Setelah mempelajari bab ini, peserta didik mampu: 1. menjelask menjelaskan an penyebab adanya adanya fenomena sifat sifat koligatif larutan larutan pada penurunan penurunan tekanan uap, kenaikan kenaikan titik didih, didih, penurunan titik beku, dan tekanan osmotik; 2. membedakan sifat koligatif larutan elektorlit dan larutan larutan nonelektrolit nonelektrolit;; 3. terampil menyajikan menyajikan hasil hasil analisis analisis beradasarkan beradasarkan data percobaan terkait penurunan penurunan tekanan uap, kenaikan kenaikan titik titik didih, penurunan penurunan titik beku dan tekanan osmosis; 4. terampil mengolah mengolah dan menganalisis menganalisis data percobaan percobaan untuk membandingkan membandingkan sifat koligatif koligatif larutan elektrolit elektrolit dengan sifat sifat koligatif larutan nonelektrolit yang konsentrasinya sama. Berdasarkan pengetahuan dan keterampilan yang dikuasai, siswa: 1. menghargai dan mensyukuri karunia Tuhan Yang Maha Esa Esa yang berupa sifat koligatif koligatif larutan dan dan manfaatnya dalam dalam mempermudah kebutuhan sehari-hari; 2. berperilaku kerja sama dan dan kreatif dalam dalam menyelesaikan menyelesaikan tugas serta hemat dalam dalam menggunakan menggunakan bahan kimia. kimia.
Koligatif Larutan
Sifa Si fatt Ko Kolig ligat atif if La Laru ruta tan n da dan n Sat Satua uan n Ko Kons nsen entr trasi asi
• • • • • •
• • • • • • • • • • • •
Mengamati Mengama ti perbe perbedaa daan n titik titik did didih ih antar antara a akuad akuades es dengan larutan garam serta perubahan titik beku es. Mencar Men carii inform informasi asi tent tentang ang peng penggun gunaan aan gara garam m untuk untuk mencairkan salju. Mendisku Mend iskusik sikan an jeni jenis-je s-jenis nis sifa sifatt kolig koligatif atif larut larutan. an. Mendisk Mend iskusik usikan an konse konsentra ntrasi si laruta larutan n yang yang melip meliputi uti frak fraksi si mol, molalitas, dan molaritas. Membua Mem buatt rancang rancangan an percob percobaan aan penga pengaruh ruh zat zat terlaru terlarutt terhadap penurunan titik beku larutan. Mengamat Meng amatii penga pengaruh ruh zat terl terlarut arut terha terhadap dap penur penurunan unan titik beku larutan melalui percobaan.
Sifa Si fatt Ko Kolig ligat atif if La Laru ruta tan n No None nelek lektr trol olit it da dan n El Elekt ektro roli litt
• • • • • •
Mengamatii perbed Mengamat perbedaan aan titi titik k didih didih laru larutan tan yang berb berbeda eda konsentrasi dari video. Mendisku Mend iskusik sikan an sifat sifat koli koligati gatiff laruta larutan n nonel nonelektro ektrolit. lit. Mengam Men gamati ati perb perbeda edaan an kenai kenaikan kan titi titik k didih didih laruta larutan n nonelektrolitt dan larutan elektrolit melalui percobaan. nonelektroli Mendisk Mend iskusi usikan kan sifa sifatt koliga koligatif tif larut larutan an elekt elektroli rolitt yang yang dipengaruhi oleh faktor Van’t Hoff. M e nd nd i sk sk u si si k an an p e n er er a pa pa n s i fa fa t k o lili g at at i f d al al a m kehidupan sehari-hari. Menerapk Mene rapkan an sifa sifatt kolig koligatif atif penu penuruna runan n titik titik beku membuat es puter dalam tugas proyek.
Mensyukuri karunia Tuhan Tuhan Yang Yang Maha Esa berupa berupa sifat koligatif yang bermanfaat bermanfaat dalam dalam mempermudah mempermudah kegiatan kegiatan pemenuhan pemenuhan kebutuhan sehari-hari. Mampu Mamp u menerapka menerapkan n sikap sikap kerja sama sama dan kreati kreatiff dalam dalam melaksana melaksanakan kan tugas tugas kelompo kelompok. k. Bersikap Bers ikap hemat hemat dalam dalam menggu menggunaka nakan n bahan-baha bahan-bahan n kimia kimia demi menjag menjaga a lingkung lingkungan. an. Bersikap Bers ikap telit telitii dalam dalam pengama pengamatan tan prakti praktikum kum maupun maupun meng mengerja erjakan kan soal. soal. Menje Men jelas laskan kan penye penyebab bab sifat sifat koli koligat gatif if larut larutan. an. Menjelas Menj elaskan kan pengar pengaruh uh konsen konsentrasi trasi terha terhadap dap sifat sifat kolig koligatif atif larut larutan. an. Mampu Mamp u menyeles menyelesaika aikan n perhitun perhitungan gan terkai terkaitt sifat sifat koligat koligatif if laruta larutan. n. Menjelas Menj elaskan kan perbedaan perbedaan sifat sifat koligati koligatiff larutan larutan nonelektrol nonelektrolit it dan larutan larutan elektroli elektrolit. t. Menentuk Mene ntukan an sifat sifat koligati koligatiff larutan larutan elektroli elektrolitt menggunak menggunakan an faktor faktor Van’t Van’t Hoff. Menyaj Men yajika ikan n rancang rancangan an percoba percobaan an penuru penurunan nan titik titik beku. beku. Menyajik Meny ajikan an diagram diagram P-T P-T untuk untuk menunju menunjukkan kkan sifat sifat kolig koligatif atif laruta larutan. n. Menyajik Meny ajikan an laporan laporan percobaa percobaan n penurunan penurunan titik titik beku beku dan percobaa percobaan n kenaikan kenaikan titik titik didih. didih.
Kimia Kelas XII
1
A.
Piliha Pil ihan n Gan Ganda da
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 jenis dan jumlah jumlah pelarut. 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 Moll Na Mo NaOH OH = V × M = 0,2 L × 2 mol/L = 0,4 mol Massa Mas sa NaO NaOH H = (n × Mr)NaOH = 0,4 × 40 = 16 gram Massa Mas sa lar laruta utan n=V×ρ = 200 × 1,20 g/mL = 240 gram =n× m = m
1.000 p 1.000
= n × (240 − 16) = 0,4 ×
1.000 224
= 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
nCH COOH = 3
nH O = 2
m Mr
=
=
15 gram gram 60
90 gram gram = 18
= 0,25 mol
5 mol
nCH3COOH COOH
0,25
XCH COOH = n = 0, 25 + 5 = 0,05 3 CH3CO COOH + nH2O Jadi, fraksi mol cuka dalam larutan sebesar 0,05. 7. Jawaban: c Xmetanol = 0,5 =
nmetanol 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 )
32
% mass massa a = 32 + 18 × 100% = 0,64 × 100% = 64% Jadi, persen metanol dalam larutan sebesar 64%. 8. Jawaban: e m = m = =
m Mr
×
1.000 p
0,6 1.000 × 60 100
= 0,1 m Jadi, larutan tersebut mempunyai konsentrasi 0,1 molal. 9. Frak Fraksi si mol mol NaO NaOH H = 0,05 0,05 Fraksi mol H2O = 1 – 0,05 = 0,95 Mr air = 18 XNaOH =
molNaOH mol Na NaOH + mol H2 O
0,5 =
molNaOH mol Na NaOH + mol H2 O
0,05 mol NaOH + 0,5 mol H2O = mol mol NaOH NaOH 0,95 mol NaOH NaOH = 0,05 mol H2O 0,05
mol naO naOH H = 0,95 × mol H2O
Mr air = 18 g/mol Mr urea = 60 g/mol
100
Molalitas (m (m ) = mol mol Na NaOH OH × p 0,05
= ( 0,95 × mol H2O) × Molalitas (m (m ) =
1.000 mol H2O × Mr H2O
0, 05 05 × 1.000 0, 95 × 18
10.. 46% massa 10 massa etanol etanol berart berartii 46 gram etanol etanol dan dan 54 gram air. m Mr
×
1.000 p
=
46 46
×
1.000 54
= 18,52 molal
Jadi, molalitas larutan C2H5OH sebesar 18,52 m. B.
Urai Ur aian an
2. Larutan Larutan 6 gram urea dalam 200 gram gram air. air. Mr urea = 60 g/mol Jumlah mol urea =
6g 60 g m ol ol−1
= 0,1 mol
Massa pelarut = 200 gram = 0,2 kg 0,1mol
m = = p = 0,2 kg = 0,5 mol kg–1 Jadi, larutan urea tersebut mempunyai memolalan 0,5 m. 3. Misal Misal massa massa laru larutan tan 100 100 gram. gram. Dalam 100 gram larutan urea 20% terdapat 20 gram urea dan 80 gram air.
A.
18 g m ol ol−1
Xurea =
60 g mo l−1
0,33 mol mol = (4, 44 44 + 0, 33 33) mol
= 0,33 mol
0,069
Jadi, fraksi mol urea dalam larutan sebesar 0,069. 4. Dimisalka Dimisalkan n massa massa larut larutan an 100 gram. Dalam 100 gram larutan glukosa 12% terdapat: glukosa 12% =
12 100
× 100 g = 12 gram
air (pelarut) = 100 – 12 = 88 gram 12 g 180 180 g mol mol −1
= 0,067 mol
Massa pelarut = 88 gram = 0,088 kg n
0,067 0,06 7 mol
= p = 0,088 kg = 0,76 m = Jadi, kemolalan larutan glukosa sebesar 0,76 m. 5. Mr HCl = 36,5 g/mol Massa larut larutan an = 1.000 mL × 1,1 gram/mL gram/mL = 1.100 gram Massa HCl =
18,25 100
× 1.100 gram
= 200,75 gram Massa H2O = (1.1 (1.100 00 – 200 200,7 ,75) 5) gra gram m = 899,25 gram 200,75
nHCl = 36,5 = 5,50 mol nH O = 2
899,25 18
= 49,96 mol
5,50
XHCl = 5, 50 = 0,1 50 + 49, 96 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.
Piliha Pil ihan n Gan Ganda da
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
= 4,44 mol
20 g
Jumlah mol glukosa =
1. Air laut laut mengandun mengandung g banyak banyak zat terlar terlarut. ut. Adanya 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.
n
80 g
Jumlah mol urea =
= 2,92 Jadi, kemolalan larutan NaOH sebesar 2,92 m.
m =
Jumlah mol air =
1.000 p
ΔTb =
massa sukrosa Mr sukro sukrosa sa
×
=
3,42 1.000 × 342 150
× 0,52
× Kb
= 0,035°C Jadi, larutan mengalami kenaikan titik didih 0,035°C.
Kimia Kelas XII
3
2. Jawaban: d ΔT f =
massa 1.000 × p Mr NaCl NaCl 117
Larutan 5; × Kf × {1 + (n – 1)α}
1.000
= 58,5 × × 1,86 × {1 + (2 – 1)1} 1.500 = 4,96°C Jadi, besarnya penurunan titik beku larutan NaCl adalah 4,96°C. 3. Jawaban: c ΔTb = m · Kb massazat massazat terlar terlarut ut (g)
ΔTb =
Mr zat terlarut ( g m ol ol−1 )
kg pelarut pelarut
0,48°C = Kb =
0,2 kg
× Kb
4. Jawaban: b massa zat X = 5 gram Mr zat X = 492 Vlarutan = 500 mL = 0,5 L
6. Jawaban: e Besarnya kenaikan titik didih larutan sebanding dengan konsentrasi molal (m (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.
I
E
n a n a k e T
=
1 5 × 0,5 × 492
Titik beku larutan
ΔTb =
0,082 × 300
Suhu (°C) Titik didih larutan
Titik beku air
Titik didih air
massa sampel 1.000 × p Mr samp sampel el 4,5 1.000 × × 135 p 4,5 × 1.000 × 135
× Kb benzena
2,53 1
2,53 × 1,25 atau
2,53 135
1
× 1,25 Jadi, massa sampel yang dilarutkan sebanyak
besar yaitu larutan yang perbandingan paling besar.
4
ΔT 2
100°C
= 4,5 × 103 ×
Larutan yang memiliki tekanan osmotik paling
mol = volume
1,25 1, 25 = p=
R·T
Larutan 1;
Ga s
8. Jawaban: c
× R · T
5. Jawaban: d π=M·R·T mol · volume
L
Padat
0°C
= 0,5 atm Jadi, tekanan osmotik larutan sebesar 0,5 atm.
π=
Larutan
ΔT 1
π =M·R·T
F
Cair
K
R = 0,082 L atm mol–1K–1 1 V
H
) m t a (
T = 27°C = 300 K
×
= 0,4
Jadi, tekanan osmotik paling besar dimiliki oleh larutan 4).
1 atm
= 3,84 °C kg mol–1 Jadi, tetapan titik didih molal kloroform Kb = 3,84°C kg mol–1.
massa Mr
1.000 500
Pelarut murni
0, 48°C × 0, 2 kg k g × 152 g mo m ol −1 3,8 g
=
0,2 ×
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.
× K b
3,8 3,8 g 152g mol−1
mol = volume
mol volume
4,5 × 103 ×
2,53 135
1
× 1,25 .
9. Jawaban: b 200 mL = 0,2 liter dan 27°C = 300 K m
3,6
0,1 ×
1.000 200
= 0,5
π = M V × R × T = 180 × 0, 2 × (0,082)(300) r
Larutan 2;
mol = volume
0,1 ×
1.000 400
= 0,25
Larutan 3;
mol = volume
0,2 ×
1.000 300
= 2,46 atm Jadi, tekanan osmotik larutan glukosa sebesar 2,46 atm.
= 0,67
Larutan 4;
mol = volume
0,2 ×
1.000 250
= 0,8
Koligatif Larutan
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
Tf = 0 – 3,88 = –3,88°C Jadi, larutan NaOH 4% akan membeku pada suhu –3,88°C.
R = 0,082 L atm/mol K π= M · R · T 1 V
32,8 32 ,8 =
m Mr
×
32,8 32 ,8 =
24 Mr
× 0,25 × 0,082 × 300
× R × T
1
Mr = 72 Jadi, Mr zat nonelektrolit adalah 72 gram/mol. 11. Jawaban: d K2SO4(aq) → 2K+(aq) (aq) + + SO SO42–(aq) n=3 K2SO4 terionisasi sempurna, berarti α = 1. ΔTb = (m (m · · K b) i = (m (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) La Laru ruta tan n 0,1 0,1 M urea urea (non (nonel elek ektr trol olit it)) π = 0,1RT 2) Larutan KNO3, n = 2 π = 0,2 · RT · 0,2 = 0,4RT 3) Lar Laruta utan n 0,6 0,6 M gluk glukosa osa (no (nonel nelekt ektrol rolit) it) π = 0,6RT 4) La Laru ruta tan n asa asam m su sulf lfat at H2SO4 → n = 3 π = 0,4 · RT · 3 = 1,2RT 5) La Laru ruta tan n 0,3 0,3 M nat natri rium um su sulf lfat at 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: 4 100
a.
Massa NaOH =
× 100 = 4 gram
b.
Mass Ma ssa a air air = 100 100 – 4 = 96 96 gra gram m
NaOH → n = 2 ΔT f =
m Mr
×
1.000 p
× Kf × {1 + (n – 1)α}
=
4 40
×
1.000 96
× 1,86 × {1 + (2 – 1)1}
14. Jawaban: a Isotonik ⇒ πdarah = πNaCl 7,626 =
mol NaCl × 1
0,082 × 310 × {1 + (2 – 1)1}
mol NaCl = 0,15 Massa Mas sa NaC NaCll = mol mol NaCl 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 0,7 5 = {1 + (2 – 1)0,5} 1)0,5} × M × × 0,5 r 100 0,75 0, 75 = 1,5 × 0,75 0, 75 =
30 Mr
45 Mr 45
Mr = 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 = 600 600 mL = 0,6 0,6 L T = 27° 27°C C = 30 300 0K π = {1 + (n – 1)α} ×
m Mr
× 12
1 V
× R × T 1
= {1 + (2 – 1)0,8} × 58,5 × 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 {1 + (n – 1) 1)α) m = konsentras konsentrasii molal molal α = derajat disosiasi i = fak fakto torr Van Van’t ’t Ho Hoff ff
= 3,88°C
Kimia Kelas XII
5
K 2SO 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 · · K b · i =(
1.000 250
×
17,4 ) 174
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 1, 488 = 0,4 · 1,86 {1 + (2 (2 – 1) α} 1,488= 1,48 8= 0,744 (1 + α) α=1 Jadi, derajat ionisasi NaCl dalam larutan sebesar sebesa r 1. 19. Jawaban: e Tekanan osmotik sama jika jumlah zat terlarut sama. NaCl → Na+ + Cl– Jumlah Jumla h ion 0,1 mol NaCl NaCl 500 mL : 2 1
[ion] = 2 × 0,1 × 0,5 = 0,4 mol/L Konsentrasi larutan yang lain sebagai berikut. 1 = 0,1
[mol [m olek ekul ul su sukr kros osa] a] = 0,3 0,3 ×
d.
[ion [i on KCl Cl]] = 2 × 0, 0,1 1×
e.
[mol [m olek ekul ul ur urea ea]] = 0,4 0,4 ×
1 = 1
1 = 0,5
0,6
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 ×
1 12
× 0,082 × T
T = 365,85 K
6
Koligatif Larutan
1.000 × 5.000
0,082 × 365,85
990 = 18
55
P = X p · P° np
= n + n · P° p t 17,3 17 ,37 7=
55 55 + nt
× 18
955,35 + 17,37 nt = 990 17,37 nt = 34,65 nt = 2 nt = n zat X 2=
120 Mr
Mr = 60 Jadi, massa molekul relatif zat X sebesar 60 g/mol. 2. ΔTb = (100,65 – 100)°C = 0,65°C Misal kadar gula dalam larutan = a% dalam 100 gram larutan: a 100
a.
massa gula =
b.
mass ma ssa a air air = (10 (100 0 – a) gr gram am m Mr
×
a 342
1.000 p
× 100 gram = a gram
× K b
1.000
× (100 − a) × 0,52 a
0,2
1 = 1
Mr X
1. nair = np =
0,65 =
[mol [m olek ekul ul gl gluk ukos osa] a] = 0,1 0,1 × 0,5 = 0,2
×
Urai Ur aian an
1
b. c.
B.
4
[ion [i on KCl Cl]] = 2 × 0, 0,2 2×
4
Mr zat X = 95,9 ≈ 96 Jadi, Mr zat X adalah 96 gram/mol.
ΔTb =
a.
6 30
0,25=
× 0,52 × 3
= 0,624°C Jadi, larutan mempunyai kenaikan titik didih sebesar 0,624°C dibandingkan air.
0,5 0, 5=
Larutan dalam benzena π =19 cmHg = 190 mmHg = 0,25 atm π = M · R · T
0,4275 = (100 − a) 42,75 42, 75 – 0,4 0,4275 275a a =a 1,42 1, 4275 75a a = 42, 42,75 75 a = 29 29,,95 = 30 Jadi, kadar gula dalam larutan 30%. 3. ΔTb = 101,3 – 100 = 1,3°C ΔTb =
m Mr
×
1.000 p
× Kb
1,3 =
90 Mr
×
1.000 200
× 0,52
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 (m · · K b) i
= (m (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} ×
m Mr
×
1 V
m
× R × T 1
17,28 17,2 8 = {1 + (2 – 1)0,8} × 58,5 × 0,5 × 0,082 × 300 m
17,28 17, 28 = (1,8) (1,8) × 58,5 × 2 × 24,6 17, 28 28 × 58, 5
m = 1, 8 × 2 × 24, 6 = 11,4 gram Jadi, massa NaCl yang dilarutkan sebanyak 11,4 gram.
A.
Piliha Pil ihan n Gan Ganda da
1. Jawaban: c Untuk 100 gram larutan NaCl, massa NaCl =
10 100
m = =
× 100 gram = 10 gram.
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 (C2H5OH) =
20 100
× 100 g
= 20 g. Massa pelar pelarut ut = (100 – 20) g = 80 g = m = m
m Mr
×
1.000 p
=
20 46
×
1.000 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 sukr sukros osa a
0,15 0, 15 =
228 1.000 × 342 1.000
×
1.000 p
× K b
× K b
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
0,65 =
m 180
×
1.000 p
× K b
× 1.000 × 0,52 2.000
m = 450 450 gr gram am 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
ΔTb = {
+ { Mr CaCl CaCl2
1.000 p 1.000 p
×
×
Kb
×
i KCl }
× Kb × iCaCl } 2
= {(m {(mol ol KCl KCl × iKCl) + (mol CaCl2 × iCaCl )} 2
1.000 p
×
× Kb
⎧⎛ 37,25 ⎞ ⎛ 55,5 × 3 ⎞⎟ ⎬⎫ × 1.000 × 0,5 ΔTb = ⎨⎜ 74,5 × 2⎟ + ⎜ 111 ⎝ ⎠⎭ 500 ⎝ ⎠ ⎩
= 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 ΔT f =
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
Mr X =
4,6 g 1 30
mol =
1 30
mol
= 138
mol
Jadi, massa molekul relatif (Mr) zat X adalah 138. 11. Jawaban: b ΔTf = 0 – (–0,28) = 0,28° m Mr
ΔT f =
0,28 =
×
m 200
1.000 p
×
× Kf
1.000 100
× 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
14. Jawaban: b 1) K – L: L: peru peruba baha han n titi titik k beku beku lar larut utan an 2) K – R: pr pros oses es me menc ncai airr lar larut utan an 3) T – M: pr pros oses es me meng ngua uap p pel pelar arut ut 4) M – N: N: per perub ubah ahan an tit titik ik uap uap lar larut utan an 5) T – R: per perub ubah ahan an tit titik ik tri tripe pell laru laruta tan n 15. Jawaban: e αH SO = 1 2
4
p = 250 g Kb = 0,52°C
ΔTb = . . .?
3 180
×
13. Jawaban: b M = 0,1 M CdSO4 → Cd2+ + SO 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.
m = 24,5 g Mr = 98
× n 1
500 250
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.
Koligatif Larutan
H2SO4 → 2H2+ + SO SO42– n=2+1=3 ΔTb = m × × Kb × {1 + (n – 1)α}
=
24,5 98
×
1.000 250
× 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 2, 08 =
540 180
× ×
1.000 p
× Kb
1.000 p
p = 750 750 gram gram
× 0,52
Pelarut ditambah 250 gram p = (750 (750 + 250) 250) gram gram = 1.000 gram ΔTb =
540 180
1.000 p
×
× 0,52
= 1,56°C Tb l lar arut utan an = 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
2,6 =
37 74
1.000 p
×
× Kb × {1 + (n – 1)α}
molurea
Xurea = mol u re rea + 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 Teka nan uap laru larutan tan = 31,8 31,8 – 1,78 1,78 = 30,02 mmHg Jadi, tekanan uap larutan sebesar 30,02 mmHg. 21. Jawaban: b ΔT f =
m Mr
2,6 2, 6 = 1,04 1,04 × {1 {1 + 2α}
ΔT f =
18 180
2,6 2, 6 = 1,04 1,04 + 2,08 2,08α
ΔTf = 0,36°C
1.000 250
×
× 0,52 × {1 + (3 – 1)α}
1, 56
α = 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
m gula = 1 ·
= 10 m
ΔTb = m gula · K b
5,2 = 10 · Kb 5,2 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 = m alkohol · K b 5,2 5, 2= x·
1.000 100
· 0,52
x = 1 mo moll 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
· ·
1.000 p
· Kf
1.000 500
· 1,8
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 × × K b × i =
m Mr
×
1.000 p
× K b × i
di ma mana na:: i = {1 {1 + (n – 1)α} n = jjum umla lah h ion ion α = derajat ionisasi
Kimia Kelas XII
9
Untuk Fe2(SO4)3: n = 5, Mr = 400, dan α diketahui = 0,8 ΔTb =
1.000 500
×
40 400
× 0,52 × {1 + (5 – 1)0,8}
0,2
4)
π = 0,1 = 2 atm
5)
π = 0,25 = 0,4 atm
0,1
= 0,437°C Jadi, kenaikan titik didih larutan sebesar 0,437°C.
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, BaCl2, 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 juml ah par partik tikel el zat terl terlarut arut terb terbanya anyak k adal adalah ah gamb gambar ar 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 Mas sa = ρ × volume = 2,53 g/L × 0,2 L = 0,506 gram π = 720 mmHg = 0,947 atm T = 55°C + 273 = 328 K
28. Jawaban: a ΔTb = m · · K b Jadi, kenaikan titik didih larutan (ΔTb) = Kb apabila m (molalitas larutan) = 1 molal.
π= M · R · T massa
1.000
π = M al ka × R × T kana × volume volume larutan r
0,947 0, 947= =
0,506 Mr alk an ana
×
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 H)} )} = 72 72 12n + {(2n + 2)(1)} = 72 12n + 2n + 2 = 72 14n = 70 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 1.000 Mr · mL
atau M =
mol , V
V dalam
liter. Jika R = 0,082 L · atm · mol–1 K –1 dan T = tetap maka π =
10
mol . Volume
0,1
1)
π = 0,2 = 0,5 atm
2)
π = 0,1 = 1 atm
3)
π = 0,3 = 0,67 atm
0,1
0,2
Koligatif Larutan
29. Jawaban: a i = 1 + (n – 1) α 3 = 1 + (n (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
· Kb · i
1.000 200
· 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) 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.
Adapun dalam larutan gula (nonelektrolit) tidak dapat terionisasi. C12H22O11(s) → C12H22O11(aq) Dengan demikian, dalam larutan gula hanya terdapat 1 mol gula. B.
Urai Ur aian an
1. ΔTb = Kb ×
m Mr
= 0,52 ×
×
36 180
1.000 p
×
1.000 250
1g 95 g m ol ol
0,011mol 0,5 kg
−1
= 0,022 mol kg–1
ΔTb = Kb · m · · i
= 0,52 · 0,022 · 2,8 = 0,032°C Titik Tit ik didih didih laru larutan tan = 100 + 0,032 0,032°C °C = 100,032°C ΔTf = K f · m · · i = 1,86 · 0,022 · 2,8 = 0,115°C Titik beku larutan larutan = 0 – 0,115°C 0,115°C = –0,115°C Molari Mol aritas tas lar laruta utan n juga juga dapa dapatt diang dianggap gap = 0,022 mol/liter. π =M·R·T·i = 0,022 · 0,08205 · 298 · 2,8 = 1,51 atm
b.
c.
Xt =
nt np
1,9 ×
10–2 =
1, 00 × 102 g
3. np (mol pelarut, H2O) = 18,0 = 5,56 mol 18,0 g mol mol−1 5,00 g
nt (mol terlar terlarut ut formam formamid) id) = M formamid ( g m ol ol−1 ) r =
=
5,00 M r form formam amid id
mol
5,56 mol 5,00
5,00
5,00 M r form formam amid id mol
=
np np + nt
· P°
0,25
= 0, 25 + 0, 75 · 18 mmHg 75 = 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 = K b · m · i Tb
Tb° = K b · m · i
Titik didih pelarut (air) = 100°C, kemolaran larutan encer dianggap sama dengan kemolalannya sehingga: 100,078 100,0 78 100 = 0,52 0,52 ×
0,1 × b
(1 + b)
0,078 b = 0,052 + 0,052 0,052 b 0,026 0,0 26 b = 0,052 0,052 b=2
P° − P P° 31,8 31,82 2 mm mmHg Hg − 31,2 31,20 0 mmHg mHg 31,82 31,8 2 mmHg mmHg
−2
ΔP = X t · P°
ΔP = P° – P = Xt × P°
X =
.
4. P° = 18 mmHg np = 0,75 mol nt = 0,25 mol
= 0,011 mol
Molaritas larutan juga dapat dianggap = 0,022 mol/liter karena ρair = 1 kg/L. i = 1 + (n (n – 1) α = 1 + (3 – 1) 0,9 = 2,8 a.
Untuk larutan encer, harga nt sangat kecil dibandingkan np. Oleh karena itu, harga nt + np dapat dianggap sama dengan np saja sehingga
= 0,11 = 45,45 (5, 56 56)(1, 9 × 10 ) Jadi, berat molekul formamid 45,45 g mol–1.
Tb lar laruta utan n gluko glukosa sa = Tb air + ΔTb = (100 + 0,42)°C = 100,42°C Jadi, larutan mendidih pada suhu 100,42°C.
Molalitas larutan =
nt + np
Mr fo form rma ami mid d =
= 0,42°C
2. Ju Juml mlah ah mo moll Mg MgCl Cl2 =
nt
Xt =
M=
0,1 0,1 = = b 2
0,05 M
Volume larutan = 400 mL = 0,4 L
= 1,9 × 10–2
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 3, 42 = 0,02 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 massa sukr sukrosa osa = 6,84 6,84 gram gram Mr sukrosa = 342 mol–1K–1
R = 0,082 L atm Vlarutan = 2 L
Tlarutan = 25 + 273 = 298 K π =M×R×T
=
m Mr
=
6,84 342
1 V
× ×
× R × T
1 × 2
0,082 × 298
= 0,24 atm Jadi, tekanan osmotik larutan sukrosa sebesar 0,24 atm. 7.
ΔTb = m · · K b
=
m Mr
·
1.000 p
· K b
(100,26 (100 ,26 – 100) 100) =
3 Mr
·
1.000 100
· 0,52
0,26 0, 26 =
3·5,2 Mr
3·5,2
Mr = 0,26 = 60 Jadi, massa molekul relatif zat 60. 8. p = 300 300 ml ml × 1 g/m g/mll = 300 300 gram gram CH3COOH → n = 2 Mr CH3COO COOH H = 12 + (3 × 1) + 12 + (2 × 16) 16) + 1 = 60
12
ΔT f =
g Mr
·
0 – (–7, (–7,03) 03) =
40 60
·
1.000 p 1.000 300
Koligatif Larutan
· Kf {1 + (2 – 1) α} · 1,86 · {1 + (2 – 1) α}
7,03 7,0 3 = 4,133 4,133 (1+ (1+ α) 7,03
α = 4,133 – 1
= 0,7 = 70% Jadi, derajat ionisasi asam asetat sebesar 70%. 9. ΔTb = (100,416 – 100)°C = 0,416°C Misal: Mis al: ma mass ssa a gluk glukos osa a = x gram gram massa urea = (27 – x) gram ΔTb = {
1.000 massa massa glukosa glukosa × p Mr gluk glukos osa a
+ { 0,41 0, 416 6 = {( {( 0,41 0, 416 6=
massa urea urea Mr urea
x 180
)+(
x + 81 − 3 x 180
×
27 − x 60
1.000 p
)} ×
× K b} × K b}
1.000 250
× 0,52
× 2,08
74,88 = –4,16x + 168,48 74,88 168,48 4,16x 4,1 6x = 93,6 93,6 x = 22,5 22,5 gra gram m Massa glukosa = x = 22,5 gram Massa urea = (27 – x) = 27 – 22,5 = 4,5 4,5 gram Massa glukosa : urea = 22,5 : 9,5 = 5 : 1 Jadi, perbandingan antara massa glukosa dan urea adalah 5 : 1. 10. Larutan Larutan hipotonik hipotonik merupaka merupakan n larutan larutan yang memiliki 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 = 0,9 0,9R R · T (i (is sot oton onik ik)) b. KNO3 0,6 M → n = 2 π = 0,6 · R · T · {1 + (2 – 1)1} = 1,2 1,2R R · T (h (hip iper erto toni nik) k) c . urea 0,3 M → nonelektrolit π = 0,3 0,3R R · T (h (hip ipot oton onik ik)) 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. menye menyetarak tarakan an persamaan persamaan reaksi reaksi redoks dengan dengan cara bilangan bilangan oksidasi oksidasi dan setengah setengah reaksi reaksi (ion elektron); elektron); 2. menyi menyimpulk mpulkan an ciri reaksi reaksi redoks redoks yang berlangsu berlangsung ng spontan spontan berdasarkan berdasarkan hasil hasil pengamatan pengamatan;; 3. menjelask menjelaskan an susunan, susunan, fungsi fungsi setiap setiap bagian, bagian, serta penerapan penerapan sel Volta Volta dalam dalam kehidupan kehidupan sehari-hari; 4. meng menghitu hitung ng potensi potensial al sel sel berdasark berdasarkan an data data potensia potensiall standar; standar; 5. menje menjelask laskan an faktor-fakt faktor-faktor or yang memengaru memengaruhi hi terjadinya terjadinya korosi korosi dan cara cara pencegahann pencegahannya; ya; 6. mener menerapkan apkan kons konsep ep hukum hukum Faraday Faraday dalam dalam perhitung perhitungan an sel elekt elektroli rolisis; sis; 7. menu menulisk liskan an reaksi reaksi elektroli elektrolisis sis pada pada penyepuha penyepuhan n dan pemurnian pemurnian suatu suatu logam. Berdasarkan pengetahuan dan keterampilan yang dikuasai, peserta didik mampu: 1. menghar menghargai gai dan mensyukuri mensyukuri reaksi reaksi redoks redoks sebagai sebagai karunia Tuhan Tuhan Yang Maha Maha Esa dengan menerapka menerapkannya nnya untuk untuk mempermudah pemenuhan kebutuhan sehari-hari; 2. berperilaku disiplin disiplin,, tanggung jawab, teliti, jujur, kerja kerja sama, sama, saling saling menghargai, menghargai, dan santun.
Reaksi Redoks dan Elektrokimia
Persamaan Reaksi Redoks
•
•
M en en di di sk sk us us ik ik an an p er er ub ub ah ah an an warna akibat reaksi reduksi oksidasi. M en en di di sk sk us us ik ik an an pe pe ny ny et et ar ar aa aa n reaksi redoks dengan metode setengah reaksi dan bilangan oksidasi.
Sel Elektrokimia
•
• • • • •
• • • • • • • • • • • • •
Meng Me ngam amat atii dan dan me mend ndis isku kusi sika kan n video mengenai penyepuhan logam. Mera Me ranc ncan ang g perco percoba baan an men menge gena naii reaksi spontan. Menga Me ngamat matii rea reaks ksii red redok okss sp spont ontan an berdasarkan percobaan. Me n e n t u ka n E °sel berdasarkan data. Meran Me ranca cang ng pe perc rcob obaa aan n me meng ngen enai ai elektrolisis. Meng Me ngam amat atii pe peru rubah bahan an-p -peru eruba baha han n yang terjadi pada elektrolisis melalui kegiatan praktikum.
K o r o si
•
•
•
M en en di di sk sk us us ik ik an an f ak ak to to rr- fa fa kt kt or or yang memengaruhi korosi berdasarkan gambar. Meng Me ngid iden enti tifi fika kasi si fakt faktor or-fa -fakt ktor or yang memengaruhi terjadinya korosi melalui kegiatan praktikum. M en en ya ya jiji ka ka n a rt rt ik ik e l mengenai korosi dan penyepuhan logam.
Mensyukuri terjadinya reaksi redoks dan elektrokimi elektrokimia a di alam alam sebagai sebagai karunia karunia Tuhan Yang Maha Maha Esa dan memanfaatkannya memanfaatkannya dengan bijaksana. Berperilaku disiplin disiplin,, tanggung jawab, teliti, teliti, jujur, jujur, kerja sama, saling saling menghargai, menghargai, dan santun saat saat mengerjakan mengerjakan tugas, tugas, berdiskusi, berdiskusi, dan melakukan pengamatan. Mampu menjelaskan menjelaskan penyetaraan persamaan reaksi redoks redoks dengan dengan cara bilangan oksidasi dan setengah setengah reaksi (ion elektron). elektron). Mampu menj menjelask elaskan an ciri ciri reaks reaksii redoks redoks yang berla berlangsu ngsung ng sponta spontan. n. Mampu menjelaska menjelaskan n susunan, susunan, fungsi fungsi setiap setiap bagian, serta penerapan penerapan sel Volta Volta dalam dalam kehidupan kehidupan sehari-hari. Mampu Mamp u menghitu menghitung ng potensi potensial al sel berda berdasark sarkan an data data potensia potensiall sel stand standar. ar. Mampu mener menerapka apkan n hukum hukum Faraday Faraday dalam perhi perhitunga tungan n sel elek elektrol trolisis isis.. Mampu Mamp u menuliska menuliskan n reaksi reaksi elektrol elektrolisi isiss pada penyepu penyepuhan han dan pemurn pemurnian ian logam. logam. Mampu menjel menjelaskan askan fakto faktor-fakt r-faktor or yang yang memengaruhi memengaruhi koros korosii dan cara cara pencegah pencegahannya annya.. Mampu Mamp u menyaji menyajikan kan artik artikel el mengen mengenai ai korosi korosi dan penye penyepuha puhan n logam. logam. Mampu menyaj menyajikan ikan hasil hasil rancangan rancangan percobaan percobaan dan laporan laporan praktiku praktikum m mengenai mengenai reaksi reaksi redoks spontan spontan.. Mampu Mamp u menyajikan menyajikan hasil hasil rancangan rancangan percoba percobaan an dan laporan laporan praktikum praktikum mengen mengenai ai elektroli elektrolisis. sis. Mampu menyaj menyajikan ikan laporan laporan hasil hasil praktiku praktikum m mengenai mengenai faktor-fak faktor-faktor tor yang memenga memengaruhi ruhi korosi. korosi.
Kimia Kelas XII
13
A. Pilihan Ganda Jawaban: b 1. Jawaban: 1) SO42– → S2– Reaksi di atas merupakan reaksi reduksi karena melepaskan oksigen. 2) 2Cr2O72– → 2CrO42–
+6 +6 –2
+6 –2
Jawaban: d 4. Jawaban: 1) H2 + Cl2 → 2HCl
0
0
oksidasi
2)
3)
4)
+2 –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. Jawaban: e 3. Jawaban: 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)) (–2)) –1 = biloks biloks Cl + (–2) biloks bilo ks Cl = +1 Pada ion ClO4– biloks ClO4– = (1 × biloks Cl) + (4 × biloks O) –1 = (1 × biloks biloks Cl) + (4 × (–2)) (–2)) –1 = biloks biloks Cl + (–8) biloks bilo ks Cl = +7 Biloks Cl pada ion Cl– adalah –1. Unsur Cl yang tidak dapat mengalami reaksi disproporsionasi (autoredoks) adalah pada ion ClO 4– 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
Jawaban: b 2. Jawaban: Cl2 + 2NaOH → NaCl + NaClO + H 2O
0
0
reduksi
+2,5 –2
Reaksi tersebut merupakan reaksi oksidasi karena terjadi kenaikan bilangan oksidasi pada atom S.
reduksi
Reaksi di atas merupakan reaksi redoks. CuO + C → Cu + CO +2 –2
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–
+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. Jawaban: e 5. Jawaban: 1) Senyawa NO biloks NO = (1 × biloks N) + (1 × biloks O) O) 0 = (1 × biloks biloks N) + (1 × (–2)) (–2)) 0 = biloks biloks N + (–2) biloks bilo ks 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 biloks N + (–6) bilok bil oks s N = +5 3) Senyawa NH NH4Cl biloks NH4Cl = (1 × biloks N) + (4 × biloks H) + (1 × biloks Cl) 0 = (1 × biloks biloks N) + (4 × (+1)) + (1 × (–1)) 0 = biloks biloks N + 4 + (–1) biloks bilo ks N = –3 –3
4)
Senyawa N2O3 biloks N2O3 = (2 × biloks N) + (3 × biloks O) 0 = (2 × biloks biloks N) + (3 × (–2)) (–2)) 0 = (2 × biloks biloks N) + (–6) 2 × bilok bilokss N = +6
3)
+1 +4–2
5)
+12
bilo bi loks ks Cr Cr = 2 = +6 Ion SbO43– biloks SbO43– = (1 × biloks Sb) + (4 × biloks O) –3 = (1 × biloks Sb) + (4 × (–2)) (–2)) –3 = biloks biloks Sb + (–8) (–8) biloks bilo ks Sb Sb = +5
Jawaban: d 7. Jawaban: 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
Jawaban: e 6. Jawaban: 1) Ion MnO4– biloks MnO4– = (1 × biloks Mn) + (4 × biloks b iloks O) –1 = (1 × biloks Mn) Mn) + 4 × (–2)) –1 = biloks biloks Mn + (–8) biloks bilo ks Mn = +7 2) Ion SbO33– biloks SbO33–= (1 × biloks Sb) + (3 × biloks O) –3 = (1 × biloks Sb) Sb) + (3 × (–2)) –3 = biloks Sb + (–6) (–6) biloks bilo ks Sb = +3 3) Ion Fe Fe(CN)63– biloks Fe(CN) 63– = (1 × biloks Fe) + (6 × biloks CN) –3 = (1 × biloks Fe) Fe) + (6 × (–1)) (–1)) –3 = biloks biloks Fe + (–6) biloks bilo ks Fe = +3 2– 4) Ion Cr2O7 biloks Cr2O72– = (2 × biloks Cr) + (7 × biloks O) –2 = (2 × biloks biloks Cr) + (7 (7 × (–2)) –2 = (2 × biloks biloks Cr) Cr) + (–14) 2 × biloks biloks Cr = +12
5)
4)
5)
−4
bilok bi lokss N = 2 = –2
+1+6–2
reduksi
+6
bilok bi lokss N = 2 = +3 Senyawa N2H4 biloks N2H4 = (2 × biloks N) + (4 × biloks H) 0 = (2 × biloks biloks N) + (4 (4 × (+1)) 0 = (2 × biloks biloks N) + 4 2 × biloks biloks N = –4
Na2CO3 + H2SO4 → Na2SO4 + H2 + CO 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. Jawaban: c 8. Jawaban: 2NaCl(aq) + + H2O( ) → 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( ) → Cl2(g) + H2(g) + + 2NaOH(aq) Menyamakan unsur lain. 2NaCl(aq) + 2H2O( ) → Cl2(g) + H2(g) + + 2NaOH(aq) Jadi, koefisien a = 2, b = 1, dan c = 1. Jawaban: c 9. Jawaban: Cr2O72– + H+ + 2Cl– → 2C 2Crr3+ + H2O + Cl2
+6 × (2) = +12
–1 × (2) +3 × (2) = –2 = +6
0 × (2) =0
–6 (× 1) +2 (× 3)
sehingga menjadi: Cr2O72– + H+ + 6Cl– → 2C 2Crr3+ + H2O + 3Cl2 Menyamakan unsur yang lain. Cr2O72– + 14H+ + 6Cl– → 2C 2Crr3+ + 7H2O + 3Cl2 Jadi, koefisien a = 1, b = 14, c = 6, dan d = 2, e = 7, dan f = 3. Jawaban: a 10. Jawaban: 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) → 2C 2Crr3+(aq) + + 3AsO43–(aq)
Kimia Kelas XII
15
Disetarakan dengan menambah H + dan H2O. Cr2O72–(aq) + + 3AsO33–(aq) + 8H+(aq) → 2Cr3+(aq) + 3AsO43–(aq) + 4H2O( ) Jadi, perbandingan banyaknya mol antara ion Cr2O72– dengan AsO43– setelah disetarakan adalah 1 : 3. B. Ura Uraian ian
1. a.
b.
CuO + H2 +2
0
→
Cu + H2O 0
+2
Bilangan oksidasi Cu berubah dari +2 menjadi 0. Bilangan oksidasi H2 berubah dari 0 menjadi +2. Zat yan yang g berti bertinda ndakk seba sebagai gai red redukt uktor or ada adalah lah zat mengalami oksidasi atau kenaikan bilangan oksidasi. Pada reaksi tersebut zat yang bertindak sebagai reduktor adalah H 2. 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) + + H 2C2O4(aq) → Mn2+(aq) + + H2O( ) + CO2(g) Oksi Ok sida dasi: si: H2C2O4(aq) → 2CO2(g) + 2H+(aq) + 2e– (× 5) Reduks ksii : MnO4–(aq) + + 8H+(aq) + + 5e– → M Mn n2+(aq) + 4H2O( ) (× 2) sehingga menjadi: Oksi Ok sidas dasi: i: 5H2C2O4(aq) → 10CO2(g) + + 10H+(aq) + 10e 10 e– Reduksi : 2Mn 2MnO O 4–(aq) + 16H + (aq) + 10e – → 2Mn2+(aq) + 8H2O( )
sehingga menjadi: Oksi Ok sidas dasi: i: 6F 6Fe e2+(aq) → 6Fe3+(aq) + 6e– Reduksi : Cr 2 O 72– (aq) + 14H + (aq) + 6e – 2Cr3+(aq) + 7H2O( )
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Redoks : 6Fe2+(aq) + + Cr 2O72–(aq) + + 14H+(aq) → 3+ 3+ 6Fe (aq) + + 2Cr (aq) + 7H2O( )
Berdasarkan reaksi di atas dapat diketahui bahwa perbandingan antara koefisien Fe 2+ dan Cr 2O72– adalah 6 : 1 sehingga setiap 1 mol Cr 2O72– dapat mengoksidasi 6 mol Fe2+.
4. P(s) + + NO3–(aq) → PO43–(aq) + NO(g) (suasana asam) (s) ) + 4H2O( ) → PO43–(aq) + 8H+(aq) + 5e– Oksidasii : P(s Oksidas (× 3) – + – (g) ) + 2H2O( ) Redu Re duks ksii : NO NO3(aq) + 4H (aq) + 3e → NO(g (× 5) sehingga menjadi: (s) ) + Oksi Ok sidas dasi: i: 3P(s + 12H2O( ) → 3P 3PO O43–(aq) + + 24H+(aq) + 15e– Red edu uksi : 5NO 5NO3–(aq) + + 20H+(aq) + + 15e– → 5N 5NO O(g) + 10H2O( ) ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– (s) ) + 2H2O( ) + Redoks : 3P(s + 5NO3–(aq) → 3P 3PO O43–(aq) + 4H+(aq) + + 5NO(g)
5. a.
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Redoks : 2MnO4–(aq) + 6H+(aq) + 5H2C2O4(aq) → 2Mn2+(aq) + + 8H2O( ) + + 10CO2(g)
Jadi, nilai a, c, e, dan f secara berturut-turut berturut-turut adalah 2, 5, 8, dan 10. 3. Reaksi: Fe2+(aq) + + Cr2O72–(aq) → Fe3+(aq) + + 2Cr3+(aq) Oksi Ok sidas dasi: i: Fe2+(aq) → Fe3+(aq) + + e– (× 6) 2– + – 3+ Reduksi : Cr2O7 (aq) + + 14H (aq) + 6e → 2C 2Crr (aq) + 7H2O( ) (× 1)
16
Reaksi Redoks dan Elektrokimia
→
b.
Metode sete ten ngah reaksi Oksi Ok sidas dasii : Fe2+(aq) → Fe3+(aq) + e– (× 5) Reduksi : Mn MnO O 4–(aq) + 8H + (aq) + 5e – → 2+ Mn (aq) + 4H2O( ) (× 1) Sehingga menjadi: Oksi Ok sidas dasii : 5F 5Fe e2+(aq) → 5Fe3+(aq) + 5e– Reduksi : Mn MnO O 4–(aq) + 8H + (aq) + 5e – → Mn2+(aq) + 4H2O( ) ––––––––––––––––––––––––– –––––––––––– ––––––––––––––––––––––––– –––––––––––– 2+ – Redoks : 5Fe (aq) + + MnO4 (aq) + 8H+(aq) → 5Fe3+(aq) + + Mn2+(aq) + 4H2O( ) Meto Me tode de bi bila lang ngan an ok oksi sida dasi si – 2+ MnO4 (aq) + Fe (aq) → Mn2+(aq) + + Fe3+(aq) +7
+2
+2
+3
–5 (× 1) +1 (× 5)
Sehingga menjadi: MnO Mn O4–(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. Pilihan Ganda Jawaban: b 1. Jawaban: Pada sel Galvani (sel Volta) terjadi perubahan energi kimia menjadi energi listrik. Sebaliknya, perubahan energi listrik menjadi energi kimia terjadi pada sel elektrolisis. Jawaban: e 2. Jawaban: 1) Mn | Mn2+ || Ag+ | Ag Oksidasii : Mn → M Oksidas Mn n2+ + 2e– E° = +1,20 volt (× 1) + – Redu Re duks ksii : Ag Ag + e → Ag E° = +0 +0,8 ,80 0 vo voltlt (× 2) ––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Redo Re dokks : Mn Mn + 2Ag 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 Oksidasii : Zn → Z Oksidas Zn n2+ + 2e– E° = +0,76 volt (× 1) + Redu Re duks ksii : Ag Ag + e– → Ag E° = +0, +0,80 80 vo voltlt (× 2) ––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Redo Re dokks : Zn Zn + 2A 2Ag g+ → 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 Zn Oksidasii : Mn → Mn2+ + 2e– E° = +1,20 volt Oksidas Redu Re duks ksii : Zn Zn2+ + 2e– → Zn E° = –0,76 volt ––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Redo Re dokks : Mn 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 Oksidasii : 3Zn → 3Zn2+ + 6e– E° = +0,76 volt Oksidas Redu Re duks ksii : 2In 2In3+ + 6e– → 2In E° = –0 –0,3 ,34 4 vo volt lt ––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Redo Re dokks : 3Zn 3Zn + 2In 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 Oksidasii : 2In → 2In3+ + 6e– E° = +0,34 volt Oksidas Redu Re duks ksii : 3Mn 3Mn2+ + 6e– → 3Mn E° = –1,20 volt volt ––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Redo Re dokks : 2In 2In + 3Mn 3Mn2+ → 2In3+ + 3Mn E°sel = –0,86 volt
Berdasarkan perhitungan di atas diperoleh harga E° bernilai negatif (–) sehingga reaksi berlangsung tidak spontan. Jawaban: b 3. Jawaban: Mencari potensial standar P | P 2+ || S2+ | S P | P2+ || Q2+ | Q E°sel = +2,46 volt (tetap) R | R2+ || Q2+ | Q E°sel = +1,56 volt (dibalik) 2+ 2+ R | R || S | 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 Jawaban: b 4. Jawaban: Reaksi: Katode (redu (reduksi) ksi) : Ag + + e– → A g
Anode (oksidasi): Zn
→ Zn2+ +
2e–
E° = +0,80 V (× 2) E° = +0,76 V (× 1)
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– –––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––– –– + Reaksii sel (redoks) : 2Ag Reaks 2Ag+ + Zn → 2Ag + Zn2+ E°sel = +1,56 V
Diagram sel: Zn | Zn 2+ || Ag+ | Ag
Jawaban: c 5. Jawaban: 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 1, 53 = E°Al – (–1,66) E°Al = 1,53 – 1,66 = –0,13 V Jawaban: c 6. Jawaban: a. AgNO3(aq) Reaksi elektrolisis larutan AgNO 3 AgNO3(aq) → Ag+(aq) + NO3–(aq) Katode : Ag+(aq) + + e– → Ag(s) Anode : 2H2O( ) → 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 Na 2SO4 Na2SO4(aq) → 2Na+(aq) + SO42–(aq)
Katode : 2H2O( ) + 2e– → H2(g) + + 2OH–(aq) Anode : 2H2O( ) → 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( ) + 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 MgCl 2 MgCl2(aq) → Mg2+(aq) + NO3–(aq) Katode : 2H2O( ) + 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( ) + 2e– → H2(g) + + 2OH–(aq) Anode : 2I–(aq) → I2(s) + + 2e– Elektrolisis di atas menghasilkan gas hidrogen di katode dan endapan I 2 di anode.
Jawaban: b 7. Jawaban: 1) Elek Elektrol trolisis isis laru larutan tan NaC NaCll denga dengan n elektr elektrode ode C + – NaCl(aq) → Na (aq) + Cl (aq) Kato tod de : 2H2O( ) + + 2e– → 2 2OH OH–(aq) + + H2(g) – – Anode : 2Cl (aq) → C Cll2(g) + + 2e Gas hidrogen terbentuk di katode. 2) El Elek ektr trol olis isis is lar larut utan an CuS CuSO O4 dengan elektrode Cu CuSO4(aq) → Cu2+(aq) + SO42–(aq) Kato tod de : Cu2+(aq) + + 2e– → Cu(s) Anode : Cu(s) → C Cu u2+(aq) + 2e– Gas hidrogen tidak terbentuk. 3) El Elek ektr trol olis isis is la laru ruta tan n BaC BaCll2 dengan elektrode Pt BaCl2(aq) → Ba2+(aq) + + 2Cl–(aq) Kato tod de : 2H2O( ) + + 2e– → 2 2OH OH–(aq) + + H2(g) Anode : 2Cl–(aq) → C Cll2(g) + 2e– Gas hidrogen terbentuk di katode. 4) El Elek ektr trol olis isis is la laru ruta tan n AgNO 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 terbent uk pada sel elektrolisis 1) dan 3). Jawaban: a 8. Jawaban: Al2O3( ) → 2Al3+( ) + + 3O2–( ) 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+( ) + + 3e– → Al(s) Anode : 2O2–( ) → O2(g) + + 4e– X merupakan anode (kutub positif) sehingga reaksi yang terjadi berupa 2O2–( ) → O2(g) + + 4e– Jawaban: e 9. Jawaban: Elektrolisis larutan NaCl dengan elektrode Pt. NaCl(aq) → Na+(aq) + Cl–(aq) Katode : 2H 2H2O( ) + + 2e– → H2(g) + + 2OH–(aq) Anode : 2Cl–(aq) → Cl2(g) + + 2e– Jawaban: a 10. Jawaban: a. Larutan K2SO4 dengan elektrode Pt K2SO4(aq) → 2K+(aq) + SO42–(aq) Kattode : 2H2O( ) + Ka + 2e– → H2(g) + + 2OH–(aq) + Anode : 2H2O( ) → 4 4H H (aq) + + O2(g) + + 4e– Elektrolisis larutan K 2SO4 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( ) → 4 4H H+(aq) + + O2(g) + + 4e– Elektrolisis larutan AgNO3 dengan elektrode Pt menghasilkan endapan perak di katode dan gas oksigen di anode. c. Larutan Cu CuSO4 dengan elektrode Pt CuSO4(aq) → Cu2+(aq) + SO42–(aq) Kattode : Cu2+(aq) + Ka + 2e– → Cu(s) Anode : 2H2O( ) → 4 4H H+(aq) + + O2(g) + + 4e– Elektrolisis larutan CuSO4 dengan elektrode Pt menghasilkan endapan Cu di katode dan gas oksigen di anode. d. La Laru rutan tan KBr de deng ngan an el elek ektro trode de Pt KBr(aq) → K+(aq) + + Br–(aq) Kattode : 2H2O( ) + Ka + 2e– → H2(g) + + 2OH–(aq) Anode : 2Br–(aq) → Br2( ) + + 2e– Elektrolisis larutan KBr dengan elektrode Pt menghasilkan gas hidrogen di katode dan larutan bromin di anode. e. La Laru rutan tan Na NaII den denga gan n ele elektr ktrod ode e Pt Pt + NaI(aq) → Na (aq) + + I–(aq) Kattode : 2H2O( ) + Ka + 2e– → H2(g) + + 2OH–(aq) – – Anode : 2I (aq) → I2(s) + + 2e 2e Elektrolisis larutan NaI dengan elektrode Pt menghasilkan gas hidrogen di katode dan endapan iodin di anode. Jawaban: d 11. Jawaban: 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
A Cu
r : Valensi Cu
nAg × Ar Ag nCu × Ar Cu nAg nCu
=
Ar Ag Valensi Ag Ar Cu Valensi Cu
=
Valensi Cu Valensi Ag
nAg
2
= 1 mol Ag Ag = 0,20 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. Jawaban: b 12. Jawaban: VF = 2,24 liter 2 1 F = 96.500 C
nF = 2
VF2 22,4
=
2,24 22,4
= 0,1 mol
nelektron = 2 × nF = 2 × 0,1 = 0,2 mol 2 muatan listrik listrik = 0,2 × 96.500 96.500 = 19.300 19.300 C Jadi, muatan listrik listrik yang diperluka diper lukan n sebesar 19.300 C. Jawaban: e 13. Jawaban: wNi = 1,18 gram Ar Cu = 64 Ar Ni = 59
A Cu
64
A Ni
59
r eNi = Valensi = = 29,5 Ni 2
= =
wCu =
WNi eNi 1,18 29,5 32 × 1,18 29,5
1
1
nM = 2 nH+ = 2 · 0,01 = 0,005 mol nM = Ar M =
mM ArM mM nM
=
0,12 = 0,005
24
Jawaban: b 15. Jawaban: mX : mY = 1 : 4 Reaksi elektrolisis XSO 4 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 1 1 = = mol Ar X x x 2 2 1 2 ne– = 1 × nX = 1 × x = x mol 1 nY = 1 × ne– mY 1 2 Ar Y = 1 × x 4 2 = x y x 2 1 = 4 = 2 y
nX =
r eCu = Valensi = = 32 Cu 2
wCu eCu wCu 32
Katode : M2+(aq) + + 2e– → M(s) Anode : 2H2O( ) → O2(g) + + 4H+(aq) + + 4e– Disamakan jumlah elektron sehingga menjadi Katode : 2M 2M2+(aq) + + 4e– → 2 2M M(s) Anode : 2H 2H2O( ) → O2(g) + + 4H+(aq) + + 4e– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Reak Re aksi si sel sel : 2M2+(aq) + + 2H2O( ) → 2M(s) + + O2(g) + + 4H (aq) Pada proses penetralan: nH+ = nOH– nH+ = MOH– · VOH– = 0,2 · 0,05 = 0,01 mol
= 1,28 gram
Jadi, logam tembaga (Cu) yang mengendap sebanyak 1,28 gram. Jawaban: a 14. Jawaban: 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.
Jadi, perbandingan massa atom relatif antara X dan Y adalah 1 : 2. B. Ura Uraian ian
1. Reaksi Reaksi yang yang dapat dapat berlangsu berlangsung ng spontan 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 Cu (s) → Cu 2+(aq) + + 2e– E° = –0,34 V (× 1) Reduk Red uksi si : Fe Fe3+(aq) + + e– → Fe 2+(aq) E° = +0,77 V (× 2) –––––––––––––––––––––––– –––––––––––– ––––––––––––––––––––––– –––––––––––––––––– ––––––– + Redo Re doks ks : 2F 2Fe3+(aq) + + Cu(s) → 2Fe2+(aq) + Cu 2+(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) → C Cu u2+(aq) + + Fe(s) Cu(s) → Cu2+(aq) + +
2e–
Oksidasi : E° = –0,34 V Reduksi Redu ksi : Fe2+(aq) + + 2e– → Fe(s) E° = –0,44 V –––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Redo Re doks ks : Fe 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 2+ 2+ Zn | Zn || Cu | Cu E°sel = +1,10 V ––––––––––––––––––––––––––––––––– + Li | Li+ || Cu2+ | Cu E°sel = +3,34 V Mg | Mg2+ || Zn2+ | 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. Elektro Elektrode de Pt merupak merupakan an elektro elektrode de inert. inert. CuSO4(aq) → Cu2+(aq) + SO42–(aq) Pada katode akan terjadi reduksi ion Cu 2+ (bukan logam aktif), sedangkan pada anode terjadi oksidasi H2O (SO42– merupakan sisa asam oksi). Reaksi yang terjadi dalam sel tersebut adalah: Anode : 2H 2H2O( ) → O2(g) + + 4H+(aq) + + 4e– Kato Ka tode de : Cu2+(aq) + + 2e– → Cu(s) ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 2H2O( ) + + 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. Kato Ka tode de : Ag+(aq) + + e– → Ag(s) Anode : 2H 2H2O( ) → 4H+(aq) + + O2(g) + + 4e–
20
Reaksi Redoks dan Elektrokimia
Menyamakan jumlah elektron terlebih dahulu Kato Ka tode de : 4Ag+(aq) + + 4e 4e– → 4Ag(s) Anode : 2H 2H2O( ) → 4H+(aq) + + O2(g) + + 4e– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– + 4Ag+(aq) + + 2H2O( ) → 4 4Ag Ag(s) + + 4H+(aq) + + O2(g) nO = 2
V 0,35 = 22,4 22,4 mO2
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 03 × 1.200 = 96.500
6,75 gram
Jadi, kuat arus yang diperlukan adalah 5,03 ampere am pere dan endapan perak yang terdapat di katode adalah 6,75 gram. 5. Volu lum me Al 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
mAl2O3
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 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 Jawaban: a 1. Jawaban: 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. Jawaban: d 2. Jawaban: SO2 dan NO2 merupakan oksida nonlogam yang dapat mengakibatkan korosi. Kedua oksida nonlogam ini apabila terkena uap air di udara akan membentuk asam sulfat (H 2SO4) dan asam nitrat (HNO 3). Ion-ion H+ dari kedua asam ini bersifat korosif sehingga mampu merusak benda dari logam. Jawaban: b 3. Jawaban: 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– → 2 2H H2O( ) O2(g) + + 2H2O( ) + + 4e– → 4 4OH OH–(aq) Dengan demikian, H+ (asam) atau H2O diperlukan dalam perkaratan untuk mereduksi O 2 pada katode. Jawaban: c 4. Jawaban: 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. Anod An ode e (– (–)) = Zn Zn(s) → Zn2+(aq) + + 2e– Katode Kato de (+) (+) = Zn2+(aq) + + 2e 2e– → Zn(s) Dengan demikian, Fe tidak mengalami oksidasi karena terlindungi oleh Zn.
Jawaban: b 5. Jawaban: 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). Jawaban: b 6. Jawaban: 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. Jawaban: a 7. Jawaban: Prinsip pencegahan korosi dengan perlindungan katodik sebagai berikut. 1) Bah Bahan an yang yang dilin dilindun dungi gi harus harus dile diletak takkan kan di di katode katode.. 2) Log Logam am di di katod katode e harus harus mem memilik ilikii poten potensia siall reduksi lebih besar daripada logam di anode. 3) Lo Loga gam m katod katode e harus harus mud mudah ah dire diredu duks ksi. i. 4) Lo Loga gam m anod anode e harus harus mud mudah ah dio dioks ksid idas asi. i. Jawaban: b 8. Jawaban: Logam yang dapat mencegah terjadinya korosi pada besi adalah logam yang harga E 0 < E0 besi, karena logam tersebut potensial elektrodenya lebih negatif. Logam tersebut adalah Al dan Zn. Jadi, besi tetap terlindungi karena dijadikan katode. Jawaban: a 9. Jawaban: 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). Jawaban: a 10. Jawaban: 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. Ura Uraian ian
1. Reaksi anodik : Fe(s) → Fe2+(aq) + + 2e– Reaksi Rea ksi katod katodik ik : Cu2+(aq) + + 2e– → Cu(s) (s) ) + Cu2+(aq) → Fe2+(aq) + Cu(s (s) ) Reaksi sel : Fe(s 2. Aluminium Aluminium yang yang berkarat berkarat akan akan membentu membentuk k aluminium oksida (Al 2O3) 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 Jawaban: c 1. Jawaban: 1) S4O62– + 2e 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 → M MnO nO4–
+4 –2
4)
+7 –2 –2
Oksidasi
2CO2 + 2e– → C2O42– Reaksi di atas merupakan reaksi reduksi karena reaksi tersebut menangkap elektron.
3. Logam yang melindun melindungi gi besi besi dari dari korosi korosi mempuny mempunyai ai 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 Aluminium merupak merupakan an bahan bahan yang 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 terdapat campuran logam krom (Cr). Apabila logam krom bereaksi dengan oksigen akan membentuk sebuah lapisan tidak aktif kromium(III) oksida (Cr 2O3) yang melindungi besi. Lapisan ini tidak terlihat karena lapisan ini sangat tipis, sehingga stainless steel akan akan tetap berkilau.
Jawaban: d 2. Jawaban: Reaksi autoredoks adalah reaksi yang melibatkan suatu zat yang mengalami reaksi oksidasi sekaligus reduksi. 3Cll2(g) + 6OH–(aq) → 5C 3C 5Cll–(aq) + + ClO3–(aq) + 3H2O( )
0
–1
reduksi oksidasi
Zat yang mengalami reaksi disprosporsionasi (autoredoks) adalah Cl 2. Bilangan oksidasi Cl 2 semula 0 berubah menjadi –1 dan +5. Jawaban: 3. Jawaban:
e
KMnO4(aq) + + 2HCl(aq) → MnCl2(aq) + + Cl2(g) + + H2O( ) + + KCl(aq) +7
–1 × (2) = –2
+2
–5 (× 2) +2 (× 5)
22
Reaksi Redoks dan Elektrokimia
+5
0 × (2) =0
Sehingga menjadi: 2KMnO4(aq) + + 16HCl(aq) → 2MnCl2(aq) + + 5Cl2(g) + H2O( ) + + KCl(aq) Menyetarakan unsur lain 2KMnO4(aq) + + 16HCl(aq) → 2MnCl2(aq) + + 5Cl2(g) + 8H 8H2O( ) + + 2KCl(aq) Jadi, koefisien b = 16, c = 2, dan d = 5. Jawaban: 4. Jawaban:
d
C2O42–(aq) + + Cr2O72– + H+(aq) → 2CO2(g) + + 2Cr3+(aq) + + H2O( ) +3 × (2) = +6
+4 × (2) = +8
+12
+6
+2 (× 3) –6 (× 1)
Sehingga menjadi: 3C2O42–(aq) + Cr2O72– + H+(aq) → 6CO 2(g) + 2Cr3+(aq) + H2O( ) Disetarakan dengan menambah H + dan H2O. 3C2O42–(aq) + Cr2O72– + 14H+(aq) → 6CO2(g) + 2Cr3+(aq) + 7H2O( ) Jadi, koefisien a = 3, b = 14, dan d = 2. Jawaban: b 5. Jawaban: a. Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2
0
+1
+2
b.
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 + H 2O 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 –1 –1 –1 –1 Reduksi
0
–1
+4 +4
reduksi oksidasi
Oksidator adalah zat yang mengalami reduksi. Pada reaksi di atas, zat yang berperan sebagai oksidator adalah KClO3. Jawaban: d 7. Jawaban: biloks H2P2O72– = (2 × biloks biloks H) + (2 × biloks P) + (7 × biloks O) –2 = (2 × (+1)) (+1)) + (2 × bilok bilokss P) + (7 × (–2)) –2 = 2 + (2 (2 × bilo biloks ks P) P) + (–14 (–14)) –2 – 2 + 14 = 2 × biloks P +10
bilok bi loks s P = 2 = +5 Jawaban: a 8. Jawaban: H2SO4 + 2HI → H2S + I2 + H2O
+6
–2
–2
0
+2 (× 4)
0
Reduksi
+6–2
+5
–8 (× 1)
Oksidasi
Jawaban: e 6. Jawaban: KClO3(s) + S(s) + H+(aq) → KC KCll(s) + SO2(g) + H2O( )
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. Jawaban: b 9. Jawaban: Reaksi: Fe2+ + MnO4– → Fe3+ + Mn2+ (suasana asam) Menggunakan metode setengah reaksi. Oksi Ok sida dasi: si: Fe2+(aq) → Fe3+(aq) + + e– (× 5) – + – 2+ Redu duk ksi : MnO4 (aq) + + 8H (aq) + + 5e → M Mn n (aq) + 4H2O( ) (× 1) sehingga menjadi: Oksid Ok sidas asi: i: 5F 5Fe e2+(aq) → 5Fe3+(aq) + 5e– Redu duk ksi : MnO4–(aq) + + 8H+(aq) + + 5e– → M Mn n2+(aq) + 4H2O( )
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Redoks : 5Fe2+(aq) + MnO4–(aq) + 8H+(aq) → 5Fe3+(aq) + Mn2+(aq) + + 4H2O( )
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
Jawaban: d 10. Jawaban: 1) Mg | Mg2+ || Ca2+ | Ca Oksid Ok sidas asii : Mg → Mg2+ + 2e– E° = +2,37 V Reduksi : Ca2+ + 2e– → C Ca a 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 Oksid Ok sidas asii : Pb → Pb2+ + 2e– E° = +0,13 V Reduksi : Mg2+ + 2e– → M Mg g 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 Oksid Ok sidas asii : Au → Au3+ + 3e– E° = –1,50 V (× 2) Reduksi : Pb2+ + 2e– → Pb E° = –0, –0,13 13 V (× (× 3) 3) –––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Redoks : 2A 2Au u + 3P 3Pb b2+ → 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 Oksid Ok sidas asii : Ca → Ca2+ + 2e 2e– E° = +2,87 V 2+ – Reduksi : Mg + 2e → M Mg g 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 Oksid Ok sidas asii : Au → Au3+ + 3e– E° = –1,50 V (× 2) Redu dukksi : Ca2+ + 2e– → C Ca a E° = –2,87 –2,87 V (× 3) –––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Redoks : 2A 2Au u + 3C 3Ca a2+ → 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. Jawaban: d 11. Jawaban: Anode (–) : Mg(s) → M Mg g2+(aq) + + 2e– Kato Ka tod de (+ (+) : Cu2+(aq) + + 2e– → C Cu u(s) 2+ Mg(s) + + Cu (aq) → M Mg g2+(aq) + + Cu(s) Diagram sel: Mg | Mg2+ || Cu2+ | Cu
24
Reaksi Redoks dan Elektrokimia
Jawaban: a 12. Jawaban: Oksidasi: 2I–(aq) → I2(s) + + 2e– E° = –0,54 V – – Redu Re duks ksii : F2(g) + + 2e 2e → 2F (aq) E° = +2,87 V ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Redoks : F2(g) + + 2I 2I–(aq) → 2F–(aq) + + I2(s) E°sel = +2,33 V Jawaban: d 13. Jawaban: Oksidasi: Zn → Zn2+ + 2e– E° = +0,76 V 2+ – Redu Re duks ksii : Fe Fe + 2e → F Fe e E° = –0,44 V ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Redo Re dok ks : Zn Zn + Fe2+ → Zn2+ + Fe E° = +0, +0,32 32 V 2+ 2+ Zn | Zn || Fe | Fe E° = +0,32 V Jawaban: b 14. Jawaban: 1) Ka Kato tod de be berupa Ag Ag2O dan anode berupa Zn digunakan pada sel perak oksida. 2) Ka Kato tode de be beru rupa pa Pb PbO O2 dan anode berupa Pb digunakan pada sel aki timbal asam. 3) K at at od od e b er er up up a M nO nO 2 dan NH 4Cl serta anode berupa Zn digunakan pada sel kering karbon seng. 4) Ka Kato tod de be berup upa a NiO NiO2 dan anode berupa Cd digunakan pada sel nikel basa atau baterai nikad. 5) Ka Kattode berupa O2 dan anode berupa H 2 digunakan pada sel bahan bakar. Jawaban: e 15. Jawaban: a. Ag | Ag+ || Fe2+ | Fe Oksid Ok sidas asii : Ag → Ag+ + e– E° = –0, –0,8 8 V (× 2) Reduksi : Fe2+ + 2e– → F Fe e E° = –0,44 –0,44 V(× V(× 1) –––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Redoks : 2Ag + Fe 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 Oksid Ok sidas asii : Ni → Ni2+ + 2e– E° = +0,25 V 2+ – Reduksi : Fe + 2e → F Fe e 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 Oksid Ok sidas asii : Ag → A Ag g+ + e– E° = –0, –0,8 8 V (× 2) 2+ – Reduksi : Pb + 2e → P Pb b E° = –0,14 –0,14 V(× 1) –––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Redoks : 2Ag + Pb 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 Ni Oksid Ok sidas asii : Ag → A Ag g+ + e– E° = –0, –0,8 8 V (× 2) 2+ – Reduksi : Ni + 2e → N Nii E° = –0, –0,25 25 V( V(× × 1) –––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Redoks : 2Ag + Ni 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 Oksid Ok sidas asii : Ni → Ni2+ + 2e– E° = +0,25 V 2+ – Reduksi : Pb + 2e → P Pb b 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 | Ni 2+ || Pb2+ | Pb. d.
Jawaban: d 16. Jawaban: Elektrolisis leburan PbI 2 PbI2( ) → Pb2+( ) + + 2I–( ) Oleh karena elektrolisis lelehan senyawa ion dengan elektrode inert (karbon), kation direduksi di katode dan anion dioksidasi di anode. Kato Ka tode de : Pb2+( ) + + 2e– → Pb(s) – Anode : 2I 2I ( ) → I2(s) + + 2e– Jawaban: b 17. Jawaban: 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. Kato Ka tode de : 2H2O + 2e– → H2 + 2OH– Anode : 2C 2Cll– → Cl2 + 2e– Berdasarkan reaksi di atas, pada katode dihasilkan gas hidrogen (H 2) dan pada anode dihasilkan gas klor (Cl2). Jawaban: 18. Jawaban:
b
Sel 1
AgNO3(aq) → Ag+(aq) + NO3–(aq) Kato Ka tode de (B (B)) : Ag+(aq) + + e– → Ag(s) Anode (A) : 2H2O( ) → 4 4H H+(aq) + + O2(g) + 4e– Sel 2
CuSO4(aq) → Cu2+(aq) + SO42–(aq) Kato Ka tod de (D (D) : Cu2+(aq) + + 2e– → C Cu u(s) + Anode (C) : 2H2O( ) → 4 4H H (aq) + + O2(g) + + 4e–
Sel 3
NiSO4(aq) → Ni2+(aq) + SO42–(aq) Katode (F (F) : Ni2+(aq) + + 2e– → N Nii(s) Anode (E) : 2H2O( ) → 4 4H H+(aq) + + O2(g) + + 4e– Jadi, elektrode logam inert yang menghasilkan gas adalah A, C, dan E. Jawaban: c 19. Jawaban: 1) Lar Laruta utan n NaC NaCll deng dengan an ele elektr ktrode ode pla platin tina a + – NaCl(aq) → Na (aq) + Cl (aq) Katode : 2H2O( ) + 2e– → H2(g) + + 2OH–(aq) Anode : 2Cl–(aq) → Cl2(g) + + 2e– Elektrolisis tersebut menghasilkan gas hidrogen (H2) dan gas klor (Cl 2). 2) Lar Laruta utan n KBr KBr den dengan gan ele elektr ktrode ode kar karbon bon KBr(aq) → K+(aq) + + Br–(aq) Katode : 2H2O( ) + 2e– → H2(g) + + 2OH–(aq) Anode : 2Br–(aq) → Br2( ) + + 2e 2e– Elektrolisis tersebut menghasilkan Br 2 dan H2. 3) Lel Leleha ehan n KCl KCl den dengan gan ele elektr ktrode ode pla platin tina a KCl( ) → K+( ) + + Cl Cl–( ) Katode : K+( ) + + e– → K(s) Anode : 2Cl–( ) → Cl2(g) + + 2e 2e– Elektrolisis tersebut menghasilkan gas Cl 2 dan K (logam alkali). 4) Lelehan Ca CaCl 2 dengan elektrode karbon CaCl2( ) → Ca2+( ) + + 2Cl–( ) Katode : Ca2+( ) + + 2e– → Ca(s) Anode : 2Cl–( ) → Cl2(g) + + 2e 2e– Elektrolisis tersebut menghasilkan Ca (logam alkali tanah) dan gas klorin (Cl 2). 5) lar larut utan an KCl KCl den denga gan n elek elektro trode de ema emass KCl(aq) → K+(aq) + Cl–(aq) Katode : 2H2O( ) + 2e– → H2(g) + + 2OH–(aq) 3+ Anode : Au(s) → Au (aq) + + 3e– Elektrolisis tersebut menghasilkan gas H 2 dan larutan Au3+. Jawaban: b 20. Jawaban: Reaksi elektrolisis larutan MgCl 2 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. Kato Ka tode de : 2H2O( ) + + 2e– → 2O 2OH H–(aq) + + H2(g) – – → (aq) (g) Anode : 2C 2Cll Cl2 + + 2e Jadi, di katode dihasilkan ion hidroksida dan gas hidrogen, sedangkan di anode dihasilkan gas klorin.
Kimia Kelas XII
25
Jawaban: a 21. Jawaban: 1) Rea Reaksi ksi elek elektrol trolisis isis laru larutan tan KBr den dengan gan elektrode Pt KBr(aq) → K+(aq) + + Br–(aq) Katode : 2H2O( ) + 2e– → H2(g) + + 2OH–(aq) Anode : 2Br–(aq) → Br2(aq) + + 2e– Elektrolisis tersebut menghasilkan gas H 2 di katode dan gas Br2 di anode 2) Re Reak aksi si elek elektro trolis lisis is lar laruta utan n CuCl CuCl 2 dengan elektrode Pt Katode : Cu2+(aq) + + 2e– → Cu(s) – Anode : 2Cl (aq) + + 2e– → Cl2(g) Elektrolisis tersebut menghasilkan gas Cl 2 di anode. 3) Re Reak aksi si ele elekt ktro rolilisi siss laru laruta tan n K 2SO4 dengan elektrode Pt Katode : 2H2O( ) + 2e– → H2(g) + + 2OH–(aq) Anode : H2O( ) → 4H+(aq) + + O2(g) + + 4e– Elektrolisis tersebut menghasilkan gas H 2 di katode dan gas O2 di anode. 4) Re Reak aksi si elek elektro trolis lisis is laru larutan tan AgN AgNO O 3 dengan elektrode Pt Katode : Ag+(aq) + + e– → Ag(s) Anode : 2H2O( ) → 4H+(aq) + + O2(g) + + 4e– Elektrolisis tersebut menghasilkan endapan perak (Ag) di katode dan gas O 2 di anode. 5) Re Reak aksi si elek elektro trolis lisis is laru larutan tan Cu CuSO SO 4 dengan elektrolisis Pt Katode : Cu2+(aq) + + 2e– → Cu(s) Anode : 2H2O( ) + 2e– → H2(g) + + 2OH–(aq) Elektrolisis tersebut menghasilkan endapan tembaga (Cu) di katode dan gas O 2 di anode. Jawaban: d 22. Jawaban: 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 CaCl 2 anhidrat dapat menghambat proses korosi karena CaCl 2 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
Jawaban: e 23. Jawaban: 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. j embatan. Plastik digunakan untuk mencegah karat pada rak piring. Oli digunakan untuk mencegah karat pada mesin. Jawaban: b 24. Jawaban: 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. Jawaban: d 25. Jawaban: 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. Jawaban: 26. Jawaban:
a
i=2A t = 30 menit = 30 × 60 detik A Cu
r eCu = valensi =
w=
e×i× t 96.500
=
63,5 2
63,5 × 2
2
× 30 × 60
96.500
=
63, 5 × 30 × 60 gram 96.500
Jawaban: a 27. Jawaban: 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– → C Cd d(s) Anode : 2H2O( ) → O2(g) + + 4H+(aq) + + 4e–
mCd 2 1 Mr Cd = 112 = 56
nCd =
ne– = 2 × nCd = 2 ×
1 56
mol
=
1 28
1
1
mol m ol (li (liha hatt rea reaks ksii di di
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 =
VCl2
= =
1
22,4
mNi A rNi
1
= 2 × 0,02 = 0,01 mol Diukur pada suhu dan tekanan yang sama sehingga
VCl2
Jawaban: b 28. Jawaban: Ni2+ + 2e → N Nii 3+ Cr + 3e → C Crr
mCr ArCr
mCr = nCr × Ar Cr = 0,2 × 52 = 10,4 gram Jadi, endapan krom (Cr) yang diperoleh adalah 10,4 gram. Jawaban: b 29. Jawaban: ne = 0,02 mol VN = 1 L 2 mN = 1,4 gram 2 Mr N2 = 28
1,4
nCl = 2 × ne– 2
VN2
V = 112 = 0,2 L Jadi, volume oksigen yang dihasilkan di anode sebanyak 0,2 L.
nNi =
mN2
nN = A N = 28 = 0,05 mol 2 r 2 ne– = 0,02 mol 1
katode) 1
Reaksi elektrolisis leburan CaCl 2 dengan elektrode karbon CaCl2( ) → Ca2+( ) + + 2Cl–( ) Pada elektrolisis leburan senyawa ion dengan elektrode inert (C), kation direduksi di katode sedangkan anion dioksidasi di anode. Katode : Ca Ca2+(aq) + + 2e– → Ca(s) Anode : 2Cl–(aq) → Cl2(g) + + 2e–
VCl = 2
nCl2 nN2 0,01 0,05 0,01 = 0,05
0,2 L = 200 mL
Jadi, volume gas klorin yang dihasilkan di anode sebanyak 200 mL. Jawaban: d 30. Jawaban: 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 2e– → L(s) Anode : 2H2O( ) → O2(g) + + 4H 4H+ + 4e 4e– nKO KOH H = 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 0,0 1 mol 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
0,00 0, 005 5=
0,295 ArL
Ar L =
0,295 0,005
Oksidasi : Pt(s) → Pt2+(aq) + + 2e–
E° = –1,50 V (× 3) 3+ – Reduksi Redu ksi : Cr (aq) + + 3e → Cr(s) E° = –0,71 V (× 2) –––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Redo Re doks ks : 2C 2Cr3+(aq) + + 3Pt(s) → 2 2Cr Cr(s) + + 3Pt2+(aq) E°sel = –2,21 V
= 59
Jadi, massa atom relatif (A r) logam L adalah 59. B. Ura Uraian ian
1. Reaksi: H2O( ) + + Cl–(aq) + + MnO4–(aq) → Cl2(g) + + MnO2( ) – + OH (aq)
b.
–1 × (2) = –2
+7
0 × (2) =0
+4
+2 (× 3) –3 (× 2)
Sehingga menjadi: H2O( ) + 6Cl–(aq) + 2MnO4–(aq) → 3Cl 2(g) + 2MnO2( ) + OH–(aq) Disetarakan dengan menambah OH – dan H2O. 4H2O( ) + 6Cl–(aq) + 2MnO4–(aq) → 3Cl2(g) + 2MnO2( ) + + 8OH–(aq) Jadi, koefisien a = 4, b = 6, c = 3, dan d = 8.
c.
–1 × (2) = –2
+2
0 × (2) =0
E° = –1,50 V (× 1) Reduksi Redu ksi : 2Ag 2Ag+(aq) + + e– → Ag(s) E° = +0,80 V (× 2) –––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Redo Re doks ks : Pt Pt(s) + + 2Ag+(aq) → Pt2+(aq) + + 2Ag(s) E°sel = –0,70 V
d.
+2 (× 5)
b.
28
Reaksi Redoks dan Elektrokimia
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 Redu ksi : Ag Ag (aq) + + e → Ag(s (s) ) E° = +0,80 V (× 3) –––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Redo Re doks ks : 3A 3Ag+(aq) + + Al (s) → 3Ag(s) + + Al 3+(aq) E°sel = +2,46 V
–5 (× 2)
Sehingga menjadi: 2MnO4–(aq) + + 10Cl–(aq) → 2M 2Mn n2+(aq) + + 5Cl2(g) Disetarakan dengan menambah H + dan H2O. 2MnO 4– (aq) + 10Cl –(aq) + 16H + (aq) → 2Mn2+(aq) + + 5Cl2(g) + + 8H2O( ) Meto Me tode de se sete teng ngah ah re reak aksi si – Oksid Ok sidasi: asi: 2C 2Cll (aq) → C Cll2(g) + + 2e– (× 5) – + Reduksi : MnO4 (aq) + 8H (aq) + 5e – → Mn2+(aq) + 4H2O( ) (× 2) sehingga menjadi: Oksi Ok sidas dasii : 10 10Cl Cl–(aq) → 5 5Cl Cl2(g) + + 10e– Red edu uks ksii : 2M 2Mn nO4–(aq) + + 16H+(aq) + + 10e– → 2Mn2+(aq) + 8H2O( ) ––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Redoks : 10Cl–(aq) + + 2MnO4–(aq) + + 16H+(aq) → 5Cl2(g) + + 2Mn2+(aq) + + 8H2O( )
Berdasarkan perhitungan di atas, didapatkan harga E°sel bernilai negatif (–) sehingga reaksi tidak berlangsung spontan. Pt(s) + + 2Ag+(aq) → Pt2+(aq) + + 2Ag(s) Oksidasi : Pt(s) → Pt2+(aq) + + 2e–
Metode Meto de pe peru ruba baha han n bil bilan anga gan n oks oksid idas asii – – 2+ MnO4 (aq) + + 2Cl (aq) → Mn (aq) + Cl2(g) +7
Berdasarkan perhitungan di atas, didapatkan harga E°sel bernilai negatif (–) sehingga reaksi tidak berlangsung spontan. Al3+(aq) + + Cr(s) → Al(s) + + Cr3+(aq) Oksidasi : Cr(s) → Cr3+(aq) + + 3e– E° = +0,71 V 3+ – Reduksi Redu ksi : Al (aq) + + 3e → Al(s) E° = –1,66 V –––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Redo Re doks ks : Al Al3+(aq) + + Cr(s) → Al(s) + + Cr3+(AQ) E°sel = –0,95 V
H2O( ) + + 2Cl–(aq) + + MnO4–(aq) → Cl2(g) + + MnO2( ) + + OH –(aq)
2. a.
2Cr3+(aq) + + 3Pt(s) → 2C 2Crr(s) + + 3Pt2+(aq)
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 + 2+ Ag | Ag || Pb | Pb E°sel = –0,94 V ––––––––––––––––––––––––––––––––– + Mg | Mg2+ || Pb2+ | Pb E°sel = +2,23 V Zn | Zn2+ || Pb2+ | Pb E°sel = +0,63 V 2+ + Pb | Pb || Ag | Ag E°sel = +0,94 V ––––––––––––––––––––––––––––––––– + Zn | Zn2+ || Ag+ | Ag E°sel = +1,57 V Mg | Mg2+ || Pb+ | Pb E°sel = +2,23 V 2+ 2+ Pb | Pb || Zn | Zn E°sel = –0,63 V ––––––––––––––––––––––––––––––––– + Mg | Mg2+ || Zn2+ | Zn E°sel = +1,60 V
5. Perbedaan Perbedaan sel sel elektrolisis elektrolisis dengan sel Volta Volta adalah 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, Sebali knya, 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. Elektr Elektrol olisi isiss air H2O( ) → H+(aq) + OH–(aq) Kation berupa H + sehingga kation direduksi di katode. Anion berupa OH – sehingga anion teroksidasi di anode. (g) ) Katode : 2H 2H+(aq) + + 2e– → H2(g – Anode : 4O 4OH (aq) → 2H2O( ) + O 2(g) + 4e– Disetarakan elektronnya terlebih dahulu Katode : 4H+(aq) + + 4e– → 2H 2(g) Anode : 4OH–(aq) → 2H 2O( ) + + O2(g) + 4e – ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Reak Re aksi si sel sel : 4H +(aq) + 4OH –(aq) → 2H 2(g) + 2H2O( ) + O 2(g)
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 : 2H 2H2O( ) + 2e– → 2O 2OH H–(aq) + H2(g) Anode : 2H 2H2O( ) → 4H+(aq) + O2(g) + 4e– Disetarakan terlebih dahulu elektronnya Katode : 4H2O( ) + + 4e– → 4OH –(aq) + + 2H2(g) + Anode : 2H2O( ) → 4H (aq) + + O2(g) + 4e – ––––––––––––––––––––––––– –––––––––––– ––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––– ––– + Reak Re aksi si sel sel : 6H2O( ) → 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 MgSO 4 yang dielektrolisis berupa larutannya sehingga yang
mengalami reduksi berupa air bukan ion Mg 2+. 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 wAg 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
wAg 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– → C Cu u(s) e=
Ar Cu Valensi Cu
w=
e×i× t 96.500
=
=
63,5 2
63,5 × 10 × 960 2
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 50 × 1.200
F = 96.500 = 96.500 = 0,03 F ne– = F = 0,03 mol Reaksi elektrolisis NaNO 3 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( ) + 2e– → 2 2OH OH–(aq) + + H2(g) Anode : 2H2O( ) → 4H+(aq) + + O2(g) + 4e 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 150 = n muatan muatan Sm
wsm =
eSm × 2, 4 × 24.125 96.500
30 =
155 × 2, 4 × 24.125 n
96.500
96.5 96 .500 00 = 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 Ganda
1. Jawaban: Jawaban: b Massa CH3COOH = 24% massa larutan cuka. Dimisalkan massa larutan = 100 gram
15
Massa Massa NaCl NaCl = 100 · 100 gram = 15 gram Massa air air = 100 gram gram – 15 gram gram = 85 gram
24
Massa CH3COOH = 100 · 100 gram = 24 gram Massa pelarut pelarut (air) (air) = 100 gram – 24 gram = 76 gram Mr CH CH3COOH = 60 m=
m Mr
=
24 60
·
1.000 p
·
1.000 76
XNaCl = = 4)
20
4
= 2)
= 5)
nurea nurea + nair
20 60
+
80 18
=
60 180
+
800 180
=
60 180 860 180
Mass Massa a gluko glukosa sa =
= 0,069
· 100 gram
=
30 180 30 180
+
70 18
=
20 120 20 120
+
700 180
=
80 18
=
=
60 360 1.660 360
= 0,036
Massa CH3COOH = 100 · 100 gram = 25 gram Massa air air = 100 gram gram – 25 gram gram = 75 gram
=
30 180
+
60 360 60 1.600 + 360 360
Larutan CH3COOH 25% Dimisalkan massa larutan = 100 gram
=
+ nair 30 180
= 0,052
+ nair
nMgSO4
3
nglukosa nglukosa
=
nMgSO4
XCH COOH =
= 30 gram Massa air air = 100 gram – 30 gram gram = 70 gram Xglukosa =
=
60 234 1.165 234
25
Laru Laruta tan n glu gluko kosa sa 30% 30% (M (Mr glukosa = 180) Dimisalkan massa larutan = 100 gram 30 100
60 234 60 1.105 + 234 234
Larutan MgSO4 20% Dimisalkan massa larutan = 100 gram
XMgSO =
Mass Massa a ure urea a = 100 · 100 gram = 20 gram Massa air air = 100 gram – 20 gram gram = 80 gram
60 180
15 58,5 15 85 + 18 58,5
20
2. Jawaban: Jawaban: e 1) Larut arutan an urea rea 20% Dimisalkan massa larutan = 100 gram
20 60
nNaCl nNaCl + nair
Massa MgSO4 = 100 · 100 gram = 20 gram Massa air air = 100 gram gram – 20 gram gram = 80 gram
= 5,26 Jadi, molalitas larutan sebesar 5,26 m.
Xurea =
Laru Laruta tan n NaCl aCl 15% 15% Dimisalkan massa larutan = 100 gram
30 180 730 180
= 0,041
nCH3 COOH COOH nCH3COOH
+ nair
25 60 25 60
+
75 18
75 180 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: Jawaban: d Dimisalkan massa larutan = 100 gram 18 · 100 gram 100
Massa Massa gluk glukosa osa =
0,98 =
nair
nair + nglukosa
82 18
=
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 glu kosa 18% pada suhu 100°C sebesar 743,7 mmHg. 4. Jawaban: 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 = 0,975 ,9756 6 = 0,975 ,9756 6 = 0,975 ,9756 6 =
+ nA
90 18 90 18
+
15 x
5x 5x + 1 5
5. Jawaban: Jawaban: c P = 29,41 mmHg P° = 30 mmHg mair = 90 gram mglukosa = 180 mair = 18 P = Xpel · P° 29,41 = Xpel · 30 29,41 30
= 0,98 n
Xpel = n + nair air glukosa
32
x 180
900 180
+
x 180
900 900 + x
0,98(90 0,98(900 0 + x) = 900 882 882 + 0,98 0,98xx = 900 900 0,98 0,98xx = 900 900 – 882 882 0,98 0,98xx = 18 x = 18, 18,37 37 ≈ 18 gram Jadi, massa glukosa yang dilarutkan sebesar 18 gram. Jawaban: d 6. Jawaban: P° = 105 mmHg Dimisalkan massa larutan = 100 gram
Massa Massa NaOH NaOH =
10 100
· 100 gram
= 10 gram Massa Massa air = 100 gram gram – 10 10 gram 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 ×i
∆P = P° P° · n NaOH NaOH × i + nair
5x = 0,97 0,9756 56(5 (5x x + 15) 15) 5x = 4,878 4,878x x + 14,63 14,634 4 5x – 4,878x= 4,878x = 14,634 14,634 0,12 0,122x 2x = 14,63 14,634 4 x = 119, 119,95 951 1 ≈ 120 120 Jadi, massa molekul relatif zat A adalah 120.
Xpel =
0,98 =
n
15 x
5 5+
+
900 180
0,98 =
nair nair
90 18
= 18 gram
Massa air = 100 gram – 18 gram = 82 gram Mr glukosa = 180 Xpel =
90 18
Ulangan Tengah Semester 1
0, 25 × 2 = 105 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. Jawaban: d 7. Jawaban: Zat terlarut dalam larutan dapat memengaruhi sifat koligatif larutan tersebut. Misalnya tekanan uap jenuh larutan. larutan. Semakin banyak zat terlarut terlarut yang ditambahkan, semakin besar penurunan tekanan uap jenuh larutan. Dengan demikian, tekanan uap jenuh larutan larutan yang paling kecil dimiliki dimiliki oleh larutan larutan dengan zat terlarut paling banyak. Larutan yang memiliki tekanan uap jenuh larutan paling kecil adalah gambar II.
8. Jawaban: 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 = M · r
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 MgSO 4 adalah 0,208°C. 9. Jawaban: Jawaban: a m = 15,5 gram p = 500 gram Kf = 1,86°C m–1 Mr etilen glikol = 62 m
m = M · r
1.000 p
15,5
m
1= 1.000
10. Jawaban: 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 2,43 = 1,8 1,8 · m · 1,8 2,43 = m · 3,24 m = 0,75 m m
0,75 =
75,6 Mr
Mr = 126
1.000 p 1.000
· 800
Jawaban: c 11. Jawaban: m = 75 gram p = 500 gram Kb = 0,52°C m–1 ∆Tb = Kb · m 0,52 0,52 = 0,52 0,52 · m m=1
m = M · r
= 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 – 0,93°C °C Jadi, titik beku larutan etilen glikol adalah –0,93°C.
m = M · r
Mr H2C2O4 · XH XH2O = (2 (2 · Ar H) + (2 · Ar C) + (4 · Ar O) + (X · M r H2O) 126 126 = (2 · 1) + (2 · 12) + (4 · 16) + (X((2 · 1) + 16)) 126 126 = 2 + 24 + 64 + 18X 126 126 = 90 + 18X 18X = 36 36 X=2 Jadi, rumus kristal asam oksalat adalah H2C2O4 · 2H2O.
75 Mr
1.000 p 1.000
· 500
Mr = 150 Mr (CH2O)n = n · Mr CH2O 150 = n((1 n((1 · Ar C) + (2 · A r H) + (1 · Ar O)) 150 150 = n((1 · 12) + (2 · 1) + (1 · 16)) 16)) 150 150 = n(12 + 2 + 16) 16) 150 = 30n 30n n=5 Jadi, rumus molekul zat tersebut adalah (CH 2O)5 = C5H10O5 (pentosa). 12. Jawaban: 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 0,52 · 342 · 500 m = 32,88 32,88 gram gram Jadi, massa gula yang dilarutkan adalah 32,88 gram. Jawaban: a 13. Jawaban: murea = 0,4 m mKCl = 0,2 m Tf urea = –0,37°C ∆Tf urea = 0°C – (–0,37°C) (–0,37°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
=
∆Tf KCl mKCl · i
1 2
× 1,5 = 0,75
2
∆Tf larut arutan1 an1 m Mr
·
1.000 p
1,5 20 60
·
1.000 800
= =
∆Tf lar larutan2 utan2 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: 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. 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. Jawaban: c 16. Jawaban: 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
Kf larutan 1 = K f larutan 2 ∆Tf larut ∆Tf laruta arutan1 an1 utan 2 = m m 1
·
60
14. Jawaban: Jawaban: b ∆Tf larutan 1 = 1,5 1
m Mr
= 12 ·
= 0,2·2 ∆Tf KCl = 0,37°C ∆Tf = 0°C – 0,37°C = –0,37°C
∆Tf larutan 2 = 2 ∆Tf larutan 1 =
= 5,58°C m =
∆Tf KCl
0,37 0,4
∆Tf = 0 – (–5,58°C)
∆Tf = Kf · m · i 5,58 5,58 = 1,86 1,86 · 2 · i 5,58 5,58 = 3,72i 3,72i i = 1,5 i = 1 + α(n – 1) 1,5 1,5 = 1 + α(2 – 1) 1,5 1,5 = 1 + α α = 0,5 Jadi, derajat ionisasi elektrolit tersebut adalah 0,5. 17. Jawaban: 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
∆Tb = Kb · Mm · r
0,2 0,2 = 0,52 0,52 ·
1.000 · i p 1.000 2,7 · 150 · Mr
1,8
Mr = 84,24 Mr M(OH)2 = (1 · Ar M) + (2 · Ar O) + (2 · Ar H) 84,2 84,24 4 = (1 · Ar M) + (2 · 16) + (2 · 1) 84,2 84,24 4 = Ar M + 32 + 2 84,2 84,24 4 = Ar M + 34 Ar M = 50,2 50,24 4 Jadi, massa atom relatif logam pembentuk basa tersebut adalah 50,24. Jawaban: b 18. Jawaban: ρ = 1,04 gram/mL V = 100 mL Tf = –3,44°C Mr = 60 K f = 1,86°C kg/mol
ρ =
m V
m
1,04 gram/mL = 100 100 mL m = 104 104 gram gram Massa larutan urea = 104 gram Dimisalkan massa urea = a gram Massa air = 104 gram – a gram = (104 (104 – a) gram ∆Tf = 0°C – (–3,44°C) = 3,44°C ∆Tb = K f · m m Mr
∆Tf = Kf ·
·
1.000 p
1.000 3,44 3,44 = 1,86 1,86 · a · 104 − a 60 1.860a 1.860a = 21.465,6 – 206,4a 206,4a 2.066,4a 2.066,4a = 21.465,6 21.465,6 a = 10,4 10,4 gram gram
% massa massa urea urea = =
murea mtotal
× 100%
10,4 10,4 gram gram × 104 gram gram
100%
= 10% Jadi, persen massa urea adalah 10%. Jawaban: e 19. Jawaban: 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
·
1.000 200
= 0,2 · 3
2
Jawaban: b 20. Jawaban: 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 gluk · V osa a r glukos glukosa
9 180
22. Jawaban: Jawaban: b Reaksi: HNO3(aq) + H2S(g) → S(s) + NO(g) + H2O( ) Langkah 1:
Biloks N = +5 menjadi +2 Biloks S = –2 menjadi 0 Langkah 2: HNO3(aq) + H2S(g) → S(s) + NO(g) + H2O( ) +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( ) +5
m = 7,2 7,2 gram gram Jadi, massa urea yang diperlukan sebesar 7,2 gram.
=
21. Jawaban: Jawaban: d Pada senyawa MnO 2 Biloks MnO2 = (1 × biloks Mn) + (2 × biloks O) 0 = (1 × biloks Mn) + (2 × (–2)) (–2)) 0 = biloks biloks Mn + (–4) Biloks Biloks Mn Mn = +4 Pada senyawa K 2MnO4 Biloks K2MnO4 = (2 × biloks K) + (1 × biloks Mn) + (4 × biloks O) 0 = (2 × (+1)) (+1)) + (1 × biloks biloks Mn) + (4 × (–2)) 0 = 2 + biloks biloks Mn + (–8) 0 = biloks biloks Mn + (–6) Biloks Biloks Mn 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( Langkah 4: 2HNO3(aq) + 3H2S(g) → 3S(s) + 2NO 2NO(g) + 4H2O( ) nhidrogen sulfida : nasam nitrat = 3 : 2 Banyak hidrogen sulfida yang dapat dioksidasi oleh 1 mol asam nitrat 3
= 2 × n asam nitrat 3
= 2 × 1 mol = 1,5 mol Jadi, 1 mol asam nitrat dapat mengoksidasi 1,5 mol hidrogen sulfida. 23. Jawaban: Jawaban: d Reaksi: Cr2O72–(aq) + H+(aq) + Cl–(aq) → Cr Cr3+(aq) + H2O( ) + Cl2(g)
Kimia Kelas XII
35
5)
Langkah 1:
Biloks Cl = –1 menjadi 0 Biloks Cr = +6 menjadi +3 Langkah 2: Cr2O72–(aq) + H+(aq) + 2Cl–(aq) → 2Cr 2Cr3+(aq) + H2O( ) + Cl2(g) Langkah 3: ) + Cl 2(g) Cr2O72–(aq) + H+(aq) + 2Cl–(aq) → 2Cr3+(aq) + H2O( 2 × (+6) = +12
2 × (–1) = –2
2 × (+3) = +6
2×0 =0
–6 +2
Langkah 4: Cr2O72–(aq) + H+(aq) + 2Cl–(aq) +12
–2
→ 2Cr3+(aq) + H2O( ) + Cl2(g) +6
25. Jawaban: 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) N a O H + H C l → NaCl + H 2 O +1 –2 +1
0
+2(×3)
Sehingga menjadi Cr2O72–(aq) + H+(aq) + 6Cl–(aq) → 2Cr3+(aq) ) + 3Cl2(g) + H2O(
2)
Jadi, koefisien a = 1, b = 14, dan c = 6.
24. Jawaban: Jawaban: e 1) CrO42– Biloks CrO42– = –2 Biloks CrO42– = (1 × biloks Cr) + (4 × biloks O) –2 = (1 × biloks biloks Cr) + (4 × (–2)) –2 = (biloks (biloks Cr) + (–8) (–8) Bilok Biloks s Cr Cr = +6 +6 2) Fe(CN)63– Biloks Fe(CN)63– = –3 –3 Biloks CN– = –1 Biloks Fe(CN)63– = (1 × biloks Fe) + (6 × biloks CN)
–3 = (1 × biloks biloks Fe) + (6 × (–1)) (–1)) –3 = biloks biloks Fe + (–6) Biloks Biloks Fe Fe = +3
4)
36
+1 –1
+1 –2
MnO4– Biloks MnO4– = –1 Biloks MnO4– = (1 × biloks Mn) + (4 × biloks O) –1 = (1 × biloks Mn) Mn) + (4 × (–2)) (–2)) –1 = biloks biloks Mn + (–8) Biloks Biloks Mn = +7 +7 Cr2O72– Biloks Cr2O72– = –2 Biloks Cr2O72– = (2 × biloks Cr) + (7 × biloks O) –2 = (2 × biloks biloks Cr) + (7 × (–2)) (–2)) –2 = bilok biloks s Cr Cr + (–14) (–14) +12 Bilo Biloks ks Cr = 2 = +6
Ulangan Tengah Semester 1
AgNO3 + NaCl → AgCl + NaNO 3 +1 +5 –2
+1 –1
+1 –1
+1 +5 –2
Reaksi di atas bukan reaksi redoks. 3)
Langkah 5: Cr2O72–(aq) + 14H+(aq) + 6Cl–(aq) → 2Cr3+(aq) ) + 3Cl2(g) + 7H2O(
3)
+1 –1
Reaksi di atas bukan reaksi redoks.
–6(×1)
SbO43– Biloks SbO43– = –3 Biloks SbO43– = (1 × biloks Sb) + (4 × biloks O) –3 = (1 × biloks Sb) Sb) + (4 × (–2)) –3 = biloks Sb + (–8) (–8) Biloks Biloks Sb Sb = +5 +5
Na2CO3 + H2SO4 → Na2SO4 + H2 + CO CO2 +1 +4 –2
+1 +6 –2
+1 +6 –2
0
+4 –2
Reduksi
Reaksi di atas merupakan reaksi reduksi. 4)
Fe2O3 + 2Al +3
–2
→ Al2O3 + 2Fe
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. Jawaban: a 26. Jawaban: 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) Oksidasi: Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e– E° = +0,76 V (×1) --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Zn(s) + 2Ag+(aq) → Zn2+(aq) + 2Ag(s) E°sel = +1,56 V
27. Jawaban: Jawaban:
b
Oksidasi: Ca (s) → Ca2+(aq) + 2e– E° = +2,84 V Reduksi: Zn 2+(aq) + 2e– → Zn(s) E° = –0,76 V ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Redoks: Ca (s) + Zn2+(aq) → Ca2+(aq) + Zn(s) E°sel = +2,08 V
28. Jawaban: Jawaban: a.
c
1
Fe3+(aq) + Cl–(aq) → Fe2+(aq) + 2 Cl2(g) 1 Cl (g) + e – E° = –1,36 V 2 2 3+ – Reduksi: Fe (aq) + e → Fe2+(aq) E° = +0,77V
Oksidasi: Cl–(aq)
→
3)
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Redoks: Fe3+(aq) + Cl–(aq) → Fe2+(aq) +
1 Cl (g) E°sel = –0,59 V 2 2
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– +
Redoks: Fe(s) E°sel = +0,75 V (s) + Cu2+(aq) → Fe2+(aq) + Cu(s) (s) E°
Reaksi di atas tidak dapat berlangsung karena E°sel bernilai negatif (–). b.
Fe3+(aq) + F–(aq) → Fe Fe2+(aq) +
1 2
F2(g)
1 F (g) + e – E° = –2,87 V 2 2 3+ – Reduksi: Fe (aq) + e → Fe2+(aq) E° = +0,77V
Oksidasi: F–(aq)
→
4)
2
Reaksi di atas tidak dapat berlangsung karena E°sel bernilai negatif (–). 1
Fe3+(aq) + l–(aq) → Fe2+(aq) + 2 l2(s) 1 I (s) + e– E° = –0,54 V 2 2 3+ – 2+ Reduksi: Fe (aq) + e → Fe (aq) E° = +0,77V
Oksidasi: I–(aq)
→
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 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) → Fe Fe2+(aq) + 2 Br2( ) → 21 Br2( ) + e – E° = –1,07 V Reduksi: Fe3+(aq) + e– → Fe2+(aq) E° = +0,77V Oksidasi: Br–(aq)
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 1 Redoks: Fe3+(aq) + Br–(aq) → Fe2+(aq) + 2 Br2( ) E°sel = –0,30 V
Reaksi di atas tidak dapat berlangsung karena E°sel bernilai negatif (–). e.
Br–(aq) +
1 I (s) 2 2
Oksidasi: Br–(aq)
1 2
→ Br2( ) + I–(aq)
→ 21 Br2( ) + e –
E° = –1,07 V
1
Reduksi: 2 l2(s) + e– → I –(aq) E° = +0,54V –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Redoks: Br–(aq) +
1 l (s) 2 2
→ 21 Br2( ) + I –(aq) E°sel = –0,53 V
Reaksi di atas tidak dapat berlangsung karena E°sel bernilai negatif (–). Jawaban: a 29. Jawaban: 1) Fe | Fe2+ || Zn2+ | Zn Oksidasi: Fe (s) → Fe2+(aq) + 2e– Reduksi: Zn 2+(aq) + 2e– → Zn(s)
E° = +0,41 V E° = –0,76 V
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
Redoks: Fe(s) E°sel (s) + Zn2+(aq) → Fe2+(aq) + Zn(s) (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: Cu 2+(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
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 1 Redoks: Fe3+(aq) + F–(aq) → Fe2+(aq) + F2(g) E°sel = –2,10 V
c.
Berdasarkan perhitungan di atas didapatkan harga E°sel bernilai positif (+) sehingga reaksi berlangsung spontan. Fe | Fe2+ || Cu2+ | Cu Oksidasi: Fe(s) → Fe2+(aq) + 2e– E° = +0,41 V 2+ – Reduksi: Cu (aq) + 2e → Cu(s) E° = +0,34 V
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: 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: Jawaban: b Elektrolisis air garam (larutan garam dapur) sebagai berikut. NaCl(aq) → Na+(aq) + Cl–(aq) Katode : 2H2O( ) + 2e– → 2OH 2OH–(aq) + H2(g) Anode : 2Cl–(aq) → Cl2(g) + 2e– Jadi, gas yang dihasilkan di katode adalah H 2 (hidrogen), (hidrogen), sedangkan di anode adalah Cl 2 (klorin). Jawaban: b 32. Jawaban: Elektrolisis larutan tembaga(II) sulfat dengan elektrode karbon sebagai berikut. CuSO4(aq) → Cu2+(aq) + SO42–(aq) Katode : Cu2+(aq) + 2e– → Cu(s) Anode : 2H2O( ) → 4H+(aq) + O2(g) + 4e– Endapan berwarna kemerahan yang terbentuk pada salah satu elektrode (katode) adalah tembaga(I) oksida (Cu 2O). Tembaga(I) oksida terbentuk jika endapan tembaga telah teroksidasi.
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– +
Redoks: Zn(s) E°sel (s) + Cu2+(aq) → Zn2+(aq) + Cu(s) (s) E° sel = +1,10 V
Kimia Kelas XII
37
33. Jawaban: Jawaban: e Reaksi elektrolisis leburan ZnCl 2 sebagai berikut. ZnCl2( ) → Zn Zn2+( ) + 2Cl–( ) Kato Katode de (y) (y) : Zn2+( ) + 2e 2e– → Zn(s) ) → Cl2(g) + 2e Anod Anode e (x) (x) : 2Cl 2Cl–( 2e– Kation (ion positif) berupa Zn 2+ 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. Jawaban: d 34. Jawaban: WAg = 3,156 gram Elektrolisis larutan AgNO 3 dan CuSO4 disusun secara seri sehingga: =
Ar Ag valensi valensi Ag Ar Cu valensi valensi Cu
3,156 WCu
=
108 1 63,5 2
3,156 WCu
=
108 × 2 63,5
WAg WCu
WCu = =
Jadi, massa endapan Cu pada katode adalah 0,93 gram. 35. Jawaban: Jawaban: e Muatan listrik = 965 coulomb ne– =
= 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. ) + 2e– → 2OH Katode: 2H2O( 2OH–(aq) + H2(g) – Anode: 4OH (aq) → 2H2O( ) + O2(g) + 4e 4e– nOH– = ne– = 0,01 mol [OH–] =
nOH− V
= 0,01mol = 0,005 M = 5 · 10 –3 M 2L
[OH [OH–]
pOH pOH = –log = –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
108
e = 1 = 108 t = 5 jam = 18.000 detik e×i× t W = 96.500 =
108 × 2 × 18.000 96.500
= 40,29 gram Jadi, massa logam perak sebesar 40,29 gram. Jawaban: b 37. Jawaban: 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.
Jawaban: 39. Jawaban:
0,93 gram
muatan listrik 965 = 96.500 96.500
c
38. Jawaban: Jawaban: a Logam yang dapat mencegah korosi pipa besi yang ditanam di dalam tanah adalah logam magnesium. Magnesium merupakan logam yang jauh lebih lebih reaktif reaktif daripada daripada besi. Jika Jika logam logam magnesium dikontakkan dengan besi, magnesium tersebut akan berkarat, tetapi besi tidak berkarat.
3,156 × 63, 5 108 × 2 200,406 = 216
36. Jawaban: Jawaban:
Ulangan Tengah Semester 1
e=
63,5 = 2
b
31,75
i = 5 ampere t = 30 menit = 30 × 60 = 1.800 detik e×i× t W = 96.500 =
31, 75 75 × 5 × 1.800 = 96.500
2,96 gram
Jadi, massa logam Cu di katode sebanyak 2,96 gram. 40. Jawaban: Jawaban: d WZn = 3,05 gram i =5A Ar Zn
e = valens = valensii Zn e× i× t WZn = 96.500 3,05 ,05 =
65,4 2
= 32,7
32, 7 × 5 × t 96.500
05 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.
B. Uraian Uraian
1. m = 2,3 gram p = 50 gram ∆Tf = m × Kf 0 – Tf =
m Mr
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 · K b =
m Mr
3
·
1.000 · p
Kb
1.000
= 60 · 100 · 0,52 = 0,26 ∆Tb = (T (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 (n – 1)α = 1 + (3 – 1)0,9 = 1 + 2 · 0,9 = 1 + 1,8 = 2,8 M= =
1.000 m · V Mr 9,5 1.000 · 95 500
= 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.
∆Tf = Tfpelarut – Tflarutan = (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 naftalena = x gram gram massa antrasena = (1,6 – x) gram Mr naftalena = 128 Mr antrasena = 178 m = mnaftalena + mantrasena mnaftalena naftal alen ena a r naft
= (M
·
1.000 p
mantrasena antras asen ena a r antr
) +(M
·
1.000 p
)
x 1.000 1, 6 − x · 1.000 · m = + 20 178 128 20
0,527 0,527 = 0,391x 0,391x + (0,281(1,6 (0,281(1,6 – x)) 0,527 0,527 = 0,391x + 0,4496 – 0,281x 0,11 0,11xx = 0,07 0,0774 74 x = 0,7 0,704 04 gram gram Massa naftalena = x = 0,704 gram Massa antrasena = 1,6 – 0,704 = 0,896 gram 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+ → 2Cr 2Cr3+ + 7H2O Langkah 3
Oksidasi: SO2 + 2H2O → HSO4– + 3H+ + 2e– (×3) Reduksi: Cr2O72– + 14H+ + 6e– → 2Cr 2Cr3+ + 7H2O (× 1) sehingga menjadi: Oksidasi: 3SO2 + 6H2O → 3HSO4– + 9H+ + 6e– Reduksi: Cr2O72– + 14H+ + 6e– → 2Cr 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 penggunaan unsur-unsur unsur-unsur golongan utama; 2. menjelaskan kelimpahan, sifat-sifat, pembuatan, kegunaan, kegunaan, dan dan dampak penggunaan unsur-unsur periode periode tiga; 3. menjelaskan kelimpahan, sifat-sifat, sifat-sifat, pembuatan, pembuatan, kegunaan, kegunaan, dan dampak penggunaan unsur-unsur unsur-unsur transisi periode empat. Berdasarkan pengetahuan dan keterampilan yang dikuasai, peserta didik: 1. menyadari dan mensyukuri adanya adanya keragaman unsur-unsur kimia kimia di alam alam dan dalam dalam kehidupan sehari-hari sebagai sebagai bukti kebesaran Tuhan Yang Maha Esa; 2. menunjukkan perilaku ilmiah, ilmiah, jujur, jujur, bertanggung jawab, jawab, dan menghargai menghargai pendapat pendapat orang lain lain dalam kegiatan kegiatan sehari-hari. sehari-hari.
Kimia Unsur
Unsur-Unsur Golongan Utama
•
• •
•
•
•
M e nd n d i s ku k u s i ka k a n m e ng n g e na na i golongan, sifat, dan kegunaan unsur timah setelah mengamati video. Melak Mel akuka ukan n studi studi liter literatu aturr mengena mengenaii kelimpahan unsur-unsur di Indonesia. Mengama Men gamati ti nya nyala la api uns unsur-u ur-unsu nsurr alkali dan alkali tanah melalui kegiatan praktikum. Mengam Men gamati ati rea reaksi ksi pen pengen gendap dapan an senyawa logam alkali tanah melalui kegiatan praktikum. Mengam Men gamati ati day daya a oksid oksidasi asi uns unsururunsur halogen dan daya reduksi ion halida melalui kegiatan praktikum. Melak Mel akuka ukan n studi studi liter literatu aturr mengena mengenaii sifat fisik dan sifat kimia unsurunsur gas mulia.
• • • • • • •
40
Unsur-Unsur Periode Tiga
•
•
M e nd nd i sk sk u si si ka ka n u n su su r -u -u n su su r periode tiga yang menyusun pengembang kue dan obat mag. Melaku Mel akukan kan stud studii litera literatur tur menge mengenai nai cara memperoleh unsur magnesium murni dari bahan bakunya.
Unsur-Unsur Golongan Transisi Periode Empat
•
Mengident Mengid entifi ifikas kasii sifat sifat loga logam m besi besi melalui kegiatan demonstrasi.
Menyadari dan mensyukuri keragaman keragaman unsur-unsur kimia yang dijumpai di alam dan kehidupan sehari-hari sehari-hari sebagai bukti kebesaran Tuhan Yang Maha Esa. Berperilaku cermat, cermat, teliti, objektif, objektif, kritis, kritis, dan memiliki memiliki rasa ingin ingin tahu yang tinggi dalam menyelesaikan permasalahan dan dan praktikum. Bersikap menghargai pendapat orang orang lain, bekerja sama, sama, dan bertanggung jawab ketika ketika berdiskusi. berdiskusi. Mampu menjelaskan menjelaskan kelimpahan, kelimpahan, sifat-sifat, sifat-sifat, pembuatan, kegunaan, kegunaan, dan dampak penggunaan penggunaan unsur-unsur unsur-unsur golongan golongan utama. Mampu menjelaskan menjelaskan kelimpahan kelimpahan,, sifat-sifat, sifat-sifat, pembuatan, pembuatan, kegunaan, kegunaan, dan dampak penggunaan penggunaan unsur-unsur unsur-unsur periode periode tiga. Mampu menjelaskan menjelaskan kelimpahan, kelimpahan, sifat-sifat, pembuatan, kegunaan, kegunaan, dan dampak penggunaan penggunaan unsur-unsur unsur-unsur transisi transisi periode empat. Mampu menyajikan menyajikan laporan praktikum reaksi reaksi nyala api unsur alkali dan alkali tanah, tanah, reaksi pengendapan senyawa senyawa logam alkali tanah, daya oksidasi halogen, dan daya reduksi ion halida.
Kimia Unsur
A. Pilihan Ganda Jawaban: c 1. Jawaban: Sifat-sifat logam alkali dalam satu golongan dari litium ke sesium sebagai berikut. 1) Ti Titi tik k di didi dih h me menu nuru run. n. 2) Ke Kere reak akti tifa fan n be bert rtam amba bah. h. 3) Ja Jari ri-j -jar arii at atom om be bert rtam amba bah. h. 4) En Ener ergi gi io ioni nisa sasi si be berk rkur uran ang. g. 5) Ke Keele elekt ktron roneg egati atifan fan ber berkur kurang ang.. Jawaban: c 2. Jawaban: 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). Jawaban: a 3. Jawaban: Beberapa hal yang berhubungan dengan gas mulia. 1) Har Harga ga ener energi gi ioni ionisas sasii ting tinggi gi menu menunju njukka kkan n kestabilan gas mulia. 2) Uns Unsur ur gas gas muli mulia a mempu mempunya nyaii elekt elektron ron val valens ensii 8, kecuali He = 2. 3) Tit Titik ik did didih ih uns unsur ur rend rendah, ah, hany hanya a beber beberapa apa derajat di atas titik cairnya. 4) Kr dan Xe sud sudah ah dapa dapatt disi disinte ntesis sis dal dalam am bentuk senyawa. 5) Arg Argon on meru merupak pakan an gas mul mulia ia ter terban banyak yak di atmosfer. Jawaban: c 4. Jawaban: 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 ja ri dan memiliki mem iliki skala Mohs Mo hs 2. Feldspar Feldspar sama kerasnya dengan baja dan memiliki skala Mohs 6. Jawaban: e 5. Jawaban: Dolomit (CaCO3·MgCO3) merupakan mineral yang mengandung magnesium dan kalsium. Celestit (SrSO4) merupakan mineral yang mengandung stronsium. Bauksit (Al2O 3·H 2O) merupakan mineral yang mengandung aluminium. Kriolit (NaF·AlF3) merupakan mineral yang mengandung aluminium, fluor, dan natrium. Fluoro apatit (C a 5 (P O 4 ) 3 F) merupakan mineral yang mengandung unsur kalsium, fosfor, dan fluor. Jawaban: d 6. Jawaban: 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). Jawaban: b 7. Jawaban: 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. Jawaban: c 8. Jawaban: 1) Mag Magnes nesium ium mem memben bentuk tuk mag magnes nesium ium oks oksida ida ketika dibakar di udara. Reaksinya sebagai berikut.
2Mg(s) + O2(g) → 2MgO(s) ↑
2) 3)
4) 5)
Magnesium Magnesi um tamp tampak ak berc bercahay ahaya a ket ketika ika dib dibakar akar di udara. Magne Mag nesi sium um memb membent entuk uk padu paduan an logam logam dengan aluminium yang berguna sebagai bahan konstruksi pesawat terbang dan mobil. Magnesium Magnes ium mem memben bentuk tuk ion pos positi itiff Mg2+ karena kehilangan dua elektron. Magnes Mag nesium ium men menemp empati ati pos posisi isi gol golong ongan an IIA IIA (bukan IA) pada tabel periodik unsur.
Jawaban: c 9. Jawaban: 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 hidroksi da (KOH) digunakan digunakan untuk mengendalik men gendalikan an nilai pH zat asam serta bahan membuat sabun cair dan detergen. Jawaban: d 10. Jawaban: 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.
Urai Ur aian an
1. Oksigen Oksigen terdapat terdapat di alam alam dalam dalam keadaan keadaan bebas bebas dan dalam bentuk senyawa. Dalam keadaan bebas di alam, oksigen mempunyai dua alotrop, yaitu gas ga s 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 bersif bersifat at nonpolar. nonpolar. Dengan demikia demikian, n, 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 Pertambahan jarijari-jari jari atom mengaki mengakibatka batkan n 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 Dampak negatif negatif unsur unsur karbon karbon yaitu yaitu mudah mudah terbak terbakar ar serta beracun jika terisap dalam bentuk debu atau serbuk halus. Dampak negatif senyawa karbon sebagai berikut.
A.
Piliha Pil ihan n Ga Gand nda a
Jawaban: c 1. Jawaban: Unsur-unsur periode tiga dikelompokkan menjadi tiga sebagai berikut. 1) Kel Kelomp ompok ok unsu unsurr logam logam,, yaitu yaitu nat natriu rium m (Na), (Na), magnesium (Mg), dan aluminium (Al). 2) Kel Kelompo ompok k unsur unsur semi semilog logam, am, yai yaitu tu sili silikon kon (Si (Si). ). 3) Kel Kelomp ompok ok unsu unsurr nonlo nonlogam gam,, yaitu yaitu fos fosfor for (P) (P),, belerang (S), klor (Cl), dan argon (Ar). Jadi, jawaban yang tepat adalah pilihan c. Jawaban: e 2. Jawaban: Sifat-sifat unsur periode tiga dari argon ke natrium (kanan ke kiri) sebagai berikut. 1) En Ener ergi gi ion ionis isas asii sema semaki kin n keci kecil. l. 2) Ja Jari ri-j -jar arii ato atom m sema semaki kin n bes besar ar.. 3) Kee Keelek lektro troneg negati atifan fan sem semaki akin n kec kecil. il. 4) Si Sifa fatt bas basa a sem semak akin in be bert rtam amba bah. h. 5) Si Sifa fatt red reduk ukto torr sem semak akin in ku kuat at..
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 berdasarkan sifat fase dan struktur 42
Kimia Unsur
a.
b.
Karbon Karb on te tetr trak aklo lori rida da (C (CCl Cl4) mempunyai dampak beracun apabila tertelan, terisap, atau terserap kulit. CCl4 juga memicu timbulnya kanker. Karb Ka rbon on di disu sulf lfid ida a (C (CS S2) mempunyai dampak beracun apabila terserap kulit serta mudah ter ter-bakar dan meledak, terutama jika mengalami gesekan.
5. a.
Reaks Re aksii el elek ektro trolilisi sis s pem pembu buata atan n lo logam gam na natr trium ium:: NaCl( ) → Na+( ) + Cl–( ) Katode : Na+( ) + e– → Na(s)
b.
Anode : 2Cl–( ) → Cl2(g) + 2e– Rea eaks ksii di kat atod ode: e: eNa = =
Ar Na Valensi 23 1
= 23 F =
9.650 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. Jawaban: b 4. Jawaban: Mineral kriolit mempunyai rumus kimia Na3AlF6. FeS merupakan rumus kimia pirit. Al2O3·2H2O merupakan rumus kimia bauksit. CaCO3·MgCO3 merupakan rumus kimia dolomit. Al2O3·2SiO2·2 ·2H H2O merupakan rumus kimia kaolin. Jawaban: e 5. Jawaban: 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.
Jawaban: b 6. Jawaban: 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. Jawaban: b 7. Jawaban: 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. Jawaban: c 8. Jawaban: 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. Jawaban: d 9. Jawaban: Massa logam aluminium dalam zamrut (Al2F2SiO4)
=
2 × A r Al Mr Al2F2S iO4
=
2 × 27 × ((2 × 27) + (2 × 19) + 28 + (4 × 16))
× 460 gram 460 gram
= 135 gram Jadi, massa aluminium 135 gram. Jawaban: e 10. Jawaban: Hujan asam dapat terjadi karena adanya molekulmolekul oksida belerang (SO3) 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.
Urai Ur aian an
1. Pengambila Pengambilan n belerang belerang dari dari dalam dalam bumi dilak dilakukan ukan 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 Titik didih didih dan titik titik lebur mulai mulai dari dari Na naik terus terus sampai Si, kemudian turun secara drastis pada fosfor fosf or 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 juml ah elek elektron tron vale valensi nsi.. Uns Unsur ur sili silikon kon tida tidak k ters tersusun usun 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 Wohler mengenalk mengenalkan an metode metode untuk untuk mempero memperoleh leh 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 Kegunaan senyawasenyawa-senyaw senyawa a silikon 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 2O 3·2SiO 2·2 ·2H H 2O 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 tangg tangga a yang yang mengandun mengandung g klorin 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.
magnet). Hal ini karena seluruh elektron pada orbital unsur Zn telah berpasangan.
Piliha Pil ihan n Ga Ganda nda
Jawaban: d 1. Jawaban: Unsur mangan dapat ditemukan dalam mineral pirolusit (MnO2), spat mangan (MnO3), dan manganit (Mn2O3 ·H 2O). Malasit (Cu2(OH)2CO3) merupakan mineral yang mengandung unsur Cu. Kalkosit (Cu 2S) merupakan mineral yang mengandung unsur Cu. Smaltit (CoAs2) merupakan mineral yang mengandung unsur Co. Sphalerit (ZnS) merupakan mineral yang mengandung unsur Zn. Jawaban: c 2. Jawaban: 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. Jawaban: c 3. Jawaban: Kromium [Ar] 4s1 3d 5 → nomor atomnya: 18 + 1 + 5 = 24. Dilihat dari grafik untuk nomor atom 24, bilangan oksidasinya = +2, +3, dan +6. Jawaban: c 4. Jawaban:
Co : [Ar] 4s2 3d7
hj
hj hj h
h
h
27
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. Sc : [Ar] 4s2 3d1
21
hj
h
Sc hanya memiliki satu elektron tidak berpasangan pada orbital 3d sehingga bersifat paramagnetik (sedikit ditarik medan magnet). Ti : [Ar] 4s2 3d2
22
hj
h
h
Ti hanya memiliki dua elektron tidak berpasangan pada orbital 3d sehingga bersifat paramagnetik. Cu : [Ar] 4s1 3d10
29
h
h j h j hj h j hj h j hj hj
Cu hanya memiliki satu elektron tidak berpasangan pada orbital 4s sehingga bersifat paramagnetik. Zn : [Ar] 4s2 3d10 30
hj
hj hj h j h j h j
Zn merupakan satu-satunya unsur transisi periode empat yang bersifat diamagnetik (menolak medan
44
Kimia Unsur
Jawaban: c 5. Jawaban: Senyawa kompleks [Co(NH3)4Cl2] Cl 1) Kom Komple pleks ks berm bermuat uatan an posi positif tif seh sehing ingga ga atom atom pusat bernama kobalt. 2) Lig Liganan-liligan gannya nya ada adalah lah ami amin n sebany sebanyak ak 4 (tet (tetra) ra) dan kloro sebanyak 2 (di). 3) Bil Biloks oks ato atom m pusat pusat dap dapat at dihi dihitun tung g sebag sebagai ai 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. Jawaban: c 6. Jawaban: 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. Jawaban: d 7. Jawaban: 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. Jawaban: e 8. Jawaban: 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) Jawaban: b 9. Jawaban: Nikrom (stainless steel ) merupakan perpaduan dari 18% krom (Cr), 8% nikel (Ni), dan 74% besi (Fe). Jawaban: a 10. Jawaban: 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.
Urai Ur aian an
1. Jumlah Jumlah scandium scandium di di alam alam sangat sangat terbatas terbatas,, hanya 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 Warna pada beber beberapa apa senyawa senyawa unsur unsur trans transisi isi 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 Proses pembentuk pembentukan an besi besi dari dari bijih bijih besi: besi: 3Fe2O3 + CO CO → 2Fe3O4 + CO2 . . . (1) Fe3O4 + CO → 3FeO + CO2 . . . (2) FeO + CO → Fe + CO2 . . . (3) Besi cair yang dihasilkan = 80 g = FeO yang dibutuhkan =
1 × 1
80 56
Fe3O4 y yan ang g di dibu butu tuhk hkan an =
1 3
Fe2O3 y yan ang g di dibu butu tuhk hkan an =
3 2
(reaksi 3)
(reaksi 2)
(reaksi 1)
Bijih besi yang dibutuhkan =
100 90
× 115,2 kg
= 128 kg Jadi, bijih besi yang dibutuhkan sebesar 128 kg.
A.
Katode (–)
Tembaga murni
Tembaga belum murni
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:
× 0,48
= 0,72 kmol Berat Fe2O3 yang dibutuhkan = 0,72 × ((2 × 56) + (3 × 16)) = 115,2 kg
Anode (+)
CuSO4
× 1,43
= 0,48 kmol
Proses pemurnian tembaga dilakukan dengan cara elektrolisis secara flotasi. Proses elektrolisis tembaga sebagai berikut.
= 1,43 kmol
1,43
= 1, 1,43 kmol
4. Proses pengola pengolahan han tembaga tembaga dimula dimulaii dari 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)
Piliha Pil ihan n Ga Gand nda a
Jawaban: a 1. Jawaban: Na(s) + H2O( ) → NaOH(aq) + H2(g) Pada reaksi tersebut: 1) Me Meng ngha hasi silk lkan an lar larut utan an NaO NaOH H dan dan gas gas H2. 2) Ada Adanya nya nyal nyala a dan dan letup letupan an dise disebab babkan kan log logam am Na bersifat reaktif. 3) Ti Tida dak k meng mengha hasi silk lkan an end endap apan an.. 4) P er er ub ub a ha ha n wa wa r na na a ir ir m e nj nj ad ad i m er er ah ah disebabkan tetesan fenolftalein yang berfungsi sebagai indikator basa karena air berubah menjadi NaOH setelah bereaksi dengan Na.
CuSO4(aq) → Cu2+(aq) + SO42–(aq) Kato Ka tode de : C Cu u2+(aq) +2e– → Cu(s) Anode : Cu Cu(s) → Cu2+(aq) +2e– 5. Senyaw Senyawa a mangan( mangan(IV) IV) oksid oksida a (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.
Jawaban: c 2. Jawaban: Bismut dihasilkan dari bijih bismutinit (Bi2S3) dan bismit (Bi2O3). Kedua jenis bijih tersebut banyak terdapat di Peru, Jepang, Bolivia, dan Kanada. Jawaban: d 3. Jawaban: Nitrogen berwujud gas, sedangkan bismut, antimoni, arsenik, dan fosfor berwujud padat. Jawaban: d 4. Jawaban: 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. Jawaban: b 5. Jawaban: Sifat halogen sebagai berikut. 1) Da Day ya ok oksi sida dasi si : F2 > Cl 2 > Br 2 > I 2.
2) 3) 4) 5)
–
–
–
Daya re reduksi : I– > Br > Cl > F . I– = reduktor terkuat. F2 = oksidator paling kuat. F2 dapat mengoksidasi Cl– menjadi Cl2.
Jawaban: b 6. Jawaban: 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(C2H 5) 4 yang ditambahkan pada bensin. Jawaban: b 7. Jawaban: Pembuatan logam alkali secara elektrolisis:
MCl( ) → M+( ) + Cl–( ) Katoda : M+( ) + e– → M( ) Anoda : 2Cl–( ) → Cl2(g) + 2e– Jadi, pernyataan yang tepat sebagai berikut. 1) Log Logam am alkal alkalii dibua dibuatt dari dari elekt elektrol rolisi isis s leleh lelehan an atau leburan garam kloridanya. 2) Ter Terjad jadii reaks reaksii reduks reduksii pada pada ion ion loga logam m alkali alkali di katode. 3) Log Logam am alk alkali ali pad padat at ter terben bentuk tuk di kat katode ode.. Jawaban: a 8. Jawaban: Senyawa boraks mempunyai rumus kimia Na 2B 4O 7·10H 2O. Unsur golongan IIIA yang terkandung dalam senyawa boraks adalah B (boron). Jawaban: b 9. Jawaban: Berdasarkan pengetahuan tentang sifat-sifat unsur halogen dapat diramalkan bahwa astatin bersifat sebagai berikut. 1) Be Berw rwuj ujud ud pa pada datt (A (Att2) seperti I2, sedangkan F2 dan Cl2 berwujud gas, dan Br2 berwujud cair. 2) Be Berb rben entu tuk k mole moleku kull bera berato tom m dua. dua. 3) At memp mempunya unyaii keel keelektr ektroneg onegatif atifan an terk terkecil ecil dibanding unsur-unsur halogen lainnya. 4) At mempu mempunya nyaii jarijari-jar jarii atom atom palin paling g besar besar dibanding unsur-unsur halogen lainnya. 5) At dipe diperki rkirak rakan an dapa dapatt membe membentu ntuk k ikata ikatan n ion ion dengan logam seperti natrium (NaAt), tetapi dapat diekstraksi dari garam tersebut dengan lebih mudah.
46
Kimia Unsur
Jawaban: c 10. Jawaban: 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. Jawaban: e 11. Jawaban: 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. Jawaban: e 12. Jawaban: 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. Jawaban: a 13. Jawaban: 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. Jawaban: b 14. Jawaban: 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). Jawaban: b 15. Jawaban: 1) Ca Cara ra Sisil Sisilia ia dilak dilakuka ukan n untuk untuk mempe memperol roleh eh belerang yang ada di permukaan tanah. 2) Car Cara a Frasc Frasch h dilak dilakuka ukan n untuk untuk mem memper perole oleh h belerang yang ada di dalam bumi. 3) Car Cara a reduk reduksi si digu digunak nakan an untu untuk k mempe memperol roleh eh Si Si dan SiO2. 4) Pr Pros oses es Wohl Wohler er dila dilakuk kukan an untuk untuk memb membuat uat fosforus. 5) Pro Proses ses Hal Hall-H l-Herou eroult lt dil dilakuk akukan an untu untuk k memperoleh aluminium.
Jawaban: e 16. Jawaban: 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. Jawaban: b 17. Jawaban: 1) Uns Unsur ur A den dengan gan air ber bereak eaksi si men mengha ghasil silkan kan gas hidrogen. Jadi, kemungkinan unsur A adalah Na atau Mg. 2) Oks Oksida ida uns unsur ur B dal dalam am air air memp mempuny unyai ai pH pH lebih lebih kecil dari 7 atau bersifat asam sehingga kemungkinan unsur B adalah Si, P, S, atau Cl. 3) Un Unsur sur C dapa dapatt berea bereaks ksii denga dengan n asam asam maup maupun un 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.
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 jing ga
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
Jawaban: e 18. Jawaban: N o. o.
Mineral
Kandungan Unsur
1) 2) 3) 4) 5)
Or t okl ase Karnalit Kriolit Apatit Pirit
Silikon Magnesium Aluminium F os f o r Belerang
Jawaban: d 19. Jawaban: 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. Jawaban: b 20. Jawaban: 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. Jawaban: a 21. Jawaban: 1) CoCl3 Bilangan oksidasi Co + (3 × bilangan oksidasi Cl) = 0 Bilangan oksidasi Co + (3(–1)) = 0
Jawaban: b 22. Jawaban: Konfigurasi elektron unsur Sc dan Fe sebagai berikut.
Sc: [Ar] 4s2 3d 1 =
21
hj
h
4s2
3d1
Terdapat satu elektron Sc yang tidak berpasangan pada orbital d sehingga Sc bersifat paramagnetik (sedikit tertarik medan magnet). Fe: [Ar] 4s2 3d6 = h j
26
4s2
hj
h
h
h
h
3d6
Terdapat empat elektron Fe yang tidak berpasangan pada orbital d mengakibatk mengakibatkan an Fe bersifat feromagnetik. Semakin banyak elektron dari unsur transisi yang tidak berpasangan pada orbitalnya mengakibatkan unsur tersebut bersifat feromagnetik (sangat kuat tertarik medan magnet). Jawaban: d 23. Jawaban: Na2CrO4 mengandung ion CrO42– yang memiliki konfigurasi 4s 0 3d 0 dan berwarna kuning. Sementara itu, MnO42– dan VO 2+ memiliki konfigurasi 4s0 3d 1, sedangkan Ti4+ memiliki konfigurasi 4s0 3d0 tetapi tidak berwarna. Zn2+ mempunyai konfigurasi 4s0 3d10 sehingga tidak berwarna.
Kimia Kelas XII
47
Jawaban: e 24. Jawaban: 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. Jawaban: a 25. Jawaban: 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.
Jawaban: d 29. Jawaban: Persamaan reaksi aluminothermi untuk 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 =
Pada tahap 2, mol Mn3O4 = = Pada tahap 1, mol MnO2 =
Jawaban: c 26. Jawaban: 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. Jawaban: d 27. Jawaban: 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 H 2O) + (3 × biloks CN) = +1
Biloks Cr + (3 × 0) + (3 × (–1)) = +1 Biloks Cr = +4 3)
[Cr(H2O)2(CN)4]+ (1 × biloks Cr) + (2 × biloks H 2O) + (4 × biloks CN) = +1
Biloks Cr + (2 × 0) + (4 × (–1)) = +1 Biloks Cr = +5 4)
[Cr(H2O)2(CN)4]– (1 × biloks Cr) + (2 × biloks H2O) + (4 × biloks CN) = –1
Biloks Cr + (2 × 0) + (4 × (–1)) = –1 Biloks Cr = +3 5)
[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]–. Jawaban: c 28. Jawaban: 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
massa massa Mn 5,5 Ar Mn = 55 =
=
0,1 mol 3 9
× mol Mn
3 × 0,1 mol = 0,033 mol 9 3 × mol Mn3O4 1 3 × 0,033 = 0,1 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. Jawaban: a 30. Jawaban: 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 m elapisi 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.
Urai Ur aian an
1. Kegunaan Kegunaan unsur-un unsur-unsur sur gas gas mulia mulia sebagai sebagai berik berikut. ut. a. Hel Helium ium (He (He), ), digu digunak nakan an seba sebagai gai pen pengis gisii balon balon meteorologi atau kapal balon. b. Neo Neon n (Ne), (Ne), dig diguna unakan kan unt untuk uk mem membua buatt lamp lampu u reklame yang memberi warna merah. c. Arg Argon on (Ar), (Ar), dig diguna unakan kan untu untuk k pengi pengisi si lamp lampu u pijar. pijar. d. Kri Kripto pton n (Kr) (Kr),, digu digunak nakan an ber bersam sama-s a-sama ama den dengan gan argon untuk pengisi lampu fluoresensi (lampu tabung). e. Xen Xenon on (Xe (Xe), ), dig diguna unakan kan dal dalam am pem pembua buatan tan tabung elektron. f . R ad ad o n ( Rn Rn ), ), te te r ma ma su su k r ad ad io io a kt kt if if da da n digunakan dalam radioterapi. 2. Unsur logam dapat bersif bersifat at konduktor konduktor atau dapat 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.
NaHCO3 dibuat melalui proses Solvay. Selain itu, NaHCO3 dapat dibuat dengan mereaksikan larutan Na2CO3, H2O, dan CO2 sehingga menghasilkan NaHCO3. Reaksinya: Na2CO3 + H2O + CO2 → 2NaHCO3
b.
NaOH dibua NaOH dibuatt secar secara a besarbesar-be besar saran an dala dalam m 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)
4. a.
b.
Magnes Magn esiu ium: m: ma magn gne esi sitt (Mg (MgC CO3), dolomit (CaCO3.MgCO3), epsomit (MgSO4.7H2O), silikat, air laut, dan air asin. Kals Ka lsiu ium: m: do dolo lomi mitt (Ca (CaCO CO3.MgCO3), arogonit marbel, batu kapur (CaCO3), dan silikat.
5. Grafik Grafik hubungan hubungan antara antara nomor atom atom unsur unsur periode periode tiga dengan energi ionisasinya sebagai berikut.
Ar i s a s i n o I i g r e n E
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 valen si 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 Klorin dapat dibuat dengan dua cara cara berikut. berikut. a. El Elek ektr trol olis isis is lar larut utan an gar garam am dap dapur ur Klorin diproduksi secara besar-besaran dalam perdagangan dengan proses elektrolisis larutan garam dapur. Proses ini menggunakan elektrode berupa grafit (anode) dan raksa (katode). b. Mer Merea eaks ksik ikan an kl klor orid ida a den denga gan n MnO 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. ( N H 4 ) 2 SO 4 dikenal sebagai pupuk ZA (zwavelzuur amonium) digunakan sebagai pupuk tanaman. Ca SO 4 yang disebut dengan gips untuk menyambung tulang yang patah.
8. Keanekaraga Keanekaragaman man bilanga bilangan n oksidasi oksidasi unsurunsur-unsur unsur transisi disebabkan tingkat energi elektron pada subkulit 4s dan 3d hanya berbeda sedikit sehingga dapat digunakan bersama-sama. 9. Konfiguras Konfigurasii elektron elektron unsur unsur kromium kromium (Cr) dan 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 orbital-orbita l 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 Paparan tinggi tinggi kobalt kobalt di udara udara sangat sangat berbahaya berbahaya jika terhi terhirup. rup. Kobal Kobaltt kons konsentra entrasi si ting tinggi gi yang terhi terhirup rup 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: Jawaban: c π = M × R × T
Piliha Pil ihan n Ga Gand nda a
Jawaban: b 1. Jawaban: Larutan elektrolit mempunyai kenaikan titik didih lebih besar daripada larutan nonelektrolit. CO(NH 2)2, C2H5OH, dan C12H22O11 mempunyai titik didih rendah karena termasuk larutan nonelektrolit. Sementara itu, NaCl dan MgCl 2 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 MgCl 2 mempunyai kenaikan titik didih paling tinggi karena nilai n paling besar.
2. Jawaban: Jawaban:
∆Tb = ∆Tb =
1.000 p
·
342 342
1.000 200
·
· 0,52°C
Jadi, larutan mengalami kenaikan titik didih sebesar 0,026°C.
=
=
c
nair
+ nglukosa
+ Mm
r
glukosa
18 (180 ) 90 ( 18 ) + (11880 )
0,1 0,1
0,1
= 5 + 0,1 = 5,1 5,1
∆P = Xt · P° =
0,1 × 5,1 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
Jawaban: 5. Jawaban:
Ulangan Akhir Semester 1
m ⋅R ⋅ T π⋅V 24 × 0, 082 × 300 32,8× 0,25 ,25
= 72
b
∆Tb =
m Mr
1.000 p
·
· Kf
0 – (–5 (–5)) =
m 223
·
1.000 20
· 1,86
5=
m 223
·
1.000 20
· 1,86
m = 11,9 11,9 ≈ 12 Jadi, massa zat yang dilarutkan sebanyak 12 gram. Jawaban: e 6. Jawaban: MgCl2; n = 3 ∆Tf = (0 – (–0,558))°C = 0,558°C
m Mr
×
9,5
m M r glukosa m M r air
→ Mr =
Jadi, massa molekul relatif zat tersebut 72 gram/mol.
∆ Tf =
nglukosa
× T
=
· Kb
∆Tb = 0,026°C
Xglukosa =
π=
n × R V m ⋅R ⋅ T Mr ⋅ V
b
m Mr
3. Jawaban: Jawaban:
π=
1.000 p
× K f × 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 MgCl 2 sebesar 0,1. 7. Jawaban: Jawaban: c ∆Tb = 100,13°C – 100°C = 0,13°C ∆Tb = m · K b 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: Jawaban: b Ketika seng dioksidasi, seng akan melepaskan dua elektron. Seng yang dioksidasi akan mengalami kenaikan bilangan oksidasi dari 0 menjadi +2.
14. Jawaban: Jawaban: c Reaksi elektrolisis larutan KNO 3 dengan elektrode karbon sebagai berikut. KNO3(aq) → K+(aq) + NO3–(aq)
9. Jawaban: Jawaban: d Reduksi terjadi pada Zn 2+(aq) → Zn(s) . Zn 2+ mengalami penurunan bilangan oksidasi dari +2 menjadi 0. Jadi, Zn2+ mengalami reduksi dengan menangkap dua elektron.
) + 2e– → 2O Kato Ka tode de : 2H2O( 2OH H–(aq) + H2(g)
10. Jawaban: 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) + Cl Cl2(g) → 2KCl(aq) + I2(s) +1–1
0
+1–1
0
oksidasi reduksi
11. Jawaban: Jawaban: b Reaksi tersebut terbentuk dari persamaan redoks berikut. Mg → Mg2+ + 2e– 2H+ + 2e 2e– → H2 ––––––––––––––––––– –––––––––––– ––––––– + Mg + 2H+ → Mg2+ + H2 Berdasarkan persamaan reaksi tersebut, Mg mengalami oksidasi karena melepaskan dua elektron. Jawaban: e 12. Jawaban: Reaksi dapat berlangsung jika E sel ber berhar harga ga + . + 2+ Fe(s) + Ag (aq) → Fe (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). Jawaban: c 13. Jawaban: Dalam sel kering terjadi peristiwa berikut. 1) Zn di di katod katode e menga mengalam lamii oksid oksidasi asi men menjad jadii ion ion Zn2+ dengan melepas 2 elektron. Reaksinya: Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e– 2) Amon Amonium ium klo klorid rida a tere tereduk duksi si men menjad jadii amon amonia ia dan air di katode. Reaksi yang terjadi: 2MnO2(s) + 2NH4+(aq) + 2e– → Mn2O3(s) + 2NH3(aq) + H2O( )
Anode : 2H 2H2O( ) → 4H+(aq) + 4e– + O2(g) Jadi, pada katode terbentuk gas hidrogen dan pada anode terbentuk gas oksigen. 15. Jawaban: Jawaban: b Misal rumus garam: MnxZy Reaksi elektrolisis Mn xZy 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 MnCl 2 atau MnO.
→ xMny+(aq) + yZx–(aq) Katode: Mny+(aq) + ye– → Mn(s) Mn×Zy(aq)
0,06 mol
0,02 mol
Perbandingan mol e – : mol mol Mn Mn = 0,06 0,06 : 0,02 0,02 =
3 : 1
Jadi, y = 3 → Mn3+ Garam yang mengandung Mn 3+ adalah MnCl3. Garam MnO2 mengandung ion Mn 4+, sedangkan KMnO4 mengandung ion Mn7+. Jawaban: b 16. Jawaban: Reduk Red uksi si : Mn MnO–4 + 8H+ + 5e 5e– → Mn2+ + 4H2O × 1 Oksidasii : Fe2+ → Fe3+ + e– Oksidas × 5 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– MnO4– + 8H+ + 5Fe2+ → Mn2+ + 4H2O + 5Fe3+ Jadi, perbandingan mol yang benar adalah 5Fe2+ ~ 4H2O.
17. Jawaban: Jawaban: c AgNO3 → Ag+ + NO–3 Katode : Ag+ + e– → Ag Anode : 2H2O → 4H+ + O2 + 4e– 18. Jawaban: 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
pH = –lo –log g [H [H+] = –log 10–1 = 1 Jadi, pH larutan setelah elektrolisis adalah 1. Jawaban: 19. Jawaban: eAg = 108
c
e⋅i⋅ t 108 × 10 × 965 w = 96.500 = = 10,8 gram 96.500 Jadi, massa perak pada katode sebanyak 10,8 gram. Jawaban: e 20. Jawaban: 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). Jawaban: 21. Jawaban:
d
CuSO4 → Cu2+ + SO42– Kato Ka tode de (– (–)) : Cu2+ + 2e– → Cu Anod An ode e (+) (+) : Cu → Cu2+ + 2e– Jadi, pada elektrolisis garam tembaga(II) sulfat diperoleh ion tembaga pada anode. 22. Jawaban: Jawaban: c Dalam sel Volta: 1) Lo Loga gam m yang yang memil memilik ikii E° lebih lebih kec kecilil (leb (lebih ih negatif) berfungsi sebagai anode → Zn sebagai anode dan Ag sebagai katode. 2) E° se sell = E° E° kat katod ode e – E° an anod ode e = +0,80 – (–0,74) = 1,54 volt 3) Reaksinya: 2Ag+(aq) + Zn (s) → Zn2+(aq) + 2Ag(s) Logam Ag mengendap di katode. 23. Jawaban: Jawaban: d Reaksi logam Na dengan air sebagai berikut. Na(s) + H 2O( ) → NaOH(aq) + 2H 2(g) Reaksi di atas menghasilkan larutan NaOH. 1) Ga Gass yan yang g ditim ditimbu bulk lkan an ada adala lah h gas gas H2. 2) Adan Adanya ya nya nyala la dan letu letupan pan dise disebab babkan kan loga logam m Na bersifat reaktif. 3) Per Peruba ubahan han war warna na air air menj menjadi adi mer merah ah dise disebab bab-kan tetesan fenolftalein yang berfungsi sebagai indikator.
52
Ulangan Akhir Semester 1
24. Jawaban: 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: 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: 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: Jawaban: b Pembuatan logam alkali secara elektrolisis: MCl( ) → M+( ) + Cl–( ) ) + e– → M( ) Katode : M+( – Anode : 2Cl ( ) → Cl2(g) + 2e– Jadi, pernyataan yang tepat sebagai berikut. 1) Log Logam am alkal alkalii dibua dibuatt dari dari elek elektrol trolisis isis lele lelehan han atau leburan garam kloridanya. 2) Ter Terjadi jadi rea reaksi ksi red reduks uksii pada pada ion loga logam m alkal alkalii di katode. 3) Lo Loga gam m alkali alkali pad padat at terb terben entuk tuk di di katod katode. e. 28. Jawaban: 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: 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: Jawaban: c Sifat-sifat unsur dalam golongan halogen sebagai berikut. 1) Sem Semua ua sen senyaw yawa a gara garamny mnya a laru larutt dalam dalam air air.. 2) Klor Klorida ida dan fluo fluorin rin pad pada a suhu suhu kam kamar ar ber berwuju wujud d gas, sedangkan bromin berwujud cair dan iodin berwujud padat. 3) Da Dari ri atas atas ke bawa bawah h titik titik leleh leleh dan dan titik titik didi didihny hnya a semakin besar. 4) Ber Bereak eaksi si den dengan gan hid hidrog rogen en men mengha ghasil silkan kan larutan bersifat asam atau pH < 7. 5) Rea Reaksi ksi klo klorin rin den dengan gan ser serat at besi besi men mengha ghasilsilkan besi(II) klorida Cl2 + Fe → FeCl2 6) Dar Darii atas atas ke baw bawah ah sifat sifat oks oksida idator tor sem semaki akin n lemah. 31. Jawaban: 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: Jawaban: b Alotrop adalah perubahan bentuk kristal terhadap suhu atau tekanan. Jawaban: d 33. Jawaban: Sifat unsur periode ketiga dari kiri ke kanan yaitu jari-jar jari -jarii atom semak semakin in kecil kecil,, ener energi gi ioni ionisasi sasi semakin besar, elektronegativitas semakin besar, titik leleh dan titik didih tidak menunjukkan keteraturan.
34. Jawaban: 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. Jawaban: b 35. Jawaban: Senyawa kompleks dengan nama diamin tetrakloro kobaltat(III) adalah [Co(NH3)2Cl4]–. Muat Mu atan an io ion n = mu muat atan an Co Co + (2 (2 × muat muatan an NH NH3) + (4 × muatan Cl) = –1 = (+3) + (2 × 0) + (4 × (–1 (–1)) )) = (–1) (sesuai)
36. Jawaban: 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: 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) Ja Jariri-ja jari ri atom atom me menu nuru run n dari dari F, F, G, ke ke H. 2) Kee Keelek lektro trone negat gatifa ifan n mening meningka katt dari dari F, G, ke H. H. 3) Mas Massa sa jenis jenis meni meningk ngkat at dari dari F ke ke G, kemu kemudia dian n ke H menurun. 4) Ti Titi tikk di didi dih h G > F > H. 5) Oks Oksida ida H bersi bersifat fat asam asam,, oksida oksida G bers bersifa ifatt amfoter, dan oksida F bersifat basa. 38. Jawaban: Jawaban: d 8 2 28Ni = [Ar]3d 4s
hj hj h j h j h 3d8
→ golongan VIIIB
h → Jumlah elektron yang tidak berpasangan = 2.
39. Jawaban: Jawaban: d Sifat-sifat unsur-unsur periode tiga dari natrium ke klorin sebagai berikut. 1) Sifa Sifatt logam logam ber berkur kurang ang dan sifa sifatt bukan bukan log logam am bertambah. 2) Sif Sifat at bas basa a berk berkur urang ang da dan n sifat sifat asa asam m bertambah. 3) Sifa Sifatt reduk reduktor tor ber berkur kurang ang dan sifa sifatt oksid oksidator ator bertambah. 4) Keel Keelektr ektrone onegati gatifan fan ber bertamb tambah ah dan titik leb lebur ur cenderung bertambah sampai Si kemudian turun. 5) Jar Jari-ja i-jari ri atom atom ber berkur kurang ang dan ene energi rgi ion ionisas isasii bertambah dengan sedikit pengecualian pada Al dan S. 40. Jawaban: Jawaban: b Warna ion-ion logam transisi sebagai berikut. Fe2+ : hijau Cr2O72– : jingga MnO Mn O4– : ungu Co2+ : merah muda B. Ura Uraian ian
1. a.
0,300 g urea =
0,300 g 60g mol−1
= 5 · 10–3 mol 5 · 10−3 mol
Molalita Mola litass larutan larutan = 1, 00 00 · 10 10−2 kg = 0,5 mol kg–1
Kimia Kelas XII
53
3)
Oksidasi: H 2C 2O 4 → 2CO 2 + 2H + + 2e – (muatan disamakan) Reduksi: MnO4– + 8H+ + 5e 5e– → Mn2+ + 4H2O 4) Oksidasi: 5H2C2O4 → 10CO2 + 10H+ + 10e– (elektron disamakan) Reduksi: 2MnO4– + 16H+ + 10e– → 2M 2Mn n2+ + 8H2O ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Redoks: 2MnO4– + 6H+ + 5H2C2O4 → 2Mn2+ + 8H2O + 10CO2 Jadi, nilai a, b, c, d, e, dan f berturut-turut 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 = H 2X H2X 2H+ + X2– n = 3 ∆Tb = {1 + (n – 1)α} × m × Kb (Tb – 100) = {1 + (3 – 1) × 1} 1} × (100,3 (10 0,312 12 – 100) 100) = 3 ×
2 Mr
2 Mr
Berat ekivalen Ag = w1 e1
wCu eCu
× 10 × 0,52
4. Penyetara Penyetaraan an redoks redoks dengan dengan metod metode e setengah setengah reaksi. 1) Oksidasi: H2C2O4 → C CO O2 (jumlah atom C disamakan) H2C2O4 → 2CO2 Reduksi: MnO4– → Mn2+ (kanan kurang 4 atom O) 2) Oksidasi: H2C2O4 → 2CO2 + 2H+ (kanan ditambah 2H+) Reduksi: MnO Mn O4– + 8H+ → Mn2+ + 4H2O (kanan ditambah 4H2O, kiri ditambah 8H+)
Ulangan Akhir Semester 1
108
=
w2 e2
w = berat zat yang diendapakan e = berat ekuivalen sehingga:
1.000
3. Cr3+ + 3e– → Cr Cr E° = –0,6 V 2+ – Cu + 2e → Cu Cu E° = +0,34V Reaksi redoks yang terjadi dalam sel: 2Cr → 2Cr3+ + 6e– E° = +0,6 V 2+ – 3Cu + 6e → 3C 3Cu E° = +0,34 V –––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 2Cr + 3Cu2+ → 2Cr3+ + 3C 3Cu u E° = +0, +0,94 94 V
108 = 1
Oleh karena kondisi percobaan sama, berlaku:
× 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 A l + Ni 2+ → Al3+ + Ni
Katode (re Katode (reduk duksi si)) : Ni2+ + 2e– → N Nii E° = x V ×3 3+ – Anode Anod e (oks (oksida idasi) si) : Al → Al + 3e E° = y V ×2 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Reaksi sel : 3Ni 2+ + 2Al → 3Ni + 2Al 3+ E° = +1,41 V
Persam Per samaan aan I = x + y = 1,41 Reaksi II : Ni + Br 2 → Ni2+ + Br– Katode Kat ode (re (reduk duksi si)) : Br2 + 2e– → 2Br– E° = z V 2+ – Anode An ode (oksi (oksida dasi si)) : Ni → Ni + 2e E° = –x V ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Reaksi sel : Br 2 + Ni → 2Br– + Ni 2+ E° = +1,32 V
Persamaan II = z – x = 1,32 Reaksi III : Al + Br 2 → Al3+ + Br Katode Kat ode (re (reduk duksi si)) : Br2 + 2e– → 2Br– E° = z V ×3 3+ – Anode Anod e (oks (oksida idasi) si) : Al → Al + 3e E° = y V ×2 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Reaksi sel : 3Br 2 + 2Al → 6Br– + 2Al3+ E° = (z + y) V
Persamaan I x + y = 1, 1,41 41 y = 1,4 1,41 1 –x
Persamaan II z – x = 1, 1,3 32 z = 1,3 1,32 2 +x z + y = (1, 32 + x) x) + (1,41 (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 tetrahidr tetra hidrokso okso : 4 ligan ligan OH OH muatan muatan 4(–1) 4(–1) muatan mua tan ion ion komp kompleks leks = 3 + 0 + 4(–1) 4(–1) = –1 – Rumus kimia: [Al(H2O)2(OH) 4] pla lati tinu num( m(IV IV)) : at atom om pu pusa satt Pt4+ tetraamin : 4 ligan NH3 muatan 0 dikloro : 2 ligan Cl muatan 2(–1) muatan mua tan ion ion komp kompleks leks = 4 + 0 + 2(–1) 2(–1) = +2 Rumus kimia: [Pt(NH3)4Cl2]2+
c.
ferrat(III) : atom pusat Fe3+ heksasia heks asiano no : 6 ligan CN CN muatan 6(–1) muatan mua tan ion ion komplek komplekss = 3 + 6(–1 6(–1)) = –3 Rumus kimia: [Fe(CN) 6]3–
d.
aurum(III) : at atom pu pusat Au Au3+ tetrap tet rapiri iridin din : 4 ligan py py muatan muatan 0 muatan mua tan ion kom komplek plekss = 3 + 0 = +3 Rumus kimia: [Au(py)4]3+
8. Sifat-s Sifat-sifat ifat fisika fisika halogen halogen sebaga sebagaii berikut. berikut. a. St Strruktu turr ha halo log gen Halogen terdapat sebagai molekul diatomik. Kestabilan molekul akan berkurang dari F 2 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 CCl 4 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 Sifat-sifat keperiodik keperiodikan an unsur unsur period periode e tiga sebaga sebagaii berikut. a. Jari Jari-jar -jarii atom, atom, dar darii kiri kiri ke ke kanan kanan sem semakin akin kec kecil, il, meskipun kulit elektron sama-sama tiga. b. Ene Energ rgii ionis ionisas asi, i, dari dari kiri kiri ke kan kanan an sema semaki kin n besar. c. Keel Keelekt ektron ronega egatifa tifan, n, dar darii kiri kiri ke kan kanan an sem semaki akin n besar. d. Titi Titikk didih didih dan dan titik titik lele leleh h siliko silikon n paling paling ting tinggi gi di 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 Unsur-unsur golonga golongan n halogen halogen mudah mudah bereaksi 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 t erbentuk senyawa ionik dengan rumus molekul AX 2. A = alkali tanah X = halogen
Kimia Kelas XII
55
Setelah mempelajari bab ini, peserta didik mampu: 1. menjelask menjelaskan an tata nama, isomer, isomer, sifat-sifat, sifat-sifat, pembuatan, dan kegunaan kegunaan haloalkana; haloalkana; 2. menjelask menjelaskan an tata nama, nama, penggolongan, penggolongan, isomer, isomer, sifat-sifat, sifat-sifat, pembuatan, pembuatan, serta kegunaan kegunaan alkohol alkohol dan eter; eter; 3. menjelask menjelaskan an tata nama, isomer, isomer, sifat-sifat, sifat-sifat, pembuatan, pembuatan, kegunaan, kegunaan, serta identifikasi identifikasi aldehid aldehid dan keton; keton; 4. menjelask menjelaskan an tata nama, isomer, isomer, sifat-sifat, sifat-sifat, pembuatan, kegunaan, kegunaan, serta identifikasi identifikasi asam karboksilat karboksilat dan ester. Berdasarkan pengetahuan dan keterampilan yang dikuasai, peserta didik: 1. menyadari dan mensyukuri adanya adanya keragaman senyawa karbon yang dijumpai dalam kehidupan sehari-hari sebagai sebagai bukti kebesaran Tuhan Yang Maha Esa; 2. menunjukk menunjukkan an perilaku ilmiah, ilmiah, bijaksana, bijaksana, bertanggung bertanggung jawab, dan menghargai menghargai orang lain dalam dalam aktivitas aktivitas sehari-hari. sehari-hari.
Gugus Fungsi Senyawa Karbon
Haloalkana
•
•
•
Meng Me ngid iden enti tifi fika kasi si senyawa haloalkana melalui kegiatan demonstrasi. M en en di di sk sk us us i ka ka n tata nama, isomer, sifat-sifat, pembuatan, dan kegunaan haloalkana. Mela Me laku kukkan stu studi di literatur mengenai senyawa freon atau haloalkana yang merusak ozon.
Alkohol dan Eter
• •
•
•
•
• •
• • • • • • • • •
56
Melaku Mel akukan kan stu studi di lite literat ratur ur meng mengeenai alkohol dan eter. Mendis Men diskus kusik ikan an tata tata nama, nama, iso isomer mer,, sifat-sifat, sifat-sifa t, pembuatan, kegunaan, serta identifikasi alkohol dan eter. Meranc Mer ancang ang per percob cobaan aan unt untuk uk mengidentifikasi alkohol primer, sekunder, dan tersier. Mengid Men gident entifi ifikas kasii alkoh alkohol ol prim primer, er, sekunder, dan tersier melalui kegiatan praktikum. Melaku Mel akukan kan stu studi di lite literat ratur ur meng mengeenai alkohol sebagai bahan bakar alternatif. Meranc Mer ancang ang per percob cobaan aan unt untuk uk membedakan alkohol dan eter. Mengid Men gident entifi ifikas kasii alkoho alkoholl dan eter eter melalui kegiatan praktikum.
Alde hi hid dan Keton
• •
•
•
•
Meng Me ngid iden enti tifi fika kasi si senya senyawa wa aldehid dan keton. Mend Me ndis isku kusi sika kan n tata tata nam nama, a, isomer, sifat-sifat, pembuatan, kegunaan, serta identifikasi aldehid dan keton. Mela Me laku kuka kan n stud studii lite litera ratu turr mengenai kegunaan dan bahaya formalin. M er er an an ca ca ng ng p e rc rc ob ob aa aa n untuk membedakan aldehid dan keton. Mengid Men gident entifi ifikas kasii ald aldehi ehid d dan keton melalui kegiatan praktikum.
Asam Karboksilat dan Ester
•
•
•
•
•
Meng Me ngid iden enti tifi fika kasi si sesenyawa asam karboksilat dan ester yang terdapat dalam suatu produk. M en en di di sk sk us us ik ik an an t at at a nama, isomer, sifatsifat, pembuatan, serta kegunaan asam karboksilat dan ester. Mera Me ranc ncan ang g pe perc rcob obaa aan n untuk membuat suatu ester. M em em bu bu at at se se ny ny aw aw a ester melalui kegiatan praktikum. Mela Me laku kuka kan n stu studi di li lite te-ratur mengenai kegunaan senyawa ester dalam industri makanan dan minuman.
Menyadari dan mensyukuri keragaman keragaman senyawa karbon yang dijumpai dalam dalam kehidupan sehari-hari sebagai sebagai bukti kebesaran Tuhan Yang Maha Esa. Berperilaku teliti, objektif, objektif, memiliki memiliki rasa rasa ingin tahu, tahu, serta kritis kritis dalam menyelesai menyelesaikan kan permasalahan permasalahan dan praktikum. praktikum. Mampu menghargai menghargai pendapat orang lain lain serta bertanggung jawab ketika ketika berdiskusi berdiskusi.. Mampu menjelaskan menjelaskan tata nama, nama, isomer, isomer, sifat-sifat, sifat-sifat, pembuatan, dan kegunaan kegunaan haloalkana. haloalkana. Mampu menjelaskan menjelaskan tata tata nama, penggolongan, isomer, sifat-sifat, sifat-sifat, pembuatan, serta kegunaan kegunaan alkohol alkohol dan eter. Mampu menjelaskan menjelaskan tata nama, isomer, sifat-sifat, sifat-sifat, pembuatan, kegunaan, kegunaan, serta serta identifikasi identifikasi aldehid aldehid dan keton. Mampu menjelaskan menjelaskan tata nama, isomer, isomer, sifat-sifat, sifat-sifat, pembuatan, pembuatan, kegunaan, serta identifikasi identifikasi asam asam karboksilat karboksilat dan ester. ester. Mampu menyajikan menyajikan rancangan rancangan percobaan mengenai identifikasi identifikasi alkohol primer, primer, sekunder, sekunder, dan tersier, identifikas identifikasii alkohol dan eter, identifikasi aldehid dan keton, serta pembuatan ester. Mampu menyajikan menyajikan laporan laporan praktikum mengenai identifikasi identifikasi alkohol primer, primer, sekunder, dan tersier, identifikas identifikasii alkohol dan dan eter, identifikasi aldehid dan keton, serta reaksi esterifikasi.
Gugus Fungsi Senyawa Karbon
memiliki rantai induk paling panjang (6 atom C) dan tidak bercabang.
A. Pilihan Ganda
1. Jawaban: e 1
2
3
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-3,34-bromo-4-kloro-3,3dietilheptana. Struktur c mempunyai nama 4-bromo-4-kloro-2,3-dietilheptana. 4-bromo-4-k loro-2,3-dietilheptana. Struktur d mempunyai nama 3-bromo-33-bromo-3-kloro-4,4-dim kloro-4,4-dimetilheptana. etilheptana. 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-fluorop 1-fluoropentana, entana, 1-kloropropana 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 H 3C – 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 – CH 2 – CH CH3 + Cl 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 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. 2CH3 – CH2 – Br + 2Na
→ CH3 –
Cl | HC – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH – CH3 | | Cl CH3 b.
CH2 – CH2 – CH3 + 2NaBr butana natrium bromida
10. Jawaban: d a. b. c. d. e. f.
Senyawa
Ke gun a an
F r eo n F osg en Iodoform Kloroform Karbon tetraklorida Tetrafluoroetena
Pendingin ruangan. Bahan pembuat pupuk. Obat luka. Obat bius. Pemadam kebakaran. Pelapis panci antilengket.
2,4-dikl 2,4-d iklor oroo-3-e 3-etil til-5 -5-m -meti etilhe lheks ksana ana 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 (–CH 3) terletak pada atom C nomor 5, serta cabang etil (–C2H5) terletak pada atom C nomor 3. H3C –– CH –– CH –– CH –– CH –– CH 3 | | | | Cl C2H5 Cl CH3
3. Isomer C5H11Cl sebagai berikut. a. H2C –– CH2 –– CH2 –– CH2 –– CH3 | Cl 1-kloropentana
B. Uraian
b. 5 4C2H5
1.
|
a.
1 2 3 H3C –– CH –– CH ––
b.
C2H5 | 2 1 3 4 H3C –– CH –– CH –– CH –– CH 3 | | 5 Cl 6 C2H5 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.
2-kloropentana
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.
1,1-di 1,1dikl klor oroo-66-me meti tilh lhep epta tana na 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.
H3C –– CH –– CH2 –– CH2 –– CH3 | Cl
c.
H3C –– CH2 –– CH –– CH2 –– CH3 | Cl 3-kloropentana
d.
H2C –– CH –– CH 2 –– CH3 | | Cl CH3 1-kloro-2-metilbutana
e.
H2C –– CH2 –– CH –– CH 3 | | 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 –– CH 2 –– CH3 | Cl 2-kloro-2-metilbutana
58
Gugus Fungsi Senyawa Karbon
4. a. b. c. d.
Fosgen Fosg en di digu guna naka kan n se seba baga gaii ba baha han n pe pemb mbua uatan tan pupuk. Teflon Tef lon dig diguna unakan kan seb sebaga agaii pelap pelapis is panc pancii antilengket. Kloro Klo rofor form m digu diguna naka kan n seba sebaga gaii obat obat bius bius.. Karbon Kar bon tetr tetrakl aklori orida da digu digunak nakan an untu untuk k men mengghilangkan 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 –– CH 2 –– CH –– CH 3 | | 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 –– CH 2 –– CH3 | → CH3 C tersier atom 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) Alk Alkoh ohol ol mempu mempunya nyaii titik titik didih didih relat relatif if tinggi tinggi dan dan lebih tinggi daripada eter karena adanya ikatan hidrogen.
5. Semakin Semakin banyak banyak jumlah atom C (rantai (rantai semakin semakin panjang), semakin tinggi titik didihnya. Dengan demikian urutan senyawa berdasarkan kenaikan titik didihnya adalah a, c, dan b.
2) 3) 4)
5)
Alkoholl berea Alkoho bereaksi ksi den dengan gan log logam am nat natriu rium m menghasilkan natrium alkanolat dan gas H 2. Alkoho Alk oholl mudah mudah laru larutt dalam dalam air dala dalam m semu semua a perbandingan. Alkohol Alko hol ber bereak eaksi si den dengan gan hid hidrog rogen en hali halida, da, seperti HBr dan menghasilkan senyawa haloalkana (mengandung halogen, misal brom) dan air. Pada Pa da reak reaksi si oksid oksidas asii alkoh alkohol ol prime primerr akan 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 (–OCH 2CH3). 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 1C2H5 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. C6H12O6(aq) G lu kos a
ragi →
2C2H5OH(aq) + + 2CO2(g) Etanol
Jadi, reaksi fermentasi menghasilkan etanol dan gas CO2. B. Uraian
1. a.
60
CH3 | 1 2 3 4 H2C –– CH –– CH 2 –– 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 (–CH 3) 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 –– CH 2 –– 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 (–CH 3) 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 –– CH 3 | 3 CH3 Senyawa tersebut termasuk eter yang memiliki rantai induk propana (3 atom C). Penomoran dapat dimulai dari atas atau bawah sehingga cabang metil (–CH 3) terletak pada atom C nomor 2 dan cabang metoksi (–OCH 3) 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 (–OCH 2CH3) terletak pada atom C nomor 1. Dengan demikian, nama senyawa tersebut adalah 1-etoksipropana.
2. Sifat-si Sifat-sifat fat eter eter sebag sebagai ai berik berikut. ut. a. Me Meru rupak pakan an cair cairan an yan yang g muda mudah h meng mengua uap p dan dan mudah terbakar. b. Tit Titik ik didi didih h renda rendah, h, lebi lebih h rend rendah ah dar daripa ipada da alkohol dengan massa molekul relatif (M r) yang sama. c. Se Sedi diki kitt la laru rutt dal dalam am ai air. r. d. Mel Melaru arutka tkan n sen senyaw yawa-s a-seny enyawa awa kov kovale alen. n. e. Be Bers rsif ifat at an anes este teti tikk. f. Tid Tidak ak rea reakti ktiff sert serta a tida tidakk dapa dapatt diok dioksid sidas asi, i, direduksi, dieliminasi, atau direaksikan dengan basa, tetapi dapat disubstitusikan dengan asam kuat. CH3CH2 – O – CH 2CH3 + Br Dietil eter
→ CH3CH2Br ∆
Etil bromida
+ CH3CH2OH Etanol
3. Senyawa Senyawa 1-butano 1-butanoll memiliki memiliki struktu strukturr sebagai sebagai berikut. H2C –– CH2 –– CH2 –– CH3 | OH Adapun isomer kerangka 1-butanol adalah 2-metil1-propanol H2C –– CH –– CH3 | | OH CH3 4. a.
Gliser Glis erol ol di digu guna naka kan n seb sebag agai ai pe pele lemb mbap ap da dan n 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 C nH2nO 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. i nduk. 2-metil pentanal mempunyai rumus struktur O B CH3 – CH CH2 – CH2 – CH – C . V | H CH3
b.
c.
Etilen glik Etilen glikol ol digu digunak nakan an seb sebaga agaii zat zat antib antibeku eku pada radiator mobil, bahan baku serat sintetis seperti dakron, dan bahan pelunak/pelembut. pelunak/pelembut. Kloro Klo rofor form m digu diguna naka kan n seba sebaga gaii obat obat bius bius..
5. Titik didih didih alkohol alkohol lebih tinggi tinggi dibanding dibandingkan kan 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-molekull alkohol memerlukan suhu/energi molekul-moleku 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 (Cu 2O) 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 (–CH 3) 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-hek 3-metil-2-heksanon, sanon, 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 C 5H10O golongan aldehid dituliskan sebagai berikut. O || H3C –– CH2 –– CH2 –– CH2 – –– – CH Pentanal O || H3C –– CH2 – –– – CH –– CH 2-metilbutanal | CH3 O || H3C –– CH –– CH2 – –– – CH 3-metilbutanal | CH3 CH3 O | || H3C –– –– C –– –– CH CH 2, 2,22-di dime meti tilp lpro ropa pana nall | CH3 Jadi, kemungkinan rumus struktur senyawa tersebut sebanyak 4. 8. Jawaban: b Keton memiliki sifat sebagai berikut. 1) Ber Bereak eaksi si negat negatif if dengan dengan pere pereak aksi si Fehli Fehling, ng, Benedict, dan Tollens. 2) Dib Dibuat uat deng dengan an mengo mengoksi ksidas dasii alkoho alkoholl sekund sekunder. er. 3) Suk Suku u teren terendah dahnya nya mem memili iliki ki nama nama IUP IUPAC AC propanon. Bereaksi positif dengan pereaksi Tollens, dibuat dengan mengoksidasi alkohol primer, suku terendahnya terendahny a memiliki nama IUPAC I UPAC 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 jug a dig diguna unaka kan n se sebag bagai ai tinner untuk membersihkan cat kuku/kuteks. B. Uraian
1. a.
S en en ya ya wa wa 2 -k -k lo lo ro ro -6 -6 ,6 ,6 -d -d im im et et ilil he he pt pt an an al al 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 (–CH 3) terletak pada atom C nomor 6. Struktur senyawanya sebagai berikut. CH3 O | B H3C – C – CH2 – CH CH2 – CH2 – CH – C V | | H CH3 Cl
b.
Senyaw Seny awa a 3,5-dime 3,5-dimetil til-2 -2-o -okta ktanon non meru merupak pakan an 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 – CH 2 – 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 (–CH 3) 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 –– CH 2 –– CH –– C H 2–– 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 (–CH 3) terletak pada atom C nomor 5. Dengan demikian, nama senyawa tersebut adalah 3-bromo-5,5-dimetilheksanal.
3. Aseton Aseton digunaka digunakan n sebagai sebagai pelarut pelarut senyawasenyawasenyawa organik, terutama untuk melarutkan beberapa macam plastik dan gas etuna. Aseton juga jug a dig digun unaka akan n se sebag bagai ai tinner untuk 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(CH 3)2CH(CH3)COOH. Struktur CH(CH3)2CH2COOH memiliki nama asam 3-metilbutanoat, struktur (CH 3) 2C(CH 3)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 | H3C –– CH –– CH 2 –– CH3 2-butanol
KMnO 4 → H2SO 4
O H3C ––– C ––– CH2 ––– CH3 B
2-butanon
5. Propanon Propanon dan dan propanal propanal dapat dapat dibedak dibedakan an mengmenggunakan 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 (Cu 2O).
O || CH3 – CH CH2 – C – OH + CH 3 – CH2 – OH → Asam propionat
Etano l
O || CH3 – CH CH2 – C – O – CH 2 – 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 – OCH 2 – 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 Nam ama a Es Este terr
Arom Ar oma a
a.
etil butirat
nan as
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 CH 2O2 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 gugus – C – H merupakan gugus fungsi aldehid. B. Uraian
1.
8. Jawaban: a Kegunaan beberapa senyawa sebagai berikut. 1) Asa Asam m oksal oksalat at digu digunak nakan an seba sebagai gai pen penghi ghilan lang g karat dan pereaksi (reaktan) pada pembuatan zat warna. 2) Etil but butirat irat dig diguna unakan kan seb sebaga agaii esens esens den dengan gan aroma nanas. 3) Asa Asam m aset asetat at digu diguana anakan kan seb sebaga agaii pela pelarut, rut, bahan baku industri serat dan plastik, serta penyedap makanan. 4) Asa Asam m tartr tartrat at digu digunak nakan an untu untuk k peny penyama amakan kan,, fotografi dan keramik, serta untuk mengasamkan minuman dan permen. 5) Ami Amill asetat asetat digu diguna nakan kan seb sebaga agaii esens esens denga dengan n aroma pisang. 6) Met Metilil formia formiatt diguna digunaka kan n sebaga sebagaii esens esens deng dengan an 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 2 1 H3C –– CH –– CH 2 –– 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 (–CH 3) terletak pada atom C nomor 3. Jadi, nama senyawa tersebut adalah asam 3-metilpentanoat.
b.
CH3 O | || 3 2 1 H3C –– C –– C –– OC 2H5 | CH3 Senyawa tersebut termasuk ester dengan nama etil 2,2-dimetilpropanoat.
b.
Asam As am 44-et etilil-2 -2,3 ,3-d -dim imet etililhe heks ksan anoa oatt CH3 O | || H3C –– CH2 –– CH –– CH –– CH –– C –– OH | | C2H5 CH3 Etil bu butirat O || H3C –– CH2 –– CH2 –– C –– OC2H5
3. Reaksi Reaksi esterifika esterifikasi si merupakan merupakan reaksi reaksi antara antara asam 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. SenyawaSenyawa-seny senyawa awa ester ester banyak diguna digunakan kan 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
1. Jawaban: a Perbedaan titik senyawa CH 3–CH 2–OH dan CH3–O–CH3 disebabkan oleh perbedaan ikatan antarmolekulnya. Senyawa CH3–C –CH H2–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. 2. Jawaban: a Senyawa dengan rumus C 5H12O 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 KMnO 4 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. 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.
Nanas Apel Rum Pir Pisang Jeruk manis Sarsaparila
O O 5. B B CH3 – C + NaOH → CH3 – C + C2H5OH V V OC2H5 ONa ON a Etil etanoat
A. Pilihan Ganda
Aroma
G a r am Na-asetat
E ta n ol
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. 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–. 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 C 3H6Cl2 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 CH 3CH2OH dalam H2SO4 pekat adalah etil butanoat atau etil butirat. butirat . Persamaan reaksinya dituliskan sebagai berikut. O B H3C – CH2 – CH2 – C – OH + H3C – CH2 – OH → O H3C – CH2 – CH2 – C – OC2H5 + H2O B
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 C 3H6O. 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 suasana asam adalah 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 (–CH 3) 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 CH3 –– CH –– C –– OH + H3C –– CH2 –– OH | CH3 B
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 –– CH 3 + HCl → | CH3 Cl | H3C –– C –– CH 2 –– 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. sediki t. 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 Cu 2O (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 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 S enyawa 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 –– CH 2 –– 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 (–CH 3) terletak pada atom C nomor 2, dan cabang etil (–C 2H5) terletak pada atom C nomor 3. Jadi, nama senyawa tersebut adalah 1-kloro-31-kloro-3-etil-2-metilpentan etil-2-metilpentana. a. 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 Reaksi basa kuat NaOH NaOH dengan dengan asam pentan pentanoat oat menghasilkan garam natrium pentanoat. Persamaan reaksinya sebagai berikut. O B H3C – CH2 – CH CH2 – CH2 – C – OH + NaOH → O H3C – CH2 – CH2 – CH CH2 – C – ONa + H2O B
Na-pentanoat
3. a.
CH3 OH | | H3C –– C –– CH –– CH 2 –– CH3 | CH3
b.
O –– CH2 –– CH3 | H3C –– CH2 –– CH –– CH 3
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 H3C –– CH –– CH 2 –– C –– O –– CH3 | CH3 B
4. Mass Massa a RC RCOO OOH H = 4,4 4,4 gram gram Volume KOH = 10 100 mL mL = 0,1 L MKO = 0,5 M KOH H RCOOH + KOH → RCOOK + H2O nKO = MKOH x volume KOH KOH H = 0,5 M x 0,1 L = 0,05 mol nRCOOH = nKOH = 0,05 mol
Mr RCOOH =
massaRCOOH mol RCOOH
=
4,4 0,05
= 88
Asam organik tersebut merupakan asam karboksilat dengan rumus umum C nH2nO2. Mr CnH2nO2 = 88 (12n + 2n + 32) = 88 14n 14 n + 32 32 = 88 14n = 56 56 n=4 Dengan demikian, asam karboksilat tersebut memiliki rumus molekul C4H8O2. Isomer-isomer Isomer-isomernya nya sebagai berikut. O B H3C –– CH2 –– CH2 –– C –– OH as asam am bu buta tano noat at 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 – CH 2 – CH CH3 propil etanoat O || H – C – CH – CH3 isopropil metanoat | CH3 5. Etanol (alkoho (alkohol) l) dan dan metoksime metoksimetana tana (eter) mempunyai rumus molekul yang sama, yaitu C 2H6O. Cara membedakannya yaitu dengan mereaksikannya dengan logam natrium dan fosfor pentaklorida (PCl5). a. Re Reak aksi si de deng ngan an lo loga gam m na natri trium um
b.
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. 6. Keguna Kegunaan an aseton aseton sebag sebagai ai beriku berikut. t. a. Pe Pela laru rutt se seny nyaw awaa-se seny nyaw awa a organi organik. k. b. Bah Bahan an bak baku u pembu pembuata atan n seny senyawa awa org organi anikk lain. lain. c. Ba Baha han n antil antiled edak akan an pad pada a peny penyim impa pana nan n gas gas asetilen. 7. a.
CH3 – CH2 – OH
B CH3 – C V
O
H+ → KMnO4
H
O
V
H O
B CH3 – C V
OH
Etanol
b.
B
Etanal
Asam etanoat
O CO2 + CH3 – MgCl → CH3 – C – OMgCl B
O O B CH3 – C – OMgCl + H2O → CH3 – C V OH + MgOHCl B
Asam etanoat
O
8. a.
B CH3 – CH CH2 – C V
OCH OC H3
Metil propanoat
+ 2H2 →
CH3 – CH2 – CH2 – OH + CH3OH Propanol
M e t a no l
O
b.
B CH3 – C V
OCH2 – CH3
Etil etanoat
Jadi, reaksi dengan logam natrium dapat membedakan etanol dengan metoksimetana. Pada etanol terbentuk gelembung gas, sedangkan sedangka n pada eter tidak terjadi perubahan perubahan.. Rea eakksi den enga gan n PC PCll5
B CH3 – C V
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
CH3 – C
Etanol
CH3 – CH2 – OH + Na → CH3 – CH2 – ONa + H2(g) CH3 – O – CH 3 + Na /→
CH3 – CH2 – OH + PCl5 → menghasilkan HCl CH3 – O – CH3 + PCl5 → tidak menghasilkan HCl
H+ → KMnO4
+ H2O
H SO
2 4 →
O OH
+ CH3 – CH2 – OH
As Asam asetat
Etanol
O
c.
B CH3 – CH3 – C V Etil propanoat
+ NaOH →
OCH2 – CH3 O
B CH3 – CH2 – C V
ONa ON a
Natrium propanoat
+ CH3 – CH2 – OH Et ano l
Kimia Kelas XII
69
9. a.
Rea eaks ksii adi adissi pro propa pano non n den deng gan H 2 O H || | CH3 – C – CH3 + H2 → CH3 – C – CH3 | OH 2-propanol
b.
Reak Re aksi si ad adis isii but butan anon on de deng ngan an H 2 O H || | CH3 – C – CH2 – CH 3 + H2 → CH3 – C – CH2 – CH 3 | OH 2-butanol
c.
70
Reak Re aksi si ad adis isii 3-p 3-pen entan tanon on de deng ngan an H 2 O || CH3 – CH2 – C – CH2 – CH3 + H2 →
Gugus Fungsi Senyawa Karbon
H | CH3 – CH2 – C – CH2 – CH3 | OH 3-pentanol
10.. Re 10 Reak aksi si : 2C 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 46 gram/mol gram/mol = 0,46 gram Jadi, etana yang bereaksi sebanyak 0,46 gram.
Setelah mempelajari bab ini, pesera didik mampu: 1. menj menjela elaska skan n struk struktur tur benz benzena; ena; 2. menj menjelas elaskan kan tata tata nama, sifat sifat,, dan pembuatan pembuatan benze benzena; na; 3. menje menjelaska laskan n kegunaan kegunaan benzena benzena beserta beserta senyawa senyawa turuna turunannya. nnya. Berdasarkan pengetahuan dan keterampilan yang dikuasai, peserta didik: 1. mensyukuri dan mengagumi keteraturan struktur struktur benzena dan kegunaannya kegunaannya dalam kehidupan kehidupan sehari-hari sehari-hari sebagai salah salah satu bukti kebesaran Tuhan Yang Maha Esa; 2. menunjukk menunjukkan an perilaku ilmiah, ilmiah, bijaksana, bijaksana, bertanggung bertanggung jawab, dan menghargai menghargai orang lain dalam dalam aktivitas aktivitas sehari-hari. sehari-hari.
Benzena dan Senyawa Turunannya
Karakteristik Benzena
• • • • • •
• • • • • • • • •
Mendiskusikan Mendiskus ikan struk struktur, tur, pembuata pembuatan, n, dan sifat benze benzena. na. Mendisk Mend iskusi usikan kan reaks reaksi-re i-reaks aksii pada benz benzena. ena. Mendis Men diskus kusika ikan n tata nama nama senyaw senyawa a benzena benzena.. Mendiskusik Mendis kusikan an kegunaan kegunaan benzen benzena a dan senya senyawa wa turunanny turunannya. a. Mengidentifikasi Mengidentif ikasi senyawa senyawa benzena benzena dan dan turunannya turunannya yang terdapat dalam dalam beberapa beberapa produk kimia. Mendiskusikan Mendiskusik an senyawa senyawa benzena benzena dan turunannya yang terdapat terdapat dalam dalam beberapa produk kimia. kimia.
Mensyukuri Mensyuku ri keteraturan keteraturan struktu strukturr benzena benzena dan kegunaanny kegunaannya a dalam kehidup kehidupan an sehari-hari sehari-hari sebagai sebagai wujud kebesaran Tuhan Yang Maha Esa. Mengagumi Menga gumi kebesa kebesaran ran Tuhan Tuhan yang telah telah mencipt menciptakan akan senyaw senyawa a benzena benzena beserta beserta kegunaa kegunaannya. nnya. Berperilak Berpe rilaku u teliti, teliti, cermat, objekti objektif, f, memiliki memiliki rasa ingin ingin tahu, jujur, jujur, dan kritis kritis dalam dalam menyelesai menyelesaikan kan permasalahan. Mengharg Meng hargai ai kerja indivi individu du dan kelompok kelompok serta serta bertanggung bertanggung jawab jawab dalam aktivi aktivitas tas sehari-ha sehari-hari. ri. Mamp Ma mpu u menje menjela lask skan an struk struktu turr benze benzena na.. Mampu Mamp u menjel menjelask askan an tata tata nama, nama, sifat sifat,, dan pemb pembuatan uatan benz benzena. ena. Mampu menje menjelask laskan an keguna kegunaan an benzen benzena a beserta beserta senya senyawa wa turunan turunannya. nya. Mampu menye menyebutka butkan n produk-prod produk-produk uk yang yang mengandun mengandung g senyawa senyawa benzen benzena a dan turuna turunannya. nnya. Mampu Mamp u menyajik menyajikan an portofoli portofolio o tugas mengena mengenaii pemanfaatan pemanfaatan benzen benzena a dan turunannya turunannya dalam dalam produk 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) Be Benze nzena na merup merupaka akan n senya senyawa wa nonpo nonpolar lar,, berbau khas, dan mudah menguap. 2) Lar Larut ut dala dalam m pelar pelarut ut orga organik nik,, seper seperti ti CCl CCl4 dan dietil eter. 3) Tit Titik ik leleh leleh benz benzena ena 5,5° 5,5°C, C, sedan sedangka gkan n titik titik didihnya 80,1°C. Sifat kimia benzena sebagai berikut. 1) Ua Uap p ben benze zena na be bers rsif ifat at to toks ksik ik.. 2) Ben Benzen zena a tida tidak k dapat dapat dio dioksi ksidas dasii denga dengan n KMnO4. 3. Jawaban: a Reaksi benzena dengan Cl 2 menghasilkan halobenzena. Reaksi tersebut merupakan reaksi halogenasi.
+ Cl2
FeCl2 ⎯⎯ ⎯ →
+ 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. CH
3
NO
NO
2
2
NO
2
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 disebutp disebut p (para). (para). Jadi, penamaannya asam p -nitrobenzoat. -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. + HNO3
H2SO 4 ⎯⎯ ⎯ →
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-sif Sifat-sifat at kimia kimia benzena benzena sebaga sebagaii berikut. berikut. a. Mud Mudah ah ter terbak bakar ar di uda udara ra men mengha ghasil silkan kan gas CO2 dan H2O. b. Ti Tida dak k dapa dapatt diok dioksi sida dasi si ole oleh h Br2, H2O, dan KMnO4. c. Dap apat at di diad adiisi ol oleh eh H2 dan Cl2 dengan katalis Ni atau sinar matahari. d. Mu Muda dah h disu disubs bsti titu tusi si deng dengan an atom atom lain lain.. 2. a.
As i l a s i + CH3CH2COCl
+ H2O AlCl3 ⎯⎯→ ⎯⎯ →
+ HCl
b.
Sulfonasi
OH HO
O
b.
S
+ H2SO4
O
⎯→
OH
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.
Dengan met Dengan metanol anol men menghas ghasilk ilkan an meti metill salisilat untuk bahan minyak gandapura. Dengan Den gan asa asam m aset asetat at men mengha ghasil silkan kan ase asetil til salisilat (aspirin atau asetosal) untuk obat bius. Laruta Lar utan n asam asam sali salisil silat at dala dalam m alkoho alkoholl disebut salisil spiritus untuk obat panu. O C --- H
c.
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.
O C
+ H2O
3. Rumus Rumus mole molekul kul ben benzen zena: a: C6H6 Rumus struktur benzena:
Asa sam m sa sali lisi sila lat: t:
Asam benzoat:
Toluena d. Anilina Asam benzoat
Stirena e. 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 -metil fenol.
Senyawa turunan benzena H3C
CH3 Cl
Kimia Kelas XII
73
6. Jawaban: b Asam benzoat dengan monosubstituen –COOH NH
COOH
mempunyai rumus struktur
2
.
me-
OH
rupakan rumus struktur anilin.
merupakan
CH
3
rumus struktur fenol.
merupakan rumus
OH
struktur toluena.
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.
C OH
struktur asam salisilat. 7. Jawaban: e Senyawa trinitrotoluena (TNT) adalah senyawa turunan benzena dengan satu substituen –CH3 dan tiga substituen –NO2. 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
Fenol
apabila mengikat dua atom nitro
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
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. 13. Jawaban: e Turunan asam benzoat yaitu natrium benzoat memiliki struktur
Natrium benzoat banyak digunakan sebagai pengawet makanan. 14. Jawaban: b
OH
Senyawa dengan rumus merupakan toluena yang
digunakan sebagai bahan peledak. Senyawa
atau C6H5COONa.
adalah fenol. Fenol
banyak digunakan dalam pembuatan pewarna, resin, dan bahan antiseptik, terutama sebagai desinfektan. 15. Jawaban: d
merupakan anilina yang digunakan sebagai bahan dasar zat warna diazo, obat-obatan,
O C --- O --- CH 3 OH
dan bahan peledak. Senyawa
merupakan
fenol yang digunakan sebagai desinfektan. Senyawa
merupakan natrium benzoat
yang digunakan sebagai pengawet makanan.
74
Benzena dan Senyawa Turunannya
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 OH
fenol, dengan rumus molekul
merupakan struktur fenantrena, dan
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
+ 3H2
Ni ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ → 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) Mem Memili iliki ki ikat ikatan an rangk rangkap ap yang yang suli sulitt untuk untuk diadi diadisi. si. 2) Su Sudut dut ant antarar-CC-nya nya seb sebesa esarr 120° 120°C. C. 3) Ato Atom m H yan yang g menem menempel pel pad pada a rant rantai ai kar karbon bon 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
. Sementara itu,
. Rumus struktur a merupakan
+ 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.
CH
+ CH3Cl
COOH
benzoat,
Alki Al kila lasi si pa pada da be benz nzen ena: a:
. Asam benzoat diperoleh
dengan cara mengoksidasi toluena dengan oksidator KMnO4 dalam suasana asam.
3
AlCl3 ⎯⎯⎯→ ⎯⎯⎯ → panas
+ HCl Toluena
3. a.
COOH CH
3
+ 2MnO4– + 6H+ ⎯→
toluena
+ 2Mn2+ + 4H2O 2-fenil butana
Asam benzoat
29. Jawaban: b Nitrobenzena mempunyai bau harum buah-buahan sehingga digunakan sebagai pengharum sabun.
b.
30. Jawaban: e Alkena jika direaksikan dengan bromin akan mengalami reaksi adisi membentuk alkana. Misal:
CH
2
CH
2
+ Br 2
CH
CH
Br
Br
2
⎯→
Etena
OH
c.
2
Br
+ HBr
⎯→
O C OCH3
metil salisilat
Dibromo etana
Sementara itu, benzena jika direaksikan dengan bromin akan tersubstitusi. + Br2
1-bromo-1,2-difenil etana
4. Senyawa Senyawa benzena benzena tidak tidak dapat dapat diadisi diadisi oleh oleh larutan 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 Apabila inti inti benzena benzena mengikat mengikat dua dua substitue substituen, n, akan terbentuk tiga macam isomer atau tiga posisi substituen. Ketiga substituen tersebut sebagai berikut. x
5. a. b.
Naftalena Antrasena
x
x
c.
x
Pirena
x x
orto (1, 2) 2. a.
meta (1, 3)
para (1, 4)
6. a. Fenol digunakan sebagai antiseptik karena dapat membunuh bakteri.
Nitrasi pada benzena: NO
2
+ HNO3
b.
⎯→
Toluena digunakan sebagai pelarut dan sebagai bahan dasar untuk membuat trinitro toluena.
Nitrobenzena
b.
Sulf Su lfon onas asii pad pada a benz benzen ena: a: HO
O S
+ H2SO4 ⎯→
O
+ H2O
Asam benzenasulfo benzenasulfonat nat
76
Benzena dan Senyawa Turunannya
CH
3
NO
NO
c.
2
2
NO
2
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-i ikatan-ikatan katan terdelok terdelokalisa alisasi si akan terjadi 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 -kloro toluena p -bromo -bromo benzaldehid Asam As am be benz nzen enas asul ulfo fona natt Asam As am as aset etil il sa sali lisi sila latt
8. Fenol dan alkoho alkoholl sama-sama sama-sama menga mengandun ndung g gugus 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 Indikator fenolftal fenolftalein ein dibuat dibuat dari senyawa senyawa turunan turunan benzena berupa asam tereftalat. Asam tereftalat dibuat dengan cara oksidasi orto-xilena. Reaksinya seperti di bawah ini. O CH
3
CH
3
o -xilena -xilena
C K2Cr2O 7 ⎯⎯ ⎯ → H2SO4
OH O C OH Asam tereftalat
Kimia Kelas XII
77
A.
Piliha Pil ihan n Gan Ganda da
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 – CH 2 – 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 (CHI 3) 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. Pen Penomo omoran ran hal haloge ogen n dida didasar sarkan kan pad pada a tingk tingkat at kereaktifannya. Urutan kereaktifan atom halogen F > Cl > Br > I. b. Pe Pena nama maan an dis disus usun un ber berda dasa sark rkan an abja abjad d. 6
5
4
3
2
1
H3C – CH – CH – CH2 – CH2 – CH – F | | | Cl Cl Br 1-bromo-4,5-dikloro-1-fluoro 1-bromo-4,5-diklo ro-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 R – CH2 – OH Alkohol (1°)
O || Oksidator R – CH ⎯⎯⎯⎯ → Aldehid
O || Oksidator R – C – OH ⎯⎯⎯⎯ → 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 (CH 3COOH). 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 + H 2O 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 CH 2. 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 NaOH = M x V = 0,5 × 0,1 = 0,05 mol RCOOH + NaOH → RCOONa + H 2O 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 2O dan menghasilkan endapan cermin perak adalah aldehid. O O || || ⎯→ R – C – OH + 2Ag (s) R – C – H + Ag 2O(aq) ⎯→ 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 (CH 3CH 2OH) mengandung ikatan hidrogen. 2) Me Meto tokksi me meta tan na ( H3COCH3) tidak mengandung ikatan hidrogen. 18. Jawaban: c 1) Gug Gugus us –OH pad pada a alk alkoho oholl dap dapat at dis disubs ubstitu titusi si oleh atom halogen bila direaksikan dengan PCl5 C2H5OH + PCl5 ⎯→ C2H5Cl + POCl3 + HCl 2) Re Reak aksi si alk alkoh ohol ol den denga gan n loga logam m aktif aktif:: C2H5 – OH + 2Na ⎯→ 2C2H5 – ONa + H2 Natrium etoksida
Jadi, senyawa A adalah alkohol. 19. Jawaban: d Reaksi dehidrasi alkohol dengan H 2SO4 pada suhu 130°C menghasilkan eter. 130
⎯⎯⎯ → H C – O – C H + H O 2C2H5OH ⎯⎯⎯ H2SO4 pekat 5 2 2 5 2
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 + H 2O ⎯→ 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) Asa Asam m form format, at, untu untukk pen penggu ggumpa mpalan lan late lateks ks dan penyamakan kulit. 2) Asa Asam m aseta asetat, t, untu untukk peny penyeda edap p rasa rasa pad pada a makanan. Kegunaan aldehid: Formaldehid untuk membuat formalin yang digunakan sebagai pengawet mayat dan bahan baku membuat plastik tahan panas. Kegunaan eter: 1) Seb Sebag agai ai pe pela laru rutt dan dan ob obat at bi bius us 2) Men Menaik aikkan kan ang angka ka okta oktan n pada pada bens bensin in (MTB (MTBE) E) 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 buti till eta tan noat = mol butil etanoat × Mr butil etanoat = 0,05 mol × 116 g/mol = 5,8 gram II.. Rumus mo II mole lekkul = C6H12O2 Rumus empiris (dibagi 2) menjadi C 3H6O. III. Buti Butill etanoa etanoatt merupa merupakan kan este ester. r. Ester Ester dapa dapatt diperoleh melalui reaksi antara asam karboksilat dan alkohol. O O // // CH3 – C + C4H9OH CH3 – C \ \ OH OC4H9 Butil etanoat dibuat dari reaksi antara asam etanoat dengan butanol.
IV. Jumlah Jumlah mole molekul kul but butilil etan etanoat oat = mol butil etanoat × L =
massa massa butil butil etanoat etanoat Mr buti butill etanoa etanoatt
=
2,32 g 116 116 g/ mol 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 H –––––– OH HO –––––– H H –––––– OH H –––––– OH CH2OH Glukosa mengandung gugus aldehid (–CHO) sehingga dapat mereduksi Fehling.
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 ZnCl 2 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
Alkohol sekunder
→ 2C2H5ONa
+ H2
Keton
30. Jawaban: a p -hidrokso -hidrokso benzoat memiliki rumus struktur O
HO C
OH
adalah rumus struktur asam o -hidrokso -hidrokso benzoat
O
HO C
OH
O
HO
adalah rumus struktur asam m -hidrokso -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 ⎯⎯→
= pirena 36. Jawaban: d Kegunaan beberapa senyawa turunan benzena. No.
Asetofenon
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. 33. Jawaban: c Rumus struktrur kresol
OH CH3
o -kresol -kresol
Inti benzena yang mengikat dua substituen memiliki tiga isomer yaitu orto, meta, dan para. OH
OH
OH
CH3 CH3
-kresol o -kresol
-kresol m -kresol
CH3 p -kresol -kresol
34. Jawaban: c Asam benzoat dibuat dengan cara mengoksidasi toluena atau
CH3 dengan oksidator KMnO 4
dalam suasana asam. CH3 +
2MnO4– +
6H+ ⎯→
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 – NH 2 (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. Br
+ Br2
⎯→
+ 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. Ur Urai aian an
1. a.
b.
CH3 O | // H3C – CH – CH – CH2 – C | \ CH3 OH
c.
Asam-3,4-dimetill pentanoat Asam-3,4-dimeti
b.
CH3 | CH2 | CH3 – CH2 – C – CH2 – CH3 | CHO
d.
2,2-dietil butanal
c.
CH3 | CH3 – O – CH – CH 2 – 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 – CH 3 | CH3 Metil tersier butil eter
c.
O // CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – C \ O C2H5
3
4. a.
(RE)n = RM (C2H4O)n = 88 (24 + 4 + 16)n = 88 44n = 88 n=2 Rumus molekul: (C2H4O)2 = C4H8O2 b. Se Seny nyaw awa a terse tersebu butt merup merupak akan an seny senyaw awa a ester. Isomernya sebagai berikut: 1) etil eta tan noat; 2) me meti till pr prop opan anoa oat; t; 3) pr prop opilil me meta tano noat at;; 4) is isop opro ropi pill me meta tano noat at.. 5. Jumlah isomer monokl monoklorinasi orinasi butana ada 3. CH3 – CH – CH 2 – CH3 | Cl 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 Asam-2-etil-3,4-dim etil pentanoat
3. a.
O // CH3 – CH2 – CH – C | \ CH3 H O // CH3 – CH2 – CH – C | \ CH3 OH
CH3 – CH2 – CH2 – CH CH2 + O – CH3 + HBr → CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – OH + CH3Br O // CH3 – OH + CH3 – CH – C → | \ CH3 OH O // CH3 – CH – C + H2O | \ CH3 OCH3 O O // // CH3 – C + NaOH → CH3 – C + CH3OH \ \ ONa OCH
2-kloro-2-metill propana 2-kloro-2-meti
6. [O]
Alkohol
Eter
a. Alkohol Alkohol dapat dapat berak beraksi si dengan logam Na R – OH + Na →
a. Eter tida tidak k dapat dapat beraks beraksii dengan logam Na R – OR+ Na ⎯→
⎯⎯ →
R – ONa +
1 2
H2
b. Titi Titikk didih didih alkohol alkohol tinggi tinggi c. Bereak Bereaksi si denga dengan n PCl3 3R – OH + PCl3 → 3R – Cl + H 3PO3 d. Digunakan sebagai antiseptik
b. Titik Titik didih didih eter relatif relatif rendah c. Tida Tidak k Berea Bereaksi ksi deng dengan an PCl3 d. Digunaka Digunakan n sebaga sebagaii obat obat bius
Kimia Kelas XII
83
7. a.
O
O
O
HO
H3C
C
NO2
9. a.
C
+ HNO3 →
+ H2O
CH3
b.
HO
b.
O
HO
SO3H OH
HO
c.
O
HO C
OH 1 2 3 4
NO2
8. a.
SifatSifa t-si sifa fatt tol tolue uena na se seba baga gaii ber berik ikut ut.. 1) Ber Berup upa a zat zat cair cair yan yang g tidak tidak lar larut ut dala dalam m air, tetapi larut dalam alkohol dan eter. 2) Da Dapa patt dioksid dioksidas asii sempu sempurn rna a mengh menghas asililkan asam benzoat. 3) Me Meng ngala alami mi re reak aksi si su subs bstit titus usi. i. Reaksi pembuatan toluena sebagai berikut. 1) Si Sint ntes esis is Wu Wurt rtzz-Fi Fitt ttig ig CH3
Cl
+ Na + CH3Cl → Sint Si ntes esis is Fri Fried edel el-C -Cra raft fts s
+ NaCl toluena CH3
H AlCl 3
+ Na + CH3Cl ⎯⎯→
84
O // +CH3 – C → \ OH
Massa C pada CO 2 =
4-nitrofenol
2)
OH O // C \ OH
COOH O // + OC \ CH3
H2O
10.. Pada reaksi 10 reaksi pembakar pembakaran an sempurna sempurna senyawa senyawa organik akan menghasilkan CO 2 dan H2O. CxHyOZ + O2 → CO2 + H2O Dengan menghitung berat C pada CO 2 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
+ NaCl toluena
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 C 7H6O2. Senyawa organik tersebut adalah asam berbasa satu artinya hanya satu atom H yang bersifat bersif at 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 C 7H6O2.
Setelah mempelajari bab ini, peserta didik mampu: 1. men menjel jelask askan an tata tata nama poli polimer mer;; 2. menj menjelas elaskan kan peng penggolo golongan ngan poli polimer; mer; 3. menjelaska menjelaskan n pembentukan polimer polimer berdasarkan berdasarkan asal asal dan jenis polimer polimer pembentukannya pembentukannya melalui melalui reaksi polimeris polimerisasi; asi; 4. men menjel jelask askan an kegunaa kegunaan n polimer; polimer; 5. menj menjelas elaskan kan dampak dampak penggu penggunaan naan polim polimer er.. Berdasarkan pengetahuan dan keterampilan yang dikuasai, peserta didik: 1. menghargai dan dan mensyukuri polimer polimer sebagai karunia karunia Tuhan Tuhan Yang Maha Maha Esa dengan menerapkannya menerapkannya untuk mempermudah mempermudah pemenuhan kebutuhan sehari-hari; 2. berperilak berperilaku u kreatif, inovatif, inovatif, peduli lingkungan, lingkungan, kritis, kritis, bertanggung jawab, jawab, teliti, saling saling menghargai, menghargai, dan santun.
Polimer
Tata nama, penggolongan, sifat, reaksi, kegunaan, dan dampak penggunaan polimer
• • •
•
•
• • • • • •
Mendiskus Mendis kusika ikan n pengert pengertian ian poli polimer mer dan pengg penggolo olongan ngan polimer berdasarkan asal dan jenis monomer. Mendisk Mend iskusik usikan an nama, nama, peng pengguna gunaan, an, damp dampak, ak, dan usah usaha a penanggulangan polimer dari benda-benda di sekitar. Membua Mem buatt produk produk pema pemanfa nfaata atan n limbah limbah poli polimer mer..
Mensyukuri Mensyuku ri karu karunia nia Tuh Tuhan an Yang Maha Esa beru berupa pa polimer dan memanfaatkannya untuk memenuhi kebutuhan sehari-hari. Mengem Men gembang bangkan kan sikap sikap kreati kreatif, f, inovati inovatif, f, peduli peduli lingku lingkunga ngan, n, tanggung jawab, kritis, teliti, saling menghargai, dan santun saat berdiskusi. Mampu Mam pu menj menjela elask skan an tata tata nam nama a polim polimer er.. Mampu Mam pu menje menjelas laskan kan peng penggol golong ongan an poli polimer mer.. Mampu Mam pu menje menjelas laska kan n sifatsifat-si sifat fat poli polimer mer.. Mampu Mamp u menjel menjelask askan an fakt faktoror-fakt faktor or yang yang mem memenga engaruh ruhii sifat polimer. Mampu Mam pu menj menjela elask skan an reaks reaksii polim polimeri erisas sasi. i. Mampu Mamp u menjel menjelask askan an kegu kegunaa naan n dan dan dampak dampak pen penggu ggunaa naan n polimer.
Kimia Kelas XII
85
A.
Piliha Pil ihan n Gan Ganda da
1.
Jawaban: e Jawaban: Data polimer yang benar sebagai berikut. No. 1) 2) 3) 4) 5)
2.
Polimer Karet alam Protein PVC Selulosa Polistirena
Monomer Isoprena Asam amino Vinil klorida Glukosa Stirena
3)
Stru St rukt ktur ur po poli lime meta takr kril ilat at H CH3 | | – C – C – | | H COOCH3 n
4)
Strukt Str uktur ur po polim limer er po polip liprop ropile ilena na H H | | – C – C – | | H CH3 n
5)
Stru St rukt ktur ur poli polime merr poli polist stir iren ena a H H | | – C – C – | | H n
Polimerisasi Adisi Kondensasi Adisi Kondensasi Adisi
Jawaban: d Jawaban: Karet alam merupakan polimer yang terbentuk dari monomer isoprena atau 2-metil-1,3-buta 2-metil-1,3-butadiena. diena. CH3 CH3 | | nH2C = C – CH = CH2 → ( (– – H2C – C – CH – CH2 – –))n Isoprena (2-metil-1,3-butadiena)
3.
4.
5.
Poliisoprena (karet alam)
Jawaban: d Jawaban: 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 Jawaban: 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 Jawaban: 1) Str Strukt uktur ur po poliv livini inill alko alkoho holl (PV (PVA) H H | | – C = C – | | H OH n 2)
6.
Jawaban: d Jawaban: 1) Pol Polistir istirena ena meru merupak pakan an pol polimer imerisas isasii adisi adisi dari stirena. 2) Dak Dakron ron meru merupak pakan an hasi hasill polime polimeris risasi asi kondensasi dari asam tereftalat dengan etilen glikol. Reaksinya sebagai berikut. O || nHO – CH2 – CH2 – OH + nHO – C –
O || – C –
O || – C – O – CH2 – CH2O –
+ nH2O n Air
3)
Teflo eflon n meru merupaka pakan n poli polimeri merisasi sasi adis adisii dari dari tetrafluoroetilena.
4)
Nilon meru Nilon merupaka pakan n poli polimeri merisasi sasi kon konden densasi sasi dar darii heksametilendiamin (1,6-diamino heksana) dengan asam adipat (asam 1,6-heksandioa 1,6-heksandioat). t). Reaksinya sebagai berikut. H H O O | | || || H – N – (CH2)6 – N – H + H – O – C – (CH2)2 C – OH
Struk Str uktur tur polim polimer er polia poliakri krilon lonitr itrilil (orlon (orlon)) H H | | – C – C – | | H C ≡ N n
Polimer
→
Asam tereftalat
Dakron
Heksametilendiamin Heksametilendia min
Nilon
→
Asam adipat
H H O O | | || || – N – (CH2)6 – N – C – (CH 2)4 – C –
5)
86
Etilenglikol
O || – C – OH
+ H2O n Air
Orlon mer Orlon merupa upakan kan pol polime imerisa risasi si adis adisii dari 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. 1) 2) 3) 4) 5)
Polimer Teflon
O ll – C –
O ll –C–N– l H
O ll –N–C– l H
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 || || nHO – C –
Monomer
Proses Pembuatan
Tetrafluoro- Adisi etilena Amilum Glukosa Konsendasi PVC Vinil klorida Adisi Karet alam Isoprena Adisi Protein Asam amino Konsendasi
Kegunaan Pelapis panci 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 –NH 2 membentuk 1 molekul air, (H2O) sehingga terjadi reaksi polimerisasi sebagai berikut.
O ll – C – N – – N – + H2O l l H H n
– C – OH + nHOCH2 – CH2OH
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 diuraik an oleh bakteri pengurai (nonbiodegradable (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 – CH 2 – CH2 – O – n
Kimia Kelas XII
87
b.
Percab Perc aban anga gan n rant rantai ai pol polim imer er Rantai polimer dengan banyak cabang lebih mudah meleleh karena daya tegangnya rendah. c. Sif Sifat at kri krista stalin linita itas s ran rantai tai po polim limer er Polimer dengan struktur tidak teratur akan memiliki kristalinitas rendah dan bersifat amorf. d. Ika Ikatan tan sil silan ang g anta antarra rranta ntaii poli polimer mer Adany a ikat ikatan an sila silang ng antar antarrant rantai ai poli polimer mer mengakibatkan terbentuknya jaringan yang kaku dan membentuk bahan yang keras.
B. Ur Urai aian an 1.
Polimerr adalah Polime adalah sen senyaw yawa a besar besar yan yang g terben terbentuk tuk dari hasil penggabungan sejumlah unit molekul kecil (monomer). a. Po Polim limer er alam alam ada adala lah h polim polimer er yang yang terda terdapa patt di alam dan berasal dari makhluk hidup, contoh pati, selulosa, protein, karet alam, dan asam nukleat. b. Po Polim limer er sinte sintetis tis atau atau pol polime imerr buatan buatan ada adalah lah polimer yang tidak terdapat di alam dan harus dibuat manusia, contoh pipa PVC, teflon, dan nilon.
2.
a.
Reaksi Reak si po poli lime meri risa sasi si kon kond den ensa sasi si pem pembe bent ntuk uk-an dakron. O O || ||
nHO – C –
– C – OH + nHOCH2 – CH2OH
Asam tereftalat
O ||
5.
(CH2 = CH – CH3)n → – CH2 – CH – | CH3 n Rangkaian molekul polipropilena:
→
Etilen glikol
– C – O – CH2 – CH2O – n + nH2O Dakron
Air
Reaksi polim Reaksi polimeri erisas sasii konden kondensas sasii pembe pembentu ntukkan nilon.
O O H H || || | | nHO – C – (CH 2)4 – C – OH + nH – N – (CH 2)6 – N – H Asam adipat
Nilon
→
Heksametilendiamin
O O H H || || | | – C – (CH2)4 – C – N – (CH 2)6 – N –
Air
Sifat-sifatt fisik Sifat-sifa fisik poli polimer mer dite ditentuk ntukan an oleh halhal-hal hal berikut. a. Pa Panj njan ang g ra rant ntai ai po poli lime mer r Semakin panjang rantai polimer, titik leleh semakin tinggi.
A.
Piliha Pil ihan n Gan Ganda da
1.
Jawaban: a Jawaban: Reaksi kondensasi adalah reaksi yang terjadi jika dua atau lebih monomer sejenis atau berbeda jen is ber gab gabung ung mem ben bentu tuk k mol eku l bes ar 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.
Polimer
– CH2 – CH – CH2 – CH – CH2 – CH – | | | CH3 C3 CH3
+ nH2O n
3.
88
Pada polime Pada polimerr adisi, adisi, polim polimer er diben dibentuk tuk melal melalui ui 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.
O ||
– C – b.
4.
2.
Jawaban: b Jawaban: 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.
3. Jawaban: c
3)
merupakan struktur polimer linear
Rumu Ru mus s str strukt uktur ur pol polivi ivinil nil klo klorid rida a (PVC) (PVC) H | – CH2 – C – | Cl n Kegunaan polivinil klorida (PVC) adalah untuk membuat pipa, pelapis lantai, dan slang.
4)
merupakan struktur polimer bercabang
Rumu Ru mus s str struk uktu turr nil nilon on H H O O | | || || – N – (CH2)6 – N – C – (CH2)4 – C – n Kegunaan nilon adalah untuk membuat tali, jala, parasut, 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) Ru Rumu mus s str struk uktu turr orl orlon on
– C –
– C – OCH2 – CH2O – n Kegunaan dakron adalah untuk serat sintetis. 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 jawaba jaw aban n c. Sementara itu, pada pilihan jawaban a dan e ikatan rangkap terjadi pada gugus – C = O sehingga tidak mengalami polimerisasi adisi. Pilihan jawab jaw aban an b dan d tidak mempunyai ikatan rangkap sehingga tidak mengalami reaksi adisi. 10. Jawaban: c 1) Ru Rumu mus s str struk uktu turr ni nilo lonn-66 66 H H O O | | || || – N – (CH2)6 – N – C – (CH2)4 – C – n
– CH2 – CH – | CN n
Kegunaan nilon-66 untuk membuat tali, jala, parasut, jas hujan, dan tenda.
Kegunaan orlon adalah untuk baju wol, kaus kaki, dan karpet. 2)
2)
Rumu Ru mus s st stru rukt ktur ur ba bake keli litt OH – H2C
Rumu Ru mus s stru strukt ktur ur dak dakro ron n O O || ||
CH2 – n
Rumus Rumu s str struk uktu turr orl orlon on – CH2 – CH – | CN n Kegunaan orlon untuk baju wol, kaos kaki, dan karpet.
Kegunaan bakelit adalah untuk peralatan listrik, kotak isolator, serta dudukan lampu, radio, dan kamera. Kimia Kelas XII
89
3)
Rumu Ru mus s stru strukt ktur ur dak dakro ron n O O || || – C –
– C – OCH2 – CH2O –
n Kegunaan dakron untuk serat sintetis. 4)
Rumu Ru mus s st stru rukt ktur ur ba bake keli litt OH – H2C
CH2 –
n Kegunaan bakelit untuk peralatan listrik, kotak isolator, serta dudukan lampu, radio, dan kamera. 5)
Rumu Ru mus s st stru rukt ktur ur pr prot otei ein n 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 l l l ––– C ––– C ––– C ––– ––– l l l H H H
H l C ––– l H
C6H5 H l l C ––– C ––– l l n 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 (H 2C = 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 CH 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, ditarik, tetapi kembali kembali ke awal jika gaya tarik ditiadakan. Termosetting 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) Pad Pada a poli polimer merisas isasii adis adisii mono monomer mer-mo -monom nomern ernya ya harus mempunyai ikatan rangkap. Contoh polimer adisi sebagai berikut. a) PVC de deng ngan an mon monom omern ernya ya vin vinilil klor klorid ida a (kloro etena). b) Ka Karet ret ala alam m deng dengan an mon monom omern ernya ya isop isopren rena a (2-metil-1,3-butadiena). c) Tef eflon lon deng dengan an mono monome merny rnya a tetrafl tetrafluo uororoetena. d) Po Polie lieten tena a deng dengan an mon monom omern ernya ya eten etena. a.
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
2)
Pada polim Pada polimeri erisas sasii konde kondensa nsasi si mono monome merrmonomernya harus mempunyai gugus fungsi, misalnya –COOH, –NH2, atau –OH. Contoh polimer kondensasi antara lain selulosa, asam amino, nilon, dan tetoron.
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 adipat
→
Heksametilen Heksamet ilen diamin diamin
O O H H || || | | – C – (CH2)4 – C – N – (CH 2)6 – N – Nilon-66
+ nH2O n 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 Cl
23. Jawaban: d No.. No
Poli Po lime merr
Mono Mo nome merr
Pros Pr oses es Pe Pemb mben entu tuka kan n
1) 2) 3) 4) 5)
Protein Karet alam Selulosa PVC Nilon
Asam am 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 CH 3CH = CH2. 25. Jawaban: b F F | | C = C merupakan monomer dari teflon. Rumus | | F F H H \ / struktur monomer dari PVC PV C 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 Apabil Apa bila a st struk ruk tur sua suatu tu pol polime imerr ti tidak dak ter atu atur, r, 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 Styrofoam terhadap tekanan tinggi sehingga biasa digunakan sebagai pengemas makanan. Styrofoam Styrofoam terbuat 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 Prose s pembe pembent ntuka ukan n polivi polivini nill klorid klorida a (PVC) (PVC) adalah polimerisasi adisi.
a.
Dampak Damp ak ne neg gat atif if pe peng nggu guna naan an po poli lime merr ada adala lah h timbulnya masalah pencemaran lingkungan dan ganggu gangguan an 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.
b.
Upaya yan Upaya yang g dapat dapat dilak dilakuka ukan n untuk untuk meng mengura urang ngii dampak negatif penggunaan polimer sebagai berikut. 1) Me Meng ngura urang ngii pemak pemakaia aian n polim polimer er plast plastik. ik. 2) Tida idak k memb membua uang ng plas plastik tik di di semb sembara arang ng tempat. 3) Men Mencari cari alt alterna ernatif tif pem pemaka akaian ian ala alat-al t-alat at yang lebih mudah diuraikan. 4) Men Mengum gumpul pulkan kan pla plastik stik-pl -plast astik ik bek bekas as 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
Conto Co ntoh h Po Polim limer er Protein Selulosa Polietilena Polivinil klorida Polistirena Karet
Sutra, wol Kayu Kantong plastik Pipa plastik Styrofoam Ban mobil
B. Ur Urai aian an 1.
Macam-ma Macam -macam cam poli polime merr berdas berdasark arkan an bentu bentuk k susunan rantainya sebagai berikut. a.
Polimer lilinear Polimer linear yaitu polimer yang tersusun dari unit ulang yang berikatan satu sama lainnya membentuk rantai polimer.
b.
Polime Poli merr be berc rcab aban ang g Polimer bercabang yaitu polimer yang terbentuk jika beberapa unit ulang membentuk cabang pada rantai utama.
c.
2.
5.
Polime Poli merr be beri rika kata tan n si sila lang ng Polimer berikatan silang yaitu polimer yang terbentuk karena beberapa rantai polimer saling berikatan satu sama lain pada rantai utamanya.
NH2 – CH – COH | || R O Setelah mengalami reaksi polimerisasi terbentuk suatu protein dengan struktur sebagai berikut.
Nilon-66 Nilon -66 terbe terbentu ntuk k melalu melaluii reaksi reaksi kond kondens ensasi asi dari 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
Protein terb Protein terbentu entuk k dari dari asam amin amino o melal melalui ui reak reaksi si polimerisasi. Pada reaksi pembentukan protein ini dibebaskan molekul H 2O. Rumus struktur molekul protein sebagai berikut.
H H | | – N – CH – C – N – CH – C – + (n – 1) H2O | || | || n R O R O
O O H H || || | | → (– C – (CH ) – C – N – (CH ) – N –) n + nH O 2 4 2 6 2
Tef eflo lon n mer merup upak akan an po poli lime merr dar darii tet tetra rafl fluo uoro ro-etilena. Struktur tetrafluoro etilena adalah F F | | C=C | | F F
a. b.
Kegunaan teflon adalah untuk pelapis tangki di pabrik kimia, gasket, dan pelapis panci antilengket.
asam adipat
6.
a.
heksametilen diamin
nilon-66
3.
c.
92
Nama po Nama poli lime merr po poli livi vini nill kl klor orid ida a (P (PVC VC). ). Stru St rukt ktu ur mo monomer H H | | C=C | | H Cl Nama Nam a mono monomer mer klo kloro ro etil etilen en ata atau u vinil vinil klor klorida ida..
Polimer
b.
Polivin Poliv inil il klorid klorida a (PVC) (PVC) merup merupaka akan n polim polimer er dari vinil klorida. Struktur vinil klorida adalah H H | | C=C | | H Cl
Kegunaan PVC adalah untuk membuat pipa, pelapis lantai, dan slang. c.
d.
e.
Poliprop Polipr opile ilena na meru merupa pakan kan po polim limer er dari dari propilena. Struktur propilena adalah H H H | | | H–C=C–C–H | H Kegunaan polipropilena adalah untuk membuat karung, tali, dan botol. Orlon meru Orlon merupak pakan an pol polime imerr dari dari akril akriloni onitril tril.. Struktur akrilonitril adalah H H | | C = C – C ≡ N | H Orlon banyak dipakai untuk baju wol, kaus kaki, dan karpet. Polistir Polis tiren ena a merup merupaka akan n polime polimerr dari stir stiren ena. a. Struktur stirena adalah CH – CH2
8. Reaksi Reaksi pembuata pembuatan n tetoron tetoron adalah adalah reaksi 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-etanadio l
O || – C – O – CH2 – CH2 – n + nH2O Tetoron
Tetoron digunakan untuk bahan tekstil. 9. Rayon dibed dibedakan akan menjad menjadii dua, yaitu yaitu rayon 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.
Rea Re aks ksii pe pembuata tan n nil nilo on
O O H H || || | | nHO – C – (CH 2)4 – C – OH + nH – N – (CH 2)6 – N – H
Asam adipat
O O H H || || | | – C – (CH2)4 – C – N – (CH 2)6 – N – Nilon
Polistirena digunakan untuk membuat bahan pesawat terbang, genting, cangkir, mangkuk, dan mainan. 7. a.
Polime Poli merr semi semikr kris ista tall yait yaitu u pol polim imer er yan yang g memmempunyai sifat kristal dan amorf, misalnya kaca.
b.
Polimerr amorf Polime amorf yai yaitu tu poli polime merr yang yang tida tidak k memmempunyai bentuk tertentu, misalnya polipropilena, karbohidrat, PVC, protein, dan polietena.
c.
Polimer Polim er krist kristal alin in yaitu yaitu po polim limer er yang yang mem mem-punyai bentuk kristal tertentu, misalnya teflon.
→
Heksametilen diamin
+ nH2O n Air
Reaksi pembuatan dakron O O || || nHO – C –
– C – OH + nHOCH2 – CH2OH
Asam tereftalat
O ||
Etilen glikol
O ||
– C –
– C – O – CH2 – CH2O – n + nH2O Dakron
b.
→
Air
Kegunaan Keguna an nilo nilon n untuk untuk mem membu buat at tali, tali, jala 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, nama, dan sifatnya; 2. menj menjelas elaskan kan struktur struktur,, tata nama, serta serta sifat protein protein dan lipid; lipid; 3. mengidenti mengidentifikasi fikasi kandungan karbohidrat, protein, dan dan lemak dalam bahan bahan makanan; makanan; 4. menjelask menjelaskan an kegunaan kegunaan karbohidrat, protein, dan lipid lipid bagi bagi tubuh; tubuh; 5. terampil melakukan uji terhadap terhadap karbohidrat karbohidrat dan protein protein serta serta menyajikan menyajikan laporannya; laporannya; 6. terampil menyajika menyajikan n makalah makalah mengenai mengenai pengaruh lemak terhadap tubuh. Berdasarkan pengetahuan dan keterampilan yang dikuasai, peserta didik: 1. menghargai dan mensyukuri mensyukuri keberadaan keberadaan karbohidrat, karbohidrat, protein, dan dan lemak sebagai sebagai karunia karunia Tuhan Yang Maha Esa yang yang sangat bermanfaat bagi tubuh; 2. berperilaku kritis, objektif, objektif, terbuka, terbuka, bertanggung bertanggung jawab dalam pengamatan pengamatan serta santun dalam dalam berdiskusi. berdiskusi.
Makromolekul Karbohidrat, Protein, dan Lemak
Ka rbo h id rat
• •
•
•
• • •
Mengamati Mengam ati stru struktu ktur, r, sifat sifat,, dan kekegunaan karbohidrat melalui video. Mendis Men diskus kusik ikan an struk struktur tur dan dan pengpenggolongan karbohidrat yang meliputi monosakarida, disakarida, dan polisakarida beserta tata namanya. Mendis Men diskus kusika ikan n hubu hubungan ngan karb karboohidrat dalam tubuh dengan penyakit diabetes (gula darah tinggi). Meranc Mer ancang ang perc percoba obaan an untuk untuk meng menguji uji kandungan karbohidrat dalam sampel/bahan makanan. Melak Mel akuka ukan n percoba percobaan an untuk untuk mengu mengujiji kandungan karbohidrat dalam sampel. Mendisk Mend iskusi usikan kan kegu kegunaan naan karb karboohidrat dalam kehidupan. Membua Mem buatt peta peta kons konsep ep meng mengena enaii karbohidrat.
• • • • • • • • • • • • • •
94
Prot ein
•
•
•
• •
• •
Mengumpulk Mengump ulkan an berb berbaga agaii inf informa ormasi si mengenai struktur, sifat, dan kegunaan protein. Mendis Men diskus kusika ikan n struk struktur tur asam asam amino amino sebagai penyusun protein dan sifatsifatnya. M e nd nd i sk sk us us i ka ka n p er er b ed ed a an an a s am am amino esensial dan asam amino nonesensial beserta contohnya. Mendisk Mend iskusik usikan an pena penamaan maan prot protein ein berdasarkan aturan IUPAC dan trivial. M e mb mb u at at r an an c an an g an an pe pe r co co b aa aa n untuk menguji kandungan protein dalam bahan makanan. Melaku Mel akukan kan perco percobaa baan n untuk untuk menguj mengujii kandungan protein dalam sampel. Membua Mem buatt peta peta kons konsep ep meng mengena enaii protein.
Lipi d
•
• • • • •
•
Mengumpul Mengum pulkan kan inf informa ormasi si meng mengena enaii struktur, sifat, dan kegunaan lipid dari berbagai sumber. Mendis Men disku kusik sikan an asam asam lemak lemak jenu jenuh h dan asam lemak tidak jenuh. M e ng ng a na na l is is is is h u b un un g an an s t r uk uk t ur ur asam lemak dengan kesehatan. Mendis Men diskus kusika ikan n perbeda perbedaan an miny minyak ak dengan lemak dan reaksi hidrogenasi. Mendis Men diskus kusika ikan n cont contoh-c oh-cont ontoh oh sesenyawa lipid lainnya. Membuat leaflet /brosurr menge /brosu mengenai nai sifat dan kegunaan lemak atau obesitas/ kolesterol. M e mb mb u at at s er er e al al s ed ed e rh rh a na na d ar ar i bahan sekitar sebagai tugas proyek.
Menghargai dan mensyukur Menghargai mensyukurii keberadaan keberadaan karbohidrat, karbohidrat, protein, protein, dan lipid lipid sebagai karunia karunia Tuhan Tuhan Yang maha Esa yang sangat bermanfaat bagi tubuh. Bersikap kritis dan objektif dalam mengumpulkan mengumpulkan informasi informasi mengenai mengenai karbohidrat, karbohidrat, protein, protein, dan lipid. Bersikap Bersi kap terbu terbuka ka dan dan santun santun dala dalam m berdisk berdiskusi. usi. Bersikap Bers ikap tanggun tanggung g jawab dalam dalam mengerj mengerjakan akan tugas tugas dan prakti praktikum. kum. Menjelask Menje laskan an struktur, struktur, sifat, sifat, dan kegunaan kegunaan karbohidrat karbohidrat sesuai sesuai penggolong penggolonganny annya. a. Menjelaskan Menjelaska n dan melakukan identifika identifikasi si kandungan kandungan karbohidrat dalam bahan makanan. makanan. Menjelas Menj elaskan kan struktur struktur,, sifat, sifat, dan kegunaan kegunaan asam amino amino dan protein protein.. Menjelaskan Menjelask an dan melakukan identifika identifikasi si kandungan kandungan protein dalam bahan bahan makanan. makanan. Menjelaskan Menjelaska n struktur, struktur, sifat, sifat, dan kegunaan lemak serta jenis jenis lipid lipid lainnya. lainnya. Menjelas Menj elaskan kan sifat sifat dan pengaru pengaruh h lemak terhada terhadap p kesehatan kesehatan tubuh. tubuh. Menyajikan Menyajika n rancangan percobaan percobaan dan laporan laporan hasil percobaan uji uji identifikasi identifikasi karbohidrat karbohidrat dan protein protein dalam makanan. makanan. Menyajik Meny ajikan an peta peta konsep konsep karboh karbohidra idratt dan prote protein. in. Men enya yajjikan leaflet /brosur mengenai sifat dan kegunaan lemak terhadap tubuh. Menyajika Menya jikan n laporan laporan tugas tugas proyek proyek pembuatan pembuatan sereal sereal sederha sederhana. na.
Makromolekul Karbohidrat, Protein, dan Lemak
8. Jawaban: a
A. Pili Pilihan han Ganda Ganda
1. Jawaban: e Jenis monosakarida meliputi glukosa, fruktosa, galaktosa, dan pentosa. Sementara itu, maltosa, laktosa, dan sukrosa tergolong oligosakarida. Selulosa termasuk polisakarida.
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. CH OH 2
H
O
HO H
H
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
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 Aldosa yaitu yaitu suatu suatu monosakar monosakarida ida yang yang mempunya mempunyaii gugus fungsi aldehid, misalnya glukosa dan galaktosa. Adapun ketosa yaitu suatu monosakarida yang mempunyai gugus fungsi keton, misalnya fruktosa.
H OH
Hasil Identifikasi
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.
2. a.
H
Jenis Karbohidrat
Rea eaks ksii hi hidr drol olis isis is am amiilu lum m 2(C6H10O5)n + nH2O
OH
enzim amilase
→
nC12H22O11 maltosa
mengarah ke bawah
←
Reaksi ini berlanjut ke reaksi berikutnya, sebagai berikut.
OH
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.
C12H22O11 + H2O
enzim maltase
→
2C6H12O6 glukosa
b.
Reaksi Reak si hi hidr drol olis isis is su sukr kros osa a Reaksi ini berlangsung dalam suasana asam encer. C12H22O11 + H2O
enzim maltase
→
C6H12O6 glukosa + C6H12 O6 fruktosa
Kimia Kelas XII
95
Reaksi antara glukosa dengan fenilhidrazin akan membentuk D-glukosa fenilhidrazon dan berlanjut membentuk D-glukosazon D-glukosazon..
CHO
3.
C
O
HO
C
H
HCO
HC = NNHC6H6
H
C
OH
HCOH
HCOH
H
C
OH
HOCH + C6H5NHNH2 →
CH OH
HOCH
HCOH
HCOH
HCOH
HCOH
+
2
D-fruktosa
D-fruktosa dalam struktur Haworth diperoleh dengan bentuk cincin segi lima yang disebut furan. Karbohidrat yang membentuk struktur cincin segi lima disebut furanosa. O
5
HOH C
OH
2
C H
1
HO
C
2
→ ←
C
OH
HC = NNHC6H5 C = NNHC6H5
HO
1
HOCH
CH OH
H C
3
2
C
2
2C6H5NHNH2 + H2O →HCOH
H
HCOH
rantai terbuka (D-fruktosa)
CH2OH
O
5
HOH C
+ C6H5NH2 + NH3 + 2H2O
CH OH
2
2
C
C
4
H
H
C
3
OH
HO
1
OH
C
2
H
α-D-fruktofuranosa (posisi –OH ke bawah)
4. Pembentuka Pembentukan n osazon osazon digunak digunakan an untuk untuk mengmengidentifikasii karbohidrat karena gugus aldehid atau identifikas keton pada karbohidrat akan membentuk osazon jika dipan dipanaskan askan bersa bersama ma fenilh fenilhidrazi idrazin n terleb terlebih ih 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 Jawaban: b 1. Jawaban: 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 . Jawaban: d 2. Jawaban: Rumus struktur asam amino treonin adalah: O CH3 CH CH C OH OH NH2
96
D-glukosafenilhidrazon
C H
OH
H
β-D-fruktofuranosa (posisi –OH ke atas)
→ ←
D - g l u ko s a
O
C
4
CH OH
2
3
OH
2
C H
CH2OH
5
HOH C 4
CH2OH
Makromolekul Karbohidrat, Protein, dan Lemak
5. Uji Molisc Molisch h merupakan merupakan cara paling umum untuk 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 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 terseb ut mengandung karbohidrat jenis fruktos fruktosa. a.
Serin: H HO
CH2
Glisin:
C NH2
H 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 CH
2
H
C
COOH
HO
CH
2
NH
COOH
NH
2
Fenilalanin
C
2
Tir osin
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 yan yang g larut larut dan ada ya yang ng tidak tidak lar larut ut dalam dalam air; 2) men mengal galami ami keru kerusak sakan an struk struktur tur pada pada suhu suhu ting tinggi; gi; 3) mem memili iliki ki visk viskosi ositas tas yang yang lebi lebih h besar besar darip daripada ada air sebagai pelarutnya; 4) men mengkr gkrista istall jika jika dita ditamba mbah h amon amonium ium sul sulfat; fat; 5) pen pengoc gocoka okan n dapat dapat meng mengaki akibat batkan kan den denatur aturasi asi 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) Bi Biok okat atal alis is (en (enzi zim) m).. 2) Meng Mengang angkut kut oks oksigen igen ke sel sel (prot (protein ein tran transpo spor). r). 3) Ca Cadan dangan gan mak makana anan n (prote (protein in cadan cadangan gan). ). 4) Men Mengge ggerak rakkan kan oto otott (pro (protein tein kon kontrak traktil) til).. 5) Mel Melind indung ungii jaring jaringan an di bawa bawahny hnya a (prote (protein in struktural). 6) Pel Pelind indung ung terha terhadap dap mikr mikroor oorgan ganism isme e patogen patogen (protein pelindung). 7) Men Mengat gatur ur rea reaksi ksi dal dalam am tub tubuh uh (ho (hormo rmon). n). 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-s Sifat-sifat ifat asam asam amino amino sebagai sebagai beriku berikut. t. a. Asa Asam m amin amino o bers bersifa ifatt amfote amfoterr yait yaitu u dapat dapat bersifat asam dan basa. Hal ini karena asam amino mempunyai gugus karboksil yang bersifat asam dan juga gugus amina yang bersifat basa. b. As Asam am am amin ino o dap dapat at mem membe bent ntuk uk 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 mengakibat mengakibatkan asam amino memiliki kepolaran yang tinggi, dapat larut dengan baik dalam air, dan tidak mudah menguap. c. As Asam am amin amino o bers bersifa ifatt optis optis akt aktif if kare karena na mem mem-punyai atom C asimetris atau atom C kiral, yaitu yait u atom C yang mengikat empat buah gugus yang berbeda (–H, –COOH, –NH 2, dan –R), kecuali glisin. Kimia Kelas XII
97
2. Reaksi-reak Reaksi-reaksi si yang yang memperlih memperlihatkan atkan sifat amfoter amfoter asam amino sebagai berikut. a. Sifa Sifatt amfot amfoter er dap dapat at memb membent entuk uk est ester er apa apabil bila a direaksikan dengan alkohol. O R
CH
C
OH
O + R′ OH
→
R
NH 2
b.
CH
C
CH
OR ′
+ H 2O
Asam As am ami amino no den denga gan n air air mele melepa pask skan an OH OH– C
O–
O + H2O
→
R
CH
C
O–
+ OH–
NH3+
NH 2
3. Para ahli ahli biokimia biokimia menggu menggunakan nakan singka singkatan tan untuk 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 = gl Gly glis isin in Phe = fenilala fenilalanin nin Cys = siste sistein in Serr = se Se seri rin n Ala Al a = ala alani nin n Asp = asam asam asparta aspartatt Lys Ly s = lisi lisin n 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.
c.
Adan Ad anya ya ik ikat atan an pe pept ptid ida a dap dapat at di dike keta tahu huii den denga gan n melakukan uji Biuret yaitu dengan menetesi sampel dengan larutan NaOH, kemudian larutan tembaga(II) sulfat encer sehingga terbentuk warna ungu. Adany Ada nya a cincin cincin ben benze zena na dapa dapatt diketa diketahui hui dengan menggunakan uji Xantoprotein yaitu dengan memanaskan sampel dengan asam nitrat pekat sehingga terbentuk warna kuning kemudian menjadi jingga. Adany Ada nya a beler belerang ang dap dapat at dike diketah tahui ui den dengan gan memanaskan larutan protein dengan larutan NaOH pekat dan diberi beberapa tetes larutan timbal asetat sehingga terbentuk endapan hitam.
5. Berdasarka Berdasarkan n fungsinya fungsinya,, protein protein dibedakan dibedakan menjad menjadii tujuh sebagai berikut. a. Enz Enzim im yang yang ber berfun fungsi gsi se sebag bagai ai biok biokata atalis lis,, misal tripsin. b. Pro Protei tein n transp transpor or berfu berfungs ngsii untuk untuk menga mengangk ngkut ut O2 ke sel, contoh hemoglobin. c. Pro Protein tein cad cadang angan an ber berfun fungsi gsi seb sebaga agaii maka makanan nan cadangan, contoh ovalbumin. d. Pro Protei tein n kontra kontrakti ktill berfun berfungs gsii untuk untuk mengg menggera erakkkan otot, contoh aktin. e. Pro Protein tein stru struktur ktural al berfu berfungs ngsii untuk untuk mel melindu indungi ngi jaringan jaringa n di bawah bawahnya, nya, contoh keratin keratin.. f. Pro Protein tein pel pelind indung ung ber berfun fungsi gsi seb sebaga agaii pel pelind indung ung terhadap mikroorganisme patogen, contoh antibodi dan trombin. g. Pro Protein tein pen pengatu gaturr berfu berfungs ngsii meng mengatur atur rea reaksi ksi dalam tubuh, contoh insulin.
CH3 – (CH2)28 – CH2 – OH
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 terbent uk dari ester asam palmitat dengan mirisil alkohol. CH3 – (CH2)14 – C – O – R + O Ester dari asam palmitat
98
b.
NH 2
O R
4. a.
Makromolekul Karbohidrat, Protein, dan Lemak
→
Mirisil alkohol
CH3 – (CH2)14 – C – OCH2 – (CH2)28 – CH3 O Mirisil palmitat
3. Jawaban: d NH2 | CH3(CH2)12 – CH = CH – CH – CH – CH 2OH | OH Sfingosin
R CH3(CH2)12 CH
CH
Jawaban: b 7. Jawaban: 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 rantai karbon karbon kedua senyawa senyawa sama sama (18), (18), tetapi ikatan rangkap dua pada asam lemak tidak t idak jenu je nuh h me meng ngak akib ibat atka kan n tit titik ik le lebu burr me menj njad adii le lebi bih h re rend ndah ah..
O C NH CH
CH
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
Jawaban: a 9. Jawaban: 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
O H2C
O
C O
(CH2)14CH3
HC
O
C O
(CH2)7CH
P
O
H2C
O
Jawaban: b 10. Jawaban: Hidrolisis fosfatidil kolin akan menghasilkan asam lemak, gliserol, fosfat, dan kolin.
CH(CH2)5CH3
(CH2)2N+
OH
Jawaban: c 8. Jawaban: Titik lebur paling tinggi dimiliki oleh asam lemak jenuh jen uh den dengan gan jum jumlah lah kar karbon bon pal paling ing ban banyak yak.. Jum Jumlah lah 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. Ura Uraian ian
1. Asam linoleat memilik memilikii dua ikatan rangka rangkap p dua dua sedangkan asam linolenat memiliki tiga ikatan rangkap dua. Dengan demikian, titik lebur asam linolenat lebih rendah daripada asam linoleat. CH3(C (CH H2)3(C (CH H2CH = CH)2(C (CH H2)7COOH asam linoleat
Jawaban: c 4. Jawaban: Lilin yang berasal dari kepala paus atau lumbalumba adalah setilpalmitat dengan rumus struktur sebagai berikut. O || CH3(CH2)14 – C – O – CH 2 – (CH2)14 – CH3
Rumus struktur a adalah seramida. Rumus struktur b adalah sfingosin. Rumus struktur d adalah mirisil palmitat. Rumus struktur e adalah isoprena. Jawaban: a 5. Jawaban: Fitol merupakan hasil hidrolisis klorofil dan termasuk senyawa terpen. Jawaban: e 6. Jawaban: Proses hidrogenasi yang digunakan untuk pembuatan margarin dapat terjadi dengan bantuan katalis Ni dan gas hidrogen.
CH3(C (CH H2CH = CH)3(C (CH H2)7COOH asam linolenat
2. a.
b.
Trig Tr iglis liser erida ida ad adal alah ah es ester ter ya yang ng ter terbe bentu ntukk da dari ri gliserol dan asam lemak. Trigliserida biasa disebut dengan lemak atau minyak. Fosfoli Fos folipid pid ada adalah lah trig triglise liserid rida a yang yang sat satu u asam 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 Steroi d adala adalah h lipid lipid yan yang g bukan bukan tur turuna unan n ester ester dan tidak memiliki gugus asam lemak. Steroid merupakan molekul organik kompleks yang larut dalam lemak dan merupakan komponen utama jaringan sel. d. Lip Lipopr oprotei otein n adala adalah h lipid lipid yan yang g terbe terbentuk ntuk dar darii lipid dan asam amino. 3. Sif Sifatat-sif sifat at lil lilin: in: a. te term rmas asuk uk es ester ter da dari ri as asam am lem lemak ak;; b. lar larut ut dala dalam m pela pelarut rut org organik anik teta tetapi pi tida tidak k laru larutt dalam air; c. ber berfun fungsi gsi seb sebaga agaii pelind pelindung ung ata atau u penah penahan an air air;; d. sul ulit it ter terhi hidr drol olis isis is;; e. tid tidak ak da dapa patt diur diurai aika kan n ole oleh h enz enzim. im. 4. Lipid berfun berfungsi gsi sebagai sebagai sumbe sumberr energi energi (bahan (bahan bakar), merupakan komponen struktural penyusun membran, dan sebagai lapisan pelindung vitamin serta hormon. 5. Rum Rumus us stru struktu kturr koles kolestero terol: l: CH CH
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 meti l pada atom C nomor 21. Sementara itu, pada kolesterol tidak terdapat dua buah ikatan rangkap dua dan gugus metil pada atom C nomor tersebut.
CH
3
CH
Rumus struktur ergosterol:
3
CH
2
CH
2
CH
2
CH
CH
3
3
CH
3
HO
A. Pilihan Ganda Jawaban: b 1. Jawaban: Ketosa adalah monosakarida yang mempunyai gugus fungsi keton, contoh fruktosa. Jawaban: a 2. Jawaban: Sifat-sifat fisik karbohidrat sebagai berikut. 1) Pad Pada a suhu suhu kam kamar, ar, kar karboh bohidra idratt dapat dapat ber berupa upa zat padat, hablur tidak berwarna (misal sukrosa dan glukosa), zat padat amorf (misal pati), dan basa serat (misal selulosa). 2) Seb Sebagi agian an besa besarr karboh karbohidr idrat at bersi bersifat fat dapat dapat memutar bidang polarisasi cahaya. Jawaban: b 3. Jawaban: 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.
Jawaban: a 4. Jawaban: Laktosa merupakan disakarida yang terbentuk dari glukosa dan galaktosa. Dengan demikian, apabila mengalami hidrolisis akan membentuk kembali monosakarida-monosakarida pembentuknya. Jawaban: a 5. Jawaban: 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-gliseraldeh D-gliseraldehid. id.
CHO HO
C
H
CH2OH CHO H
C
OH
H
C
OH
CH OH 2
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
NH2
CH2OH CHO
H
HO
C
H
H
C
OH
glisin
= H
= D-treosa
Jawaban: b 6. Jawaban: Sifat-sifat glikogen sebagai berikut. 1) Dal Dalam am laru larutan tannya nya dap dapat at mere mereduk duksi si Fehl Fehling ing.. 2) Pad Pada a hidrol hidrolisi isiss denga dengan n asam asam ence encer, r, gliko glikogen gen membentuk glukosa. 3) Mu Muda dah h lar larut ut da dala lam m air air pa pana nas. s. Jawaban: c 7. Jawaban: 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. Jawaban: b 8. Jawaban: 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. Jawaban: d 9. Jawaban: Glukosa tergolong gula yang mengandung gugus
O ). Adanya gugus aldehid ini, meng-
aldehid (–C \ H akibatkan glukosa dapat mereduksi dan menghasilkan warna merah bata dari Cu 2O O O B B –C + 2CuO → –C + Cu2O \ \ H OH
Jawaban: e 10. Jawaban: 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. Jawaban: d 11. Jawaban:
C
COOH
NH2
CH2OH
B
COOH
prolin
= HC 2 H2C
CH2 CH
COOH
N H H
sis iste tein in = HS
CH2
C
COOH
NH2 H
tirosin =
HO
CH
2
C
COOH
NH
2
Jadi, asam amino yang mengandung cincin aromatik adalah tirosin. Tirosin mengandung cincin benzena. Jawaban: a 12. Jawaban: Rumus struktur yang merupakan gugus ulang dari suatu protein adalah: R H R
C
C
O
H
N
C
C
N
O
H
H
Jawaban: d 13. Jawaban: 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. Jawaban: b 14. Jawaban: 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
Jawaban: 15. Jawaban:
e H
CH
3
CH
COOH
NH
2
alanin
CH
3
CH
2
CH
C
CH
3
COOH
NH
2
isoleusin
Keduanya mengandung gugus R berupa rantai karbon alifatik. Jawaban: d 16. Jawaban: 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 17. Jawaban: 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 18. Jawaban: Sistein merupakan asam amino nonesensial. Sementara itu, isoleusin, metionin, triptofan, dan histidin merupakan asam amino esensial. Jawaban: a 19. Jawaban: 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 20. Jawaban: 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 21. Jawaban: 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 rangka rangkap p dua dua yang yang semakin semakin banya banyak k 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 22. Jawaban: Reaksi oksidasi asam lemak tidak jenuh mengakibatkan terbentuknya gugus –COOH dan terputusnya ikatan rangkap dua C = C.
102
Makromolekul Karbohidrat, Protein, dan Lemak
Jawaban: b 23. Jawaban: Asam laurat merupakan salah satu asam lemak jenuh. Asam lemak lemak ini tidak mengandung 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. Jawaban: e 24. Jawaban: Fungsi lipid sebagai berikut. 1) Se Seba baga gaii sumb sumber er en ener ergi gi.. 2) Seb Sebaga agaii unsu unsurr pemb pembang angun un mem membra bran n sel. sel. 3) Se Sebag bagai ai pelin pelindu dung ng organ organ-o -orga rgan n pentin penting. g. 4) Unt Untuk uk men menjag jaga a tubuh tubuh dar darii penga pengaruh ruh lua luar. r. 5) Se Seba baga gaii insul insulat ator or lis listr trik ik.. 6) Mem Memban bantu tu mel melaru arutka tkan n vitam vitamin in dal dalam am dar darah. ah. Biokatalis reaksi senyawa organik di dalam sel merupakan fungsi enzim.
25. Rumus struktu strukturr kolesterol kolesterol ditunjukk ditunjukkan an 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 CH3
d. HO
CH3 OH
CH CH3
CH3
e. HO
CH2 CH2 COOH
CH3
26. Jawaban: 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.
Reaksi positif terhadap Tollens dan Fehling O
O C
C
H
H
C
OH
H
C
OH
H
C
OH
CH OH
AgO/Tollens →
endapan perak
+
CuO/Fehling →
2
27. Jawaban: Jawaban: c Rumus struktur tersebut memiliki nama skualen. Senyawa tersebut diperoleh dari minyak ikan hiu. 28. Jawaban: Jawaban: b Testosteron merupakan hormon kelamin laki-laki. Estrogen adalah steroid yang terdapat pada hormon kelamin wanita. Dehidrokolesterol dan ergosterol e rgosterol berfungsi sebagai provitamin D. Kolesterol merupakan komponen utama empedu. 29. Jawaban: Jawaban: e Terpen adalah salah satu jenis lipid, sama halnya dengan steroid. Beberapa jenis steroid sebagai berikut. 1) kolesterol; 2) 77-de dehi hidr drok okol oles este tero rol; l; 3) ergosterol; 4) hor orm mon kel elam amiin; 5) asam am-a -asa sam m emp emped edu. u. 30. Jawaban: Jawaban: d Gliserol termasuk alkohol. Gliserol memiliki gugus trihidroksi alkohol pada ketiga atom karbonnya. Rumus strukturnya: CH
OH
CH
OH
2
CH
2
OH
B. Ura Uraian ian
1. St Stru rukt ktur ur pe pent ntos osa a O C
O C
OH
H
C
OH
H
C
OH
H
C
OH
CH OH 2
dan
OH
H
C
OH
H
C
OH
H
C
OH
CH OH 2
Ag(s)
OH
H
C
OH
H
C
OH
H
C
OH
Cu2O(s)
endapan merah bata
CH OH 2
Struktur lingkar 6 dari pentosa O C
H
H
H
C
OH
H
C
OH
H
C
OH
H
O OH H
HO
H H
OH
OH
CH OH 2
2. Perbedaan Perbedaan amilosa amilosa dan amilope amilopektin ktin sebagai berikut. No.
Amilosa
Amilopektin
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 Apabila dalam dalam urine urine terdapat terdapat asam asam urat atau 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 Kegunaan selul selulosa osa sebag sebagai ai berik berikut. ut. a. Pe Pemb mbua uata tan n ka kain in ka katu tun. n. b. Pe Pemb mbua uata tan n kert kertas as sar sarin ing. g. c. Pe Pemb mbua uata tan n kert kertas as pem pembu bung ngku kus s roko rokok. k.
Kimia Kelas XII
103
5. Asam amino esensi esensial al tidak tidak disintesi disintesis s dalam dalam tubuh. 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 Protein yang yang ditambahk ditambahkan an enzim enzim protease 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 ninhid ninhidrin rin adalah adalah uji uji umum umum untuk untuk protein protein dan 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 Proses penyabunan penyabunan terjad terjadii apabila apabila lemak lemak direaksidireaksikan dengan NaOH atau KOH sehingga terbentuk gliserol dan sabun. Reaksinya sebagai berikut. O C R
H C
O
HC
O
H C 2 O C R + 3NaOH → HC
H C
O
C
2
2
L emak
104
O R
H C 2
Natrium hidroksida (basa kuat)
OH OH + 3RCOONa OH
Gliserol
Sabun
Makromolekul Karbohidrat, Protein, dan Lemak
9. Dalam reaksi reaksi hidro hidrogenas genasii pada lemak lemak terjadi 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( C H(CH CH2)7CH3 O HCOC(CH2)7CH == CH( CH(CH CH2)7CH3 O
3H2 (kat (katal alis is)) → T danP danP tidak berlebih
H2COC(CH2)7CH == CH( C H(CH CH2)7CH3 O H2COC(CH2)16CH3 O HCOC(CH2)16CH3 O H2COC(CH2)16CH3 10. Makanan Makanan yang yang mengandung mengandung terlal terlalu u banyak banyak lemak jenuh akan mengakibatk mengakibatkan an timbunan asam lemak pada dinding saluran darah sehingga terjadi penyumbatan pembuluh darah. Akibat selanjutnya yaitu memicu tekanan darah tinggi, serangan jantung, dan strok. strok.
A. Pilihlah jawaban yang tepat! 1. Jawaban: a Konfigurasi elektron unsur berikut. 27 13 M
80 35 X
27 80 13 M dan 35 X
sebagai
= 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 (jumlah elektron valensi = 3) =
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p5 (jumlah elektron valensi = 7)
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 X2+ 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
Bilangan kuantum elektron terakhir ion tersebut sebagai berikut. n =3 =2 m = –1 s =–
1 2
Jadi, harga keempat bilangan kuantum elektron terakhir ion X2+ yaitu n = 3, = 2, m = –1, dan s = –
1 2
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 II mempunyai mempunyai titik didih tinggi dan dapat menghantarkan arus listrik dalam bentuk larutannya sehingga senyawa II II merupakan merupakan senyawa yang memiliki ikatan ion. Senyawa III III mempunyai 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
Moll Fe : mol Mo 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 Volume gas CO2 = 20 L Volume Volum e campura campuran n gas gas = 8 L Misal: volume CH4 = x L volume C3H8 = (8 – x)L Perbandingan mol = perbandingan koefisien = perbandingan volume. Reaksi I CH4(g) (g) + + 2O2(g) → CO2(g) (g) + + 2H2O(g) xL
2x L
xL
2x L
Reaksi II C3H8(g) + 5O2(g) → 3CO2(g) + + 4H2O(g) (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 3(8 – x) x) L = 20 L x + 24 24 – 3x = 20 20 24 – 2x = 20 20 2x = 4 x =2 Dengan demikian: Volume CH4 = 2 L % CH CH4 = =
Volume CH4 × Volume campuran 2L 8L
100%
× 100% = 25%
Volume C3H8 = (8 – x) = 8 – 2 = 6L % C3H8 = =
Volu Volume me C3H8 × Volume campuran 6L 8L
100%
× 100% = 75%
CaCO3(s) + HCl(aq) HCl(aq) → CaCl2(aq) (aq) + + H2O( ) ) + + CO2(g) Jika dimisalkan, persamaan reaksi menjadi: aCaCO3(s) + + bHCl(aq) bHCl(aq) → cCaCl2(aq) + + dH2O( ) + ) + eCO eC O2(g) Misal: a = 1 Ca: a = c 1=c c=1 C: a = e 1=e e=1 Cl: b = 2c b = 2( 2(1) 1) b=2 H: b = 2d 2 = 2d 2d = 2 d=1 O: 3a = d + 2e 3(1) = 1 + 2(1) 2(1) 3 =1+2 3 =3 Jadi, persamaan reaksi setaranya sebagai berikut. CaCO3(s) + 2HCl(aq) 2HCl(aq) → CaCl2(aq) + H2O( ) + CO2(g (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 % bera beratt HCl HCl = 17% Mr H HC Cl = 36,5 V1 = 1 mL V2 = 1000 mL Sebelum diencerkan:
Jadi, persentase gas metana dan propana berturutturut adalah 25% dan 75%.
M1 =
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
ρ × %HCl × 10
Mr HCl
1,08 × 17 × 10 36,5
= 5,03 M = 5 M
Setelah diencerkan: M1 × V 1 = M2 × V 2 5×1 = M2 × 1000
5 ×1 1.000
M2
=
= 0,005 M
[HCl]
= 0,005 M
membentuk larutan penyangga. Campuran NH4OH dan NH4Cl merupakan campuran basa lemah dengan garamnya. Campuran ini dapat membentuk larutan penyangga (penyangga basa). Campu Ca mpuran ran KO KOH H deng dengan an HCOO HCOOK K meru merupak pakan an campuran basa kuat dengan garamnya. Dengan demikian, campuran ini tidak dapat membentuk larutan penyangga. Camp Ca mpur uran an Na NaOH OH de deng ngan an CH3COOH merupakan campuran basa kuat dengan asam lemah. Reaksi antara NaOH dengan CH3COOH dituliskan sebagai berikut.
3)
HCl(aq) HCl (aq) → H+(aq) (aq) + + Cl–(aq) 0,005M
0,005M
0,005M
[H+] [H
pH = –log –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 laru larutan tan sebe sebelum lum dit dititr itrasi asi dite ditentu ntukan kan oleh oleh + konsentrasi H dalam CH3COOH. MCH COOH = 0,1 M 3
Ka
= 10–5
[H+] =
K a × MCH3 CO COOH
=
10−5 × 0,1
=
10 −6 = 10–3 M
pH = –lo –log g [H [H+] = –log (10–3) = 3 pH sebelum dititrasi sebesar 3. 2)
Sebelum Sebel um menca mencapai pai titi titik k ekuiva ekuivale len, n, pH laru larutan tan cenderung tetap karena penambahan sedikit basa NaOH mengakibatkan terbentuknya penyangga asam.
3)
Titik ekui Titik ekuival valen en terj terjadi adi saa saatt penamb penambaha ahan n 25 mL NaOH. Larutan yang terjadi bersifat basa (pH > 7) karena mengandung garam CH3COONa yang bersifat basa.
4)
Setelah Setela h melewa melewati ti titi titik k ekuiva ekuivalen len,, pH laru larutan tan 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) as asam am le lema mah h den denga gan n gar garam amny nya; a; 2) ba basa sa le lema mah h den denga gan n gar garam amny nya; a; 3) asa asam m lemah lemah den dengan gan bas basa a kuat kuat dan dan jika jika direaksikan sisa asam lemah; 4) bas basa a lemah lemah den dengan gan asa asam m kuat kuat dan dan jika jika direaksikan sisa basa lemah. Adapun penjelasan untuk tiap-tiap campuran sebagai berikut. 1) Campuran NH4Cl dengan HI tidak dapat membentuk larutan penyangga karena merupakan campuran garam dan asam kuat. 2) Ca Camp mpur uran an KOH KOH den dengan gan HC HCll merup merupak akan an campuran basa kuat dengan asam kuat. Dengan demikian, campuran ini tidak dapat
4)
5)
CH3COOH COOH(aq) + NaOH(aq) NaOH(aq) → CH3COONa COONa(aq) + (aq) + (aq) + H2O( ) 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 COOH = MCH COOH × VHCl = 0,1 × 50 = 5 mmol 3
3
CH3COOH COOH(aq) NaOH(aq) → CH 3COONa COONa(aq) (aq) + NaOH(aq) (aq) + H 2O( ) 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 terb terbent entuk uk dari dari bas basa a kuat kuat (KOH (KOH)) dan dan asam 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) Na NaF F terbe terbentu ntuk k dari dari basa basa kua kuatt (NaOH (NaOH)) dan dan asam asam lemah (HF) sehingga garam tersebut bersifat basa. 4) (NH4)2CO3 terbentuk dari basa lemah (NH4OH OH)) dan asam lemah (H2CO3) sehingga garam tersebut dapat bersifat asam atau basa tergantung harga Ka dan Kb. 5) ( H C O O ) 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 14 – pH = 14 14 – 10 = 4 – pOH = –l –log [O [OH ] 4 = –log [OH–] [OH–] = 10–4 M Mg(OH)2(s)
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) Keb Kebany anyaka akan n beras berasal al dari dari mak makhlu hluk k hidup hidup dan beberapa dari hasil sintesis. 2) Re Reak aksi si be berl rlan angs gsun ung g lam lamba bat. t. 3) Mem Memili iliki ki titi titik k didih didih dan tit titik ik lele leleh h renda rendah. h. 4) Pad Pada a umum umumnya nya tid tidak ak dap dapat at men mengha ghanta ntarka rkan n arus listrik. 5) Gas has hasilil pemb pembaka akaran ran dapa dapatt menger mengeruhk uhkan an air 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-senyawa -senyawa berikut yang memiliki titik didih paling tinggi adalah . . . . a. pentana b. 3-etilpentana c. 2-metilpentana d. 3-metilpentana e. 2, 2,22-di dime meti till-33-et etililpen penta tana na 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-e -eti tillpe pent ntan ana a → memiliki 7 atom C 3) 2-m -met etil ilpe pent ntan ana a → memiliki 6 atom C 4) 3-m -met etil ilpe pent ntan ana a → memiliki 6 atom C 5) 2, 2,22-di dimet metilil-3-3-et etililpe penta ntana na → memiliki 9 atom C Jadi, senyawa yang memiliki titik didih paling tinggi adalah 2,2-dimetil-3-etilpentana.
20. Jawaban: b
Rumus Struktur dan Nama Senyawa
O H3C –5CH –4C –3CH2 –2CH – CH 3 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 – CH 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) Su Sumb mber er en ener ergi gi ca cada dang ngan an.. 2) Ko Kompo mponen nen str strukt uktura urall peny penyusu usun n memb membran ran.. 3) Pe Pela laru rutt vit vitam amin in at atau au ho horm rmon on.. 4) Me Meli lind ndun ungi gi or orga gan n tu tubu buh. h. 5) Men enjjag aga a suhu suhu tub tubu uh. 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. C2H2(g) + +
5 2
O2(g) → 2 2CO CO2(g) (g) + + H2O( )
Kimia Kelas XII
109
heru
Entalpi pembakaran 1 mol gas C2H2: ΔH°c C2H2 = ΣΔH°f produk – ΣΔH°f reaktan
={(2 × Δ H f°C O 2 ) + ( Δ H f°H 2 O)} – 5 2
{(ΔHf°C2H2) + ( × ΔHf°O2)} 5 2
= {((2 × (–393)) + (–285)} – {(227) + ( × 0)} = (–786 – 285) 285) – 227 = –1.298 kJ/mol 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
ΔVH
2
Δt
=
36 − 12 = 30 − 10
1,2 mL/detik
32. Jawaban: e Volume = 0,5 L Mol SO3 m mul ulaa-mu mula la = 5 mol mol Mol SO3 s set etim imba bang ng = 2 mo moll Mol SO3 reaksi = mol SO3 mula-mula – mol SO3 setimbang =5–2 = 3 mol 2SO 3(g)
jumlah koefisien pereaksi = 5
jumlah koefisien hasil reaksi = 4
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. 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. 110
Latihan Ujian Nasional
O2 (g)
2
2
[SO 2 ] [O 2 ]
Kc =
[SO 3 ]
2
=
⎛ 3 ⎞ ⎛ 1,5 ⎞ ⎜ 0,5 ⎟ ⎜ 0,5 ⎟ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎛ 2 ⎞ ⎜ 0,5 ⎟ ⎝ ⎠
=
( 6) 6)2 (3) (4)2
=
Jadi, tetapan kesetimbangan reaksi
27 4
108 16
=
27 4
.
33. Jawaban: b MnO2 + 4HCl → MnCl2 + 2H2O + Cl2 +4 –2
+
mula-mula : 5 mol r ea ksi : 3 mol 3 mol 1,5 mol –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– setimbang : 2 mol 3 mol 1,5 mol
Jadi, laju reaksi pembentukan gas hidrogen sebesar 1,2 mL/detik. 30. Jawaban: c 2H2S(g) (g) + + 3O 3O2(g) 2 2H H2O(g) + + 2SO2(g)
2SO 2(g)
+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 Cu 2+ – Sn + 2e → S Sn n Cu2+ + 2e– → C Cu u
E° = 1,1 1,10 0 vol voltt (te (tettap ap)) E° = –0,14 volt (tetap) E° = 0,34 volt (dibalik)
sehingga menjadi: Zn + Cu2+ → Zn2+ + Cu E° = 1,10 volt Sn2+ + 2e– → S Sn n E° = –0,14 volt Cu → Cu2+ + 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. 35. Jawaban: a wAg = 1,08 gram vale va lens nsii Ag Ag = 1 vale va lens nsii Cu = 2 wAg wCu wAg wCu
= =
e Ag eCu Ar Ag valensi Ag Ar Cu valensi Cu
1,08 w Cu 1,08 w Cu
= =
wCu =
38. Jawaban: a
108 1 63,5 2
No.
108 31,75 31,75 × 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 kare na 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.
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.
CaSO4
Gips (patah tulang)
c.
MgSO4
Pencahar
d.
Ba(NO3)2
Kembang api
e.
Ca(ClO) 2
Pemutih
Kimia Kelas XII
111
heru
