Pembahasan Soal Olimipiade Kimia Siswa SCE Sesumatera Bagian Utara Tahun 2017 (Nomor 11-20)

Rabu, 20 Februari 2019 edit

Berikut ini pembahasan soal olimpiade kimia untuk siswa SMA/MA/SMK Sesumatera Bagian Utara tahun 2017 ala urip.info. Soal dan kunci jawaban dapat diunduh langsung dari website penyelenggara www.iostpi.org.


Soal Nomor 11:
Perhatikan reaksi berikut pada suhu 25°C.
Fe(OH)2 (s) ⇌ Fe2+(aq) + 2OH (aq)
Nilai ΔG° reaksi tersebut adalah 78,7 kJ/mol. Berapa kelarutan  Fe(OH)2 di dalam air pada suhu 25°C?
  1. 6,4×10-7 M
  2. 3,3×10-6 M
  3. 1,6×10-5 M
  4. 3,2×10-4 M  urip.info
  5. 5,7×10-3 M
Pembahasan Soal Nomor 11:
Soal ini dapat diselesaikan dengan menggunakan persamaan
∆G° = –R.T.ln(Ksp)
∆G° = Energi bebas Gibbs (J/mol)
Ksp = tetapan kesetimbangan kelarutan
R = tetapan gas ideal = 8,3145 J/K·mol
T = temperatur absolut (K)

∆G° = –R.T.ln Ksp
78,7 kJ/mol = –(8,3145 J/K·mol)(25+273)K × ln Ksp
78.700 J/mol = –(8,3145 J/K·mol)(298K) × ln Ksp
78.700 J/mol = –2.477,721 J/mol × ln Ksp
ln Ksp = 78.700 J/mol : –2.477,721 J/mol
ln Ksp = –31,7630
Ksp = e–31,7630
Ksp = 1,60511 × 10–14

Ksp Fe(OH)2 = 1,60511 × 10–14
Ksp Fe(OH)2 = 4s3

4s3 = 1,60511 × 10–14
s3 = 4,012775 × 10–15
s = (4,012775 × 10–15)1/3
s = 1,58909 × 10–5 M
s = 1,6 × 10–5 M

Jawaban yang tepat C. 1,6 × 10–5 M


Soal Nomor 12:
 0,45 gram sampel baja mengandung mangan (Mn) sebagai pengotor. Sampel tersebut dilarutkan dalam larutan asam dan seluruh mangan teroksidasi menjadi ion MnO4. Ion MnO4 direduksi menjadi Mn2+ oleh 50 mL larutan FeSO4 0,08 M. Kelebihan ion Fe2+ kemudian dioksidasi menjadi Fe3+ oleh 22,4 mL larutan K2Cr2O7 0,01 M. Berapa %-massa mangan dalam sampel baja tersebut?
  1. 3,2%
  2. 4,2%
  3. 4,8%
  4. 5,5%
  5. 6,5%  urip.info
Pembahasan Soal Nomor 12:
0,05 liter FeSO4 0,08 M = 0,004 mol Fe total yang ditambahkan
0,0224 liter K2Cr2O7  0,01 M = 0,000224 mol K2Cr2O7

Oksidasi Fe2+ sisa oleh K2Cr2O7:
6Fe2+ → 6Fe3+ + 6e
K2Cr2O7 + 6e + 14H+ → 2K+ + 2Cr3+ + 7H2O
6Fe2+ + K2Cr2O7 + 14H+ → 6Fe3+ + 2K+ + 2Cr3+ + 7H2O  

Berdasarkan persamaan reaksi tersebut jumlah Fe2+ yang dioksidasi oleh K2Cr2O7  dapat dihitung:
Jumlah Fe2+ = 6 × jumlah K2Cr2O7
Jumlah Fe2+ = 6 × 0,000224 mol
Jumlah Fe2+ = 0,001344 mol

Jika 0,001344 mol Fe+2 dioksidasi dengan K2Cr2O7, maka dapat dihitung jumlah Fe2+ yang dioksidasi oleh MnO4
Jumlah Fe2+ yang dioksidasi oleh MnO4 = 0,0040 mol Fe total – 0,001344 mol Fe yang dioksidasi oleh K2Cr2O7  = 0,002656 mol Fe2+


Oksidasi Fe2+ oleh MnO4:
5Fe2+ → 5Fe3+ + 5e
MnO4 + 8H+ + 5e → Mn2+ + 4H2O
5Fe2+ + MnO4 + 8H+  → 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O

Dari persamaan reaksi tersebut jumlah MnO4 dapat dihitung berdasarkan jumlah Fe2+:
Jumlah MnO4 = 1/5 × jumlah Fe2+
Jumlah MnO4 = 1/5 × 0,002656 mol
Jumlah MnO4 = 0,0005312 mol

Oleh karena setiap mol MnO4 mengandung 1 Mn, berarti  jumlah Mn = 0,0005312 mol Mn.

Konversi satuan mol Mn menjadi satuan gram, menggunakan massa molar Mn:
0,0005312 mol Mn × 55 g/mol = 0,029216 gram Mn

Hitung persen massa untuk Mn dalam sampel baja.
(0,029216 gram Mn / 0,450 gram sample baja) × 100% = 6,49% Mn

Jawaban yang tepat E. 6,5%


Soal Nomor 13:
Isotop radioaktif tembaga meluruh sesuai persamaan reaksi berikut.
$\mathsf{^{64}Cu  \rightarrow~~^{64}Zn + ~~_{-1}^0\beta}$
Waktu paruh  (t½) reaksi tersebut adalah 12,8 jam. Massa awal 64Cu adalah 84,0 gram. Berapa massa 64Zn yang terbentuk setelah 18,4 jam? Asumsikan bahwa massa 64Cu dan 64Zn  adalah sama, yaitu 64 sma.
  1. 31,0 gram
  2. 42,0 gram
  3. 48,5 gram
  4. 53,0 gram
  5. 64,0 gram
Pembahasan Soal Nomor 13:
Soal ini dapat diselesaikan dengan menggunakan rumus:
[At]/[Ao] = ekt
At = massa setelah t waktu
Ao = massa awal
e = bilangan natural (2,71828)
k = tetapan laju peluruhan
t = waktu peluruhan

Diketahui: t½ = 12,8 jam
k = 0,693 / t½
k = 0,693 / 12,8 jam
k = 0,054/jam

Perhitungan massa Cu yang tersisa
[At]/[Ao] = ekt
[At]/84 g = e(0,054/jam × 18,4 jam)
[At]/84 g = 0,37
[At] = 0,37 × 84 g
[At] = 31,08 g urip.info
Jadi Cu yang tersisa = 31,08 g.

Massa Zn yang terbentuk = 84,0 g – massa Cu yang tersisa
Massa Zn yang terbentuk = 84,0 g – 31,08 g
Massa Zn yang terbentuk = 52,92 g
Pembahasan dan kalkulator tentang laju reaksi dan waktu paruh dapat disimak di sini.
Jawaban yang tepat D. 53 gram


Soal Nomor 14:
Suatu sampel batubara memiliki kandungan sulfur 1,6%-massa. Ketika batubara dibakar, seluruh sulfur yang terkandung di dalamnya terkonversi menjadi gas sulfur dioksida (SO2). Untuk mencegah polusi udara, gas SO­2 tersebut direaksikan dengan kalsiumoksida (CaO) untuk membentuk kalsium sulfit (CaSO3). Suatu pabrik menggunakan 660 ton batubara per harinya untuk digunakan sebagai bahan bakar pada boiler.  Dalam setahun, boiler tersebut hanya beroperasi selama 300 hari. Harga CaO adalah Rp15.000/ton. Berapa biaya yang harus dikeluarkan oleh pabrik tersebut per tahunnya untuk mengatasi polusi  SO2?
  1. Rp 81.450.000
  2. Rp 83.160.000
  3. Rp 85.400.000
  4. Rp 88.640.000
  5. Rp 94.700.000
Pembahasan Soal Nomor 14:
Konversi massa kandungan sulfur (S) ke satuan gram:
660 ton = 660 ton × 1000 kg/ton × 1000 g/kg × 1,6%
660 ton = 1,056×107 g S

Konversi satuan g S ke mol S
1,056×107 g S = 1,056×107 g S / 32 g/mol
1,056×107 g S = 330.000 mol S

S + O2 → SO2
1 mol S setara dengan 1 mol SO2
Jumlah SO2 = Jumlah S
Jumlah SO2 = 330.000 mol

CaO + SO2  → CaSO3
1 mol SO2 setara dengan 1 mol CaO
Jumlah CaO = jumlah SO2
Jumlah CaO = 330.000 mol

Perhitungan massa CaO yang diperlukan.
Massa CaO = 330.000 mol × massa molar CaO
Massa CaO = 330.000 mol × 56 g/mol
Massa CaO = 18.480.000 g

Konversi satuan g ke ton
Massa CaO = 18.480.000 g
Massa CaO = 18.480.000 g / 1.000.000 g/ton
Massa CaO = 18,48 ton

Biaya CaO perhari = 18,48 ton × Rp 15.000/ton
Biaya CaO perhari = Rp 277.200

Karena setahun hanya beroperasi 300 hari maka
Biaya CaO pertahun = Rp 277.200/hari × 300 hari
Biaya CaO pertahun = Rp 83.160.000

Jawaban yang tepat B. Rp 83.160.000


Soal Nomor 15:
Nitrogliserin adalah suatu senyawa yang mudah meledak dan dapat terdekomposisi sesuai persamaan reaksi: 4C3H5(NO3)3(s) → 12CO2(g) + 10H2O(g) + 6N2(g) + O2(g)
Hitung volume gas total yang terbentuk jika diukur pada tekanan 1,2 atm dan temperatur 25°C jika 260 g terdekomposisi sesuai persamaan reaksi tersebut.
  1. 100 L
  2. 115 L
  3. 138 L
  4. 151 L
  5. 169 L
Pembahasan Soal Nomor 15:
Gas total yang terbentuk adalah semua gas yang ada di ruas kanan pada persamaan reaksi.
Massa molar C3H5(NO3)3 = [(12×3)+(1×5)+(14×3)+(16×9)] g/mol
Massa molar C3H5(NO3)3 = 227 g/mol
260 g C3H5(NO3)3 = 260 g / 227 g/mol
260 g C3H5(NO3)3 = 1,145 mol

Dengan menggunakan perbandingan koefisien maka di peroleh:
Jumlah gas total = Koefisien semua gas × 1,145 mol/4
Jumlah gas total = (12+10+6+1) × 1,145 mol/4
Jumlah gas total = 29 × 1,145 mol/4
Jumlah gas total = 8,30125 mol

Volume total gas dapat dihitung dengan rumus:
V = n.R.T/P
V = [8,30125 mol × 0,082 atm.L/(mol.K) × (25+273)K] / 1,2 atm
V = 169,04 L
Jawaban yang tepat E. 169 L


Soal Nomor 16:
Fotodisosiasi air terjadi sesuai persamaan reaksi:
H2O(l) + foton → H2(g) + ½ O2(g)
285,8 kJ energi dibutuhkan untuk mendekomposisi 1 mol air sesuai persamaan reaksi di atas. Berapa panjang gelombang maksimum yang dibutuhkan agar 1 partikel air dapat terdekomposisi sesuai persamaan reaksi di atas?
  1. 352 nm
  2. 364 nm
  3. 377 nm
  4. 389 nm
  5. 400 nm

Pembahasan Soal Nomor 16:
ΔHdekomposisi per molekul = 285,8 kJ/mol ×(1 mol/6,02×1023 molekul)×(1000 J/kJ)
ΔHdekomposisi per molekul = 4,748×10–19 J/molekul

Diketahi ΔE = hν dan ν = c/λ
sehingga ΔE = hc/λ → λ = hc/ΔE

h = tetapan Planck = 6,626×10–34 J.s
c =  3×108 m/s
λ = panjang gelombang
ΔE = energi = ΔHdekomposisi

λ = hc/ΔE
λ = (6,626×10–34 J s)(3×108m/s)/(4,748×10–19 J) = 4,19×10–7 m

Konversi satuan m ke nm (nano meter)
λ = (4,19×10–7 m)(109 nm/m) = 419 nm
Jawaban yang tepat tidak tersedia


Soal Nomor 17:
Mineral laterit kandungan utamanya adalah besi, sedangkan nikel hanyalah kandungan minornya. Namun dengan proses pelapukan, mineral laterit dapat berubah menjadi garnierit, yaitu suatu mineral yang kaya akan kandungan nikelnya. Jika kandungan Ni, Mg, Si, dan O dalam garnierit berturut-turut adalah 33,94%; 7,026%; 16,24%; dan 41,64% berdasarkan massanya dan sisanya adalah H, apakah rumus empiris dari garnierit?
  1. Ni2MgSi2O8H4
  2. Ni2MgSi2O9H4
  3. Ni4Mg2Si4O17H7
  4. Ni4Mg2Si4O17H8
  5. Ni4Mg2Si4O19H8
Pembahasan Soal Nomor 17:
Penentuan rumus empiris:

Cara menentukan rumus empiris lebih lanjut dapat dibaca di sini.
Jawaban yang tepat B. Ni2MgSi2O9H4


Soal Nomor 18:
Jika sejumlah MgSO4.aH2O (Q) dipanaskan pada suhu 140°C hingga seluruh hidratnya menguap, massa padatan berkurang sebanyak 47,31%. Jika a merupakan bilangan bulat, berapa jumlah elektron dalam 1 g Q? (NA = 6,022 × 1023)
  1. 2,02 × 1023
  2. 2,67 × 1023
  3. 3,16 × 1023
  4. 3,84 × 1023
  5. 4,00 × 1023
Pembahasan Soal Nomor 18:
Massa hidrat = massa padatan yang berkurang
Massa hidrat = 47,31%

Dimisalkan massa MgSO4.aH2O 100 g, maka massa hidrat = 47,31 g
47,31 g H2O = 47,31 g / 18 g/mol
47,31 g H2O = 2,63 mol

Massa  MgSO4  = (100 – 47,31) g
Massa  MgSO4  = 52,69 g

Massa molar  MgSO4  = 120 g/mol

52,69 g  MgSO4  = 52,69 g  / 120 g/mol
52,69 g  MgSO4  = 0,439 mol

Perbandingan jumlah mol MgSO4 dengan aH2O
MgSO4 : aH2O = 0,439 mol : 2,63 mol
Perbandingan bilangan bulat diperoleh dengan membagi kedua jumlah zat dengan jumlah mol terkecil.
MgSO4 : aH2O = 0,439/0,439 : 2,63/0,439
MgSO4 : aH2O = 1 : 6
Jadi a = 6.

Rumus MgSO4.6H2O

1 g MgSO4.6H2O = 1 g / (120 + (6×18))g/mol
1 g MgSO4.6H2O = 1 g / (228 g/mol)
1 g MgSO4.6H2O = 0,00439 mol

Dalam MgSO4.6H2O total jumlah elektronnya = total nomor atom setiap atom
Mg = 12 elektron; S = 16 elektron; 10O = 10×8 = 80 elektron; 12H = 12×1 = 12 elektron
Total elektron dalam MgSO4.6H2O = 12+16+80+12 = 120 elektron.

Jumlah elektron untuk setiap 1 g MgSO4.6H2O = 120 elektron × 0,00439 mol × 6,022 × 1023/mol 3,1723896×1023
Jawaban yang paling mendekati 3,16×1023
Jawaban yang tepat C. 3,16 × 1023


Soal Nomor 19:
Berapakah muatan formal atom I dalam senyawa IF4?
  1. –1
  2. 0
  3. +1
  4. +2
  5. +3
Pembahasan Soal Nomor 19:
Untuk menentukan muatan formal perlu digambar struktur Lewis dari IF4. Untuk menentukan muatan formal ditentukan dengan mengurangi jumlah elektron valensi atom dikurangi dengan  jumlah elektron bebas dan jumlah ikatan yang dapat dibentuk oleh atom.

Muatan formal = elektron valensi – (jumlah PEB + jumlah ikatan)
Muatan formal I = 7 – (4 + 4) = –1
Cara menentukan muatan formal dapat disimak di sini.
Jawaban yang tepat A. –1


Soal Nomor 20:
Bagaimanakah bentuk molekul dari senyawa S2O32–?
  1. Tetrahedral
  2. Segiempat planar
  3. Piramida segiempat
  4. Jungkat-jungkit
  5. Trapesium
Pembahasan Soal Nomor 20:
Elektron valensi S = 6 elektron
Elektron valensi O = 6 elektron
Total muatan = 2–
Struktur Lewis S2O32–
Struktur Lewis S2O32– sama dengan struktur Lewis SO42 dengan mengganti 1 atom O dengan 1 atom S.

Pada S atom pusat tidak terdapat PEB dan memiliki 4 ikatan. Formulanya AX4 bentuk molekul tetrahedral.
Trik untuk menentukan bentuk molekul dapat dibaca di sini.
Jawaban yang tepat A. Tetrahedral.


CMIIW

Pembahasan nomor lain diterbitkan dalam tulisan terpisah berikutnya.
Bagikan di

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

 
Copyright © 2015-2019 Urip dot Info | Disain Template oleh Herdiansyah Dimodivikasi Urip.Info