PANDUAN UNAS KIMIA 2010 SKL-2

SKL-2 STOIKIOMETRI

Menerapkan hukum-hukum dasar kimia untuk memecahkan masalah dalam perhitungan kimia.
a. Menyelesaikan perhitungan kimia yang berkaitan dengan hukum dasar kimia
b. Menganalisis persamaan reaksi kimia
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------

SKL ini meliputi 5 hukum dasar kimia, yaitu 3 hukum pertama tentang massa, hukum kekekalan massa dari Lavoisier; hukum perbandingan tetap Proust dan hukum perbandingan berganda Dalton. Dua hukum berikutnya menyangkut volum gas, yaitu hukum perbandingan volum Gay Lussac dan hipotesis Avogadro yang menjelaskan hukum Gay Lussac tentang hubungan jumlah molekul gas dengan volumnya pada pengukuran suhu dan tekanan yang sama.

Pada analisis persamaan reaksi kimia, secara kuantitatif Anda diharapkan mampu menghubungkan jumlah pereaksi dan hasil reaksi, baik mengenai massa zat maupun volum gas. Konsep yang terakhir ini dikenal sebagai stoikiometri. Hukum Avogadro tentang mol sangat berperanan dalam pemecahan masalah ini. Nah, kerjakan dengan cermat latihan berikut ini.

1. Jika 2,4 gram pita magnesium dibakar di udara, terjadi abu putih. Setelah abu tersebut ditimbang, massanya 4 gram. Sebanyak 1,3 gram seng direaksikan dengan asam klorida berlebihan, menghasilkan gas H2. Ar Zn = 65.
a. Pada saat magnesium dibakar, bereaksi dengan ... dari udara
b. Setelah bereaksi, terbentuklah senyawa ....
c. Reaksi pembakaran di atas memenuhi hukum ....
d. Massa zat hasil reaksi lebih besar, karena ....
e. Massa sebelum reaksi adalah ....



2. Jika 5,6 gram besi dicampur dengan 4 gram belerang, terdapat sisa belerang dan terjadi senyawa besi sulfida sebanyak 8,8 gram.
a. Reaksi di atas memenuhi hukum ... dan hukum ....
b. Belerang tidak bereaksi semua karena ...; massa belerang yang tidak bereaksi ... gram.
c. Besi sulfida yang terjadi 8,8 gram karena ....
d. Massa sesudah reaksi adalah ... gram
e. Perbandingan massa besi dibanding massa belerang adalah ....
f. Jika massa besi 11,2 gram, maka massa belerang yang diperlukan adalah ... gram.

3. Dua senyawa NO dan NO2, massa NO = 30 g dan massa NO2 = 46 g. Massa N dalam kedua senyawa 14 g.
a. Massa oksigen dalam NO = ….
b. Massa oksigen dalam NO2 = ….
c. Perbandingan massa oksigen dalam NO : NO2 = ….
d. Kejadian di atas memenuhi hukum …

4. Seorang kimiawan melakukan percobaan dengan membakar gas hidrogen dengan gas klor dalam volum yang sama pada temperatur tertentu, dihasilkan gas hydrogen klorida.
a. Beliau membuat pernyataan yang mengacu pada hukum ….
b. V H2 : V Cl2 : V HCl = ….
c. Jika volum H2(g) = 100 cm3, maka volum HCl(g) = ….

5. Sebanyak 100 cm3 H2(g) dicampur dengan 200 cm3 I2(g) pada (T, P) tertentu.

a. Gas yang tersisa adalah …. Volum gas itu = …. (T, P)

b. Gas HI yang terbentuk = ….

c. Volum gas setelah reaksi = …. (T, P)

6. Suatu senyawa hidrokarbon CxHy(g) sebanyak 2 dm3 (T, P) terbakar sempurna dengan 5 dm3 gas oksigen, membentuk 4 dm3 gas CO2.

a. Persamaan reaksi di atas adalah ….

b. Volum H2O(g) = ….

c. Perbandingan volum gas-gas yang terlibat dalam reaksi adalah ….

d. Rumus kimia CxHy adalah ….

7. Sejumlah gas N2 dicampur dengan gas H2 membentuk gas NH3 pada T dan P tertentu, Jika volum kedua gas yang dicampur sama, maka gas NH3 yang terbentuk = 2.1020 molekul.

a. Volum gas-gas N2 : H2 : NH3 = ….

b. Jumlah molekul N2 : H2 : NH3 = ….

8. Sebanyak 1,3 gram seng (Ar = 65) direaksikan dengan asam klorida menghasilkan gas hidrogen.

a. Persamaan reaksi setara adalah ....

b. Jumlah mol seng = ....

c. Jumlah mol gas hidrogen = ....

d. Gas hidrogen yang dihasilkan pada STP = ....

e. Jika pada (T,P) sama 1 L gas N2 = 1 gram, maka volum gas H2 = ....

PENJELASAN SKL-8 KIMIA SMA/MA 2010 Bagian VII

SKL-8

Memahami karakteristik unsur-unsur penting, terdapatnya di alam, pembuatan dan kegunaanya.

Konsep 3

Mendeskripsikan cara memperoleh unsur dan kegunaannya.

Anda diharapkan mampu mendeskripsikan cara memperoleh unsur-unsur penting dalam kehidupan dan kegunaannya. Unsur-unsur penting ini meliputi logam Na, Mg, Al, Fe, dan Cu; non logam Si, N, S, dan Cl.

Na, Mg, Al diperoleh melalui elektrolisis, karena logam-logam ini tergolong aktif, mudah teroksidasi, sehingga kationnya cukup stabil, sulit diubah menjadi logam. Elektrolisis adalah suatu reaksi paksaan. Dengan arus listrik, kation tsb. dipaksa untuk menangkap elektron, tereduksi menjadi logamnya. Mengapa elektrolisis ini menggunakan lelehan, tidak larutan? Di atas telah dibahas bahwa logam ini mudah teroksidasi, jadi sebaliknya ionnya sukar mengalami reduksi. Dalam larutan, Eo reduksi H2O lebih besar dari Eo reduksi Na+, Mg2+ dan Al3+; sehingga di katoda yang mengalami reduksi adalah air.

Elektrolisis NaCl(l) dengan elektroda grafit, diperlukan CaCl2 untuk menurunkan titik leleh NaCl(s) karena titik lelehnya relatif tinggi.

Elektrolisis MgCl2(l) juga menggunakan CaCl2 sebagai penurun titik leleh. Elektrodanya juga inert, biasanya grafit.

Al diperoleh dari elektrolisis bijih bauksit, Al2O3.2H2O. Mula-mula bauksit kotor dibersihkan atau dimurnikan terlebih dahulu. Setelah Al2O3 murni, kemudian di elektrolisis menggunakan elektroda grafit. Karena titik leleh Al2O3 sangat tinggi, maka ditambahkan kriolit, Na3AlF6. Dalam kriolit, Al2O3 membentuk larutan elektrolit.

2 Al2O3 --> 4 Al3+ + 6 O2-
K (-) 4 Al3+ + 12e --> 4 Al
A (+) 6 O2- --> 3 O2(g) + 12e
----------------------------------------
2 Al2O3 --> 4 Al + 3 O2(g)

O2(g) yang terbentuk di anoda, sebelum keluar sebagai gas, sebagian bereaksi dengan elektroda grafit,

C(s) + O2(g) --> CO2(g)

Maka secara periodik anoda harus diganti karena keropos.

Pengolahan besi dari bijihnya, Fe2O3 menggunakan tanur tinggi melalui 5 tahap reaksi. Dua tahap pertama untuk pembentukan reduktor CO dari kokas, C. Tahap ini berada di dasar tanur, merupakan tahap paling panas. Setelah CO terbentuk, bijih besi mulai mengalami reduksi. Proses reduksi ini ada 3 tahap.

C(s) + O2(g) --> CO2(g)

CO2(g) + O2(g) --> CO(g)

Fe2O3 + (o) --> Fe3O4 +CO2(g} (Fe3O4 = Fe2O3.FeO}

Fe3O4 + CO(g) --> FeO + CO2(g)

FeO + CO(g) --> Fe + CO(s)

Selanjutnya besi diolah menjadi baja, yaitu suatu logam campur atau paduan logam. Hal ini dilakukan karena besi mudah berkarat. Paduan logam (aliasi) adalah salah satu cara untuk menghindari terjadinya korosi.

Lain halnya dengan pengolahan tembaga dari bijihnya. Walaupun nantinya dilakukan reduksi, namun bijih tembaga tidak langsung direduksi seperti bijih besi. Penyebabnya adalah bijih tembaga merupakan suatu sulfida, CuFeS2. Bijih tembaga ini harus dipanggang dahulu, untuk mengusir belerangnya. Pada pemanggangan, belerang mengalami oksidasi. Hasil tembaga kemudian dimurnikan, karena Cu tergolong logam mulia. Pada pemurnian Cu, Cu kotor dipasang di anoda sedang Cu murni kita peroleh di katoda.

Asam sulfat diproduksi melalui proses kontak sbb.

S8(s) + O2(g) --> SO2(g)
SO2(g) + O2(g) <--> SO3(g) (V2O5 sebagai katalis)
2SO3(g) + H2O(l) --> H2SO4.SO3 (aq) --> H2S2O7(aq)
H2S2O7(aq) + H2O(l)--> 2H2SO4(aq)

Silikon dibuat melalui reduksi SiO2 yang banyak terdapat di alam sebagai pasir.

Nitrogen diperoleh dari penyulingan bertingkat udara cair. Udara dimampatkan hingga cair, kemudian disuling. Dari penyulingan ini diperoleh juga oksigen.

Klor dibuat secara besar melalui elektrolisis NaCl(aq) dengan penyekat untuk menghindari terjadinya reaksi klor dengan NaOH(aq).

Kegunaan

Contoh kegunaan senyawa Na, NaCl garam dapur; NaIO3 sebagai campuran garam beryodium; NaOCl bahan pemutih pakaian; NaOH soda api, a.l. sebagai bahan baku pembuatan sabun; NaHCO3 soda kue, juga untuk minuman; Na2CO3 soda a.l. untuk melunakkan kesadahan tetap; NaBr obat penenang.

Senyawa Mg cukup banyak kegunaannya, sebagai contoh untuk obat maag, batu tahan api, untuk logam korban dalam perlindungan katodik besi.

Senyawa Ca, Ca(OCl)2 kaporit untuk membunuh hama; CaO kapur tohor/gamping sebagai bahan bangunan; kalsium juga dikonsumsi dalam bentuk tablet, dicampurkan ke susu bubuk, CaSO4 gips; Ca3(PO4)2 sebagai tulang; CaCO3 sebagai marmer atau batu pualam untuk perabotan, serbuk kapur untuk kapur tulis.

Karena sifatnya, aluminium benar-benar sangat berperanan dalam hidup kita. Dari alat-alat rumah tangga dengan Al sebagai batangan/lempengan, sampai dapat dibuat menjadi aluminium foil.

Besi sebagai baja banyak sekali kegunaannya, alat-alat rumah tangga sampai dengan kerangka bangunan.

Tembaga juga banyak peranannya, banyak benda dari Cu, perhiasan, koin.

Si untuk diode karena bersifat semikonduktor, N untuk amoniak, NH3 bahan dasar obat keriting rambut dan pupuk.

Asam sulfat sangat besar peranannya, khususnya dalam industri. Suatu negara dikatakan industri kimianya sangat maju apabila konsumsi terhadap asam sulfat sangat besar. Mengapa demikian? Setiap industri kimia selalu memerlukan asam sulfat. Asam sulfat banyak digunakan sebagai pelarut dan oksidator. Asam ini bersifat dehidrator, digunakan dalam reaksi-reaksi senyawa karbon. Dalam kimia analisis juga diperlukan.

Kegunaan senyawa halogen cukup banyak, seperti senyawa-senyawa CFC, CCl4, CHCl3, kaporit, kapur klor, NaOCl, NaCl, NaBr, senyawa-senyawa organoklor dan masih banyak lagi yang lain. Dari kegunaan zat-zat tersebut, perhatikan kegunaan yang terpenting saja.

PENJELASAN SKL-8 KIMIA SMA/MA 2010 Bagian VI

SKL-8

Memahami karakteristik unsur-unsur penting, terdapatnya di alam, pembuatan dan kegunaanya.

Konsep 2

Mendeskripsikan sifat unsur golongan tertentu.

6. Unsur-unsur transisi perioda 4: Sc-21 s.d. Zn-30

Hampir semua unsur ini sifatnya ditentukan oleh elektron dalam orbital d yang belum penuh.

Konfigurasi elektron valensi dan no. golongan tradisional (IUPAC)

Sc-21; 4s1; IIIB (3)

Ti-22; 4s2; IVB (4)

V-23; 4s2 3d1; VB (5)

Cr-24; 4s1 3d5; VIB (6)

Mn-25; 4s2 3d5; VIIB (7)

Fe-26; 4s2 3d6; VIIIB (8)

Co-27; 4s2 3d7; VIIIB (9)

Ni-28; 4s2 3d8; VIIIB (10)

Cu-29; 4s1 3d10; IB (11)

Zn-30; 4s2 3d10; IIB (12)

Tampak bahwa orbital 3d tidak pernah terisi 4 atau 9. Cr-24 dan Cu-29 lebih stabil dalam keadaan setengah penuh. No. golongan menurut IUPAC berdasarkan jumlah elektron valensi, sedang golongan tradisional mengacu pada sifat kimia unsur. Jumlah golongan IUPAC 18. sedang tradisional 8 gol. A dan 8 gol. B, karena pada golongan VIIIB terdapat triad logam, yaitu FeCoNi yang kemiripan sifatnya lebih besar dibanding unsur lainnya.

Dari penelitian diperoleh data bahwa titik leleh logam-logam di atas lebih tinggi dibanding logam golongan utama, kecuali Zn karena elektron 3d-nya penuh.

Ke 10 logam transisi ini memiliki jari-jari yang relatif sama, sehingga energi ionisasi juga relatif sama. Dapat diterangkan bahwa elektron pada orbital 3d-lah penyebabnya. Data itu memberikan arti bahwa elektron pada orbital 3d menglindungi diri terhadap daya tarik inti. Elektron ini kompak satu sama lain, saling berkaitan, seakan terdapat suatu gaya tarik antar elektron dalam orbital 3d. Elektron-elektron ini bergerak kesana kemari setiap saat mengisi orbital kosongnya, sehingga walaupun tingkat energi 3d lebih tinggi dari 4s dan 3d merupakan orbital terluar, namun elektron 4s yang lepas lebih dahulu jika logam tersebut berikatan dengan unsur lain. Ini juga sebagai akibat dari jumlah orbital s = 1, sedang d = 5 dan setingkat.

Bilangan oksidasi ion-ion logam transisi bervariasi, sebagai akibat dari elektron pada orbital 3d yang selalu bergerak. Setelah elektron dalam orbital 4s lepas, kemudian diikuti oleh elektron dalam 3d. Karena elektron dalam orbital 3d dari Zn penuh, maka hanya elektron 4s yang lepas dan membentuk ion Zn2+. Jadi Zn hanya memiliki satu bilangan oksidasi. Selain Zn, Sc juga memiliki satu harga bilangan oksidasi, yaitu 3+ karena elektron valensinya 4s2 dan 3d1. Mn memiliki 7 elektron valensi dan mampu membentuk ion-ion dengan bilangan oksidasi +2, +3, +4, +5, +6, dan +7. Bilangan oksidasi tertinggi juga dimiliki Mn, yaitu +7 sesuai dengan no. golongan. Sedang Fe Co Ni walaupun terletak dalam golongan VIIIB, namun bilangan oksidasinya +2 dan +3.

Senyawa logam transisi umumnya berwarna, kecuali Sc3+ dan Ti4+ yang tidak berwarna karena orbital 3d-nya kosong dan Zn2+ juga tidak berwarna karena orbital 3d-nya penuh. Perbedaan warna di atas disebabkan oleh perbedaan unsur dan bilangan oksidasi, misal Cu2+ biru, warnanya berbeda dengan Fe2+ hijau, dan Fe2+ warnanya berbeda dengan Fe3+ merah coklat. Lain halnya dengan CrO42- dan Cr2O72-. Keduanya memiliki bilangan oksidasi sama yaitu +6, namun strukturnya yang berbeda.

Karena logam transisi umumnya mengadung elektron tunggal, maka bersifat paramagnetik. Cr memiliki jumlah elektron tunggal terbanyak, maka paling paramagnetik. Sedang Zn yang tidak memiliki elektron tunggal karena semua orbitalnya penuh, bersifat diamagnetik.

Logam transisi umumnya dapat membentuk ion kompleks, kation maupun anion. Suatu senyawa garam kompleks dapat mengandung kation kompleks, anion kompleks, atau dua-duanya kompleks. Ion kompleks merupakan suatu ion yang mengandung ion pusat dan atom atau gugus pengeliling yang dikenal sebagai ligan. Misalnya Fe(CN)64-. CN- adalah ligan dan ion pusat Fe memiliki bilangan oksidasi = 2+. Ion ini dinamakan heksa siano ferat(II). Jika ion ini berikatan dengan kation K+ maka rumus garam kompleksnya adalah K4Fe(CN)6 dengan nama kalium heksa siano ferat(II). Apabila ion Fe3+ mengikat ligan netral seperti NH3, maka bilangan oksidasi ion kompleksnya sama dengan ion pusatnya; rumusnya Fe(NH3)63+. Jika ion ini berikatan dengan SO42-, rumus garamnya {Fe(NH3)6}2(SO4)3, namanya heksa siano besi(III) sulfat. Jika ligannya berbeda rumusnya menjadi: {Fe(NH3)4 Cl2}Cl, namanya tetramin dikloro besi(III) klorida.