Contoh Soal dan Pembahasan Sel Volta dan Potensial Sel

Contoh soal dan pembahasan tentang perhitungan potensial standar dan sel volta kimia 12 SMA.

Soal No. 1
Diberikan data beberapa potensial standar sebagai berikut:

(I) Ag⁺ + e → Ag        E° = + 0,80 V
(II) Mg²⁺ + 2e → Mg   E° = − 2,37 V
(III) Cu²⁺ + 2e → Cu   E° = + 0,34 V
(IV) Zn²⁺ + 2e → Zn   E° = − 0,76 V

Tentukan:
a) Potensial sel yang diperoleh jika digunakan elektrode I dan II
b) Potensial sel yang diperoleh jika digunakan elektrode I dan III

Pembahasan
a) Ag⁺ + e → Ag     E° = + 0,80 V
Mg²⁺ + 2e → Mg     E° = − 2,37 V
E°_sel = +0,80 − (−2,37) = +3,17 V

b) Ag⁺ + e → Ag   E° = + 0,80 V
Cu²⁺ + 2e → Cu    E° = + 0,34 V
E°_sel = +0,80 − 0,34 = 0,46 V

Soal No. 2
Diketahui:
Ni²⁺ + 2e → Ni         E° = −0,25 V
Pb²⁺ + 2e → Pb       E° = −0,13 V

Potensial standar sel volta yang terdiri dari elektrode Ni dan Pb adalah...
A. − 0,38 V
B. − 0,12 V
C. + 12 V
D. + 0,25 V
E. + 0,38 V

Pembahasan
E° _sel = E°_reduksi − E°_oksidasi

E° _sel = −0,13 − (−0,25) = +0,12 Volt

Soal No. 3
Dari data potensial elektrode standar berikut:
Cu²⁺ + 2e → Cu      E° = 0,3 V
Ag⁺ + e → Ag        E° = 0,80 V

maka reaksi :
Cu²⁺ + 2Ag⁺ → Cu²⁺ + 2Ag

memiliki potensial sel...
A. 0,06 V
B. 0,46 V
C. 0,57 V
D. 1,14 V
E. 0,80 V

Pembahasan
E° _reaksi = E°_reduksi − E°_oksidasi

E° _reaksi = 0,80 − 0,34 = +0,46 Volt

Soal 4

Mg2+ (aq) + 2e → Mg (s)   Eo = −2,38 volt Al3+ (aq) + 3e → Al (s)      Eo = −1,66 volt

Notasi sel reaksi yang dapat berlangsung adalah....
A. Mg | Mg²⁺ || Al³⁺ | Al
B. Al | Al³⁺ || Mg²⁺ | Mg
C. Mg²⁺ | Mg || Al | AlMg³⁺
D. Al³⁺ | Al || Mg²⁺ | Mg
E. Mg | Mg²⁺ || Al | Al³⁺

Pembahasan
E^o sel dari Mg lebih kecil dari E^o sel Al, sehingga Mg dijadikan sebagai anoda dan Al dijadikan katodanya.

Mg | Mg ²⁺ (mengalami oksidasi)
Al³⁺ | Al (mengalami reduksi)

Soal No. 5
Perhatikan tabel berikut:

Mg2+ (aq) + 2e → Mg (s)   Eo = −2,38 volt Al3+ (aq) + 3e → Al (s)      Eo = −1,66 volt

Harga E^o sel persamaan reaksi tersebut adalah...
A. +4,04 volt
B. +0,76 volt
C. +0,72 volt
D. −0,72 volt
E. −4,04 volt

Pembahasan
E^o sel = − 1,66 − (− 2,38)
E^o sel = − 1,66 + 2,38 = +0,72 volt

Soal Dimensi dan Satuan

Mencari dimensi suatu besaran?
Dimensi dari gaya?
Dimensi dari daya?
Dimensi dari energi?
Dimensi dari impuls?
Dimensi dari momentum?

Dengan asumsi bahwa beberapa rumus belum diketahui pelajar X SMA, kecuali panjang (m), massa (kg), waktu (s), kecepatan (m/s), percepatan (m/s2), luas (m2) dan volume (m3) yang diasumsikan sudah diketahui, berikut penurunan dari beberapa dimensi besaran Fisika sederhana.

Format disini adalah :

Rumus ---> Satuan --> Dimensi

dan ingat :

massa --> kg --> M ( dari Mass kali..!?! & jangan kliru Meter..!!!)

panjang --> m --> L ( dari Length kali...!?! )

waktu --> s --> T ( dari Time kali...!!! )

1) Luas

panjang × lebar → m2 → L2

2) Kecepatan
perpindahan / waktu → (m/s) → L T−1

3) Percepatan
kecepatan / waktu → (m/s) / s = (m/s2) → L T−2

4) Gaya

massa x percepatan--> (kg) (m/s2) --> M L T − 2

5) Momen Gaya

gaya × panjang lengan momen → (kg) (m/s2)(m) = (kg) (m2/s2) → M L2 T−2

6) Massa Jenis

massa / volume --> (kg)/(m3) --> M L−3

7) Energi 

massa x percepatan gravitasi x tinggi --> (kg)(m/s2)(m) --> M L2 T − 2
(Jika diambil dari rumus energi potensial gravitasi)

8) Energi
1/2 × massa × (kecepatan)2 → (kg)(m/s)2 = (kg)(m2 / s2) → M L2 T−2
(Jika diambil dari rumus energi kinetik)

9) Tekanan

gaya/luas ---> (kg)(m/s2)/m2 --> M L −1 T −2

10) Usaha

gaya x perpindahan--> (kg)(m/s2)(m)--> M L2 T −2

11) Momentum

massa x kecepatan --> (kg)(m/s) --> M L T −1

12) Impuls

gaya x selang waktu --> (kg)(m/s2)(s) --> M L T −1

13) Daya

Usaha/waktu --> (kg)(m/s2)(m)/(s) - -> M L 2 T −3

14) Berat

massa x percepatan gravitasi --> (kg)(m/s2) --> M L T −2

15) Berat Jenis

berat/volume --> (kg)(m/s2)/(m3) --> M L −2 T −2

Beberapa besaran memiliki kesamaan dimensi, seperti Usaha dan Energi, juga usaha dan momen gaya (torsi),  Gaya dan Berat, Impuls dan momentum.

Untuk soal yang sedikit lebih rumit biasanya ditampilkan rumusnya, tinggal otak-atik, pindah kanan kiri, atas bawah, masukkan satuannya baru dikonvert ke dimensi.

Sekedar Contoh:

Diberikan formula gaya gravitasi antara dua benda sebagai berikut

dengan F adalah gaya (Newton) m1 dan m2 adalah massa kedua buah benda (kg), r adalah jarak kedua benda (m) dan G adalah suatu konstanta yang akan dicari dimensinya.

Dari rumus diatas setelah dibolak-balik didapatkan bahwa

masukkan satuannya bawa ke kg, m dan s. Untuk satuan gaya lihat daftar diatas, didapat

Contoh berikutnya:

Diberikan persamaan gaya pegas

F = k Δ X

Dimana F adalah gaya pegas (Newton), Δ X adalah pertambahan panjang pegas (meter) dan k adalah konstanta pegas. Dimensi konstanta pegas?



Selengkapnya dimensi untuk 7 besaran pokok sebagai acuan untuk menentukan dimensi besaran-besaran yang lain adalah sebagai berikut:

No	Besaran Pokok	Satuan	Singkatan	Dimensi
1.	panjang	meter	m	L
2	massa	kilogram	kg	M
3.	waktu	sekon	s	T
4.	kuat arus listrik	ampere	A	I
5.	suhu	kelvin	K	θ
6.	jumlah zat	mol	mol	N
7.	intensitas cahaya	kandela	cd	J

Contoh berikut menentukan dimensi suatu besaran yang melibatkan besaran pokok lain disamping besaran yang dimensinya dalam M, L, T saja.

Soal No. 1
Tentukan dimensi dari muatan listrik!

Pembahasan
Di kelas 9 smp dulu telah diketahui bahwa muatan listrik bisa diperoleh dari kuat arus listrik dikalikan waktu, atau

q = I × t

dimana
q = muatan listrik (coulomb)
I = kuat arus listrik (ampere)
t = waktu (s)

sehingga dimensinya adalah:
muatan listrik = kuat arus listrik × waktu = ampere × sekon = I T

Jadi dimensi dari muatan listrik adalah I T atau bisa juga T I, dibalik depan belakang boleh saja.

Soal No. 2
Kalor jenis memiliki satuan J / kg °C. Tentukan dimensi dari kalor jenis!

Pembahasan
Ubah dulu satuan J/kg °C ke satuan SI yaitu menjadi J/kg K. Dimana J adalah joule, kg adalah kilogram dan K adalah kelvin. Kilogram dan kelvinnya telah ada di tabel besaran pokok.

Ada joule disitu yang identik dengan energi, sehingga ambil saja dimensi energi dari contoh bagian atas ( M L2 T−2) untuk kemudian disusun ulang seperti ini:

Lanjut,.. berikutnya bagaimana memeriksa benar tidaknya suatu persamaan yang menghubungkan besaran-besaran tertentu (memeriksa rumus) dengan analisis dimensi atau rumus seperti dua contoh berikut ini:

Soal No. 1
Persamaan berikut menghubungkan besaran-besaran pada gerak suatu benda.

vt = vo + at

dimana vt adalah kecepatan saat t, vo adalah kecepatan awal, a adalah percepatan dan t adalah waktu.
Periksa dengan analisis dimensi benar tidaknya persamaan diatas!

Pembahasan
Dimensi pada ruas kiri:
vt adalah kecepatan → m/s → L/T → LT−1

Dimensi pada ruas kanan:
vo adalah kecepatan → m/s → L/T → LT−1

at adalah percepatan x waktu → m/s2 x s → m/s → L/T → LT−1

Terlihat dimensi ruas kiri sama dengan dimensi pada ruas kanan, sehingga persamaan di atas adalah tepat.

Soal No. 2
Kedudukan suatu benda dinyatakan dalam suatu persamaan

y = At2 + Bt + C

dengan satuan y dalam meter, dan t dalam sekon. A, B dan C adalah konstanta-konstanta. Tentukan satuan dan dimensi dari A, B dan C! (Soal Fisikastudycenter)

Pembahasan
Asumsinya adalah besaran-besaran yang dijumlahkan atau dikurangkan memiliki satuan atau dimensi yang sama dengan hasilnya. Dari persamaan

y = At2 + Bt + C
...meter = ...meter + ...meter + ...meter

Menentukan satuan konstanta A
Hasil kombinasi satuan-satuan pada At2 haruslah meter, masukkan satuan-satuan lain yang telah diketahui dalam hal ini t (waktu) satuannya adalah s (sekon) sehingga
At2 = m
As2 = m
A = m/s2
Dimensi A adalah LT−2

Menentukan satuan konstanta B
Bt juga menghasilkan meter, masukkan satuan lain yang telah diketahui sehingga
Bt = m
Bs = m
B = m/s
Dimensi dari B adalah LT−1

Menentukan satuan konstanta C
C = m
Dimensi C adalah L

Sifat Garam dan Manfaatnya

Jika suatu larutan asam dan basa direaksikan maka akan terbentuk zat baru yang disebut garam. Selain itu reaksi tersebut juga menghasilkan air atau H₂O.

Karena itu reaksi asam basa biasa disebut reaksi penggaraman (karena menghasilkan garam) dan juga reaksi penetralan (karena menghasilkan air yang bersifat netral, kalo garamnya sendiri bisa bersifat netral bisa juga tidak).

Contoh reaksi asam basa yang terkenal adalah:

NaOH + HCl → NaCl + H₂O

NaOH (natrium hidroksida, termasuk kelompok basa) direaksikan dengan HCl (asam klorida, termasuk kelompok asam) menghasilkan NaCl (natrium klorida, termasuk garam, dikenal sebagai garam dapur) dan H₂O (air).

Beberapa hal terkait dengan sifat garam:
1) Garam yang berasal dari asam kuat dan basa kuat disebut garam normal dan sifatnya netral.
2) Garam yang berasal dari asam kuat dan basa lemah disebut garam asam dan sifatnya asam.
3) Garam yang berasal dari asam lemah dan basa kuat disebut garam basa dan sifatnya basa.
4) Larutan garam bersifat elektrolit sehingga dapat menghantarkan arus listrik.

Beberapa contoh garam dan rumusnya:
1) NH₄Cl = amonium klorida
2) NaCl = natrium klorida
3) CaCO₃ = kalsium karbonat
4) K₂CO₃ = kalium karbonat
5) KNO₃ = kalium nitrat
6) Na₃PO₄ = natrium fosfat
7) MgSO₄ = magnesium sulfat (garam Epsom atau garam Inggris)


Manfaat garam dalam kehidupan sehari-hari.
1) NaCl atau garam dapur : untuk penambah rasa makanan, bisa juga digunakan untuk mengawetkan makanan.
2) Na₃PO₄ atau TSP : untuk pupuk dan bahan pembuatan detergen.
3) NH₄Cl atau salmoniak: digunakan sebagai bahan elemen kering atau baterai.
4) CaCO₃ atau kalsit : digunakan sebagai bahan pembuatan cat, bahan penetral tanah pertanian yang terlalu asam.
5) K₂CO₃ atau potas: digunakan sebagai salah satu bahan sabun
6) KNO₃ atau salpeter : digunakan sebagai bahan pupuk.
7) NaHCO₃ atau baking soda: untuk zat aditif pada makanan.
8) Na₂CO₃ atau soda api: digunakan sebagai bahan pembuatan detergen.
9) MgSO₄ atau garam Epsom (garam Inggris) : sebagai obat pencahar atau obat cuci perut.
10) Al₂(SO₄)₃ atau aluminium sulfat : sebagai bahan penjernih air atau pengolahan air air minum
11) NaC₁₇H₃₅COO atau natrium stearat : sebagai komponen utama pembuatan sabun mandi
12) Na₂CO₃ atau natrium karbonat : sebagai soda pencuci

Contoh Soal
Perhatikan 4 larutan berikut ini!



Larutan yang bersifat garam netral ditunjukkan oleh nomor…

A. 1
B. 2
C. 3
D. 4

Pembahasan
Garam netral memiliki pH = 7. Jawaban C.

Contoh Soal dan Pembahasan Gelombang Bunyi

gelombang bunyi, materi fisika SMP Kelas 8 (VIII), tercakup sifat-sifat gelombang dari bunyi diantaranya frekuensi, periode, panjang gelombang, cepat rambat bunyi, resonansi bunyi, perbandingan frekuensi nada juga rumus cepat rambat bunyi di bawah pengaruh suhu.

Soal No. 1
Gelombang bunyi dari suatu sumber memiliki cepat rambat 340 m/s. Jika frekuensi gelombang bunyi adalah 500 Hz, tentukan panjang gelombangnya!

Pembahasan
Data soal:
ν = 340 m/s
f = 500 Hz
λ = ...........

Hubungan panjang gelombang, cepat rambat dan frekuensi gelombang:
λ = ν / f
λ = 340 / 500
λ = 0,68 m

Soal No. 2
Seorang anak mendengar bunyi yang memiliki panjang gelombang sebesar 5 meter. Jika cepat rambat bunyi di udara adalah 340 m/s, tentukan:
a) frekuensi sumber bunyi
b) periode sumber bunyi

Pembahasan
Data soal:
ν = 340 m/s
λ = 5 m
f = .......... Hz
T =.....s

Hubungan panjang gelombang, cepat rambat dan frekuensi gelombang:
f = ν / λ T = 1 / f

a) frekuensi sumber bunyi

f = 340 / 5
f = 68 Hz

b) periode sumber bunyi

T = 1/f = 1/68 sekon = 0,0147 s

Soal No. 3
Sebuah kapal mengukur kedalaman suatu perairan laut dengan menggunakan perangkat suara. Bunyi ditembakkan ke dasar perairan dan 5 detik kemudian bunyi pantul tiba kembali di kapal. Jika cepat rambat bunyi di dalam air adalah 1500 m/s, tentukan kedalaman perairan tersebut!

Pembahasan
Menentukan jarak dua tempat (kedalaman) dengan pantulan bunyi:
S = (ν x t) / 2
S = (1500 x 5) / 2
S = 3750 meter


Soal No. 4
Saat cuaca mendung seorang anak mendengar bunyi guntur 1,5 detik setelah terlihat kilat. Jika cepat rambat bunyi di udara adalah 320 m/s, tentukan jarak sumber petir dari anak tersebut!

Pembahasan
Menentukan jarak dua tempat tanpa pantulan bunyi:
S = ν x t
S = 320 x 1,5
S = 480 m

Soal No. 5
Gelombang bunyi dengan frekuensi 5 kHz merambat diudara yang bersuhu 30°C. Jika cepat rambat bunyi di udara pada suhu 0°C adalah 330 m/s, tentukan:
a) cepat rambat bunyi
b) panjang gelombang bunyi

Pembahasan
Perbedaan cepat rambat bunyi akibat perbedaan / perubahan suhu udara:
ν = ν0 + 0,6 t
ν = 330 + (0,6 x 30)
ν = 348 m/s

Soal No. 6
Bunyi dengan panjang gelombang 1,5 m memiliki kecepatan rambat sebesar 330 m/s. Dapatkah bunyi tersebut didengar oleh telinga manusia normal?

Pembahasan
Mencari frekuensi terlebih dahulu:
f = ν / λ
f = 330 / 1,5
f = 220 Hz
Bunyi dengan frekuensi antara 20 hingga 20000 Hz tergolong audiosonik , bisa didengar oleh manusia.
Selengkapnya :
infrasonik : frekuensi bunyi lebih kecil dari 20 Hz
ultrasonik : frekuensi bunyi lebih besar dari 20000 Hz

Soal No. 7
Resonansi pertama sebuah tabung kolom udara terjadi saat panjang tabung 15 cm. Tentukan:
a) panjang gelombang bunyi
b) panjang kolom udara saat terjadi resonansi kedua
c) panjang kolom udara saat terjadi resonasi ketiga
d) panjang kolom udara saat terjadi resonansi keempat
e) frekuensi bunyi, jika cepat rambat bunyi adalah 340 m/s

Pembahasan
a) panjang gelombang bunyi
Resonansi pertama → L = (1/4) x λ
15 = (1/4) x λ
λ = 4 x 15
λ = 60 cm

b) panjang kolom udara saat terjadi resonansi kedua
Resonansi kedua → L = (3/4) x λ
L = (3/4) x 60 cm
L = 45 cm

c) panjang kolom udara saat terjadi resonasi ketiga
Resonansi ketiga → L = (5/4) x λ
L = (5/4) x 60 cm
L = 75 cm

d) panjang kolom udara saat terjadi resonansi keempat
Resonansi keempat → L = (7/4) x λ
L = (7/4) x 60 cm
L = 105 cm

e) frekuensi bunyi, jika cepat rambat bunyi adalah 339 m/s
λ = 60 cm = 0,6 meter
ν = 339 m/s
f = .......Hz

f = ν / λ
f = 339 / 0,6
f = 565 Hz

Soal No. 8
Tentukan perbandingan frekuensi yang dimiliki oleh dawai A yang panjangnya 100 cm dan dawai B yang panjangnya 50 cm jika kedua dawai terbuat dari bahan yang sama

Pembahasan
fA / fB = LB / LA
fA / fB = 50 / 100
fA : fB = 1: 2

Soal No. 9
Senar I dan senar II memiliki panjang yang sama. Jika luas penampang senar I adalah tiga kali luas penampang senar II, tentukan :
a) perbandingan frekuensi senar I dan senar II, anggap senar memiliki tegangan yang sama
b) frekuensi senar II jika frekuensi senar I adalah 500 Hz

Pembahasan
a) f1 / f2 = A2 / A1
f1 / f2 = A2 / 3A2
f1 : f2 = 1: 3

b) f1 : f2 = 1: 3
f2 = 3 x f1
f2 = 3 x 500
f2 = 1500 Hz

Soal No. 10
Pernyataan-pernyataan berikut ini berkaitan dengan bunyi , sifat-sifat bunyi dan pemanfaatan bunyi:
(1) Termasuk gelombang mekanik
(2) Termasuk gelombang elektromagnetik
(3) termasuk gelombang transversal
(4) Termasuk gelombang longitudinal
(5) Dapat dipantulkan
(6) Dapat dipolarisasikan
(7) Dapat dibiaskan
(8) Dapat merambat di ruang hampa udara
(9) Dapat merambat pada zat padat
(10) Kelajuan bunyi diudara lebih besar dari kelajuan bunyi di dalam air
(11) Digunakan dalam teknologi LASER
(12) Digunakan dalam teknologi SONAR
(13) Digunakan dalam teknologi RADAR
(14) Digunakan dalam teknologi USG
(15) Dapat digunakan untuk mendeteksi cacat pada material logam
(16) Dapat digunakan untuk mengukur jarak dua tempat atau kedalaman laut
(17) Semakin tinggi suhu udara, cepat rambat gelombang bunyi bertambah besar
(18) Resonansi terjadi jika cepat rambat gelombang dua sumber bunyi besarnya sama
(19) Kuat lemah bunyi dipengaruhi oleh amplitudo
(20) Tinggi rendah bunyi / nada dipengaruhi oleh frekuensi bunyi
(21) Lumba-lumba dapat mendengar bunyi yang frekuensinya lebih kecil dari 20 Hz / infrasonik
(22) Bunyi pantul yang datang setelah bunyi asli dinamakan gema
(23) Gaung atau kerdam dapat memperjelas bunyi asli
(24) Semakin panjang suatu senar / dawai frekuensi bunyi yang dihasilkan semakin tinggi
(25) Semakin besar luas penampang senar / dawai frekuensi bunyi yang dihasilkan semakin besar
Manakah sajakah pernyataan yang benar?

Pembahasan
(1) Termasuk gelombang mekanik
Benar, bunyi merambat memerlukan medium, jadi termasuk gelombang mekanik.

(2) Termasuk gelombang elektromagnetik
Salah, gelombang elektromagnetik tidak perlu medium perambatan.

(3) termasuk gelombang transversal
Salah, gelombang transversal arah rambatnya tegak lurus arah getar, sementara gelombang bunyi arah rambat sejajar arah getar.

(4) Termasuk gelombang longitudinal
Benar, gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah rambatnya sejajar arah getar, termasuk juga bunyi.

(5) Dapat dipantulkan
Benar.

(6) Dapat dipolarisasikan
Salah, yang bisa dipolarisasi itu gelombang transversal, sementara bunyi gelombang termasuknya longitudinal

(7) Dapat dibiaskan
Benar.

(8) Dapat merambat di ruang hampa udara
Salah, bunyi tidak dapat merambat di ruang hampa, karena tidak ada medium perambatan

(9) Dapat merambat pada zat padat
Benar, bunyi dapat merambat pada tali, pada besi dan lain-lain dari jenis zat padat.

(10) Kelajuan bunyi diudara lebih besar dari kelajuan bunyi di dalam air
Salah, kelajuan bunyi di udara lebih kecil dari kelajuan bunyi di dalam air. Dalam air sekitar 1400 m/s, di udara sekitar 340 m/s

(11) Digunakan dalam teknologi LASER
Salah.

(12) Digunakan dalam teknologi SONAR
Benar. SONAR = sound navigation and ranging

(13) Digunakan dalam teknologi RADAR
Salah, RADAR (radio detection and ranging) menggunakan GEM (gelombang elektromagnetik)

(14) Digunakan dalam teknologi USG
Benar, USG = ultrasonographi, diantaranya untuk memeriksa jenis kelamin bayi yang masih dalam kandungan.

Soal No. 11
Nada A berfrekuensi 330 Hz dan nada B berfrekuensi 264 Hz. Interval nadanya disebut ...
A. oktaf
B. kuint
C. kuarts
D. terts
(Dari Soal Ebtanas 1995)

Pembahasan
Data soal
fA = 330 Hz
fB = 264 Hz
fA : fB =.....

fA : fB = 330 : 264
fA : fB = 30 : 24 = 5 : 4

Perbandingan 5 : 4 disebut terts

Perbandingan-perbandingan lainnya sebagai berikut:
9 : 8 sekunde
5 : 4 terts
4 : 3 kuart
3 : 2 kuint
5 : 3 sext
15 : 8 septime
2 : 1 oktaf

Soal No. 12
Perbandingan frekuensi nada d dengan nada b adalah 27 : 45. Jika frekuensi nada d 297 Hz, maka frekuensi nada b adalah ...
A. 178,2 Hz
B. 495 Hz
C. 5346 Hz
D. 8065 Hz
(Soal Ebtanas 1996)

Pembahasan
Soal perbandingan nada



Soal No. 13
Pada percobaan tabung resonansi, tinggi kolom udara dalam tabung pada saat sumber bunyi beresonansi pertama 0,19 meter, jadi panjang gelombang sumber bunyi adalah...
A. 0,19 meter
B. 0,38 meter
C. 0,57 meter
D. 0,76 meter
(Soal Ebtanas 1997)

Pembahasan
Resonansi pertama kolom udara
l = 0,19 m
λ =.....



Soal No. 14
Kedalaman laut akan diukur dengan teknik pantulan ultrasonic. Getaran pulsa ultrasonic yang dipancarkan dari kapal, diterima kembali oleh penerima di kapal 4 detik kemudian. Cepat rambat bunyi dalam air laut 1400 ms–1. Kedalaman laut tersebut adalah
A. 350 m
B. 700 m
C. 2.800 m
D. 5.600 m
(Soal Ebtanas 1999)

Pembahasan
Mengukur kedalaman laut dengan bunyi pantul



sehingga



Soal No. 15
Tono berteriak dengan suara keras di hadapan tebing yang tinggi. Tiga detik kemudian terdengar gema yang merupakan bunyi pantul suaranya. Sekiranya cepat rambat bunyi di udara saat itu adalah 340 m/s, maka jarak tebing dari tempat Tono berteriak sekitar….meter.

Perbedaan Jarak dan Perpindahan

Jarak termasuk besaran skalar (besar saja), sementaraperpindahan termasuk besaran vektor (besar dan arah)

Perhatikan ilustrasi berikut untuk membedakan jarak dan perpindahan.
Seekor kelinci bergerak dari titik A menuju titik C melalui suatu lintasan seperti tampak pada gambar di atas.

Jarak tempuh kelinci dari A hingga C adalah lintasan AB ditambah lintasan BC. Sehingga jarak tempuh kelinci adalah 4 m + 3 m = 7 m,
Untuk menghitung perpindahan, posisi awal di A, posisi akhir di C, tarik garis lurus tanpa memperhitungkan lintasan atau jalan yang ditempuh. Dengan menggunakan phytagoras didapat hasil 5 meter.

Perhatikan kasus berikut, kita akan menentukan jarak dan perpindahan mobil seperti pada gambar berikut:

 

Pada contoh diatas jarak tempuh mobil adalah 40 m + 30 m + 30 m = 100 m, sementara perpindahannya adalah 40 m saja, posisi awal di A dan posisi akhirnya di B.

Perbedaan Kelajuan dan Kecepatan

Dilihat dari vektor dan skalar, kelajuan termasuk besaran skalar, sementara kecepatan termasuk besaran vektor.

Kelajuan rata-rata adalah jarak yang ditempuh dibagi selang waktu
Kecepatan rata-rata adalah perpindahan yang terjadi dibagi selang waktu

Untuk membedakan jarak dan perpindahan lihat tutorial sebelumnya (Jarak dan Perpindahan)

Ilustrasi berikut untuk membedakan kelajuan (speed) dan kecepatan (velocity):
Kelajuan rata-rata
Misal waktu yang diperlukan siput menempuh lintasan AB adalah setengah jam, waktu yang diperlukan siput menempuh lintasan BC juga setengah jam, sehingga total waktunya adalah satu jam.

Jarak yang ditempuh siput adalah 4 m + 3 m = 7 m, sehingga kelajuan rata-rata siput adalah:
Jarak : selang waktu = (4 m + 3 m) : (1/2 jam + 1/2 jam) = 7 m : 1 jam = 7 m/jam.
Jika kita ubah menjadi satuan standar m/s maka didapat:
7 m : 1 jam = 7 m : 3600 s = 1,94 x 10−3 m/s

Kecepatan rata-rata
Misal waktu yang diperlukan siput menempuh lintasan AB adalah setengah jam, waktu yang diperlukan siput menempuh lintasan BC juga setengah jam, sehingga total waktunya adalah satu jam. 

Perpindahan siput (dari posisi awal di A posisi akhir di C) adalah 5 m. Perpindahan : selang waktu = 5 m : (1/2 jam + 1/2jam) = 5 m/jam.
>
Jika kita ubah menjadi satuan standar m/s maka didapat:
5 m : 1 jam = 5 m : 3600 s = 1,39 x 10−3 m/s

Contoh Soal dan Pembahasan Stokiometri Reaksi

Contoh soal dan pembahasan tentang stoikiometri reaksi, reaksi setara, menentukan mol,  massa atau volume,pereaksi pembatas,  materi  untuk kelas 10 sma.

Soal No. 1

Diberikan reaksi logam aluminium dan larutan asam klorida sebagai berikut



Jika massa logam aluminium yang bereaksi 8,1 gram tentukan volume gas H₂ yang terbentuk pada keadaan standar!
(Ar Al = 27; H = 1; Cl = 35,5)

Pembahasan
Mol logam aluminium yang bereaksi adalah



Mol H₂ yang terbentuk adalah



Volume H₂ yang terbentuk pada keadaan standar adalah
V = n × 22,4 liter
V = 0,45 × 22,4 liter = 10,08 liter

Soal No. 2
Perhatikan reaksi untuk memperoleh gas amonia berikut



Tentukan volume gas amonia yang dihasilkan jika 33 gram (NH₄) 2SO₄ habis bereaksi dalam keadaan standar!
(Mr (NH₄) 2SO₄ = 132)

Pembahasan
Mol (NH₄) 2SO₄ yang bereaksi adalah



Mol NH₃ yang terbentuk adalah



Volume NH₃ yang terbentuk pada keadaan standar adalah
V = n × 22,4 liter
V = 0,4 × 22,4 liter = 8,96 liter

Soal No. 3
Perhatikan persamaan reaksi berikut!



Apabila 4 gram logam Mg dimasukkan ke dalam 10 mL larutan HCl 2 M, maka volume gas H₂ yang terbentuk dalam keadaan standar adalah...
(Ar Mg = 24; H = 1; Cl = 35,5)
A. 0,224 L
B. 0,448 L
C. 1,904 L
D. 2,240 L
E. 3,808 L
(UN kimia 2012)

Pembahasan
Jumlah mol Mg dan HCl masing-masing adalah



Menentukan reaksi pembatas, apakah Mg ataukah HCl



Jika Mg yang habis, diperlukan HCl sebanyak 0,34 mol, sementara hanya ada 0,02 mol HCl. Maka yang mungkin adalah HCl yang habis, diperlukan 0,01 mol Mg. Sehingga mol H₂ yang terbentuk adalah




Volum H₂ = 0,01 × 22,4 = 0,224 liter

Soal No. 4
Diberikan reaksi kimia sebagai berikut :



Jika dihasilkan 71 gram Cl₂ pada reaksi di atas tentukan:
a) massa H₂O yang terbentuk
b) massa KCl yang diperoleh
c) massa HCl yang diperlukan
d) massa KClO₃ yang diperlukan
(Ar K = 39; Cl = 35,5; O = 16; H = 1)

Pembahasan
Dari data (Ar K = 39; Cl = 35,5; O = 6; H = 1) diperoleh:
Mr KClO₃ = 122,5
Mr H₂O = 18
Mr HCl = 36,5
Mr KCl = 74,5
Mr Cl₂ = 71

Cl₂ yang dihasilkan sebanyak 71 gram berarti jumlah mol Cl₂ adalah:
mol = gram /Mr
mol = 71 / 71 = 1 mol.

Dengan demikian mol-mol lainnya adalah



Sehingga
a) massa H₂O yang terbentuk
massa = mol x Mr = 1 x 18 = 8 gram

b) massa KCl yang diperoleh
massa = mol x Mr = 1/3 x 74,5 = 24,83 gram

c) massa HCl yang diperlukan
massa = mol x Mr = 2 x 36,5 = 73 gram

d) massa KClO₃ yang diperlukan
massa = mol x Mr = 1/3 x 122,5 = 40,83 gram

Soal No. 5
Diberikan reaksi sebagai berikut:
2H₂ (g) + 2NO (g) → 2H₂O + N₂(g)

Jika 0,8 mol H₂ habis bereaksi, tentukan
a) Jumlah mol NO yang bereaksi
b) Jumlah mol H₂O yang dihasilkan
c) Jumlah mol N₂ yang dihasilkan

Pembahasan
a) Jumlah mol NO yang bereaksi
= 2/2 x mol H₂
= 2/2 x 0,8
= 0,8 mol

b) Jumlah mol H₂O yang dihasilkan
= 2/2 x mol H₂
= 2/2 x 0,8
= 0,8 mol

c) Jumlah mol N₂ yang dihasilkan

= 1/2 x mol H₂
= 1/2 x 0,8
= 0,4 mol

Soal No. 6
Perhatikan reaksi berikut
H₂ + CuO → Cu + H₂O

Bila gas hidrogen yang diperlukan pada suhu 0°C dan tekanan 76 cmHg adalah 11,2 liter tentukan massa tembaga (Ar Cu = 63,50) yang dihasilkan pada reaksi di atas

Pembahasan
Mol hidrogen atau H₂ adalah
mol = 11,2 / 22,4 = 0,5 mol

Koefisien Cu sama dengan koefisien H₂, sehingga mol nya juga sama 0,5 mol. Massa Cu yang dihasilkan dengan demikian adalah:
gram = mol x Ar
= 0,5 x 63,5
= 31,74 gram

Soal No. 7
Diberikan reaksi sebagai berikut
H₂S + O₂ → S + H₂O

Jika reaksi di atas menghasilkan sebanyak 320 gram belerang, tentukan volume H₂S yang diperlukan pada STP
(Ar S = 32; H = 1)

Pembahasan
Mol belerang yang terbentuk adalah
mol = gram/Ar
= 320 / 32
= 10 mol

Mol H₂S yang diperlukan = 10 mol juga (Karena koefisien H₂ sama dengan koefisien S)

Sehingga volume H₂S pada STP adalah
V = mol x 22,4 liter
= 10 x 22,4 = 224 liter

Soal No. 8
Perhatikan persamaan reaksi berikut!

Mg _(s) + 2HCl _(aq) → MgCl_{2 (aq)} + H_2 (g)

Apabila 4 gram logam Mg dimasukkan ke dalam 10 mL larutan HCl 2 M, maka volume gas H₂ yang terbentuk dalam keadaan standar adalah....
(Ar Mg = 24; H = 1; Cl = 35,5)
A. 0,224 L
B. 0,448 L
C. 1,904 L
D. 2,240 L
E. 3,808 L

Pembahasan
Jumlah mol Mg
mol = gram/Ar = 4/24 = 1/6 mol

Jumlah mol HCl
mol = M × V
mol = 2 × 10 ×10⁻³ = 0,02

Menentukan pereaksi pembatas
Mg _(s) + 2HCl _(aq) → MgCl_{2 (aq)} + H_2 (g)
Mg → mol Mg/koefisien Mg = 0,167 / 1 = 0,167

HCl → mol HCl /koefisien HCl = 0,02 / 2 = 0,01

Terlihat bahwa perbandingan mol/koefisien dari HCl lebih kecil, sehingga HCl sebagai pembatas

Volume H₂
mol H₂ : mol HCl = 1 : 2
mol H₂ = 1/2 × mol HCl = 1/2 × 0,02 = 0,01

Sehingga Volume H₂ = 0,01 × 22,4 liter = 0,224 liter

Soal No. 9
2 liter gas propana C₃H₈ dibakar sempurna menurut reaksi:
C₃H₈ (g) + 5O₂ (g) → 3CO₂ (g) + 4H₂O (g)

Pada suhu dan tekanan yang sama, volume gas oksigen yang diperlukan sebanyak....
A. 4 L
B. 6 L
C. 8 L
D. 10 L
E. 12 L

Pembahasan
Reaksi gas propana dengan oksigen:
C₃H₈ (g) + 5O₂ (g) → 3CO₂ (g) + 4H₂O (g)

Dari perbandingan koefisien-koefisien gas:


Soal No. 10
5 liter gas propana C₃H₈ dibakar sempurna menurut reaksi:
C₃H₈ (g) + O₂ (g) → CO₂ (g) + H₂O (g)        (reaksi belum setara)

Pada suhu dan tekanan yang sama, volume gas oksigen yang diperlukan sebanyak....
A. 5 L
B. 10 L
C. 15 L
D. 20 L
E. 25 L

Pembahasan
Reaksi gas propana dengan oksigen yang sudah setara:
C₃H₈ (g) + 5O₂ (g) → 3CO₂ (g) + 4H₂O (g)

Dari perbandingan koefisien-koefisien gas:

Soal No. 11
Jika 4,4 gram propana dibakar sempurna menurut reaksi:
C₃H₈ (g) + O₂ (g) → CO₂ (g) + H₂O (l) (belum setara)

maka volum gas karbondioksida yang dihasilkan pada keadaan STP adalah....(Ar C = 12; H = 1)
A. 1,12 liter
B. 2,24 liter
C. 2,75 liter
D. 6,72 liter
E. 7,46 liter

Pembahasan
Reaksi setaranya sbb:
C₃H₈ (g) + 5O₂ (g) → 3CO₂ (g) + 4H₂O (l)

Propana C₃H₈
Mr = 3⋅12 + 1⋅8 = 44
mol  = gram/Mr
= 4,4 / 44
= 0,1 mol

Karbondioksida ( CO₂)  yang dihasilkan:
= (koef CO₂ / koef C₃H₈ ) × mol C₃H₈ × 22,4 liter
= (3/1) × 0,1 × 22,4 liter
= 6,72 liter

Soal No. 12
Sebanyak 8 liter gas propana dibakar dengan gas oksigen seseuai dengan persamaan reaksi
C₃H₈ (g) + 5O₂ (g) → 3CO₂ (g) + 4H₂O (l)

Pada suhu dan tekanan yang sama, volume gas CO2 yang dihasilkan adalah....
A. 24 liter
B. 12 liter
C. 8 liter
D. 6 liter
E. 3 liter
(uan 2003)

Pembahasan
Seperti soal sebelumnya: