Pembahasan Soal Olimipiade Kimia Siswa SCE Sesumatera Bagian Utara Tahun 2017 (Nomor 21-30)

Kamis, 21 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 21:
Karbon monoksida sering digunakan dalam metalurgi untuk mengeluarkan oksigen dari oksida logam sehingga menghasilkan logam murni. Persamaan termodinamika untuk reaksi antara CO dan besi(III) oksida adalah:  urip.info
Fe2O3(s) + 3CO(g) → 2Fe(s) + 3CO2(g)      ∆H° = –26,7 kJ/mol
Jika diketahui ∆H°c gas CO adalah –283,0 kJ/mol; berapa perubahan entalpi dari pembentukan 100 g Fe2O3 sesuai persamaan reaksi berikut. 2Fe(s) + 3/2 O2(g) → Fe2O3(s)
  1. –513,9 kJ  urip.info
  2. –537,2 kJ
  3. –602,5 kJ
  4. –808,9 kJ
  5. –1.024,8 kJ
Pembahasan Soal Nomor 21:

Diperoleh perubahan entalpi dari pembentukan 1 mol Fe2O3  sebesar –822,3 kJ/mol.
Konversi satuan g ke mol
100 g Fe2O3 = (100 g) / (160 g/mol)
100 g Fe2O3 = 0,625 mol
Jadi perubahan entalpi dari pembentukan 0,625 mol Fe2O3 sebesar
0,625 mol × (–822,3 kJ/mol) = –513.9375 kJ
Jawaban yang tepat A. 513,9 kJ


Soal Nomor 22:
Ozon di atmosfer bumi terdekomposisi berdasarkan persamaan: 2O3(g) → 3O2(g)
Reaksi ini diperkirakan terjadi melalui 2 tahap reaksi berikut:
O3(g) ⇌ O2(g) + O(g)         cepat, reversibel
O3(g) + O(g) → 2O2(g)      lambat
Bagaimana hukum laju reaksi yang konsisten terhadap mekanisme reaksi ini?
  1. r = k[O3]  urip.info
  2. r = k[O3]2
  3. r = k[O3]2[O]
  4. r = k[O3]2/[O2]
  5. r = k[O3]2/[O2]3
Pembahasan Soal Nomor 22:
Berdasar reaksi dekomposisi total diperoleh:
r = k [O3]y
Berdasar reaksi 2 (reaksi pada tahap lambat) diperoleh:
r = k1 [O3][O] ......(persamaan 1)
O ini merupakan zat antara (intermediet) yang tidak muncul pada reaksi total maka perlu dicari persamaannya, dan ini didapat dari reaksi kesetimbangan.
Berdasar reaksi 1 (reaksi kesetimbangan, tahap cepat)
keq = ([O2][O])/[O3]
 keq [O3] = [O2][O]
 [O] = keq [O3]/[O2] .....(persamaan 2)
Substitusi persamaan 2 ke dalam persamaan 1:
r = k1 [O3][O]
r = k1.[O3] keq [O3]/[O2]
r = k1. keq [O3][O3]/[O2]
r = k1. keq [O3]2/[O2]
Bila k = k1 . keq
 r = k [O3]2/[O2]  urip.info
Pembahasan lebih detil tentang penetapan hukum laju reaksi berdasarkan mekanisme reaksi dapat di simak di sini.
Jawaban yang tepat D. r = k [O3]2/[O2]


Soal Nomor 23:
2 L kontainer diisi oleh campuran 6 mol gas CO dan 6 mol uap air sehingga terjadi reaksi:
CO(g) + H2O(g) ⇌ CO2(g) + H2(g)
Ketika kesetimbangan tercapai, [CO2] = 2,4 M. Berapa nilai Kc untuk reaksi ini?
  1. 16  urip.info
  2. 8
  3. 4
  4. 0,25
  5. 0,063
Pembahasan Soal Nomor 23:
saat setimbang [CO2] = 2,4 M
→ jumlah CO2 = 2,4 M × 2 L = 4,8 mol

[CO] = 1,2 mol / 2 L = 0,6 M
[H2O] = 1,2 mol / 2 L = 0,6 M
[CO2] =  4,8 mol / 2 L = 2,4 M
[H2] = 4,8 mol / 2 L = 2,4 M
Kc = $\mathsf{\dfrac{[CO_2][H_2O]}{[CO][H_2]}}$
Kc = $\mathsf{\dfrac{[2,4][2,4]}{[0,6][0,6]}}$
Kc = $\mathsf{16}$
Jawaban yang tepat A. 16.


Soal Nomor 24:
Sistem kesetimbangan pada suhu tertentu, N2O4(g) ⇌ 2NO2(g), memiliki harga Kp = 11. Sistem kesetimbangan yang mana yang memiliki memiliki harga Kp = 0,091 pada suhu yang sama?
  1. 2NO2(g) ⇌ N2O4(g)
  2. NO2(g) ⇌ ½ N2O4(g)
  3. 2N2O4(g) ⇌ 4NO2(g)
  4. ½ N2O4(g) ⇌ NO2(g)
  5. 4NO2(g) ⇌ 2N2O4(g)
Pembahasan Soal Nomor 24:
Persamaan reaksi kesetimbangan semula mempunyai tetapan kesetimbangan Kp maka tetapan kesetimbangan setelah dibalik persamaan reaksinya menjadi 1/Kp
Kp  = [P-N2O4]/[P-NO2]2
11 = [P-N2O4]/[P-NO2]2
1/11 = [P-NO2]2/[P-N2O4]
0,091 = [P-NO2]2/[P-N2O4]
Jawaban yang tepat A. 2NO2(g) N2O4(g)


Soal Nomor 25:
Berapa pH larutan H2SO4 0,01 M? (Ka1 = sangat besar dan Ka2 = 0,012)
  1. 1,84  urip.info
  2. 1,77
  3. 1,70
  4. 1,66
  5. 1,54
Pembahasan Soal Nomor 25:
Bila nilai Ka2 diketahui dan nilai tidak dapat diabaikan maka kontribusi [H+] dari penguraian tahap 2 juga diperhitungkan. Mengenai ini pernah dibahas di sini.

Penguraian pertama:
H2SO4 → H+ + HSO4

Karena pada penguraian ini berkesudahan, terurai sempurna, Ka1 dikatakan sangat besar, maka
[H+] = [H2SO4] = 0,01 M = [HSO4]

Penguraian kedua: HSO4 ⇌ H+ + SO42
MolaritasHSO4H++SO42
Awal0,01 M0,01 M0
Bereaksi-x M+x M+x M
Setimbang(0,01-x) M(0,01+x) Mx M

Ka2 = [H+][ SO42] / [HSO4]
0,012 = ((0,01 M + x)(x)) / (0,01 M – x)
Asumsi nilai x <<< 0,01 M dan x = 0,012 M, di sini sebenarnya asumsi sudah jelas tidak bisa diterima karena nilai x justru lebih besar dari 0,01 M, namun sebagai contoh proses hitung lainnya nanti pada pembahasan ini tetap dicontohkan bagaimana cara menguji asumsi tersebut.

Menguji asumsi, apakah nilai Ka2 boleh diabaikan?
Ikuti aturan 5% seperti yang pernah dibahas di blog ini. Cara mengujinya dengan menggunakan rumus “Kesalahan Relatif” sebagai berikut.
(0,012 M : 0,01 M) x 100% = 120%

Karena nilainya lebih dari 5% maka nilai x harus diselesaikan dengan menggunakan persamaan kuadrat.

0,012 = ((0,01 + x)(x)) / (0,01 – x)
0,012 = (0,01.x + x2) / (0,01 – x)
0,012 (0,01 – x ) = (0,01.x + x2)
0,00012 – 0,012.x = 0,01.x + x2
0,00012 – 0,012.x = 0,01.x + x2
x2 + 0,01.x + 0,012.x – 0,00012 = 0
x2 + 0,022.x – 0,00012 = 0

x diselesaikan dengan rumus persamaan kuadrat ABC diperoleh x = 0,0045 M

Total [H+] = [H+] hasil peruraian pertama + [H+] hasil peruraian kedua
Total [H+] = 0,01 M + 0,0045 M
Total [H+] = 0,0145 M

pH = -log [H+] urip.info
pH = - log 0,0145
pH = 1,8386 ≈ 1,84
Jawaban yang tepat A. 1,84


Soal Nomor 26:
Berapa pH larutan NaF 0,30 M? (Ka HF = 7,2×10–4)
  1. 5,69
  2. 6,31
  3. 7,88
  4. 8,31
  5. 8,64
Pembahasan Soal Nomor 26:
NaF merupakan garam yang dapat bereaksi dengan air (mengalami hidrolisis sebagian).
pH = ½ (14 + pKa + log [garam]
pH = ½ (14 + (-log (7,2×10–4) + log 0,3
pH = ½ (14 + 3,143 + (–0,523))
pH = ½ 16,62
pH = 8,31   urip.info
Jawaban yang tepat D. 8,31


Soal Nomor 27:
Seorang kimiawan ingin membuat larutan bufer dengan pH 4,30. Dalam laboratoriumnya terdapat asam propanoat, HC3H5O2(Ka = 1,3×10–5) dan padatan natrium propanoat. Berapa rasio [HC3H5O2]/[C3H5O2] yang diperlukan?
  1. 3,8
  2. 1,7
  3. 1   urip.info
  4. 0,59
  5. 0,26
Pembahasan Soal Nomor 27:
Ini merupakan larutan peyangga (bufer) asam.
pH = pKa – log [asam]/[garam]
pH = –log Ka – log [asam]/[garam]
4,30 = –log (1,3×10–5) – log [asam]/[garam]
4,30 = 4,89 – log [asam]/[garam]
4,30 – 4,89 = –log [asam]/[garam]
–0,59 = –log [asam]/[garam]
log [asam]/[garam] = 0,59
[asam]/[garam] = 100,59
[asam]/[garam] = 3,890451
Jawaban yang mendekati A. 3,8


Soal Nomor 28:
Seorang kimiawan berhasil menyintesis suatu asam lemah monoprotik dan akan menentukan nilai Ka-nya. Kimiawan tersebut melarutkan 2 mmol padatan asam tersebut ke dalam air sehingga volumenya 100 mL dan menitrasi larutannya dengan NaOH 0,05 M. Setelah 20 mL NaOH ditambahkan, pH larutan campuran adalah 6. Berapa nilai Ka?   urip.info
  1. 1×10–5
  2. 5×10–5
  3. 1×10–6
  4. 5×10–6
  5. 5×10–7
Pembahasan Soal Nomor 28:
Asam lemah monoprotik adalah asam lemah yang hanya memiliki 1 atom H, dimisalkan HZ
Jumlah NaOH yang digunakan dalam titrasi adalah (20 mL × 0,05M) atau 0,1 mmol.

Jadi campuran ini merupakan larutan penyangga dengan komponen HZ (1 mmol) dan garam NaZ (0,1 mmol)
pH = pKa – log (HZ/NaZ)
6 = pKa – log (1/1)
6 = pKa – log (1)
6 = pKa – 0
pKa = 6   urip.info
Ka = 10(–pKa)
Ka = 10–6
Jawaban yang tepat C. 1×10–6


Soal Nomor 29:
Berapa kelarutan CaF2 (Ksp = 4,0×10–11) dalam larutan NaF 0,025 M?
  1. 2,15×10–4 mol/L
  2. 3,67×10–6 mol/L
  3. 6,97×10–7 mol/L
  4. 6,40×10–8mol/L
  5. 4,38×10–9mol/L
Pembahasan Soal Nomor 29:
Bahasan pengaruh kelarutan akibat ion senama.
Dalam air CaF2 terurai menjadi 3 ion
CaF2 ⇌ Ca2+ + 2F
NaF → Na+ + F
[F] = [NaF] = 0,025 M

$\begin{align}
K_{sp} CaF_ 2 &= [Ca^{2+}][F^{-}]^{2}\\
4 \times 10^{-11}&=[Ca^{2+}] \times (0,025)^{2}\\
4 \times 10^{-11}&=[Ca^{2+}] \times (0,000625)\\
[Ca^{2+}]&=\dfrac{ 4 \times 10^{-11}}{6,25 \times 10^{-4}}\\
[Ca^{2+}]&= 6{,}4 \times 10^{-8}M\\
\end{align}$
  urip.info
CaF2 ⇌ Ca2+ + 2F
Karena koefisien CaF2 = koefisien Ca2+
maka kelarutan CaF2 dalam NaF 0,025 M = kelarutan Ca2+ = 6,4 × 10–8 M
Jawaban yang tepat D. 6,40×10–8mol/L


Soal Nomor 30:
Ion Ag+ dapat membentuk ion kompleks dengan NH3 sesuai persamaan reaksi:
Ag+(aq) + 2NH3(aq) ⇌ [Ag(NH3)2]+(aq)           Kf = 1,7×107
Berapa kelarutan AgCl(s) (Ksp = 1,6×10–10) dalam 1 L larutan NH3 1 M?
  1. 0,038 mol/L   urip.info
  2. 0,047 mol/L
  3. 0,056 mol/L
  4. 0,063 mol/L
  5. 0,069 mol/L
Pembahasan Soal Nomor 30:
Untuk mendapatkan persamaan kesetimbangan keseluruhan maka kedua persamaan dapat langsung dijumlahkan.

Menjumlahkan perasamaan reaksi sama dengan melalikan nilai K setiap reaksi, sehingga secara kesulurahan diperoleh hubungan Kc = Ksp × Kf
Kc  = 1,6×10–10 × 1,7×107
Kc  = 2,72 × 10–3   urip.info

Perhitungan kelarutan AgCl dalam NH3:
Kc  = (S × S)/(1 – 2S)2
⇒ 2,72 × 10–3  = S2/(1 – 2S)2
⇒ √(2,72 × 10–3) = S/(1 – 2S)
⇒ 0,0521 = S/(1 – 2S)
⇒ 0,0521(1 – 2S) = S
⇒ 0,0521 – 0,1042.S = S
⇒ 0,0521 = S + 0,1042.S
⇒ 0,0521 = 1,1042.S
⇒ S = 0,0521/1,1042
⇒ S = 0,047 M   urip.info
Jadi kelarutan AgCl(s) dalam 1 L larutan NH3 1 M sebesar 0,047 M atau 0,047 mol/L
Jawaban yang tepat B. 0,047 mol/L

Beberapa contoh soal dan pembahasan tentang hubungan Kf dan Ksp dapat disimak di sini.


CMIIW

Pembahasan nomor lain akan 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