆Tf larutan 1 = 2 × 1,5 = 0,75 Kf larutan 1 = Kf larutan 2

∆Tf larutan 1 m Mr

·

1.000 p

1,5 20 60

·

1.000 800

= = =

∆Tf larutan 2 m2

∆Tf larutan 2 m Mr

·

1.000 p

0,75 x 60

1.000

· 1.200

54

3,6 = x

54

x = 3,6 = 15 gram Jadi, massa zat nonelektrolit yang dilarutkan dalam 1,2 kg air sebesar 15 gram. 15. Jawaban: d Penyerapan air oleh akar tanaman terjadi karena air bergerak berdasarkan perbedaan tekanan antara lingkungan koloid dalam tanah dan sekitar akar tanaman. Konsentrasi koloid dalam tanah lebih tinggi daripada konsentrasi di daerah sekitar akar sehingga air mineral mengalir ke daerah sekitar akar. Air akan masuk ke dalam akar akibat adanya daya tarik ke atas sebagai hasil proses transpirasi. Garam yang ditaburkan pada lintah akan menyebabkan air dalam tubuh lintah keluar karena perbedaan konsentrasi garam (konsentrasi garam di luar lebih tinggi). Kedua peristiwa tersebut merupakan contoh peristiwa akibat tekanan osmotik. Penambahan garam dalam pembuatan es puter dan penambahan etilen glikol ke dalam radiator mobil merupakan contoh peristiwa penurunan titik beku larutan. 16. Jawaban: c m = 12 gram p = 100 gram n=2 Tf = –5,58°C Kf = 1,86°C m–1

34

Ulangan Tengah Semester 1

·

1.000 p 1.000 100

=2m

14. Jawaban: b ∆Tf larutan 1 = 1,5

∆Tf larutan 1 m1

m Mr

= 12 ·

∆Tf KCl = 0,37°C ∆Tf = 0°C – 0,37°C = –0,37°C

1

∆Tf = 0 – (–5,58°C) = 5,58°C

∆Tf = Kf · m · i 5,58 = 1,86 · 2 · i 5,58 = 3,72i i = 1,5 i = 1 + α(n – 1) 1,5 = 1 + α(2 – 1) 1,5 = 1 + α α = 0,5 Jadi, derajat ionisasi elektrolit tersebut adalah 0,5. 17. Jawaban: b m = 2,7 gram p = 150 gram n=2 Tb = 100,2°C α = 80% = 0,8 Kb = 0,52°C m–1 ∆Tb = 100,2°C – 100°C = 0,2°C i = 1 + α(n – 1) = 1 + 0,8(2 – 1) = 1 + 0,8 = 1,8 ∆Tb = Kb · m · i m

1.000 ·i p 1.000 2,7 · 150 Mr

∆Tb = Kb · M · r

0,2 = 0,52 ·

· 1,8

Mr = 84,24 Mr M(OH)2 = (1 · Ar M) + (2 · Ar O) + (2 · Ar H) 84,24 = (1 · Ar M) + (2 · 16) + (2 · 1) 84,24 = Ar M + 32 + 2 84,24 = Ar M + 34 Ar M = 50,24 Jadi, massa atom relatif logam pembentuk basa tersebut adalah 50,24. 18. Jawaban: b ρ = 1,04 gram/mL V = 100 mL Tf = –3,44°C Mr = 60 K f = 1,86°C kg/mol m

ρ = V

m

1,04 gram/mL = 100 mL m = 104 gram Massa larutan urea = 104 gram Dimisalkan massa urea = a gram Massa air = 104 gram – a gram = (104 – a) gram ∆Tf = 0°C – (–3,44°C) = 3,44°C ∆Tb = Kf · m m Mr

∆Tf = Kf ·

·

1.000 p

1.000 3,44 = 1,86 · a ·

104 − a

60

1.860a = 21.465,6 – 206,4a 2.066,4a = 21.465,6 a = 10,4 gram % massa urea = =

murea mtotal

× 100%

10,4 gram 104 gram

× 100%

= 10% Jadi, persen massa urea adalah 10%. 19. Jawaban: e V = 200 mL MMgCl = 0,2 M 2 Mr urea = 60 Murea · R · T = MMgCl · R · T · i (suhu dan tekanan sama) 2 Murea = MMgCl · i 2

m Mr

·

m 60

1.000 V

= MMgCl · i 2

20. Jawaban: b πurea : πglukosa = Murea · R · T : Mglukosa · R · T (R dan T sama) = Murea : Mglukosa murea Mr urea

=

2 60

·

·

1.000 Vurea

1.000 500

4

36

1

1

:

mglukosa

1.000

: M glukosa · V r glukosa

9 180

22. Jawaban: b Reaksi: HNO3(aq) + H2S(g) → S(s) + NO(g) + H2O(A) Langkah 1: Biloks N = +5 menjadi +2 Biloks S = –2 menjadi 0 Langkah 2: HNO3(aq) + H2S(g) → S(s) + NO(g) + H2O(A) +5

1.000

· 250

= 60 : 180 = 15 : 5 =1:3 Jadi, perbandingan tekanan osmotik antara larutan A dan larutan B adalah 1 : 3.

–2 +2

0

+2

–3

Langkah 3: HNO3(aq) + H2S(g) → S(s) + NO(g) + H2O(A) +5

1.000

· 200 = 0,2 · 3 m = 7,2 gram Jadi, massa urea yang diperlukan sebesar 7,2 gram.

=

21. Jawaban: d Pada senyawa MnO2 Biloks MnO2 = (1 × biloks Mn) + (2 × biloks O) 0 = (1 × biloks Mn) + (2 × (–2)) 0 = biloks Mn + (–4) Biloks Mn = +4 Pada senyawa K2MnO4 Biloks K2MnO4 = (2 × biloks K) + (1 × biloks Mn) + (4 × biloks O) 0 = (2 × (+1)) + (1 × biloks Mn) + (4 × (–2)) 0 = 2 + biloks Mn + (–8) 0 = biloks Mn + (–6) Biloks Mn = +6 Biloks Mn semula +4 berubah menjadi +6 sehingga biloks Mn bertambah 2.

–2

0

+2

+2(×3) –3(×2)

Dengan demikian, menjadi: 2HNO3(aq) + 3H2S(g) → 3S(s) + 2NO(g) + H2O(A) Langkah 4: 2HNO3(aq) + 3H2S(g) → 3S(s) + 2NO(g) + 4H2O(A) nhidrogen sulfida : nasam nitrat = 3 : 2 Banyak hidrogen sulfida yang dapat dioksidasi oleh 1 mol asam nitrat 3

= 2 × nasam nitrat 3

= 2 × 1 mol = 1,5 mol Jadi, 1 mol asam nitrat dapat mengoksidasi 1,5 mol hidrogen sulfida. 23. Jawaban: d Reaksi: Cr2O72–(aq) + H+(aq) + Cl–(aq) → Cr3+(aq) + H2O(A) + Cl2(g)

Kimia Kelas XII

35

Langkah 1: Biloks Cl = –1 menjadi 0 Biloks Cr = +6 menjadi +3 Langkah 2: Cr2O72–(aq) + H+(aq) + 2Cl–(aq) → 2Cr3+(aq) + H2O(A) + Cl2(g) Langkah 3: Cr2O72–(aq) + H+(aq) + 2Cl–(aq) → 2Cr3+(aq) + H2O(A) + Cl2(g) 2 × (+6) = +12

2 × (–1) = –2

2 × (+3) = +6

2×0 =0

–6 +2

Langkah 4: Cr2O72–(aq) + H+(aq) + 2Cl–(aq) → 2Cr3+(aq) + H2O(A) + Cl2(g) +12

–2

+6

5)

25. Jawaban: d Reaksi redoks adalah reaksi yang disertai dengan perubahan bilangan oksidasi. Perubahan bilangan oksidasi ini meliputi penurunan bilangan oksidasi (reaksi reduksi) dan kenaikan bilangan oksidasi (reaksi oksidasi). 1) NaO H + H C l → N a C l + H 2 O +1 –2 +1

0

+2(×3)

Sehingga menjadi Cr2O72–(aq) + H+(aq) + 6Cl–(aq) → 2Cr3+(aq) + H2O(A) + 3Cl2(g) Langkah 5: Cr2O72–(aq) + 14H+(aq) + 6Cl–(aq) → 2Cr3+(aq) + 7H2O(A) + 3Cl2(g) Jadi, koefisien a = 1, b = 14, dan c = 6. 24. Jawaban: e 1) CrO42– Biloks CrO42– = –2 Biloks CrO42– = (1 × biloks Cr) + (4 × biloks O) –2 = (1 × biloks Cr) + (4 × (–2)) –2 = (biloks Cr) + (–8) Biloks Cr = +6 2) Fe(CN)63– Biloks Fe(CN)63– = –3 Biloks CN– = –1 Biloks Fe(CN)63– = (1 × biloks Fe) + (6 × biloks CN)

–3 = (1 × biloks Fe) + (6 × (–1)) –3 = biloks Fe + (–6) Biloks Fe = +3

4)

MnO4– Biloks MnO4– = –1 Biloks MnO4– = (1 × biloks Mn) + (4 × biloks O) –1 = (1 × biloks Mn) + (4 × (–2)) –1 = biloks Mn + (–8) Biloks Mn = +7 Cr2O72– Biloks Cr2O72– = –2 Biloks Cr2O72– = (2 × biloks Cr) + (7 × biloks O) –2 = (2 × biloks Cr) + (7 × (–2)) –2 = biloks Cr + (–14) +12

Biloks Cr = 2 36

+1 –1

+1 –1

+1 –2

Reaksi di atas bukan reaksi redoks.

–6(×1)

3)

SbO43– Biloks SbO43– = –3 Biloks SbO43– = (1 × biloks Sb) + (4 × biloks O) –3 = (1 × biloks Sb) + (4 × (–2)) –3 = biloks Sb + (–8) Biloks Sb = +5

= +6

Ulangan Tengah Semester 1

2)

AgNO3 + NaCl → AgCl + NaNO3 +1 +5 –2

+1 –1

+1 –1

+1 +5 –2

Reaksi di atas bukan reaksi redoks. 3)

Na2CO3 + H2SO4 → Na2SO4 + H2 + CO2 +1 +4 –2

+1 +6 –2

+1 +6 –2

0

+4 –2

Reduksi

Reaksi di atas merupakan reaksi reduksi. 4)

Fe2O3 + 2Al → Al2O3 + 2Fe +3

–2

0

+3 –2

0

Oksidasi Reduksi

Reaksi di atas merupakan reaksi redoks. 5)

Pb(NO3)2 + 2Kl → PbI2 + 2KNO3 +2 +5 –2

+1 –1

+2 –1

+1 +5 –2

Reaksi di atas bukan reaksi redoks. 26. Jawaban: a Dalam deret Volta, logam Zn berada di sebelah kiri logam Ag. Oleh karena itu, Zn bertindak sebagai reduktor sehingga mengalami okidasi di anode. Sementara itu, Ag berada di sebelah kanan Zn dan bertindak sebagai oksidator sehingga mengalami reduksi di katode. Reaksi yang terjadi di elektrode sebagai berikut.

Reduksi: 2Ag+(aq) + 2e– → 2Ag(s) E° = +0,80 V (×2) E° = +0,76 V (×1) Oksidasi: Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e– ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Zn(s) + 2Ag+(aq) → Zn2+(aq) + 2Ag(s) E°sel = +1,56 V

27. Jawaban: b Oksidasi: Ca(s) → Ca2+(aq) + 2e– E° = +2,84 V Reduksi: Zn2+(aq) + 2e– → Zn(s) E° = –0,76 V ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Redoks: Ca(s) + Zn2+(aq) → Ca2+(aq) + Zn(s) E°sel = +2,08 V

28. Jawaban: c a.

1 2

Fe3+(aq) + Cl–(aq) → Fe2+(aq) +

Cl2(g)

1 Cl (g) + e– E° = –1,36 V 2 2

Oksidasi: Cl–(aq) →

3)

+ e– → Fe2+(aq) E° = +0,77V Reduksi: –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Fe3+(aq)

Redoks:

Fe3+(aq)

+

Cl–(aq)



Fe2+(aq)

Oksidasi: Fe(s) → Fe2+(aq) + 2e– Reduksi: Cu2+(aq) + 2e– → Cu(s)

1 + Cl2(g) E°sel = –0,59 V 2

b.

1 → Fe2+(aq) + 2

1 Oksidasi: F–(aq) → F2(g) + e– 2

Redoks: Fe(s) + Cu2+(aq) → Fe2+(aq) + Cu(s) E°sel = +0,75 V

F2(g)

E° = –2,87 V

Reduksi: Fe3+(aq) + e– → Fe2+(aq) E° = +0,77V –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 1 Redoks: Fe3+(aq) + F–(aq) → Fe2+(aq) + F2(g) E°sel = –2,10 V

4)

2

1

Fe3+(aq) + l–(aq) → Fe2+(aq) + 2 l2(s) Oksidasi: I–(aq) →

1 I (s) + e– 2 2

E° = –0,54 V

Reduksi: Fe3+(aq) + e– → Fe2+(aq) E° = +0,77V –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 1 Redoks: Fe3+(aq) + I–(aq) → Fe2+(aq) + I2(s) E°sel = +0,23 V 2

Reaksi di atas dapat berlangsung karena E°sel bernilai positif (+). d.

1

Fe3+(aq) + Br–(aq) → Fe2+(aq) + 2 Br2(A) Oksidasi: Br–(aq) →

1 Br2(A) + e– E° 2 e– → Fe2+(aq) E°

= –1,07 V

= +0,77V Reduksi: Fe3+(aq) + –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 1 Redoks: Fe3+(aq) + Br–(aq) → Fe2+(aq) + 2 Br2(A) E°sel = –0,30 V

Reaksi di atas tidak dapat berlangsung karena E°sel bernilai negatif (–). e.

1

1

Br–(aq) + 2 I2(s) → 2 Br2(A) + I–(aq) Oksidasi: Br–(aq) →

1 2

Br2(A) + e–

E° = –1,07 V

1

E° = +0,54V Reduksi: 2 l2(s) + e– → I–(aq) –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Redoks: Br–(aq) +

1 l (s) 2 2



1 2

Br2(A) + I–(aq) E°sel = –0,53 V

Reaksi di atas tidak dapat berlangsung karena E°sel bernilai negatif (–). 29. Jawaban: a 1) Fe | Fe2+ || Zn2+ | Zn Oksidasi: Fe(s) → Fe2+(aq) + 2e– Reduksi: Zn2+(aq) + 2e– → Zn(s)

E° = +0,41 V E° = –0,76 V

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

Redoks: Fe(s) + Zn2+(aq) → Fe2+(aq) + Zn(s) E°sel = –0,35 V

Berdasarkan perhitungan di atas didapatkan harga E°sel bernilai negatif (–) sehingga reaksi tidak dapat berlangsung spontan. 2)

Zn | Zn2+ || Cu2+ | Cu Oksidasi: Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e– Reduksi: Cu2+(aq) + 2e– → Cu(s)

E° = +0,76 V E° = +0,34 V

Berdasarkan perhitungan di atas didapatkan harga E°sel bernilai positif (+) sehingga reaksi berlangsung spontan. Cu | Cu2+ || Ag+ | Ag Oksidasi: Cu(s) → Cu2+(aq) + 2e– E° = –0,34 V (×1) Reduksi: Ag+(aq) + e– → Ag(s) E° = +0,80 V (×2) –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Redoks: Cu(s) + 2Ag+(aq) → Cu2+(aq) + 2Ag(s) E°sel = +0,46 V

Reaksi di atas tidak dapat berlangsung karena E°sel bernilai negatif (–). c.

E° = +0,41 V E° = +0,34 V

–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– +

Reaksi di atas tidak dapat berlangsung karena E°sel bernilai negatif (–). Fe3+(aq) + F–(aq)

Berdasarkan perhitungan di atas didapatkan harga E°sel bernilai positif (+) sehingga reaksi berlangsung spontan. Fe | Fe2+ || Cu2+ | Cu

5)

Berdasarkan perhitungan di atas didapatkan harga E°sel bernilai positif (+) sehingga reaksi berlangsung spontan. Fe | Fe2+ || Ag+ | Ag Oksidasi: Fe(s) → Fe2+(aq) + 2e– E° = +0,41 V (×1) Reduksi: Ag+(aq) + e– → Ag(s) E° = +0,80 V (×2) –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Redoks: Fe(s) + 2Ag+(aq) → Fe2+(aq) + 2Ag(s) E°sel = +1,21 V

Berdasarkan perhitungan di atas didapatkan harga E°sel bernilai positif (+) sehingga reaksi berlangsung spontan. 30. Jawaban: d Berdasarkan gambar rangkaian tersebut maka elektron mengalir dari Mg (anode) ke Cu (katode). Penulisan diagram sel dengan cara sebagai berikut. anode | ion || ion | katode Jadi, diagram sel yang tepat untuk rangkaian tersebut: Mg | Mg2+ || Cu2+ | Cu. 31. Jawaban: b Elektrolisis air garam (larutan garam dapur) sebagai berikut. NaCl(aq) → Na+(aq) + Cl–(aq) Katode : 2H2O(A) + 2e– → 2OH–(aq) + H2(g) Anode : 2Cl–(aq) → Cl2(g) + 2e– Jadi, gas yang dihasilkan di katode adalah H2 (hidrogen), sedangkan di anode adalah Cl2 (klorin). 32. Jawaban: b Elektrolisis larutan tembaga(II) sulfat dengan elektrode karbon sebagai berikut. CuSO4(aq) → Cu2+(aq) + SO42–(aq) Katode : Cu2+(aq) + 2e– → Cu(s) Anode : 2H2O(A) → 4H+(aq) + O2(g) + 4e– Endapan berwarna kemerahan yang terbentuk pada salah satu elektrode (katode) adalah tembaga(I) oksida (Cu2O). Tembaga(I) oksida terbentuk jika endapan tembaga telah teroksidasi.

–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– +

Redoks: Zn(s) + Cu2+(aq) → Zn2+(aq) + Cu(s) E°sel = +1,10 V

Kimia Kelas XII

37

33. Jawaban: e Reaksi elektrolisis leburan ZnCl2 sebagai berikut. ZnCl2(A) → Zn2+(A) + 2Cl–(A) Katode (y) : Zn2+(A) + 2e– → Zn(s) Anode (x) : 2Cl–(A) → Cl2(g) + 2e– Kation (ion positif) berupa Zn2+ akan mengalami reaksi reduksi di katode (elektrode negatif) dengan menangkap elektron, sedangkan anion (ion negatif) berupa Cl– akan mengalami reaksi oksidasi di anode (elektrode positif) dengan melepaskan elektron. Kation akan bergerak menuju ke katode dan anion akan bergerak menuju ke anode. 34. Jawaban: d WAg = 3,156 gram Elektrolisis larutan AgNO3 dan CuSO4 disusun secara seri sehingga: =

Ar Ag valensi Ag Ar Cu valensi Cu

3,156 WCu

=

108 1 63,5 2

3,156 WCu

=

108 × 2 63,5

WAg WCu

WCu = =

= 0,93 gram

35. Jawaban: e Muatan listrik = 965 coulomb muatan listrik 96.500

965

= 96.500 = 0,01 mol Reaksi elektrolisis larutan NaOH. NaOH(aq) → Na+(aq) + OH–(aq) Na+ merupakan logam aktif, sehingga air yang direduksi di katode. Anion yang berupa OH – teroksidasi di anode. Katode: 2H2O(A) + 2e– → 2OH–(aq) + H2(g) Anode: 4OH–(aq) → 2H2O(A) + O2(g) + 4e– nOH– = ne– = 0,01 mol [OH–] =

nOH− V

=

0,01mol 2L

= 0,005 M = 5 · 10–3 M

pOH = –log [OH–] = –log 5 · 10–3 = 3 – log 5 pH = 14 – pOH = 14 – (3 – log 5) = 11 + log 5 Jadi, pH larutan menjadi 11 + log 5.

38

e×i× t

W = 96.500 =

108 × 2 × 18.000 96.500

= 40,29 gram Jadi, massa logam perak sebesar 40,29 gram. 37. Jawaban: b Besi akan berkarat jika teroksidasi. Agar tidak teroksidasi, besi dapat dilapisi dengan bahan yang lebih mudah teroksidasi daripada besi. Bahan yang dimaksud adalah Mg. Mg memiliki potensial reduksi standar yang paling negatif sehingga paling mudah teroksidasi.

39. Jawaban: b

Jadi, massa endapan Cu pada katode adalah 0,93 gram.

ne– =

108

e = 1 = 108 t = 5 jam = 18.000 detik

38. Jawaban: a Logam yang dapat mencegah korosi pipa besi yang ditanam di dalam tanah adalah logam magnesium. Magnesium merupakan logam yang jauh lebih reaktif daripada besi. Jika logam magnesium dikontakkan dengan besi, magnesium tersebut akan berkarat, tetapi besi tidak berkarat.

3,156 × 63,5 108 × 2

200,406 216

36. Jawaban: c

Ulangan Tengah Semester 1

e=

63,5 2

= 31,75

i = 5 ampere t = 30 menit = 30 × 60 = 1.800 detik e×i× t

W = 96.500 =

31,75 × 5 × 1.800 96.500

= 2,96 gram

Jadi, massa logam Cu di katode sebanyak 2,96 gram. 40. Jawaban: d WZn = 3,05 gram i =5A A Zn

r e = valensi = Zn

65,4 2

= 32,7

e×i× t

WZn = 96.500 3,05 =

32,7 × 5 × t 96.500

t = 96.500 × 3,05 3,27 × 5

= 18.002 detik = 300 menit 2 detik Jadi, waktu yang diperlukan untuk elektrolisis logam besi adalah 300 menit 2 detik.

4. ∆Tf = Tf

B. Uraian 1. m = 2,3 gram p = 50 gram ∆Tf = m × Kf m Mr

0 – Tf =

0 – (–0,9) = 0,9 =

×

Tf = –0,9°C Kf = 1,86°C mol–1 1.000 p

2,3 Mr

×

× Kf

1.000 50

× 1,86

4.278 50 Mr

45 Mr = 4.278 Mr = 95 Jadi, berat molekul zat nonelektrolit X adalah 95. 2. m = 3 gram Mr = 60 p = ρ · V = 1 g/mL · 100 mL = 100 gram Kb = 0,52°C mol–1 ∆Tb = m · Kb =

m Mr

·

3

1.000 p

· Kb

1.000

= 60 · 100 · 0,52 = 0,26 ∆Tb = (Tb + 100)°C Tb = 100 + ∆Tb = 100 + 0,26 = 100,26°C Jadi, larutan urea mendidih pada suhu 100,26°C. 3. m = 9,5 gram V = 500 mL Mr = 95 α = 0,9 T = 25°C = 298 K Asam oksalat merupakan elektrolit lemah sehingga i = 1 + (n – 1)α = 1 + (3 – 1)0,9 = 1 + 2 · 0,9 = 1 + 1,8 = 2,8 M= =

m Mr 9,5 95

· ·

1.000 V 1.000 500

= 0,2 π =M·R·T·i = 0,2 · 0,082 · 298 · 2,8 = 13,68 atm Jadi, tekanan osmotik 9,5 gram MgCl 2 yang dilarutkan dalam air sehingga volumenya menjadi 500 mL pada suhu 25°C adalah 13,68 atm.

pelarut

– Tf

larutan

= (5,51 – 2,81)°C = 2,7°C ∆Tf = m · Kf 2,7 = m · 5,12 m = 0,527 molal Molalitas larutan merupakan penjumlahan molalitas tiap-tiap penyusunnya sehingga diperoleh: m = mnaftalena + mantrasena Misal: massa naftalena = x gram massa antrasena = (1,6 – x) gram Mr naftalena = 128 Mr antrasena = 178 m = mnaftalena + mantrasena mnaftalena r naftalena

= (M

·

1.000 p

mantrasena r antrasena

) + (M

·

1.000 p

)

 1,6 − x 1.000 

 · · +  m =  20  20   178  128 0,527 = 0,391x + (0,281(1,6 – x)) 0,527 = 0,391x + 0,4496 – 0,281x 0,11x = 0,0774 x = 0,704 gram Massa naftalena = x = 0,704 gram Massa antrasena = 1,6 – 0,704 = 0,896 gram x

1.000

0,704

% naptalena = 1,6 × 100% = 44% % antrasena = (100 – 44)% = 56% Jadi, komposisi naftalena adalah 44% dan komposisi antrasena adalah 56%. 5. Langkah 1 Oksidasi: SO2 → HSO4– Reduksi: Cr2O72– → Cr3+ Langkah 2 Oksidasi: SO2 + 2H2O → HSO4– + 3H+ Reduksi: Cr2O72– + 14H+ → 2Cr3+ + 7H2O Langkah 3 Oksidasi: SO2 + 2H2O → HSO4– + 3H+ + 2e– (×3) Reduksi: Cr2O72– + 14H+ + 6e– → 2Cr3+ + 7H2O (× 1) sehingga menjadi: Oksidasi: 3SO2 + 6H2O → 3HSO4– + 9H+ + 6e– Reduksi: Cr2O72– + 14H+ + 6e– → 2Cr3+ + 7H2O ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 3SO2 + Cr2O72– + 5H+ → 3HSO4– + 2Cr3+ + H2O Perbandingan mol ion SO2 dan Cr2O72– adalah 3 : 1 sehingga 1 mol Cr2O72– dapat mengoksidasi 3 mol SO2.

Kimia Kelas XII

39

Setelah mempelajari bab ini, peserta didik mampu: 1. menjelaskan kelimpahan, sifat-sifat, pembuatan, kegunaan, dan dampak penggunaan unsur-unsur golongan utama; 2. menjelaskan kelimpahan, sifat-sifat, pembuatan, kegunaan, dan dampak penggunaan unsur-unsur periode tiga; 3. menjelaskan kelimpahan, sifat-sifat, pembuatan, kegunaan, dan dampak penggunaan unsur-unsur transisi periode empat. Berdasarkan pengetahuan dan keterampilan yang dikuasai, peserta didik: 1. menyadari dan mensyukuri adanya keragaman unsur-unsur kimia di alam dan dalam kehidupan sehari-hari sebagai bukti kebesaran Tuhan Yang Maha Esa; 2. menunjukkan perilaku ilmiah, jujur, bertanggung jawab, dan menghargai pendapat orang lain dalam kegiatan sehari-hari.

Kimia Unsur

Unsur-Unsur Golongan Utama



• • • •



Mendiskusikan mengenai golongan, sifat, dan kegunaan unsur timah setelah mengamati video. Melakukan studi literatur mengenai kelimpahan unsur-unsur di Indonesia. Mengamati nyala api unsur-unsur alkali dan alkali tanah melalui kegiatan praktikum. Mengamati reaksi pengendapan senyawa logam alkali tanah melalui kegiatan praktikum. Mengamati daya oksidasi unsurunsur halogen dan daya reduksi ion halida melalui kegiatan praktikum. Melakukan studi literatur mengenai sifat fisik dan sifat kimia unsurunsur gas mulia.

• • • • • • •

40

Unsur-Unsur Periode Tiga

• •

Mendiskusikan unsur-unsur periode tiga yang menyusun pengembang kue dan obat mag. Melakukan studi literatur mengenai cara memperoleh unsur magnesium murni dari bahan bakunya.

Unsur-Unsur Golongan Transisi Periode Empat



Mengidentifikasi sifat logam besi melalui kegiatan demonstrasi.

Menyadari dan mensyukuri keragaman unsur-unsur kimia yang dijumpai di alam dan kehidupan sehari-hari sebagai bukti kebesaran Tuhan Yang Maha Esa. Berperilaku cermat, teliti, objektif, kritis, dan memiliki rasa ingin tahu yang tinggi dalam menyelesaikan permasalahan dan praktikum. Bersikap menghargai pendapat orang lain, bekerja sama, dan bertanggung jawab ketika berdiskusi. Mampu menjelaskan kelimpahan, sifat-sifat, pembuatan, kegunaan, dan dampak penggunaan unsur-unsur golongan utama. Mampu menjelaskan kelimpahan, sifat-sifat, pembuatan, kegunaan, dan dampak penggunaan unsur-unsur periode tiga. Mampu menjelaskan kelimpahan, sifat-sifat, pembuatan, kegunaan, dan dampak penggunaan unsur-unsur transisi periode empat. Mampu menyajikan laporan praktikum reaksi nyala api unsur alkali dan alkali tanah, reaksi pengendapan senyawa logam alkali tanah, daya oksidasi halogen, dan daya reduksi ion halida.

Kimia Unsur

A. Pilihan Ganda 1. Jawaban: c Sifat-sifat logam alkali dalam satu golongan dari litium ke sesium sebagai berikut. 1) Titik didih menurun. 2) Kereaktifan bertambah. 3) Jari-jari atom bertambah. 4) Energi ionisasi berkurang. 5) Keelektronegatifan berkurang. 2. Jawaban: c Unsur halogen terletak pada golongan VIIA dalam sistem periodik yang mempunyai elektron valensi 7 pada orbital s2 p5. Jadi, sifat halogen sesuai dengan pernyataan 2), 3), dan 4). 3. Jawaban: a Beberapa hal yang berhubungan dengan gas mulia. 1) Harga energi ionisasi tinggi menunjukkan kestabilan gas mulia. 2) Unsur gas mulia mempunyai elektron valensi 8, kecuali He = 2. 3) Titik didih unsur rendah, hanya beberapa derajat di atas titik cairnya. 4) Kr dan Xe sudah dapat disintesis dalam bentuk senyawa. 5) Argon merupakan gas mulia terbanyak di atmosfer. 4. Jawaban: c Karbon mempunyai dua alotrop utama, yaitu grafit dan intan. Intan merupakan senyawa yang sangat keras (skala Mohs 10) dan tidak diketahui bahan lain yang mempunyai kekerasan melebihi intan. Talk merupakan mineral yang sangat lunak dan memiliki skala Mohs 1. Gipsum mudah tergores oleh kuku jari dan memiliki skala Mohs 2. Feldspar sama kerasnya dengan baja dan memiliki skala Mohs 6. 5. Jawaban: e Dolomit (CaCO3·MgCO3) merupakan mineral yang mengandung magnesium dan kalsium. Celestit (SrSO4) merupakan mineral yang mengandung stronsium. Bauksit (Al 2 O 3 ·H 2 O) merupakan mineral yang mengandung aluminium. Kriolit (NaF·AlF3) merupakan mineral yang mengandung aluminium, fluor, dan natrium. Fluoro apatit (Ca 5 (PO 4 ) 3 F) merupakan mineral yang mengandung unsur kalsium, fosfor, dan fluor. 6. Jawaban: d Senyawa yang digunakan untuk membuat cetakan gigi dan pembalut patah tulang berupa gips

(CaSO4·2H2O). Senyawa ini mengandung unsur kalsium. Ion yang dapat mengakibatkan air bersifat sadah berupa ion Ca2+ dan Mg2+. Jadi, unsur yang dimaksud berupa kalsium yang terdapat pula dalam CaSO4 (kalsium fosfat). 7. Jawaban: b Pengolahan unsur natrium dari reaksi elektrolisis lelehan garamnya dinamakan proses Down. Proses Dow digunakan untuk mengolah unsur magnesium. Proses Frasch digunakan untuk mengolah unsur belerang. Proses Goldschmidt digunakan untuk mengolah unsur krom. Proses Deacon digunakan untuk mengolah unsur klorin. 8. Jawaban: c 1) Magnesium membentuk magnesium oksida ketika dibakar di udara. Reaksinya sebagai berikut. 2Mg(s) + O2(g) → 2MgO(s) ↑ 2) Magnesium tampak bercahaya ketika dibakar di udara. 3) Magnesium membentuk paduan logam dengan aluminium yang berguna sebagai bahan konstruksi pesawat terbang dan mobil. 4) Magnesium membentuk ion positif Mg 2+ karena kehilangan dua elektron. 5) Magnesium menempati posisi golongan IIA (bukan IA) pada tabel periodik unsur. 9. Jawaban: c Natrium sulfat (Na2SO4) digunakan untuk pembuatan detergen dan pulp kertas (proses kraft). Natrium karbonat (Na2CO3) digunakan untuk pembuatan kaca dan sabun. Stronsium sulfat (SrSO4) digunakan untuk membuat kembang api karena menghasilkan warna merah yang indah saat dibakar. Kalsium sulfat (CaSO4) yang mengandung dua molekul air kristal dinamakan gips dan digunakan untuk membuat cetakan gigi dan pembalut patah tulang. Kalium nitrat (KNO3) digunakan sebagai bahan peledak. Kalium hidroksida (KOH) digunakan untuk mengendalikan nilai pH zat asam serta bahan membuat sabun cair dan detergen. 10. Jawaban: d CFC (Chloro Fluoro Carbon) secara kimia tidak reaktif, lembam, serta dapat naik ke stratosfer lalu melapuk dan melepaskan atom klorin. Atom klorin bereaksi dengan ozon menghasilkan sebuah molekul oksigen dan ion hipoklorit. Ion hipoklorit bereaksi dengan atom oksigen dan menghasilkan klorin bebas yang dapat bereaksi dan merusak molekul ozon lainnya. Kimia Kelas XII

41

B. Uraian 1. Oksigen terdapat di alam dalam keadaan bebas dan dalam bentuk senyawa. Dalam keadaan bebas di alam, oksigen mempunyai dua alotrop, yaitu gas oksigen (O2) dan gas ozon (O3). Kelimpahan oksigen di alam ± 20% dan dalam air ± 5%. Oksigen termasuk unsur paling banyak di bumi dan merupakan elemen paling penting dalam kehidupan. Semua makhluk hidup membutuhkan oksigen untuk proses respirasi (pernapasan). 2. Molekul halogen bersifat nonpolar. Dengan demikian, gaya tarik-menarik antarmolekul halogen merupakan gaya dispersi (gaya London). Gaya dispersi bertambah besar sesuai dengan pertambahan massa molekul. Dengan demikian, titik cair dan titik didih halogen meningkat dari atas ke bawah. 3. Pertambahan jari-jari atom mengakibatkan daya tarik inti terhadap elektron kulit terluar berkurang sehingga elektronnya semakin mudah ditarik oleh atom lain. Unsur gas mulia hanya dapat berikatan dengan unsur yang sangat elektronegatif seperti fluorin dan oksigen. 4. Dampak negatif unsur karbon yaitu mudah terbakar serta beracun jika terisap dalam bentuk debu atau serbuk halus. Dampak negatif senyawa karbon sebagai berikut.

A. Pilihan Ganda 1. Jawaban: c Unsur-unsur periode tiga dikelompokkan menjadi tiga sebagai berikut. 1) Kelompok unsur logam, yaitu natrium (Na), magnesium (Mg), dan aluminium (Al). 2) Kelompok unsur semilogam, yaitu silikon (Si). 3) Kelompok unsur nonlogam, yaitu fosfor (P), belerang (S), klor (Cl), dan argon (Ar). Jadi, jawaban yang tepat adalah pilihan c. 2. Jawaban: e Sifat-sifat unsur periode tiga dari argon ke natrium (kanan ke kiri) sebagai berikut. 1) Energi ionisasi semakin kecil. 2) Jari-jari atom semakin besar. 3) Keelektronegatifan semakin kecil. 4) Sifat basa semakin bertambah. 5) Sifat reduktor semakin kuat. 3. Jawaban: b Ketiga unsur tersebut (P, Q, dan R) sama-sama memiliki fase padat dan struktur molekul berbentuk kristal logam. Oleh karena itu, unsur-unsur yang paling mungkin berdasarkan sifat fase dan struktur 42

Kimia Unsur

a. b.

Karbon tetraklorida (CCl4) mempunyai dampak beracun apabila tertelan, terisap, atau terserap kulit. CCl4 juga memicu timbulnya kanker. Karbon disulfida (CS2) mempunyai dampak beracun apabila terserap kulit serta mudah terbakar dan meledak, terutama jika mengalami gesekan.

5. a.

Reaksi elektrolisis pembuatan logam natrium:

b.

NaCl(A) → Na+(A) + Cl–(A) Katode : Na+(A) + e– → Na(s) Anode : 2Cl–(A) → Cl2(g) + 2e– Reaksi di katode: A Na

r eNa = Valensi

23

= 1 = 23

9.650

F = 96.500 = 0,1 faraday w =e·f = 23 × 0,1 = 2,3 gram Jadi, logam Na yang terbentuk adalah 2,3 g.

molekulnya dari data tersebut adalah Na, Mg, dan Al. Sifat lain yang harus dimiliki oleh unsur-unsur tersebut adalah bahwa jari-jari atomnya dari kiri ke kanan semakin besar (Na < Mg < Al) dan energi ionisasinya Na < Al < Mg. Atom Mg memiliki orbital 3s yang terisi penuh sehingga lebih stabil daripada atom Al. Akibatnya, energi ionisasi mg lebih besar daripada Al. Oleh karena itu, urutan yang benar dari unsur-unsur tersebut adalah P, R, dan Q. 4. Jawaban: b Mineral kriolit mempunyai rumus kimia Na3AlF6. FeS merupakan rumus kimia pirit. Al2O3·2H2O merupakan rumus kimia bauksit. CaCO3·MgCO3 merupakan rumus kimia dolomit. Al2O3·2SiO2·2H2O merupakan rumus kimia kaolin. 5. Jawaban: e Unsur yang terdapat bebas di alam adalah argon (Ar) dan belerang (S8). Silikon (Si) terdapat dalam bentuk mineral. Klor (Cl) ditemukan dalam bentuk senyawa ion dengan logam-logam. Fosfor (P) ditemukan dalam bentuk senyawa atau mineral.

6. Jawaban: b Pengolahan aluminium menggunakan katode Al dengan cara mengelektrolisis leburan aluminium seperti pada reaksi di atas dinamakan proses Hall-Heroult. Proses ini ditemukan oleh Charles Martin Hall. 7. Jawaban: b Unsur Al dapat dipadukan dengan unsur Mg membentuk paduan logam magnalium, yaitu paduan logam yang terdiri atas 90% Al dan 10% Mg. Kegunaan paduan logam tersebut untuk membuat badan pesawat terbang karena bersifat kuat, keras, dan tahan karat. 8. Jawaban: c SiO2 bersifat asam sehingga dapat bereaksi dengan basa. Dengan demikian, SiO2 dapat larut dalam larutan NaOH membentuk larutan tidak berwarna. Sementara itu, SiO2 tidak dapat larut dalam HNO3 karena HNO3 juga bersifat asam. 9. Jawaban: d Massa logam aluminium dalam zamrut (Al2F2SiO4) =

2 × Ar Al Mr Al2F2SiO 4

=

2 × 27 ((2 × 27) + (2 × 19) + 28 + (4 × 16))

× 460 gram × 460 gram

= 135 gram Jadi, massa aluminium 135 gram. 10. Jawaban: e Hujan asam dapat terjadi karena adanya molekulmolekul oksida belerang (SO 3 ) atau oksida nitrogen (NO2) di udara yang bertemu dengan air hujan. Molekul-molekul tersebut akan bergabung dengan air hujan membentuk senyawa asam berupa H2SO4 dan HNO3 sebagai penyebab hujan asam. B. Uraian 1. Pengambilan belerang dari dalam bumi dilakukan dengan cara Frasch yaitu dengan menyemprotkan air panas (suhu ±170°C) melalui pipa bor di bawah permukaan bumi. Embusan uap air panas ini akan menekan belerang cair ke atas melalui pipa pengeboran tersebut. 2. Titik didih dan titik lebur mulai dari Na naik terus sampai Si, kemudian turun secara drastis pada fosfor dan belerang karena perbedaan struktur kristal zatzat tersebut. Pada unsur natrium, magnesium, dan aluminium, atom-atom saling berikatan dengan ikatan logam yang semakin kuat dengan bertambahnya jumlah elektron valensi. Unsur silikon tidak tersusun oleh ikatan logam, tetapi atom-atom silikon ini saling berikatan dengan menggunakan empat buah ikatan kovalen tunggal sehingga membentuk suatu struktur

yang kukuh. Untuk memutuskan ikatan ini diperlukan energi yang cukup besar sehingga titik didih atau titik lebur mulai dari Na naik terus sampai Si. Unsurunsur fosfor, belerang, dan klor merupakan unsurunsur nonlogam yang sangat mudah menangkap elektron membentuk ion negatif sehingga titik didih dan titik leburnya rendah. 3. Wohler mengenalkan metode untuk memperoleh fosfor putih, yaitu dengan cara mereduksi kalsium fosfat, pasir, dan batang karbon pada suhu 1.300°C dalam tungku listrik. Fosfor yang diperoleh dari proses ini kemudian didistilasi dan diembunkan dalam air agar terbentuk molekul P4. Kristal fosfor putih murni dapat diperoleh jika uap molekul P4 hasil distilasi dikondensasikan kembali. 4. Kegunaan senyawa-senyawa silikon sebagai berikut. a. SiO2 Silikon dioksida (SiO2) dalam pasir dapat digunakan untuk membuat gelas dan kaca dengan cara memanaskannya bersama campuran Na2CO3 dan CaCO3 pada suhu 1.500°C. Proses tersebut menghasilkan campuran natrium silikat dan kalsium silikat. Campuran tersebut merupakan jenis gelas yang digunakan untuk membuat botol dan peralatan kaca. b.

Al2O3·2SiO2·2H2O Senyawa Al 2 O 3·2SiO 2·2H 2 O merupakan campuran tanah liat yang dapat digunakan untuk membuat semen dengan cara memanaskannya bersama batuan yang mengandung batu kapur (CaCO3). Proses pemanasan tersebut berlangsung pada suhu 1.500°C dengan perbandingan tertentu menghasilkan semen (Ca(AlO2)2 + CaSiO3).

5. Produk rumah tangga yang mengandung klorin antara lain pelarut berupa thinner, antiseptik berupa pembersih kamar mandi, dan plastik berupa pipa paralon. Klorin berbahaya jika terkontaminasi bersama makanan atau minuman, terhirup, atau kontak langsung dengan kulit atau mata. Jika termakan atau terminum, klorin dapat meningkatkan risiko kanker. Jika terhirup, klorin dapat mengganggu pernapasan sehingga menimbulkan batuk, nyeri dada, serta gangguan paru-paru. Jika langsung kontak dengan kulit dapat mengakibatkan hilangnya kelembapan kulit dan rambut sehingga terlihat keriput dan kering. Kontak langsung dengan mata dapat mengakibatkan mata terasa terbakar.

Kimia Kelas XII

43

A. Pilihan Ganda 1. Jawaban: d Unsur mangan dapat ditemukan dalam mineral pirolusit (MnO 2), spat mangan (MnO 3), dan manganit (Mn2O3 ·H2O). Malasit (Cu2(OH)2CO3) merupakan mineral yang mengandung unsur Cu. Kalkosit (Cu 2 S) merupakan mineral yang mengandung unsur Cu. Smaltit (CoAs2) merupakan mineral yang mengandung unsur Co. Sphalerit (ZnS) merupakan mineral yang mengandung unsur Zn. 2. Jawaban: c Sifat paramagnetik dimiliki oleh atom yang mempunyai elektron yang tidak berpasangan pada orbitalnya. Jadi, sifat paramagnetik ditentukan oleh jumlah elektron yang tidak berpasangan (elektron tunggal). Pada unsur transisi jumlah elektron tunggalnya dapat dilihat pada orbital d-nya. 3. Jawaban: c Kromium [Ar] 4s1 3d 5 → nomor atomnya: 18 + 1 + 5 = 24. Dilihat dari grafik untuk nomor atom 24, bilangan oksidasinya = +2, +3, dan +6. 4. Jawaban: c 27Co

: [Ar] 4s2 3d7

hj hj hj h h h

Terdapatnya 3 elektron tidak berpasangan pada orbital 3d mengakibatkan unsur Co bersifat feromagnetik (dapat ditarik oleh medan magnet dengan sangat kuat). Sementara itu, unsur yang lain hanya memiliki sedikit elektron tidak berpasangan dibanding unsur Co. Oleh karena itu, sifat unsur yang lain bukan feromagnetik. 21Sc

: [Ar] 4s2 3d1

hj

h

Sc hanya memiliki satu elektron tidak berpasangan pada orbital 3d sehingga bersifat paramagnetik (sedikit ditarik medan magnet). 22Ti

: [Ar] 4s2 3d2

hj

h

h

Ti hanya memiliki dua elektron tidak berpasangan pada orbital 3d sehingga bersifat paramagnetik. 29Cu

: [Ar] 4s1 3d10

h

hj hj hj hj hj

Cu hanya memiliki satu elektron tidak berpasangan pada orbital 4s sehingga bersifat paramagnetik. : [Ar] 4s2 3d10 hj hj hj hj hj hj Zn merupakan satu-satunya unsur transisi periode empat yang bersifat diamagnetik (menolak medan 30Zn

44

Kimia Unsur

magnet). Hal ini karena seluruh elektron pada orbital unsur Zn telah berpasangan. 5. Jawaban: c Senyawa kompleks [Co(NH3)4Cl2] Cl 1) Kompleks bermuatan positif sehingga atom pusat bernama kobalt. 2) Ligan-ligannya adalah amin sebanyak 4 (tetra) dan kloro sebanyak 2 (di). 3) Biloks atom pusat dapat dihitung sebagai berikut. Co + 4NH3 + 2Cl– + Cl– = 0 ⇒ Co + 4(0) + 2(–1) + (–1) = 0 ⇒ Co = +3 Jadi, nama senyawa kompleks tersebut adalah tetraamin dikloro kobalt(III) klorida. 6. Jawaban: c Mineral yang mengandung besi adalah hematit, magnetit, kalkopirit, limonit, siderit, dan pirit. Vanadit mengandung unsur vanadium. Kalkopirit dan kalkosit mengandung unsur tembaga. Kalkopirit dan pirit mengandung unsur belerang. 7. Jawaban: d Proses pengolahan krom dengan mereduksi Cr2O3 dengan aluminium dinamakan proses Goldschmidt. Proses Frasch digunakan untuk memperoleh belerang. Proses kontak digunakan untuk memperoleh asam sulfat. Proses Wohler digunakan untuk memperoleh fosfor. Proses Hall-Heroult digunakan untuk memperoleh logam aluminium. 8. Jawaban: e Titanium(IV) klorida (TiCl4) direduksi dengan logam magnesium (Mg) pada suhu tinggi yang bebas oksigen menghasilkan persamaan reaksi: TiCl4(s) + 2Mg(s) → Ti(s) + 2MgCl2(s) 9. Jawaban: b Nikrom (stainless steel) merupakan perpaduan dari 18% krom (Cr), 8% nikel (Ni), dan 74% besi (Fe). 10. Jawaban: a Serbuk logam titanium berbahaya karena dapat menimbulkan kebakaran. Jika terpapar di udara bebas, titanium membentuk semacam awan. Jika terkena api, titanium akan mudah meledak. B. Uraian 1. Jumlah scandium di alam sangat terbatas, hanya terdapat sedikit bersama dengan unsur-unsur lantanida. Kandungan scandium dalam mineral hanya berkisar 5 hingga 30 ppm dan sangat sulit dipisahkan dari mineralnya. Mineral scandium

berupa thortveitite (Sc2Si2O). Produksi scandium sangat sedikit, hanya dalam satuan gram atau kilogram sehingga harganya sangat mahal. 2. Warna pada beberapa senyawa unsur transisi periode empat disebabkan ion-ion unsur transisi periode empat mampu menimbulkan warna. Hal ini disebabkan tingkat energi elektron pada unsurunsur tersebut hampir sama sehingga elektronelektron dapat bergerak ke tingkat energi yang lebih tinggi dengan mengabsorpsi sinar tampak. Sc3+ dan Ti4+ tidak berwarna karena orbital d-nya kosong atau terisi penuh. 3. Proses pembentukan besi dari bijih besi: 3Fe2O3 + CO → 2Fe3O4 + CO2 . . . (1) . . . (2) Fe3O4 + CO → 3FeO + CO2 FeO + CO → Fe + CO2 . . . (3) 80

Besi cair yang dihasilkan = 80 g = 56 = 1,43 kmol 1

FeO yang dibutuhkan = 1 × 1,43 = 1,43 kmol

(reaksi 3)

1

Fe3O4 yang dibutuhkan = 3 × 1,43 = 0,48 kmol Fe2O3 yang dibutuhkan =

3 2

× 0,48

= 0,72 kmol Berat Fe2O3 yang dibutuhkan = 0,72 × ((2 × 56) + (3 × 16)) = 115,2 kg Bijih besi yang dibutuhkan =

100 90

(reaksi 2) (reaksi 1)

× 115,2 kg

= 128 kg Jadi, bijih besi yang dibutuhkan sebesar 128 kg.

A. Pilihan Ganda 1. Jawaban: a Na(s) + H2O(A) → NaOH(aq) + H2(g) Pada reaksi tersebut: 1) Menghasilkan larutan NaOH dan gas H2. 2) Adanya nyala dan letupan disebabkan logam Na bersifat reaktif. 3) Tidak menghasilkan endapan. 4) Perubahan warna air menjadi merah disebabkan tetesan fenolftalein yang berfungsi sebagai indikator basa karena air berubah menjadi NaOH setelah bereaksi dengan Na.

4. Proses pengolahan tembaga dimulai dari pemanggangan kalkopirit (CuFeS2) atau bijih tembaga lainnya yang kemudian dioksidasi lebih lanjut dalam oksigen. Reaksinya: a. 4CuFeS2(s) + 9O2(g) → 2Cu2S(s) + 2Fe2O3(s) + 6SO2(g) b. 2Cu2S(s) + 3O2(g) → 2Cu2O(s) + 2SO2(g) c. 2Cu2O(s) + Cu2Sg) → 6Cu(s) + SO2(g) Proses pemurnian tembaga dilakukan dengan cara elektrolisis secara flotasi. Proses elektrolisis tembaga sebagai berikut. Anode (+)

Katode (–)

Tembaga murni

Tembaga belum murni CuSO 4

Proses elektrolisis dilakukan dengan jalan menempatkan tembaga yang akan dimurnikan di anode serta menggunakan larutan elektrode CuSO4. Tembaga murni akan diperoleh di katode menurut reaksi: CuSO4(aq) → Cu2+(aq) + SO42–(aq) Katode : Cu2+(aq) +2e– → Cu(s) Anode : Cu(s) → Cu2+(aq) +2e– 5. Senyawa mangan(IV) oksida (MnO2) digunakan sebagai komponen baterai sel kering sehingga disebut sel Lechlanche atau baterai seng-karbon. Selain itu, MnO2 juga digunakan sebagai pigmen anorganik dalam keramik dan pembuatan kaca.

2. Jawaban: c Bismut dihasilkan dari bijih bismutinit (Bi2S3) dan bismit (Bi2O3). Kedua jenis bijih tersebut banyak terdapat di Peru, Jepang, Bolivia, dan Kanada. 3. Jawaban: d Nitrogen berwujud gas, sedangkan bismut, antimoni, arsenik, dan fosfor berwujud padat. 4. Jawaban: d Kripton mempunyai konfigurasi elektron [Ar] 3d10 4s2 4p6

Kimia Kelas XII

45

Subkulit 4s 4p menunjukkan kripton memiliki empat kulit elektron. Warna gas unsur-unsur gas mulia yaitu He tidak berwarna, Ne merah, Ar merah muda (pada tekanan rendah) dan biru (pada tekanan tinggi), Kr putih kebiruan, Xe biru, dan Rn merupakan sinar radioaktif. 5. Jawaban: b Sifat halogen sebagai berikut. 1) Daya oksidasi : F2 > Cl2 > Br2 > I2. – – – 2) Daya reduksi : I– > Br > Cl > F . 3) I– = reduktor terkuat. 4) F2 = oksidator paling kuat. 5) F2 dapat mengoksidasi Cl– menjadi Cl2. 6. Jawaban: b Unsur golongan IVA yang bersifat toksik yaitu karbon (C), germanium (Ge), dan timbal (Pb). Di antara unsur tersebut yang akan mengendap dalam mesin kendaraan bermotor sebagai sisa pembakaran yaitu timbal. Timbal ini berasal dari TEL (tetra ethyl lead) atau Pb(C 2H 5) 4 yang ditambahkan pada bensin. 7. Jawaban: b Pembuatan logam alkali secara elektrolisis: MCl(A) → M+(A) + Cl–(A) Katoda : M+(A) + e– → M(A) Anoda : 2Cl–(A) → Cl2(g) + 2e– Jadi, pernyataan yang tepat sebagai berikut. 1) Logam alkali dibuat dari elektrolisis lelehan atau leburan garam kloridanya. 2) Terjadi reaksi reduksi pada ion logam alkali di katode. 3) Logam alkali padat terbentuk di katode. 8. Jawaban: a Senyawa boraks mempunyai rumus kimia Na 2 B 4 O 7 ·10H 2 O. Unsur golongan IIIA yang terkandung dalam senyawa boraks adalah B (boron). 9. Jawaban: b Berdasarkan pengetahuan tentang sifat-sifat unsur halogen dapat diramalkan bahwa astatin bersifat sebagai berikut. 1) Berwujud padat (At2) seperti I2, sedangkan F2 dan Cl2 berwujud gas, dan Br2 berwujud cair. 2) Berbentuk molekul beratom dua. 3) At mempunyai keelektronegatifan terkecil dibanding unsur-unsur halogen lainnya. 4) At mempunyai jari-jari atom paling besar dibanding unsur-unsur halogen lainnya. 5) At diperkirakan dapat membentuk ikatan ion dengan logam seperti natrium (NaAt), tetapi dapat diekstraksi dari garam tersebut dengan lebih mudah.

46

Kimia Unsur

10. Jawaban: c Warna nyala biru menunjukkan adanya kandungan kation cesium. Warna nyala merah oranye menunjukkan adanya kandungan kation kalsium. Natrium memberikan warna kuning. Kalium memberikan warna lembayung. Barium memberikan warna hijau. Stronsium memberikan warna merah tua. 11. Jawaban: e Sifat konduktor listrik unsur-unsur periode tiga dipengaruhi oleh sifatnya yang berupa logam atau nonlogam. Unsur Na, Mg, dan Al dapat menghantarkan arus listrik dalam bentuk padatan maupun lelehannya karena bersifat logam. Unsur P, S, Cl, dan Ar tidak dapat menghantarkan arus listrik karena bersifat nonlogam. 12. Jawaban: e Proses di atas dikenal dengan sebutan proses HallHeroult, karena proses pengolahan logam aluminium tersebut ditemukan oleh Hall–Heroult. Proses kamar timbal dan proses kontak adalah nama proses pembuatan asam sulfat. HaberBosch adalah nama proses pembuatan amonia. Proses tanur tinggi adalah proses pembuatan atau pengolahan logam besi. 13. Jawaban: a Berdasarkan data terlihat bahwa potensial reduksi dari Na ke Al semakin besar. Hal ini berarti bahwa unsur tersebut dari Na ke Al semakin mudah direduksi (daya pengoksidasinya makin kuat). Hal ini berarti pula bahwa daya pereduksinya semakin lemah. 14. Jawaban: b Unsur klor merupakan unsur periode tiga yang berwujud gas (klorin) dan bersifat sangat reaktif sehingga jarang terdapat dalam keadaan bebas di alam. Klor umumnya terdapat dalam bentuk senyawa ion (anion) dengan logam, misal natrium klorida (NaCl). Gas klorin berbentuk molekul diatomik (Cl2). Unsur periode tiga yang bersifat amfoter adalah aluminium (Al). 15. Jawaban: b 1) Cara Sisilia dilakukan untuk memperoleh belerang yang ada di permukaan tanah. 2) Cara Frasch dilakukan untuk memperoleh belerang yang ada di dalam bumi. 3) Cara reduksi digunakan untuk memperoleh Si dan SiO2. 4) Proses Wohler dilakukan untuk membuat fosforus. 5) Proses Hall-Heroult dilakukan untuk memperoleh aluminium.

16. Jawaban: e Energi ionisasi sebanding dengan keelektronegatifan. Meskipun terdapat penyimpangan urutan harga energi ionisasi dan keelektronegatifan unsur paling kanan tidak ada, harga ionisasi terbesar dimiliki oleh unsur paling kanan dalam tabel periodik unsur. Unsur yang tidak memiliki harga keelektronegatifan berupa unsur argon karena argon merupakan gas mulia dan struktur elektronnya sudah stabil. 17. Jawaban: b 1) Unsur A dengan air bereaksi menghasilkan gas hidrogen. Jadi, kemungkinan unsur A adalah Na atau Mg. 2) Oksida unsur B dalam air mempunyai pH lebih kecil dari 7 atau bersifat asam sehingga kemungkinan unsur B adalah Si, P, S, atau Cl. 3) Unsur C dapat bereaksi dengan asam maupun basa sehingga kemungkinan unsur C adalah Al. Jadi, susunan unsur-unsur tersebut dalam sistem periodik unsur dari kiri ke kanan adalah A, C, dan B. 18. Jawaban: e No.

Mineral

Kandungan Unsur

1) 2) 3) 4) 5)

Ortoklase Karnalit Kriolit Apatit Pirit

Silikon Magnesium Aluminium Fosfor Belerang

19. Jawaban: d Magnesium sulfat banyak dipakai dalam bidang farmasi, misal sebagai obat pencuci perut yang dikenal dengan nama garam inggris (MgSO4 · 7H2O). KCl digunakan untuk pupuk. NaHSO4 digunakan sebagai pembersih kamar mandi untuk melarutkan endapan dari air sadah. Na2CO3 digunakan untuk membuat NaOH, kaca, sabun, pulp, dan kertas. CaSO4 · 2H2O (gips) digunakan untuk membuat cetakan gigi dan pembalut patah tulang. 20. Jawaban: b Fosfor merah lebih dipilih digunakan untuk membuat korek api dibandingkan fosfor putih karena fosfor putih sangat beracun. Fosfor putih atau fosfor merah sangat mudah terbakar. Fosfor merah tidak reaktif, sedangkan fosfor putih sangat reaktif. Fosfor merah tidak bersinar dalam gelap, sedangkan fosfor putih bersinar dalam gelap. Fosfor merah stabil terhadap setiap suhu, sedangkan fosfor putih tidak stabil pada suhu tertentu. 21. Jawaban: a 1) CoCl3 Bilangan oksidasi Co + (3 × bilangan oksidasi Cl) = 0 Bilangan oksidasi Co + (3(–1)) = 0

Bilangan oksidasi Co = +3 → CoCl3 berwarna biru 2)

K2Cr2O7 (2 × bilangan oksidasi K) + (2 × bilangan oksidasi Cr) + (7 × bilangan oksidasi O) = 0 (2(+1)) + (2 × bilangan oksidasi Cr) + (7(–2)) =0 +2 + (2 × bilangan oksidasi Cr) – 14 = 0 2 × bilangan oksidasi Cr = +12 Bilangan oksidasi Cr = +6 → K2Cr2O7 berwarna jingga

3)

K2MnO4 (2 × bilangan oksidasi K) + (bilangan oksidasi Mn) + (4 × bilangan oksidasi O) = 0 (2(+1)) + bilangan oksidasi Mn + (4(–2)) = 0 Bilangan oksidasi Mn = –2 + 8 = +6 → K2MnO4 berwarna hijau

4)

Fe2(SO4)3 (2 × bilangan oksidasi Fe) + (3 × bilangan oksidasi (SO4)) = 0 (2 × bilangan oksidasi Fe) + (3(–2)) = 0 2 bilangan oksidasi Fe = +6 Bilangan oksidasi Fe = +3 → Fe2(SO4)3 berwarna kuning

22. Jawaban: b Konfigurasi elektron unsur Sc dan Fe sebagai berikut. 21Sc:

[Ar] 4s2 3d1 =

hj 4s2

h 3d1

Terdapat satu elektron Sc yang tidak berpasangan pada orbital d sehingga Sc bersifat paramagnetik (sedikit tertarik medan magnet). 26Fe:

[Ar] 4s2 3d6 =

hj hj h h h h 4s2

3d6

Terdapat empat elektron Fe yang tidak berpasangan pada orbital d mengakibatkan Fe bersifat feromagnetik. Semakin banyak elektron dari unsur transisi yang tidak berpasangan pada orbitalnya mengakibatkan unsur tersebut bersifat feromagnetik (sangat kuat tertarik medan magnet). 23. Jawaban: d Na2CrO4 mengandung ion CrO42– yang memiliki konfigurasi 4s 0 3d 0 dan berwarna kuning. Sementara itu, MnO 42– dan VO 2+ memiliki konfigurasi 4s 0 3d1, sedangkan Ti 4+ memiliki konfigurasi 4s0 3d0 tetapi tidak berwarna. Zn2+ mempunyai konfigurasi 4s0 3d10 sehingga tidak berwarna.

Kimia Kelas XII

47

24. Jawaban: e Unsur transisi periode empat tersebut memiliki kulit valensi 3d dan 4s. Jumlah elektron valensinya 5 + 2 = 7. Jumlah elektron valensi tersebut menunjukkan tingkat oksidasi tertinggi. 25. Jawaban: a Senyawa seng memiliki subkulit 3d yang terisi elektron penuh. Dengan demikian, ion-ionnya tidak berwarna. Elektron-elektron pada subkulit 3d tidak dapat menyerap energi cahaya. Elektron-elektron yang telah terisi penuh tidak dapat mengalami eksitasi sehingga tidak memancarkan energi sesuai dengan panjang gelombang cahayanya. 26. Jawaban: c Penyebab unsur transisi dalam bijihnya berbentuk oksida atau sulfida adalah besarnya afinitas logam transisi terhadap oksigen dan belerang. Selain itu, kereaktifan oksigen dan belerang terhadap logam transisi sangat besar serta unsur-unsur transisi mudah teroksidasi. 27. Jawaban: d Muatan ion kompleks = biloks atom pusat + Σ muatan ligan. 1) [Cr(H2O)4(CN)2]– (1 × biloks Cr) + (4 × biloks H2O) + (2 × biloks CN) = –1

2)

Biloks Cr + (4 × 0) + (2 × (–1)) = –1 Biloks Cr = +1 [Cr(H2O)3(CN)3]+

(1 × biloks Cr) + (3 × biloks H2O) + (3 × biloks CN) = +1

3)

Biloks Cr + (3 × 0) + (3 × (–1)) = +1 Biloks Cr = +4 [Cr(H2O)2(CN)4]+

(1 × biloks Cr) + (2 × biloks H2O) + (4 × biloks CN) = +1

4)

Biloks Cr + (2 × 0) + (4 × (–1)) = +1 Biloks Cr = +5 [Cr(H2O)2(CN)4]–

(1 × biloks Cr) + (2 × biloks H2O) + (4 × biloks CN) = –1

5)

Biloks Cr + (2 × 0) + (4 × (–1)) = –1 Biloks Cr = +3 [Cr(H2O)(CN)5]+

(1 × biloks Cr) + (1 × biloks H2O) + (5 × biloks CN) = +1 Biloks Cr + (1 × 0) + (5 × (–1)) = +1 Biloks Cr = +6 Jadi, ion kompleks yang mungkin adalah [Cr(H2O)2(CN)4]–. 28. Jawaban: c Proses elektrolisis pada pembuatan tembaga dilakukan dengan menempatkan tembaga kokas di anode dan menggunakan CuSO4 sebagai larutan elektrolit sehingga diperoleh tembaga murni di katode. Jadi, proses elektrolisis tersebut bertujuan untuk menghasilkan tembaga yang lebih murni. 48

Kimia Unsur

29. Jawaban: d Persamaan reaksi aluminothermi untuk pembuatan logam mangan murni sebagai berikut. Tahap 1: 3MnO2(s) → Mn3O4(g) + O2(g) Tahap 2: 3Mn3O4(s) + 8Al(s) → 9Mn(s) + 4Al2O3(s) Mol Mn =

massa Mn Ar Mn

5,5

= 55 = 0,1 mol 3

Pada tahap 2, mol Mn3O4 = 9 × mol Mn 3

= 9 × 0,1 mol = 0,033 mol 3

Pada tahap 1, mol MnO2 = 1 × mol Mn3O4 3

= 1 × 0,033 = 0,1 mol Massa MnO2 = mol MnO2 × Mr MnO2 = 0,1 mol × (55 + (2 × 16)) kg/mol = 0,1 mol × 87 kg/mol = 8,7 kg Jadi, massa mangan(IV) oksida yang dibutuhkan sebanyak 8,70 gram. 30. Jawaban: a Seng (Zn) merupakan logam yang cukup keras, berwarna putih kebiruan, dan lebih tahan terhadap udara lembap dibanding besi. Di atas permukaan seng terbentuk lapisan karbonat basa (Zn2(OH)2CO3) yang dapat menghambat oksidasi lebih lanjut sehingga seng digunakan untuk melapisi logam besi. Titanium (Ti) digunakan dalam industri pesawat terbang. Tembaga (Cu) digunakan dalam paduan logam. Mangan (Mn) juga digunakan untuk paduan logam. Scandium (Sc) digunakan sebagai komponen pada lampu berintensitas tinggi. B. Uraian 1. Kegunaan unsur-unsur gas mulia sebagai berikut. a. Helium (He), digunakan sebagai pengisi balon meteorologi atau kapal balon. b. Neon (Ne), digunakan untuk membuat lampu reklame yang memberi warna merah. c. Argon (Ar), digunakan untuk pengisi lampu pijar. d. Kripton (Kr), digunakan bersama-sama dengan argon untuk pengisi lampu fluoresensi (lampu tabung). e. Xenon (Xe), digunakan dalam pembuatan tabung elektron. f. Radon (Rn), termasuk radioaktif dan digunakan dalam radioterapi. 2. Unsur logam dapat bersifat konduktor atau dapat menghantarkan arus listrik karena elektronnya terdelokalisasi sehingga bebas bergerak di seluruh bagian struktur atom. Unsur nonlogam tidak bersifat konduktor, tetapi bersifat isolator karena seluruh lintasan elektronnya memiliki ikatan yang kuat dengan intinya atau tidak mempunyai elektron bebas sehingga meskipun diberi tegangan listrik tidak akan membuat elektron-elektronnya bergerak.

3. a.

b.

4. a. b.

NaHCO 3 dibuat melalui proses Solvay. Selain itu, NaHCO3 dapat dibuat dengan mereaksikan larutan Na2CO3, H2O, dan CO2 sehingga menghasilkan NaHCO3. Reaksinya: Na2CO3 + H2O + CO2 → 2NaHCO3 NaOH dibuat secara besar-besaran dalam industri dengan cara elektrolisis larutan garam dapur dengan diafragma. Katode yang digunakan berupa baja yang berlubang-lubang. Anode yang digunakan berupa grafit. Reaksinya:  → 2Na+ + 2Cl–  2NaCl ← K (–) : 2H2O + 2e– → H2 + 2OH– A (+) : 2Cl– → Cl2 + 2e– ––––––––––––––––––––––––––––––––– 2NaCl + 2H2O → 2NaOH + H2 + Cl2 NaOH yang terbentuk berada di sekitar katode, sedangkan gas klorin berada di sekitar anode. Diafragma berfungsi untuk memisahkan gas klorin yang terbentuk agar tidak bersinggungan dengan NaOH. Di dalam laboratorium, NaOH dapat dibuat dengan mereaksikan natrium karbonat dan kalsium hidroksida. Reaksinya: Na2CO3(aq) + Ca(OH)2(aq) → 2NaOH(aq) + CaCO3(s) Magnesium: magnesit (MgCO3), dolomit (CaCO3.MgCO3), epsomit (MgSO4.7H2O), silikat, air laut, dan air asin. Kalsium: dolomit (CaCO3.MgCO3), arogonit marbel, batu kapur (CaCO3), dan silikat.

5. Grafik hubungan antara nomor atom unsur periode tiga dengan energi ionisasinya sebagai berikut.

Ar Energi Ionisasi

Cl P Mg

Si

S

Al Na 11 12 13 14 15 16 17 18 Nomor Atom

Penyimpangan besarnya energi ionisasi unsurunsur periode tiga dapat dijelaskan berdasarkan konfigurasi elektron valensi yang dimiliki oleh tiaptiap unsur. Unsur yang memiliki elektron valensi yang mengisi orbital secara penuh atau setengah penuh akan bersifat lebih stabil (elektronnya lebih sukar dilepas) sehingga memiliki energi ionisasi yang lebih tinggi daripada unsur yang elektron valensinya mengisi orbital belum secara penuh atau setengah penuh. 6. Klorin dapat dibuat dengan dua cara berikut. a. Elektrolisis larutan garam dapur Klorin diproduksi secara besar-besaran dalam perdagangan dengan proses elektrolisis larutan garam dapur. Proses ini menggunakan elektrode berupa grafit (anode) dan raksa (katode). b. Mereaksikan klorida dengan MnO2 dalam H 2 SO 4 pekat. Pada proses ini, MnO 2 berfungsi sebagai oksidator. 7. a. b.

c.

Al2(SO4)3 dikenal dengan nama tawas yang digunakan untuk menjernihkan air. (NH 4 ) 2 SO 4 dikenal sebagai pupuk ZA (zwavelzuur amonium) digunakan sebagai pupuk tanaman. CaSO 4 yang disebut dengan gips untuk menyambung tulang yang patah.

8. Keanekaragaman bilangan oksidasi unsur-unsur transisi disebabkan tingkat energi elektron pada subkulit 4s dan 3d hanya berbeda sedikit sehingga dapat digunakan bersama-sama. 9. Konfigurasi elektron unsur kromium (Cr) dan tembaga (Cu) menyimpang dari asas Aufbau. Unsur kromium mempunyai konfigurasi elektron 3d 5 4s 1 (bukan 3d 4 4s 2) dan unsur tembaga mempunyai konfigurasi elektron 3d10 4s1 (bukan 3d9 4s2). Hal ini terjadi karena elektron-elektron dalam orbital-orbital cenderung untuk berada dalam keadaan yang penuh atau setengah penuh. Orbital penuh atau setengah penuh bersifat lebih stabil. Namun, aturan ini hanya berlaku untuk unsur golongan transisi, sedangkan unsur-unsur golongan utama tidak berlaku. 10. Paparan tinggi kobalt di udara sangat berbahaya jika terhirup. Kobalt konsentrasi tinggi yang terhirup dapat mengakibatkan asma dan pneumonia. Kobalt yang merupakan isotop radioaktif dapat mengalami radiasi dan memicu kemandulan, rambut rontok, muntah, perdarahan, diare, koma, bahkan kematian.

Kimia Kelas XII

49

A.

4. Jawaban: c π = M × R × T

Pilihan Ganda

1. Jawaban: b Larutan elektrolit mempunyai kenaikan titik didih lebih besar daripada larutan nonelektrolit. CO(NH2)2, C2H5OH, dan C12H22O11 mempunyai titik didih rendah karena termasuk larutan nonelektrolit. Sementara itu, NaCl dan MgCl2 tergolong larutan elektrolit. 1) NaCl → Na+ + Cl–, n = 2 2) MgCl2 → Mg2+ + 2Cl–, n = 3 Kenaikan titik didih larutan elektrolit dipengaruhi oleh nilai n. Larutan MgCl2 mempunyai kenaikan titik didih paling tinggi karena nilai n paling besar.

n

π = V× R × T π =

m ⋅R ⋅ T Mr ⋅ V

=

∆Tb = ∆Tb =

342 342

1.000 p

· ·

· 0,52°C

∆Tb = 0,026°C Jadi, larutan mengalami kenaikan titik didih sebesar 0,026°C. 3. Jawaban: c Xglukosa =

∆Tb =

=

=

nair + nglukosa m   Mr  m   Mr 

   

air

   glukosa m    r

+  M

( ) ( )+( )

glukosa

18 180

90 18

18 180

0,1

0,1

= 5 + 0,1 = 5,1 ∆P = Xt · P° =

0,1 5,1

× 30,6 = 0,6

Plarutan = P° – ∆P = 30,6 – 0,6 = 30 mmHg Jadi, tekanan uap larutan glukosa tersebut adalah 30 mmHg.

50

Ulangan Akhir Semester 1

m Mr

1.000 p

·

· Kf

0 – (–5) =

m 223

·

1.000 20

· 1,86

5=

m 223

·

1.000 20

· 1,86

m = 11,9 ≈ 12 Jadi, massa zat yang dilarutkan sebanyak 12 gram. 6. Jawaban: e MgCl2; n = 3 ∆Tf = (0 – (–0,558))°C = 0,558°C ∆Tf =

nglukosa

= 72

5. Jawaban: b

· Kb

1.000 200

m ⋅R ⋅ T π⋅V 24 × 0,082 × 300 32,8 × 0,25

Jadi, massa molekul relatif zat tersebut 72 gram/mol.

2. Jawaban: b m Mr

→ Mr =

m Mr

×

9,5

1.000 p

× Kf × i

1.000

0,558 = 95 × × 1,86 × {1 + (3 – 1)α} 400 1 + 2α = 1,2 2α = 0,2 α = 0,1 Jadi, derajat ionisasi garam MgCl2 sebesar 0,1. 7. Jawaban: c ∆Tb = 100,13°C – 100°C = 0,13°C ∆Tb = m · Kb 0,13 = m × 0,52 0,13

m = 0,52 = 0,25 m ∆Tf = m · Kf = 0,25 × 1,86 = 0,46 Jadi, larutan tersebut membeku pada suhu = (0 – 0,46)°C = –0,46°C.

8. Jawaban: b Ketika seng dioksidasi, seng akan melepaskan dua elektron. Seng yang dioksidasi akan mengalami kenaikan bilangan oksidasi dari 0 menjadi +2.

14. Jawaban: c Reaksi elektrolisis larutan KNO3 dengan elektrode karbon sebagai berikut. KNO3(aq) → K+(aq) + NO3–(aq)

9. Jawaban: d Reduksi terjadi pada Zn2+(aq) → Zn(s). Zn2+ mengalami penurunan bilangan oksidasi dari +2 menjadi 0. Jadi, Zn2+ mengalami reduksi dengan menangkap dua elektron.

Katode : 2H2O(A) + 2e– → 2OH–(aq) + H2(g)

10. Jawaban: d Ketika gas klorin dimasukkan ke dalam larutan KI akan dihasilkan endapan kuning kecokelatan, iodium pada KI mengalami oksidasi dan klorin mengalami reduksi sehingga bertindak sebagai oksidator. Reaksi yang terjadi sebagai berikut. 2KI(aq) + Cl2(g) → 2KCl(aq) + I2(s) +1–1

0

+1–1

0

oksidasi reduksi

11. Jawaban: b Reaksi tersebut terbentuk dari persamaan redoks berikut. Mg → Mg2+ + 2e– 2H+ + 2e– → H2 ––––––––––––––––––– + Mg + 2H+ → Mg2+ + H2 Berdasarkan persamaan reaksi tersebut, Mg mengalami oksidasi karena melepaskan dua elektron. 12. Jawaban: e Reaksi dapat berlangsung jika Esel berharga + . Fe(s) + Ag+(aq) → Fe2+(aq) + Ag(s) E°sel = E°katode – E°anode = E°Ag+/Ag – E°Fe2+/Fe = 0,80 – (–0,44) = +1,24 volt Jadi, reaksi yang dapat berlangsung adalah reaksi Fe(s) + Ag+(aq) → Fe2+(aq) + Ag(s). 13. Jawaban: c Dalam sel kering terjadi peristiwa berikut. 1) Zn di katode mengalami oksidasi menjadi ion Zn2+ dengan melepas 2 elektron. Reaksinya: Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e– 2) Amonium klorida tereduksi menjadi amonia dan air di katode. Reaksi yang terjadi: 2MnO2(s) + 2NH4+(aq) + 2e– → Mn2O3(s) + 2NH3(aq) + H2O(A)

Anode : 2H2O(A ) → 4H+(aq) + 4e– + O2(g) Jadi, pada katode terbentuk gas hidrogen dan pada anode terbentuk gas oksigen. 15. Jawaban: b Misal rumus garam: MnxZy Reaksi elektrolisis MnxZy menghasilkan mangan di katode sehingga ion mangan tidak mungkin Mn2+. Hal ini karena reaksi elektrolisis larutan yang mengandung Mn2+ yang mengalami reduksi pada katode adalah air. 2H2O + 2e– → 2OH– + H2 Jadi, garam mangan tidak mungkin MnCl2 atau MnO. Mn×Zy(aq) → xMny+(aq) + yZx–(aq) Katode: Mny+(aq) + ye– → 0,06 mol

Perbandingan mol

e–

Mn(s) 0,02 mol

: mol Mn = 0,06 : 0,02 =

3 : 1

Jadi, y = 3 → Garam yang mengandung Mn3+ adalah MnCl3. Garam MnO2 mengandung ion Mn4+, sedangkan KMnO4 mengandung ion Mn7+. Mn3+

16. Jawaban: b Reduksi : MnO–4 + 8H+ + 5e– → Mn2+ + 4H2O × 1 Oksidasi : Fe2+ → Fe 3+ + e– × 5 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– + 2+ 2+ – MnO4 + 8H + 5Fe → Mn + 4H2O + 5Fe3+ Jadi, perbandingan mol yang benar adalah 5Fe2+ ~ 4H2O. 17. Jawaban: c AgNO3 → Ag+ + NO–3 Katode : Ag+ + e– → Ag Anode : 2H2O → 4H+ + O2 + 4e– 18. Jawaban: d Jumlah mol elektron yang mengalir dalam larutan (e–): coulomb

9.650

e– = 96.500 = 96.500 = 0,1 mol Reaksi elektrolisis: AgNO3 → Ag+ + NO–3 Katode : Ag+ + e– → Ag Anode : 2H2O → 4H+ + 4e– + O2

Kimia Kelas XII

51

4

H+ = 4 × 0,1 mol = 0,1 mol [H+] =

0,1mol 1L

= 0,1 M

[H+]

pH = –log = –log 10–1 = 1 Jadi, pH larutan setelah elektrolisis adalah 1. 19. Jawaban: c eAg = 108 e⋅i⋅ t

108 × 10 × 965

w = 96.500 = = 10,8 gram 96.500 Jadi, massa perak pada katode sebanyak 10,8 gram. 20. Jawaban: e Agar besi tidak cepat berkarat (mengalami korosi), perlu dijaga agar besi tidak mudah mengalami oksidasi. Hal ini dapat dilakukan dengan cara menghubungkan besi dengan logam yang lebih mudah mengalami oksidasi (E°-nya lebih negatif daripada besi). Dari logam-logam di atas yang paling mudah mengalami oksidasi adalah logam Mg (E° paling negatif). 21. Jawaban: d CuSO4 → Cu2+ + SO42– Katode (–) : Cu2+ + 2e– → Cu Anode (+) : Cu → Cu2+ + 2e– Jadi, pada elektrolisis garam tembaga(II) sulfat diperoleh ion tembaga pada anode. 22. Jawaban: c Dalam sel Volta: 1) Logam yang memiliki E° lebih kecil (lebih negatif) berfungsi sebagai anode → Zn sebagai anode dan Ag sebagai katode. 2) E° sel = E° katode – E° anode = +0,80 – (–0,74) = 1,54 volt 3) Reaksinya: 2Ag+(aq) + Zn(s) → Zn2+(aq) + 2Ag(s) Logam Ag mengendap di katode. 23. Jawaban: d Reaksi logam Na dengan air sebagai berikut. Na(s) + H2O(A) → NaOH(aq) + 2H2(g) Reaksi di atas menghasilkan larutan NaOH. 1) Gas yang ditimbulkan adalah gas H2. 2) Adanya nyala dan letupan disebabkan logam Na bersifat reaktif. 3) Perubahan warna air menjadi merah disebabkan tetesan fenolftalein yang berfungsi sebagai indikator.

52

Ulangan Akhir Semester 1

24. Jawaban: d MgSO4.7H2O digunakan sebagai obat pencahar yang dikenal dengan nama garam epsom atau garam inggris. CaSO4·2H2O adalah kalsium sulfat dihidrat, CaCO 3 adalah kalsium karbonat, Mg(OH)2 adalah magnesium hidroksida, dan Ca(OCl)2 adalah kalsium hipoklorit. 25. Jawaban: d Unsur-unsur gas mulia sangat sukar bereaksi karena golongan ini mempunyai konfigurasi elektron yang stabil (dengan elektron valensi 8, kecuali He). 26. Jawaban: e Bilangan oksidasi (x) halogen dalam senyawasenyawa berikut. HClO4 → (+1) + (x) + 4(–2) = 0 → x = +7 HBrO3 → (+1) + (x) + 3(–2) = 0 → x = +5 HClO2 → (+1) + (x) + 2(–2) = 0 → x = +3 Jadi, bilangan oksidasi unsur halogen berturutturut yaitu +7, +5, dan +3. 27. Jawaban: b Pembuatan logam alkali secara elektrolisis: MCl(A) → M+(A) + Cl–(A) Katode : M+(A) + e– → M(A) Anode : 2Cl–(A) → Cl2(g) + 2e– Jadi, pernyataan yang tepat sebagai berikut. 1) Logam alkali dibuat dari elektrolisis lelehan atau leburan garam kloridanya. 2) Terjadi reaksi reduksi pada ion logam alkali di katode. 3) Logam alkali padat terbentuk di katode. 28. Jawaban: b Urutan logam berdasarkan kenaikan nomor atom adalah K–M–L. Unsur-unsur logam dari kiri ke kanan semakin naik nomor atomnya tetapi sifat logam berkurang, sifat basa berkurang, sifat asam bertambah, serta potensial reduksi dan keelektronegatifan juga bertambah. 29. Jawaban: d Unsur transisi adalah unsur yang pengisian elektronnya berakhir pada subkulit d. Subkulit 4s diisi lebih dahulu daripada subkulit 3d. Pada unsur 1), 3), dan 5) pengisian elektron berakhir pada subkulit 3d (unsur transisi), sedangkan unsur 2) dan 4) pengisian elektron berakhir pada subkulit 4p (unsur utama).

30. Jawaban: c Sifat-sifat unsur dalam golongan halogen sebagai berikut. 1) Semua senyawa garamnya larut dalam air. 2) Klorida dan fluorin pada suhu kamar berwujud gas, sedangkan bromin berwujud cair dan iodin berwujud padat. 3) Dari atas ke bawah titik leleh dan titik didihnya semakin besar. 4) Bereaksi dengan hidrogen menghasilkan larutan bersifat asam atau pH < 7. 5) Reaksi klorin dengan serat besi menghasilkan besi(II) klorida Cl2 + Fe → FeCl2 6) Dari atas ke bawah sifat oksidator semakin lemah. 31. Jawaban: e Urutan kekuatan basa dari logam alkali tanah dapat dilihat dari kelarutannya dalam air. Semakin mudah larut dalam air, berarti senyawa hidroksida tersebut semakin kuat sifat basanya. Senyawa hidroksida dari logam alkali yang memiliki sifat basa yang paling lemah bersifat amfoter. Jadi, urutan kekuatan basa logam alkali tanah tersebut dari yang paling kuat yaitu 4), 2), 1), 5), dan 3). 32. Jawaban: b Alotrop adalah perubahan bentuk kristal terhadap suhu atau tekanan. 33. Jawaban: d Sifat unsur periode ketiga dari kiri ke kanan yaitu jari-jari atom semakin kecil, energi ionisasi semakin besar, elektronegativitas semakin besar, titik leleh dan titik didih tidak menunjukkan keteraturan. 34. Jawaban: c Sifat paramagnetik dimiliki oleh atom yang mempunyai elektron yang tidak berpasangan pada orbitalnya. Jadi, sifat paramagnetik ditentukan oleh jumlah elektron yang tidak berpasangan (elektron tunggal). Pada unsur transisi jumlah elektron tunggalnya dapat dilihat pada orbital d-nya. 35. Jawaban: b Senyawa kompleks dengan nama diamin tetrakloro kobaltat(III) adalah [Co(NH3)2Cl4]–. Muatan ion = muatan Co + (2 × muatan NH3) + (4 × muatan Cl) = –1 = (+3) + (2 × 0) + (4 × (–1)) = (–1) (sesuai) 36. Jawaban: e Senyawa kompleks jika dilarutkan dalam air, ion kompleks akan tetap berupa satu spesi ion.

Na3[Cr(NO2)6] → 3Na+ + [Cr(NO2)6]3– Jadi, ion-ion yang dihasilkan dalam air yaitu Na+ dan [Cr(NO2)6]3–. 37. Jawaban: e Jumlah proton menunjukkan nomor atom. Unsurunsur F, G, H menggambarkan unsur-unsur dalam periode 3, karena nomor atomnya 11, 13, dan 16. Unsur-unsur dalam periode mempunyai sifat-sifat sebagai berikut. 1) Jari-jari atom menurun dari F, G, ke H. 2) Keelektronegatifan meningkat dari F, G, ke H. 3) Massa jenis meningkat dari F ke G, kemudian ke H menurun. 4) Titik didih G > F > H. 5) Oksida H bersifat asam, oksida G bersifat amfoter, dan oksida F bersifat basa. 38. Jawaban: d 8 2 28Ni = [Ar]3d 4s → golongan VIIIB

hj hj hj h

→ Jumlah elektron yang tidak berpasangan = 2.

h

3d8

39. Jawaban: d Sifat-sifat unsur-unsur periode tiga dari natrium ke klorin sebagai berikut. 1) Sifat logam berkurang dan sifat bukan logam bertambah. 2) Sifat basa berkurang dan sifat asam bertambah. 3) Sifat reduktor berkurang dan sifat oksidator bertambah. 4) Keelektronegatifan bertambah dan titik lebur cenderung bertambah sampai Si kemudian turun. 5) Jari-jari atom berkurang dan energi ionisasi bertambah dengan sedikit pengecualian pada Al dan S. 40. Jawaban: b Warna ion-ion logam transisi sebagai berikut. Fe2+ : hijau 2– Cr2O7 : jingga MnO4– : ungu Co2+ : merah muda B. Uraian 1. a.

0,300 g urea =

0,300 g 60 g mol−1

= 5 · 10–3 mol 5 · 10−3 mol

Molalitas larutan = 1,00 · 10−2 kg = 0,5 mol kg–1

Kimia Kelas XII

53

3)

Oksidasi: H 2 C 2 O 4 → 2CO 2 + 2H + + 2e – (muatan disamakan) Reduksi: MnO4– + 8H+ + 5e– → Mn2+ + 4H2O 4) Oksidasi: 5H2C2O4 → 10CO2 + 10H+ + 10e– (elektron disamakan) Reduksi: 2MnO4– + 16H+ + 10e– → 2Mn2+ + 8H2O ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Redoks: 2MnO4– + 6H+ + 5H2C2O4 → 2Mn2+ + 8H2O + 10CO2 Jadi, nilai a, b, c, d, e, dan f berturut-turut yaitu 2, 6, 5, 2, 8, dan 10.

∆Tb = m · Kb = 0,5 mol kg–1 · 0,512°C kg mol–1 = 0,256°C Titik didih larutan = titik didih pelarut murni (H2O) + ∆Tb = 100,00°C + 0,256°C = 100,256°C Jadi, titik didih larutan sebesar 100,256°C. b.

∆Tf = m · Kf = 0,5 mol kg–1 · 1,86°C kg mol–1 = 0,93°C Titik beku larutan = titik beku pelarut murni (H2O) – ∆Tf = 0,00°C – 0,93°C = –0,93°C Jadi, larutan membeku pada suhu –0,93°C.

5. Cu2+ + 2e– → Cu Ag+ + 1e– → Ag 64

2. m = 2 gram p = 100 gram Tb = 100,312°C Kb = 0,52°C mol–1 asam berbasa dua = H2X H2X R 2H+ + X2– n = 3 ∆Tb = {1 + (n – 1)α} × m × Kb (Tb – 100) = {1 + (3 – 1) × 1} × (100,312 – 100) = 3 ×

2 Mr

2 Mr

w1 e1

= 108

=

w2 e2

w = berat zat yang diendapakan e = berat ekuivalen sehingga: wCu eCu

× 10 × 0,52

4. Penyetaraan redoks dengan metode setengah reaksi. 1) Oksidasi: H2C2O4 → CO2 (jumlah atom C disamakan) H2C2O4 → 2CO2 Reduksi: MnO4– → Mn2+ (kanan kurang 4 atom O) 2) Oksidasi: H2C2O4 → 2CO2 + 2H+ (kanan ditambah 2H+) Reduksi: MnO4– + 8H+ → Mn2+ + 4H2O (kanan ditambah 4H2O, kiri ditambah 8H+)

108 1

Oleh karena kondisi percobaan sama, berlaku:

1.000

E° = –0,6 V 3. Cr3+ + 3e– → Cr Cu2+ + 2e– → Cu E° = +0,34V Reaksi redoks yang terjadi dalam sel: 2Cr → 2Cr3+ + 6e– E° = +0,6 V 3Cu2+ + 6e– → 3Cu E° = +0,34 V –––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 2Cr + 3Cu2+ → 2Cr3+ + 3Cu E° = +0,94 V

Ulangan Akhir Semester 1

Berat ekivalen Ag =

× 100 × 0,52

0,312 Mr = 31,2 Mr = 100 Jadi, berat molekul asam tersebut adalah 100.

54

Berat ekivalen Cu = 2 = 32

2,5 32

wAg

= e Ag =

wAg 108

→ wAg = 8,4 gram

Jadi, perak yang diendapkan sebesar 8,4 gram. 6.

Reaksi I

: Al + Ni2+ → Al3+ + Ni

E° = x V ×3 Katode (reduksi) : Ni2+ + 2e– → Ni Anode (oksidasi) : Al → Al3+ + 3e– E° = y V ×2 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Reaksi sel : 3Ni2+ + 2Al → 3Ni + 2Al 3+ E° = +1,41 V

Persamaan I = x + y = 1,41 Reaksi II : Ni + Br2 → Ni2+ + Br– Katode (reduksi) : Br2 + 2e– → 2Br– E° = z V Anode (oksidasi) : Ni → Ni2+ + 2e– E° = –x V ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Reaksi sel : Br2 + Ni → 2Br– + Ni2+ E° = +1,32 V

Persamaan II = z – x = 1,32 Reaksi III : Al + Br2 → Al3+ + Br E° = z V ×3 Katode (reduksi) : Br2 + 2e– → 2Br– Anode (oksidasi) : Al → Al3+ + 3e– E° = y V ×2 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Reaksi sel : 3Br2 + 2Al → 6Br– + 2Al3+ E° = (z + y) V

Persamaan I x + y = 1,41 y = 1,41 – x

Persamaan II z – x = 1,32 z = 1,32 + x z + y = (1, 32 + x) + (1,41 – x) = 1,32 + 1,41 = 2,73 volt

b.

c.

Jadi, potensial elektrode untuk rangkaian Al | Al3+ || Br2 | Br sebesar 2,73 volt. 7. a.

b.

aluminat(III) : atom pusat Al3+ diakuo : 2 ligan H2O muatan 0 tetrahidrokso : 4 ligan OH muatan 4(–1) muatan ion kompleks = 3 + 0 + 4(–1) = –1 Rumus kimia: [Al(H2O)2(OH)4]– platinum(IV) : atom pusat Pt4+ tetraamin : 4 ligan NH3 muatan 0 dikloro : 2 ligan Cl muatan 2(–1) muatan ion kompleks = 4 + 0 + 2(–1) = +2 Rumus kimia: [Pt(NH3)4Cl2]2+

c.

ferrat(III) : atom pusat Fe3+ heksasiano : 6 ligan CN muatan 6(–1) muatan ion kompleks = 3 + 6(–1) = –3 Rumus kimia: [Fe(CN)6]3–

d.

aurum(III) : atom pusat Au3+ tetrapiridin : 4 ligan py muatan 0 muatan ion kompleks = 3 + 0 = +3 Rumus kimia: [Au(py)4]3+

8. Sifat-sifat fisika halogen sebagai berikut. a. Struktur halogen Halogen terdapat sebagai molekul diatomik. Kestabilan molekul akan berkurang dari F2 ke I2. Pada pemanasan, molekul halogen akan mengalami disosiasi menjadi atomatomnya.

d.

Wujud halogen Molekul halogen bersifat nonpolar. Pada suhu kamar, fluorin dan klorin berupa gas, bromin berupa zat cair yang mudah menguap, dan iodin berupa zat padat yang mudah menyublim. Kelarutan Kelarutan halogen dalam air berkurang dari fluorin ke iodin. Halogen lebih mudah larut dalam pelarut nonpolar, seperti CCl4 dan CHCl3. Warna dan bau Fluorin berwarna kuning muda, klorin berwarna hijau, bromin berwarna merah tua, iodin padat berwarna hitam, dan uap iodin berwarna ungu. Semua halogen berbau menyengat.

9. Sifat-sifat keperiodikan unsur periode tiga sebagai berikut. a. Jari-jari atom, dari kiri ke kanan semakin kecil, meskipun kulit elektron sama-sama tiga. b. Energi ionisasi, dari kiri ke kanan semakin besar. c. Keelektronegatifan, dari kiri ke kanan semakin besar. d. Titik didih dan titik leleh silikon paling tinggi di antara unsur-unsur pada periode tiga karena atom-atom Si mampu membentuk jaringan tiga dimensi menggunakan empat buah ikatan kovalen. Titik leleh fosfor paling rendah karena atom-atom P tersusun secara molekular. 10. Unsur-unsur golongan halogen mudah bereaksi dengan unsur golongan alkali tanah karena unsurunsur halogen mudah menangkap satu elektron di kulit terluarnya sehingga unsur-unsur halogen berubah menjadi ion negatif satu. Sementara itu, unsur-unsur alkali tanah mudah melepas dua elektron di kulit terluarnya sehingga unsur-unsur alkali tanah berubah menjadi ion positif dua. Elektron dari unsur-unsur alkali tanah ditangkap oleh dua ion halogen sehingga terbentuk senyawa ionik dengan rumus molekul AX2. A = alkali tanah X = halogen

Kimia Kelas XII

55

Setelah mempelajari bab ini, peserta didik mampu: 1. menjelaskan tata nama, isomer, sifat-sifat, pembuatan, dan kegunaan haloalkana; 2. menjelaskan tata nama, penggolongan, isomer, sifat-sifat, pembuatan, serta kegunaan alkohol dan eter; 3. menjelaskan tata nama, isomer, sifat-sifat, pembuatan, kegunaan, serta identifikasi aldehid dan keton; 4. menjelaskan tata nama, isomer, sifat-sifat, pembuatan, kegunaan, serta identifikasi asam karboksilat dan ester. Berdasarkan pengetahuan dan keterampilan yang dikuasai, peserta didik: 1. menyadari dan mensyukuri adanya keragaman senyawa karbon yang dijumpai dalam kehidupan sehari-hari sebagai bukti kebesaran Tuhan Yang Maha Esa; 2. menunjukkan perilaku ilmiah, bijaksana, bertanggung jawab, dan menghargai orang lain dalam aktivitas sehari-hari.

Gugus Fungsi Senyawa Karbon

Haloalkana







Mengidentifikasi senyawa haloalkana melalui kegiatan demonstrasi. Mendiskusikan tata nama, isomer, sifat-sifat, pembuatan, dan kegunaan haloalkana. Melakukan studi literatur mengenai senyawa freon atau haloalkana yang merusak ozon.

Alkohol dan Eter

• • • • • • •

• • • • • • • • •

56

Melakukan studi literatur mengenai alkohol dan eter. Mendiskusikan tata nama, isomer, sifat-sifat, pembuatan, kegunaan, serta identifikasi alkohol dan eter. Merancang percobaan untuk mengidentifikasi alkohol primer, sekunder, dan tersier. Mengidentifikasi alkohol primer, sekunder, dan tersier melalui kegiatan praktikum. Melakukan studi literatur mengenai alkohol sebagai bahan bakar alternatif. Merancang percobaan untuk membedakan alkohol dan eter. Mengidentifikasi alkohol dan eter melalui kegiatan praktikum.

Aldehid dan Keton

• •

• • •

Mengidentifikasi senyawa aldehid dan keton. Mendiskusikan tata nama, isomer, sifat-sifat, pembuatan, kegunaan, serta identifikasi aldehid dan keton. Melakukan studi literatur mengenai kegunaan dan bahaya formalin. Merancang percobaan untuk membedakan aldehid dan keton. Mengidentifikasi aldehid dan keton melalui kegiatan praktikum.

Asam Karboksilat dan Ester





• • •

Mengidentifikasi senyawa asam karboksilat dan ester yang terdapat dalam suatu produk. Mendiskusikan tata nama, isomer, sifatsifat, pembuatan, serta kegunaan asam karboksilat dan ester. Merancang percobaan untuk membuat suatu ester. Membuat senyawa ester melalui kegiatan praktikum. Melakukan studi literatur mengenai kegunaan senyawa ester dalam industri makanan dan minuman.

Menyadari dan mensyukuri keragaman senyawa karbon yang dijumpai dalam kehidupan sehari-hari sebagai bukti kebesaran Tuhan Yang Maha Esa. Berperilaku teliti, objektif, memiliki rasa ingin tahu, serta kritis dalam menyelesaikan permasalahan dan praktikum. Mampu menghargai pendapat orang lain serta bertanggung jawab ketika berdiskusi. Mampu menjelaskan tata nama, isomer, sifat-sifat, pembuatan, dan kegunaan haloalkana. Mampu menjelaskan tata nama, penggolongan, isomer, sifat-sifat, pembuatan, serta kegunaan alkohol dan eter. Mampu menjelaskan tata nama, isomer, sifat-sifat, pembuatan, kegunaan, serta identifikasi aldehid dan keton. Mampu menjelaskan tata nama, isomer, sifat-sifat, pembuatan, kegunaan, serta identifikasi asam karboksilat dan ester. Mampu menyajikan rancangan percobaan mengenai identifikasi alkohol primer, sekunder, dan tersier, identifikasi alkohol dan eter, identifikasi aldehid dan keton, serta pembuatan ester. Mampu menyajikan laporan praktikum mengenai identifikasi alkohol primer, sekunder, dan tersier, identifikasi alkohol dan eter, identifikasi aldehid dan keton, serta reaksi esterifikasi.

Gugus Fungsi Senyawa Karbon

A. Pilihan Ganda 1. Jawaban: e 1

2

3

memiliki rantai induk paling panjang (6 atom C) dan tidak bercabang. 4

H3C –– CH –– CH2 –– CH –– CH3 | | 5 6 Br C2H5 Struktur di atas mempunyai rantai induk heksana. Penomoran dimulai dari rantai yang dekat dengan atom halogen yaitu dari sebelah kiri. Pada senyawa tersebut terdapat dua cabang yaitu bromo di C nomor 2 dan metil di C nomor 4. Dengan demikian, nama struktur tersebut adalah 2-bromo-4metilheksana. 2. Jawaban: a Senyawa 3-bromo-3-kloro-4,4-dietilheptana mempunyai rantai induk heksana (6 atom C), cabang bromo(–Br) dan kloro(–Cl) di C nomor 3 serta etil (–C2H5) di C nomor 4. Struktur molekulnya sebagai berikut. C2H5 Br | | H3C –– CH2 –– CH2 –– C –– C –– CH2 –– CH3 | | C2H5 Cl Struktur b mempunyai nama 4-bromo-4-kloro-3,3dietilheptana. Struktur c mempunyai nama 4-bromo-4-kloro-2,3-dietilheptana. Struktur d mempunyai nama 3-bromo-3-kloro-4,4-dimetilheptana. Struktur e mempunyai nama 4-bromo-4-kloro-3,3dimetilheptana. 3. Jawaban: e Isomer kerangka terjadi pada senyawa-senyawa yang memiliki rumus molekul dan gugus fungsi sama, tetapi kerangka rantai induknya berbeda. Isomer kerangka ditunjukkan oleh pasangan senyawa 2,2-dikloropentana dan 2,2-dikloro-3metilbutana. Kerangka rantai induk pada senyawa 2,2-dikloropentana berupa rantai lurus. Kerangka rantai induk pada senyawa 2,2-dikloro-3-metilbutana berupa rantai bercabang. Adapun senyawa 3fluoropentana dan 1-fluoropentana, 1-kloropropana dan 2-kloropropana, 3,3-diiodoheksana dan 2,3-diiodoheksana, serta 2,2-dibromobutana dan 2,3-dibromobutana berisomer posisi. 4. Jawaban: a Semakin panjang rantai karbon, semakin tinggi titik didihnya. Dengan jumlah atom C yang sama, semakin banyak cabang, semakin rendah titik didihnya. Dengan demikian, senyawa yang memiliki titik didih tertinggi adalah 2-fluoroheksana karena

5. Jawaban: b Pasangan senyawa di atas merupakan isomer posisi karena mempunyai rumus molekul dan kerangka sama, tetapi letak gugus fungsi berbeda. Pada senyawa H3C – CH – CH2 – CH2 – CH3 gugus | Br bromo (–Br) terletak pada atom C nomor 2, sedangkan pada senyawa H3C – CH2 – CH – CH2 – CH3 | Br gugus bromo (–Br) terletak pada atom C nomor 3. Isomer optis terjadi pada senyawa-senyawa yang mempunyai atom C asimetris. Isomer fungsi terjadi pada senyawa-senyawa yang mempunyai rumus molekul sama, tetapi mempunyai gugus fungsi berbeda. Isomer kerangka terjadi pada senyawasenyawa yang mempunyai rumus molekul dan gugus fungsi sama, tetapi mempunyai kerangka rantai induk berbeda. Isomer geometri terjadi pada senyawa-senyawa yang mempunyai rumus molekul sama, tetapi struktur ruangnya berbeda. 6. Jawaban: c Reaksi antara 2-pentena dengan gas klorin menghasilkan 2,3-dikloropentana. Adapun persamaan reaksi lengkapnya sebagai berikut. H3C – CH = CH – CH2 – CH3 + Cl2 → H3C – CH – CH – CH2 – CH3 | | Cl Cl 7. Jawaban: d 1

2

3

4

5

6

H3C – CH – CH2 – CH2 – CH – CH3 | | Cl Br Senyawa di atas memiliki rantai induk heksana (6 atom C). Penomoran dimulai dari sebelah kiri karena atom Cl lebih reaktif daripada atom Br. Dengan demikian, cabang kloro (–Cl) terletak pada atom C nomor 2 dan cabang bromo (–Br) terletak pada atom C nomor 5. Setelah diurutkan abjad, penamaan senyawa di atas yang benar adalah 5-bromo-2-kloroheksana. Jadi, nama senyawa di atas sesuai aturan IUPAC adalah 5-bromo-2kloroheksana. 8. Jawaban: d Senyawa freon (CCl 2F 2) terdapat pada alat pendingin ruangan (AC), kulkas, dan hair spray. Panci teflon mengandung senyawa tetrafluoroetena. Kimia Kelas XII

57

Obat bius mengandung senyawa kloroform. Obat luka mengandung senyawa iodoform. Alat pemadam kebakaran mengandung senyawa karbon tetraklorida. 9. Jawaban: e Reaksi antara 1-bromoetana dengan logam Na menghasilkan garam natrium dan butana. Persamaan reaksi secara lengkap dituliskan sebagai berikut.

Cl | HC – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH – CH3 | | Cl CH3 b.

2CH3 – CH2 – Br + 2Na → CH3 – CH2 – CH2 – CH3 + 2NaBr butana natrium bromida

10. Jawaban: d a. b. c. d. e. f.

Senyawa

Kegunaan

Freon Fosgen Iodoform Kloroform Karbon tetraklorida Tetrafluoroetena

Pendingin ruangan. Bahan pembuat pupuk. Obat luka. Obat bius. Pemadam kebakaran. Pelapis panci antilengket.

2,4-dikloro-3-etil-5-metilheksana Senyawa 2,4-dikloro-3-etil-5-metilheksana memiliki rantai induk heksana (6 atom C), cabang kloro (–Cl) terletak pada atom C nomor 2 dan 4, cabang metil (–CH3) terletak pada atom C nomor 5, serta cabang etil (–C2H5) terletak pada atom C nomor 3. H3C –– CH –– CH –– CH –– CH –– CH3 | | | | Cl C2H5 Cl CH3

3. Isomer C5H11Cl sebagai berikut. a. H2C –– CH2 –– CH2 –– CH2 –– CH3 | Cl 1-kloropentana

B. Uraian 1. a.

b.

5 4C2H5

| 1 2 3 H3C –– CH –– CH –– CH3 | Br Senyawa di atas memiliki rantai induk pentana (5 atom C). Penomoran dimulai dari sebelah kiri. Cabang bromo (–Br) terletak pada atom C nomor 2 dan metil (–CH3) terletak pada atom C nomor 3. Jadi, nama senyawa di atas adalah 2-bromo-3-metilpentana. C2H5 | 2 1 3 4 H3C –– CH –– CH –– CH –– CH3 | | 5 Cl C 6 2H5 Senyawa di atas memiliki rantai induk heksana (6 atom C). Penomoran dimulai dari sebelah kiri. Cabang kloro (–Cl) terletak pada atom C nomor 2, cabang etil (–C2H5) terletak pada atom C nomor 3, serta cabang metil (–CH3) terletak pada atom C nomor 4. Jadi, nama senyawa di atas adalah 2-kloro-3-etil4-metilheksana.

2. a.

1,1-dikloro-6-metilheptana Senyawa 1,1-dikloro-6-metilheptana memiliki rantai induk heptana (7 atom C), dua cabang kloro terletak pada atom C nomor 1, serta cabang metil terletak pada atom C nomor 6.

b.

H3C –– CH –– CH2 –– CH2 –– CH3 | Cl 2-kloropentana

c.

H3C –– CH2 –– CH –– CH2 –– CH3 | Cl 3-kloropentana

d.

H2C –– CH –– CH2 –– CH3 | | Cl CH3 1-kloro-2-metilbutana

e.

H2C –– CH2 –– CH –– CH3 | | Cl CH3 1-kloro-3-metilbutana

f.

CH3 | H2C –– C –– CH3 | | Cl CH3

1-kloro-2,2,-dimetilpropana

g.

H3C –– CH –– CH –– CH3 | | Cl CH3 2-kloro-3-metilbutana

h.

CH3 | H3C –– C –– CH2 –– CH3 | Cl 2-kloro-2-metilbutana

58

Gugus Fungsi Senyawa Karbon

4. a. b. c. d.

Fosgen digunakan sebagai bahan pembuatan pupuk. Teflon digunakan sebagai pelapis panci antilengket. Kloroform digunakan sebagai obat bius. Karbon tetraklorida digunakan untuk menghilangkan noda-noda minyak atau lemak pada pakaian, bahan pemadam kebakaran (extinguisher), serta pelarut lemak, lilin, damar, dan protein.

A. Pilihan Ganda 1. Jawaban: b C2H5 | 1 6 2 4 3 5 H3C – CH –– CH –– CH2 –– CH –– CH3 | | OH CH3 Senyawa tersebut merupakan senyawa alkohol yang memiliki rantai induk heksanol (6 atom C). Penomoran dimulai dari sebelah kiri ( paling dekat dengan gugus –OH). Gugus –OH terletak pada atom C nomor 2. Cabang etil (–C2H5) terletak pada atom C nomor 3 dan cabang metil (–CH3) terletak pada atom C nomor 5. Dengan demikian, nama senyawa tersebut adalah 3-etil-5-metil-2-heksanol. 2. Jawaban: c Alkohol tersier adalah alkohol yang gugus hidroksi atau –OH-nya terikat pada atom C tersier (atom C yang mengikat 3 atom C lainnya). Contoh senyawa alkohol tersier adalah 2-metil-2-butanol. Senyawa 1-butanol termasuk alkohol primer. Senyawa 2-pentanol, 3-metil-2-pentanol, dan 2,2-dimetil-3pentanol termasuk alkohol sekunder. OH | H3C –– C –– CH2 –– CH3 | CH3 ⎯ ⎯ ⎯ →

atom C tersier 2-metil-2-butanol

3. Jawaban: b Berdasarkan sifat-sifat yang disajikan pada soal, senyawa tersebut merupakan alkohol yang mempunyai gugus fungsi –OH. Sifat-sifat alkohol sebagai berikut. 1) Alkohol mempunyai titik didih relatif tinggi dan lebih tinggi daripada eter karena adanya ikatan hidrogen.

5. Semakin banyak jumlah atom C (rantai semakin panjang), semakin tinggi titik didihnya. Dengan demikian urutan senyawa berdasarkan kenaikan titik didihnya adalah a, c, dan b.

2) 3) 4)

5)

Alkohol bereaksi dengan logam natrium menghasilkan natrium alkanolat dan gas H2. Alkohol mudah larut dalam air dalam semua perbandingan. Alkohol bereaksi dengan hidrogen halida, seperti HBr dan menghasilkan senyawa haloalkana (mengandung halogen, misal brom) dan air. Pada reaksi oksidasi alkohol primer akan terbentuk aldehid dan oksidasi selanjutnya terbentuk asam karboksilat.

4. Jawaban: d Senyawa 2-etoksipropana termasuk senyawa eter dan memiliki gugus fungsi –O–. Senyawa tersebut memiliki rantai induk propana (3 atom C) dan cabang etoksi (–OCH2CH3). Struktur senyawa tersebut ditunjukkan oleh gambar d. Gambar a adalah metoksietana, gambar b adalah 2-metoksipropana, gambar c adalah etoksietana, dan gambar e adalah 1-etoksipropana. 5. Jawaban: c Isomer gugus fungsi terjadi pada senyawasenyawa yang memiliki rumus molekul sama, tetapi gugus fungsinya berbeda seperti pasangan senyawa c. Pasangan senyawa a merupakan isomer posisi, sedangkan pasangan senyawa b, d, dan e merupakan isomer kerangka. Jadi, isomer gugus fungsi ditunjukkan oleh pasangan senyawa c. 6. Jawaban: e Etilen glikol digunakan sebagai zat antibeku pada radiator mobil, sedangkan MTBE digunakan sebagai zat aditif pada bensin untuk menambah bilangan oktan bensin. Obat bius merupakan kegunaan kloroform dan siklopropana. Dalam dunia kosmetik, gliserol banyak digunakan sebagai pelembap dan pelembut pada losion. Zat antiseptik merupakan kegunaan etanol. Jadi, kegunaan etilen glikol dan MTBE ditunjukkan secara berturut-turut oleh nomor 4) dan 5).

Kimia Kelas XII

59

7. Jawaban: a Bereaksi dengan asam menghasilkan ester, dapat mengalami reaksi dehidrasi dengan asam kuat, serta bereaksi dengan logam Na menghasilkan gas hidrogen merupakan sifat senyawa alkohol. Sementara itu, tidak bereaksi dengan basa merupakan sifat eter. Eter memiliki titik didih lebih rendah daripada alkohol dengan massa molekul relatif yang sama karena alkohol memiliki ikatan hidrogen.

b.

8. Jawaban: a 3

4

5

6

H3C – CH2 – O – CH – CH2 – CH2 – CH3 | 2 C 1 2H5 Struktur senyawa tersebut termasuk senyawa eter dan memiliki rantai induk heksana (6 atom C). Penomoran dimulai dari bawah. Cabang etoksi (–OCH2CH3) terletak pada atom C nomor 3. Jadi, nama senyawa tersebut adalah 3-etoksiheksana. 9. Jawaban: d Kloroform digunakan sebagai obat bius pada pembedahan. Oleh karena dapat mengakibatkan rasa mual pascapembiusan, penggunaan kloroform sebagai obat bius telah dilarang. MTBE digunakan sebagai zat aditif pada bensin. Etanol digunakan sebagai pembersih luka dan antiseptik. Gliserol digunakan sebagai pelembap dan pelembut pada losion. Etilen glikol digunakan sebagai zat antibeku pada radiator mobil. 10. Jawaban: e Reaksi fermentasi dituliskan sebagai berikut. ragi C6H12O6(aq) ⎯⎯⎯ → 2C2H5OH(aq) + 2CO2(g)

Glukosa

Etanol

Jadi, reaksi fermentasi menghasilkan etanol dan gas CO2. B. Uraian 1. a.

60

CH3 | 1 2 3 4 H2C –– CH –– CH2 –– CH3 | OH Senyawa tersebut termasuk alkohol yang memiliki rantai induk butanol (4 atom C). Penomoran dimulai dari sebelah kiri sehingga gugus –OH terletak pada atom C nomor 1 dan cabang metil (–CH3) terletak pada atom C nomor 2. Dengan demikian, nama senyawa tersebut adalah 2-metil-1-butanol.

Gugus Fungsi Senyawa Karbon

c.

C2H5 | 1 2 3 4 5 6 H3C –– CH –– CH –– CH –– CH2 –– CH3 | | CH3 OH Senyawa tersebut termasuk alkohol yang memiliki rantai induk heksanol (6 atom C). Penomoran dimulai dari sebelah kiri sehingga gugus –OH terletak pada atom C nomor 3, cabang metil (–CH3) terletak pada atom C nomor 2, serta cabang etil (–C2H5) terletak pada atom C nomor 4. Dengan demikian, nama senyawa tersebut adalah 4-etil-2-metil3-heksanol. 1 CH3 | 2 H3C –– O –– C –– CH3 | 3 CH3 Senyawa tersebut termasuk eter yang memiliki rantai induk propana (3 atom C). Penomoran dapat dimulai dari atas atau bawah sehingga cabang metil (–CH3) terletak pada atom C nomor 2 dan cabang metoksi (–OCH3) terletak pada atom C nomor 2. Dengan demikian, nama senyawa tersebut adalah 2metil-2-metoksipropana.

d.

3

2

1

H3C –– CH2 –– CH2 –– O –– CH2 ––– CH3 Senyawa tersebut termasuk eter yang memiliki rantai induk propana (3 atom C). Penomoran dimulai dari sebelah kanan sehingga gugus etoksi (–OCH2CH3) terletak pada atom C nomor 1. Dengan demikian, nama senyawa tersebut adalah 1-etoksipropana.

2. Sifat-sifat eter sebagai berikut. a. Merupakan cairan yang mudah menguap dan mudah terbakar. b. Titik didih rendah, lebih rendah daripada alkohol dengan massa molekul relatif (Mr) yang sama. c. Sedikit larut dalam air. d. Melarutkan senyawa-senyawa kovalen. e. Bersifat anestetik. f. Tidak reaktif serta tidak dapat dioksidasi, direduksi, dieliminasi, atau direaksikan dengan basa, tetapi dapat disubstitusikan dengan asam kuat. → CH3CH2Br + CH3CH2OH CH3CH2 – O – CH2CH3 + Br ⎯⎯ Δ Dietil eter

Etil bromida

Etanol

3. Senyawa 1-butanol memiliki struktur sebagai berikut. H2C –– CH2 –– CH2 –– CH3 | OH Adapun isomer kerangka 1-butanol adalah 2-metil1-propanol H2C –– CH –– CH3 | | OH CH3 4. a.

Gliserol digunakan sebagai pelembap dan pelembut pada losion dan berbagai kosmetik, pelembut pada tembakau dan obat-obatan, serta sebagai bahan pembuat nitrogliserin yang digunakan sebagai bahan peledak.

A. Pilihlan Ganda 1. Jawaban: a Senyawa yang memiliki rumus molekul CnH2nO adalah aldehid dan kelon. Senyawa yang dapat membentuk endapan merah bata jika direaksikan dengan Fehling adalah senyawa aldehid. O || Senyawa aldehid memiliki gugus fungsi –C–H. Sementara itu, keton bereaksi negatif dengan Fehling yang ditandai dengan tidak terbentuknya endapan merah bata. 2. Jawaban: e 4

3

2

CH3 –– CH –– CH –– CH3 | | 1 CH3 C = O | H

Senyawa di atas termasuk aldehid dan memiliki rantai induk butanal (4 atom C). Cabang metil (–CH3) terletak pada atom C nomor 2 dan 3. Dengan demikian, nama senyawa tersebut adalah 2,3-dimetilbutanal. Heksanal mempunyai rumus O B . struktur CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – C V H 2-butanal dan 3-metil-2-butanal merupakan penamaan yang tidak tepat karena gugus fungsi aldehid selalu terdapat di ujung rantai induk. 2-metil pentanal mempunyai rumus struktur O B CH3 – CH2 – CH2 – CH – C . V | H CH3

b. c.

Etilen glikol digunakan sebagai zat antibeku pada radiator mobil, bahan baku serat sintetis seperti dakron, dan bahan pelunak/pelembut. Kloroform digunakan sebagai obat bius.

5. Titik didih alkohol lebih tinggi dibandingkan alkana dengan jumlah atom karbon yang sama. Hal ini dikarenakan alkohol mempunyai ikatan hidrogen. Ikatan hidrogen yang terjadi antarmolekul alkohol mengakibatkan pemutusan ikatan pada molekul-molekul alkohol memerlukan suhu/energi lebih tinggi. Sementara itu, alkana tidak mempunyai ikatan hidrogen.

3. Jawaban: d Senyawa pada soal di atas termasuk senyawa keton. Keton dapat dibuat dengan mengoksidasi alkohol sekunder. Alkohol sekunder ditunjukkan oleh senyawa d. Senyawa a termasuk aldehid, senyawa b termasuk eter, senyawa c termasuk alkohol primer, dan senyawa e termasuk asam karboksilat. 4. Jawaban: b Aldehid dan keton dapat dibedakan dengan uji pereaksi Tollens, Fehling, dan Benedict. Aldehid bereaksi positif dengan Fehling dan Benedict membentuk endapan merah bata (Cu2O) serta bereaksi positif dengan pereaksi Tollens membentuk cermin perak. Sementara itu, keton bereaksi negatif dengan ketiga pereaksi tersebut. 5. Jawaban: a Senyawa 3,4-dimetil-2-heksanon memiliki rantai induk heksanon (6 atom C), cabang metil (–CH3) terletak pada atom C nomor 3 dan 4, serta gugus O || – C – terletak pada nomor 2. Senyawa ini ditunjukkan oleh struktur a. Struktur b adalah 3-metil2-pentanon, struktur c adalah 3,4-dimetil-2-pentanon, struktur d adalah 3-metil-2-heksanon, dan struktur e adalah 4-metil-2-heksanon. 6. Jawaban: d Isomer fungsi terjadi pada senyawa-senyawa yang memiliki rumus molekul sama, tetapi gugus fungsinya berbeda. Isomer fungsi ditunjukkan oleh pasangan senyawa 3) dan 4). Senyawa 3) merupakan senyawa aldehid, sedangkan senyawa 4) merupakan senyawa keton. Keduanya memiliki rumus kimia C6H12O. Pasangan senyawa 1) dan Kimia Kelas XII

61

O || terletak pada atom C nomor 4 dan gugus – C – terletak pada nomor 2. Dengan demikian, nama senyawa tersebut adalah 4-metil-2-pentanon.

2), 1) dan 3), 2) dan 3), serta 4) dan 5) termasuk isomer kerangka karena bentuk kerangka rantai induk atau cabangnya berbeda meskipun rumus molekulnya sama. 7. Jawaban: d Senyawa dengan rumus molekul C 5 H 10 O menghasilkan endapan merah bata dengan pereaksi Fehling adalah senyawa aldehid. Isomer senyawa C5H10O golongan aldehid dituliskan sebagai berikut. O || H3C –– CH2 –– CH2 –– CH2 –– CH Pentanal O || 2-metilbutanal H3C –– CH2 –– CH –– CH | CH3 O || H3C –– CH –– CH2 –– CH 3-metilbutanal | CH3 CH3 O | || H3C –– C –– CH 2,2-dimetilpropanal | CH3 Jadi, kemungkinan rumus struktur senyawa tersebut sebanyak 4. 8. Jawaban: b Keton memiliki sifat sebagai berikut. 1) Bereaksi negatif dengan pereaksi Fehling, Benedict, dan Tollens. 2) Dibuat dengan mengoksidasi alkohol sekunder. 3) Suku terendahnya memiliki nama IUPAC propanon. Bereaksi positif dengan pereaksi Tollens, dibuat dengan mengoksidasi alkohol primer, suku terendahnya memiliki nama IUPAC metanal, serta salah satu senyawanya digunakan sebagai pengawet mayat adalah senyawa aldehid. 9. Jawaban: d 5 CH O 3 | || 1 4 3 2 HC –– CH2 –– C –– CH3 | CH3 Senyawa tersebut merupakan senyawa keton dengan rantai induk pentanon (5 atom C). Penomoran dimulai dari sebelah kanan sehingga cabang metil

62

Gugus Fungsi Senyawa Karbon

10. Jawaban: c Aseton digunakan sebagai pelarut senyawasenyawa organik, terutama untuk melarutkan beberapa macam plastik dan gas etuna. Aseton juga digunakan sebagai tinner untuk membersihkan cat kuku/kuteks. B. Uraian 1. a.

Senyawa 2-kloro-6,6-dimetilheptanal merupakan senyawa aldehid. Senyawa ini memiliki rantai induk heptanal (7 atom C), cabang kloro (–Cl) terletak pada atom C nomor 2, dan dua cabang metil (–CH3) terletak pada atom C nomor 6. Struktur senyawanya sebagai berikut. CH3 O | B H3C – C – CH2 – CH2 – CH2 – CH – C V | | H CH3 Cl

b.

Senyawa 3,5-dimetil-2-oktanon merupakan senyawa keton. Senyawa ini memiliki rantai induk oktanon (8 atom C), dua cabang metil (–CH3) pada atom C nomor 3 dan 5, serta O || gugus – C – terletak pada nomor 2. Struktur senyawanya sebagai berikut. O B H3C – CH2 – CH2 – CH – CH2 – CH – C – CH3 | | CH3 CH3

2. a.

CH3 O CH3 | || | 1 2 3 4 5 6 7 H3C – CH – CH2 – C – CH2 – CH – CH3 Senyawa di atas merupakan senyawa keton yang memiliki rantai induk heptanon (7 atom C). Penomoran dimulai dari sebelah kiri atau kanan sehingga cabang metil (–CH3) terletak pada atom C nomor 2 dan 6, serta gugus O || – C – terletak pada nomor 4. Dengan demikian, nama senyawa tersebut adalah 2,6-dimetil-4heptanon.

b.

O O || || CH3 – C – CH3 + 3Cl2 + 4NaOH → CH3 – C – ONa

CH3 Br O | | B H3C –– C –– CH2 –– CH –– C H2–– C V | H CH3 Senyawa di atas merupakan senyawa aldehid yang memiliki rantai induk heksanal (6 atom C). Penomoran dimulai dari sebelah kanan sehingga cabang bromo (–Br) terletak pada atom C nomor 3 dan cabang metil (–CH3) terletak pada atom C nomor 5. Dengan demikian, nama senyawa tersebut adalah 3-bromo-5,5-dimetilheksanal.

3. Aseton digunakan sebagai pelarut senyawasenyawa organik, terutama untuk melarutkan beberapa macam plastik dan gas etuna. Aseton juga digunakan sebagai tinner untuk membersihkan cat kuku/kuteks. Selain itu, aseton juga digunakan untuk membuat kloroform (obat bius), dengan reaksi:

A. Pilihan Ganda 1. Jawaban: d Senyawa ester memiliki gugus fungsi –COO–. –O– merupakan gugus fungsi eter, –OH merupakan gugus fungsi alkohol, –CHO merupakan gugus fungsi aldehid, dan –COOH merupakan gugus fungsi asam karboksilat. 2. Jawaban: a Rumus struktur asam 2,3-dimetilbutanoat O || H3C –– CH –– CH –– C –– OH | | CH3 CH3 atau dapat dituliskan CH(CH3)2CH(CH3)COOH. Struktur CH(CH3)2CH2COOH memiliki nama asam 3-metilbutanoat, struktur (CH3)2C(CH3)COOH memiliki nama asam 2,2-dimetilpropanoat, struktur CH3(CH2)2COOH memiliki nama asam butanoat, dan struktur C2H5CH2CH3 memiliki nama butana. 3. Jawaban: c Asam propionat merupakan asam karboksilat, sedangkan etanol merupakan senyawa alkohol. Reaksi antara senyawa alkanoat dengan senyawa alkanol akan menghasilkan senyawa ester atau alkil alkanoat. Persamaan reaksinya dapat ditulis sebagai berikut.

Aseton

+ CHCl3 + 3NaCl + 3H2O Kloroform

4.

OH | KMnO 4 → H3C –– CH –– CH2 –– CH3 ⎯⎯⎯⎯ H2SO 4

2-butanol

O B H3C ––– C ––– CH2 ––– CH3 2-butanon

5. Propanon dan propanal dapat dibedakan menggunakan pereaksi Fehling, Benedict, dan Tollens. Propanon akan bereaksi negatif dengan pereaksi Fehling, Benedict, dan Tollens. Propanal akan bereaksi positif dengan pereaksi Tollens membentuk cermin perak dan bereaksi positif dengan pereaksi Fehling serta Benedict membentuk endapan merah bata (Cu2O).

O || CH3 – CH2 – C – OH + CH3 – CH2 – OH ⎯→ Asam propionat

Etanol

O || CH3 – CH2 – C – O – CH2 – CH3 + H2O etil propanoat

4. Jawaban: b Asam pentanoat termasuk senyawa asam karboksilat dan berisomer fungsi dengan ester. O || Senyawa ester memiliki gugus – C – O – dan ditunjukkan oleh senyawa b. Senyawa a termasuk eter, senyawa c termasuk keton, senyawa d termasuk asam karboksilat, dan senyawa e termasuk aldehid. 5. Jawaban: d Senyawa pada soal merupakan senyawa asam pentanoat dan termasuk golongan senyawa asam karboksilat. Salah satu isomernya adalah 2-metilbutanoat. 2-metilbutanoat berisomer kerangka dengan asam pentanoat. 6. Jawaban: d Senyawa C2H5 – CH(CH3) – COO – C2H5 termasuk senyawa ester. Hidrolisis ester menghasilkan asam karboksilat dan alkohol. Reaksinya dituliskan sebagai berikut. Kimia Kelas XII

63

O || H3C – CH2 – CH – C – OCH2 – CH3 + H2O ⎯→ | CH3 Etil 2-metilbutanoat

O || H3C – CH2 – CH – C – OH + C2H5OH | CH3 Asam 2-metilbutanoat

Etanol

Jadi, reaksi hidrolisis C2H5 – CH(CH3) – COO – C2H5 menghasilkan asam 2-metilbutanoat dan etanol. 7. Jawaban: e Nama Ester

Aroma

a.

etil butirat

nanas

b.

metil butirat

apel

c.

etil formiat

rum

d.

propil asetat

pir

e.

amil asetat

pisang

Hidrolisis merupakan reaksi penguraian suatu senyawa oleh air. Esterifikasi merupakan reaksi antara asam karboksilat dan alkohol menghasilkan ester. 10. Jawaban: e Senyawa yang memiliki rumus empiris CH2O2 dan dapat bereaksi dengan alkohol membentuk ester adalah asam karboksilat. Asam karboksilat meO || miliki gugus fungsi – C – OH. Gugus –OH merupakan gugus fungsi alkohol, gugus –O– O || merupakan gugus fungsi eter, gugus – C – O || merupakan gugus fungsi keton, dan gugus – C – H merupakan gugus fungsi aldehid. B. Uraian 1.

8. Jawaban: a Kegunaan beberapa senyawa sebagai berikut. 1) Asam oksalat digunakan sebagai penghilang karat dan pereaksi (reaktan) pada pembuatan zat warna. 2) Etil butirat digunakan sebagai esens dengan aroma nanas. 3) Asam asetat diguanakan sebagai pelarut, bahan baku industri serat dan plastik, serta penyedap makanan. 4) Asam tartrat digunakan untuk penyamakan, fotografi dan keramik, serta untuk mengasamkan minuman dan permen. 5) Amil asetat digunakan sebagai esens dengan aroma pisang. 6) Metil formiat digunakan sebagai esens dengan aroma rum. Jadi, senyawa digunakan untuk menghilangkan karat dan esens dengan aroma nanas berturut-turut ditunjukkan oleh nomor 1) dan 2).

a.

9. Jawaban: e Persamaan reaksi pada soal merupakan reaksi saponifikasi atau reaksi penyabunan. Reaksi saponifikasi merupakan reaksi antara ester dengan basa menghasilkan garam dan alkohol. Hasil reaksi pada soal berupa natrium etanoat dan etanol. Oksidasi merupakan reaksi suatu senyawa dengan oksigen menghasilkan gas CO 2 dan uap air. Eliminasi merupakan reaksi penghilangan suatu atom menghasilkan senyawa berikatan rangkap.

2. a.

64

Gugus Fungsi Senyawa Karbon

O || 3 H3C –– CH ––2 CH2 ––1 C –– OH | 4 CH 2 | 5 CH3 Senyawa tersebut termasuk asam karboksilat dengan rantai induk asam pentanoat (5 atom C). Penomoran dimulai dari sebelah kanan. Dengan demikian, cabang metil (–CH3) terletak pada atom C nomor 3. Jadi, nama senyawa tersebut adalah asam 3-metilpentanoat.

b.

CH3 O | || 3 2 H3C –– C ––1C –– OC2H5 | CH3 Senyawa tersebut termasuk ester dengan nama etil 2,2-dimetilpropanoat.

b.

Asam 4-etil-2,3-dimetilheksanoat CH3 O | || H3C –– CH2 –– CH –– CH –– CH –– C –– OH | | C2H5 CH3 Etil butirat O || H3C –– CH2 –– CH2 –– C –– OC2H5

3. Reaksi esterifikasi merupakan reaksi antara asam karboksilat dengan alkohol menghasilkan ester. Persamaan reaksi umumnya sebagai berikut. O O H+ ⎯⎯→ B B R–C + R′OH ←⎯⎯ R – C + H2O V V OH OR′ 4. Senyawa-senyawa ester banyak digunakan sebagai esens karena mempunyai aroma khas. Senyawa-senyawa ester yang biasa digunakan sebagai esens sebagai berikut.

No. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Ester Etil butirat Metil butirat Etil formiat Propil asetat Isopentil n-oktil asetat Metil salisilat

Aroma Nanas Apel Rum Pir Pisang Jeruk manis Sarsaparila

O O 5. B B CH3 – C + NaOH → CH3 – C + C2H5OH V V ONa OC2H5 Etil etanoat

Garam Na-asetat

Etanol

A. Pilihan Ganda 1. Jawaban: a Perbedaan titik senyawa CH 3–CH 2–OH dan CH3–O–CH3 disebabkan oleh perbedaan ikatan antarmolekulnya. Senyawa CH3–CH2–OH memiliki ikatan hidrogen antarmolekulnya, sedangkan senyawa CH 3 –O–CH 3 tidak memiliki ikatan hidrogen. Akibatnya, senyawa CH 3–CH 2–OH memiliki titik didih lebih tinggi daripada senyawa CH3–O–CH3.

4. Jawaban: d Senyawa yang memiliki isomer optis adalah H | H3C – C – COOH | OH atom C asimetris karena memiliki atom C asimetris. Atom C asimetris merupakan atom C yang mengikat empat gugus yang berbeda.

2. Jawaban: a Senyawa dengan rumus C5H12O dapat berupa alkohol dan eter. Berdasarkan hasil reaksinya dengan suatu asam karboksilat (asam cuka) yang menghasilkan senyawa beraroma buah pisang ambon serta jika direaksikan dengan larutan KMnO4 yang diasamkan menghasilkan senyawa yang memerahkan kertas lakmus biru, dapat disimpulkan bahwa kemungkinan senyawa tersebut adalah alkohol primer yaitu 1-pentanol. Struktur senyawa 1-pentanol ditunjukkan oleh gambar a. Struktur b dan d termasuk alkohol sekunder. Struktur e termasuk alkohol primer, tetapi memiliki rumus molekul C4H10O. Struktur c termasuk eter.

5. Jawaban: b Kemungkinan senyawa yang memiliki rumus molekul C3H8O adalah 1-propanol, 2-propanol, dan metoksietana. Berdasarkan data hasil reaksi dengan logam Na dan PCl3 yang memberikan hasil negatif, maka senyawa tersebut adalah metoksi etana. Metoksi etana termasuk senyawa eter dengan gugus fungsi –O–.



⎯ →

3. Jawaban: b Aseton termasuk golongan keton. Aseton diperoleh dari oksidasi 2-propanol (alkohol sekunder). Oksidasi 1-propanol menghasilkan propanal dan oksidasi lebih lanjut menghasilkan asam propanoat. Oksidasi 1-butanol menghasilkan butanal dan oksidasi lebih lanjut menghasilkan asam butanoat. Oksidasi 2-metil-1-propanol menghasilkan 2-metilpropanal dan oksidasi lebih lanjut menghasilkan asam 2-metilpropanoat. Oksidasi 2-butanol menghasilkan 2-butanon.

6. Jawaban: c Rumus umum senyawa alkanon (keton) adalah O || R – C – R, sedangkan rumus umum alkanal (aldehid) O || adalah R – C – H. R–O–R merupakan rumus umum O || eter, R – C – OR merupakan rumus umum ester, O || dan R – C – OH merupakan rumus umum asam karboksilat. Jadi, rumus umum alkanon dan alkanal ditunjukkan oleh nomor 2) dan 4).

Kimia Kelas XII

65

7. Jawaban: c Butanal termasuk golongan aldehid. Aldehid berisomer fungsi dengan keton. Dengan demikian, butanal berisomer fungsi dengan butanon. 8. Jawaban: b Teflon digunakan sebagai lapisan antilengket pada peralatan rumah tangga terutama panci. Freon digunakan sebagai pelarut lemak, minyak, dan damar, pendingin pada AC, serta sebagi aerosol pada hair spray. Iodoform digunakan sebagai zat antiseptik. Kloroform digunakan sebagai obat bius. Karbon tetra klorida digunakan untuk menghilangkan noda minyak pada pakaian, bahan pemadam kebakaran, dan pelarut. 9. Jawaban: d Gugus fungsi aldehid dapat diidentifikasi menggunakan pereaksi Fehling, Benedict, dan Tollens. Ketika aldehid direaksikan dengan pereaksi Fehling atau Benedict akan terbentuk endapan merah bata, sedangkan jika aldehid direaksikan dengan pereaksi Tollens akan terbentuk cermin perak. Larutan kanji digunakan untuk mengetahui adanya iodin (I 2 ). Xanthoproteat digunakan untuk mengetahui adanya cincin benzena pada protein. Pereaksi biuret digunakan untuk mengetahui adanya ikatan peptida pada protein. Kertas timbal asetat digunakan untuk mengetahui adanya belerang pada protein. 10. Jawaban: d Isomer senyawa dengan rumus molekul C3H6Cl2 sebagai berikut. Cl | H2C –– CH –– CH3 HC –– CH2 –– CH3 | | | Cl Cl Cl 1,2-dikloropropana

1,1-dikloropropana

Cl | H3C –– C –– CH3 | Cl

H2C –– CH2 –– CH2 | | Cl Cl

2,2-dikloropropana

1,3-dikloropropana

Dengan demikian, jumlah isomernya adalah 4. 11. Jawaban: d No. 1) 2) 3) 4) 5)

66

Nama Senyawa Aseton Asam formiat Formalin Eter Alkohol

Kegunaan Pelarut. Menggumpalkan lateks. Pengawet mayat. Pelarut. Antiseptik.

Gugus Fungsi Senyawa Karbon

12. Jawaban: b Reaksi pada soal merupakan reaksi esterifikasi. Ester yang dihasilkan pada reaksi antara CH3CH2CH2COOH dengan CH3CH2OH dalam H2SO4 pekat adalah etil butanoat atau etil butirat. Persamaan reaksinya dituliskan sebagai berikut. O B H3C – CH2 – CH2 – C – OH + H3C – CH2 – OH ⎯→ O B H3C – CH2 – CH2 – C – OC2H5 + H2O 13. Jawaban: b Isomer fungsi terjadi pada senyawa-senyawa yang memiliki rumus molekul sama, tetapi gugus fungsinya berbeda, misalnya pasangan senyawa 1) dan 3). Senyawa 1) termasuk eter dan senyawa 3) termasuk alkohol. Keduanya memiliki rumus molekul C4H10O. Senyawa 2) termasuk asam karboksilat, senyawa 4) termasuk aldehid, dan senyawa 5) termasuk keton. Asam karboksilat berisomer fungsi dengan ester, sedangkan aldehid berisomer fungsi dengan keton. Meskipun demikian, 4) dan 5) tidak berisomer fungsi karena rumus molekulnya berbeda. 14. Jawaban: e Aseton atau propanon termasuk senyawa keton dengan rumus molekul C3H6O. Senyawa yang mungkin berisomer dengan aseton adalah propionaldehid karena memiliki rumus molekul sama yaitu C3H6O. Keduanya berisomer fungsi. Asetaldehid memiliki rumus molekul C 2H4O, sedangkan metil etil eter dan propil alkohol memiliki rumus molekul C3H8O. 15. Jawaban: b Senyawa 2-metoksibutana termasuk senyawa eter yang memiliki gugus fungsi – O –. – OH merupakan O B gugus fungsi senyawa alkohol, – C – H merupaO B kan gugus fungsi senyawa aldehid, – C – merupaO B kan gugus fungsi senyawa keton, dan – C – OH merupakan gugus fungsi senyawa asam karboksilat. 16. Jawaban: c Asam asetat digunakan sebagai penyedap rasa, sedangkan ester digunakan sebagai pemberi aroma pada makanan dan minuman. Pengawet mayat dan preparat biologi serta bahan dasar pembuatan plastik tahan panas merupakan kegunaan formaldehid. Obat bius merupakan kegunaan kloroform atau senyawa eter.

17. Jawaban: b Alkohol yang tidak dapat dioksidasi oleh larutan KMnO4 atau K2Cr2O7 dalam suasana asam adalah alkohol tersier, misalnya 2-metil-2-butanol. Senyawa a, c, d, dan e termasuk alkohol sekunder. 18. Jawaban: c Senyawa hasil reaksi di atas memiliki rantai induk butana (4 atom C). Penomoran dimulai dari sebelah kiri. Dengan demikian, cabang bromo (–Br) dan cabang metil (–CH3) sama-sama terletak pada atom C nomor 2. Jadi, nama senyawa tersebut adalah 2-bromo-2-metilbutana. 19. Jawaban: c Hidrolisis senyawa etil 2-metilpropanoat menghasilkan senyawa asam 2-metilpropanoat dan etanol. Persamaan reaksinya sebagai berikut. O B CH3 –– CH –– C –– OC2H5 + H2O ⎯→ | CH3 O B CH3 –– CH –– C –– OH + H3C –– CH2 –– OH | CH3 20. Jawaban: c Aseton termasuk golongan keton. Aseton diperoleh dengan mengoksidasi alkohol sekunder (2-propanol). Aseton bereaksi negatif dengan pereaski Fehling, Benedict, dan Tollens. Aseton banyak digunakan sebagai pelarut senyawa organik. 21. Jawaban: d Persamaan reaksi adisi 2-metil-2-butena dengan HCl dituliskan sebagai berikut. H3C –– C == CH –– CH3 + HCl ⎯→ | CH3 Cl | H3C –– C –– CH2 –– CH3 | CH3 Reaksi tersebut mengikuti aturan Markovnikov yaitu atom H akan terikat pada atom C ikatan rangkap yang mengikat atom H lebih banyak, sedangkan atom Cl akan terikat pada atom C ikatan rangkap yang mengikat atom H lebih sedikit. Dengan demikian, nama senyawa hasil reaksi adalah 2-kloro-2-metilbutana. 22. Jawaban: b Kemungkinan senyawa yang memiliki rumus umum CnH2nO2 adalah asam karboksilat dan ester.

Berdasarkan hasil reaksinya dengan etanol yang menghasilkan zat yang berbau harum, kemungkinan senyawa tersebut adalah asam karboksilat. Asam O B karboksilat memiliki gugus fungsi – C . V OH 23. Jawaban: d Bahan makanan yang mengandung glukosa jika direaksikan dengan pereaksi Fehling akan menghasilkan endapan merah bata karena glukosa O B mengandung gugus – C yang dapat mereV H reduksi Fehling menjadi Cu2O (endapan merah bata). 24. Jawaban: d Kemungkinan senyawa yang memiliki rumus molekul C3H6O adalah propanal dan propanon atau aseton. Propanal termasuk senyawa golongan aldehid, sedangkan propanon termasuk senyawa golongan keton. Oleh karena kedua senyawa tersebut memiliki rumus molekul sama, tetapi gugus fungsinya berbeda, kedua senyawa tersebut merupakan pasangan isomer fungsi. 25. Jawaban: c Reaksi gliserida dengan NaOH menghasilkan gilserol dan sabun. Reaksi tersebut termasuk reaksi penyabunan atau saponifikasi. O || H2C –– O –– C –– R O | | || HC –– O –– C –– R + 3NaOH ⎯→ O | | || H2C –– O –– C –– R Trigliserida

O H2C –– OH || | 3R –– C – ONa + HC –– OH | H2C –– OH Sabun

Gliserol

26. Jawaban: d Senyawa haloalkana yang digunakan sebagai pelarut adalah karbon tetra klorida yang ditunjukkan oleh senyawa 3), sedangkan senyawa yang digunakan sebagai obat antiseptik adalah iodoform yang ditunjukkan oleh senyawa 1). Senyawa 2) merupakan kloroform yang digunakan sebagai obat bius. Senyawa 4) merupakan teflon yang digunakan sebagai lapisan antilengket pada panci. Senyawa 5) merupakan freon yang digunakan sebagai pendingin pada AC. Kimia Kelas XII

67

27. Jawaban: a Senyawa pada soal memiliki nama 2-pentanol dan termasuk golongan alkohol. Kemungkinan senyawa yang berisomer dengan senyawa tersebut adalah 3-pentanol. Keduanya merupakan pasangan isomer posisi. Pentanal termasuk golongan aldehid, sedangkan pentanon termasuk golongan keton. Senyawa 2-metil-3-butanol memiliki nama yang tidak tepat. Nama yang tepat adalah 3-metil-2butanol. Rumus strukturnya sebagai berikut. CH3 – CH – CH – CH3 | | OH CH3 Senyawa tersebut juga dapat berisomer kerangka dengan senyawa 2-pentanol. 28. Jawaban: e 5

4

3

2

1

H3C –– CH2 –– CH –– CH –– CH2 –– Cl | | CH2 CH3 | CH3 Senyawa di atas memiliki rantai utama pentana (5 atom C). Penomoran dimulai dari sebelah kanan. Dengan demikian, cabang kloro (–Cl) terletak pada atom C nomor 1, cabang metil (–CH3) terletak pada atom C nomor 2, dan cabang etil (–C2H5) terletak pada atom C nomor 3. Jadi, nama senyawa tersebut adalah 1-kloro-3-etil-2-metilpentana. 29. Jawaban: c Senyawa 1) termasuk senyawa alkohol dan memiliki nama 2-butanol, sedangkan senyawa 2) termasuk senyawa keton dan memiliki nama 2-butanon. 30. Jawaban: d Gas CFC bersifat sangat stabil sehingga CFC tidak dapat bereaksi dengan lapisan troposfer. Ketika sampai di lapisan stratosfer, senyawa CFC bereaksi dengan radiasi sinar matahari menghasilkan radikal bebas klor dan fluor. Radikal-radikal bebas inilah yang akan memutuskan ikatan gas-gas lain di atmosfer, termasuk ozon. Molekul-molekul ozon akan terurai menjadi gas oksigen dan radikal bebas oksigen. Dengan adanya reaksi ini, lapisan ozon di atmosfer semakin tipis. B. Uraian 1. a. CH3 – CH2 – CO – CH2 – CH3 Gugus fungsi keton (– CO –)

b.

68

O || CH3 – O – C – CH3

Gugus Fungsi Senyawa Karbon

O || Gugus fungsi ester (– C – O –)

c.

O || CH3 – C – OH

O || Gugus fungsi asam karboksilat (– C – OH)

d.

(CH3)2CH – O – C2H5 Gugus fungsi eter (– O –)

e.

CH3 – CH2 – CH2 – CHO Gugus fungsi aldehid (– CHO)

2. Reaksi basa kuat NaOH dengan asam pentanoat menghasilkan garam natrium pentanoat. Persamaan reaksinya sebagai berikut. O B H3C – CH2 – CH2 – CH2 – C – OH + NaOH ⎯→ O B H3C – CH2 – CH2 – CH2 – C – ONa + H2O Na-pentanoat

3. a.

CH3 OH | | H3C –– C –– CH –– CH2 –– CH3 | CH3

b.

O –– CH2 –– CH3 | H3C –– CH2 –– CH –– CH3

c.

CH3 CH3 O | | B H3C –– CH –– C H–– C H

d.

e. f.

C2H5 O | B H3C –– CH2 –– CH –– C –– CH3 CH3 O | B H3C –– CH –– C –– OH O B H3C –– CH –– CH2 –– C –– O –– CH3 | CH3

4. Massa RCOOH = 4,4 gram Volume KOH = 100 mL = 0,1 L MKOH = 0,5 M RCOOH + KOH ⎯→ RCOOK + H2O nKOH = MKOH x volume KOH = 0,5 M x 0,1 L = 0,05 mol nRCOOH = nKOH = 0,05 mol

Mr RCOOH =

massa RCOOH mol RCOOH

=

4,4 0,05

lakmus biru. Dengan demikian, hasil reaksi etanol dengan PCl5 dapat memerahkan kertas lakmus biru, sedangkan hasil reaksi metoksimetana dengan PCl5 tidak mengubah warna kertas lakmus biru. Selain itu, kelarutan etanol dalam air lebih besar daripada metoksimetana.

= 88

Asam organik tersebut merupakan asam karboksilat dengan rumus umum CnH2nO2. Mr CnH2nO2 = 88 (12n + 2n + 32) = 88 14n + 32 = 88 14n = 56 n=4 Dengan demikian, asam karboksilat tersebut memiliki rumus molekul C4H8O2. Isomer-isomernya sebagai berikut. O B H3C –– CH2 –– CH2 –– C –– OH asam butanoat O B H3C –– CH –– C –– OH asam 2-metilpropanoat | CH3 O || CH3 – CH2 – C – O – CH3 metil propanoat O || CH3 – C – O – CH2 – CH3 etil etanoat O || H – C – O – CH2 – CH3 propil etanoat O || H – C – CH – CH3 isopropil metanoat | CH3 5. Etanol (alkohol) dan metoksimetana (eter) mempunyai rumus molekul yang sama, yaitu C2H6O. Cara membedakannya yaitu dengan mereaksikannya dengan logam natrium dan fosfor pentaklorida (PCl5). a. Reaksi dengan logam natrium

6. Kegunaan aseton sebagai berikut. a. Pelarut senyawa-senyawa organik. b. Bahan baku pembuatan senyawa organik lain. c. Bahan antiledakan pada penyimpanan gas asetilen. 7. a.

b.

CH3 – CH2 – OH + PCl5 ⎯→ menghasilkan HCl CH3 – O – CH3 + PCl5 ⎯→ tidak menghasilkan HCl

Jadi, reaksi dengan fosfor pentaklorida dapat membedakan etanol dengan metoksimetana. Pada etanol terbentuk HCl, sedangkan pada eter tidak terbentuk HCl. Keberadaan HCl dapat diidentifikasi menggunakan kertas

O CH3 – C

Etanol

V

H

O H+ B ⎯⎯⎯⎯ → – C CH 3 KMnO4 V V H OH B

O

Etanol

b.

B

Etanal

CH3 – C

Asam etanoat

O B CO2 + CH3 – MgCl ⎯→ CH3 – C – OMgCl O O B B CH3 – C – OMgCl + H2O → CH3 – C V OH + MgOHCl Asam etanoat

O B

8. a.

CH3 – CH2 – C V

OCH3

Metil propanoat

+ 2H2 ⎯→

CH3 – CH2 – CH2 – OH + CH3OH Propanol

b.

CH3 – CH2 – OH + Na ⎯→ CH3 – CH2 – ONa + H2(g) CH3 – O – CH3 + Na ⎯/→

Jadi, reaksi dengan logam natrium dapat membedakan etanol dengan metoksimetana. Pada etanol terbentuk gelembung gas, sedangkan pada eter tidak terjadi perubahan. Reaksi dengan PCl5

CH3 – CH2 – OH

H+ ⎯⎯⎯⎯ → KMnO4

Metanol

CH3 – C

O B V

Etil etanoat

CH3 – C

OCH2 – CH3

V

O B

+ CH3 – CH2 – OH

OH

Asam asetat

c.

Etanol

O B

CH3 – CH3 – C V

OCH2 – CH3

Etil propanoat

CH3 – CH2 – C

H2SO4 + H2O ⎯⎯⎯⎯ →

O B V

Natrium propanoat

ONa

+ NaOH ⎯→

+ CH3 – CH2 – OH Etanol

Kimia Kelas XII

69

9. a.

Reaksi adisi propanon dengan H2 O H || | CH3 – C – CH3 + H2 ⎯→ CH3 – C – CH3 | OH 2-propanol

b.

Reaksi adisi butanon dengan H2 O H || | CH3 – C – CH2 – CH3 + H2 ⎯→ CH3 – C – CH2 – CH3 | OH 2-butanol

c.

70

Reaksi adisi 3-pentanon dengan H2 O || CH3 – CH2 – C – CH2 – CH3 + H2 ⎯→

Gugus Fungsi Senyawa Karbon

H | CH3 – CH2 – C – CH2 – CH3 | OH 3-pentanol

10. Reaksi : 2C2H5OH + 2Na ⎯→ 2C2H5ONa + H2 Mol H2 =

0,112 22,4

= 5 × 10–3 mol 2

Mol C2H5OH = 1 · 5 × 10–3 mol = 0,01 mol Massa C2H5OH = 0,01 mol × 46 gram/mol = 0,46 gram Jadi, etana yang bereaksi sebanyak 0,46 gram.

Setelah mempelajari bab ini, pesera didik mampu: 1. menjelaskan struktur benzena; 2. menjelaskan tata nama, sifat, dan pembuatan benzena; 3. menjelaskan kegunaan benzena beserta senyawa turunannya. Berdasarkan pengetahuan dan keterampilan yang dikuasai, peserta didik: 1. mensyukuri dan mengagumi keteraturan struktur benzena dan kegunaannya dalam kehidupan sehari-hari sebagai salah satu bukti kebesaran Tuhan Yang Maha Esa; 2. menunjukkan perilaku ilmiah, bijaksana, bertanggung jawab, dan menghargai orang lain dalam aktivitas sehari-hari.

Benzena dan Senyawa Turunannya

Karakteristik Benzena

• • • • • •

• • • • • • • • •

Mendiskusikan struktur, pembuatan, dan sifat benzena. Mendiskusikan reaksi-reaksi pada benzena. Mendiskusikan tata nama senyawa benzena. Mendiskusikan kegunaan benzena dan senyawa turunannya. Mengidentifikasi senyawa benzena dan turunannya yang terdapat dalam beberapa produk kimia. Mendiskusikan senyawa benzena dan turunannya yang terdapat dalam beberapa produk kimia.

Mensyukuri keteraturan struktur benzena dan kegunaannya dalam kehidupan sehari-hari sebagai wujud kebesaran Tuhan Yang Maha Esa. Mengagumi kebesaran Tuhan yang telah menciptakan senyawa benzena beserta kegunaannya. Berperilaku teliti, cermat, objektif, memiliki rasa ingin tahu, jujur, dan kritis dalam menyelesaikan permasalahan. Menghargai kerja individu dan kelompok serta bertanggung jawab dalam aktivitas sehari-hari. Mampu menjelaskan struktur benzena. Mampu menjelaskan tata nama, sifat, dan pembuatan benzena. Mampu menjelaskan kegunaan benzena beserta senyawa turunannya. Mampu menyebutkan produk-produk yang mengandung senyawa benzena dan turunannya. Mampu menyajikan portofolio tugas mengenai pemanfaatan benzena dan turunannya dalam produk sehari-hari.

Kimia Kelas XII

71

A. Pilihan Ganda 1. Jawaban: b Kestabilan struktur cincin benzena disebabkan oleh delokalisasi pasangan-pasangan elektron pada ikatan rangkap. 2. Jawaban: c Sifat fisik benzena sebagai berikut. 1) Benzena merupakan senyawa nonpolar, berbau khas, dan mudah menguap. 2) Larut dalam pelarut organik, seperti CCl4 dan dietil eter. 3) Titik leleh benzena 5,5°C, sedangkan titik didihnya 80,1°C. Sifat kimia benzena sebagai berikut. 1) Uap benzena bersifat toksik. 2) Benzena tidak dapat dioksidasi dengan KMnO4. 3. Jawaban: a Reaksi benzena dengan Cl 2 menghasilkan halobenzena. Reaksi tersebut merupakan reaksi halogenasi.

FeCl2 + Cl2 ⎯⎯⎯ ⎯ →

+ HCl

8. Jawaban: d Toluena digunakan untuk bahan peledak. Asam salisilat digunakan untuk obat antijamur pada bedak dan salep untuk mengobati penyakit kulit. Natrium benzoat digunakan sebagai bahan pengawet pada makanan. Anilina digunakan untuk pewarna zat diazo. 9. Jawaban: e Trinitro toluena (TNT) dibuat dari toluena dengan mengganti H pada inti benzena dengan gugus nitro secara bertahap dan digunakan sebagai bahan peledak. CH3 NO2

NO2

NO2

Bahan pembuatan zat warna merupakan fungsi fenol dan asam tereftalat. Bahan pembuatan karbol merupakan fungsi fenol. Bahan antijamur merupakan fungsi asam salisilat. Bahan pengawet makanan merupakan fungsi asam benzoat. 10. Jawaban: a O C --- OH

4. Jawaban: b Rumus struktur di atas merupakan asam benzoat bukan nitrobenzena karena gugus –COOH lebih prioritas daripada gugus –NH2. Posisi berseberangan antargugus disebut p (para). Jadi, penamaannya asam p-nitrobenzoat. 5. Jawaban: b Toluena merupakan nama trivial dari metilbenzena. Toluena terbentuk ketika gugus metil menggantikan satu atom H pada benzena. Dengan demikian, rumus struktur toluena adalah

– CH3.

6. Jawaban: d Senyawa turunan benzena dengan satu substituen –NH2 mempunyai nama anilin yang digunakan sebagai zat warna diazo. 7. Jawaban: d Reaksi tersebut disebut reaksi nitrasi. H2SO 4 + HNO3 ⎯⎯⎯⎯ →

nitrobenzena

72

Benzena dan Senyawa Turunannya

adalah asam benzoat, digunakan

sebagai pengawet makanan. Sementara itu, desinfektan menggunakan fenol, antioksidan menggunakan vitamin C, obat-obatan menggunakan asam salisilat, dan minyak wangi menggunakan senyawa ester. B. Uraian 1. Sifat-sifat kimia benzena sebagai berikut. a. Mudah terbakar di udara menghasilkan gas CO2 dan H2O. b. Tidak dapat dioksidasi oleh Br2, H2O, dan KMnO4. c. Dapat diadisi oleh H2 dan Cl2 dengan katalis Ni atau sinar matahari. d. Mudah disubstitusi dengan atom lain. 2. a.

Asilasi + CH3CH2COCl

+ H2O AlCl

3 ⎯⎯⎯→

+ HCl

b.

Sulfonasi

OH HO S

+ H2SO4 ⎯→

b.

O O

C

+ H2O 1) 2)

atau

3)

Senyawa ini cukup stabil karena adanya delokalisasi dari muatan elektron pada ikatan rangkapnya. Delokalisasi yang dimaksud adalah resonansi yang terus-menerus.

O OH

3. Rumus molekul benzena: C6H6 Rumus struktur benzena:

Dengan metanol menghasilkan metil salisilat untuk bahan minyak gandapura. Dengan asam asetat menghasilkan asetil salisilat (aspirin atau asetosal) untuk obat bius. Larutan asam salisilat dalam alkohol disebut salisil spiritus untuk obat panu. O

c.

C --- H

Benzaldehid:

e

e e

Benzaldehid digunakan sebagai pengawet dan bahan baku pembuatan parfum karena memiliki bau khas.

e e

e

O

5. a. b. c.

C OH 4. a.

Asam salisilat:

Asam benzoat:

Toluena d. Anilina Asam benzoat

e.

Stirena Naftalena

Asam benzoat digunakan sebagai pengawet makanan dan minuman ringan.

A. Pilihan Ganda 1. Jawaban: a Persamaan reaksi antara benzena dengan asam sulfat dinamakan reaksi sulfonasi. Persamaan reaksinya sebagai berikut. + HOSO3H ⎯→

+ H2O

Reaksi tersebut menghasilkan senyawa asam benzenasulfonat. 2. Jawaban: d Asam benzoat digunakan untuk pengawet makanan. Fenol digunakan untuk desinfektan/pembasmi kuman. Anilina digunakan untuk zat pewarna diazo. Toluena digunakan sebagai bahan peledak. 3. Jawaban: c OH

berantai induk fenol. Fenol mengikat dua gugus –CH3 pada atom C nomor 3 dan 5, serta gugus –Cl pada atom C nomor 4. Oleh karena itu, senyawa turunan benzena ini dinamakan 4-kloro-3,5-dimetil fenol. 4. Jawaban: b Benzena bersifat toksik (beracun) dan dapat memicu kanker (karsinogenik) sehingga penggunaannya dibatasi. 5. Jawaban: d Senyawa turunan benzena

berantai induk

fenol karena gugus –OH lebih prioritas dibandingkan –CH3. Fenol mengikat 1 gugus –CH3 pada atom C nomor 4 atau pada posisi para (p). Oleh karena itu, turunan benzena ini dinamakan p-metil fenol.

Senyawa turunan benzena H3C

CH3 Cl Kimia Kelas XII

73

6. Jawaban: b Asam benzoat dengan monosubstituen –COOH NH2

COOH

mempunyai rumus struktur

.

me-

OH

rupakan rumus struktur anilin. CH3

rumus struktur fenol.

merupakan

merupakan rumus

OH

struktur toluena. C

O

merupakan rumus

10. Jawaban: b Ikatan rangkap pada benzena selalu berputar sehingga benzena sukar mengalami reaksi adisi. Reaksi-reaksi pada benzena umumnya berupa substitusi terhadap atom-atom H tanpa mengganggu cincin aromatik. Substitusi atom H pada benzena oleh gugus alkil disebut sebagai reaksi alkilasi. 11. Jawaban: c Para nitro toluena adalah senyawa turunan benzena dengan gugus utama berupa toluena (benzena dengan gugus alkil –CH3) dan gugus nitro pada posisi para.

OH

struktur asam salisilat. 7. Jawaban: e Senyawa trinitrotoluena (TNT) adalah senyawa turunan benzena dengan satu substituen –CH3 dan tiga substituen –NO 2. Ketiga substituen nitro terletak pada nomor 2, 4, dan 6 (posisi nomor 1 ditempati oleh substituen metil). TNT digunakan sebagai bahan peledak dinamit. 8. Jawaban: e OH

apabila mengikat dua atom nitro

Fenol

dengan kedudukan

maka atom NO2

diberi nomor lebih tinggi daripada gugus –OH. Gugus –OH diberi nomor 1 sehingga penamaannya 3,5-dinitro fenol. 9. Jawaban: d Senyawa

merupakan toluena yang

merupakan anilina yang digunakan sebagai bahan dasar zat warna diazo, obat-obatan, dan bahan peledak. Senyawa

merupakan

fenol yang digunakan sebagai desinfektan. merupakan natrium benzoat

yang digunakan sebagai pengawet makanan.

74

13. Jawaban: e Turunan asam benzoat yaitu natrium benzoat memiliki struktur

Benzena dan Senyawa Turunannya

atau C6H5COONa.

Natrium benzoat banyak digunakan sebagai pengawet makanan. 14. Jawaban: b

OH

Senyawa dengan rumus

digunakan sebagai bahan peledak. Senyawa

Senyawa

12. Jawaban: e Dalam molekul benzena letak ikatan rangkap tidak tetap atau selalu berpindah-pindah. Perubahan ini disebut resonansi. Resonansi mengakibatkan ikatan rangkap dalam benzena menjadi stabil sehingga lebih mudah mengalami reaksi substitusi daripada reaksi adisi.

adalah fenol. Fenol

banyak digunakan dalam pembuatan pewarna, resin, dan bahan antiseptik, terutama sebagai desinfektan. 15. Jawaban: d O C --- O --- CH3 OH

adalah metil salisilat. Metil salisilat

merupakan senyawa turunan asam salisilat. Senyawa ini berfungsi sebagai analgesik, yaitu penghilang atau pereda rasa sakit.

16. Jawaban: b Senyawa benzena yang bersifat asam adalah merupakan struktur fenantrena, dan

OH

fenol, dengan rumus molekul

dan fenol

merupakan asam lemah. Rumus struktur a merupakan rumus struktur toluena, c merupakan rumus struktur nitro benzena, d merupakan rumus struktur anilin, dan e merupakan rumus struktur benzaldehid.

merupakan struktur dari antrasena. 23. Jawaban: a H

+ 3H2 merupakan reaksi adisi.

17. Jawaban: a Asam benzoat sebagai pengawet makanan. Anilina sebagai pewarna zat diazo. Fenol sebagai desinfektan. Stirena sebagai bahan baku pembuatan plastik.

Adisi merupakan reaksi pemutusan ikatan rangkap.

18. Jawaban: b Senyawa yang mempunyai ciri-ciri tersebut adalah fenol. Fenol adalah nama lain dari fenil alkohol.

Benzena

19. Jawaban: d Asam nitrobenzoat adalah senyawa turunan benzena dengan dua gugus substituen. Jika benzena dengan dua gugus substituen tersebut disubstitusi akan mempunyai 3 isomer yaitu orto (o), meta (m), dan para (p).

H

Ni

→ + 3H2 ⎯⎯⎯⎯ 150°C Sikloheksana

24. Jawaban: d Senyawa nitrobenzena digunakan sebagai bahan pembuatan semir sepatu dan bahan baku peledak. Bahan pembuat anilina merupakan kegunaan nitrobenzena. Bahan pengawet kayu merupakan kegunaan fenol. Bahan pengawet makanan merupakan kegunaan asam benzoat dan natrium benzoat. 25. Jawaban: e Aspirin mempunyai rumus molekul C9H8O4. Nama yang sesuai IUPAC adalah asam 2-asetil benzoat. Jadi, rumus strukturnya sebagai berikut.

Asam para nitrobenzoat

20. Jawaban: a Senyawa nitro fenol adalah senyawa turunan benzena dengan dua substituen, yaitu –OH dan –NO 2. Senyawa para-nitro fenol merupakan senyawa nitro fenol dengan letak substituen –OH dan –NO2 berselang dua atom karbon. 21. Jawaban: d Ciri khas senyawa aromatik atau benzena, di antaranya sebagai berikut. 1) Memiliki ikatan rangkap yang sulit untuk diadisi. 2) Sudut antar-C-nya sebesar 120°C. 3) Atom H yang menempel pada rantai karbon dapat disubstitusi dengan gugus lain. Dari pilihan senyawa-senyawa di atas, sikloheksana tidak memiliki ciri khas senyawa aromatik.

26. Jawaban: c Senyawa benzaldehid mempunyai rumus struktur

toluena. Rumus struktur b merupakan metoksi benzena. Rumus struktur d merupakan asam benzoat. Rumus struktur e merupakan nitrobenzena. 27. Jawaban: c Turunan benzena yang dapat bereaksi dengan basa membentuk garam adalah fenol. Reaksi yang terjadi sebagai berikut.

22. Jawaban: c Naftalena berstruktur

+ Na OH ⎯⎯→ , sedangkan

OH (fenol)

stirena berstruktur

. Rumus struktur a merupakan

. Sementara itu,

+ H2O ONa (garam)

Fenol terbentuk saat atom H pada inti benzena tersubstitusi oleh gugus –OH. Oleh karena itu, fenol disebut juga fenil alkohol.

Kimia Kelas XII

75

28. Jawaban: a Zat yang dapat mengawetkan makanan yaitu asam

c.

CH3

AlCl

3 + CH3Cl ⎯⎯⎯→ panas

COOH

benzoat,

Alkilasi pada benzena:

. Asam benzoat diperoleh

dengan cara mengoksidasi toluena dengan oksidator KMnO4 dalam suasana asam.

+ HCl

Toluena

3. a.

COOH CH3

+ 2MnO4– + 6H+ ⎯→

toluena

+ 2Mn2+ + 4H2O 2-fenil butana

Asam benzoat

29. Jawaban: b Nitrobenzena mempunyai bau harum buah-buahan sehingga digunakan sebagai pengharum sabun. 30. Jawaban: e Alkena jika direaksikan dengan bromin akan mengalami reaksi adisi membentuk alkana. Misal: CH2

CH2 + Br2 ⎯→ Etena

CH2

CH2

Br

Br

b. 1-bromo-1,2-difenil etana

OH c.

C

OCH3 metil salisilat

Dibromo etana

Sementara itu, benzena jika direaksikan dengan bromin akan tersubstitusi. Br

+ Br2 ⎯→

+ HBr

O

4. Senyawa benzena tidak dapat diadisi oleh larutan bromin karena bersifat stabil. Kestabilan tersebut karena adanya delokalisasi dari muatan elektron pada ikatan rangkapnya. Ikatan rangkap selalu berpindah tempat sehingga tidak dapat diadisi oleh larutan bromin.

B. Uraian 1. Apabila inti benzena mengikat dua substituen, akan terbentuk tiga macam isomer atau tiga posisi substituen. Ketiga substituen tersebut sebagai berikut. x

x

x

x

5. a. b.

c.

Naftalena Antrasena

Pirena

x

x

orto (1, 2) 2. a.

meta (1, 3)

para (1, 4)

Fenol digunakan sebagai antiseptik karena dapat membunuh bakteri.

Nitrasi pada benzena:

NO2

+ HNO3 ⎯→

b. Nitrobenzena

b.

Sulfonasi pada benzena: HO

O S

+ H2SO4 ⎯→

O +H O 2

Asam benzenasulfonat

76

6. a.

Benzena dan Senyawa Turunannya

Toluena digunakan sebagai pelarut dan sebagai bahan dasar untuk membuat trinitro toluena.

CH3

c.

NO2

NO2

NO2

Trinitro toluena digunakan sebagai bahan peledak (dinamit).

(basa). Jika tidak terjadi reaksi berarti larutan tersebut adalah alkohol. Namun, jika terjadi reaksi maka larutan tersebut adalah fenol karena fenol Cl Cl Cl Cl bersifat asam. Cl

Cl

9. Jika ikatan-ikatan terdelokalisasi akan terjadi Cl yang sebenarnya empat isomer, tetapi isomer Cl hanya ada tiga. a

b

c

d

COOH

d. Asam benzoat atau garam natriumnya digunakan sebagai pengawet pada berbagai makanan olahan. 7. a. b. c. d.

o-kloro toluena p-bromo benzaldehid Asam benzenasulfonat Asam asetil salisilat

8. Fenol dan alkohol sama-sama mengandung gugus –OH dalam strukturnya. Bagaimana cara membedakan kedua senyawa tersebut? Jawaban: Cara membedakan fenol dengan alkohol adalah dengan mereaksikan keduanya dengan NaOH

Isomer a dan b adalah identik. 10. Indikator fenolftalein dibuat dari senyawa turunan benzena berupa asam tereftalat. Asam tereftalat dibuat dengan cara oksidasi orto-xilena. Reaksinya seperti di bawah ini. O CH3 C K2Cr2O7 OH ⎯⎯⎯⎯ → H2SO4 O CH3 C OH o-xilena

Asam tereftalat

Kimia Kelas XII

77

A. Pilihan Ganda 1. Jawaban: e Gugus fungsi eter : – O – Gugus fungsi keton : – CO – Gugus fungsi ester : – COO – Jadi senyawa I mengandung gugus eter, senyawa II mengandung gugus keton, dan senyawa III mengandung gugus ester. 2. Jawaban: b Senyawa tersebut memiliki gugus fungsi aldehid (CHO). Penamaan yang tepat menurut IUPAC sebagai berikut.

1)

2)

3)

5

H3C \4 2 1 3 CH – CH2 – CH2 – C – H / || H3C O 4-metil pentanal

3. Jawaban: d Penamaan yang sesuai kaidah IUPAC adalah etil propanoat. Rumus strukturnya yaitu: O // CH3 – CH2 – C \ OC2H5 2-butanal merupakan penamaan yang tidak tepat karena gugus aldehid selalu berada di ujung rantai (seharusnya butanal). 4-butanon merupakan penamaan yang tidak tepat karena gugus keton tidak mungkin berada di ujung rantai (seharusnya 3-butanon). Metil etil eter merupakan penamaan yang tidak tepat karena nama cabang harus diurutkan jumlah atom karbon yang paling sedikit (seharusnya etil metil eter). 3-metil-4-heksanol merupakan penamaan yang tidak tepat karena penomoran lebih diprioritaskan dekat gugus alkohol (seharusnya 4-metil-3-heksanol). 4. Jawaban: d Dietil eter mengandung 4 atom C dan mengandung gugus – O –. Jadi, rumus struktur dietil eter yaitu tepat di tengah rantai CH3 – CH2 – O – CH2 – CH3.

78

Ulangan Tengah Semester 2

4)

O || CH3 – CH2 – C – CH2 – CH3 dietil keton O || CH3 – CH2 – C – CH2 – CH2 – CH3 etil propil keton O || CH3 – CH – C – CH2 – CH3 | CH3 etil isopropil keton CH3 – O – CH – CH3 | CH3 metil isopropil eter

5. Jawaban: c Jumlah isomer C5H10O2 ada 4 yaitu: O // a. CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – C \ OH Asam pentanoat O // b. CH3 – CH2 – CH – C | \ CH3 OH Asam-2-metil butanoat O // c. CH3 – CH2 – CH2 – C | \ CH3 OH Asam-3-metil butanoat CH3 O | // d. CH3 – C – C | \ CH3 OH Asam -2,2-dimetil propanoat

6. Jawaban: a Kloroform (CHCl3) sebagai zat anestesi mengakibatkan kerusakan hati dan jantung sehingga tidak lagi digunakan. Iodoform (CHI3) digunakan sebagai obat luka untuk infeksi atau peradangan. Tetrakoro metana (CCl 4) digunakan sebagai pemadam kebakaran, tetapi dilarang karena bersifat karsinogenik. CFC digunakan sebagai zat pendingin pada lemari es dan AC. DDT digunakan sebagai insektisida, namun penggunaannya dibatasi. 7. Jawaban: d a. Penomoran halogen didasarkan pada tingkat kereaktifannya. Urutan kereaktifan atom halogen F > Cl > Br > I. b. Penamaan disusun berdasarkan abjad. 6

5

4

3

2

1

H3C – CH – CH – CH2 – CH2 – CH – F | | | Cl Cl Br 1-bromo-4,5-dikloro-1-fluoro heksana

8. Jawaban: c Isomer fungsional gugus eter adalah alkohol. Metil propil eter (metoksi propana) memiliki rumus molekul C4H10O memiliki isomer: Eter: etoksi etana, dan 2-metoksi propana Alkohol : 1-butanol, 2-butanol, 2-metil-1-propanol, dan 2-metil-2-propanol 9. Jawaban: b Isomer optik terjadi apabila senyawa tersebut memiliki atom C kiral. Atom C kiral adalah atom C yang mengikat empat gugus yang berbeda. Senyawa b ( asam 2-hidrokso propanoat memiliki 1 atom C kiral) H | CH3 –*C – COOH | OH atom C kiral Senyawa a, c, d, dan e tidak mempunyai atom C kiral. 10. Jawaban: b O O || || Oksidator Oksidator R – CH2 – OH ⎯⎯⎯⎯⎯ → R – CH ⎯⎯⎯⎯⎯ → R – C – OH Alkohol (1°)

Aldehid

Asam karboksilat

Apabila alkohol primer teroksidasi maka akan membentuk aldehid dan apabila teroksidasi lebih lanjut maka akan membentuk asam akboksilat. Senyawa yang ditambahkan pada makanan adalam asam cuka (CH3COOH). Zat ini merupakan turunan asam karboksilat yang mengandung gugus – COOH.

11. Jawaban: e Rumus C5H12O merupakan rumus alkohol dan eter. Senyawa yang menghasilkan keton jika dioksidasi adalah alkohol sekunder. Alkohol sekunder memiliki gugus – OH yang terikat pada atom karbon yang berikatan dengan dua atom karbon lainnya (CH). Oksidator Alkohol sekunder ⎯⎯⎯⎯⎯ → alkanon + H2O OH O | || CH3CH2CH2CHCH3 ⎯→ CH3 – CH2 – C – CH2 – CH3 2-pentanol

2-pentanon

Senyawa 2,2-dimetil-1-propanol, 3-metil-1 -butanol, dan 1-pentanol adalah alkohol primer, karena gugus –OH terikat pada CH2. Sementara itu, 2-metil-2-butanol adalah alkohol tersier karena gugus –OH terikat pada atom C. 12. Jawaban: b Senyawa alkohol yang tidak dapat dioksidasi adalah alkohol tersier. Senyawa 2-metil-2propanol adalah alkohol tersier karena gugus – OH terikat pada atom C. Senyawa 4-metil-1pentanol adalah alkohol primer, gugus – OH terikat pada CH2. Senyawa 3-metil-2-butanol; 3,3dimetil-2-butanol; 3,3-dimetil-2-pentanol adalah alkohol sekunder, gugus – OH terikat pada CH. 13. Jawaban: e Mol NaOH = M x V = 0,5 × 0,1 = 0,05 mol RCOOH + NaOH → RCOONa + H2O mol NaOH = mol RCOOH Mr RCOOH =

massa mol

4,4

= 0,05 = 88

RM = (RE)n 88 = (CnH2nO2) 88 = 12n + 2n + 32 14n = 54 n=4 Jadi, rumus senyawa yang dimaksud adalah C4H8O2. 14. Jawaban: c Senyawa yang bereaksi dengan Ag 2 O dan menghasilkan endapan cermin perak adalah aldehid. O O || || R – C – H + Ag2O(aq) ⎯→ R – C – OH + 2Ag(s) Aldehid

Asam karboksilat

Cermin perak

Senyawa yang mengandung gugus – CHO merupakan aldehid (CH3CH2CHO). Opsi a adalah asam karboksilat (– COOH), sedangkan opsi b, c,dan e adalah alkohol (– OH).

Kimia Kelas XII

79

15. Jawaban: c Reaksi esterifikasi: O // C2H5 – OH + C3H7 – C ⎯→ \ OH O // CH3 – CH2 – CH2 – C + H2O \ O – CH2 – CH3 Nama senyawa yang dihasilkan adalah etil butanoat. 16. Jawaban: b Rumus C4H8O adalah rumus aldehid dan keton. Aldehid + pereaksi Fehling → endapan merah bata Keton + pereaksi Fehling → tidak bereaksi Reduksi keton oleh hidrogen akan menghasilkan alkohol sekunder: O OH || | R – C – R′ + H – H ⎯→ R – C – R′ | H Alkohol sekunder

CH3COCH2CH3 + H2 → CH3CH(OH)CH2CH3 Jadi senyawa yang dimaksud adalah butanon (CH3COC2H5). 17. Jawaban: d Perbedaan titik didih antara alkohol dan eter adalah adanya ikatan hidrogen pada alkohol. Ikatan hidrogen dapat terjadi bila unsur H bertemu dengan atom yang memiliki keelektronegatifan tinggi seperti F,O,N. 1) Etanol (CH3CH 2OH) mengandung ikatan hidrogen. 2) Metoksi metana ( H3COCH3) tidak mengandung ikatan hidrogen. 18. Jawaban: c 1) Gugus –OH pada alkohol dapat disubstitusi oleh atom halogen bila direaksikan dengan PCl5 C2H5OH + PCl5 ⎯→ C2H5Cl + POCl3 + HCl 2) Reaksi alkohol dengan logam aktif: C2H5 – OH + 2Na ⎯→ 2C2H5 – ONa + H2 Natrium etoksida

Jadi, senyawa A adalah alkohol. 19. Jawaban: d Reaksi dehidrasi alkohol dengan H2SO4 pada suhu 130°C menghasilkan eter. 130 → H5C2 – O – C2H5 + H2O 2C2H5OH ⎯⎯⎯⎯⎯⎯ H2SO 4 pekat

Etanol

80

Ulangan Tengah Semester 2

Dietil eter

20. Jawaban: c Hasil reaksi hidrolisis senyawa ester adalah alkohol dan asam karboksilat. Reaksi hidrolisis: RCOOR′ + H2O ⎯→ RCOOH + R′OH O O // // H3C – C + H2O ⎯→ CH3 – C + CH3 – CH2 – OH \ \ O – CH2 – CH3 OH Etil etanoat jika dihidrolisis menghasilkan etanol dan asam asetat. 21. Jawaban: d Kegunaan asam benzoat: 1) Asam format, untuk penggumpalan lateks dan penyamakan kulit. 2) Asam asetat, untuk penyedap rasa pada makanan. Kegunaan aldehid: Formaldehid untuk membuat formalin yang digunakan sebagai pengawet mayat dan bahan baku membuat plastik tahan panas. Kegunaan eter: 1) Sebagai pelarut dan obat bius 2) Menaikkan angka oktan pada bensin (MTBE) Kegunaan ester sebagai pemberi aroma pada makanan. 22. Jawaban: c Rumus struktur butil etanoat sebagai berikut. O // CH3 – C \ OC4H9 Mr CH3COOC4H9 = (6 × Ar C) + (12 × Ar H) + (2 × Ar O) = (6 × 12) + (12 × 1) + (2 × 16) = 72 + 12 + 32 = 116 g/mol I. Massa butil etanoat = mol butil etanoat × Mr butil etanoat = 0,05 mol × 116 g/mol = 5,8 gram II. Rumus molekul = C6H12O2 Rumus empiris (dibagi 2) menjadi C3H6O. III. Butil etanoat merupakan ester. Ester dapat diperoleh melalui reaksi antara asam karboksilat dan alkohol. O O // // CH3 – C + C4H9OH R CH3 – C \ \ OH OC4H9 Butil etanoat dibuat dari reaksi antara asam etanoat dengan butanol.

IV. Jumlah molekul butil etanoat = mol butil etanoat × L =

massa butil etanoat Mr butil etanoat

=

2,32 g 116 g / mol

×L

× 6 × 1023 mol–1

= 1,2 × 1022 Jadi, pernyataan yang benar adalah I, II, dan IV saja.

28. Jawaban: d Rumus struktur glukosa: CHO –––––– OH –––––– H –––––– OH –––––– OH CH2OH Glukosa mengandung gugus aldehid (–CHO) sehingga dapat mereduksi Fehling.

H HO H H

23. Jawaban: c Alkohol yang menghasilkan keton (alkanon) jika dioksidasi adalah alkohol sekunder. 3-pentanol dan 3-metil-2-butanol adalah alkohol sekunder karena gugus – OH terletak pada CH. 1-propanol merupakan alkohol primer, sedangkan 2-metil-2-propanol adalah alkohol tersier.

29. Jawaban: c Pada reaksi nomor 1) adalah reaksi substitusi karena terjadi penggantian atom H dengan atom Na.

24. Jawaban: c Jumlah isomer dikloro yang dapat dihasilkan jika n-propana diklorinasi ada 4 yaitu 1,2-dikloro propana; 1,3-dikloro propana; 1,1-dikloro propana; 2,2-dikloro propana.

Pada reaksi nomor 2) senyawa 2-pentanol berubah menjadi senyawa 3-pentanon. Reaksi ini disebut reaksi oksidasi. OH OH || || [O] → R – C – R′ R – C – R′ ⎯⎯⎯

25. Jawaban: d Pereaksi Lucas merupakan larutan ZnCl2 dalam HCl pekat. Tes ini berdasarkan reaksi alkohol dengan HCl membentuk alkil halida dengan katalis ZnCl2. Pada suhu kamar alkohol tersier bereaksi dengan cepat membentuk alkil klorida, sedangkan alkohol sekunder bereaksi setelah beberapa menit. Sementara itu, alkohol primer bereaksi dengan bantuan pemanasan. 26. Jawaban: e (CH2O)n = 60 (12 + 2 + 16)n = 60 30n = 60 n=2 Rumus molekulnya: C2H4O2 Rumus umum C nH 2n O kemungkinan adalah golongan asam karboksilat atau ester. Oleh karena senyawa tersebut dapat dioksidasi membentuk ester maka senyawa tersebut adalah asam karboksilat. 27. Jawaban: b Reaksi esterifikasi: CH3CH2CH2COOH + CH3CH2OH → CH3CH2CH2COOCH2CH3 + H2O Senyawa ester yang dihasilkan adalah etil butirat yang memiliki aroma buah nanas.

2C2H5OH + 2Na → 2C2H5ONa + H2

Alkohol sekunder

Keton

30. Jawaban: a p-hidrokso benzoat memiliki rumus struktur O

HO C

OH

adalah rumus struktur asam o-hidrokso benzoat

O

HO C

OH

O

HO

adalah rumus struktur asam m-hidrokso benzoat

C

OH O H3C

O

adalah rumus struktur metil benzoat

O

adalah rumus struktur asam 2,5dihidrokso benzoat

C

HO C

OH HO

Kimia Kelas XII

81

31. Jawaban: c Reaksi asilasi adalah reaksi kimia yang terjadi antara benzena dengan asil halida serta menggunakan bantuan katalis aluminium halida. O || C – CH3 + HCl

AlCl3

+ CH3COCl ⎯⎯→

32. Jawaban: e Ciri-ciri fenol antara lain bersifat asam, merupakan kristal putih yang larut dalam air karena mempunyai ikatan hidrogen, bahan baku untuk membuat aspirin, dan digunakan sebagai desinfekan. OH CH3 o-kresol

Inti benzena yang mengikat dua substituen memiliki tiga isomer yaitu orto, meta, dan para. OH

OH

OH

CH3 CH3

o-kresol

m-kresol

CH3 p-kresol

34. Jawaban: c Asam benzoat dibuat dengan cara mengoksidasi toluena atau

CH3 dengan oksidator KMnO4

dalam suasana asam. CH3 + 2MnO4– + 6H+ ⎯→

36. Jawaban: d Kegunaan beberapa senyawa turunan benzena. No.

Asetofenon

33. Jawaban: c Rumus struktrur kresol

= pirena

Nama Senyawa

1)

Toluena

2) 3)

Stirena Asam salisilat

4) 5)

Asam benzoat Fenol

Kegunaan Sebagai bahan dasar pembuatan peledak Bahan baku pembuatan plastik Obat antijamur pada bedak, dan salep untuk mengobati penyakit kulit Bahan pengawet makanan Desinfektan

37. Jawaban: b Gugus atom anilina yaitu – NH2 (amina). – OH adalah gugus atom fenol, – CH3 adalah gugus atom toluena, – NO 2 adalah gugus atom nitrobenzena, dan – CH = CH2 adalah adalah gugus atom stirena. 38. Jawaban: e Alkena jika direaksikan dengan bromin akan mengalami reaksi adisi membentuk alkana. Misal: CH2 = CH2 + Br2 → CH2 – CH2 | | Br Br Etena

1,2-Dibromo etana

Sementara itu, benzena jika direaksikan dengan bromin akan tersubstitusi. + Br2 ⎯→

Br

+ HBr

39. Jawaban: b NO2

toluena C

O

+ 2Mn2+ + 4H2O OH

asam benzoat 35. Jawaban: a = naftalena = antrasena

= fenantrena

82

Ulangan Tengah Semester 2

Nama senyawa tersebut bukan benzaldehid tetapi nitrobenzena. 40. Jawaban: e Toluena dapat dioksidasi dengan oksidator kuat menghasilkan asam benzoat. Reaksinya: O // KMnO4 H2O H+ CH3 ⎯⎯⎯⎯⎯→ C – OH Toluena

Asam benzoat

B. Uraian 1. a.

O CH3 | // H3C – CH – CH – CH2 – C | \ CH3 OH Asam-3,4-dimetil pentanoat

b.

CH3 | CH2 | CH3 – CH2 – C – CH2 – CH3 | CHO 2,2-dietil butanal

c.

CH3 | CH3 – O – CH – CH2 – CH3 2-metoksi butana

2. a.

CH3 OH | | H3C – CH – C – CH – CH3 | | CH3 C2H5 3-etil-3,4-dimetil-2-pentanol

b.

CH3 | CH3 – C – O – CH3 | CH3 Metil tersier butil eter

c.

O // CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – C \ O C2H5

CH3 – CH2 – CH2 – CH2 + O – CH3 + HBr → CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – OH + CH3Br O // c. CH3 – OH + CH3 – CH – C → | \ CH3 OH O // CH3 – CH – C + H2O | \ CH3 OCH3 O O // // d. CH3 – C + NaOH → CH3 – C + CH3OH \ \ ONa OCH3 4. a. (RE)n = RM (C2H4O)n = 88 (24 + 4 + 16)n = 88 44n = 88 n=2 Rumus molekul: (C2H4O)2 = C4H8O2 b. Senyawa tersebut merupakan senyawa ester. Isomernya sebagai berikut: 1) etil etanoat; 2) metil propanoat; 3) propil metanoat; 4) isopropil metanoat. 5. Jumlah isomer monoklorinasi butana ada 3. CH3 – CH – CH2 – CH3 | Cl b.

2-kloro butana

CH2 – CH2 – CH2 – CH3 | Cl

Etil heksanoat

d.

1-kloro butana

O // CH3 – CH – CH – CH – C | | | \ CH3 CH3 C2H5 OH

CH3 | CH3 – C – CH3 | Cl

Asam-2-etil-3,4-dimetil pentanoat

3. a.

O // [O] CH3 – CH2 – CH – C ⎯⎯⎯ → | \ CH3 H O // CH3 – CH2 – CH – C | \ CH3 OH

2-kloro-2-metil propana

6.

Alkohol

Eter

a. Alkohol dapat beraksi dengan logam Na R – OH + Na →

a. Eter tidak dapat beraksi dengan logam Na R – OR+ Na ⎯→

R – ONa +

1 2

H2

b. Titik didih alkohol tinggi c. Bereaksi dengan PCl3 3R – OH + PCl3 → 3R – Cl + H3PO3 d. Digunakan sebagai antiseptik

b. Titik didih eter relatif rendah c. Tidak Bereaksi dengan PCl3 d. Digunakan sebagai obat bius

Kimia Kelas XII

83

7. a.

H3C

C

NO2

O

O

O

HO

+ HNO3 →

9. a.

C

+ H2O

CH3

b.

HO

b.

O

HO

SO3H OH

HO

c.

O

HO C

OH 1 2 3 4

NO2

8. a.

Sifat-sifat toluena sebagai berikut. 1) Berupa zat cair yang tidak larut dalam air, tetapi larut dalam alkohol dan eter. 2) Dapat dioksidasi sempurna menghasilkan asam benzoat. 3) Mengalami reaksi substitusi. Reaksi pembuatan toluena sebagai berikut. 1) Sintesis Wurtz-Fittig CH3

Cl

+ Na + CH3Cl →

+ NaCl toluena

Sintesis Friedel-Crafts H

AlCl3

+ Na + CH3Cl ⎯⎯→

CH3

+ NaCl toluena

84

O // +CH3 – C → \ OH

Massa C pada CO2 =

4-nitrofenol

2)

OH O // C \ OH

COOH O // + OC \ CH3

H2O

10. Pada reaksi pembakaran sempurna senyawa organik akan menghasilkan CO2 dan H2O. CxHyOZ + O2 → CO2 + H2O Dengan menghitung berat C pada CO2 dan berat H pada H2O dapat diketahui massa masing-masing unsur C dan H pada senyawa organik tersebut.

OH

d.

+ H2O

C OH

c.

+ H2SO4 →

O

HO

C

CH3

Ulangan Tengah Semester 2

Massa H pada H2O =

12 44 2 18

. 0,505 = 0,1377 gram. . 0,0892 = 0,0099 gram.

Massa O pada zat organik = 0,2 – (0,1377 + 0,0099) = 0,0524 gram. perbandingan C : H : O =

0,1377 12

:

0,0099 1

:

0,0524 16

= 0,011 : 0,0099 : 0,0033 = 7 : 6 : 2. Jadi, rumus empirisnya C7H6O2. Senyawa organik tersebut adalah asam berbasa satu artinya hanya satu atom H yang bersifat asam (asam monoprotik) sehingga pada reaksi dengan KOH berlaku: mol zat organik = mol KOH 0,366 Mr

= 0,1 . 0,03 L

Mr = 122 Mr (C7H6O2)n = ((7.12) + (6.1) + (2.16))n 122 = (84 + 6 + 32)n 122 = 122n n=1 Jadi, rumus molekul senyawa organik itu sama dengan rumus empirisnya yaitu C7H6O2.

Setelah mempelajari bab ini, peserta didik mampu: 1. menjelaskan tata nama polimer; 2. menjelaskan penggolongan polimer; 3. menjelaskan pembentukan polimer berdasarkan asal dan jenis polimer pembentukannya melalui reaksi polimerisasi; 4. menjelaskan kegunaan polimer; 5. menjelaskan dampak penggunaan polimer. Berdasarkan pengetahuan dan keterampilan yang dikuasai, peserta didik: 1. menghargai dan mensyukuri polimer sebagai karunia Tuhan Yang Maha Esa dengan menerapkannya untuk mempermudah pemenuhan kebutuhan sehari-hari; 2. berperilaku kreatif, inovatif, peduli lingkungan, kritis, bertanggung jawab, teliti, saling menghargai, dan santun.

Polimer

Tata nama, penggolongan, sifat, reaksi, kegunaan, dan dampak penggunaan polimer

• • •





• • • • • •

Mendiskusikan pengertian polimer dan penggolongan polimer berdasarkan asal dan jenis monomer. Mendiskusikan nama, penggunaan, dampak, dan usaha penanggulangan polimer dari benda-benda di sekitar. Membuat produk pemanfaatan limbah polimer.

Mensyukuri karunia Tuhan Yang Maha Esa berupa polimer dan memanfaatkannya untuk memenuhi kebutuhan sehari-hari. Mengembangkan sikap kreatif, inovatif, peduli lingkungan, tanggung jawab, kritis, teliti, saling menghargai, dan santun saat berdiskusi. Mampu menjelaskan tata nama polimer. Mampu menjelaskan penggolongan polimer. Mampu menjelaskan sifat-sifat polimer. Mampu menjelaskan faktor-faktor yang memengaruhi sifat polimer. Mampu menjelaskan reaksi polimerisasi. Mampu menjelaskan kegunaan dan dampak penggunaan polimer.

Kimia Kelas XII

85

A. Pilihan Ganda 1.

1) 2) 3) 4) 5)

Polimer

Monomer

Karet alam Protein PVC Selulosa Polistirena

Isoprena Asam amino Vinil klorida Glukosa Stirena

4.

5.

4)

Struktur polimer polipropilena H H | | –C–C– | | n H CH

5)

Struktur polimer polistirena H H | | –C–C– | | H n

Polimerisasi Adisi Kondensasi Adisi Kondensasi Adisi

Jawaban: d Karet alam merupakan polimer yang terbentuk dari monomer isoprena atau 2-metil-1,3-butadiena. CH3 CH3 | | nH2C = C – CH = CH2 → (– H2C – C – CH – CH2 –)n Isoprena (2-metil-1,3-butadiena)

3.

Struktur polimetakrilat H CH3 | | –C–C– | | H COOCH3 n

Jawaban: e Data polimer yang benar sebagai berikut. No.

2.

3)

3

Poliisoprena (karet alam)

Jawaban: d Polimer yang terbentuk dari polimerisasi adisi sintetis di antaranya polifenil etena dari stirena. Sementara itu, selulosa dan amilum dari glukosa serta protein dari asam amino terbentuk melalui polimerisasi kondensasi alami. Bakelit terbentuk dari fenol dan metanal (formaldehid) melalui polimerisasi kondensasi sintetis. Jawaban: c Polimer alam yaitu polimer yang tersedia secara alami di alam dan berasal dari makhluk hidup. Selulosa dan poliisoprena merupakan polimer alam. Polivinil klorida, polietena, dan polivinil asetat merupakan polimer sintetis. Jawaban: b 1) Struktur polivinil alkohol (PVA) H H | | –C=C– | | H OH n 2) Struktur polimer poliakrilonitril (orlon) H H | | –C–C– | | H C≡N n

6.

Jawaban: d 1) Polistirena merupakan polimerisasi adisi dari stirena. 2) Dakron merupakan hasil polimerisasi kondensasi dari asam tereftalat dengan etilen glikol. Reaksinya sebagai berikut. O || nHO – CH2 – CH2 – OH + nHO – C – Etilenglikol

O || –C–

4)

Polimer

n

+ nH2O Air

Teflon merupakan polimerisasi adisi dari tetrafluoroetilena. Nilon merupakan polimerisasi kondensasi dari heksametilendiamin (1,6-diamino heksana) dengan asam adipat (asam 1,6-heksandioat). Reaksinya sebagai berikut. H H O O | | || || H – N – (CH2)6 – N – H + H – O – C – (CH2)2 C – OH → Heksametilendiamin

Asam adipat

H H O O | | || || – N – (CH2)6 – N – C – (CH2)4 – C – Nilon

5)

86

Asam tereftalat

O || – C – O – CH2 – CH2O – Dakron

3)

O || – C – OH →

n

+ H2O Air

Orlon merupakan polimerisasi adisi dari akrilonitril.

7. Jawaban: a Polimer dengan rumus kimia tersebut dinamakan akrilat. Akrilat merupakan suatu polimer adisi, monomernya mirip dengan satuan ulangan tetapi mempunyai suatu ikatan rangkap. Struktur monomernya yaitu CH2 = C – CH3 | COOCH3 8. Jawaban: e Sifat kimia polimer meliputi tahan terhadap korosi (tidak mudah teroksidasi) dan tahan terhadap kerusakan akibat kondisi lingkungan yang ekstrem. Ikatan silang antarrantai polimer mengakibatkan terbentuknya bahan yang keras, polimer yang mempunyai struktur tidak teratur mempunyai kristalinitas rendah, semakin panjang rantai polimer maka semakin tinggi titik lelehnya, dan rantai polimer yang bercabang banyak mempunyai daya tegang rendah merupakan sifat fisik polimer. 9. Jawaban: a No.

Polimer

1)

Teflon

2) 3) 4) 5)

Amilum PVC Karet alam Protein

O ll –C–

O ll –C–N– l H

O ll –N–C– l H

Monomer Tetrafluoroetilena Glukosa Vinil klorida Isoprena Asam amino

Kegunaan

Adisi

Pelapis panci

Konsendasi Adisi Adisi Konsendasi

Adonan kue Plastik Ban Serat sintetis

10. Jawaban: d Polimerisasi kondensasi terbentuk jika dua atau lebih monomer sejenis atau berbeda jenis bergabung membentuk molekul besar dengan melepaskan air. Berdasarkan reaksi kondensasi amida maka reaksi pembentukan poliamida terjadi dari dua monomer yang berbeda dengan melepaskan air (H2O). Dengan demikian, kedua monomer yang dapat membentuk poliamida seperti gambar tersebut yaitu: O O H H \\ // \ / C– –C dan N– –N / \ / \ H–O O–H H H O // Gugus –OH dari – C berikatan dengan 1 atom H \ O–H dari gugus amino –NH2 membentuk 1 molekul air, (H2O) sehingga terjadi reaksi polimerisasi sebagai berikut.

– N – + H2O l H n

11. Jawaban: c Teflon adalah plastik yang bersifat tahan panas, tahan bahan kimia, dan antilengket sehingga biasa digunakan pada produk panci antilengket. 12. Jawaban: c Vinil klorida adalah monomer dari polivinil klorida (PVC). Isoprena adalah monomer dari karet alam. Etena adalah monomer dari polietena. Propena adalah monomer dari polipropena. Asam adipat adalah monomer dari nilon. 13. Jawaban: c Reaksi polimerisasi dakron adalah O O || || – C – OH + nHOCH2 – CH2OH →

nHO – C – Proses Pembuatan

O ll –C–N– l H

Asam tereftalat

O || –C–

Etilen glikol

O || – C – O – CH2 – CH2O – n + nH2O Dakron

Air

14. Jawaban: d Penggunaan polimer sintetis memberikan dampak kurang menguntungkan bagi lingkungan. Polimerpolimer buatan seperti plastik dan sejenisnya merupakan bahan yang kurang ramah lingkungan. Hal ini disebabkan struktur molekul yang panjang dengan ikatan kuat sukar dipecah dan diuraikan oleh bakteri pengurai (nonbiodegradable). Pembuangan polimer sintetik secara sembarangan akan merusak kualitas tanah karena akan tercemar bahan-bahan yang sangat sukar terurai oleh mikroorganisme tanah. Penanggulangan pencemaran tanah oleh plastik dan sejenisnya biasa dilakukan dengan cara membakarnya. Cara ini cukup efektif, tetapi menghasilkan gas-gas hasil pembakaran menimbulkan polusi udara. Misalnya plastik PVC. Oleh karena mengandung atom-atom Cl dalam molekulnya, pembakaran PVC akan menghasilkan senyawa-senyawa klor yang beracun. 15. Jawaban: a O O || || HOC – C6H4 – COH + HO – CH2 – CH2 – OH → Asam tereftalat

Etilen glikol

O O || || – C – C6H4 – C – O – CH2 – CH2 – O – n

Kimia Kelas XII

87

b.

B. Uraian 1.

Polimer adalah senyawa besar yang terbentuk dari hasil penggabungan sejumlah unit molekul kecil (monomer). a. Polimer alam adalah polimer yang terdapat di alam dan berasal dari makhluk hidup, contoh pati, selulosa, protein, karet alam, dan asam nukleat. b. Polimer sintetis atau polimer buatan adalah polimer yang tidak terdapat di alam dan harus dibuat manusia, contoh pipa PVC, teflon, dan nilon.

2.

a.

Reaksi polimerisasi kondensasi pembentukan dakron. O O || ||

d.

4.

Pada polimer adisi, polimer dibentuk melalui reaksi adisi pada ikatan rangkap monomermonomernya sehingga banyak atom yang terikat tidak berkurang. Jadi, rumus molekul monomer sama dengan rumus empiris molekul tersebut. Pada polimer kondensasi, monomer bergabung membentuk suatu polimer dan melepaskan molekul sederhana, misalnya air. Jadi, banyak atom yang terikat berkurang. Oleh karena itu, rumus molekul monomer tidak sama dengan rumus empiris molekul polimer.

5.

(CH2 = CH – CH3)n → – CH2 – CH – | CH3 n Rangkaian molekul polipropilena: – CH2 – CH – CH2 – CH – CH2 – CH – | | | CH3 C3 CH3

2.

Jawaban: b Polimer alam adalah polimer yang tersedia secara alami di alam dan berasal dari makhluk hidup. Contoh polimer alam adalah polisakarida, poliisoprena (karet alam), protein, amilum, selulosa, dan asam nukleat. Polivinil asetat, polivinil klorida, dan polietena merupakan polimer sintetis.

– C – OH + nHOCH2 – CH2OH →

nHO – C –

Asam tereftalat

O ||

Etilen glikol

O ||

–C–

– C – O – CH2 – CH2O – n + nH2O Dakron

b.

c.

Air

Reaksi polimerisasi kondensasi pembentukan nilon.

O O H H || || | | nHO – C – (CH2)4 – C – OH + nH – N – (CH2)6 – N – H → Asam adipat

Heksametilendiamin

O O H H || || | | – C – (CH2)4 – C – N – (CH2)6 – N – Nilon

3.

n

+ nH2O Air

Sifat-sifat fisik polimer ditentukan oleh hal-hal berikut. a. Panjang rantai polimer Semakin panjang rantai polimer, titik leleh semakin tinggi.

A. Pilihan Ganda 1.

Percabangan rantai polimer Rantai polimer dengan banyak cabang lebih mudah meleleh karena daya tegangnya rendah. Sifat kristalinitas rantai polimer Polimer dengan struktur tidak teratur akan memiliki kristalinitas rendah dan bersifat amorf. Ikatan silang antarrantai polimer Adanya ikatan silang antarrantai polimer mengakibatkan terbentuknya jaringan yang kaku dan membentuk bahan yang keras.

Jawaban: a Reaksi kondensasi adalah reaksi yang terjadi jika dua atau lebih monomer sejenis atau berbeda jenis bergabung membentuk molekul besar sambil melepaskan molekul-molekul kecil, seperti H 2 O, NH 3 , dan HCl. Contoh polimerisasi kondensasi di antaranya pembentukan nilon dan dakron (poliester/polietilena tereftatlat). PVC, karet, polietena, dan polistirena merupakan contoh polimerisasi adisi.

88

Polimer

3. Jawaban: c

3)

Rumus struktur polivinil klorida (PVC) H | – CH2 – C – | Cl n Kegunaan polivinil klorida (PVC) adalah untuk membuat pipa, pelapis lantai, dan slang.

4)

Rumus struktur nilon H H O O | | || || – N – (CH2)6 – N – C – (CH2)4 – C – n

merupakan struktur polimer linear

merupakan struktur polimer bercabang

Kegunaan nilon adalah untuk membuat tali, jala, parasut, jas hujan, dan tenda. 5)

merupakan struktur polimer berikatan silang 4. Jawaban: d Polimer sintetis merupakan polimer yang disintesis atau dibuat dari monomer-monomernya dalam reaktor di industri kimia dan tidak terdapat di alam, contoh polistirena, PVC, nilon, dan poliester. DNA, amilum, dan selulosa merupakan polimer alam. 5. Jawaban: a Monomer dari karet alam adalah isoprena, sedangkan monomer dari selulosa adalah glukosa. Sementara itu, asam amino merupakan monomer dari protein. 6. Jawaban: a Polimerisasi adisi yaitu reaksi pembentukan polimer dari monomer-monomer yang berikatan rangkap menjadi ikatan tunggal. [ =  ] → [−  −  − ]  etena

polietena

7. Jawaban: b 1) Rumus struktur orlon – CH2 – CH – | CN n Kegunaan orlon adalah untuk baju wol, kaus kaki, dan karpet. 2)

Rumus struktur bakelit OH – H2C

CH2 –

n Kegunaan bakelit adalah untuk peralatan listrik, kotak isolator, serta dudukan lampu, radio, dan kamera.

Rumus struktur dakron O O || || – C – OCH2 – CH2O – n Kegunaan dakron adalah untuk serat sintetis. –C–

8. Jawaban: a Kopolimer adalah polimer yang tersusun dari monomer-monomer berlainan jenis. Contoh polimer jenis kopolimer yaitu tetoron, nilon, bakelit, urea metanal, dan polietilena tereftalat. Sementara itu, karet alam, selulosa, PVC, dan protein termasuk polimer jenis homopolimer. 9. Jawaban: c Polimerisasi adisi terjadi pada senyawa yang monomernya mempunyai ikatan rangkap pada atom C rantai induk, seperti pada struktur pilihan jawaban c. Sementara itu, pada pilihan jawaban a dan e ikatan rangkap terjadi pada gugus – C = O sehingga tidak mengalami polimerisasi adisi. Pilihan jawaban b dan d tidak mempunyai ikatan rangkap sehingga tidak mengalami reaksi adisi. 10. Jawaban: c 1) Rumus struktur nilon-66 H H O O | | || || – N – (CH2)6 – N – C – (CH2)4 – C – n Kegunaan nilon-66 untuk membuat tali, jala, parasut, jas hujan, dan tenda. 2)

Rumus struktur orlon – CH2 – CH – | CN n Kegunaan orlon untuk baju wol, kaos kaki, dan karpet.

Kimia Kelas XII

89

3)

Rumus struktur dakron O O || || –C–

– C – OCH2 – CH2O –

n Kegunaan dakron untuk serat sintetis. 4)

Rumus struktur bakelit OH – H2C

CH2 –

n Kegunaan bakelit untuk peralatan listrik, kotak isolator, serta dudukan lampu, radio, dan kamera. 5)

Rumus struktur protein H H O H H O | | || | | || –N–C–C–N–C–C– | | (CH2)2 CH2 n | | S | CH3 Kegunaan protein untuk tekstil.

C6H5 H C6H5 H C6H5 H l l l l l l ––– C ––– C ––– C ––– C ––– C ––– C ––– l l l l l l n H H H H H H melalui reaksi polimerisasi adisi adalah C6H5 H \ / C = C . Monomer ini mengalami polimerisasi / \ H H adisi sehingga ikatan rangkap pada GC = CH berubah menjadi ikatan tunggal dengan mengikat monomer yang lain. 15. Jawaban: d Karet alam terbentuk dari isoprena melalui proses adisi, protein terbentuk dari asam amino melalui proses kondensasi, PVC terbentuk dari vinil klorida melalui proses adisi, polistirena terbentuk dari stirena melalui proses adisi, dan selulosa terbentuk dari glukosa melalui proses kondensasi. 16. Jawaban: c PVC (polivinil klorida) merupakan polimer yang terbentuk dari monomer vinil klorida (H2C = CHCl).

11. Jawaban: b Protein merupakan polimer yang tersusun dari monomer asam amino, sedangkan pati/amilum, selulosa, dan glikogen tersusun dari monomer glukosa.

17. Jawaban: d Polimer dengan gugus ulang: (– CH2 – CHCl – CH2 – CH = CH – CH2 –) dapat terbentuk dari monomer CH2 = CHCl dan CH2 = CH – CH = CH2.

12. Jawaban: d Polimer yang dapat menjadi lunak jika dikenai panas dan menjadi keras kembali jika didinginkan merupakan polimer jenis termoplastik. Elastomer merupakan polimer yang elastik atau dapat mulur jika ditarik, tetapi kembali ke awal jika gaya tarik ditiadakan. Termosetting yaitu polimer yang bersifat kenyal atau liat jika dipanaskan dan dapat dibentuk menurut pola yang diinginkan. Kopolimer yaitu polimer yang tersusun dari monomer-monomer yang berlainan jenis. Homopolimer adalah polimer yang tersusun dari monomer-monomer yang sama atau sejenis.

18. Jawaban: d 1) Pada polimerisasi adisi monomer-monomernya harus mempunyai ikatan rangkap. Contoh polimer adisi sebagai berikut. a) PVC dengan monomernya vinil klorida (kloro etena). b) Karet alam dengan monomernya isoprena (2-metil-1,3-butadiena). c) Teflon dengan monomernya tetrafluoroetena. d) Polietena dengan monomernya etena. 2) Pada polimerisasi kondensasi monomermonomernya harus mempunyai gugus fungsi, misalnya –COOH, –NH2, atau –OH. Contoh polimer kondensasi antara lain selulosa, asam amino, nilon, dan tetoron.

13. Jawaban: b Polimer termosetting adalah polimer yang tidak melunak jika dipanaskan. Polimer jenis ini tidak dapat dibentuk ulang, contoh bakelit. 14. Jawaban: b Monomer yang membentuk polistirena dengan rumus:

90

Polimer

19. Jawaban: e Etilen glikol dapat berpolimerisasi kondensasi dengan asam tereftalat membentuk polietilena tereftalat.

HO – CH2CH2 – OH + HOOCC6H4COOH → Etilen glikol

O || (– C –

Asam tereftalat

O || – C – OCH2CH2 – O –)n + H2O Polietilena tereftalat

20. Jawaban: a O O H H || || | | HO – C – (CH2)4 – C – OH + H – N – (CH2)6 – N – H → Asam adipat

Heksametilen diamin

O O H H || || | | – C – (CH2)4 – C – N – (CH2)6 – N – Nilon-66

n

+ nH2O Air

21. Jawaban: e Nilon merupakan polimer. Jika rumus struktur nilon O O O O ll ll ll ll –C– –C–N– –N–C– –C–N– –N– l l l l H H H H maka rumus struktur sederhana (monomer) nilon adalah O O ll ll –N– –N–C– –C– l l H H 22. Jawaban: c Monomer berikatan tunggal dapat membentuk polimer melalui reaksi polimerisasi kondensasi. Pada proses ini, akan dihasilkan senyawasenyawa kecil seperti H 2O. Oleh karena itu, 1 atom H dari monomer akan berikatan dengan 1 gugus –OH dari monomer lain sehingga pada rumus struktur polimernya tidak lagi mengandung gugus –OH. Sementara itu, monomer berikatan rangkap dapat membentuk polimer melalui reaksi adisi sehingga struktur polimernya tidak lagi mengandung ikatan rangkap. Jadi, pasangan monomer dengan polimer yang tepat adalah H H H H H H H l l l l l l l C=C dan – C – C – C – C – C – l l l l l l l Cl H Cl H Cl H Cl

23. Jawaban: d No.

Polimer

Monomer

Proses Pembentukan

1) 2) 3) 4) 5)

Protein Karet alam Selulosa PVC Nilon

Asam amino Isoprena Glukosa Vinil klorida Asam adipat dan heksametilen diamin

Kondensasi Adisi Kondensasi Adisi Kondensasi

24. Jawaban: b Polimerisasi adisi terjadi pada monomer yang mempunyai ikatan rangkap, seperti CH3CH = CH2. 25. Jawaban: b F F | | C = C merupakan monomer dari teflon. Rumus | | F F H H \ / struktur monomer dari PVC adalah C = C. Rumus / \ H Cl H H | | struktur monomer dari orlon adalah C = C. | | H C≡N Rumus struktur monomer dari polietilena adalah H H | | C = C. Rumus struktur monomer dari polistirena | | H H adalah H – C = C – H | | H 26. =Jawaban: d Apabila struktur suatu polimer tidak teratur, kemampuannya untuk bergabung rendah sehingga tidak kuat dan tidak tahan terhadap bahan-bahan kimia serta memiliki kristalinitas rendah. 27. Jawaban: c Nilon, polistirena, polietilena, dan PVC termasuk polimer sintetis. Karet, DNA, protein, selulosa, dan amilum termasuk polimer alam. 28. Jawaban: c Styrofoam atau plastik busa bersifat tahan terhadap tekanan tinggi sehingga biasa digunakan sebagai pengemas makanan. Styrofoam terbuat dari polimer polistirena atau polifenil etena.

Kimia Kelas XII

91

29. Jawaban: e Rayon viskosa dihasilkan dengan melarutkan selulosa ke dalam natrium hidroksida (NaOH).

4.

d.

Proses pembentukan polivinil klorida (PVC) adalah polimerisasi adisi.

a.

Dampak negatif penggunaan polimer adalah timbulnya masalah pencemaran lingkungan dan gangguan kesehatan. Kebanyakan jenis polimer tidak dapat diuraikan oleh mikroorganisme tanah sehingga dapat mencemari lingkungan. Selain itu, sebagian gugus atom pada polimer yang terlarut dalam makanan bersifat karsinogen sehingga ketika masuk ke dalam tubuh manusia dapat memicu timbulnya kanker. Upaya yang dapat dilakukan untuk mengurangi dampak negatif penggunaan polimer sebagai berikut. 1) Mengurangi pemakaian polimer plastik. 2) Tidak membuang plastik di sembarang tempat. 3) Mencari alternatif pemakaian alat-alat yang lebih mudah diuraikan. 4) Mengumpulkan plastik-plastik bekas untuk didaur ulang.

30. Jawaban: d Contoh polimer dan kegunaannya yang berhubungan dengan tepat sebagai berikut. No. 1) 2) 3) 4) 5) 6)

Kegunaan pada Industri

Contoh Polimer Protein Selulosa Polietilena Polivinil klorida Polistirena Karet

Sutra, wol Kayu Kantong plastik Pipa plastik Styrofoam Ban mobil

b.

B. Uraian 1.

Macam-macam polimer berdasarkan bentuk susunan rantainya sebagai berikut. a. Polimer linear Polimer linear yaitu polimer yang tersusun dari unit ulang yang berikatan satu sama lainnya membentuk rantai polimer. b. Polimer bercabang Polimer bercabang yaitu polimer yang terbentuk jika beberapa unit ulang membentuk cabang pada rantai utama. c. Polimer berikatan silang Polimer berikatan silang yaitu polimer yang terbentuk karena beberapa rantai polimer saling berikatan satu sama lain pada rantai utamanya.

2.

5.

Protein terbentuk dari asam amino melalui reaksi polimerisasi. Pada reaksi pembentukan protein ini dibebaskan molekul H 2O. Rumus struktur molekul protein sebagai berikut. NH2 – CH – COH | || R O Setelah mengalami reaksi polimerisasi terbentuk suatu protein dengan struktur sebagai berikut. H H | | – N – CH – C – N – CH – C – + (n – 1) H2O | || | || n R O R O

6.

a.

Nilon-66 terbentuk melalui reaksi kondensasi dari dua jenis monomer, yaitu asam adipat (asam 1,6-heksanadioat) dan heksametilen diamin (1,6-diamino heksana). Kondensasi terjadi dengan melepas molekul air yang berasal dari atom H dari gugus amino dan gugus –OH karboksilat. O O H H || || | | nHO – C – (CH2)4 – C – OH + nH – N – (CH2)6 – N – H asam adipat

heksametilen diamin

O O H H || || | | → (– C – (CH2)4 – C – N – (CH2)6 – N –) n + nH2O nilon-66

3.

a. b.

c.

92

Nama polimer polivinil klorida (PVC). Struktur monomer H H | | C=C | | H Cl Nama monomer kloro etilen atau vinil klorida.

Polimer

b.

Teflon merupakan polimer dari tetrafluoroetilena. Struktur tetrafluoro etilena adalah F F | | C=C | | F F Kegunaan teflon adalah untuk pelapis tangki di pabrik kimia, gasket, dan pelapis panci antilengket. Polivinil klorida (PVC) merupakan polimer dari vinil klorida. Struktur vinil klorida adalah H H | | C=C | | H Cl

c.

d.

e.

Kegunaan PVC adalah untuk membuat pipa, pelapis lantai, dan slang. Polipropilena merupakan polimer dari propilena. Struktur propilena adalah H H H | | | H–C=C–C–H | H Kegunaan polipropilena adalah untuk membuat karung, tali, dan botol. Orlon merupakan polimer dari akrilonitril. Struktur akrilonitril adalah H H | | C=C–C≡N | H Orlon banyak dipakai untuk baju wol, kaus kaki, dan karpet. Polistirena merupakan polimer dari stirena. Struktur stirena adalah CH – CH2

8. Reaksi pembuatan tetoron adalah reaksi polimerisasi dari asam tereftalat dan 1,2-etanadiol. O || n HO – C –

O || – C – OH + n[HO – CH2 – CH2 – OH] →

Asam tereftalat

O || –O–C–

1,2-etanadiol

O || – C – O – CH2 – CH2 – n + nH2O Tetoron

Tetoron digunakan untuk bahan tekstil. 9. Rayon dibedakan menjadi dua, yaitu rayon viskosa dan rayon kupromonium. Rayon viskosa dihasilkan dengan penambahan alkali seperti NaOH dan karbon disulfida pada selulosa. Rayon kupromonium dihasilkan dengan cara melarutkan selulosa ke dalam larutan senyawa kompleks Cu(NH3)4(OH)2. 10. a.

Reaksi pembuatan nilon

O O H H || || | | nHO – C – (CH2)4 – C – OH + nH – N – (CH2)6 – N – H → Asam adipat

Heksametilen diamin

O O H H || || | | – C – (CH2)4 – C – N – (CH2)6 – N – Nilon

Polistirena digunakan untuk membuat bahan pesawat terbang, genting, cangkir, mangkuk, dan mainan. 7. a. b.

c.

Polimer semikristal yaitu polimer yang mempunyai sifat kristal dan amorf, misalnya kaca. Polimer amorf yaitu polimer yang tidak mempunyai bentuk tertentu, misalnya polipropilena, karbohidrat, PVC, protein, dan polietena. Polimer kristalin yaitu polimer yang mempunyai bentuk kristal tertentu, misalnya teflon.

n

+ nH2O Air

Reaksi pembuatan dakron O O || || – C – OH + nHOCH2 – CH2OH →

nHO – C –

Asam tereftalat

O ||

Etilen glikol

O ||

–C–

– C – O – CH2 – CH2O – n + nH2O Dakron

b.

Air

Kegunaan nilon untuk membuat tali, jala, parasut, jas hujan, dan tenda. Kegunaan dakron sebagai serat tekstil.

Kimia Kelas XII

93

Setelah mempelajari bab ini, peserta didik mampu: 1. menjelaskan jenis-jenis karbohidrat beserta struktur, tata nama, dan sifatnya; 2. menjelaskan struktur, tata nama, serta sifat protein dan lipid; 3. mengidentifikasi kandungan karbohidrat, protein, dan lemak dalam bahan makanan; 4. menjelaskan kegunaan karbohidrat, protein, dan lipid bagi tubuh; 5. terampil melakukan uji terhadap karbohidrat dan protein serta menyajikan laporannya; 6. terampil menyajikan makalah mengenai pengaruh lemak terhadap tubuh. Berdasarkan pengetahuan dan keterampilan yang dikuasai, peserta didik: 1. menghargai dan mensyukuri keberadaan karbohidrat, protein, dan lemak sebagai karunia Tuhan Yang Maha Esa yang sangat bermanfaat bagi tubuh; 2. berperilaku kritis, objektif, terbuka, bertanggung jawab dalam pengamatan serta santun dalam berdiskusi.

Makromolekul Karbohidrat, Protein, dan Lemak

Karbohidrat

• •

• • • • •

Mengamati struktur, sifat, dan kegunaan karbohidrat melalui video. Mendiskusikan struktur dan penggolongan karbohidrat yang meliputi monosakarida, disakarida, dan polisakarida beserta tata namanya. Mendiskusikan hubungan karbohidrat dalam tubuh dengan penyakit diabetes (gula darah tinggi). Merancang percobaan untuk menguji kandungan karbohidrat dalam sampel/bahan makanan. Melakukan percobaan untuk menguji kandungan karbohidrat dalam sampel. Mendiskusikan kegunaan karbohidrat dalam kehidupan. Membuat peta konsep mengenai karbohidrat.

• • • • • • • • • • • • • •

94

Protein

• • • • • • •

Mengumpulkan berbagai informasi mengenai struktur, sifat, dan kegunaan protein. Mendiskusikan struktur asam amino sebagai penyusun protein dan sifatsifatnya. Mendiskusikan perbedaan asam amino esensial dan asam amino nonesensial beserta contohnya. Mendiskusikan penamaan protein berdasarkan aturan IUPAC dan trivial. Membuat rancangan percobaan untuk menguji kandungan protein dalam bahan makanan. Melakukan percobaan untuk menguji kandungan protein dalam sampel. Membuat peta konsep mengenai protein.

Lipid

• • • • • • •

Mengumpulkan informasi mengenai struktur, sifat, dan kegunaan lipid dari berbagai sumber. Mendiskusikan asam lemak jenuh dan asam lemak tidak jenuh. Menganalisis hubungan struktur asam lemak dengan kesehatan. Mendiskusikan perbedaan minyak dengan lemak dan reaksi hidrogenasi. Mendiskusikan contoh-contoh senyawa lipid lainnya. Membuat leaflet/brosur mengenai sifat dan kegunaan lemak atau obesitas/ kolesterol. Membuat sereal sederhana dari bahan sekitar sebagai tugas proyek.

Menghargai dan mensyukuri keberadaan karbohidrat, protein, dan lipid sebagai karunia Tuhan Yang maha Esa yang sangat bermanfaat bagi tubuh. Bersikap kritis dan objektif dalam mengumpulkan informasi mengenai karbohidrat, protein, dan lipid. Bersikap terbuka dan santun dalam berdiskusi. Bersikap tanggung jawab dalam mengerjakan tugas dan praktikum. Menjelaskan struktur, sifat, dan kegunaan karbohidrat sesuai penggolongannya. Menjelaskan dan melakukan identifikasi kandungan karbohidrat dalam bahan makanan. Menjelaskan struktur, sifat, dan kegunaan asam amino dan protein. Menjelaskan dan melakukan identifikasi kandungan protein dalam bahan makanan. Menjelaskan struktur, sifat, dan kegunaan lemak serta jenis lipid lainnya. Menjelaskan sifat dan pengaruh lemak terhadap kesehatan tubuh. Menyajikan rancangan percobaan dan laporan hasil percobaan uji identifikasi karbohidrat dan protein dalam makanan. Menyajikan peta konsep karbohidrat dan protein. Menyajikan leaflet/brosur mengenai sifat dan kegunaan lemak terhadap tubuh. Menyajikan laporan tugas proyek pembuatan sereal sederhana.

Makromolekul Karbohidrat, Protein, dan Lemak

A. Pilihan Ganda 1. Jawaban: e Jenis monosakarida meliputi glukosa, fruktosa, galaktosa, dan pentosa. Sementara itu, maltosa, laktosa, dan sukrosa tergolong oligosakarida. Selulosa termasuk polisakarida.

8. Jawaban: a Jenis Makanan

2. Jawaban: c Suatu karbohidrat akan mengalami dehidrasi atau kehilangan air jika dipirolisis dengan panas atau asam sehingga terbentuk arang atau karbon dan uap air. 3. Jawaban: d Hidrolisis sempurna maltosa menghasilkan glukosa dan glukosa (2 molekul glukosa). Gabungan molekul glukosa dengan fruktosa menghasilkan sukrosa. Gabungan glukosa dengan galaktosa menghasilkan laktosa. 4. Jawaban: e Pereaksi Seliwanoff merupakan campuran antara 1,3-dihidroksi benzena (resorsinol) dengan HCl encer. Uji ini memberikan hasil positif jika warna campuran berubah menjadi merah. Uji ini digunakan untuk mengidentifikasi adanya fruktosa. 5. Jawaban: b Glukosa merupakan suatu aldoheksosa dan sering disebut dekstrosa karena mempunyai sifat memutar cahaya terpolarisasi ke kanan. Glukosa merupakan gula pereduksi. 6. Jawaban: b Menurut rumus Haworth, struktur karbohidrat dituliskan dalam bentuk cincin furan atau piran. Jika senyawa berbentuk α, posisi gugus –OH pada atom C nomor 1 mengarah ke bawah. Dengan demikian, penulisan struktur α-D-glukosa sebagai berikut. CH2OH H H OH HO

O H

Hasil Identifikasi

a.

Galaktosa

Hasil uji Fehling menghasilkan Cu2O

b.

Laktosa

Hasil uji Molisch menghasilkan warna merah–ungu

c.

Glukosa

Hasil uji Molisch menghasilkan warna merah–ungu

d.

Sukrosa

Tidak terjadi perubahan saat diuji dengan pereaksi Fehling

e.

Amilum

Terjadi perubahan warna biru saat direaksikan dengan iodin

9. Jawaban: e Dari kelima pilihan karbohidrat, yang memberikan endapan merah bata dengan pereaksi Fehling adalah maltosa (glukosa–glukosa) dan laktosa (glukosa–galaktosa). Di antara keduanya apabila dihidrolisis akan menghasilkan karbohidrat (monosakarida) yang berlainan adalah laktosa karena terbentuk dari glukosa dan galaktosa. 10. Jawaban: d Dalam tubuh, karbohidrat akan dihidrolisis menjadi glukosa. Kelebihan glukosa dalam tubuh diubah menjadi glikogen. Hormon insulin sangat diperlukan untuk mengubah kelebihan glukosa dalam tubuh menjadi glikogen. Pada penderita penyakit diabetes, jumlah hormon insulin sangatlah kurang sehingga kadar glukosa dalam darah akan berlebihan karena tidak diubah menjadi glikogen. Glukosa berlebih ini akan dibuang bersama urine. B. Uraian 1. Aldosa yaitu suatu monosakarida yang mempunyai gugus fungsi aldehid, misalnya glukosa dan galaktosa. Adapun ketosa yaitu suatu monosakarida yang mempunyai gugus fungsi keton, misalnya fruktosa. 2. a.

H

Jenis Karbohidrat

Reaksi hidrolisis amilum enzim

→ nC12H22O11 2(C6H10O5)n + nH2O ⎯⎯⎯⎯ amilase OH

maltosa

← mengarah ke bawah

OH H 7. Jawaban: c Polisakarida digolongkan menjadi dua jenis, yaitu homopolisakarida dan heteropolisakarida. Homopolisakarida mengandung satu jenis monomer, contohnya adalah pati (amilum), glikogen, dan selulosa. Adapun heteropolisakarida mengandung dua jenis atau lebih monomer, contohnya kitin. Laktosa dan maltosa termasuk disakarida, sedangkan fruktosa termasuk monosakarida.

Reaksi ini berlanjut ke reaksi berikutnya, sebagai berikut. enzim

→ 2C6H12O6 C12H22O11 + H2O ⎯⎯⎯⎯ maltase

glukosa

b.

Reaksi hidrolisis sukrosa Reaksi ini berlangsung dalam suasana asam encer. enzim

→ C6H12O6 C12H22O11 + H2O ⎯⎯⎯⎯ maltase

glukosa + C6H12O6 fruktosa

Kimia Kelas XII

95

3.

Reaksi antara glukosa dengan fenilhidrazin akan membentuk D-glukosa fenilhidrazon dan berlanjut membentuk D-glukosazon. HCO HC = NNHC6H6

CHO C

O

HO

C

H

H

C

OH

H

C

OH

HCOH HOCH + C6H5NHNH2 →

CH2OH D-fruktosa

O

5

HCOH

HCOH

HCOH

H

HO

C

2

H

1

CH2OH

C

3

OH

⎯⎯ → ←⎯ ⎯

D-glukosafenilhidrazon

HC = NNHC6H5 C = NNHC6H5

HO

C

2

3

1

HOCH

CH2OH

C

2C6H5NHNH2 + H2O ⎯→HCOH

H

HCOH

rantai terbuka (D-fruktosa)

CH2OH + C6H5NH2 + NH3 + 2H2O

O

5

HOH2C

CH2OH C

C 4

H

HO

C

2

H 3

OH

1

OH

C

H

α-D-fruktofuranosa (posisi –OH ke bawah)

4. Pembentukan osazon digunakan untuk mengidentifikasi karbohidrat karena gugus aldehid atau keton pada karbohidrat akan membentuk osazon jika dipanaskan bersama fenilhidrazin terlebih dahulu. Selain itu, pembentukan osazon juga digunakan untuk membedakan beberapa monosakarida. Misal, glukosa dan galaktosa yang terdapat dalam urine wanita yang sedang menyusui.

A. Pilihan Ganda 1. Jawaban: b Asam amino dapat membentuk ion bermuatan ganda karena terjadi pelepasan proton pada gugus asam amino yang sekaligus ditangkap oleh molekul bebas pada gugus amina. Ion bermuatan ganda tersebut dikenal dengan ion zwitter. 2. Jawaban: d Rumus struktur asam amino treonin adalah: O CH3 CH CH C OH OH NH2 96

D-glukosa

O

H

H

Makromolekul Karbohidrat, Protein, dan Lemak

+

CH2OH

C

OH

H

β-D-fruktofuranosa (posisi –OH ke atas)

⎯⎯ → ←⎯ ⎯

OH

C 4

C

C

4

CH2OH

5

HOH2C

OH

HOCH

HCOH

D-fruktosa dalam struktur Haworth diperoleh dengan bentuk cincin segi lima yang disebut furan. Karbohidrat yang membentuk struktur cincin segi lima disebut furanosa. HOH2C

HCOH

5. Uji Molisch merupakan cara paling umum untuk menunjukkan adanya senyawa karbohidrat dalam suatu sampel. Cincin berwarna ungu menunjukkan bahwa sampel larutan mengandung karbohidrat. Pereaksi Fehling digunakan untuk menguji sifat karbohidrat sebagai gula pereduksi. Uji ini positif jika terbentuk endapan merah bata. Oleh karena itu, kemungkinan sampel larutan mengandung monosakarida (glukosa, fruktosa, atau galaktosa), maltosa, dan laktosa. Pereaksi Seliwanoff merupakan uji khusus fruktosa. Pengujian yang dilakukan terhadap sampel larutan menghasilkan warna merah. Hal ini menunjukkan bahwa sampel tersebut mengandung karbohidrat jenis fruktosa.

Serin: HO

CH2

Glisin: H H

C NH2

H C NH2

COOH

COOH

kontraktil adalah protein yang berfungsi menggerakkan otot. Protein transpor adalah protein yang berfungsi mengangkut O2 ke sel. Protein struktural adalah protein yang berfungsi melindungi jaringan di bawahnya.

Alanin: H CH3

C

COOH

NH2 Sistein: H HS

CH2

C

COOH

NH2 3. Jawaban: d Asam amino yang merupakan asam amino nonesensial yaitu alanin, asparagin, asam aspartat, sistein, asam glutamat, glutamin, glisin, prolin, serin, dan tirosin. Asam amino yang merupakan asam amino esensial di antaranya arginin, histidin, isoleusin, metionin, fenilalanin, treonin, triptofan, lisin, dan valin. 4. Jawaban: c H CH2 C COOH

H HO

CH2

NH2

Fenilalanin

C COOH NH2

Tirosin

Kedua asam amino tersebut mengandung rantai benzena. 5. Jawaban: a Lisin merupakan asam amino yang bersifat basa. Contoh asam amino yang bersifat asam adalah asam glutamat. Contoh asam amino yang bersifat netral karena tidak bermuatan adalah sistein dan serin. Contoh asam amino yang bersifat hidrofob adalah glisin dan alanin. Asam amino asimetris terdapat pada asam amino optis aktif yaitu asam amino yang mempunyai atom C-α. 6. Jawaban: a Ikatan peptida adalah ikatan yang mengaitkan dua molekul asam amino. Ikatan ini terjadi dengan melepaskan molekul air (H – OH). 7. Jawaban: d Sifat-sifat protein: 1) ada yang larut dan ada yang tidak larut dalam air; 2) mengalami kerusakan struktur pada suhu tinggi; 3) memiliki viskositas yang lebih besar daripada air sebagai pelarutnya; 4) mengkristal jika ditambah amonium sulfat; 5) pengocokan dapat mengakibatkan denaturasi protein. 8. Jawaban: d Protein yang berfungsi sebagai pengatur reaksi dalam tubuh adalah hormon. Enzim merupakan protein yang berfungsi sebagai biokatalis. Protein

9. Jawaban: d Sampel makanan positif mengandung protein jika diuji dengan reaksi Biuret menghasilkan warna ungu. Uji xantoprotein adalah uji terhadap protein yang mengandung gugus fenil (cincin benzena). Apabila protein yang mengandung cincin benzena dipanaskan dengan asam nitrat pekat akan terbentuk warna kuning. Warna kuning berubah menjadi jingga apabila sampel dibuat alkalis (basa) dengan ditetesi larutan NaOH. Bahan yang mengandung inti benzena adalah ikan dan putih telur. Uji Pb-asetat digunakan untuk menguji adanya kandungan belerang dalam sampel protein. Uji positif ditandai dengan terbentuknya endapan hitam PbS. 10. Jawaban: e Kegunaan protein sebagai berikut. 1) Biokatalis (enzim). 2) Mengangkut oksigen ke sel (protein transpor). 3) Cadangan makanan (protein cadangan). 4) Menggerakkan otot (protein kontraktil). 5) Melindungi jaringan di bawahnya (protein struktural). 6) Pelindung terhadap mikroorganisme patogen (protein pelindung). 7) Mengatur reaksi dalam tubuh (hormon). Sumber energi utama bagi tubuh berupa karbohidrat. Cadangan energi bagi tubuh berasal dari lemak. Antibodi terhadap racun yang masuk ke dalam tubuh berasal dari antioksidan seperti vitamin. B. Uraian 1. Sifat-sifat asam amino sebagai berikut. a. Asam amino bersifat amfoter yaitu dapat bersifat asam dan basa. Hal ini karena asam amino mempunyai gugus karboksil yang bersifat asam dan juga gugus amina yang bersifat basa. b. Asam amino dapat membentuk zwitter ion yaitu ion yang bermuatan ganda. Hal ini karena pada asam amino terjadi pelepasan H+ yang sekaligus ditangkap oleh molekul bebas pada gugus amina. Adanya zwitter ion mengakibatkan asam amino memiliki kepolaran yang tinggi, dapat larut dengan baik dalam air, dan tidak mudah menguap. c. Asam amino bersifat optis aktif karena mempunyai atom C asimetris atau atom C kiral, yaitu atom C yang mengikat empat buah gugus yang berbeda (–H, –COOH, –NH2, dan –R), kecuali glisin. Kimia Kelas XII

97

2. Reaksi-reaksi yang memperlihatkan sifat amfoter asam amino sebagai berikut. a. Sifat amfoter dapat membentuk ester apabila direaksikan dengan alkohol. O R

CH

C

OH

+

R′OH ⎯→ R

NH 2

b. CH

C

OR′

+ H2O

Asam amino dengan air melepaskan OH– C

O–

+

H2O

⎯→ R

NH 2

O CH

C

O–

+ OH–

NH3+

3. Para ahli biokimia menggunakan singkatan untuk menuliskan struktur polipeptida. Setiap asam amino diberi lambang dengan tiga huruf. Contoh polipeptida yang terdiri atas 10 asam amino dituliskan sebagai berikut. Gly – Phe – Cys – Ser – Ala – Gly – Asp – Ala – Lys – Asp Keterangan: Gly = glisin Phe = fenilalanin Cys = sistein Ser = serin Ala = alanin Asp = asam aspartat Lys = lisin Dalam penulisan rangkaian asam amino tersebut, ujung amino (asam amino dengan gugus amino bebas) ditempatkan di sebelah kiri. Sementara itu, ujung karboksil di sebelah kanan. Glisin mempunyai gugus –NH2 bebas, sedangkan asam aspartat (Asp) mempunyai gugus –COOH bebas.

A. Pilihan Ganda 1. Jawaban: e Berdasarkan kemiripan struktur kimia yang dimilikinya, lipid digolongkan menjadi trigliserida, fosfolipid, steroid, dan lipoprotein. Nukleat tersusun dari asam amino dan sakarida. 2. Jawaban: a Lilin merupakan gabungan ester asam lemak dengan alkohol. Kedua bagian tersebut memiliki rantai panjang. Misal, mirisil palmitat terbentuk dari ester asam palmitat dengan mirisil alkohol. CH3 – (CH2)14 – C – O – R + O

Ester dari asam palmitat

98

b.

NH 2 O

R

O CH

4. a.

Makromolekul Karbohidrat, Protein, dan Lemak

c.

Adanya ikatan peptida dapat diketahui dengan melakukan uji Biuret yaitu dengan menetesi sampel dengan larutan NaOH, kemudian larutan tembaga(II) sulfat encer sehingga terbentuk warna ungu. Adanya cincin benzena dapat diketahui dengan menggunakan uji Xantoprotein yaitu dengan memanaskan sampel dengan asam nitrat pekat sehingga terbentuk warna kuning kemudian menjadi jingga. Adanya belerang dapat diketahui dengan memanaskan larutan protein dengan larutan NaOH pekat dan diberi beberapa tetes larutan timbal asetat sehingga terbentuk endapan hitam.

5. Berdasarkan fungsinya, protein dibedakan menjadi tujuh sebagai berikut. a. Enzim yang berfungsi sebagai biokatalis, misal tripsin. b. Protein transpor berfungsi untuk mengangkut O2 ke sel, contoh hemoglobin. c. Protein cadangan berfungsi sebagai makanan cadangan, contoh ovalbumin. d. Protein kontraktil berfungsi untuk menggerakkan otot, contoh aktin. e. Protein struktural berfungsi untuk melindungi jaringan di bawahnya, contoh keratin. f. Protein pelindung berfungsi sebagai pelindung terhadap mikroorganisme patogen, contoh antibodi dan trombin. g. Protein pengatur berfungsi mengatur reaksi dalam tubuh, contoh insulin.

CH3 – (CH2)28 – CH2 – OH

⎯→

Mirisil alkohol

CH3 – (CH2)14 – C – OCH2 – (CH2)28 – CH3 O

Mirisil palmitat

3. Jawaban: d NH2 | CH3(CH2)12 – CH = CH – CH – CH – CH2OH | OH Sfingosin

CH3(CH2)12 CH

R C

O NH

CH

CH

CH

7. Jawaban: b Titik lebur asam stearat lebih tinggi daripada titik lebur asam oleat. Hal ini terjadi karena asam stearat termasuk asam lemak jenuh, sedangkan asam oleat termasuk asam lemak tidak jenuh. Meskipun jumlah rantai karbon kedua senyawa sama (18), tetapi ikatan rangkap dua pada asam lemak tidak jenuh mengakibatkan titik lebur menjadi lebih rendah.

CH2OH

OH Seramida

CH3(CH2)14 C

O

CH2

(CH2)14 CH3

O Setilpalmitat

CH3 CH

CH3 CH3 CH

CH

CH

CH

CH3

CH3

CH3

9. Jawaban: a Hormon kelamin perempuan yang tergolong steroid adalah estrogen dan progesteron. Testosteron dan andosteron merupakan hormon kelamin lakilaki. Ergosterol berfungsi sebagai provitamin D. Kolesterol merupakan komponen utama empedu.

HO Ergosterol

10. Jawaban: b Hidrolisis fosfatidil kolin akan menghasilkan asam lemak, gliserol, fosfat, dan kolin.

O H2C

O

C (CH2)14CH3 O

HC

O

C (CH2)7CH O

H2C

O

P

O

CH(CH2)5CH3

(CH2)2N+

OH

8. Jawaban: c Titik lebur paling tinggi dimiliki oleh asam lemak jenuh dengan jumlah karbon paling banyak. Jumlah karbon paling banyak dimiliki oleh asam arakidat dengan jumlah 20. Asam arakidat juga termasuk asam lemak jenuh. Oleh karena itu, asam arakidat memiliki titik lebur paling tinggi dibanding beberapa asam lemak lain dalam tabel di atas.

CH3 CH3 CH3

Fosfatidil kolin (lesitin)

B. Uraian 1. Asam linoleat memiliki dua ikatan rangkap dua sedangkan asam linolenat memiliki tiga ikatan rangkap dua. Dengan demikian, titik lebur asam linolenat lebih rendah daripada asam linoleat. CH3(CH2)3(CH2CH = CH)2(CH2)7COOH asam linoleat

4. Jawaban: c Lilin yang berasal dari kepala paus atau lumbalumba adalah setilpalmitat dengan rumus struktur sebagai berikut. O || CH3(CH2)14 – C – O – CH2 – (CH2)14 – CH3 Rumus struktur a adalah seramida. Rumus struktur b adalah sfingosin. Rumus struktur d adalah mirisil palmitat. Rumus struktur e adalah isoprena. 5. Jawaban: a Fitol merupakan hasil hidrolisis klorofil dan termasuk senyawa terpen. 6. Jawaban: e Proses hidrogenasi yang digunakan untuk pembuatan margarin dapat terjadi dengan bantuan katalis Ni dan gas hidrogen.

CH3(CH2CH = CH)3(CH2)7COOH asam linolenat

2. a. b.

Trigliserida adalah ester yang terbentuk dari gliserol dan asam lemak. Trigliserida biasa disebut dengan lemak atau minyak. Fosfolipid adalah trigliserida yang satu asam lemaknya digantikan oleh gugus fosfat. Gugus fosfat tersebut mengikat gugus alkohol nitrogen. Rumus umumnya sebagai berikut. O || H2C – O – C – R1 O || || HC – O – C – R2 O || || H2C – O – P – O – H ← dapat disubstitusi oleh gas tertentu | OH

Kimia Kelas XII

99

c.

Steroid adalah lipid yang bukan turunan ester dan tidak memiliki gugus asam lemak. Steroid merupakan molekul organik kompleks yang larut dalam lemak dan merupakan komponen utama jaringan sel. d. Lipoprotein adalah lipid yang terbentuk dari lipid dan asam amino. 3. Sifat-sifat lilin: a. termasuk ester dari asam lemak; b. larut dalam pelarut organik tetapi tidak larut dalam air; c. berfungsi sebagai pelindung atau penahan air; d. sulit terhidrolisis; e. tidak dapat diuraikan oleh enzim. 4. Lipid berfungsi sebagai sumber energi (bahan bakar), merupakan komponen struktural penyusun membran, dan sebagai lapisan pelindung vitamin serta hormon. 5. Rumus struktur kolesterol: CH3 CH CH3

Rumus struktur ergosterol: CH3 CH

CH3 CH3 CH

CH

CH3

CH

CH

CH3

CH3

HO

Berdasarkan rumus struktur tersebut terlihat bahwa ergosterol memiliki ikatan rangkap C=C antara atom C nomor 7 dan 8 serta ikatan rangkap C=C antara atom C nomor 19 dan 20. Selain itu, ergosterol juga memiliki gugus metil pada atom C nomor 21. Sementara itu, pada kolesterol tidak terdapat dua buah ikatan rangkap dua dan gugus metil pada atom C nomor tersebut.

CH3 CH2 CH2 CH2 CH

CH3

CH3

HO

A. Pilihan Ganda 1. Jawaban: b Ketosa adalah monosakarida yang mempunyai gugus fungsi keton, contoh fruktosa. 2. Jawaban: a Sifat-sifat fisik karbohidrat sebagai berikut. 1) Pada suhu kamar, karbohidrat dapat berupa zat padat, hablur tidak berwarna (misal sukrosa dan glukosa), zat padat amorf (misal pati), dan basa serat (misal selulosa). 2) Sebagian besar karbohidrat bersifat dapat memutar bidang polarisasi cahaya. 3. Jawaban: b Disakarida yang terbentuk dari glukosa dan fruktosa yaitu sukrosa. Jika dihidrolisis, sukrosa akan terpecah dan menghasilkan glukosa dan fruktosa. Laktosa terbentuk dari galaktosa dan glukosa. Selulosa merupakan polisakarida. Maltosa terbentuk dari dua molekul glukosa. Galaktosa merupakan monosakarida.

4. Jawaban: a Laktosa merupakan disakarida yang terbentuk dari glukosa dan galaktosa. Dengan demikian, apabila mengalami hidrolisis akan membentuk kembali monosakarida-monosakarida pembentuknya. 5. Jawaban: a Pada atom C asimetris nomor 2, gugus –OH berada di posisi kanan dan gugus –H berada di posisi kiri. Dengan demikian, senyawa tersebut berbentuk D dengan nama D-gliseraldehid. CHO HO

C

H

CH2OH CHO H

C

OH

H

C

OH

CH2OH

100

Makromolekul Karbohidrat, Protein, dan Lemak

= L-gliseraldehid

= D-eritrosa

Rumus struktur asam amino tersebut sebagai berikut.

CHO H

C

OH

HO

C

H

H = L-eritrosa

serin

= HO

CH2

C COOH NH2

CH2OH CHO HO

C

H

H

C

OH

H glisin

= H

= D-treosa

NH2

CH2OH 6. Jawaban: b Sifat-sifat glikogen sebagai berikut. 1) Dalam larutannya dapat mereduksi Fehling. 2) Pada hidrolisis dengan asam encer, glikogen membentuk glukosa. 3) Mudah larut dalam air panas. 7. Jawaban: c Amilum mengandung dua senyawa yang merupakan polimer dari glukosa, yaitu amilosa dan amilopektin. Amilosa dapat larut dalam air panas, sedangkan amilopektin tidak larut dalam air panas. Oleh karenanya, tepung yang dicampur dengan air panas akan membentuk koloid. 8. Jawaban: b Struktur galaktosa mirip dengan glukosa. Perbedaan keduanya terdapat pada letak gugus –OH pada atom karbon nomor 4. Gugus –OH senyawa galaktosa terletak di sebelah kiri, sedangkan gugus –OH senyawa glukosa terletak di sebelah kanan. 9. Jawaban: d Glukosa tergolong gula yang mengandung gugus O B aldehid (–C ). Adanya gugus aldehid ini, meng\ H akibatkan glukosa dapat mereduksi dan menghasilkan warna merah bata dari Cu2O O O B B –C + 2CuO ⎯→ –C + Cu2O \ \ H OH 10. Jawaban: e Suatu senyawa membentuk endapan cermin perak saat bereaksi dengan pereaksi Tollens, artinya senyawa tersebut mungkin monosakarida (glukosa, fruktosa, dan galaktosa), maltosa, dan laktosa. Jika dihidrolisis, senyawa tersebut menghasilkan dua macam karbohidrat yang berlainan. Jadi, senyawa tersebut merupakan disakarida yaitu laktosa. 11. Jawaban: d

C COOH

prolin

= HC 2

H2C

CH2 CH

COOH

N H H

sistein = HS

CH2

C COOH NH2 H

tirosin = HO

CH2

C COOH NH2

Jadi, asam amino yang mengandung cincin aromatik adalah tirosin. Tirosin mengandung cincin benzena. 12. Jawaban: a Rumus struktur yang merupakan gugus ulang dari suatu protein adalah: R H R C

C

N

C

C

N

O H O H H 13. Jawaban: d Denaturasi protein adalah hilangnya sifat-sifat alamiah protein karena rusaknya struktur-struktur protein selain struktur utama. Proses denaturasi protein dapat terjadi akibat penambahan alkohol dan larutan garam, serta pemanasan. 14. Jawaban: b Protein yang pertama kali berhasil ditentukan struktur primernya adalah insulin. Insulin merupakan hormon yang berfungsi mengatur kadar gula darah. Insulin digunakan untuk terapi bagi orang yang menderita kekurangan insulin (diabetes melitus). Miosin berperan dalam sistem kontraksi otot kerangka. Fibroin merupakan komponen utama dalam serat sutra dan jaring laba-laba. Trombin merupakan protein penggumpal darah jika sistem pembuluh terluka. Ribonuklease merupakan protein yang berfungsi sebagai biokatalisator (enzim).

Kimia Kelas XII

101

15. Jawaban: e H

CH3

CH COOH NH2

alanin

16.

17.

18.

19.

20.

21.

22.

CH3 CH2

CH

C COOH

CH3 NH2

isoleusin

Keduanya mengandung gugus R berupa rantai karbon alifatik. Jawaban: d Uji keberadaan protein (ikatan peptida) dilakukan dengan cara mereaksikannya dengan pereaksi Biuret. Hasil positif jika memberikan warna ungu. Pada tabel tersebut, bahan makanan yang mengandung protein adalah K, M, dan O. Jawaban: d Kelebihan asam amino di dalam tubuh akan diubah menjadi asam piruvat dan digunakan sebagai sumber energi. Enzim merupakan protein. Arginin dan asam aspartat merupakan asam amino. Jawaban: e Sistein merupakan asam amino nonesensial. Sementara itu, isoleusin, metionin, triptofan, dan histidin merupakan asam amino esensial. Jawaban: a Fungsi protein adalah nomor 1) dan 3). Sementara itu, nomor 2) merupakan fungsi karbohidrat. Nomor 4) merupakan fungsi lemak. Nomor 5) merupakan fungsi DNA. Jawaban: d Adanya protein dalam sampel makanan dapat diuji dengan uji Biuret. Uji positif jika memberikan warna ungu. Adanya belerang dalam protein, dapat diuji dengan reaksi Pb(II) asetat. Uji positif jika memberikan warna hitam. Jadi, protein yang mengandung belerang adalah susu dan putih telur. Jawaban: d Sifat fisika asam lemak di antaranya memiliki kelarutan dalam air yang semakin berkurang seiring dengan bertambahnya rantai karbon. Asam lemak dengan rantai karbon sangat panjang tidak larut dalam air. Asam lemak tidak jenuh dengan jumlah ikatan rangkap dua yang semakin banyak memiliki titik lebur yang semakin rendah. Asam lemak jenuh dengan rantai karbon pendek mempunyai titik lebur rendah. Salah satu sifat kimia asam lemak yaitu dalam air akan terionisasi sebagian dan melepaskan ion H+. Jawaban: e Reaksi oksidasi asam lemak tidak jenuh mengakibatkan terbentuknya gugus –COOH dan terputusnya ikatan rangkap dua C = C.

102

Makromolekul Karbohidrat, Protein, dan Lemak

23. Jawaban: b Asam laurat merupakan salah satu asam lemak jenuh. Asam lemak ini tidak mengandung ikatan rangkap dua pada rantai karbonnya. Sementara itu, asam palmitoleat, asam linolenat, asam oleat, dan asam linoleat merupakan asam lemak yang mengandung ikatan rangkap dua pada rantai karbonnya. 24. Jawaban: e Fungsi lipid sebagai berikut. 1) Sebagai sumber energi. 2) Sebagai unsur pembangun membran sel. 3) Sebagai pelindung organ-organ penting. 4) Untuk menjaga tubuh dari pengaruh luar. 5) Sebagai insulator listrik. 6) Membantu melarutkan vitamin dalam darah. Biokatalis reaksi senyawa organik di dalam sel merupakan fungsi enzim. 25. Rumus struktur kolesterol ditunjukkan oleh . . . . CH3 CH CH3

CH3 CH2 CH2 CH2 CH

CH3

CH3

a. HO

O CH3

b. HO CH3 CH CH3

CH3 CH2 CH2 CH2 CH

CH3

CH3

c. HO

CH3 CH

CH3 CH3 CH

CH

CH

CH

CH3

d.

CH3

HO CH3 OH

CH CH3

CH3

e. HO

CH2 CH2 COOH

CH3

26. Jawaban: d Lipopolisakarida merupakan gabungan antara lipid dengan polisakarida (karbohidrat). Berbeda dengan lipoprotein yang terdapat dalam plasma darah manusia, lipopolisakarida terdapat dalam dinding sel beberapa bakteri. Manusia dan hewan tidak memiliki dinding sel. Sementara itu, dinding sel tumbuhan tersusun dari selulosa dan dinding sel jamur tersusun dari kitin. 27. Jawaban: c Rumus struktur tersebut memiliki nama skualen. Senyawa tersebut diperoleh dari minyak ikan hiu. 28. Jawaban: b Testosteron merupakan hormon kelamin laki-laki. Estrogen adalah steroid yang terdapat pada hormon kelamin wanita. Dehidrokolesterol dan ergosterol berfungsi sebagai provitamin D. Kolesterol merupakan komponen utama empedu. 29. Jawaban: e Terpen adalah salah satu jenis lipid, sama halnya dengan steroid. Beberapa jenis steroid sebagai berikut. 1) kolesterol; 2) 7-dehidrokolesterol; 3) ergosterol; 4) hormon kelamin; 5) asam-asam empedu. 30. Jawaban: d Gliserol termasuk alkohol. Gliserol memiliki gugus trihidroksi alkohol pada ketiga atom karbonnya. Rumus strukturnya:

CH2

OH

CH

OH

CH2 OH B. Uraian 1. Struktur pentosa O C OH H C OH

H

C

OH

H

C

OH

CH2OH

dan

O C H

C

OH OH

H

C

OH

H

C

OH

CH2OH

Reaksi positif terhadap Tollens dan Fehling

O

O C H

C

H AgO/Tollens OH ⎯⎯⎯ ⎯ →

H

C

OH

H

C

OH

CH2OH

C H

C

OH OH

+ H

C

OH

H

C

OH

Ag(s) endapan perak

CuO/Fehling

⎯⎯⎯⎯ → Cu2O(s)

endapan merah bata

CH2OH

Struktur lingkar 6 dari pentosa

O C H

C

H OH

H

C

OH

H

C

OH

H ZZZ X YZZ Z

HO

H O OH H

H

OH

H OH

CH2OH 2. Perbedaan amilosa dan amilopektin sebagai berikut. Amilopektin

No.

Amilosa

1.

Kurang larut dalam alkohol

Larut dalam alkohol

2.

Larut dalam air panas

Tidak larut dalam air panas

3.

Dengan iodin berwarna biru

Dengan iodin berwarna ungu atau merah lembayung

4.

Terdiri atas 250–300 unit glukosa

Terdiri atas lebih dari 1.000 unit glukosa

5.

Antarglukosa terikat dengan ikatan α–1,4glikosidik → rantai lurus

Antarglukosa terikat dengan ikatan α–1,4 glikosidik dan sebagian ikatan α–1,6 glikosidik → rantai bercabang

3. Apabila dalam urine terdapat asam urat atau kreatinin, kedua senyawa ini dapat mereduksi pereaksi Fehling, tetapi tidak dapat mereduksi pereaksi Benedict. Apabila urine seseorang membentuk endapan merah bata setelah ditetesi pereaksi Benedict, disimpulkan bahwa dalam urine tersebut terkandung glukosa. Hal ini mengindikasikan bahwa orang tersebut mengidap penyakit diabetes melitus. 4. Kegunaan selulosa sebagai berikut. a. Pembuatan kain katun. b. Pembuatan kertas saring. c. Pembuatan kertas pembungkus rokok.

Kimia Kelas XII

103

5. Asam amino esensial tidak disintesis dalam tubuh. Sebaliknya, asam amino nonesensial dapat disintesis dalam tubuh. Contoh asam amino esensial yaitu arginin, histidin, isoleusin, leusin, lisin, metionin, dan fenilalanin. Sementara itu, contoh asam amino nonesensial yaitu alanin, asparagin, sistein, serin, dan glisin. 6. Protein yang ditambahkan enzim protease akan mengalami hidrolisis menjadi beberapa asam aminonya. Enzim protease terdiri atas enzim proteinase dan enzim peptidase. Enzim proteinase akan memecah protein menjadi molekul yang lebih kecil. Pemecahan protein ini dibantu enzim peptidase yang memecahkan polipeptidapolipeptida. 7. Uji ninhidrin adalah uji umum untuk protein dan asam amino. Ninhidrin dapat mengubah asam amino menjadi suatu aldehid. Uji ini dilakukan dengan menambahkan beberapa tetes larutan ninhidrin yang tidak berwarna ke dalam sampel, kemudian dipanaskan beberapa menit. Adanya protein atau asam amino ditunjukkan oleh terbentuknya warna ungu. Uji Biuret adalah uji umum untuk protein (ikatan peptida), tetapi tidak dapat menunjukkan asam amino bebas. Zat yang akan diselidiki mula-mula ditetesi larutan NaOH, kemudian ditambah larutan tembaga(II) sulfat yang encer. Jika terbentuk warna ungu berarti zat tersebut mengandung protein. 8. Proses penyabunan terjadi apabila lemak direaksikan dengan NaOH atau KOH sehingga terbentuk gliserol dan sabun. Reaksinya sebagai berikut. O H2C O C R H2C OH O HC O C R + 3NaOH → HC OH + 3RCOONa O H2C OH H2C O C R Lemak

104

Natrium hidroksida (basa kuat)

Gliserol

Sabun

Makromolekul Karbohidrat, Protein, dan Lemak

9. Dalam reaksi hidrogenasi pada lemak terjadi pemecahan ikatan rangkap menjadi ikatan tunggal. Reaksi ini memiliki arti penting karena mengubah asam lemak cair menjadi asam lemak padat, contoh hidrogenasi asam oleat menjadi asam stearat. Reaksi hidrogenasi melibatkan gas hidrogen atau Ni sebagai katalis. O H2COC(CH2)7CH == CH(CH2)7CH3 O HCOC(CH2)7CH == CH(CH2)7CH3 O

3H (katalis)

2 ⎯⎯⎯⎯⎯⎯ → T dan P

tidak berlebih

H2COC(CH2)7CH == CH(CH2)7CH3 O H2COC(CH2)16CH3 O HCOC(CH2)16CH3 O H2COC(CH2)16CH3 10. Makanan yang mengandung terlalu banyak lemak jenuh akan mengakibatkan timbunan asam lemak pada dinding saluran darah sehingga terjadi penyumbatan pembuluh darah. Akibat selanjutnya yaitu memicu tekanan darah tinggi, serangan jantung, dan strok.

A. Pilihlah jawaban yang tepat! 1. Jawaban: a Konfigurasi elektron unsur berikut.

27 13 M

dan

80 35 X

sebagai

Bilangan kuantum elektron terakhir ion tersebut sebagai berikut. n =3 A =2 m = –1 1

27 13 M

= 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 (jumlah elektron valensi = 3)

s =–2

80 35 X

= 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p5 (jumlah elektron valensi = 7)

akhir ion X2+ yaitu n = 3, A = 2, m = –1, dan s = – 2

Unsur M mencapai kondisi stabil seperti gas mulia (struktur oktet) dengan cara melepaskan 3 elektron sehingga terbentuk ion M3+. Sementara itu, unsur X mencapai kondisi stabil seperti gas mulia (struktur oktet) dengan menangkap 1 elektron sehingga membentuk ion X–. Jika unsur M dan X bergabung akan membentuk senyawa MX3 melalui ikatan ion. Ikatan ion terbentuk antara unsur logam dengan unsur nonlogam berdasarkan serah terima elektron atau antara ion positif dengan ion negatif. Adapun ikatan kovalen terjadi antara unsur nonlogam dengan unsur nonlogam berdasarkan pemakaian bersama pasangan elektron. 2. Jawaban: d Unsur 59 27 X memiliki konfigurasi elektron sebagai berikut. 59 27 X

= 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d7

Unsur X dapat membentuk ion X 2+ dengan melepaskan 2 elektron pada kulit terluarnya yaitu pada subkulit 4s. Dengan demikian konfigurasi elektron ion X2+ sebagai berikut. X2+ = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s0 3d7 atau X2+ = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d7 Elektron terakhir terletak pada subkulit 3d. hj hj h

h

h

–2 –1 0 +1 +2

Jadi, harga keempat bilangan kuantum elektron ter1

3. Jawaban: a Senyawa I mempunyai titik didih rendah dan tidak dapat menghantarkan arus listrik dalam bentuk larutannya sehingga senyawa I merupakan senyawa yang memiliki ikatan kovalen nonpolar. senyawa II mempunyai titik didih tinggi dan dapat menghantarkan arus listrik dalam bentuk larutannya sehingga senyawa II merupakan senyawa yang memiliki ikatan ion. Senyawa III mempunyai titik didih rendah dan dapat menghantarkan arus listrik dalam bentuk larutannya sehingga senyawa III merupakan senyawa yang memiliki ikatan kovalen polar. 4. Jawaban: b Ikatan hidrogen adalah ikatan yang terjadi antara atom H dalam suatu molekul dengan atom F, O, atau N dari molekul lain. Ikatan hidrogen merupakan ikatan yang terjadi antarmolekul. Berdasarkan ilustrasi tersebut, ikatan hidrogen ditunjukkan oleh nomor 2). Nomor 1), 3), 4), dan 5) merupakan ikatan kovalen tunggal. 5. Jawaban: d Menurut hukum kekekalan massa, massa zat sebelum bereaksi = massa zat sesudah bereaksi. Dengan demikian penentuan perbandingan massa Fe dan massa S dapat menggunakan data percobaan 3). Berdasarkan data percobaan 3), perbandingan massa Fe : massa S = 14,0 : 8,0 = 7 : 4. Berdasarkan harga massa atom relatifnya, perbandingan mol Fe : mol S dalam senyawa FeS sebagai berikut.

Kimia Kelas XII

105

heru

Mol Fe : mol S = (1 × Ar Fe) : (1 × Ar S) = (1 × 56) : (1 × 32) = 56 : 32 =7:4 Jadi, pada beberapa percobaan dalam tabel tersebut akan menghasilkan sisa sebagai berikut. Massa Fe (gram)

Massa S (gram)

Massa FeS (gram)

Massa FeS (gram)

5,6 11,0 14,0 18,2

4,0 6,0 8,0 10,0

8,8 16,5 22,0 27,5

0,8 gram S 0,5 gram Fe 0,7 gram Fe

6. Jawaban: b = 20 L Volume gas CO2 Volume campuran gas = 8 L Misal: volume CH4 = x L volume C3H8 = (8 – x)L Perbandingan mol = perbandingan koefisien = perbandingan volume. Reaksi I CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g) xL

2x L

xL

2x L

Reaksi II C3H8(g) + 5O2(g) → 3CO2(g) + 4H2O(g) (8 – x) L

5(8 – x) L

3(8 – x) L

4(8 – x) L

Volume gas CO2 = 20 L x L + 3(8 – x) L = 20 L x + 24 – 3x = 20 24 – 2x = 20 2x = 4 x =2 Dengan demikian: Volume CH4 = 2 L % CH4 =

Volume CH4 Volume campuran

× 100%

2L

= 8 L × 100% = 25% Volume C3H8 = (8 – x) = 8 – 2 = 6L % C3H8 =

Volume C3H8 Volume campuran

× 100%

6L

= 8 L × 100% = 75% Jadi, persentase gas metana dan propana berturutturut adalah 25% dan 75%. 7. Jawaban: c Padatan kalsium karbonat (CaCO3) direaksikan dengan larutan asam klorida (HCl) menghasilkan larutan kalsium klorida (CaCl2), air (H2O), dan gas karbon dioksida (CO2). Persamaan reaksi belum setaranya sebagai berikut. 106

Latihan Ujian Nasional

CaCO3(s) + HCl(aq) → CaCl2(aq) + H2O(A) + CO2(g) Jika dimisalkan, persamaan reaksi menjadi: aCaCO3(s) + bHCl(aq) → cCaCl2(aq) + dH2O(A) + eCO2(g) Misal: a = 1 Ca: a = c 1=c c=1 C: a = e 1=e e=1 Cl: b = 2c b = 2(1) b=2 H: b = 2d 2 = 2d 2d = 2 d=1 O: 3a = d + 2e 3(1) = 1 + 2(1) 3 =1+2 3 =3 Jadi, persamaan reaksi setaranya sebagai berikut. CaCO3(s) + 2HCl(aq) → CaCl2(aq) + H2O(A) + CO2(g) 8. Jawaban: e Larutan elektrolit kuat menghasilkan nyala lampu terang, terdapat banyak atau sedikit gelembung gas, serta memiliki α = 1 seperti larutan 3) dan 4). Larutan 1) dan 5) termasuk larutan elektrolit lemah. Larutan 1) menghasilkan nyala lampu redup, menghasilkan sedikit gelembung gas, serta memiliki 0 < α < 1 (α = 0,05), sedangkan larutan 5) tidak menyalakan lampu, memiliki 0 < α < 1 (α = 0,02), serta menghasilkan sedikit gelembung gas. Larutan 2) termasuk larutan nonelektrolit karena tidak menyalakan lampu, tidak menghasilkan gelembung gas, dan memiliki α = 0. 9. Jawaban: c ρHCl = 1,08 g/mL % berat HCl = 17% Mr HCl = 36,5 V1 = 1 mL V2 = 1000 mL Sebelum diencerkan: M1 =

ρ × %HCl × 10 Mr HCl

=

1,08 × 17 × 10 36,5

= 5,03 M = 5 M

Setelah diencerkan: M1 × V1 = M2 × V2 5 × 1 = M2 × 1000

5 ×1 1.000

M2

=

= 0,005 M

[HCl]

= 0,005 M

3)

HCl(aq) → H+(aq) + Cl–(aq) 0,005M

0,005M

0,005M

[H+]

pH = –log = –log (0,005) = –log (5 × 10–3) = 3 – log 5 10. Jawaban: a Titrasi CH3COOH dengan NaOH merupakan titrasi asam lemah dengan basa kuat. 1) pH larutan sebelum dititrasi ditentukan oleh konsentrasi H+ dalam CH3COOH. MCH COOH = 0,1 M 3 Ka = 10–5 [H+] =

K a × MCH3COOH

=

10−5 × 0,1

=

10−6 = 10–3 M

pH = –log [H+] = –log (10–3) = 3 pH sebelum dititrasi sebesar 3. 2) Sebelum mencapai titik ekuivalen, pH larutan cenderung tetap karena penambahan sedikit basa NaOH mengakibatkan terbentuknya penyangga asam. 3) Titik ekuivalen terjadi saat penambahan 25 mL NaOH. Larutan yang terjadi bersifat basa (pH > 7) karena mengandung garam CH3COONa yang bersifat basa. 4) Setelah melewati titik ekuivalen, pH larutan ditentukan oleh konsentrasi NaOH dan mengalami kenaikan. Jadi, kurva titrasi CH3COOH 0,1 M dengan NaOH 0,1 M ditunjukkan oleh kurva a. 11. Jawaban: c Larutan penyangga adalah campuran dari: 1) asam lemah dengan garamnya; 2) basa lemah dengan garamnya; 3) asam lemah dengan basa kuat dan jika direaksikan sisa asam lemah; 4) basa lemah dengan asam kuat dan jika direaksikan sisa basa lemah. Adapun penjelasan untuk tiap-tiap campuran sebagai berikut. 1) Campuran NH 4Cl dengan HI tidak dapat membentuk larutan penyangga karena merupakan campuran garam dan asam kuat. 2) Campuran KOH dengan HCl merupakan campuran basa kuat dengan asam kuat. Dengan demikian, campuran ini tidak dapat

4)

5)

membentuk larutan penyangga. Campuran NH4OH dan NH4Cl merupakan campuran basa lemah dengan garamnya. Campuran ini dapat membentuk larutan penyangga (penyangga basa). Campuran KOH dengan HCOOK merupakan campuran basa kuat dengan garamnya. Dengan demikian, campuran ini tidak dapat membentuk larutan penyangga. Campuran NaOH dengan CH3COOH merupakan campuran basa kuat dengan asam lemah. Reaksi antara NaOH dengan CH 3COOH dituliskan sebagai berikut.

CH3COOH(aq) + NaOH(aq) → CH3COONa(aq) + H2O(A) VNaOH = 50 mL MNaOH = 0,1 M nNaOH = MNaOH × VNaOH = 0,1 × 50 = 5 mmol VCH COOH = 50 mL 3 MCH COOH = 0,1 M 3

nCH

3COOH

= MCH

3COOH

× VHCl = 0,1 × 50 = 5 mmol

CH3COOH(aq) + NaOH(aq) → CH3COONa(aq) + H2O(A) m : 5 mmol 5 mmol r : 5 mmol 5 mmol 5 mmol 5 mmol ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– + s : 5 mmol 5 mmol

Oleh karena setelah direaksikan asam lemah habis bereaksi, maka campuran 50 mL NaOH 0,1 M dan 50 mL CH3COOH 0,1 M tidak dapat membentuk larutan penyangga. 12. Jawaban: e Garam yang dapat membirukan kertas lakmus merah adalah garam yang bersifat basa. Garam yang bersifat basa terbentuk dari asam lemah dan basa kuat. 1) KI terbentuk dari basa kuat (KOH) dan asam kuat (HI) sehingga garam tersebut bersifat netral. 2) NH4Br terbentuk dari basa lemah (NH4OH) dan asam kuat (HBr) sehingga garam tersebut bersifat asam. 3) NaF terbentuk dari basa kuat (NaOH) dan asam lemah (HF) sehingga garam tersebut bersifat basa. 4) (NH4)2CO3 terbentuk dari basa lemah (NH4OH) dan asam lemah (H2CO3) sehingga garam tersebut dapat bersifat asam atau basa tergantung harga Ka dan Kb. 5) (HCOO) 2 Ca terbentuk dari basa kuat (Ca(OH) 2 ) dan asam lemah (HCOOH) sehingga garam tersebut bersifat basa.

Kimia Kelas XII

107

heru

Jadi, garam yang dapat membirukan kertas lakmus merah ditunjukkan oleh nomor 3) dan 5). 13. Jawaban: b pH = 10 pOH = 14 – pH = 14 – 10 = 4 pOH = –log [OH–] 4 = –log [OH–] – [OH ] = 10–4 M Mg(OH)2(s) R Mg2+(aq) + 1 2

× 10–4 M

2OH–(aq) 10–4 M

Ksp = [Mg2+] [OH–]2 1

= ( 2 × 10–4)(10–4)2

= 5 × 10–13 Jadi, harga hasil kali kelarutan Mg(OH)2 adalah 5 × 10–13. 14. Jawaban: d Tekanan uap larutan dipengaruhi oleh jumlah mol zat terlarut nonvolatil. Semakin banyak mol zat terlarut nonvolatil, tekanan uap larutan semakin kecil. Berdasarkan diagram batang tersebut, larutan yang mempunyai tekanan uap larutan paling besar adalah larutan N. Sementara itu, larutan yang mempunyai tekanan uap larutan paling kecil adalah larutan O. 15. Jawaban: b Sifat Koloid

Contoh Penerapan

a.

Adsorpsi

Penggunaan tanah diatome pada proses pemutihan gula pasir.

b.

Efek Tyndall

Terjadinya warna biru di langit pada siang hari.

c.

Koagulasi

Pembentukan delta di daerah muara.

d.

Efek Tyndall

Sorot lampu proyektor di gedung bioskop.

e.

Elektroforesis

Identifikasi jenazah melalui tes DNA.

f.

Dialisis

Proses cuci darah bagi penderita gagal ginjal.

16. Jawaban: c Senyawa yang digunakan sebagai bahan pembuatan zat warna diazo adalah anilina, sedangkan senyawa yang digunakan sebagai parfum sabun adalah nitrobenzena. Fenol digunakan sebagai antiseptik. Asam salisilat digunakan sebagai zat antijamur dalam bentuk salep. Asam benzena sulfonat digunakan sebagai bahan pembuatan sakarin dan obat-obat sulfat.

108

Latihan Ujian Nasional

17. Jawaban: e Senyawa organik adalah senyawa mengandung unsur C, H, dan O. Adapun sifat-sifat senyawa organik sebagai berikut. 1) Kebanyakan berasal dari makhluk hidup dan beberapa dari hasil sintesis. 2) Reaksi berlangsung lambat. 3) Memiliki titik didih dan titik leleh rendah. 4) Pada umumnya tidak dapat menghantarkan arus listrik. 5) Gas hasil pembakaran dapat mengeruhkan air kapur. 18. Jawaban: e Pereaksi Fehling, Benedict, dan Tollens digunakan untuk menguji adanya gula pereduksi (karbohidrat kecuali sukrosa, amilum, dan selulosa). Sukrosa dan amilum tidak termasuk gula pereduksi sehingga tidak menghasilkan endapan merah bata saat diuji dengan pereaksi Fehling atau Benedict serta tidak menghasilkan cermin perak saat diuji dengan pereaksi Tollens. Sementara itu, maltosa bereaksi positif dengan pereaksi Benedict menghasilkan endapan merah bata. Uji Seliwanoff digunakan untuk membedakan glukosa dan fruktosa. Fruktosa bereaksi positif dengan pereaksi Seliwanoff menghasilkan warna merah, sedangkan glukosa tidak memberikan warna merah. Iodin digunakan untuk uji polisakarida (amilum, glikogen, dan dekstrin). Ketika diuji dengan iodin, amilum menghasilkan warna biru, glikogen menghasilkan warna merah kecokelatan, dan dekstrin menghasilkan warna merah anggur. 19. Di antara senyawa-senyawa berikut yang memiliki titik didih paling tinggi adalah . . . . a. pentana b. 3-etilpentana c. 2-metilpentana d. 3-metilpentana e. 2,2-dimetil-3-etilpentana Jawaban: e Semakin panjang rantai karbon (atom C semakin banyak) maka titik didihnya semakin tinggi. Jumlah atom C dalam tiap-tiap senyawa hidrokarbon pada soal sebagai berikut. 1) pentana → memiliki 5 atom C 2) 3-etilpentana → memiliki 7 atom C 3) 2-metilpentana → memiliki 6 atom C 4) 3-metilpentana → memiliki 6 atom C 5) 2,2-dimetil-3-etilpentana → memiliki 9 atom C Jadi, senyawa yang memiliki titik didih paling tinggi adalah 2,2-dimetil-3-etilpentana.

20. Jawaban: b O

Rumus Struktur dan Nama Senyawa

H3C –5CH –4C –3CH2 –2CH – CH3 6 7

C2H5

1

CH3

gugus – C – pada nomor 4. Dengan demikian, nama senyawa tersebut adalah 2,5-dimetil-4heptanon. 21. Jawaban: e Reaksi pada soal merupakan reaksi esterifikasi yang terjadi antara asam butanoat dengan 2-propanol. Persamaan reaksinya dapat dituliskan sebagai berikut. O H3C – CH2 – CH2 – C – OH + H3C – CH – CH3 OH O → H3C – CH2 – CH2 – C – O – CH – CH3 + H2O CH3 Senyawa hasil reaksi merupakan senyawa ester yang memiliki nama IUPAC isopropil butanoat. 22. Jawaban: a 1) 2) 3) 4) 5)

Polimer

Monomer

Jenis Polimerisasi

Protein Polietilena Karet alam PVC Amilum

Asam amino Etena Isoprena Vinil klorida Glukosa

Kondensasi Adisi Adisi Adisi Kondensasi

23. Jawaban: b Senyawa turunan benzena yang berfungsi sebagai bahan baku pembuatan plastik adalah stirena. Rumus struktur stirena ditunjukkan oleh struktur b. Adapun kegunaan senyawa turunan benzena lainnya sebagai berikut. Rumus Struktur dan Nama Senyawa

Kegunaan

Desinfektan dalam karbol, pengawet kayu, serta bahan baku obat-obatan dan zat warna. Fenol

Bahan baku pembuatan asam benzoat dalam industri, bahan baku pembuatan peledak TNT, dan sebagai pelarut senyawa organik.

Toluena

Senyawa di atas termasuk alkanon dengan rantai induk heptanon (7 atom C). Penomoran dimulai dari sebelah kanan bawah sehingga cabang metil (–CH3) terletak pada atom C nomor 2 dan 5 serta O

Kegunaan

Bahan dasar pembuatan zat warna diazo, obat-obatan, bahan bakar roket, dan bahan peledak.

Anilina

Parfum sabun, bahan semir sepatu, insulator listrik, serta bahan pembuatan anilina. Nitrobenzena

24. Jawaban: d Senyawa karbon yang memiliki rumus umum CnH2nO adalah aldehid dan keton. Berdasarkan hasil percobaan dengan pereaksi Tollens yang menghasilkan endapan perak, maka kemungkinan senyawa tersebut adalah aldehid. Senyawa aldehid memiliki gugus fungsi –CHO. Sementara itu, senyawa keton bereaksi negatif dengan pereaksi Tollens dan memiliki gugus fungsi –CO–. 25. Jawaban: d Kegunaan lemak sebagai berikut. 1) Sumber energi cadangan. 2) Komponen struktural penyusun membran. 3) Pelarut vitamin atau hormon. 4) Melindungi organ tubuh. 5) Menjaga suhu tubuh. 26. Jawaban: c Struktur polimer pada soal merupakan struktur bakelit. Bakelit banyak digunakan sebagai peralatan listrik seperti sakelar listrik. Pipa air biasanya terbuat dari polivinil klorida (PVC), serat tekstil biasanya terbuat dari dakron, pelapis panci antilengket biasanya terbuat dari teflon, dan plastik kemasan makanan biasanya menggunakan polistirena. 27. Jawaban: c Reaksi eksoterm adalah reaksi yang disertai dengan pelepasan kalor. Reaksi ini ditandai dengan adanya kenaikkan suhu, seperti yang ditunjukkan oleh gambar 2) dan 3). Adapun gambar 1) dan 4) menunjukkan reaksi endoterm yaitu reaksi yang membutuhkan kalor dan ditandai dengan penurunan suhu. 28. Jawaban: b Persamaan reaksi setara pembakaran sempurna gas C2H2 sebagai berikut. 5

C2H2(g) + 2 O2(g) → 2CO2(g) + H2O(A)

Kimia Kelas XII

109

heru

Entalpi pembakaran 1 mol gas C2H2: ΔH°c C2H2 = ΣΔH°f produk – ΣΔH°f reaktan = {(2 × ΔH f°CO 2 ) + (ΔH f°H 2 O)} – 5

{(ΔHf°C2H2) + ( 2 × ΔHf°O2)} 5

= {((2 × (–393)) + (–285)} – {(227) + ( 2 × 0)}

= (–786 – 285) – 227 = –1.298 kJ/mol Entalpi pembakaran 0,13 gram gas C2H2 = mol C2H2 × ΔH°c C2H2 0,13

= 26 × (–1.298) = 0,005 × (–1298) = –6,49 kJ Jadi, entalpi pembakaran sempurna 0,13 gram gas C2H2 sebesar –6,49 kJ. 29. Jawaban: c Laju reaksi pembentukan gas hidrogen pada suhu 27°C. vH = 2

ΔVH2 Δt

=

36 − 12 30 − 10

= 1,2 mL/detik

Jadi, laju reaksi pembentukan gas hidrogen sebesar 1,2 mL/detik. 30. Jawaban: c 2H2S(g) + 3O2(g) R 2H2O(g) + 2SO2(g) 

jumlah koefisien pereaksi = 5



jumlah koefisien hasil reaksi = 4

32. Jawaban: e Volume = 0,5 L Mol SO3 mula-mula = 5 mol Mol SO3 setimbang = 2 mol Mol SO3 reaksi = mol SO3 mula-mula – mol SO3 setimbang =5–2 = 3 mol 2SO3(g) R

2SO2(g)

Kc =

=

⎛ 3 ⎞ ⎛ 1,5 ⎞ ⎜ 0,5 ⎟ ⎜ 0,5 ⎟ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎛ 2 ⎞ ⎜ 0,5 ⎟ ⎝ ⎠

=

(6)2 (3) (4)2

108

27

= 16 = 4 27

Jadi, tetapan kesetimbangan reaksi 4 . 33. Jawaban: b MnO2 + 4HCl → MnCl2 + 2H2O + Cl2 +4 –2

+1–1

reduksi

+2 –1

+1 –2

0

oksidasi

Oksidator adalah spesi yang mengalami reaksi reduksi, sedangkan reduktor adalah spesi yang mengalami reaksi oksidasi. Pada reaksi tersebut, MnO2 bertindak sebagai oksidator, HCl bertindak sebagai reduktor, MnCl2 sebagai hasil reduksi, dan Cl2 sebagai hasil oksidasi. 34. Jawaban: e Zn + Cu2+ → Zn2+ + Cu Sn2+ + 2e– → Sn Cu2+ + 2e– → Cu

31. Jawaban: d Laju reaksi 1) terhadap 2) dipengaruhi oleh konsentrasi dan luas permukaan karena suhunya sama, tetapi bentuk padatan seng dan konsentrasi larutan HCl berbeda. Laju reaksi 1) terhadap 3) dipengaruhi oleh suhu karena bentuk padatan logam seng dan konsentrasi larutan HCl sama, tetapi suhunya berbeda. Laju reaksi 2) terhadap 3) dipengaruhi oleh suhu, luas permukaan, dan konsentrasi larutan HCl karena suhu, bentuk padatan seng, dan konsentrasi larutan HCl berbeda. Laju reaksi 3) terhadap 5) dipengaruhi oleh luas permukaan karena konsentrasi larutan HCl dan suhunya sama, tetapi bentuk padatan seng berbeda. Laju reaksi 4) terhadap 5) dipengaruhi oleh luas permukaan dan konsentrasi larutan HCl karena suhunya sama, tetapi bentuk padatan seng dan konsentrasi larutan HCl berbeda.

35. Jawaban: a wAg = 1,08 gram valensi Ag = 1 valensi Cu = 2

Latihan Ujian Nasional

O 2(g)

2

[SO 2 ]2 [O 2 ] [SO 3 ]2

Jika volume diperbesar, kesetimbangan akan bergeser ke arah zat yang koefisiennya lebih besar. Pada reaksi kesetimbangan di atas, kesetimbangan bergeser ke arah pereaksi atau ke kiri (jumlah koefisien pereaksi > jumlah koefisien hasil reaksi). Dengan demikian, jumlah partikel pereaksi (H2S dan O2) bertambah dan jumlah partikel hasil reaksi (H2O dan SO2) berkurang.

110

+

mula-mula : 5 mol reaksi : 3 mol 3 mol 1,5 mol –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– setimbang : 2 mol 3 mol 1,5 mol

E° = 1,10 volt (tetap) E° = –0,14 volt (tetap) E° = 0,34 volt (dibalik)

sehingga menjadi: Zn + Cu2+ → Zn2+ + Cu E° = 1,10 volt Sn2+ + 2e– → Sn E° = –0,14 volt 2+ – Cu → Cu + 2e E° = –0,34 volt ––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Zn + Sn2+ → Zn2+ + Sn Esel = 0,62 volt Jadi, harga potensial standar reaksi: Zn + Sn2+ → Zn2+ + Sn sebesar 0,62 volt.

w Ag wCu w Ag wCu

= =

e Ag eCu Ar Ag valensi Ag Ar Cu valensi Cu

1,08 w Cu

=

1,08 w Cu

=

108 1 63,5 2

108 31,75

31,75

wCu = 108 × 1,08 gram wCu = 0,3175 gram Jadi, massa tembaga yang diendapkan sebanyak 0,3175 gram. 36. Jawaban: e Korosi pada pipa besi yang ditanam dalam tanah dapat dicegah dengan pengorbanan anode. Pipa besi dihubungkan dengan logam yang lebih aktif (memiliki E°red Fe lebih kecil) daripada besi. Ketika logam tersebut dikontakkan dengan pipa besi, logam tersebut akan berkarat tetapi pipa besi tidak berkarat. Berdasarkan data di atas, logam yang paling efektif untuk mencegah korosi pada pipa besi yang ditanam dalam tanah adalah logam T karena memiliki harga E°red Fe paling kecil (–2,37 volt). 37. Jawaban: a Sifat-sifat unsur pada soal merupakan sifat golongan halogen (VII A). Unsur halogen meliputi F, Cl, Br, I, dan At. Kalium merupakan unsur golongan IA, oksigen merupakan unsur golongan VI A, nitrogen merupakan unsur golongan V A, dan magnesium merupakan unsur golongan II A.

38. Jawaban: a No.

Mineral

Kandungan Unsur

1)

Ortoklase

Silikon

2)

Karnalit

Aluminium

3)

Kriolit

Fosfor

4)

Apatit

Magnesium

5)

Pirit

Belerang

39. Jawaban: e Proses pengolahan unsur krom (Cr) dinamakan Goldschmidt. Solvay merupakan proses pembuatan senyawa natrium karbonat (Na2CO 3). Ostwald merupakan proses pembuatan asam nitrat (HNO3). Tanur tiup merupakan proses pengolahan besi. Bilik timbal merupakan proses pembuatan asam sulfat (H2SO4) menggunakan katalis gas NO dan NO2. 40. Jawaban: b Senyawa

Kegunaan

a.

Mg(OH) 2

Menetralkan asam lambung

b.

CaSO 4

Gips (patah tulang)

c.

MgSO4

Pencahar

d.

Ba(NO3) 2

Kembang api

e.

Ca(ClO) 2

Pemutih

Kimia Kelas XII

111

heru

Life Enjoy

" Life is not a problem to be solved but a reality to be experienced! "

Get in touch

Social

© Copyright 2013 - 2018 TIXPDF.COM - All rights reserved.