OLIMPIADE SAINS NASIONAL 2013
SELEKSI KABUPATEN / KOTA
JAWABAN
(DOKUMEN NEGARA)UjianTeori
Waktu: 120 menit
Kementerian Pendidikan Nasional Dan Kebudayaan Direktorat Jenderal
Managemen Pendidikan Dasar dan Menengah Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Atas
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. 5 Nomor soal essay = 104 poin
TOTAL = 154 poin
3. Waktu yang disediakan: 120 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 !!
LEMBAR JAWABAN
Bagian A
Beri Tanda Silang (X) pada Jawaban Yang Anda Pilih
No Jawaban No Jawaban 1 A B C D E 16 A B C D E 2 A B C D E 17 A B C D E 3 A B C D E 18 A B C D E 4 A B C D E 19 A B C D E 5 A B C D E 20 A B C D E 6 A B C D E 21 A B C D E 7 A B C D E 22 A B C D E 8 A B C D E 23 A B C D E 9 A B C D E 24 A B C D E 10 A B C D E 25 A B C D E 11 A B C D E 12 A B C D E 13 A B C D E 14 A B C D E 15 A B C D E
Tetapan dan Rumus
Bilangan Avogadro NA= 6.022∙1023partikel.mol–1
Tetapan gas universal, R
R = 0,08205 L·atm/mol·K = 8,3145 L·kPa/mol·K = 8,3145 x107erg/mol·K = 8,3145 J/mol·K = 1,987 kal/mol·K = 62,364 L·torr/mol·K Tekanan gas 1 atm = 101,32 kPa 1 atm =760 mmHg = 760 torr = 101325 Pa = 1,01325 bar 1 torr = 133,322 Pa 1 bar = 105Pa 1 Pa = 1 N/m2= 1 kg/(m.s2) Energi 1 kal = 4,182 J 1 J = 1 L·kPa Persamaan gas Ideal PV= nRT Tekanan Osmosis pada larutan = M RT
Tetapan Kesetimbangan air (Kw) pada
25oC Kw= 1,0x1014
Tetapan kesetimbangan dan tekanan
parsial gas Kp= Kc(RT)
∆n
Temperatur dan Tetapan kesetimbangan ln ܭ = − ∆ܪ
ܴ ൬ 1
ܶ൰+ ݐ݁ݐܽܽ݊ Tetapan Faraday F = 96500 C/mol elektron
Muatan elektron 1,6022 x 1019C Ampere (A) dan Coulomb (C) A =C/det
Reaksi orde pertama: AB
A.
Pilih jawaban yang paling tepat ( 25 soal @ 2 poin)
1. Dalam suatu reaksi redoks ternyata kalium dikromat (K2Cr2O7) bereaksi dengan timah diklorida (SnCl2) dalam suasana asam menjadi CrCl3dan kalium klorida (KCl). Setelah reaksi disetarakan, maka koefisien reaksi dari kalium dikromat dan timah diklorida adalah
A. 3 dan 1 B. 1 dan 3 C. 2 dan 3 D. 3 dan 2 E. 1 dan 1 Jawab : B
Reaksi yang sudah setara yaitu
K2Cr2O7+ 3 SnCl2 + 14 HCl 2 CrCl3 + 3 SnCl4 + 2 KCl + 7 H2O
2. Pada suhu kamar dan tekanan atmosfer, 1 gram oksigen mengisi ruang 0,764 liter, sedang gram oksida nitrogen dalam kondisi yang sama mengisi ruang 0,266 liter. Berdasarkan hal tersebut maka rumus oksida nitrogen termaksud adalah:
(Ar N = 14, Ar O = 16) A. NO2 B. NO3 C. NO5 D. N2O3 E. N2O5 Jawab: A 2 ( 2 )
( )
( )
1
1
(28 16 )
32
0, 764
0, 266
4
y O nitrogen oksida N On
n
v
v
y
y
Rumus oksida N2O4atau NO2
3. Bila 1 liter etil alkohol pada temperatur 20 OC mengandung 1,04 x 1025molekul, maka jumlah molekul selain etil alkohol dalam 1 liter cuplikan etil alkohol yang kemurniannya dinyatakan 99,99% adalah sebanyak
A. 2,72 x 1020 B. 1,04 x 1021 C. 3,15 x 1022 D. 3,13 x 1023 E. 2,14 x 1024 Jawab: B
Selain etil alkohol = 100 % - 99,99% = 0,01 % x 1,04 x 1025 = 1,04 1021
4. Urutan kepolaran ikatan O – H, Ca – O, dan Sr – O adalah, A. Sr – O > Mg – O > O – H > Ca – O B. O – H > Mg – O > Ca – O > Sr – O C. O – H > Sr – O > Ca – O > Mg – O D. Sr – O > Ca – O > Mg – O > O – H E. Mg – O > Ca – O > Sr – O > O – H Jawab: D
D = muatan e = jarak muatan
5. Dalam suatu percobaan, reaksi antara N2F4 dengan S2O6F2 dilakukan pada suhu ruang. Gas yang dihasilkan mempunyai titik didih -2,5OC. Analisis terhadap gas ini memberikan hasil : 9,48 % N, 20,9 % S, dan 38,0 % F. Bila diketahui Ar N = 14,0 ; Ar S = 32,1 dan Ar F = 19,0 ; Ar 0 = 16,0 , maka rumus empiris gas tersebut adalah :
A. NSF3 B. NSF2 C. NSO4F4 D. NSO3F3 E. NSO2F2 Jawab: D N : S : F : O, 3 3 9, 48 20 38 31,62 : : : 14 32 19 16 0,677 : 0,625 : 2 :1,976 1 :1 : 3 : 3,RE NS O F
6. Berikut ini, yang manakah urutan dari bilangan kuantum suatu elektron dalam orbital 4d?
n (Bil. kuantum utama) l (Bil. kuantum azimuth) ml (Bil. kuantum magnetik) ms (Bil.kuantum spin) A. 4 1 -1 ½ B. 4 2 -2 - ½ C. 4 3 3 ½ D. 4 3 -1 -½ E. 4 3 -3 -½ Jawab: B
7. Berikut ini diberikan data entalpi reaksi:
2 CH2N2(s) + 3 O2(g)
2 N2(g) + 2 H2(l) + 2 CO2(g) ∆Hθ = - 354,40 kkal C(s) + O2(g)
CO2(g)∆Hθ = - 93,97 kkal2H2(g)+O2(g)
2H2O(l)∆Hθ= - 136,64 kkal Nilai entalpi pembentukan bagi CH2N2(s) adalah :A. 123,79 kkal/mol B. 14,91 kkal/mol C. –14,91 kkal/mol D. – 29,82 kkal/mol E. 29,82 kkal/mol Jawab: B
8. Dalam senyawa atau ion yang mengandung sulfur berikut ini, muatan formal atom S dalam SO2, SO3, SO32-, dan SO42-berturut-turut adalah
A. 0, 0, 0, 0 B. –2, 0, 0, +1 C. 0, +1, –2, 0 D. 0, 0, +1, –2 E. +1, 0, 0, –2 Jawab: A
Karena semua struktur Lewis senyawa/ion sulfur di atas merupakan struktur perluasan oktet dengan SO2(sp3d), SO3(sp3d2), SO32-(sp3d), dan SO3(sp3d2)]
9. Diberikan molekul berikut ini: I. H2C=CHCl
II. cis-ClHC=CHCl III. trans-ClHC=CHCl
Manakah molekul tersebut yang mempunyai momen dipol tidak sama dengan NOL?
A. hanya I B. hanya III C. hanya I dan II D. Hanya II dan III E. I, II dan III
10. Berikut ini adalah reaksi kesetimbangan:
4A(s)+ 2B(g) 2C(g) ΔHreaksi= – 60kJ
Bila reaksi sudah mencapai kesetimbangan, berikut ini manakah keadaan yang akan menggeser kesetimbangan kearah kiri (membentuk reaktan lebih banyak):
A. Menurunkan temperatur B. Menaikkan tekanan parsial C C. Menaikkan tekanan system D. Menambah konsentrasi A E. Menaikkan temperatur
Jawab: E.
11. Perhatikan 3 reaksi yang berlangsung dalam 3 wadah berikut ini:
Persamaan hukum laju reaksi dalam ketiga wadah tersebut diberikan oleh: laju = r = k[][]
Berdasarkan persamaan reaksi yang diberikan, berikut ini manakah pernyataan yang benar? A. Laju reaksi A = laju reaksi B
B.Laju reaksi A = Laju reaksi C C. Laju reaksi B= laju reaksi C
D. Laju reaksi A = Laju reaksi B =Laju reaksi C E. Laju reaksi A, B dan C tidak dapat ditentukan Jawab: B. Laju Reaksi A = Laju reaksi C = 30k
Reaksi order kedua :
Laju A= r = k[][] =k.[6][5] =30k Laju B= r = k[][] =k.[3][9] =27k Laju C= r = k[][] =k.[10][3] =30k
12. Berikut adalah reaksi yang berlangsung dalam larutan benzena yang mengandung piridin 0,1 M: CH3OH (A) + (C6H5)3CCl (B) CH3OC(C6H5)3 (C)+ HCl, dengan hasil percobaan sebagai berikut:
Konsentrasi awal (M) t/min Konsentrasi akhir [C] (M) [A]0 [B]0 [C]0 0,10 0,05 0 2,5 0,0033 0,10 0,10 0 15,0 0,0039 0,20 0,10 0 7,5 0,0077
Hukum laju dan nilai tetapan laju untuk reaksi tersebut berturut-turut adalah A. r = k[A]2[B] dan 4,6 x 10L2mol2s1
B. r = k[A][B] dan 3,8 x 103Lmol1s1 C. r = k[A][B]2dan 5,2 x 103L2mol2s1 D. r = k[A] dan 2,6 x 103s1
E. r = k [B] dan 7,4 x 103s1 Jawab: A
13. Grafik berikut ini, manakah yang menjelaskan hubungan antara [H3O]+ dan pH dalam larutan?
14. Berapa pH larutan yang terbentuk bila sebanyak 0,0600 mol NaOH ditambahkan kedalam 1 L larutan HCl 0,0500 M. A. 3,45 B. 8,90 C. 12,00 D. 12,78 E. 13,50 Jawab: C
15. Dalam larutan jenuh nickel karbonat, NiCO3, mengandung 0,090 g dalam 2,0 L larutan . Berapakah nilai Ksp untuk NiCO3.
A. 7,58 x 10-4 B. 3,79 x10-4 C. 5,74 x 10-7 D. 1,44 x 10-7 E. 2,87 x 10-8 Jawab: D
16. Perhatikan reaksi redoks berikut ini: I2+ 2S2O3-2 S4O6-2+2I
-Dalam titrasi, sebanyak 40 mL larutan membutuhkan 4,0x 10-3 mol I2 untuk bereaksi sempurna. Berapa konsentrasi larutan Na2S2O3?
A. 0,10 B. 0,16 C. 0,20 D. 0,32 E. 0,40 Jawab: C
17. Perhatikan reaksi redoks berikut ini:
C2H5OH + 2Cr2O72-+ 16H+2CO2+ 4Cr3++ 11H2O
Setiap atom karbon akan kehilangan: A. 1 elektron B. 2 elektron C. 4 elektron D. 6 elektron E. 0 elektron Jawab: B
18. Sejumlah garam klorida lelehan dielektrolisis dengan suatu arus listrik 3,00 A. Jumlah deposit logam yang manakah akan memerlukan waktu elektrolisis terlama?
A. 50 g Mg B. 75 g Al C. 100 g Ca D. 125 g Fe
E. Jawaban A, B, C dan D semuanya benar 19. Perhatikan Gambar sel elektrokimia beikut ini:
Bila sel tersebut dioperasikan, maka elektron akan mengalir kearah: A. Elektroda Pb, dimana Pb akan dioksidasi
B. Elektroda Cd, dimana Cd akan dioksidasi C. Elektroda Pb, dimana Pb2+akan direduksi. D. Elektroda Cd, dimana Cd2+akan direduksi. E. Elektroda Pb dimana Cd2+akan dioksidasi Jawab: C
20. Nama IUPAC dari senyawa berikut adalah
A. 2,3-dimetil-4-pentana B. 1,1-dimetil-2-isopropiletena C. 2,3-dimetil-2-pentana D. 2,4-dimetil-2-pentena E. 2,2-dimetil-5-pentana Jawab: D
Penjelasan: rantai utama memiliki 5 atom karbon, terdapat ikatan rangkap dua pada atom karbon nomor 2 dan ada 2 gugus metil pada atom karbon nomor 2 dan 4, sehingga nama senyawa tersebut adalah jawaban D.
CH3 C CH CH CH3 CH3 CH3
21. Kedua senyawa berikut ini, CH3-CH2OH dan CH3-O-CH3, mempunyai massa relatif yanag sama, tetapi titik didihnya tidak sama, dan titik didih masing-masing adalah 78C dan -24C. Perbedaan titik didih ini disebabkan oleh adanya perbedaan:
A. rumus molekul B. panas pembakaran C. panas spesifik D. berat jenis
E. ikatan antar molekulnya
Jawab: E
22. Pasangan isomer dari senyawa dengan rumus molekul C3H6O adalah: A. Propanal dan propanol
B. Propanol dan metoksi etana C.Propanon dan propanal D. Aseton dan propanon E. Asetaldehid dan aseton Jawab: C
23. Bila senyawa isobutilena direaksikan dengan HCl , maka akana dihasilkan senyawa: A. 1-kloro propana B. 3-kloro-2-metil propena C. 2-kloro propana D. ter-butil klorida E. Etanal Jawab:D
24. Bila senyawa (CH3)2CHCHBrCH2CH3 direaksikaan dengan KOH alkoholis, maka produk utama yang dihasilkan adalah:
A. (CH3)2CHCH=CH3 B. (CH3)2C=CHCH2CH3 C. (CH3)2CHCH2CHOHCH3 D. (CH3)2CHCHOHCH2CH3 E. (CH3)2COCH2CH2CH3 Jawab: B
Penjelasan: reaksi yang terjadi adalah reaksi E2, karena dalam hal ini digunakan basa kuat (KOH alkoholis) sehingga reaksi eliminasi lebih dominan daripada reaksi substitusi.
25. Senyawa berikut ini, manakah yang didalam air memberikan sifat basa yang paling kuat ? A. CH3CH2CH2OH B. CH3CH2CHO C. CH3CH2CO2H D. CH3CH2CH2NH2 E. CH3-C≡CH Jawab: D
B. Jawablah dengan singkat dan jelas
Soal 1. Bahan peledak nitrogliserin [15 poin]
Nitrogliserin (N3H5N3O9) adalah bahan peledak berkekuatan tinggi yang dalam reaksinya terurai dalam reaksi yang belum setara berikut:
C3H5N3O9→ N2+ CO2+ H2O + O2
Reaksi ini menghasilkan panas tinggi dan berbagai produk gas inilah yang menimbulkan ledakan.
a. Setarakan persamaan reaksi penguraian nitrogliserin tersebut! [2] b. Hitung massa gas O2maksimum (gram) yang dihasilkan dari 200 g nitrogliserin [3] c. Hitung persen hasil (rendemen) reaksi penguraian nitrogliserin pada (b) jika pada
reaksi tersebut terbentuk 6,55 g gas O2 [2] d. Hitung massa C, H, N dan O dalam 200 g nitrogliserin! [8]
Jawab: a. 4C3H5N3O9→ 6N2+ 12 CO2+ 10H2O + O2 b. ݉ ܽݏݏܱܽଶ= ଵ ସݔ ଶ ଶ݉ ݈ݔ32 ݃ = 7,048 ݃ ≈ 7,05 ݃ c. % ℎܽݏ݈݅= ,ହହ ,ହݔ100% = 92,908% ≈ 92,91% d. C = 31,72 g H = 4,41 g N = 37,00 g O = 126,87 g
Soal 2. Oksigen , karbon, dan senyawanya (29 poin)
Unsur Oksigen dan karbon dapat bergabung membentuk 2 jenis oksida A dan B yang pada suhu ruang berbentuk gas. Gas A sangat berbahaya bagi manusia sedangkan gas B bermanfaat bagi manusia. selain itu unsur oksigen dan karbon dapat bergabung membentuk anion R dan Q yang keduanya memiliki bilangan oksidasi -2. Anion R merupakan reduktor dan juga berbahaya bagi manusia. Anion Q bermanfaat bagi manusia.
a. Tuliskan nama dan rumus kimia A dan jelaskan bahaya yang harus diwaspadai [3] b. Tuliskan nama dan rumus kimia B dan jelaskan manfaat B bagi manusia [3] c. Tuliskan nama dan rumus kimia R dan jelaskan bahaya yang harus diwaspadai [3] d. Tuliskan nama dan rumus kimia Q dan jelaskan mafaat Q bagi kimiawan [3] e. Tuliskan persamaan reaksi oksidasi anion R dengan rumus kimia yang
sebenarnya dan jelaskan oksidator apa yang dapat digunakan untuk deteksi R dalam larutan air [5]
f. Gambarkan struktur Lewis A, B, R dan Q [12]
Jawaban
a. A = gas karbon monoksida, CO racun dapat terikat pada hemoglobin yang seharusnya mengikat oksigen
b. B = gas karbon dioksida, CO2dapat memadamkan api (pemadam kebakaran)
c. R = ion oksalat C2O42-racun/toksik
d. Q = ion karbonat CO32-untuk uji ion logam alkali tanah menghasilkan endapan putih
e. C2O42- CO2+ 2e, oksidator MnO4- warna violet jadi tak berwarna (pink muda sekali)
f. Struktur Lewis CO:
CO2: C2O42-: O -O O O -Oksalat
O
Soal 3. Tulang dan senyawa fosfat [24 poin]
Tulang dan gigi dibentuk dari senyawa kalsium fosfat yang mengandung unsur kalsium, fosfor dan oksigen. Kalsium fosfat dapat bereaksi dengan asam sulfat menghasilkan campuran kalsium sulfat dihidrat dan kalsium dihidrogenfosfat monohidrat yang dapat digunakan sebagai pupuk superfosfat. Kalsium fosfat juga dapat bereaksi dengan asam fosfat membentuk kalsium dihidrogenfosfat yang dikenal sebagai pupuk tripelfosfat. Jika ammonia direaksikan dengan asam fosfat terbentuk ammonium dihidrogen fosfat yang menjadi pupuk yang sangat efisien.
a. Tuliskan persamaan reaksi yang setara untuk pembentukan pupuk superfosfat. [4] b. Tuliskan pula persamaan reaksi yang setara untuk pembentukan pupuk tripel
fosfat dan ammonium dihidrogen fosfat [6] c. Hitung berapa persen massa kadar fosfor dalam 3 macam pupuk tersebut [9] d. Mengapa kalsium fosfat tidak dapat langsung digunakan sebagai pupuk? [2] e. Mengapa ammonium dihidrogen fosfat merupakan pupuk yang paling efisien?[3]
JAWAB:
a. Ca3(PO4)2+ 2 H2SO4+ 5 H2O2 CaSO4.2H2O + Ca(H2PO4)2.H2O
b. Ca3(PO4)2+ 4 H3PO3 3Ca(H2PO4)2
NH3+ H3PO4 NH4H2PO4
c. P dalam super fosfat = 2*31*100/596 = 10,30% P dalam tripel fosfat = 6*31*100/234 = 39,74% P dalam pupuk efisien = 31*100/115 = 26,96%
d. Kalsium fosfat tidak larut dalam air sedangkan kalsium dihidrofosfat dapat larut dalam air e. Efisien karena mengandung unsur P dan N yang keduanya berfungsi sebagai pupuk
Soal 4. Kesetimbangan Kimia [18 poin]
Reaksi kesetimbangan berikut ini terjadi pada temperatur 686ºC: CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g)
Dalam keadaan kesetimbangan, konsentrasi masing masing spesi yang berada dalam reaksi tersebut adalah:
[CO] = 0,050 M, [H2] = 0,045 M, [CO2] = 0,086 M, and [H2O] = 0,040 M.
a. Tentukan nilai Kc dan Kpuntuk reaksi tersebut pada 686ºC. [4] b. Bagaimana kesetimbangan reaksi tersebut bila tekanan sistem dinaikkan? [2]
c. Bila ditambahkan sejumlah gas CO2 sehingga konsentrasinya dalam
kesetimbangan menjadi 0,50 mol/L, berapa konsentrasi semua spesi gas setelah
dicapai kesetimbangan kembali? [12]
Jawab:
a. ࡷࢉ= [ࡴࡻ][ࡻ]
[ࡴ][ࡻ] =
[,][,]
[,][,ૡ]= ,
Pada Reaksi kesetimbangan tersebut:ngas= 0, maka Kp= Kc=0,52
b. Karena Kp=Kc, maka perubahan tekanan sistem tidak akan merubah/ menggeser
kesetimbangan reaksi c.
Analisis perubahan kesetimbangan: ࡷࢉ= [ࡴࡻ][ࡻ]
[ࡴ][ࡻ] Spesi kesetimbangan H2 CO2 H2O CO Awal 0,045 0,050 0,040 0,050 Perubahan -x - +x +x Kesetimbangan 0,045-x 0,50 0,040+x 0,050+x ࡷࢉ= [ࡴ[ࡴࡻ][ࡻ] ][ࡻ] = [, + ࢞][, + ࢞] [, − ࢞][, ] = ,
[CO2] tetap dibiarkan pada 0,50 karena nilai tersebut adalah nilai konsentrasi dalam
kesetimbangan.
Diperoleh persamaan kuadrat: x2+ 0,35 x – 0,0115 = 0
x
1= 0,030244≈ 0,030
x
2= - 0,38024 (negatif , tak dapat diterima)
Digunakan nilai x1 Spesi kesetimbangan H2 CO2 H2O CO Awal 0,045 0,050 0,040 0,050 Perubahan -0,030 - +0,030 +0,030 Kesetimbangan 0,045- 0,030 = 0,015 0,50 0,040+ 0,030 = 0,070 0,050+0,030 = 0,080
Penambahan CO2yang cukup besar mengakibatkan berkurangnya konsentrasi H2dan
meningkatkan konsentrasi CO dan H2O. Jumlah yang terbentuk ditentukan/ dibatasi oleh jumlah
H2yang berubah sehingga CO2dalam jumlah berlebih yang sangat besar.
Soal 5. Asam lemah tak dikenal [18 poin]
Dalam 3 wadah berlabel X, Y dan Z, masing-masing berisi larutan asam lemah HA 0,1M sebanyak 250 mL dengan tetapan asam Ka = 1x 10-5.
a. Berapa pH larutan pada wadah X? [3]
b. Hitung mL volume air yang harus ditambahkan ke dalam wadah Y agar pH larutan meningkat sebesar 0,2 satuan [5]
c. Berapa mL volume larutan HCl 0,1M yang harus ditambahkan ke dalam wadah Z agar pH larutan menjadi = 1 [5]
d. Hitung mL larutan NaA 1M yang harus ditambahkan ke dalam larutan pada wadah
X agar pH menjadi = 4 [5]
Jawab:
a.. konsentrasi [H+] =√(10-1*10-5) = 10-3, jadi pH = 3
b.. nilai pH = 3+0,2 = 3,2 maka [H+] =10-3,2sehingga [HA] = 0,04M 0,1*250 = 0,04*(250+x), maka air yang harus ditambahkan, x = 375 mL
c.. HCl yang menentukan pH = 1, sehingga 0,1*(250+x) =1x dan HCl yang harus ditambahkan, x = 27,77mL
d.. terdapat campuran buffer, [H+] = 10-4maka volume NaA yang harus ditambahkan, x = Ka*(250*0,1)/10-4= 2,5 mL
