Soal Essay Olimpiade Sains Nasional Tingkat Nasional 2005

Soal 1.           (18 poin)

Xenon, Xe (nomor atom= 54), adalah unsur gas mulia yang relatif kurang reaktif. Senyawa fluorida gas mulia xenon dapat dibuat dengan melakukan reaksi langsung antara gas Xe (Mr =131,3 ) dan gas F₂ (Mr F =19 ) pada temperatur dan tekanan tinggi. Tergantung pada temperatur dan jumlah pereaksi, produk yang terbentuk adalah kristal senyawa xenon flourida yang dapat berupa XeF₂,  XeF₄ atau XeF₆.

Pertanyaan:

a. Tuliskanlah susunan elektron gas Xe (no atom=54).                       (1 poin)

b.  Gambarkan struktur Lewis dari senyawa XeF₂,  XeF₄ dan XeF₆.   (3 poin)

c.  Orbital Xe manakah yang terlibat dalam pembentukan ikatan dalam senyawa XeF₂,  XeF₄  atau XeF₆.                                                                                    (2 poin)

d. Berdasarkan teori  pembentukan orbital hibrida (hibridisasi), bagaimana bentuk geometri molekul XeF₂,  XeF₄ atau XeF₆.                                (3 poin)

(Petunjuk: pertimbangkan adanya pasangan elektron non-ikatan !!!)

Dalam kondisi temperatur dan tekanan tertentu, sebanyak 1,85 x 10^-4 mol Xe direaksikan dengan 5,00 x 10^-4 mol F₂. Setelah reaksi, ternyata terbentuk produk  XeF₄  dan XeF_6, dan sisa gas Xe sebayak 9,0 x 10^-6 mol.

Berdasarkan  kondisi ini maka:

e. Tulis dan setarakan reaksi pembentukan masing masing  senyawa XeF₄  dan XeF₆ dari pereaksi Xe dan F₂.                                                           (2 poin)

f.  Tentukan komposisi % berat produk XeF₄  dan XeF₆ hasil reaksi tersebut.                                                                                                                     (9 poin)

Soal 2.           (10 poin)

Dalam suatu ruangan tertutup, bila padatan CaCO₃ dipanaskan akan membentuk kesetimbangan :

             CaCO_{3 (s)}D CaO_(s) + CO_{2 (g)}            DH^o_r = +179 kJ/mol

Ke dalam ruang hampa yang volumenya 10 L dimasukkan padatan CaCO₃  (100 g/mol) dan CaO (56 g/mol) masing masing sebanyak 0,1 mol, dan kemudian dipanaskan pada 385 K. Sesudah tercapai kesetimbangan ternyata diperoleh tekanan, P_CO2 = 0,300 atm.

Pertanyaan:

a. Tentukan nilai Kp dan Kc pada suhu 385 K                                      (2 poin)

b. Tentukanlah berapa  berat CaCO₃ dan CaO sesudah tercapai kesetimbangan pada suhu 385 K                                                                 (4 poin)

Kemudian, kedalam wadah tersebut, dipompakan sejumlah gas CO₂ sehingga tekanannya bertambah sebesar 0,300 atm.  Berdasarkan pertambahan tekanan CO₂ ini maka:

c. Berapa gram bertambahnya berat CaCO₃ setelah tercapai kesetimbangan didalam wadah tersebut pada temperatur 385 K?                             (2 poin)

Bila suhu diturunkan menjadi 298 K,  dan diketahui Tetapan gas universal, R = 0,0821 L.atm/mol.K = 8,3145 Pa.dm³/mol.K, maka:

d.  Bagaimana nilai Kp pada 298 K dibandingkan dengan 385 K

(2 poin)

Soal 3.           ( 22 poin)

Chlorobenzena, C₆H₅Cl, yang merupakan bahan baku untuk sintesa berbagai senyawa organo-klor, dapat dibuat melalui proses klorinasi benzena, C₆H₆ dengan katalis FeCl_3.

Mekanisme reaksi katalitik klorinasi benzena melibatkan proses reaksi asam-basa Lewis, yang langkah reaksinya adalah sebagai berikut:

Step 1 : Cl₂ + FeCl₃ DFeCl₅  (atau Cl⁺FeCl₄^-)

Step 2 : C₆H₆ + Cl⁺FeCl₄^- D C₆H₆Cl⁺ + FeCl₄^-

Step 3 : C₆H₆Cl⁺ D C₆H₅Cl  + H⁺

Step 4: H⁺ + FeCl₄^- ®HCl + FeCl₃

Pertanyaan:

a.            Tuliskan reaksi katalitik khlorinasi benzena membentuk klorobenzena.                                                                                                                  (1 poin)

b.            Apa jenis reaksi tersebut?                                                              (1 poin)

c.            Menurut konsep asam – basa, apa yang dimaksud dengan asam Lewis dan basa Lewis?                                                                                 (1 poin)

d.        i. Tuliskan formula Lewis dari FeCl₄^-                                                     (2 poin)

            ii. Bagaimana hibridisasi dan bentuk geometri molekul FeCl₄^- , gambarkan strukturnya.                                                       (3 poin)

e.            Berdasarkan mekanisme reaksi diatas, step yang manakah merupakan reaksi asam-basa Lewis.                                                                                     (3 poin)

f.             Tunjukkan asam dan basa Lewis pada setiap step reaksi diatas.     

(6 poin)

g.  Berapa banyak jumlah FeCl₃ yang digunakan dalam reaksi tersebut?                                                                                                                           (1 poin)

h.        Pada suhu reaksi yang sama, bagaimana pengaruh katalis terhadap tetapan kesetimbangan (K) suatu reaksi?                                       (1poin)

Garam FeCl₃ larut dalam air, dan didalam air ion Fe³⁺ akan mengalami hidrolisis sesuai reaksi:

FeCl_{3 (s)}  + 6H₂O_(l) ® Fe(H₂O)₆³⁺_(aq) + 3Cl^-_(aq)

Fe(H₂O)₆³⁺_(aq) + H₂O_(l) ® Fe(H₂O)₅(OH)²⁺_(aq) + H⁺            pKa₁ = 2,0

Fe(H₂O)₅(OH)²⁺_(aq) + H₂O_(l) ® Fe(H₂O)₄(OH)₂⁺_(aq) + H⁺ pKa₂ = 3,3

i.              Anggaplah pada reaksi hidrolisis ini hanya nilai pKa₁ yang berperan dalam menentukan pH, Berapa pH larutan FeCl₃ 0,1 M?   (3 poin)

j.              Bila Ksp Fe(OH)₃ = 2,8 x 10^-39  , apakah larutan 0,1 M FeCl₃  akan menghasilkan endapan Fe(OH)₃ atau tidak.  Buktikan jawaban anda dengan perhitungan.                                                              (3 poin)

Soal 4.           ( 14 poin)

Di industri petrokimia, zat X dapat diproduksi secara besar-besaran dengan mereaksikan  gas nitrogen dan hidrogen.  Di laboratorium, zat X dapat dihasilkan dari reaksi padatan natrium hidroksida dan larutan garam-garam  amonium.   Pada keadaan STP, zat  X berupa gas yang larut dalam air, dan kelarutannya mencapai 750 liter dalam 1 L air.  Larutan gas ini memiliki densitas = 0,88 g/mL dan kadar ion hidrogen sebesar 5,43 x 10^-13 mol/L. Zat X dapat melarutkan endapan AgCl dalam air. Diketahui densitas air dianggap =1 g/mL, dan 1 mol gas (STP) = 22,4 L

Pertanyaan:

Berdasarkan informasi diatas maka:

a.Tuliskan persamaan reaksi produksi X skala industri.                      (1 poin)

b. Tuliskan persamaan reaksi pembuatan X di Laboratorium.                        (1 poin)

c. Hitung jumlah mol X dalam larutan tersebut.                                                 (2 poin)

d. Hitung konsentrasi X yang dinyatakan dalam % berat                    (2 poin)

e. Hitung Konsentrasi X yang dinyatakan dalam M (mol/L).                (2 poin)

f. Hitung Keasaman (pH) larutan tersebut.                                             (2 poin)

g. Tuliskan persamaan reaksi X dengan AgCl.                                      (1 poin)

h. Gambarkan struktur molekul produk hasil reaksi ’g’ tersebut.        (3 poin)

Soal 5            ( 12 poin)

Reaksi penguraian gas NO₂ menjadi gas NO dan O₂ diamati dengan cara mengukur tekanan total (p_t) pada berbagai waktu.  Pada saat awal reaksi hanya ada gas NO₂.  Data pengamatan yang diperoleh disusun dalam Tabel berikut:

t (menit)	0	12	36	84
tekanan total (atm)	2,000	2,500	2,750	2,875

Pertanyaan:

a.  Tuliskan reaksi penguraian gas NO₂ tersebut                                  (1 poin)

b.  Berapa tekanan awal (p_o) gas NO₂?                                                   (1 poin)

c.  Bila tekanan gas NO  pada saat t dianggap sebagai q atm, maka turunkan persaman yang menyatakan hubungan p total (p_t ) terhadap q.

(2 poin)

d. Tuliskan hubungan tekanan gas NO₂ sisa pada saat t  terhadap tekanan gas total                                                                                                      (2 poin)

e.  Hitung tekanan gas NO₂ sisa setelah 12 menit, 36 menit dan 84 menit.

(3 poin)

f. Dari perhitungan tersebut, tentukan orde reaksi penguraian gas NO₂, dan berikan penjelasannya.                                                                          (2 poin)

g.  Tentukan persamaan laju reaksi penguraian tersebut.                   (1 poin)

h.  Hitung nilai tetapan laju (k) reaksi penguraian tersebut.                (1 poin)

Soal 6.           ( 12 poin)

Setiap tahunnya dibutuhkan ribuan ton kalium permanganat. Di industri, secara komersial garam kalium permanganat  (KMnO₄) diproduksi dengan cara mengelektrolisis larutan kalium manganat (K₂MnO₄). Dalam proses elektrolisis ini, air mengalami reduksi.

Pertanyaan:

a. Tentukan bilangan oksidasi Mn pada kalium manganat dan kalium permanganat.                                                                                          (1 poin)

b. Tuliskan reaksi oksidasi dan reduksi, serta reaksi total  proses elektrolisis larutan kalium manganat menjadi kalium permanganat.                   (2 poin)

c. Bagaimana pH larutan sesudah proses elektrolisis larutan kalium manganat?                                                                                                  (1 poin)

Sebanyak 1000 liter larutan kalium manganat yang konsentrasinya 0,5 M dielektrolisis dengan kuat arus 12 Ampere selama 96 jam maka:

d.  Berapa mol KMnO₄ yang dapat dihasilkan selama proses elektrolisis tersebut.                                                                                                            (2 poin)

e.         Berapa konsentrasi K₂MnO₄  dan KMnO₄  dan sesudah proses elektrolisis (anggap volume larutan tetap)                                               (2 poin)

Suatu larutan yang mengandung 0,248 g As₂O₃  di oksidasi  dengan larutan KMnO₄ yang diasamkan (Mn⁷⁺ direduksi menjadi Mn²⁺), dan memerlukan 50 mL larutan KMnO₄ 0,02 M

f. i. Tentukan bilangan oksidasi As di produk reaksi (tunjukkan cara perhitungannya)                                                                            ( 1poin)

ii. Tuliskan reaksi redoksnya:                                                              (1 poin)

Soal 7.           (18 poin)

Senyawa  kompleks koordinasi platina mempunyai beberapa aplikasi/ penggunaan yang penting.  Untuk mengetahui komposisi senyawa kompleks tersebut, dilakukan beberapa percobaan:

1.    Senyawa kompleks platina A dan B masing masing dilarutkan dalam air. Setelah larut, diukur daya hantar listriknya, dan ternyata kedua larutan senyawa kompleks tersebut tidak menghantar listrik.

2.    Pada pemanasan dengan adanya aliran gas hydrogen, kedua senyawa, A dan B tersebut, membebaskan logam platina murni dan gas gas yang larut dalam air.  Bila larutan gas gas tersebut ditambahkan NaOH, akan timbul gas berbau tajam khas yang dapat mengubah warna lakmus merah menjadi biru. Bila larutan gas gas tersebut ditambahkan larutan AgNO₃, ternyata dihasilkan suatu endapan putih yang berubah menjadi abu-abu bila terkena sinar.

Dengan perlakuan pemanasan seperti diatas,  sebanyak  0,4500 g kompleks A menghasilkan  0,2926 g platina murni dan 0,4305 g endapan putih. Sedangkan untuk kompleks B, sebanyak 0,600 g menghasilkan 0,39 g platina dan 0,5740 g endapan putih.

Pertanyaan:

Berdasarkan hasil percobaan tersebut  maka

a.  Mengapa larutan senyawa ini dalam air tidak menghantarkan listrik? 

(1 poin)

b.  Bagaimana komposisi kualitatif  (ion pusat dan ligannya) dari kompleks A dan B, jelaskan.                                                                                            (2 poin)

c.  Tentukan formula molekul senyawa kompleks A dan B                          (6 poin)

d.  Tentukan tingkat oksidasi platina dalam senyawa kompleks tersebut 

(1 poin)

e.  Berapa bilangan koordinasi dari atom pusat dalam kompleks A dan B 

(1 poin)

f.  Tentukan tipe hibridisasi platina dalam pembentukan kompleks tersebut

(1 poin)

g.  Bagaimana struktur/bentuk geometri molekul dari kompleks tersebut.

(3 poin)

h.  Adakah jenis isomer yang anda amati  untuk senyawa kompleks ini?

(3 poin)

Soal 8. ( 20 poin)

Mengenai senyawa organik berikut ini, gambarkan bentuk-bentuk stereoisomer dan nyatakan bentuk-bentuk diastereoisomer, semuanya digambarkan  dalam bentuk proyeksi Fischer:

a.       2-bromo-3-heptanol                                                                           (10 poin)

b.      4-metil-3-oktanol                                                                                 (10 poin)

Soal 9.           (12 poin)

Mengenai reaksi reaksi dibawah ini, gambarkan dan tuliskan bagaimana mekanisme reaksinya: 

Soal 10.         (12 poin )

Senyawa “Benzocaine” adalah suatu senyawa yang bersifat memberikan effek analgesik lokal, dan mempunyai rumus bangun sebagai berikut:                                                                                                                                                                 

a. Berdasarkan rumus bangunnya, jelaskan apakah senyawa “Benzocaine” lebih mudah larut dalam air atau dalam minyak?

b. Senyawa “Benzocaine” dapat dibuat dengan jalan sebagai berikut:

i. Tentukan A, B, C dan D, serta berikan nama reaksi yang terjadi    (8 poin )

ii. Tulis isomer yang terjadi pada langkah A                                           ( 2 poin).

Socializer Widget By Blogger Yard

SOCIALIZE IT →

Tweet

FOLLOW US →

SHARE IT →