Pembahasan Soal 2. Kandungan Besi dalam Air Sumur (Soal Esai OSP Kimia 2018)

Berikut ini adalah soal dan pembahasan soal bentuk esai olimpiade sains tingkat provinsi (OSP) kimia tahun 2018. Soal akan dibagi menjadi beberapa bagian mengingat panjangnya soal dan pembahasannya. Soal kedua yang dibahas bertema Kandungan Besi dalam Air Sumur. Bila pembaca menjumpai pembahasan yang kurang tepat mohon memberikan koreksi pada kotak komentar. Terima kasih.



Air sumur banyak mengandung besi yang secara alamiah berada dalam bentuk senyawa besi (II) bikarbonat. Untuk menghilangkan besi dari air sumur, senyawa tersebut dioksidasi menjadi besi (III) hidroksida yang berbentuk endapan sehingga dapat dipisahkan dengan cara penyaringan. Salah satu oksidator yang digunakan untuk mengoksidasi senyawa besi tersebut adalah ion permanganat yang dalam basa menghasilkan endapan mangan(IV)oksida.  urip.info

1. Tuliskan persamaan setengah reaksi oksidasi ion besi(II), setengah reaksi reduksi ion permanganat dalam basa dan reaksi redoks yang setara antara ion besi(II) dengan ion permanganat dalam suasana basa menghasilkan padatan besi(III)hidroksida dan mangan(IV)oksida.  urip.info
   Penyelesaian/jawaban:
   Oksidasi: 3Fe²⁺ → 3Fe³⁺ + 3e^–
   Reduksi: MnO₄^– + 2H₂O + 3e^– → MnO₂ + 4OH^–Oksidasi: 3Fe²⁺ → 3Fe³⁺ + 3e^–
   Reduksi: MnO₄^– + 2H₂O + 3e^– → MnO₂ + 4OH^–
   Redoks: 3Fe²⁺ + MnO₄^– + 2H₂O → 3Fe³⁺ + MnO₂ + 4OH^–
   Redoks: 3Fe²⁺ + MnO₄^– + 2H₂O + 5OH^– → 3Fe(OH)₃ + MnO₂
   
   
2. Tuliskan persamaan reaksi yang setara antara ion bikarbonat dengan basa.  urip.info
   Penyelesaian/jawaban:
   HCO₃^– + OH^– → CO₂ + H₂O

Selain permanganat, senyawa kovalen X yang mengandung lebih dari 2 atom dapat digunakan sebagai oksidator. X memiliki satu elektron tidak berpasangan, dapat dibuat dengan cara mereaksikan molekul halogen diatomik (Q₂) dengan NaQO₂.  urip.info

1Q₂ + xNaQO₂ → yX + zNaQ dengan x + y + z ≤ 7

dengan x, y dan z adalah koefisien dari persamaan reaksi yang setara.

Di antara senyawa biner antara hidrogen dan halogen, HQ memiliki titik didih paling rendah.  urip.info

3. Hitung nilai koefisien x, y dan z yang sesuai untuk reaksi di atas.  urip.info
   
   Penyelesaian/jawaban:
   
   1Q₂+ xNaQO₂ → yX + zNaQ
   
   Dari persamaan ini dapat diprediksi bahwa X merupakan senyawaan Q dengan O, dan karena dalam X lebih dari 2 atom maka diperkirakan bahwa X adalah Q_mO_n, m dan n adalah suatu bilangan bulat bukan 0 dan m + n > 2.
   urip.info
   Persamaan diubah menjadi
   1Q₂ + xNaQO₂ → yQ_mO_n + zNaQ
   
   Karena Q yang berikatan dengan O memiliki satu elektron tidak bepasangan ketika berikatan dengan O (ingat O elektron valensinya genap) dan Q adalah unsur halogen yang memiliki elektron valensi 7 maka dapat diperkirakan Q tidak boleh bilangan genap, harus bilangan bulat ganjil.
   
   Analisis dengan aljabar: urip.info
   
   Tinjauan berdasarkan atom Q diperoleh persamaan:
   2 + x = ym + z .....(persamaan 1)
   
   Tinjauan berdasar atom Na diperoleh persamaan:
   x = z .....(persamaan 2)
   
   Tinjauan berdasar atom O diperoleh persamaan:
   2x = yn
   y = 2x/n ..... (persamaan 3)
   
   Dari persamaan 1 dan 2:
   2 + x = ym + z
   2 + x = ym + x
   2 = ym ..... (persamaan 4)
   
   Dari persamaan 3 dan 4 diperoleh
   y = 2x/n
   y = 2/m
   2x/n = 2/m
   x/n = 1/m
   xm/n = 1
   xm = n
   x = n/m ....... (persamaan 5)
   
   Dari persamaan 2 & 5
   x = z
   z = n/m
   
   Dari persamaan 3 & 5
   2x = yn
   2*n/m = yn
   2/m = y
   
   diperoleh
   x = z = n/m
   y = 2/m
   
   1Q₂ + n/m NaQO₂ → 2/m Q_mO_n + n/m NaQ
   
   sehingga
   x + y + z = n/m + 2/m + n/m
   (2n+2)/m < 7
   
   karena nilai m tidak boleh genap dan m <= 2 maka nilai yang memungkinkan hanya bilangan 1
   sehingga
   (2n+2)/m < 7
   (2n+2) < 7
   2n < 5
   Karena n tidak mungkin bernilai 1 maka nilainya n = 2
   secara matematika dapat disimpulkan m = 1 dan n = 2
   
   Jadi, persamaan reaksi yang mungkin adalah
   Q₂ + 2NaQO₂ → 2QO₂ + 2NaQ
   Kesimpulan x = 2; y = 2; z = 2
   
   
4. Tuliskan lambang unsur Q yang tepat sesuai dengan Tabel Periodik unsur.  urip.info
   Penyelesaian/jawaban:
   Dari informasi bahwa HQ memiliki titik didih paling rendah sudah dapat diduga bahwa HQ yang dimaksud adalah HCl.
   urip.info
   HCl memiliki titik didih paling rendah, karena ukuran jari-jari atom Cl paling rendah dibanding Br dan I sehingga gaya induksi atau gaya Dispersi London HCl yang dimiliki relatif lebih lemah dibanding HBr, HI.
   
   Sementara itu HF memiliki titik didih paling tinggi karena pengaruh adanya ikatan hidrogen. Jadi Q = Cl.
   
   X ini mengandung Q, artinya X adalah senyawa Cl.
   Jadi lambang unsur Q adalah Cl.
   
   
5. Tuliskan rumus kimia senyawa kovalen X.  urip.info
   Penyelesaian/jawaban:
   ClO₂urip.info
   
   
6. Gambarkan struktur Lewis senyawa X tersebut.  urip.info
   Penyelesaian/jawaban:
   
   

---

Berikut ini tautan pembahasan nomor berikutnya.

• Pembahasan Soal PG (1-10) OSP Kimia 2018
• Pembahasan Soal PG (11-20) OSP Kimia 2018
• Pembahasan Soal PG (21-30) OSP Kimia 2018
• Pembahasan soal esai nomor 1 OSP Kimia 2018.
• Pembahasan soal esai nomor 2 OSP Kimia 2018.
• Pembahasan soal esai nomor 3 OSP Kimia 2018.
• Pembahasan soal esai nomor 4 OSP Kimia 2018.
• Pembahasan soal esai nomor 5 OSP Kimia 2018.