to osn kimia 2012 + pembahasan

Upload: aziz-firdausy

Post on 03-Apr-2018

324 views

Category:

Documents


5 download

TRANSCRIPT

  • 7/29/2019 To Osn Kimia 2012 + Pembahasan

    1/31

    Pelatihan-osn.com Konsultan Olimpiade Sains Nasional

    By Khabib Khumaini, M.Si.

    PEMBAHASAN

    TRY OUT OLIMIPIADE SAINS NASIONAL

    BIDANG KIMIA

    Waktu: 240 menit

  • 7/29/2019 To Osn Kimia 2012 + Pembahasan

    2/31

    Pelatihan-osn.com Konsultan Olimpiade Sains Nasional

    By Khabib Khumaini, M.Si.

    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.

  • 7/29/2019 To Osn Kimia 2012 + Pembahasan

    3/31

    Pelatihan-osn.com Konsultan Olimpiade Sains Nasional

    By Khabib Khumaini, M.Si.

    Tetapan dan rumus berguna

    Tetapan Avogadro NA = 6,022x1023

    partikel.mol1

    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 ArrheniusAexp Ek A

    RT

    atau, k= A.e-Ea/RT

    Energi Gibbs untuk fasa

    terkondensasi pada tekanan pG =pV+ tetapan

    Hubungan antara tetapan

    kesetimbangan dan energi GibbsG

    o= -RTlnK

    Energi Gibbs pada temperatur

    konstanG H T S

    Isotherm reaksi kimia G = G +RTln Q

    Go

    = - nFEo

    Persamaan Nernst pada 298K, Qn

    EEo log

    ,05920

    Faraday 1F= 96450 C/mol e-

    Muatan elektron 1,6022 x 10-

    C

  • 7/29/2019 To Osn Kimia 2012 + Pembahasan

    4/31

    Pelatihan-osn.com Konsultan Olimpiade Sains Nasional

    By Khabib Khumaini, M.Si.

    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, berapatekanan 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 mmHgP P g

  • 7/29/2019 To Osn Kimia 2012 + Pembahasan

    5/31

    Pelatihan-osn.com Konsultan Olimpiade Sains Nasional

    By Khabib Khumaini, M.Si.

    Jawab D

    4. Berikut ini senyawa manakah yang mempunyai sudut ikatan sekitar 120?

    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.

    BF3D. Fe

    3+

    E.

    XeF2

    Jawab E

    XeF2 telah melebihi oktet dan tidak memiliki orbital kosong sehingga tidak bisa menangkap

    pasangan elektron lagi. Akibatnya XeF2 tidak bisa bersifat asam. HCO3-

    bersifat asam

    karena dapat melepas H+ menjadi CO32-

    . Fe3+

    (dan juga FeCl3) bersifat asam karena

  • 7/29/2019 To Osn Kimia 2012 + Pembahasan

    6/31

    Pelatihan-osn.com Konsultan Olimpiade Sains Nasional

    By Khabib Khumaini, M.Si.

    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- 224

    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[ ] 4H

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

    Titik mana yang menunjukkan bahwa terjadi hidrolisis?

    A. B. C. D. E.

    Jawab D

  • 7/29/2019 To Osn Kimia 2012 + Pembahasan

    7/31

    Pelatihan-osn.com Konsultan Olimpiade Sains Nasional

    By Khabib Khumaini, M.Si.

    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

    J awabA

    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

    Jawab C

  • 7/29/2019 To Osn Kimia 2012 + Pembahasan

    8/31

    Pelatihan-osn.com Konsultan Olimpiade Sains Nasional

    By Khabib Khumaini, M.Si.

    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

    01/2 2

    satuan k adalah atm det merupakan orde 0

    1A =A -kt, saat waktu paruh A =

    21

    2

    0,8t 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):

    Berikut ini, manakah diagram yang merupakan representasi sistem pada t = 2 min?

  • 7/29/2019 To Osn Kimia 2012 + Pembahasan

    9/31

    Pelatihan-osn.com Konsultan Olimpiade Sains Nasional

    By Khabib Khumaini, M.Si.

    Jawab C

    0

    t 0

    t

    t 0

    mol awal = A =8

    orde 1 lnA =lnA -kt

    saat t = 1 menit, A =4

    1ln4=ln8-k 1 k=ln

    2saat t = 2 menit

    1A =A exp(-kt)=8 exp(-ln 2) 2

    2

    13.Jika diketahui2Cu(s) + S(s) Cu2S(s) H = - 79,5 kJ

    S(s) + O2(g) SO2(g) H = - 297 kJ

    Cu2S(s) + 2O2(g) 2CuO(s) + SO2(g) H = - 527,5 kJ

    Maka H pembentukan standar CuO adalah

    A. -310 kJ

    B. -155 kJ

    C. -75,3 kJ

    D. 155 kJ

    E. 310 kJ

    Jawab B

  • 7/29/2019 To Osn Kimia 2012 + Pembahasan

    10/31

    Pelatihan-osn.com Konsultan Olimpiade Sains Nasional

    By Khabib Khumaini, M.Si.

    2

    2 2

    2 2 2

    Dengan hukum Hess

    1 1 -79,5kJ( ) ( ) ( ) H= 39,75

    2 2 21 1 1 -(-297kJ)

    ( ) ( ) ( ) H= 148,52 2 2 21 1

    ( ) ( ) ( ) ( ) H2 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 3000C 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 22 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 15000C sebagai

    berikut

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

    Diketahui H0

    f Fe2O3 (s) = -825 kJ/mol, H0

    f Al2O3 (s) = -1675 kJ/mol, S0

    f Fe (s)= 28

    J/mol K, S0

    f Al (s) = 28 J/mol K, S0

    fFe2O3 (s) = -88 J/mol K dan S0

    fAl2O3 (s) = -52 J/mol

    K. Berapa G0

    reaksi tersebut?

    A. 786 kJ/mol B. -796 kJ/mol

  • 7/29/2019 To Osn Kimia 2012 + Pembahasan

    11/31

    Pelatihan-osn.com Konsultan Olimpiade Sains Nasional

    By Khabib Khumaini, M.Si.

    C. -850 kJ/mol

    D. -904 kJ/mol

    E. -914 kJ/mol

    Jawab A

    2 3 2 3

    0 0 0f 2 3 f 2 3

    0 0 0 0 0f 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

    850 / 1773 (0,036 / ) 786 /kJ mol K kJ molK kJ 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

  • 7/29/2019 To Osn Kimia 2012 + Pembahasan

    12/31

    Pelatihan-osn.com Konsultan Olimpiade Sains Nasional

    By Khabib Khumaini, M.Si.

    etanol

    tan

    29g 46gmol aseton = 0,5 mol etanol= 1

    58g/mol 46g/mol

    0,5 10,33 X 0,67

    0,5 1 1 0,5

    (325 0, 33) (250 0, 67) 275, 8 torr 325 0, 33

    0,39275,8

    aseton

    tot aseton Pe ol

    uap asetonaseton

    tot

    mol mol

    X

    P P PP

    XP

    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

  • 7/29/2019 To Osn Kimia 2012 + Pembahasan

    13/31

    Pelatihan-osn.com Konsultan Olimpiade Sains Nasional

    By Khabib Khumaini, M.Si.

    2+

    2

    2+ -2

    0 0 0sel 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+ - 20

    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 Cl2 (g) + 6 H2O

    3 2

    0

    |1,47 V

    ClO ClE

    2 Cl-(g) + 2e Cl2 (g)

    2

    0

    |1,36 V

    Cl ClE

    Berapa potensial reduksi reaksi berikut :

    ClO3-(aq) + 6 H

    +(aq) + 6e Cl

    -(g) + 6 H2O

    A.

    1,45 VB. 1,42 V

    C.

    2,83 VD. 0,11 V

    E.

    -0,11 V

    Jawab A

    - + 0 03 2 2 1 1

    - 0 02 2 2

    ClO (aq) + 6 H (aq) + 5e Cl (g) + 6 H O G 5 1, 47

    1Cl (g) + e Cl (aq) G 1 1,36

    2

    nFE F

    nFE F

    - + - 0 0 03 2 3 3 3

    03

    ClO (aq) + 6 H (aq) + 6e Cl (g) + 6 H O G = = 6 = 5 1,47 1 1,36

    7,35+1,36= =1,456

    nFE FE F F

    E

    20.Besi akan paling mudah berkarat jika dicelupkan ke dalam larutan ....

    A. 1 M NaCl

    B. 1 M KClO3

    C. 1 M CaCl2

    D. 1 M H2CO3

  • 7/29/2019 To Osn Kimia 2012 + Pembahasan

    14/31

    Pelatihan-osn.com Konsultan Olimpiade Sains Nasional

    By Khabib Khumaini, M.Si.

    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

    22.Di antara ion karbokation berikut manakah yang paling stabil

    Jawab E

  • 7/29/2019 To Osn Kimia 2012 + Pembahasan

    15/31

    Pelatihan-osn.com Konsultan Olimpiade Sains Nasional

    By Khabib Khumaini, M.Si.

    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 tidakdapat 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

    D. Propanal

    E. Etanal saja

  • 7/29/2019 To Osn Kimia 2012 + Pembahasan

    16/31

    Pelatihan-osn.com Konsultan Olimpiade Sains Nasional

    By Khabib Khumaini, M.Si.

    Jawab A

    25.Senyawa X pada reaksi berikut adalah

    J awabA

    Asil halida + asam karboksilatanhidrida karboksilat

    GugusOH pada fenol tidak dapat disubtitusi oleh halida

  • 7/29/2019 To Osn Kimia 2012 + Pembahasan

    17/31

    Pelatihan-osn.com Konsultan Olimpiade Sains Nasional

    By Khabib Khumaini, M.Si.

    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)

    Karbon

    Hidrogen

    a 2

    a 3

    2

    a 3

    2

  • 7/29/2019 To Osn Kimia 2012 + Pembahasan

    18/31

    Pelatihan-osn.com Konsultan Olimpiade Sains Nasional

    By Khabib Khumaini, M.Si.

    2 2 2

    0

    ( 2) ( 3) ( 3) 2 ( 3)( 3)cos2 2 2 2

    cos 0,333333

    109,5

    a a a aa

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

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

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

    2

    maka jarak antar inti atom H = a 2 177.5pm

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

    sisi

    d. Berapa luas segitiga tersebut. (3 poin)

    0 4 2 21 ( 2)( 2)sin 60 1,36 10 1,36 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 = x luas alas x tinggi)

    ( 3 poin)

    4 2 5 3 3

    3tinggi limas = jarak antara inti atom C dengan H = 108,7 pm=163,05 pm2

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

    3pm

    060

    a 2

    a 2a 2060

  • 7/29/2019 To Osn Kimia 2012 + Pembahasan

    19/31

    Pelatihan-osn.com Konsultan Olimpiade Sains Nasional

    By Khabib Khumaini, M.Si.

    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 kitajumpai 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) + CO3

    2-(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

    2

    -3 1

    -2 -3 -5

    -5 -3CO

    q) + HCO (aq) Ktot =K Ka

    Ktot = 10 10 =10

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

    pH=2.65

  • 7/29/2019 To Osn Kimia 2012 + Pembahasan

    20/31

    Pelatihan-osn.com Konsultan Olimpiade Sains Nasional

    By Khabib Khumaini, M.Si.

    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 23 3

    2- + -3 3

    2

    2 2 2 3

    + -2 3 3

    ( ) ( ) ( ) Ksp

    1CO (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

    2 613 2 2 3

    2

    Ka

    Ksp K ( ) ( ) ( ) ( ) 2 ( ) Ktot= 2.5 10

    KaCaCO 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

    26 -43

    2

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

    [ ][ ] 22, 5 10 sehingga x = 8 10 M

    [ ] 0,5

    jika x

    Ca HCO x xKtot

    CO

    Soal 3 Pemurnian Logam Nikel (23 poin)

    Logam Nikel murni dalam industri umumnya dibuat berdasarkan proses mond. Dalam prosesini, 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)

    Bilangan koordinasi : 4

  • 7/29/2019 To Osn Kimia 2012 + Pembahasan

    21/31

    Pelatihan-osn.com Konsultan Olimpiade Sains Nasional

    By Khabib Khumaini, M.Si.

    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 04

    0 0 0 04

    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

    00

    0

    saat mulai terdekomposisi maka 0

    160,8 /392,7 K = 119,7 C

    0,4095 /

    G

    H kJ molT

    S kJ molK

    e. Berapa tetapan K reaksi pembentukan Ni(CO)4 pada suhu 2500C

    (3 poin)

    0

    0 0 0

    0

    06

    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

  • 7/29/2019 To Osn Kimia 2012 + Pembahasan

    22/31

    Pelatihan-osn.com Konsultan Olimpiade Sains Nasional

    By Khabib Khumaini, M.Si.

    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 2a x x

    2

    2 2 2CO

    CO

    2

    CO

    0,1 sehingga a = 0,1-x

    P (2 ) 4Kp = 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

  • 7/29/2019 To Osn Kimia 2012 + Pembahasan

    23/31

    Pelatihan-osn.com Konsultan Olimpiade Sains Nasional

    By Khabib Khumaini, M.Si.

    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 10

    23

    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)

    3Q=I 0,601 1802 1,083002 10t A s 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 10jumlah elektron yang terlibat = 6,76031211 10 elektron1,602x10 CC

    d. Hitung massa satu atom tembaga (3 poin)

    Penurunan massa di anoda = 0,03554 g

    Arus konstan = 0,601 A

    Waktu berlangsungnya elektrolisis = 1802 s

  • 7/29/2019 To Osn Kimia 2012 + Pembahasan

    24/31

    Pelatihan-osn.com Konsultan Olimpiade Sains Nasional

    By Khabib Khumaini, M.Si.

    21

    23

    21

    jumlah elektron terlibatjumlah atom tembaga yang berkurang = = 3,380156055 10 atom

    20,03554g

    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 molN

    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 molN

    g atom

  • 7/29/2019 To Osn Kimia 2012 + Pembahasan

    25/31

    Pelatihan-osn.com Konsultan Olimpiade Sains Nasional

    By Khabib Khumaini, M.Si.

    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 KNO 3

    dan SiO2 berlebih) pada suhu 500C dan 1,25 atm? (3 poin)

  • 7/29/2019 To Osn Kimia 2012 + Pembahasan

    26/31

    Pelatihan-osn.com Konsultan Olimpiade Sains Nasional

    By Khabib Khumaini, M.Si.

    33

    3

    2 3

    2 3

    2

    2

    massa NaN 80gmol NaN = 1,23

    65 /

    3mol N dari reaksi pertama = mol NaN =1,846 mol

    2

    1 1 2mol N dari reaksi kedua = mol NaN =0,123 mol10 10 2mol N total = 1,969 mol

    Volum N =

    maksmol

    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 1000C 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 2CH N CH (g) CH CH (g) + N (g)awal 0,8 - -

    reaksi -x x x

    saat t

    0,8-x x x

  • 7/29/2019 To Osn Kimia 2012 + Pembahasan

    27/31

    Pelatihan-osn.com Konsultan Olimpiade Sains Nasional

    By Khabib Khumaini, M.Si.

    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 2000C, laju dekomposisi dimetil azo meningkat sebanyak 100 kali lipat

    dibandingkan pada suhu 1000C. Tentukan energi aktivasi dekomposisi dimetil azo tersebut.

    (3 poin)

    2

    1 2 1

    5

    1 1ln ( )

    1 1ln100 ( )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

    a. Tentukan reaksi hidrolisis parasetamol dengan HCl (3 poin)

  • 7/29/2019 To Osn Kimia 2012 + Pembahasan

    28/31

    Pelatihan-osn.com Konsultan Olimpiade Sains Nasional

    By Khabib Khumaini, M.Si.

    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.

  • 7/29/2019 To Osn Kimia 2012 + Pembahasan

    29/31

    Pelatihan-osn.com Konsultan Olimpiade Sains Nasional

    By Khabib Khumaini, M.Si.

    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 250C.

    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

    16,8gMr 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 mengandung lebih dari satu gugus fungsi. Untuk menentukan gugus-gugus fungsi

    senyawa A maka dilakukan beberapa uji berikut

  • 7/29/2019 To Osn Kimia 2012 + Pembahasan

    30/31

    Pelatihan-osn.com Konsultan Olimpiade Sains Nasional

    By Khabib Khumaini, M.Si.

    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)

    Tentukan senyawa A hingga G reaksi-reaksi berikut (masing-masing dua poin)

  • 7/29/2019 To Osn Kimia 2012 + Pembahasan

    31/31