Soal 36. Ke dalam \(2\) sel larutan \( \mathrm{ZnSO_4}\) dan larutan \( \mathrm{CuSO_4}\) yang dihubungkan secara seri dialirkan arus listrik, ternyata diendapkan \(16{,}25\ \text{gram}\) seng. Jika Ar \( \mathrm{Zn}=65\) dan Ar \( \mathrm{Cu}=63{,}5\) maka banyaknya tembaga yang mengendap adalah ….
A. \(7{,}94\ \text{gram}\)
B. \(15{,}88\ \text{gram}\)
C. \(23{,}82\ \text{gram}\)
D. \(31{,}75\ \text{gram}\)
E. \(39{,}69\ \text{gram}\)
Jawaban dan Analisa
Jawaban: B.
Konsep kunci (rangkaian seri): Jika dua sel elektrolisis disusun seri, muatan listrik yang lewat sama. Artinya \(Q \gt 0\) dan nilainya sama untuk kedua sel, sehingga massa endapan sebanding dengan massa ekuivalen \( \left(\dfrac{Ar}{\text{valensi}}\right)\).
Setengah reaksi:
\( \mathrm{Zn^{2+} + 2e^- \rightarrow Zn}\) (valensi \(=2\))
\( \mathrm{Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu}\) (valensi \(=2\))
Massa ekuivalen:
\(E_{\mathrm{Zn}} = \dfrac{65}{2} = 32{,}5\)
\(E_{\mathrm{Cu}} = \dfrac{63{,}5}{2} = 31{,}75\)
Perbandingan massa endapan (karena \(Q\) sama):
\( \dfrac{m_{\mathrm{Cu}}}{m_{\mathrm{Zn}}} = \dfrac{E_{\mathrm{Cu}}}{E_{\mathrm{Zn}}} = \dfrac{31{,}75}{32{,}5}\)
\( m_{\mathrm{Cu}} = 16{,}25 \times \dfrac{31{,}75}{32{,}5} = 16{,}25 \times \dfrac{127}{130} = 15{,}875 \approx 15{,}88\ \text{gram}\).
Cek kewajaran: Karena \(E_{\mathrm{Cu}} \lt E_{\mathrm{Zn}}\), maka untuk muatan sama harus berlaku \(m_{\mathrm{Cu}} \lt m_{\mathrm{Zn}}\). Hasil \(15{,}88 \lt 16{,}25\) sesuai.
Analisis opsi:
A terlalu kecil dan tidak sesuai rasio ekuivalen.
B sesuai hasil hitung \(15{,}88\ \text{gram}\).
C, D, E terlalu besar; bahkan ada yang \( \gt 16{,}25\) padahal seharusnya \(m_{\mathrm{Cu}} \lt m_{\mathrm{Zn}}\).
Soal 37. Perhatikan tabel berikut!
| No. | Lambang unsur | Pembuatan | Kegunaan |
|---|---|---|---|
| (1) | Si | Hall-Heroult | Semikonduktor |
| (2) | Fe | Goldschmidt | Tulang beton |
| (3) | S | Frasch | Koagulan karet ban |
| (4) | Cl | Deacon | Bahan pemutih |
| (5) | P | Down | Pupuk |
Berdasarkan tabel tersebut, pasangan data yang benar adalah ….
A. (1) dan (2)
B. (1) dan (3)
C. (2) dan (4)
D. (3) dan (4)
E. (4) dan (5)
Jawaban dan Analisa
Jawaban: D.
Uji tiap baris (pembuatan dan kegunaan):
(1) Si — Hall-Heroult — Semikonduktor: Kegunaan Si sebagai semikonduktor benar, tetapi proses Hall-Heroult dikenal untuk produksi Al (elektrolisis \( \mathrm{Al_2O_3}\) dalam kriolit), bukan untuk Si, jadi baris (1) tidak tepat.
(2) Fe — Goldschmidt — Tulang beton: Tulang beton memakai besi/baja benar, tetapi proses Goldschmidt (termit) umum untuk menghasilkan logam tertentu (misalnya Cr/Mn) atau pengelasan rel; bukan proses utama pembuatan Fe, jadi baris (2) tidak tepat.
(3) S — Frasch — Koagulan karet ban: Proses Frasch memang digunakan untuk menambang/mengekstrak belerang (S). S digunakan dalam industri karet (vulkanisasi), sehingga keterkaitan kegunaannya masuk akal. Baris (3) benar.
(4) Cl — Deacon — Bahan pemutih: Proses Deacon digunakan untuk menghasilkan \( \mathrm{Cl_2}\). Klor (dan turunannya) digunakan sebagai bahan pemutih, jadi baris (4) benar.
(5) P — Down — Pupuk: Pupuk memang terkait fosfor, tetapi proses Downs digunakan untuk menghasilkan Na (dan juga logam alkali) dari lelehan garamnya, bukan pembuatan P. Jadi baris (5) tidak tepat.
Kesimpulan: Yang benar hanya (3) dan (4), sehingga jawabannya D. Data lain gugur karena “metode pembuatan” tidak cocok, dan kecocokan harus lengkap (metode + kegunaan), bukan salah satunya saja.
Soal 38. Beberapa sifat unsur:
(1) Dapat membentuk ion satu positif \((1+)\).
(2) Logamnya sangat reaktif.
(3) Bereaksi dengan air menghasilkan gas \( \mathrm{H_2}\).
(4) Tidak terdapat dalam keadaan bebas.
Sifat-sifat tersebut dimiliki oleh unsur golongan ….
A. logam alkali
B. logam alkali tanah
C. halogen
D. gas mulia
E. logam transisi
Jawaban dan Analisa
Jawaban: A.
Alasan per butir:
(1) Ion \(1+\) menunjukkan unsur mudah melepas \(1\) elektron valensi (ciri golongan IA/logam alkali).
(2) Logam alkali sangat reaktif karena energi ionisasi relatif kecil, sehingga mudah melepas elektron.
(3) Logam alkali bereaksi dengan air menghasilkan \( \mathrm{H_2}\) dan basa: contoh umum \( \mathrm{2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2}\).
(4) Karena reaktivitasnya \( \gt \) banyak golongan lain, logam alkali tidak ditemukan bebas di alam (selalu sebagai senyawa).
Kenapa bukan pilihan lain:
B (alkali tanah) cenderung membentuk ion \(2+\), bukan \(1+\).
C (halogen) cenderung membentuk ion \(1-\), bukan \(1+\).
D (gas mulia) sangat stabil dan sukar bereaksi.
E (logam transisi) tidak khas membentuk ion \(1+\) saja dan reaktivitasnya beragam.
Soal 39. Perhatikan tabel berikut ini!
| No. | Unsur | Mineral |
|---|---|---|
| (1) | Zn | Siderit |
| (2) | Mn | Pyrolusit |
| (3) | Ca | Gyps |
| (4) | Al | Rutile |
Pasangan data yang keduanya berhubungan dengan tepat adalah ….
A. (1) dan (2)
B. (1) dan (4)
C. (2) dan (3)
D. (2) dan (4)
E. (3) dan (4)
Jawaban dan Analisa
Jawaban: C.
Cek hubungan unsur–mineral:
(2) Mn — Pyrolusit: Pyrolusit adalah mineral utama mangan (umumnya \( \mathrm{MnO_2}\)), jadi (2) benar.
(3) Ca — Gyps (gips/gypsum): Gips adalah \( \mathrm{CaSO_4 \cdot 2H_2O}\), sehingga unsur yang terkait adalah Ca, jadi (3) benar.
Yang salah:
(1) Zn — Siderit: Siderit dikenal sebagai mineral besi karbonat \( \mathrm{FeCO_3}\), jadi tidak tepat untuk Zn.
(4) Al — Rutile: Rutile adalah \( \mathrm{TiO_2}\) (titanium dioksida), sehingga bukan mineral Al.
Kesimpulan: Yang tepat hanya (2) dan (3), yaitu pilihan C. Pasangan lain memuat minimal satu data yang keliru, sehingga gugur.
Soal 40. Perhatikan persamaan reaksi inti berikut!
\( \, ^{235}_{92}\mathrm{U} + \, ^A_Z\mathrm{Z} \rightarrow \, ^{247}_{99}\mathrm{Es} + 2\,^{1}_{0}\mathrm{n} \)
Nuklida \( \mathrm{Z}\) yang ditembakkan pada persamaan reaksi tersebut adalah ….
A. \( \, ^{12}_{6}\mathrm{C}\)
B. \( \, ^{14}_{7}\mathrm{N}\)
C. \( \, ^{16}_{8}\mathrm{O}\)
D. \( \, ^{18}_{9}\mathrm{F}\)
E. \( \, ^{21}_{10}\mathrm{Ne}\)
Jawaban dan Analisa
Jawaban: B.
Prinsip: Pada reaksi inti, jumlah nomor massa \(A\) dan nomor atom \(Z\) harus kekal (konservasi). Nilai negatif tidak mungkin, jadi \(A \gt 0\) dan \(Z \gt 0\); jika hasil perhitungan memberi \(A \lt 0\) maka pasti salah membaca reaksi.
1) Kekekalan nomor massa:
\(235 + A = 247 + 2 \times 1\)
\(235 + A = 249\)
\(A = 14\)
2) Kekekalan nomor atom:
\(92 + Z = 99 + 2 \times 0\)
\(92 + Z = 99\)
\(Z = 7\)
Jadi nuklida penembak: \( \, ^{14}_{7}\mathrm{N}\), yaitu pilihan B.
Analisis opsi:
A punya \(Z=6\) (kurang), C punya \(Z=8\) (lebih), D punya \(Z=9\), E punya \(Z=10\). Hanya B yang memenuhi sekaligus \(A=14\) dan \(Z=7\).