5 ==> hasil pembagian dgn mol terkecil

(1)

Soal diketik ulang oleh Urip Kalteng (urip.wordpress.com) dan pembahasan berdasarkan berbagai referensi 1 dari 13

PEMBAHASAN SOAL PILIHAN GANDA SELEKSI TIM OSN KIMIA TK PROVINSI 2013

Oleh Urip Kalteng (

http://urip.wordpress.com

) pada 6 Juni 2013

1. Padatan berikut ini, manakah atom-atom atau molekul-molekulnya yang berinteraksi hanya oleh gaya van der Waals?

Zat yang bersifat non polar hanya memiliki interaksi gaya van der Waals antarmolekulnya. Di antara spesies pada alternatif jawaban yang bersifat non polar hanyalah CO2 .

2. Dari pernyataan berikut ini, manakah yang menggambarkan fenomena adanya ikatan hidrogen antar-molekular?

A. Titik leleh dari senyawa hidroksida golongan 1 meningkat dengan bertambahnya massa molekul relatif (Mr)

B. Titik didih alkana meningkat dengan bertambahnya massa molekul relatif C. CH3OCH3 (Mr: 46) mempunyai titik didih lebih tinggi dari CH3CH2CH3 (Mr:44) D. Hidrogen klorida membentuk suatu larutan asam bila dilarutkan dalam air E. Pada 0 oC , es mempunyai densitas lebih rendah dari air.

Pembahasan:

Fenomena adanya ikatan hidrogen antarmolekul yang paling tepat ditunjukkan pada fenomema H2O yang ketika dalam bentuk es pada suhu 0 oC memiliki kerapatan (densitas) yang lebih rendah dibandingkan densitas air.

3. Jari-jari dan muatan masing-masing dari enam ion ditunjukkan dalam tabel ini:

Ion _J+ _L+ _M2+ X– Y– Z2–

Jari-jari (nm) 0,14 0,18 0,15 0,14 0,18 0,15

Senyawa padatan ionik JX, LY, dan MZ masing-masing mempunyai jenis kisi yang sama. Manakah urutan yang benar dari penembapatan energi kisinya mulai dari yang tertinggi hingga terendah?

A. JX > LY > MZ

(2)

Soal diketik ulang oleh Urip Kalteng (urip.wordpress.com) dan pembahasan berdasarkan berbagai referensi 2 dari 13 4. Allicin, suatu senyawa organik yang mengandung sulfur yang terdapat dalam bawang putih, adalah suatu

senyawa yang berpotensi sebagai agen anti-bakteri. Sebanyak 5,00 mg allicin dibakar dan menghasilkan 8,13 mg CO2; 3,95 mg SO2; dan 2,76 mg H2O. Massa molar allisin adalah 162 g/mol. Bagaimana formula molekul dari allicin?

0,005/162 0,00813/44 0,00395/64 0,00276/18

0,00003 mol 0,00018 mol 0,00006 0,00015

1

6

2 5 ==> hasil pembagian dgn mol terkecil

Dari keempat reaksi tersebut, manakah reaksi yang bukan reaksi redoks?

A. (i), (ii), (iii), dan (iv)

Pada reaksi (i) dan (iv) tidak terdapat perubahan bilangan oksidasi ini menandakan bukan rekasi redoks. Pada reaksi (ii):

Bilangan oksidasi Cu berubah dari +1(CuCl) menjadi +2(Cu(NO3)2), bilangan oksidasi Cl berubah dari –1(CuCl) menjadi 0(Cl2), bilangan oksidasi N berubah dari +5(HNO3) menjadi +2(NO).

Pada reaksi (iii):

Bilangan oksidasi Cl berubah dari +4 (ClO2) menjadi +3 (NaClO2) dan +5 (NaClO3)  (reaksi redoks ~ disproporsionasi)

6. Suatu contoh merkuri (II) oksida ditempatkan dalam 5,00 L wadah yang hampa udara. Wadah tersebut kemudian dipanaskan dan semua merkuri oksida terurai menjadi logam merkuri dan gas oksigen. Sesudah wadah didinginkan hingga 25 oC, tekanan gas didalamnya adalah 1,73 atm. Berapa massa merkuri (II) oksida yang ditempatkan dalam wadah tersebut?

A. 913 g

Jumlah mol O2 (n) yang dihasilkan dapat dihitung dengan hukum gas ideal P.V = n.R.T n = (P.V):(R.T) = (1,73 × 5) : (0,0821 × (25 + 273)) = 0,354 mol O2

Persamaan reaksi yang terjadi: 2 HgO  2 Hg + O2 Berdasar perbandingan koefisien, mol HgO = 2 × mol O2

mol HgO = 2 × mol O2

mol HgO = 2 × 0,354 mol = 0,708 mol

(3)

Soal diketik ulang oleh Urip Kalteng (urip.wordpress.com) dan pembahasan berdasarkan berbagai referensi 3 dari 13 7. Gangguan atau kerusakan syaraf terjadi dari keracunan perkuri disebabkan oleh karena merkuri dapat

membentuk senyawa kompleks 1:1 dengan gugus liopil, yang merupakan enzim yang penting dalam metabolisme glukosa. Dalam tubuh manusia, konsentrasi rata-rata gugus liopil dalam cairan tubuh adalah 1,0 × 10–8

mol/kg cairan tubuh. Bila rata-rata tubuh manusia mengandung 5,0 kg cairan tubuh,

berapakah massa merkuri bila semua liopil dalam tubuh manusia membentuk kompleks merkuri?

Massa atom relatif Hg = 200)

A. 2,5 x 10–9 g

Berdasar kurva tersebut, terlihat bahwa entalpi D + E + F lebih tinggi dari entalpi A + B + C. Hal ini menunjukkan bahwa....

A. Reaksi ini adalah eksotermik B. Reaksi ini adalah endotermik

C. Energi aktivasi dibutuhkan untuk reaksi kebalikan yang lebih tinggi daripada untuk reaksi ke kanan D. Reaksi ini tidak memerlukan katalis

E. Kompleks teraktifkan untuk reaksi kebalikan adalah spesies yang berbeda dari reaksi ke kanan

Pembahasan:

(4)

Pembahasan:

Balik semua persamaan reaksi di atas dan ubah tanda ∆H0 setiap reaksi tersebut:

2 NO

(g)

N

2

O

4(g)

+ Cl

2(g)



2NOCl

(g)

+ O

2(g)

ΔH

0

= +95,52 kJ

10. Ion-ion berikut ini dapat bertindak sebagai asam Bronsted atau basa Bronsted, kecuali: A. CO32

-Secara taktis, ion akan dapat bertindak sebagai asam Bronsted jika masih memiliki H pada ion-nya, jika tidak memilikinya maka ia tidak akan dapat bertindak sebagai asam Bronsted. Ion akan dapat bertindak sebagai basa Bronsted jika masih memungkinkan menerima ion H+.

Kecuali CO3

2- semua dapat bertindak sebagai asam maupun basa Bronsted.

11. Berikut ini adalah larutan garam 1 molar: i. Zn(NO3)2

ii. KBr iii. Na2HPO4 iv. KNO2

Dari pernyataan berikut ini manakah yang benar? A. Semua larutan garam tersebut bersifat netral

B. Larutan i, iii, dan iv bersifat basa, sedangkan larutan ii bersifat netral

C. Larutan i bersifat asam; larutan ii bersifat netral, larutan iii dan iv bersifat basa D. Larutan i, dan ii bersifat netral, sedangkan larutan iii dan iv bersifat basa E. Larutan i, ii bersifat netral, sedangkan larutan iii, iv dan v bersifat asam

Pembahasan:

i. Zn(NO3)2 garam ini berasal dari basa lemah (Zn(OH)2) dan asam kuat (HNO3), maka larutannya akan bersifat asam

ii. KBr garam ini berasal dari basa kuat (KOH) dan asam kuat (HBr), maka larutannya akan bersifat netral

iii. Na2HPO4 garam ini berasal dari basa kuat (NaOH) dan asam lemah (H3PO4), maka larutannya akan bersifat basa

iv. KNO2 garam ini berasal dari basa kuat (KOH) dan asam lemah (HNO2), maka larutannya akan bersifat basa

12. Suatu larutan basa lemah yang konsentrasinya tidak diketahui, dititrasi dengan larutan standar asam kuat, dan digunakan pH meter untuk mengamati kemajuan titrasi. Berikut ini manakah percobaan yang benar?

A. pH pada titik ekivalen tergantung pada indikator yang digunakan B. pH pada titik ekivalen adalah 7

C. pada awalnya, grafik pH versus volume asam yang ditambahkan meningkat secara perlahan dan beraturan, kemudian meningkat lebih cepat

D. pada awalnya, grafik pH versus volume asam yang ditambahkan menurun secara perlahan dan beraturan, kemudian menurun lebih cepat

(5)

Pembahasan:

13. Bila fenol merah digunakan sebagai indikator dalam titrasi larutan HCl dengan larutan NaOH, indikator cenderung berubah warna dari kuning menjadi merah pada titik akhir titrasi. Perubahan warna ini terjadi dengan tiba-tiba karena:

A. Fenol merah adalah suatu asam kuat yang mampu disosiasi cepat

B. Larutan yang sedang dititrasi cenderung mengalami perubahan pH yang besar mendekati titik akhir titrasi

C. Fenol merah cenderung bereaksi irreversibel dalam larutan basa

D. Fenol merah adalah asam lemah yang berwarna merah dan basa konyugasinya berwarna kuning E. Fenol merah terlibat dalam langkah penentu laju reaksi antara H3O+ dan OH–

Pembahasan:

Perubahan warna yang terjadi secara tiba-tiba dan cepat ini dikarenakan pada saat itu terjadi perubahan pH yang besar ketika mendekati titik akhir titrasi, saat itu pula indikator yang berwarna merah berubah menjadi kuning ketika terbentuk basa onjugasinya.

14. Seiring dengan bertambahnya atom oksigen dalam setiap deret asam yang mengandung oksigen, seperti HXO, HXO2, HXO3 dan seterusnya, berikut ini manakah aturan umum yang benar?

A. Variasi kekuatan asam tidak dapat diramalkan B. Kekuatan asam semakin menurun

C. Kekuatan asam meningkat seiring dengan meningkatnya elektronegatifitas X D. Kekuatan asam menurun seiring dengan menurunnya elektronegatifitas X

E. Kekuatan asam semakin meningkat.

Pembahasan:

Yang dijadikan perbandingan adalah jumlah atom O pada asam tersebut. Semakin banyak jumlah atom O pada asam okso maka kekuatan asamnya akan semakin meningkat. Karena dengan meningkatnya jumlah atom O pada asam okso akan menjadikan basa konjugat-nya akan semakin stabil. Dengan stabilnya basa konjugat ini maka asam semakin kuat karena ion H+ jumlah-nya tetap. Jika tidak stabil tentu saja akan dapat bereaksi balik kan?!

15. Berikut adalah reaksi yang berlangsung dalam larutan benzena yang mengandung piridin 0,1 M. CH3OH (A) + (C6H5)3CCl (B)  CH3OC(C6H5)2 (C) + HCl

(6)

Pembahasan:

Berdasarkan rujukan soal yang ada di internet (ingat banyak soal yang diambil dari referensi lain sebelumnya, jadi kalau di cari pasti ketemu saja :) ), soal ini terjadi kekeliruan pada data t/min baris pertama, tertulis 2,5 seharusnya adalah 25. Lagi pula kalau dipaksakan maka tidak ada alternatif jawaban yang benar.

Oleh karena itu di sini akan digunakan data yang benar itu.

Konsentrasi awal

Laju reaksi setiap bagian akan dihitung terlebih dahulu dengan rumus R = ([C]/t) x (1 menit/60 detik)

dan hasilnya terdapat pada kolom ke enam tabel di atas ini.

Orde reaksi terhadap A dapat ditentukan dengan menggunakan data kedua dan ketiga (konsentrasi B yang sama/tetap), dan sebaliknya.

- orde terhadap A: (0,2/0,1)x = (17,1 × 10-6 : 4,3 × 10-6) ==> 2x = 4 ===> x = 2 - orde terhadap B: (0,1/0,05)y = (4,3 × 10-6 : 2,2 × 10-6) ==> 2y = 2 ===> y = 1 Jadi r = r= k [A]2[B]

Menghitung tetapan laju reaksi (k)

Biasanya k bisa ditentukan dengan menggunakan salah satu data hasil percobaan, dalam pembahasan ini digunakan data kedua.

k = r / [A]2[B] ==> 4,3 × 10-6 / (0,1)2 × (0,1) = 4,3 × 10-3 Jawaban A.

16. Tabel berikut menunjukkan hasil eksperimen yang diperoleh dari reaksi : 2 XO + O2  2XO2 Tekanan parsial XO (satuan bebas) 100 100 50 50

Tekanan parsial O2 (satuan bebas) 100 25 100 ?

Laju relatif 1,0 0,25 0,50 0,125

Berapakah nilai yang hilang dari tekanan parsial O2 dalam tabel ini? A. 12,5

Orde reaksi terhadap XO digunakan data percobaan 1 dan 3:

(100/50)

x

=1,0/0,50  2

x

= 2  x = 1

Orde reaksi terhadap O

2

digunakan data percobaan 1 dan 2:

(7)

Penentuan k dengan salah satu data: k = v : ([XO][O

2

])  k = 1,0 : (100)(100)  k = 10

–4

Penentuan nilai ? dapat ditentukan dengan menggunakan data ke empat:

o

C adalah 2,7 × 10

–14

maka pada temperatur tersebut konsentrasi [H

+

] dan [OH

-

] dalam

Karena dalam peruraiannya jumlah H+ dengan OH- sama dimisalkan x maka Kw = x2x = √Kwx = √(

2,7 × 10

–

Setelah penambahan, apakah pH larutan akan bertambah, berkurang atau tetap sama?

A. (i) berkurang; (ii) bertambah

(i) HNO2 adalah asam lemah jika ditambahkan NaNO2 (garam berasal dari basa kuat dan konjugat NO2–) maka pH semakin basa, artinya pH akan meningkat (bertambah besar)

(ii) NaC2H3O2 (garam yang berasal dari basa kuat dan konjugat C2H3O2–), jika ditambah dengan asam kuat (HCl) maka akan semakin asam dengan kata lain pH akan turun atau berkurang.

19. Indium sulfida, In

2

S

3

(325,8 g/mol) adalah suatu garam yang sukar larut. Dalam 20 L larutan

(8)

20. Bila arus besar dialirkan melalui akua Cu(II)SO

4

yang diasamkan, yang serentak dibebaskan, di

katoda x mol Cu dan y L hydrogen (diukur pada STP). Berapa mol elektron dialirkan ke larutan?

A. x + y/22,4

21. Sejumlah lelehan garam klorida, masing-masing MgCl

2

, AlCl

3

, CaCl

2

,dan FeCl

3

dielektrolisis

dengan kuat arus sebesar 3,00 A. Jumlah endapan (deposit) logam yang manakah akan

memerlukan waktu elektrolisis paling lama?

Elektrolis suatu lelehan garam pada pada elektroda akan menghasilkan deposit logam (dari ion logamnya) yang biasanya akan menempel di elektroda dan gas klor (dari ion klorida).

Untuk menghitung lama waktu bisa menggunakan rumus sebagai berikut: W = (e . i . t)/96500 ==> t = (W x 96500) : (e.i)

(9)

k₁

k_–1

22. Diketahui potensial elektroda standar untuk logam X dan Y sebagai berikut.:

X

2+(aq)

/X

(s) E0

=

+0,30 V

Y

2+(aq)

/Y

(s)

E

0

=

–

0,40 V

Sel yang ditunjukkan dalam diagram berikut ini:

Manakah penjelasan yang benar mengenai sel tersebut di atas?

Elektroda di mana ion positif masuk ke larutan

∆

E

0

/V

A. X

0,10

B. X

0,70

C. X

0,75

D. Y

0,10

E. Y

0,70

Pembahasan:

Agar reaksi berlangsung spontan maka

E

0

harus positif sehingga susunannya adalah:

Katoda ~ Reaksi Reduksi: X

2+(aq)

+

2e

-

 X

(s)

E

0

= +0,30 V

Anoda ~ Reaksi Oksidasi: Y

(s)

 Y

2+(aq)

+

2e

-

E

0

= +0,40 V

E

0

sel = (+0,30 + 0,40) = +0,70 Volt

Elektroda yang melarut (menjadi ion positif akan masuk dalam larutan) tentunya ini terjadi pada

anoda di mana

Y

melarut atau berubah menjadi ion positif

Y

2+

.

23. Pada reaksi: A + B



C + D

K

r

Apakah pengaruh suatu katalis pada tetapan laju reaksi,

k1

untuk reaksi ke kanan,

k

–1

untuk reaksi

kebalikannya dan pada nilai tetapan kesetimbangan

K

r

, untuk reaksi kesetimbangan?

k1

k

–1

Kr

A. Bertambah

Berkurang

Tidak ada pengaruh

B. Bertambah

Berkurang

Bertambah

C. Bertambah

Bertambah

Tidak ada pengaruh

D. Bertambah

Bertambah

E. Tidak ada pengaruh Tidak ada pengaruh Bertambah

Pembahasan:

(10)

24. Dari kelima isomer di bawah ini tentukan mana senyawa yang bernama spiropentana

Pembahasan:

25. Senyawa (CH

3

)

2

CHCH(CH

3

)

2

jika dibuat lima konformasi sesuai dengan proyeksi Newman

manakah yang merupakan konformasi Anti dan manakah yang konformasi Gauche?

A. 1. Anti

2. Gauche

3. Gauche

4. Anti

5. Gauche

B. 1. Anti

2. Anti

3. Gauche

4. Anti

5. Gauche

C. 1. Gauche

2. Anti

3. Gauche

4. Gauche

5. Anti

D. 1. Gauche

2. Gauche

3. Anti

4. Anti

5. Gauche

E. 1. Anti

2. Gauche

3. Anti

4. Anti

5. Gauche

Pembahasan:

(CH

3

)

2

CHCH(CH

3

)

2

= 2,3 dimetilbutana

Proyeksi Newman 1: Hidrogen pada C-2 dan C-3 adalah gauche.

Proyeksi Newman 2: Hidrogen pada C-2 dan C-3 adalah anti.

Proyeksi Newman 3: Hidrogen pada C-2 dan C-3 adalah gauche

Proyeksi Newman 4: Hidrogen pada C-2 dan C-3 adalah gauche

Proyeksi Newman 5: Hidrogen pada C-2 dan C-3 adalah anti

(11)

26. Pada temperatur reaksi 60

o

C, senyawa 2-metil-butanol-1 akan mengalami reaksi dehidrasi jika

ditambahkan dengan asam sulfat 75% sesuai reaksi:

Produk utama dari hasil reaksi tersebut adalah :

Pembahasan:

Reaksi dehidrasi pada alkohol adalah reaksi pelepasan molekul air (H

2

O) ketika direaksikan

dengan H

2

SO

4

disertai pemanasan sehingga akan menghasilkan senyawa alkena. Jadi alternatif

jawaban yang tepat adalah

A dan atau C

.

27. Produk utama apa yang akan dihasilkan jika benzaldehida direaksikan dengan aseton dalam 20%

NaOH pada 100

o

C?

Pembahasan:

(12)

28. Pereaksi mana yang akan bereaksi dengan benzaldehida menghasilkan senyawa

semikarbazol-benzaldehida?

A. NH2-NH2

B. H

2

N-NH-CO(NH2)

C. C

6

H

5

NH-NH

semicarbazon

) sambil melepaskan molekul air.

Benzaldehid adalah salah satu aldehid, jJadi pada soal ini pereaksi yang dapat digunakan untuk

menghasilkan senyawa semikarbazol-benzaldehid adalah pereaksi semikarbazida (

H

2

N-NH-CO(NH2)

/ NH

2–

E. Semua jawaban di atas tidak benar

Pembahasan:

(13)

30. Reaksi substitusi elektrofilik aromatik berikut ini yang menghasilkan produk yang benar adalah ...

A. Hanya 1 dan 2

B. 1, 2, dan 3

C. 1, 4, dan 3

D. 2, 3, dan 4

E. Hanya 1 dan 4

–

HSO

3–

meta terhadap

–

NO

2

dan orto terhadap

–

NH

2

;

Hasil (2) seharusnya posisi

–

Pembahasansoal essay OSN Kimia Seleksi TIM OSN 2014

Soal 1. Reaksi senyawa alkali tanah [20 poin]

Zat A adalah padatan berwarna abu-abu mengandung logam alkali tanah dan 37,5% massa karbon. Zat B berupa cairan tidak berwarna dan tidak berbau. Sebanyak 47,9 g zat B mengandung 5,36 g hidrogen dan 42,5 g oksigen. Zat A bereaksi dengan B membentuk C dan D. Jika 10 g zat C direaksikan dengan oksigen berlebih terbentuk 33,8 g karbondioksida dan 6,92 g air. Zat D adalah hidroksida dari logam yang terkandung pada A.

Soal ini aslinya bersumber dari buku Chemistry by Zumdahl sebagaimana berikut:

Persamaan reaksi: n A + m B  p C + q D

Zat A:

Eng..ing..eng... Kagak bisa diselesaikan kalau tidak ada data_{seperti pada soal aslinya itu!}

19

partikel

) x (6,022 x

10

23 partikel/mol ) = 64,1 g/mol

y C = 37,5% massa MxCy dan x M = 62.5% massa MxCy

Setiap 1 mol MxCy terdiri dari:

y mol Karbon = 37,5 % x 64.1g = 24.0 g x (1 mol / 12g) = 2 mol x mol Logam M = 62,5 x 64.1g = 40.1 g

(15)

Soal diketik ulang oleh Urip Kalteng (urip.wordpress.com) dan pembahasan berdasarkan berbagai referensi Halaman 2 Dari tabel periodik massa molar logam alkali tanah:

Be = 9.0 g; Mg = 24.3 g;

Ca = 40.1 g; dan seterusnya.

Oleh karena itu dapat disimpulkan bahwa logam tersebut tidak lain adalah logam kalsium (Ca) sehingga zat A adalah CaC2 (kalsium karbida)

Berdasarkan perbandingan mol hasil reaksi CO2 dan H2O maka diketahui jumlah C dan H pada zat C ini

masing-masing adalah 2. Dengan kata lain bahwa zat C ini adalah C2H2 , meskipun ini seharus dikonfirmasikan terlebih

dahulu dengan data lain seperti pada naskah asli soal ini , Ok-lah kalau begitu....

Kita anggap saja (biar gak repot toh kalau makai data seperti pada soal asli juga tidak keliru) ZAT C ini adalah C2H2

Zat D:... apakah zat D 

Berdasarkan keterangan yang diperoleh dari TKP  bahwa zat D ini hidroksida dari logam yang terkandung dalam zat A. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa MISTERD adalah Ca(OH)2

Berlanjut pada penyelesaian pertanyaan:

a. Dari data itu lengkapi data pada tabel berikut: [12] (diminta melengkapi tabel nih)

Zat Rumus kimia yang

b. Tuliskan persamaan reaksi setara ketika zat A bereaksi dengan B! [4] CaC2 + 2 H2O  C2H2 + Ca(OH)2

c. Jika 45 g zat A bereaksi dengan 23 g zat B secara sempurna, hitung massa zat C yang terbentuk! [4]

CaC2 (zat A) + 2 H2O (zat B)  C2H2 (zat C) + Ca(OH)2 (zat D)

Massa molar CaC2 = 64,1 g/mol  45 g CaC2 = 45 g / 64,1 g/mol = 0,70 mol

Massa molar H2O = 18 g/mol  23 g H2O = 23 g / 18 g/mol = 1,28 mol

Meskipun reakasi A dan B ditulis “secara sempurna” dgn maksud kedua-nya tepat habis bereaksi, tentu ini tidak mungkin, namun yang terjadi berdasarkan persamaan reaksi setara di atas adalah:

0,64 mol CaC2 + 1,28 mol H2O  0,64 mol C2H2 + 0,64 mol Ca(OH)2 tersisa 0,06 mol CaC2

(16)

Pembahasansoal essay OSN Kimia tingkat Provinsi 2013 untuk Seleksi TIM OSN Kimia 2014

Soal 2. Elektron dalam atom [15 poin]

Untuk menghitung energi elektron pada atom hidrogen dan ion yang mirip hidrogen, digunakan

persamaan

atau

Dari persamaan tersebut diperoleh energi elektron atom hidrogen pada kulit pertama (n = 1) sebesar -13,6 eV

a. Apa arti ion yang mirip hidrogen? (2)

Ion yang mirip hidrogen artinya ion tersebut memiliki 1 elektron seperti hidrogen.

b. Jelaskan makna Z dan n dari persamaan di atas (4)

Makna Z adalah nomor atom dari ion atau atom, n adalah tingkat energi (kulit atom) ke n-nya.

c. Dengan menggunakan persamaan tersebut, hitunglah nilai energi elektron (dalam satuan eV) pada atom hidrogen di kulit ke tiga. (3)

Nomor atom (Z) hidrogen adalah 1, tingkat energi (kulit atom) yang dihitung adalah kulit ke-3. Jadi:

d. Hitung energi elektron (dalam satuan eV) pada ion Li2+ di kulit ke dua. (3)

Nomor atom (Z) ion Li2+ adalah 3, tingkat energi (kulit atom) yang dihitung adalah kulit ke-2. Jadi:

e. Berapa besar energi yang dipancarkan (dalam satuan eV) ketika elektron pada atom hidrogen berpindah dari kulit ketiga ke kulit kesatu. (3)

Besarnya E3 sudah dihitung pada bagian c, E3 =

–

1,51 eV

, besarnya E1 =

–

13,6 eV.

(17)

Pembahasansoal essay OSP Kimia Tahun 2013 untuk Seleksi TIM OSN Kimia 2014

Soal 3. Keasaman buah apel [20 poin]

Asam malat, C4H6O5, adalah asam dikarboksilat (H2M) yang banyak terdapat dalam buah apel hijau dan

memberikan rasa asam yang segar.

Asam malat banyak digunakan sebagai additif pada bahan pangan dan untuk perawatan kulit. Anda membuat juice apel dan diperoleh 250 ml larutan dengan pH 3,5.

a. Tulisankan reaksi ionisasi asam malat. (3)

Asam malat adalah asam diprotik, sehingga akan mengalami ionisasi dua kali:

Reaksi ionisasi pertama:

b. Hitunglah berapa konsentrasi molar ion hidrogen dalam juice apel. (2)

pH diketahui maka dapat dihitung konsentrasi molar ion hidrogennya;

pH = - log [H+]  [H+] = 10–pH  [H+] = 10–3,5  [H+] = 0,000316 M = 3,16

×

10–4M

Juice apel dapat dititrasi dengan alkali standar, tetapi dalam titrasi tersebut hanya terdapat 1 titik akhir. Sebanyak 25,0 mL sampel juice apel dinetralisasikan secara akurat dengan 27,5 mL larutan natrium hidroksida 0,10 mol/L dengan memakai indikator fenolftalein (rentang pH 8,3 – 10,0).

c. Berdasarkan titrasi tersebut, hitunglah konsentrasi molar dari asam malat dalam juice tersebut. (5)

Ketika terjadi netralisasi maka jumlah mol H+ dan OH–seimbang.

H2C4H4O5 + 2NaOH  Na2C4H4O5 + 2H2O

d. Jelaskan mengapa hanya dapat digunakan 1 indikator dan tidak 2 indikator sebagaimana umumnya pada titrasi asam lemah dikarboksilat. (3)

Biasanya jika hanya terdapat 1 titik akhir titrasi, kemungkinan besar Ka1 sama atau hampir sama dengan Ka2,

atau Ka1 jauh lebih besar dibandingkan Ka2 (besarnya Ka2 tidak singnifikan ketika dijumlah dengan Ka1)

(18)

e. Bila diasumsikan bahwa nilai pH juice terutama disumbangkan oleh H+ dari ionisasi asam malat, hitunglah berapa nilai Ka1 dari asam malat tersebut. (3)

Bila diasumsikan seperti itu, maka besarnya Ka1 dapat dihitung layaknya asam monoprotik yang terurai. H2C4H4O5  HC4H4O5– + H+

[ _[ ][ _] ]



[HC4H4O5–] =[ H +

]

_[

[

]

_]

(

)

f. Berikan dua alasan mengapa feolftalein adalah indikator yang cocok untuk titrasi ini. (2)

Alasan 1. Pemilihan indikator berdasarkan pada titik ekivalen reaksi antara titrasi asam lemah oleh basa kuat terdapat pada pH = 9,08 (lihat pembuktian pada bagian bawah halaman ini) dan ini harus

memotong daerah range pH indikatornya yaitu 8,3 – 10.

Alasan 2. Indikator PP mengalami perubahan warna yang mudah diamati oleh mata ketika mencapai titik ekivalen titrasi.

g. Bagaimana pH larutan garam Na2M? Asam, basa atau netral, jelaskan dengan reaksi (2)

Karena asam malat adalah asam lemah dan NaOH adalah basa kuat maka terjadi hidrolisis garam yang bersifat basa karena menghasilkan OH-.

Reaksi hidrolisis:

Na2C4H4O5– + H2O  C4H4O5 2– + 2 Na+

C4H4O52– + H2O  HC4H4O5– + OH –

Bukti secara kalkulatif pH garam terhidrolisis:

H2C4H4O5 + 2NaOH  Na2C4H4O5 + 2H2O 1,375 mmol 2,75 mmol 1,375 mmol

[Na2C4H4O5] = 1,375 mmol / (25+27,5) mL = 0,026 M

[OH-] = √

[

] √

√ M

pOH = -log 1,2 × 10–5 = 4,92

(19)

Soal 4. Kinetika reaksi

Pada temperatur kamar 30 oC, ternyata gas SO2Cl2 dapat terdisosiasi menjadi gas SO2 dan gas Cl2 . Untuk mengamati laju reaksi penguraiannya, ke dalam suatu wadah dimasukkan gas SO2Cl2, dan diukur tekanan awalnya (kPa). Laju penguraian gas SO2Cl2 tersebut diamati dengan mengukur tekanan di dalam wadah pada periode waktu tertentu. Diperoleh data sebagai berikut.:

Waktu (detik) Tekanan Total dalam wadah, P total (kPa)

0 1384

60 2076

120 2422

180 2592

Berdasarkan data tersebut maka jawablah pertanyaan berikut ini.

a. i. Tuliskan reaksi disosiasi (penguraian) gas SO2Cl2 pada suhu kamar. (2) Di mana x adalah tekanan parsial

Pada 60 detik:

iii. Tentukanlah berapa % gas SO2Cl2 yang terdisosiasi setelah 180 detik. (3)

=(P180/P0) x 100%

=(1208/1384) x 100%

= 87,283 %

b. i. Berdasarkan data dan perhitungan yang anda peroleh tentukanlah waktu paruh (t ½) dari

SO2Cl2 (3)

Waktu paruh waktu ketika zat tinggal separoh dari jumlah semula, jadi berdasarkan perhitungan pada (a.ii) maka waktu paroh-nya pada saat 60 detik

ii. Tentukanlah orde reaksi dari disosiasi gas SO2Cl2 (2)

Data t _½ konstan maka orde reaksi adalah satu.

(20)

Soal diketik ulang oleh Urip Kalteng (urip.wordpress.com) dan pembahasan berdasarkan berbagai referensi Halaman 7 iii. Tentukanlah tetapan laju reaksi penguraian gas SO2Cl2 pada suhu kamar. (2)

Karena orde satu maka:

k = ln (Ao/At) = k. ∆t

 ln (1384) – ln (692) = k

×

60 detik

 7,2327 – 6,5396 = k

×

60 detik

 k = 0,6931 / 60 = 1,1552 x 10-2 s-1

iv. Tentukanlah tekanan total dalam wadah setelah periode waktu 200 detik. (4)

Pada 200 detik:

ln (Ao/At) = k. ∆ t

ln (1384/A200) = 1,1552 x 10-2 (200)

A200 = 137,32 kPa (SO2Cl2 yang bereaksi)

Maka SO2Cl2 sisa = 1384 - 137,32 = 1246,68 kPa

Jadi P total = 1246,68 kPa + 2

×

137,32 ) = 1521,32 kPa

c. Bila suhu penguraian SO2Cl2 dinaikkan menjadi 40 oC, bagaimana laju penguraian gas SO2Cl2 , lebih cepat atau lambat? Jelaskan alasan anda mengapa! (2)

Bila suhu naik maka tetapan laju naik dan reaksi berlangsung cepat sesuai hukum Arhennius.

(21)

Soal 5. Asam sulfat [27 poin]



2H

2

SO

4(aq)

b. Katalis vanadium pentaoksida pada proses Kontak berfungsi untuk mempercepat reaksi tahap-2. Mekanismenya vanadium pentaoksida tereduksi menjadi vanadium (V) saat oksidasi belerang dioksida menjadi belerang trioksida, kemudian vanadium (IV) teroksidasi kembali menjadi V2O3 ketika bereaksi dengan oksigen. Tulisankan kedua tahap reaksi redoks yang sesuai dengan mekanisme tersebut. (3)

SO

2(g)

+ V

2

O

5(s)



SO

3(g)

+ 2VO

2(s)

2VO

2(s)

+ O

2(g)



V

2

O

5(s)

Uap asam sulfat mengalami disosiasi ketika dipanaskan sesuai dengan reaksi berikut: H2SO4(g)  H2O(g) + SO2(g)

Data berikut menunjukkan tekanan parsial pada kesetimbangan di dua temperatur.

T (dalam K) Tekanan Parsial (dalam satuan Pa) H2SO4(g) H2O(g) SO2(g) 400 4,5 3,2 2,9 493 470 300 270

c. Tulisankan ungkapan tetapan kesetimbangan untuk tekanan, Kp untuk reaksi di atas. (1)

( ) ( )

( )

d. Berdasarkan data pada tabel di atas, hitung nilai tetapan kesetimbangan Kp, pada tiap temperatur tersebut. (4)

e. Jelaskan berdasarkan jawaban pada (d) apakah reaksi disosiasi uap asam sulfat tersebut adalah reaksi eksoterm atau endoterm (2)

(22)

Soal diketik ulang oleh Urip Kalteng (urip.wordpress.com) dan pembahasan berdasarkan berbagai referensi Halaman 9 H2SO4

170 oC

∆

∆, Ni

f. Uap asam sulfat ditempatkan dalam sebuah wadah pada 400 K dan dibiarkan mengalami dekomposisi selama beberapa saat sehingga tekanan parsial pada campuran tersebut adalah : H2O(g) = 1,0 Pa; SO3 (g)

= 5,0 Pa. Jelaskan apakah campuran tersebut telah mencapai kesetimbangan atau tidak. (3)

( ) ( )

( )

Kp pada 400 K = 2,062 Pa. Karena Qp < Kp maka belum mencapai kesetimbangan.

g. Gambarkan stuktur Lewis yang tepat untuk molekul asam sulfat (2)

Suatu larutan yang mengandung garam natrium NaX menghasilkan endapan kuning ketika dicampurkan dengan larutan timbal (II) nitrat. Sedangkan padatan garam NaX akan bereaksi dengan asam sulfat pekat panas menghasilkan beberapa produk, termasuk uap yang berwarna ungu.

h. Tuliskan persamaan reaksi yang setara antara larutan NaX dengan larutan timbal (II) nitrat, jangan lupa tuliskan pula fasanya. (1)

2NaX

(aq)

+ Pb(NO

3

)

2(aq)

2Na

+ (aq)

+ NO

3-(aq)

+ PbX

2(s)

2NaI

(aq)

+ Pb(NO

3

)

2(aq)

2

yaitu hasil reaksi dari NaX (NaI) dengan

asam sulfat. Berdasarkan reaksi: 2NaX

(s)

+ 3H

2

SO

4(aq)

X

2(g)

+ 2NaHSO

4(s)

+ SO

2(g)

+ 2H

2

O

(l)

Etanol mengalami dehidrasi oleh penambahan asam sulfat pekat berlebih pada 170 oC menghasilkan senyawa A. Reaksi A dengan H2O pada tekanan dan temperatur tinggi menghasilkan senyawa B (suatu cairan

yang mudah menguap). Reaksi A dengan H2 panas dan katalis Ni menghasilkan senyawa C.

j. Berdasarkan informasi pada wacana di atas, uraikan dengan persamaan reaksi yang dapat mengungkapkan identitas senyawa A, B, dan C.

(23)

Soal 6: Senyawa organik (28 poin)

Suatu senyawa organik A mengandung karbon 66,7%, hidrogen 11,1 & dan oksigen 22,2 % (persen massa). Data spektrum massa senyawa A menunjukkan massa molekul senyawa ini adalah 72.

a. Tentukan rumus molekul senyawa A. (3)

Anggap 100 g Senyawa A 66,7 % C 11,1 % H 22,2 % O

Massa 66,7 g 11,1 g 22,2 g

Mol 66.7/12 = 5,5583 11,1/1 = 11,1 22,2/16 = 1,3875

Perbandingan mol 5,5583/1,3875 11,1/1,3875 1,3875/1,3875

4 8 1

Jadi rumus empiris senyawa tersebut adalah C4H8O

Massa molekul senyawa  72 = (C4H8O)n72 = (72)n n = 1, jadi rumus molekul = rumus empirisnya

C4H8O

Ketika senyawa A diteteskan ke dalam larutan 2,4-dinitrofenilhidrazin ternyata membentuk endapan berwarna jingga.

b. Tuliskan gugus fungsi dalam senyawa A yang bertanggung jawab terhadap terbentuknya endapan jingga dengan 2,4-dinitrofenilhidrazin (1)

Jika senyawa A direaksikan dengan 2,4-dinitrofenilhidrazin menghasilkan endapan kunig/jingga/merah, ini mengindikasikan adanya gugus garbonil (-CO-) jadi kemungkinan senyawa A ini adalah golongan aldehid (R-CHO) atau keton (R-CO-R’). Endapan jingga tersebut adalah senyawa aldehid/keton-2,4-dinitrofenilhidrazon.

c. Gambarkan tiga struktur senyawa isomer A yang mengandung gugus fungsi tersebut (pada-b) (3)

Senyawa A dapat disintesis dari senyawa B dengan cara oksidasi. Salah satu isomer dari senyawa A memberikan hasil negatif terhadap reagen Bordwell-Wellman (reagen K2Cr2O7 dalam asam) sedangkan kedua isomer lainnya mengubah warna jingga reagen Bordwell-Wellman menjadi larutan warna

kehijauan. Salah satu isomer senyawa A juga memberikan hasil uji positif terhadap uji iodoform

(mereaksikan senyawa dengan I2 dalam larutan NaOH), sedangkan kedua isomer lainnya memberikan hasil negatif.

(24)

e. Tulisankan reagen apa yang digunakan untuk konversi senyawa B menjadi A (1)

Reagen Bordwell-Wellman (reagen K2Cr2O7 dalam asam) uji positif ditandai dgn berubahnya warna orange

menjadi hijau karena terbentuknya ion Cr3+

f. Tulisankan reaksi antara isomer A dengan reagen Bordwell-Wellman yang menunjukkan hasil uji positif (3)

Yang memberikan hasil positif adalah aldehid (dalam hal ini butanal dan 2 metilpropanal), sedangkan keton

(dalam hal ini adalah 2-butanon) memberikan hasil negatif. Ini adalah reaksi oksidasi menggunakan Cr2O72-

dalam suasana asam yang akan menghasilkan larutan warna hijau (dari hasil reduksi Cr2O7

2-

menjadi ion

Cr

3+

)

g. Tulisankan reagen dan reaksi yang dapat membedakan ketiga isomer A. (3)

Untuk membedakan ketika isomer A (butanal, 2-metilpropanal, dan 2-butanon) dapat digunakan uji:

 Pembedaan antara senyawa alkanal dengan keton digunakan uji reagen Bordwell-Wellman (positif

terhadap butanal dan 2-metilpropanal, negatif terhadap 2 butanon) atau reagen I2 dalam larutan

NaOH (positif terhadap 2-butanon, negatif terhadap butanal, 2-metilpropanal).

 Untuk membedakan butanal dengan 2-metilpropanal terlebih dahulu dilakukan reaksi reduksi

terhadap keduanya hingga jadi alkohol. Alkohol inilah yang di uji dengan tes Lucas. Tes Lucas (dengan

reagen Lucas terdiri dari HCl dan ZnCl2) ini untuk membedakan jenis alkohon primer, sekunder, dan

tersier.

Alkohol primer (butanol) hasil reduksi dari butanal:

butanol + HCl(ZnCl2)  2 butilklorida + H2O berlangsung sangat sangat lambat atau bahkan tidak

bereaksi.

Alkohol skunder (2 metilpropanol) hasil reduksi dari 2 –metilpropanal:

2-metilpropanol + HCl(ZnCl2)  2 metilpropilklorida + H2O berlangsung lambat dengan ditandai

(25)

Soal diketik ulang oleh Urip Kalteng (urip.wordpress.com) dan pembahasan berdasarkan berbagai referensi Halaman 12 h. Gambarkan struktur isomer B yang menghasilkan senyawa isomer A yang memberikan hasil uji

Bordwell-Wellman negatif. (2)

Senyawa yang hasil uji Bordwell-Wellman negatif adalah senyawa keton, keton ini dihasilkan dari reaksi oksidasi alkohol sekunder, jadi isomer yang dimaksud adalah 2-butanol:

i. Gambarkan struktur senyawa A yang memberikan hasil uji positif terhadap uji iodoform. (2)

Senyawa yang memberikan hasil uji positif pada uji iodoform adalah senyawa yang berupa metil-keton dalam hal ini adalah 2-butanon

j. Gambarkan struktur senyawa produk reaksi antara senyawa A pada (i) dengan hidroksiamina, NH2OH (2)

(26)

Soal diketik ulang oleh Urip Kalteng (urip.wordpress.com) dan pembahasan berdasarkan berbagai referensi Halaman 13 k. Tulisankan mekanisme reaksi umum reaksi antara senyawa yang dapat memberikan hasil uji positif

terhadap reagen uji iodoform. (3)

l. Senyawa A mendidih pada 79,6 oC sedangkan pentana, C5H12 yang memiliki massa molekul relatif sama, mendidih pada 36,3 oC. Jelaskan faktor apa yang menyebabkan perbedaan titik didih tersebut.

(2)

Isomer atau senyawa dengan jumlah Mr relatif sama yang memiliki titik didih berbeda tentu karena strukturnya berbeda. Hidrokarbon rantai panjang memiliki ikatan antar molekul melalui gaya Van der Waals (non dipol-non dipol) bahkan karena ikatan intramolekulnya adalah non polar maka cenderung gaya London yang mendominasi. Ikatan ini relatif lemah sehingga hanya perlu sedikit energi untuk memutuskan ikatan antar molekulnya. Akibatnya titik didihnya lebih rendah.

Sedangkan Senyawa A dengan gugus karbonil atau alkohol bersifat lebih polar (ada atom Oksigen yang bersifat elektronegatif kuat) maka ikatan antar molekulnya lebih kuat (ingat di sini ikatan dipol-dipol). Akibatnya titik didih relatif lebih tinggi.