Soal Olimpiade Sains Nasional tingkat Nasional tahun 2004

Bagian I:         (50 poin)

Pilihlah jawaban yang tepat. (25 Soal)

1.     Ion yang manakah yang dapat mengalami oksidasi dan reduksi:

A.          OCl^-                                                     D.        Cr₂O₇^2-

B.          S^2-                                                         E.        Cl^-

C.          NO₃^-

2.    Persen massa C, H dan O dalam suatu senyawa berturut turut 57,48; 4,22; dan 32,29 %. Rumus empiris senyawa ini adalah:

A.                         C₂H₂O                                           D.        C₈H₇O₄

B.                         C₄H₃O₂                                              E.           C₉H₆O₃

C.                         C₅H₄O₂

3.    Manakah yang akan memberikan perubahan volume terbesar bila ditambahkan ke dalam air dalam gelas silinder 50 mL:

                  A.        7,42 g Al (ρ = 2,7 g/mL)

                  B.        5,09 g besi pirit (ρ = 4,9 g/mL)

                  C.        2,68 g senyawa organik (ρ = 0,7 g/mL).

                  D.        1 g NaOH 1 M (ρ = 1,01 g/mL)

                  E.        10,0 g Hg (ρ = 13,6 g/mL)

4.    Diboran, B₂H₆ disintesis dengan reaksi:

 3 NaBH₄ + 4 BF₃ ® 3 NaBF₄ + 2 B₂H₆.

Bila reaksi ini memiliki 70 % yield, berapa mol NaBH₄ harus direaksikan dengan BF₃ berlebih agar didapatkan 0,400 mol B₂H₆:

            A.        0,4                               D.        0,858

            B.        0,42                             E.        0,98

            C.        0,6

                                     

5.     Dari data energi ikatan rata-rata berikut ini:

                  C-H = 414,2 kJ mol^-1 ; N-N = 945,6 kJ mol^-1

                  H-H = 436,0 kJ mol^-1 ; C-N = 878,6 kJ mol^-1                      

dan kalor sublimasi karbon,

                  C(s) ® C(g)               DH = 719,7 kJ mol^-1

Dapat diperkirakan perubahan entalpi pemben­tuk­an standar hidrogen sianida (HCN) sebesar:

A.              1978,5 kJ mol^-1                D.        -598,3 kJ mol^-1 

B.     598,3 kJ mol^-1                    E.        -824,8 kJ mol^-1 

C.     117,7 kJ mol^-1 

6.       Manakah dari pasangan molekul berikut ini yang merupakan kombinasi POLAR-NONPOLAR:

A.        HCl – BrF                              D.        CO₂ - H₂

B.        CH₃Cl - CHCl₃                                             E.           CH₄ - CCl₄

C.        NF₃ - BF₃

7.        Fungsi yang akan menghasilkan grafik linear untuk gas ideal adalah:            

       A.       p terhadap  V, pada n dan T tetap

B.       T             B    T terhadap  p, pada n dan V

C.       1             C    1/V terhadap 1/p, pada n dan T tetap

D.                                         D        1/n terhadap p, pada V dan T tetap     

E                    E    V terhadap 1/n, pada p dan T tetap

  

8.       Pasangan manakah di bawah ini yang memiliki jumlah netron yang sama

          A.        dan                        D.         dan

          B.        dan                           E.         dan

          C.      dan

9.      Ge memiliki konfigurasi elektron [Ar] 3d¹⁰4s²4p².  Sewaktu membentuk Ge⁴⁺ elekron akan dikeluarkan menurut urutan:

          I           II          III         IV

A.       4p        4p        4s        4s

B.       4p        4p        3d        3d

C.      4s        4s        4p        4p

D.      4s        4s        3d        3d

E.       3d        4s        4p        3d

10.     Dalam suatu percobaan, sebanyak a mol A ditempatkan dalam tabung dan kemudian terjadi reaksi menghasilkan B:      A (g)  ® 2 B (g).

         Pada kesetimbangan, x mol A telah bereaksi dan tekanan total dalam wadah adalah P.  Tekanan B dalam kesetimbangan adalah:

          A.                                      D.       

          B.                                      E.       

           C.   

BAGIAN II: Essay :

Kimia Fisik Anorganik

Soal 1.             (14 poin)

Sebanyak 0,2234  g senyawa X yang mengandung karbon, hidrogen, nitrogen dan oksigen dengan formula umum C_aH_bN_cO_d,  dibakar dengan oksigen berlebih dan menghasilkan gas CO₂, H₂O dan NO₂. Gas-gas yang dihasilkan tersebut diperlakukan lebih lanjut untuk mengubah produk oksida nitrogen menjadi N₂. Kemudian campuran gas CO₂, H₂O, N₂ dan kelebihan O₂ dilewatkan melalui tabung pengering CaCl₂, yang setelah pengeringan selesai bertambah massanya  sebesar 0,1984  g. Aliran gas kemudian dilewatkan kedalam air, di mana gas  CO₂ membentuk H₂CO₃. Larutan asam ini kemudian dititrasi sampai semua H⁺ habis bereaksi, dan ternyata diperlukan  sebanyak 57,62 mL larutan 0,3283 M NaOH. Kelebihan O₂ dihilangkan dengan mereaksikannya dengan logam tembaga dan N₂ yang diperoleh ditampung dalam tabung sebesar 450,0 mL dengan tekanan 65,12 mmHg pada 25 °C. Telah ditentukan bahwa massa molar senyawa tersebut adalah 150 g.mol^-1.

a. Berdasarkan percobaan tersebut maka:

i. Tuliskanlah dan setarakan persamaan reaksi pembakaran zat X tersebut.

ii. Apa peranan CaCl₂ dalam percobaan tersebut, tuliskan reaksi yang terjadi.     

iii. Tuliskan reaksi yang terjadi bila campuran gas tersebut dialirkan kedalam air.

Dari paparan di atas maka:

b.         Hitunglah masing masing  jumlah mol H₂O, CO_2, N₂ yang dihasilkan.

c.          Tentukan massa C, H, N, dan O dalam 0,2234 g senyawa X.

d.         Tentukan rumus empiris senyawa X tersebut.

e.         Tentukan rumus molekul senyawa X tersebut.

Soal 2.                        (14 poin)

Dalam air laut, sebagian besar zat terlarut adalah anion dan kation. Kation dan anion tersebut berada  dalam jumlah yang sama, sehingga  muatan listriknya tetap netral. Lebih dari  99,7 % garam yang terlarut mengandung 7 jenis ion ion utama dengan komposisi seperti yang tertera dalam Tabel berikut ini

Kation	Konsentrasi (mol/kg H2O)		Anion	Konsentrasi (mol/kg H2O)
Na+	0,4690		Cl-	0,5460
Mg2+	0,0540		SO42-	0,0280
Ca2+	0,0150		HCO3-	0.0025
K+	0,0105		Anion Y-	x

Selain unsur diatas, masih banyak unsur lain yang jumlahnya sangat sedikit sekali (unsur minor). 

Berdasar data kandungan air laut tersebut, dan anggaplah kandungan ion-ion didalamnya hanya yang tertera dalam tabel diatas, maka:

a.   Tunjukkan ion ion yang dapat mengakibatkan kesadahan tetap dan kesadahan sementara dalam air laut tersebut dan berapa jumlahnya (mol) per kg H₂O

b.    Berdasarkan komposisisi air laut tersebut diatas, dan anion Y^- yang berasal dari asam kuat, bagaimana pH air laut tersebut,  bersifat asam atau basa, jelaskan jawaban anda.

c.   Berapa total molalitas kation dalam air laut

d.   Berapa molalitas ion [Y^-] ?

e.   Berapa titik beku air laut tersebut.

Bila kedalam 1 liter air laut ditambahkan  80 mg padatan NaOH  (40 g/mol), maka:

f.  Apakah akan terjadi pembentukan endapan Mg(OH)₂.

Anggaplah molaritas air laut sama dengan molalitas; dan volume larutan tidak berubah setelah       penambahan padatan NaOH.

Elektrolisis air laut  dengan menggunakan elektroda inert ternyata menghasilkan gas Cl₂. Sebanyak 1 liter air laut dielektrolisis  dengan kuat arus 0,2 A selama 1 jam. Dengan menganggap  molaritas air laut sama dengan molalitas, maka:

g.             i.          Tuliskan reaksi yang terjadi di  Anoda dan Katoda      

                ii.         Berapa pH air laut yang anda peroleh setelah proses elektrolisis.

Data:      H₂CO_{3 (aq)}  Û H⁺ _(aq)+  HCO₃^- _(aq)                 Ka₁= 4,3 x 10^-7

                        HCO₃^- _(aq) Û H⁺ + CO₃⁼ _(aq)                           Ka₂= 5,6 x10^-11.

            K_w= [H⁺] [OH^-] = 1,0x10^-14

            K_sp Mg(OH)₂ = 1,8 x 10^-11.

            Penurunan titik beku molal H₂O,   K_f air= 1,86 ^oC/m

            Titik Beku air murni = 0 ^oC

            Bilangan Avogadro (N_A) = 6,02 x 10²³

Soal 3.                       (15 poin)

Senyawa hidrokarbon n-butana, C₄H₁₀, adalah gas yang sering digunakan sebagai bahan bakar. Entalpi pembakaran sempurna (DH^o_pembakaran) gas n-butana menjadi produk-produknya dalam wujud gas adalah –2880 kJ/mol. Gunakan data ini untuk menjawab pertanyaan berikut, dengan menganggap suhunya 100ºC.

a.   Tuliskan persamaan reaksi yang telah disetarakan untuk pembakaran sempurna butana.

b.   Tentukan entalpi pembentukan DH_f° gas butana.

c.    Tentukan besarnya perubahan energi dalam reaksi pembakaran tersebut.

Bila perubahan energi bebas DG° reaksi pembakaran tersebut adalah -1260 kJ.mol^-1, maka:

d.   i.  Hitung nilai DS° reaksi pembakaran tersebut.

            ii. Jelaskan nilai DS° dalam hubungannya dengan persamaan reaksi                            pembakaran di atas.

Untuk pembakaran butana tersebut, digunakan udara dengan kandungan oksigen 21%, maka:

e.  Berapa banyak volume udara ( 1 atm, 25 ^oC), yang digunakan untuk membakar 1 mol butana?

        

Dalam tabung silinder yang volumenya 1 dm³ anda mempunyai butana cair (density =  0,573 g.cm^-3), maka:

f. Hitunglah berapa banyak energi yang dapat dihasilkan bila semua butana           didalam silinder habis terbakar sempurna.

Bila anda menggunakan energi yang dihasilkan untuk mendidihkan sejumlah  1 ton  air  yang suhunya 20 ^oC dengan effisensi panas pembakaran 75 %, maka:

g.            Tentukanlah apakah energi yang tersedia  dapat mendidihkan 1 ton air tersebut.

h.                 Tentukanlah berapa suhu yang dapat dicapai oleh 1 ton air tersebut

DATA:

          Entalpi pembentukan standar  (D_fH^o):     

                        CO₂ (g) : D_fH^o            = -393,5 kJ mol^-1_;        H₂O(l) : D_fH^o  = -285,8 kJ mol^-1

                                H₂O (g) : D_fH^o            = -241,8 kJ mol^- ;      O₂ (g)  : D_fH^o  =  0  kJ mol^-1                                      Panas spesifik, Cp,:            H₂O (l) , Cp 75,3 J mol ^-1K^-1

                        H₂O (g) , Cp = 33,6 J mol ^-1K^-1

            Titik didih air pada tekanan 1 atm = 100^oC

    Komposisi volume udara (1 atm , 25 ^oC) = 21 % O₂, ,

            1 mol gas (1atm, 25 ^oC) = 22,4 Liter ;        1 ton = 1000 kg

             

Soal 4.             (10 poin)

Korosi adalah peristiwa alam dimana logam mengalami kerusakan akibat terbentuknya oksida yang lebih stabil. Di alam, korosi besi  adalah proses elektrokimia yang melibatkan oksigen di atmosfer dan potensial reduksi standard (E^o pada 25 °C, 1atm):

             O₂(g) + 4H⁺(aq) + 4e ®  2H₂O(l)                E^o = +1,23 V

             Fe²⁺(aq) + 2e ® Fe(s)                                 E^o = –0,44 V

Oksigen adalah oksidator yang potensial di alam, terutama bila air disekelilingnya bersifat asam. Di udara terbuka, tekanan parsial  O₂ adalah 0,20 atm, dan uap airnya jenuh dengan CO₂. Gas CO₂ yang terlarut membentuk asam karbonat, H₂CO₃, yang menghasilkan ion H⁺ dengan konsentrasi 2,0 x 10^-6 M.

b.            Berdasarkan persamaan Nerst, hitunglah potensial reduksi (E) dari gas O₂ di kondisi udara yang jenuh dengan CO₂.

c.            Untuk reaksi korosi:

                        2Fe(s) + O₂(g) + 4 H⁺(aq) ®  2Fe²⁺(aq) + 2H₂O(l)

i.     Hitung potensial standard (E^o_sel) sel elektrokimia yang mewakili reaksi                         korosi tersebut.

ii.   Hitung potensial (E_sel) sel elektrolkimia yang mewakili reaksi korosi tersebut untuk kondisi gas O₂ di udara yang jenuh dengan CO₂ dan besi dalam keadaan standar.

Untuk reaksi: Fe(OH)₂(s) + 2e ®  Fe(s) + 2OH^–(aq), E^o = –0,88 V.

 Dengan menggunakan informasi reaksi ini dan nilai-nilai potensial di atas maka:

             c.         Hitunglah nilai  Ksp Fe(OH)₂.

Soal 5. ( 8 poin)

Pengukuran laju reaksi biasanya ditentukan dengan menggunakan metode laju awal, yaitu laju reaksi berdasarkan konsentrasi awal zat zat yang bereaksi.

Untuk reaksi:  BrO₃^-+ 5Br^-+ 6H⁺® 3Br₂ + 3H₂O didapat data sbb:

Percobaan ke	[BrO3-]awal	[Br-]awal	[H+]awal	laju relatif
1	0,1 M	0,1 M	0,1 M	1
2	0,2 M	0,1 M	0,1 M	2
3	0,2 M	0,2 M	0,1 M	4
4	0,1 M	0,1 M	0,2 M	4

a.    Tentukan orde reaksi pada [BrO₃^-], [Br^-], [H⁺] dan orde reaksi total.

b.    Tentukanlah persamaan laju reaksinya

c.    Tentukan laju relatif reaksi pada kondisi konsentrasi [BrO₃^-], [Br^-], [H⁺] berturut-turut 0,3; 0,2; dan 0,1 M.

Soal 6. (18 poin)

Khlor trifluorida, ClF₃, adalah zat untuk proses fluorinasi yang telah digunakan untuk memisahkan uranium dari produk batang bahan bakar di reaktor nuklir.

a.     Tuliskan rumus dot cross  Lewis ClF₃.

b.     Tentukan hibridisasi di atom Cl yang digunakan dalam pembentukan                                 ClF₃.

c.     Ramalkan gambar bentuk molekul ClF₃ berdasarkan orbital hibrida yang anda uraikan pada pertanyaan “b”.

d.    Berikan gambar bentuk lain yang mungkin, dan jelaskan menurut anda mengapa ClF₃ tidak berbentuk seperti ini.

e.    Hantaran listrik cairan ClF₃ hanya sedikit lebih rendah daripada hantaran         listrik air murni. Hantaran listrik cairan ini dijelaskan dengan adanya           autoionisasi ClF₃ membentuk ClF₂⁺ dan ClF₄^–. Ramalkan bentuk molekul              ClF₂⁺ dan ClF₄^–.

Soal 7.            (28 poin)

Dalam sistem periodik unsur unsur, zat X dan Y adalah unsur-unsur non logam yang terletak pada periode ke 3. Senyawa hidrogen dari X dan Y adalah A dan B yang mempunyai bobot molekular yang sama. Bila senyawa A dan B ini direaksikan dengan asam nitrat pekat, nitrogen dari asam nitratnya direduksi menjadi nitrogen monoksida serta terbentuk senyawa C dan D; di mana dalam senyawa C ada unsur X dan D ada unsur Y dengan memiliki tingkat oksidasi maksimumnya. Senyawa C dan D juga dapat diperoleh melalui reaksi oksida E dan F dengan air. Jumlah atom-atom oksida E adalah 3,5 kali lebih besar daripada jumlah atom-atom oksida F.

Pertanyaan :

(a)  Tuliskan simbul dan nama unsur X dan Y serta senyawa A, B, C, D E dan F.      

(b)  Tuliskan persamaan reaksi :

(i)    A + HNO₃ à …………………………………………

(ii)  B + HNO₃ à …………………………………………..

(iii)  E + …..  à  C

(iv)          F + …..  à  D

(c)  Hitunglah volume nitrogen monoksida yang dihasilkan bila dengan tepat 1 dm³ dari larutan HNO₃ (64,0 % berat HNO₃ dan 1,387 g/cm³) bereaksi dengan jumlah yang ekivalen dari senyawa B. Perhitungan ini dalam kondisi standar yaitu 1 mol gas volumenya 22,4 dm³.  

KIMIA ORGANIK

Petunjuk : Kerjakan di kertas tersendiri !

Soal 8:            (12 poin)                    

      Pada reaksi di bawah ini, apakah produk  yang anda harapkan bila terjadi reaksi

            

Soal 9 (12 point)

Selesaikan soal-soal di bawah ini  (a dan b) !

a.   Tulislah mekanisme reaksi antara :

b. Tentukan pereaksi yang dipakai pada sintesa di bawah ini !

           

Soal 10              (10 poin)     

Selesaikan reaksi di bawah ini !

                                                           

     

     

     

     

Soal 11    (10  poin)

a.    Terangkan apa sebabnya asam 2-nitrobenzoat pH-nya lebih kecil dari pada asam 4-aminobenzoat !

b.    Terangkan apa sebabnya 2-nitrophenol lebih mudah menguap dibandingkan dengan 4-nitrophenol !

nb: bagi temen-temen yang punya kendala pada saat melihat soal atau ingin kunci jawaban silahkan hubungi email: sdarifin@gmail.com

Socializer Widget By Blogger Yard

SOCIALIZE IT →

Tweet

FOLLOW US →

SHARE IT →