PEMBAHASAN TRY OUT OLIMIPIADE SAINS NASIONAL BIDANG KIMIA. Waktu: 240 menit

PEMBAHASAN

TRY OUT OLIMIPIADE SAINS NASIONAL

BIDANG KIMIA

Petunjuk :

1. Isilah Biodata anda dengan lengkap (di lembar Jawaban) Tulis dengan huruf cetak dan jangan disingkat !

2. Soal Teori ini terdiri dari dua bagian: A. 25 soal pilihan Ganda (50 poin) B. 8 Nomor soal essay (140 poin) Total poin (A + B) = 190 poin

3. Waktu yang disediakan: 240 menit.

4. Semua Jawaban harus ditulis di lembar Jawaban yang tersedia 5. Diperkenankan menggunakan kalkulator.

6. Diberikan Tabel periodik Unsur.

7. Anda dapat mulai bekerja bila sudah ada tanda mulai dari pengawas. 8. Anda harus segera berhenti bekerja bila ada tanda berhenti dari Pengawas.

9. Letakkan Jawaban anda di meja sebelah kanan dan segera meninggalkan ruangan. 10. Anda dapat membawa pulang soal ujian.

Tetapan dan rumus berguna

Tetapan Avogadro NA = 6,022x1023 partikel.mol–1

Tetapan gas universal, R

R = 8,314 J.K-1.mol-1 = 8,314 x107 erg. Mol-1.K-1 = 1,987 cal.mol-1.K-1 = 0,082054 L.atm.mol-1.K-1

Tekanan gas 1 atmosfir =760 mm Hg =760 torr

Persamaan gas Ideal PV = nRT

Tekanan Osmosa pada larutan p = c RT

Persamaan Arrhenius exp A

E k A RT    _ _   atau, k = A.e -Ea/RT

Energi Gibbs untuk fasa

terkondensasi pada tekanan p G = pV + tetapan Hubungan antara tetapan

kesetimbangan dan energi Gibbs G

o

= -RT ln K Energi Gibbs pada temperatur

konstan     G H T S

Isotherm reaksi kimia G = G + RT∙ln Q Go

= - nFEo

Persamaan Nernst pada 298K, Q

n E

E  o 0,0592log

Faraday 1 F = 96450 C/mol e-

BAGIAN PILIHAN GANDA (Masing-masing soal 2 poin, Total 50 Poin)

1. Zat berikut yang memiliki volum terbesar pada suhu kamar dan tekanan 1 atm adalah A. 18 gram H2O B. 22 gram CO2 C. 38 gram HF D. 12 gram magnesium E. 46 gram etanol Jawab B

Dalam jumlah mol yang tidak jauh berbeda umumnya volum gas jauh lebih besar dibandingkan volum cairan dan padatan. Dari senyawa-senyawa di atas hanya CO2 yang

berwujud gas pada suhu kamar.

2. Perhatikan manometer raksa berikut ini. Bila tekanan atmosfir adalah 1 atm, berapa tekanan gas dalam syringe?

A. 772 torr B. 761,2 torr C. 760 torr D. 758,8 torr E. 748 torr Jawab E

3. Kelompok senyawa berikut yang sesuai dengan aturan octet adalah A. HCl, SO3, CH3OH

B. BCl3, B2H6, PCl3

C. PCl5, SiO2, SCl2

D. PCl3, NH3, P4O6

E. SO2, CO2, NO2

udara dalam syiringe udara luar 1 torr = 1 mmHg

d = 760 mmHg + 12 mmHg = 748 mmHg

Jawab D

4. Berikut ini senyawa manakah yang mempunyai sudut ikatan sekitar 120º? A. PCl5 B. PCl3 C. ClO3- D. IF3 E. XeF2 Jawab A

5. Hibridisasi C pada CO2 adalah

A. sp B. sp2 C. sp3 D. s E. p Jawab A

Bentuk molekul CO2 adalah linier yang berasal dari hibridisasi sp

6. Spesi berikut yang tidak mungkin bersifat asam adalah A. HCO3 -B. FeCl3 C. BF3 D. Fe3+ E. XeF2 Jawab E

memiliki orbital 3d yang belum kosong sehingga bisa menangkap pasangan elektron. BF3

bersifat asam karena atom B pada BF3 hanya mempunyai enam elektron valensi sehingga

dapat menangkap pasangan elektron lagi.

7. pH dari larutan NaHSO4 10-4 M (pKa1 = ~ dan pKa2 = 2) adalah

A. 3 B. 3,5 C. 4 D. 4,5 E. 5 Jawab C 2 4 4 2 -4 -4 + 2- 2 2 4 2 - -4 4 2 2 6 4 Ka 10 -reaksi -x x x akhir 10 x x [H ][SO ] Ka = 10 [HSO ] 10 -x 10 10 0 10 [ ] HSO H SO awal x x x x x M H pH                    log[H] 4  

8. Kurva titrasi berikut ini adalah titrasi asam lemah dengan basa kuat

Titik mana yang menunjukkan bahwa terjadi hidrolisis?

A. B. C. D. E.

Misal asam lemah (HA) dititrasi dengan basa kuat (NaOH). Pada titik D, asam lemah tepat habis bereaksi dengan NaOH sehingga dalam larutan hanya ada Na+ dan A-. Ion A -merupakan basa konjugasi dari HA sehingga mengalami hidrolisis.

Larutan pada kondisi A hanya mengandung asam lemah

Larutan pada kondisi B dan C mengandung asam lemah dan basa konjugasi (NaA)  buffer Larutan pada kondisi E mengandung sisa basa kuat (NaOH) dan NaA  NaOH basa kuat 9. Asam karboksilat di bawah ini yang memiliki sifat derajat keasaman paling tinggi adalah ?

A. Asam trifloro asetat D. Asam floro asetat

B. Asam asetat E. Asam oksalat

C. Asam kloro asetat

Jawab A

Gugus penarik elektron, misal F, Cl COOH, CHO, NO2, dan lain-lain dapat meningkatkan

kekuatan asam suatu senyawa. Semakin elektronegatif gugus penarik elektron maka semakin besar keasaman. Semakin banyak jumlah gugus penarik elektron maka semakin besar keasaman

10. Dari grafik berikut ini, berapa energi aktifasi pembentukan ozone?

A. 14 kJ D.798 kJ

B. 392 kJ E. Bukan A, B, C atau D

C. 406 kJ

11. Dekomposisi gas PCl5 menjadi gas PCl3 dan gas Cl2 memiliki tetapan laju 2,5 x 10-2 atm det -1

. Berapa waktu paruh reaksi tersebut jika tekanan awal PCl5 sebesar 0.8 atm? A. 8 detik B. 16 detik C. 25 detik D. 27,7 detik E. 30 detik Jawab : B -1 t 0 t 0 0 0 1 2 0 1/2 2

satuan k adalah atm det merupakan orde 0 1

A =A -kt, saat waktu paruh A = 2 1 2 0,8 t 16 detik 2 2 2, 5 10 A A A kt A k        

12. Dua diagram dibawah ini adalah representasi sebagian kecil reaksi order pertama perubahan molekul A menjadi molekul B (A  B):

Jawab C 0 t 0 t t 0 mol awal = A =8

orde 1 lnA =lnA -kt saat t = 1 menit, A =4 1 ln4=ln8-k 1 k=ln 2 saat t = 2 menit 1 A =A exp(-kt)=8 exp(-ln 2) 2 2       13. Jika diketahui 2Cu(s) + S(s)  Cu2S(s) ΔH = - 79,5 kJ S(s) + O2(g)  SO2(g) ΔH = - 297 kJ Cu2S(s) + 2O2(g)  2CuO(s) + SO2(g) ΔH = - 527,5 kJ

Maka ΔH pembentukan standar CuO adalah A. -310 kJ B. -155 kJ C. -75,3 kJ D. 155 kJ E. 310 kJ Jawab B

2

2 2

2 2 2

Dengan hukum Hess

1 1 -79,5kJ ( ) ( ) ( ) H= 39, 75 2 2 2 1 1 1 -(-297kJ) ( ) ( ) ( ) H= 148, 5 2 2 2 2 1 1 ( ) ( ) ( ) ( ) H 2 2 Cu s S s Cu S s kJ SO g S s O g kJ Cu S s O g CuO s SO g              2 -527,5kJ = 263, 75 2 1 ( ) ( ) ( ) H=-155 kJ 2 kJ Cu s O g CuO s                                              

14. Pemanasan Natrium bikarbonat pada suhu 300 0C menghasilkan Natrium Karbonat, uap air, dan gas CO2

2 NaHCO3 (s)  Na2CO3 (s) + H2O (g) + CO2 (g)

Jika tekanan total saat reaksi tersebut mencapai kesetimbangan = 0,8 atm maka nilai Kp reaksi tersebut adalah

A. 0,4 B. 0,8 C. 0,16 D. 0,32 E. 0,64 Jawab C 3 2 3 2 2 2 NaHCO (s) Na CO (s) + H O (g) + CO (g) awal a -reaksi -2x  x x x ---setimbang a-2x x x 2 2 2 2 H O H O x Ptot=P 2 0,8 0, 4 P 0, 4 0, 4 0,16 CO CO P x x x x atm Kp P            

15. Reaksi antara alumunium dengan besi (III) oksida berlangsung pada suhu 1500 0C sebagai berikut

2 Al (s) + Fe2O3 (s)  Al2O3 (s) + 2 Fe (s)

Diketahui ΔH0

f Fe2O3 (s) = -825 kJ/mol, ΔH0f Al2O3 (s) = -1675 kJ/mol, S0f Fe (s)= 28

J/mol K, S0f Al (s) = 28 J/mol K, S0f Fe2O3 (s) = -88 J/mol K dan S0f Al2O3 (s) = -52 J/mol

K. Berapa ΔG0 reaksi tersebut?

C. -850 kJ/mol D. -904 kJ/mol E. -914 kJ/mol Jawab A 2 3 2 3 0 0 0 f 2 3 f 2 3 0 0 0 0 0 f 2 3 f f 2 3 f 0 0 0 2 Al (s) + Fe O (s) Al O (s) + 2 Fe (s) H = H Al O (s)- H O (s)=-1675-(-825)=-850kJ/mol =S Al O (s)+2 S Fe (s)-[S O (s)+2 S Al (s)]=-52+(2 28)-[-88+(2 28)]=36J/molK H Fe S Fe G T S         

     850kJ mol/ 1773K(0, 036kJ molK/ ) 786kJ mol/

16. Campuran dua senyawa berikut yang paling mendekati campuran ideal (sesuai dengan hukum Raoult) adalah

A. Air dan etanol B. Air dan heksana C. Air dan kloroform D. Heksana dan heptana E. Kloroform dan etanol Jawab D

Campuran ideal adalah campuran yang tidak mengalami perubahan kekuatan interaksi antar molekul sebelum maupun setelah terbentuk campuran. Umumnya campuran ideal terbentuk jika kedua cairan yang dicampurkan bersifat nonpolar.

17. Fraksi mol aseton pada fasa uap dalam campuran antara 29 g aseton (P0 = 325 torr) dan 46 g etanol (P0 = 250 torr) adalah ... (anggap campuran tersebut memenuhi hukum Roult) A. 0,33 B. 0,39 C. 0,67 D. 0,61 E. 0,75 Jawab B

etanol

tan

29g 46g

mol aseton = 0, 5 mol etanol= 1

58g/mol 46g/mol 0, 5 1 0, 33 X 0, 67 0, 5 1 1 0, 5 (325 0, 33) (250 0, 67) 275,8 torr 325 0, 33 0, 39 275,8 aseton tot aseton Pe ol uap aseton aseton tot mol mol X P P P P X P                   

18. Perhatikan sel volta berikut

2 2 0 | 0 | 1, 36 V 0, 28 V Cl Cl Ni Ni E E     

Pernyataan berikut yang tidak benarr adalah …

A. Na+ bergerak ke gelas B B. Ni bertidak sebagai katoda C. Elektron mengalir dari Ni ke Pt

D. Potensial sel standar reaksi tersebut 1,64 volt

E. Potensial sel terus berkurang selama reaksi berlangsung Jawab : B

2+

2

2+

-2

0 0 0

sel katoda anoda

anoda Ni(s) Ni (aq)+2e katoda Cl (g)+2e 2 ( )

Ni(s) + Cl (g) Ni (aq) + 2Cl (aq) E =E -E =1,36-(-0,28)=1,64 volt Menurut hukum Nest potensi

Cl aq total                        2 2+ - 2 0 sel sel Cl

al sel akan terus berkurang seiring berkurangnya konsentrasi pereaksi dan penambahan produk

RT [Ni ][Cl ] E = E - ln

2F P

Selama reaksi anoda menjadi kelebihan muatan positif akibat penambahan io 2+

-+

-n Ni sedangkan katoda menjadi semakin negatif akibat penambahan ion Cl .

Agar netral, ion Na bergerak ke katoda (gelas B) dan Cl ke anoda (gelas A) 19. Diketahui potensial reduksi beberapa spesi Cl sebagai berikut

ClO3- (aq) + 6 H+ (aq) + 5e  ½ Cl2 (g) + 6 H2O

3 2 0 | 1, 47 V ClO Cl E   2 Cl-(g) + 2e  Cl2 (g) 2 0 | 1,36 V Cl Cl E  

Berapa potensial reduksi reaksi berikut :

ClO3- (aq) + 6 H+ (aq) + 6e  Cl- (g) + 6 H2O

A. 1,45 V B. 1,42 V C. 2,83 V D. 0,11 V E. -0,11 V Jawab A - + 0 0 3 2 2 1 1 - 0 0 2 2 2

ClO (aq) + 6 H (aq) + 5e ½ Cl (g) + 6 H O G 5 1, 47 1 Cl (g) + e Cl (aq) G 1 1, 36 2 nFE F nFE F                                                 - + - 0 0 0 3 2 3 3 3 0 3

ClO (aq) + 6 H (aq) + 6e Cl (g) + 6 H O G = = 6 = 5 1, 47 1 1, 36 7,35+1,36 = =1,45 6 nFE FE F F E                

E. 1 M HCl Jawab E

Korosi merupakan proses oksidasi logam (utamanya besi) yang tidak diinginkan. Syarat terjadinya korosi adalah kontak dengan oksidator (oksigen, ion H+, dan sebagainya) dan adanya medium (air). Korosi paling mudah terjadi pada larutan yang bersifat asam karena ion H+ dapat bereaksi langsung dengan logam menghasilkan ion logam dan gas H2.

21. Senyawa berikut yang tidak dapat bereaksi dengan benzena adalah A. CH3Cl/ZnCl2 B. HNO3 pekat C. H2SO4 pekat D. Cl2/AlCl3 E. HCl/FeCl3 Jawab E

Karbokation dapat distabilkan oleh konjugasi oleh gugus pendorong elektron (alkil) dan resonansi ikatan rangkap. Efek resonansi lebih besar pengaruhnya dibandingkan efek konjugasi karena lebih efektif menyebarkan muatan positif karbokation

23. Asam asetat tidak dapat dibuat dari hidrolisis senyawa A. Asetil klorida

B. Anhidrida asam asetat C. Asetaldehid

D. Asetonitril E. Metil asetat

Jawab C

Asam karboksilat dapat dibuat dari hidrolisis senyawa derivat karboksilat, yaitu :

 Asil halida

 Anhidrida asam karboksilat

 Ester

 Amida

 nitril

24. Ozonolisis reduktif 1-propena akan menghasilkan A. Etanal dan metanal

B. Etanal dan metanol C. Etanal dan asam format

Jawab A

25. Senyawa X pada reaksi berikut adalah

Jawab A

Asil halida + asam karboksilat  anhidrida karboksilat Gugus –OH pada fenol tidak dapat disubtitusi oleh halida

BAGIAN ESSAY (TOTAL 150 poin)

Soal 1 Struktur tetrahedral ( 15 poin)

Bentuk molekul tetrahedral sangat dominan di alam. Sebagian besar senyawa karbon di alam memiliki bentuk tetrahedral. Tetrahedral terbentuk dari hibridisasi sp3. Contoh paling sederhana molekul yang memiliki bentuk tetrahedral adalah metana (CH4).

a. Jelaskan proses hibridisasi satu orbital 2s dan tiga orbital 2p pada C dalam senyawa CH4.

(3 poin) 2 2 ____ ____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ C = [He]2s 2p C [He] C [He] 2s 2p 2s 2p konfigurasi 

 

   

Secara matematika struktur tetrahedral dapat diilustrasikan sebagai sebuah kubus dimana dua atom hidrogen berada di titik sudut permukaan bagian atas, dua atom hidrogen di titik sudut permukaan bagian bawah, dan satu atom karbon di tengah kubus.

b. Anggap panjang sisi kubus tersebut = a maka buktikan sudut ikatan H-C-H = 109,50.

(petunjuk : gunakan aturan cosinus) (3 poin)

Ka Karbon Hidrogen a 3 2 a 3 2 

2 2 2 0 ( 2) ( 3) ( 3) 2 ( 3)( 3) cos 2 2 2 2 cos 0, 333333 109, 5 a a a a a          

Jarak antara inti atom karbon dan hidrogen pada metana sekitar 108,70 pm.

c. Tentukan jarak antar inti atom hidrogen pada metana (3 poin) a

jarak antar inti atom H dengan C = 108,7 pm = 3 maka a = 125,5 pm 2

maka jarak antar inti atom H = a 2177.5 pm

Jika tiga atom hidrogen pada metana dihubungkan maka akan terbentuk sebuah segitiga sama sisi

d. Berapa luas segitiga tersebut. (3 poin)

1( 2)( 2) sin 600 1,36 104 2 1,36 Å2 2

luas a a   pm 

Bentuk tetrahedral metana merupakan bentuk limas dengan segitiga tersebut sebagai alas. Jarak atom hidrogen di puncak limas ke alas segitiga sebesar satu setengah kali jarak antara inti atom karbon dan hidrogen

e. Tentukan volum metana tersebut (volum limas = ⅓ x luas alas x tinggi)

( 3 poin)

4 2 5 3 3

3

tinggi limas = jarak antara inti atom C dengan H = 108,7 pm=163,05 pm 2

1

maka volum limas = 1,36 10 163, 05pm = 7,39 10 pm 0, 739 Å

3 pm       0 60 a 2 a 2 a 2 600

Soal 2 Karbondioksida dan pembentukan stalagtit-stalagmit (15 poin)

Stalagtit adalah batu kapur yang tumbuh dari bagian atas goa menuju ke dasar goa, sedangkan stalagmit tumbuh menjulang dari dasar goa ke atas. Stalagtit dan stalagmit yang sering kita jumpai di goa-goa berasal dari senyawa CaCO3 dengan

persamaan reaksi :

Ca(HCO3)2 (l)  CaCO3 (s) + H2O (l) + CO2 (g)

Ca(HCO3)2 berasal dari reaksi antara batu kapur di tanah

dengan air hujan atau sungai yang mengandung asam karbonat. CO2 (aq) + H2O (l)  H2CO3 (aq) K = 10-2

H2CO3 (aq)  H+ (aq) + HCO3- (aq) Ka1 = 10-3

HCO3- (aq)  H+ (aq) + CO32- (aq) Ka2 = 2 x 10-9

CaCO3 (s)  Ca2+ (aq) + CO32- (aq) Ksp = 5 x 10-10

Senyawa ini merembes ke tanah kemudian menetes ke dasar goa dan terurai menjadi CaCO3,

H2O dan CO2. Larutan Ca(HCO3)2 terus menetes dan mengakibatkan penumpukan endapan

CaCO3. Nah, penumpukan CaCO3 inilah yang nantinya tumbuh sebagai stalagmit. Sedangkan

stalagtit muncul karena Ca(HCO3)2 sudah terurai terlebih dahulu sebelum menetes ke dasar goa

sehingga terjadi penumpukan CaCO3 di atap goa.

a. Jika kadar CO2 terlarut jenuh dalam udara = 0,5 M maka berapa pH air hujan yang dijenuhi

CO2 tersebut? (5 poin) 2 1 2 2 2 3 + -2 3 3 1 + 2 2

maka ionisasi kedua diabaikan ( ) + H O(l) H CO (aq) K H CO ( ) H (aq) + HCO (aq) Ka

( ) + H O(l) H (a Ka Ka CO aq aq CO aq                                        -3 1 -2 -3 -5 -5 -3 CO

q) + HCO (aq) Ktot =K Ka Ktot = 10 10 =10

[H+]= Ktot C = 10 0.5=2.2 10

 

b. Tentukan tetapan kesetimbangan antara gas CO2 dalam air hujan dan batu kapur yang

menghasilkan Ca(HCO3)2 berikut

CaCO3 (s) + H2O (l) + CO2 (aq)  Ca(HCO3)2 (aq) (5 poin)

2 2 3 3 2- + -3 3 2 2 2 2 3 + -2 3 3 ( ) ( ) ( ) Ksp 1 CO (aq) + H (aq) HCO (aq)

Ka ( ) ( ) ( ) K H CO (aq) H (aq) + HCO (aq)

CaCO s Ca aq CO aq CO aq H O l H CO aq  _       ₁ 2 1 6 3 2 2 3 2 Ka Ksp K ( ) ( ) ( ) ( ) 2 ( ) Ktot= Ka 2.5 10 CaCO s H O l CO aq Ca aq HCO aq Ka                                     

c. Berapa konsentrasi Ca(HCO3)2 dalam air rembesan saat air hujan mengandung CO2 jenuh.

(5 poin) 3 2 2+ -Ca(HCO ) 3 2 6 -4 3 2

C maka [Ca ]=x dan [HCO ]=2x

[ ][ ] 2 2,5 10 sehingga x = 8 10 M [ ] 0,5 jika x Ca HCO x x Ktot CO          

Soal 3 Pemurnian Logam Nikel (23 poin)

Logam Nikel murni dalam industri umumnya dibuat berdasarkan proses mond. Dalam proses ini, nikel dipanaskan dalam aliran karbon monoksida untuk membentuk senyawa kompleks mudah menguap Ni(CO)4 pada suhu 40 C. Uap Ni(CO)4 kemudian didekomposisikan pada

suhu 250 C menghasilkan nikel murni.

a. Tuliskan reaksi pembentukan dan dekomposisi Ni(CO)4 lengkap dengan wujud pereaksi

dan hasil reaksinya. (4 poin)

4 4 4 4 pembentukan Ni(CO) Ni(s) + 4 CO (g) Ni(CO) ( ) dekomposisi Ni(CO) Ni(CO) ( ) Ni(s) + 4 CO (g) g g  

b. Tentukan bilangan koordinasi, geometri dan hibridisasi atom pusat dalam kompleks

Ni(CO)4. (5 poin)

Hibridisasi : sp3

Bentuk geometri : tetrahedral Dari data-data termodinamika Ni, CO dan Ni(CO)4 berikut

Zat Ni(s) CO(g) Ni(CO)4(g)

Hf°(kJ/mol) 0 -110,52 -602,9

S298°(J/K/mol) 29,87 197,56 410,6

c. Tentukan G dan K untuk reaksi pembentukan Ni(CO)4. Dengan demikian tunjukkan

bahwa memang pada 40 C terbentuk Ni(CO)4. (5 poin)

4 4 0 0 0 4 0 0 0 0 4 0 0 0 0 pembentukan Ni(CO) Ni(s) + 4 CO (g) Ni(CO) ( ) Ni(CO) ( ) 4 CO( ) 160,8 / Ni(CO) ( ) (4 CO( ) Ni( )) 409, 5 / pada suhu 40 C = 313 K maka

160,8 / (313 0 f f g H H g H g kJ mol S S g S g S s J molK G H T S kJ mol K                         0 5 , 4095 / ) 32, 6 / ln 8, 314 313ln 32600 2, 76 10 kJ molK kJ mol G RT K K K            

d. Tentukan suhu dimana Ni(CO)4 tepat mulai terdekomposisi (2 poin)

0

0

0 0

saat mulai terdekomposisi maka 0 160,8 / 392, 7 K = 119,7 C 0, 4095 / G H kJ mol T S kJ molK         

e. Berapa tetapan K reaksi pembentukan Ni(CO)4 pada suhu 250 0C

(3 poin) 0 0 0 0 0 0 6 pada suhu 250 C = 523 K maka

160,8 / (523 0, 4095 / ) 53, 37 / ln

53370 /

exp( ) exp( ) 4, 67 10

8, 314 / 523

G H T S kJ mol K kJ molK kJ mol

G RT K G J mol K RT J molK K                      

Gas Karbon monoksida (CO), dapat diperoleh melalui reduksi gas karbon dioksida (CO2)

dengan grafit (C) berlebih :

CO2(g) + C(s)  2CO(g)

Untuk reaksi pada 1500 C, nilai tetapan kesetimbangan dengan tekanan total 0,1 atm adalah Kp = 2,0.

f. Hitunglah tekanan parsial CO dalam keadaan kesetimbangan (4 poin)

2 2 CO CO CO (g) + C(s) 2 CO (g) awal a b -reaksi -x -x 2x akhir a-x b-x 2x Ptot=P + P   a x 2x  2 2 2 2 CO CO 2 CO 0,1 sehingga a = 0,1-x P (2 ) 4 Kp = 2 P 0,1 2 4 4 0, 2 0 0, 046 atm P =2x= 0,09 atm a x x x a x x x x x           

Soal 4 Penentuan Bilangan Avogadro secara elektrokimia (16 poin)

Bilangan Avogadro didefinisikan sebagai jumlah atom dalam sejumlah tepat 12 gram karbon-12. CODATA (Committee on Data for Science and Technology) pada tahun 2002 menyarankan nilai bilangan Avogadro sebesar 6,022141510 x 1023 mol-1.

Bilangan Avogadro dapat ditentukan secara elektrokimia. Arus (I) dan waktu (t) dapat dukur dengan metode konvensial. Melalui persamaan Q = I xt ( muatan = arus x waktu), jumlah elektron yang melalui sel elektrokimia dapat ditentukan. Elektroda tembaga digunakan untuk elektrolisis larutan 0,5 M H2SO4. Selama elektrolisis, anoda tembaga berkurang karena atom

tembaga berubah menjadi ion tembaga. Ion tembaga masuk ke dalam larutan. Di permukaan katoda, gas hidrogen yang berasal dari reduksi ion hidrogen dalam larutan asam dibebaskan. Hasil percobaan tersebut sebagai berikut :

Ingat 1 A = 1 C/s dan muatan 1 elektron = 1,602 x 10-19 C.

a. Tuliskan reaksi yang terjadi di katoda dan anoda (2 poin) +

2 2+ katoda : 2H ( ) 2 ( ) anoda : Cu(s) Cu (aq) + 2e

aq  e H g 

b. Hitung muatan total yang terlibat dalam elektrolisis tersebut (3 poin) 3

Q=I t 0, 601A1802s1, 083002 10 C

c. Hitung jumlah elektron yang terlibat dalam elektrolisis (3 poin) -19

3

21 -19

karena muatan 1 e = 1,602x10 C maka 1, 083002 10

jumlah elektron yang terlibat = 6, 76031211 10 elektron 1,602x10 C

C

 _{ }

d. Hitung massa satu atom tembaga (3 poin)

Penurunan massa di anoda = 0,03554 g Arus konstan = 0,601 A

21

23 21

jumlah elektron terlibat

jumlah atom tembaga yang berkurang = = 3,380156055 10 atom 2

0,03554g

massa 1 atom tembaga = 1, 051430745 10 / 3,380156055 10 atom g atom





 



e. Tentukan bilangan Avogadro jika diketahui massa molar tembaga 63,546 gram/mol (3 poin) 24 23 63,546 / 6, 043 10 massa 1 atom Cu 1, 051430745 10 / A Ar Cu g mol N g atom      

f. Berapa persen kesalahan penentuan bilangan Avogadro dengan metode ini dibandingkan

nilai yang disarankan CODATA (2 poin)

24 23 24 23 23 63, 546 / 6, 043754678 10 massa 1 atom Cu 1, 051430745 10 / 6, 043754678 10 6, 022 10 persen kesalahan = 100% 903, 6% 6, 022 10 A Ar Cu g mol N g atom          _{ } 

Soal 5 Kimia “Air bag” ( 18 poin)

Reaksi kimia yang cepat dan menghasilkan sejumlah besar gas nitrogen pada “air bag” mobil dapat mencegah seseorang dari kecelakan parah. Reaksi tersebut adalah

2 NaN3 (s)  2 Na (s) + 3 N2 (g) (1)

10 Na (s) + 2 KNO3 (s)  K2O (s) + 5 Na2O (s) + N2 (g) (2)

K2O (s) + Na2O (s) + 2 SiO2 (s)  sifat alkalin (“gelas”) (3)

“Air bag” dinilai lebih aman dibandingkan sabuk pengaman karena dapat mengurangi benturan lebih efisien dan implus yang dihasilkan jauh lebih kecil. Umumnya „air bag” mobil standar mengandung 50 g – 80 g NaN3 yang dalam 250 milidetik dapat terkonversi menjadi gas

nitrogen.

a. Tuliskan dua struktur lewis resonansi ion azida dan mutan formal masing-masing. (4 poin)

b. Berapa volum maksimum gas nitrogen yang dihasilkan “air bag” ? (anggap jumlah KNO3

3 3 3 2 3 2 3 2 2 massa NaN 80g mol NaN = 1, 23 65 / 3

mol N dari reaksi pertama = mol NaN =1,846 mol 2

1 1 2

mol N dari reaksi kedua = mol NaN =0,123 mol

10 10 2

mol N total = 1,969 mol Volum N = maks mol MrNaN g mol mol Na      nRT 1,969 0,082 323 = =41,7 L P 1,25  

Senyawa lain yang dapat terdekomposisi menghasilkan nitrogen adalah nitrogliserin dan timbal azida.

c. Tentukan reaksi dekomposisi nitrogliserin dan timbal azida. (Dekomposisi kedua senyawa tersebut hampir sama dengan natrium azida) (4 poin)

3 2 2 3 5 3 9 2 2 2 2 Pb(N ) ( ) ( ) 3 ( ) 1 2 ( ) 3 ( ) 6 ( ) 5 ( ) ( ) 2 s Pb s N g C H N O s N g CO g H O l O g      

Dimetil azo (CH3N2CH3) pada suhu 100 0C akan terdekomposisi menjadi etana dan N2 dengan

tetapan laju 1,2 x 10-3 atm-1 s-1.

CH3N2CH3 (g)  CH3CH3 (g) + N2 (g)

d. Jika tekanan total awal dimetil azo sebelum dekomposisi sebesar 0,8 atm maka berapa waktu yang dibutuhkan agar tekanan total menjadi dua kali semula. (4 poin)

3 2 3 3 3 2 CH N CH (g) CH CH (g) + N (g) awal 0,8 -reaksi -x x x saat t  0,8-x x x

t

t 0

-3

Ptot saat t = 0,8-x+x+x=0,8+x=1,6 maka x = 0,8 atm [Dimetilazo] =0

reaksi tersebut orde 2 (dari satuan k) maka

1 1 = +kt [Dimetilazo] [Dimetilazo] 1 1 = +1,2 10 t maka t = ~ 0 0,8  

e. Pada suhu 200 0C, laju dekomposisi dimetil azo meningkat sebanyak 100 kali lipat dibandingkan pada suhu 100 0C. Tentukan energi aktivasi dekomposisi dimetil azo tersebut.

(3 poin) 2 1 2 1 5 1 1 ln ( ) 1 1 ln100 ( ) 8, 314 473 373 6, 755 10 / 67, 55 / k Ea k R T T Ea Ea J mol kJ mol         

Soal 6 Parasetamol sebagai obat penurun panas ( 18 poin)

Parasetamol atau asetaminen adalah obat analgesik and antipiretik yang populer dan digunakan untuk melegakan sakit kepala, sengal-sengal dan sakit ringan, dan demam. Digunakan dalam sebagian besar resep obat analgesik salesma dan flu.

Ketika memasuki lambung, sebagian parasetamol akan bereaksi dengan HCl dan mengalami hidrolisis

Parasetamol dapat dibuat dari fenol menurut reaksi berikut

b. Tentukan senyawa A, B, C, dan D (9 poin)

c. Jelaskan mengapa atom N pada parasetamol lebih kurang basa dibandingkan senyawa X (3 poin)

Karena pada N pada parasetamol terikat pada gugus penarik elektron, yaitu asetil sehingga pasangan elektron pada lebih sukar disumbangkan. Akibatnya, N pada parasetamol lebih kurang basa

d. Senyawa A dan B merupakan isomer posisi yang dapat dipisahkan berdasarkan perbedaan titik didih. Manakah diantara A dan B yang memiliki titik didih lebih besar?

Jelaskan (3 poin)

Senyawa A memiliki titik didih lebih besar. Hal ini disebabkan pada senyawa B terdapat ikatan hidrogen intramolekul sehingga menghalangi interaksi dengan molekul lainnya sedangkan pada senyawa ikatan hidrogen intramolekul tersebut tidak ada sehingga interaksi antar molekul tidak terganggu.

Soal 7 Identifikasi senyawa organik multigugus (19 poin)

Banyak senyawa organik di alam merupakan senyawa yang mengandung gugus fungsi lebih dari satu. Glukosa misalnya dalam keadaan terbuka memiliki sebuah gugus aldehid dan lima gugus alkohol. Adanya beberapa gugus fungsi dalam glukosa menyebabkan glukosa dapat mengalami reaksi kimia lebih kompleks dari aldehid sederhana dan alkohol sederhana. Kekompleksan reaksi senyawa organik multi gugus inilah yang membuat identifikasi senyawa tersebut lebih sulit dibandingkan senyawa organik sederhana.

Suatu senyawa organik A terdiri atas 71,5 % C, 9,52 % H, dan sisanya oksigen. Tekanan osmosis 16,8 gram senyawa A dalam yang terlarut dalam satu liter larutan sebesar 4,9 atm pada suhu 25 0C.

a. Tentukan rumus empiris senyawa A (3 poin)

5 8 71,5 9,52 18,98

: : : : 5,96 : 9,52 :1, 2 5 : 8 :1

12 1 16

maka rumus empirisnya C H O

C H O  

b. Tentukan Massa molekul relatif senyawa A dan rumus molekul senyawa A (3 poin)

5 8

=cRT=c 0,082 298=4,9 c=0,2M

dalam 1 liter terdapat 0,2 mol senyawa A 16,8g Mr A = 84 / 0,2mol ( ) 84 g mol Mr C H O n      5 8 84 84 sehingga n =1 maka rumus molekulnya

n

C H O

 Senyawa A tidak dapat mempengaruhi kertas lakmus baik lakmus biru maupun lakmus merah

 Senyawa A postitif terhadap reagen tollens

 Senyawa A tidak dapat bereaksi dengan logam Na, namun apabila dihidrolisis dengan asam encer maka bisa bereaksi dengan logam Na.

 Senyawa A dapat menghilangkan warna coklat Br2/CCl4.

 Senyawa A dapat diozonilisis reduktif menghasilkan zat B dan C. Keduanya memiliki Mr = 58. Zat C dapat dioksidasi menjadi asam oksalat, namun zat B tidak dapat dioksidasi.

c. Gugus-gugus fungsi apa sajakah yang terdapat dalam senyawa A (4 poin)

 Aldehid karena dapat bereaksi dengan reagen tollen

 Alkena karena dapat menghilangkan warna cokla Br2/CCl4 dapat diozonilisis

d. Tentukan senyawa B dan senyawa C (5 poin)

e. Tentukan struktur senyawa A (4 poin)

Soal 8 Reaksi-reaksi senyawa organik ( 16 poin)