Pembahasan Soal Kimia Olimpiade Lokal Amerika 2019 (Bagian-1 dari 4)

Jumat, 28 Februari 2020 edit

Berikut ini adalah pembahasan soal olimpiade kimia 2019 lokal dari Amerika ala urip.info. Bentuk soal berupa model pilihan ganda dengan 4 opsi jawaban sebanyak 60 butir soal. Tulisan ini adalah bagian pertama dari 4 bagian yang akan diterbitkan kemudian. Pembahasan ini dibuat untuk memperkaya variasi soal-soal olimpiade/kompetisi kimia di Indonesia.


Soal#1
Manakah hidrokarbon yang mengandung hidrokarbon sebanyak 84,1% (massa/massa)?
Ar C = 12,01; Ar H = 1,008
  1. CH4
  2. C2H6
  3. C4H10
  4. C8H18
urip.info
Pembahasan Soal#1
% m/m = $\mathsf{\dfrac{total~massa~C}{total~massa~C_xH_y}}$

CxHy Cx Hy Ar C Ar H Cx * Ar C Hy * Ar H Mr CxHy % C
dalam CxHy
CH4 1 4 12.01 1.008 12.01 4.032 16.042 74.87%
C2H6 2 6 12.01 1.008 24.02 6.048 30.068 79.89%
C4H10 4 10 12.01 1.008 48.04 10.08 58.12 82.66%
C8H18 8 18 12.01 1.008 96.08 18.144 114.224 84.12%
Jawaban yang tepat D.


Soal#2
Litium hidrogen karbonat, LiHCO3, terdekomposisi ketika dipanaskan membentuk Li2O, CO2, dan H2O. Berapa mol H2O yang terbentuk ketika 0,50 mol LiHCO3 terdekomposisi?
  1. 0,25 mol
  2. 0,50 mol
  3. 0,75 mol
  4. 1,00 mol
urip.info
Pembahasan Soal#2
2LiHCO3 → Li2O + 2CO2 + H2O
Perbandingan koefisien zat = perbandingan jumlah zat (mol)
$\mathsf{\dfrac{koef~LiHCO_3}{koef~H_2O}=\dfrac{jumlah~LiHCO_3}{jumlah~H_2O}}\\[10pt]$
$\mathsf{\dfrac{2}{1}=\dfrac{0{,}5~mol}{jumlah~H_2O}}\\[10pt]$
$\mathsf{jumlah~H_2O = 0{,}5~mol \times \dfrac{1}{2}}\\[10pt]$
$\mathsf{jumlah~H_2O = 0{,}25~mol }\\[10pt]$
Jawaban yang tepat A.


Soal#3
Sebuah labu mengandung  66 g CO2 dan 16 g O2 pada tekanan 10 atm. Hitunglah tekanan parsial dari CO2?
  1. 5,0 atm
  2. 6,0 atm
  3. 7,5 atm
  4. 8,0 atm
urip.info
Pembahasan Soal#3
Jumlah CO2 = $\mathsf{\dfrac{massa~CO_2}{massa molar CO_2}}$
Jumlah CO2 = $\mathsf{\dfrac{66~g}{44~g/mol}}$
Jumlah CO2 = $\mathsf{1{,}5~mol}$

Jumlah O2 = $\mathsf{\dfrac{massa~O_2}{massa molar O_2}}$
Jumlah O2 = $\mathsf{\dfrac{16~g}{32~g/mol}}$
Jumlah O2 = $\mathsf{0{,}5~mol}$

fraksi mol CO2 = $\mathsf{\dfrac{jumlah~CO_2}{Total~jumlah~CO_2 + O_2}}$
fraksi mol CO2 = $\mathsf{\dfrac{1{,}5~mol}{1{,}5~mol + 0{,}5~mol }}$
fraksi mol CO2 = $\mathsf{0,75}$

Pparsial CO2 = fraksi mol CO2 × Ptotal
Pparsial CO2 = 0,75 × 10 atm
Pparsial CO2 = 7,5 atm
Jawaban yang tepat C.


Soal#4
Airbag mobil generasi pertama diisi udara dengan mendekomposisi sodium azida (M = 65,02):
2 NaN3(s) → 2 Na(s) + 3 N2(g)
Berapakah massa sodium azida yang diperlukan untuk memompa 16 L airbag bertekanan 1,20 atm pada 17 ºC?
  1. 34,9 g
  2. 52,4 g
  3. 78,6 g
  4. 157 g
urip.info
Pembahasan Soal#4
Konversi volume N2 menjadi jumlah N2 (n-N2)
PV = nRT
1,2 atm × 16 L = n × 0,08205 atm.L/(mol.K) × (17+273)K
n = 0,807 mol
Jadi n-N2 = 0,807 mol

Hitung n NaN3 dengan menggunakan perbandingan koefisien
n NaN3 = 2/3 × n N2
n NaN3 = 2/3 × 0,807 mol
n NaN3 = 0,538 mol

Konversi jumlah NaN3 ke satuan massa g.
massa NaN3 = n NaN3 × massa molar NaN3
massa NaN3 = 0,538 mol × 65,02 g/mol
massa NaN3 = 34,970 g
Jawaban yang tepat A.


Soal#5
Manakah kombinasi berikut yang menghasilkan 0,4 M larutan NaCl?
  1. Campuran 500 mL 0,4 M NaOH dengan 500 mL 0,4 M HCl
  2. Campuran 300 mL 1,2 M NaOH dengan 600 mL 0,6 M HCl
  3. Campuran 500 mL larutan 0,4 M NaCl dengan 500 mL air
  4. Campuran 400 mL 0,6 M NaCl dengan air hingga volume 1,0 L
urip.info
Pembahasan Soal#5

Reaksi NaOH + HCl NaCl + H2O
Awal 500 mL × 0,4 M 500 mL × 0,4 M - -
Bereaksi –20 mmol –20 mmol +20 mmol
Akhir - - 20 mmol 1000 mL
[NaCl] = 20 mmol/1000 mL = 0,02 M

Reaksi NaOH + HCl NaCl + H2O
Awal 300 mL × 1,2 M 600 mL × 0,6 M - -
Bereaksi –360 mmol –360 mmol +360 mmol
Akhir - - 360 mmol 900 mL
[NaCl] = 360 mmol/900 mL = 0,4 M

Pengenceran NaCl = (400 mL × 0,6 M)/1000 mL
Pengenceran NaCl = 240 mmol/1000 mL = ~0,24 M

Pengenceran NaCl = (500 mL × 0,4 M)/(500+500)mL
Pengenceran NaCl = 200 mmol/1000 mL = 0,2 M
Jawaban yang tepat B.


Soal#6
Zat terlarut berikut ketika dilarutkan dalam 1 kg H2O, manakah yang akan memberikan larutan dengan titik didih tertinggi?
  1. 50 g etilen glikol, HOCH2CH2OH
  2. 50 g asam hidroksiasetat, HOCH2COOH
  3. 50 g gliserol, HOCH2CHOHCH2OH
  4. 50 g glioksal, HCOCHO
urip.info
Pembahasan Soal#6
Ini merupakan bahasan sifat koligatif larutan tentang kenaikan titik didih larutan.
∆Tb = b×Kb
∆Tb = kenaikan titik didih
Kb = tetapan titik didih air
b = molalitas larutan

b = mzat/(M×mair)
Karena massa pelarut sama dan sifat zat relatif sama pula maka titik didih hanya ditentukan oleh massa molar (M) zat. Titik didih berbanding terbalik dengan M zat.
Diantara zat yang tersedia HCOCHO adalah zat yang mempunyai M terkecil. Dengan demikian HCOCHO memiliki titik didih tertinggi dibanding zat lain yang diberikan.

Jawaban yang tepat D.


Soal#7
Larutan dari senyawa berikut yang akan memberikan warna violet pada uji nyala adalah?
  1. LiBr
  2. NaCl
  3. KNO3
  4. B(OH)3
urip.info
Pembahasan Soal# 7.
Warna uji nyala senyawaan dari:
litium berwarna merah terang,
natrium mengeluarkan warna kuning pekat,
kalium berwarna ungu (violet),
B(OH)3 berwarna kehijauan
Jawaban yang tepat C.


Soal #8.
Penambahan 1 M HBr ke dalam 0.1 M larutan manakah yang menghasilkan gas tak berwarna?
  1. NaHSO3 benar
  2. NaHSO4
  3. Ce(NH4)2(NO3)6
  4. KBrO3
urip.info
Pembahasan Soal# 9.
Reaksi zat dengan HBr:
NaHSO3(aq) + HBr(aq) → H2O(aq) + SO2(g) + NaBr(aq)
NaHSO4(aq) + HBr(aq) → NaBr (aq) + H2SO4(aq)
Ce(NH4)2(NO3)6(aq) + 10HBr(aq) → Ce(NO3)2(aq) + 5Br2(g) + 3NH4NO3(aq) + 3H2O(aq)
6 HBr(aq) + KBrO3(aq)  → 3 Br2(g) + KBr(aq) + 3 H2O(aq)

Hanya NaHSO3 yang menghasilkan gas tidak berwarna (SO2). Br2 (gas berwarna coklat kemerahan).
Jawaban yang tepat A.


Soal# 9.
Padatan yang manakah kurang larut dalam air pada 298 K?
  1. CaF2
  2. AgF
  3. Ba(OH)2
  4. CoSO4
urip.info
Pembahasan Soal# 9.
Sulit untuk mengambil kesimpulan untuk soal ini karena ada beberapa faktor yang mempengaruhi kelarutan suatu zat. Setidaknya ada energi hidrasi dan energi kisi. Energi kisi memang dapat diprediksi sesuai hukum Coulomb, tetapi tidak untuk energi hidrasi.

Energi hidrasi adalah energi yang dilepaskan ketika zat larut dalam air.  Jika energi hidrasi lebih besar dari zat energi kisi maka zat akan larut. Energi kisi adalah jumlah energi yang mengikat kisi kristal. Energi kisi sendiri dipengaruhi oleh jari-jari ion dan jumlah muatan. Jari-jari ion semakin besar dan muatan ion kecil menjadikan energi kisi semakin rendah.

Beberapa tren yang biasa ditemui terkait pilihan yang tersedia sebagai berikut
Senyawa fluorida dari golongan IA lebih mudah larut dibanding fluorida dari golongan IIA. Fluorida golongan IIA lebih sukar larut dibandingkan perak fluorida, sementara itu perak halida semakin sulit larut dengan semakin besarnya jari-jari ion halidanya.

Hidroksida dari golongan IIA umumnya sulit larut, trendnya semakin besar jari-jari ion IIA yang berikatan dengan hidoksida maka semakin mudah larut.
Umumnya sulfat suatu zat mudah larut kecuali pada BaSO4, PbSO4 dan SrSO4
Jawaban yang tepat A.


Soal #10.
Manakah metode berikut yang cocok untuk menentukan konsentrasi larutan KMnO4?
  1. Spektrofotometri tampak (kolorimetri); II. Titrasi Redoks
  2. hanya I
  3. hanya II
  4. I and II
  5. Bukan I dan II
urip.info
Pembahasan Soal#10:
Karena larutan memiliki warna yang dapat diamati, berarti ia dapat menyerap cahaya di daerah tampak sehingga dapat ditentukan secara kolorimetri (color+i+metry).
Selain itu KMnO4 adalah zat pereduksi yang dapat dititrasi terhadap zat pengoksidasi dan konsentrasinya dapat ditentukan secara akurat.


Soal#11.
Konsentrasi ion sulfat dalam suatu larutan diukur dengan mengendapkan sulfat sebagai BaSO4, menyaring endapan dengan kertas saring bebas abu (ashless filter paper), memanaskan kertas saring tersebut beserta endapan dalam crucible dengan pembakar Bunsen.

Kesalahan mana yang akan menghasilkan konsentrasi sulfat yang lebih tinggi dari konsentrasi sebenarnya?
  1. Crucible yang kosong berisi beberapa tetes air ketika diambil.
  2. Filter serat gelas digunakan sebagai pengganti kertas saring bebas abu.
  3. Ada endapan halus yang tidak tersaring oleh filter.
  4. Ada tumpahan larutan yang mengandung sulfat sebelum larutan BaCl2 ditambahkan.
urip.info
Pembahasan Soal #11
Dalam analisis kuantitatif (misalnya penentuan kadar) harus menggunakan alat yang tepat. Kertas saring bebas abu digunakan agar hasil penyaringannya tidak terkontaminasi dengan abu dari bahan filter, karena penyaringan dilakukan pada suhu tinggi. Penggunaan filter serat kaca berpeluang menghasilkan abu, dengan demikian akan menambah massa sulfat seolah hasil penyaringan menghasilkan konsentrasi yang lebih tinggi dari kenyataan. filter serat kaca memang digunakan pada suhu maksimal 550 °C sedangkan kertas saring bebas abu dapat digunakan hingga suhu sekitar 900 °C .
Jawaban yang tepat B.


Soal #12.
Mana cara terbaik untuk mengeluarkan cairan menggunakan pipet volumetrik?
  1. Pipet dicelup dalam cairan agar cairan masuk dalam pipet, lalu diangkat dengan jari bersarung ditutupkan di atas pipet dan cairan dibiarkan mengalir ke tanda. Isi yang tersisa kemudian dialirkan ke wadah yang diinginkan.
  2. Pipet dicelup dalam cairan agar cairan masuk dalam pipet, lalu diangkat dengan jari bersarung di atas pipet dan cairan dibiarkan mengalir ke tanda. Isi yang tersisa kemudian dialirkan ke wadah yang diinginkan, dengan bola pipet digunakan untuk meniup tetesan residu secara lembut.
  3. Ujung pipet dicelup di bawah permukaan cairan dan dihisap menggunakan bola pipet sampai cairan naik di atas tanda. Menutup bagian atas pipet dengan jari bersarung dan cairan dibiarkan mengalir ke tanda. Isi yang tersisa dialirkan ke wadah yang diinginkan.
  4. Ujung pipet dicelup di bawah permukaan cairan dan penghisapan dilakukan melalui mulut sampai cairan naik ke tanda. Isi kemudian dialirkan ke wadah yang diinginkan.
urip.info
Pembahasan Soal #12
Cukup jelas. Jawaban yang tepat C.


Soal #13.
Gas mana pada 600 K yang memiliki laju efusi yang sama dengan metana (CH4) pada 150 K?
  1. He
  2. O2
  3. SO2
  4. N2O4
urip.info
Pembahasan Soal #13
Efusi: proses mengalirnya gas melalui bukaan kecil (lubang halus) pada suatu wadah
Menurut Hukum Graham, laju efusi gas berbanding terbalik dengan akar kerapatan/densitas gas pada P dan T yang sama.
Laju efusi (r) = $\mathsf{\dfrac{1}{\sqrt{M~gas}}}$
Persamaan tersebut diturunkan dari energi kinetik gas.

Bila suhu berbeda maka akan berlaku persamaan:
$\mathsf{\dfrac{r_A}{r_B}=\sqrt{\dfrac{T_A \cdot M_B}{T_B \cdot M_A }}}\\[10 pt]$
$\mathsf{\dfrac{r_A^2}{r_B^2}=\dfrac{T_A \cdot M_B}{T_B \cdot M_A }}$
Karena rA2 = rB2 maka TA × MB = TB × MA

r = laju efusi; M = massa molar; T = suhu.

TA × MB = TB × MA
150 × MB = 600 × 16
MB = (600 × 16) ÷ 150
MB = 64

Gas yang memiliki Mr  = 64 adalah SO2
Jawaban yang tepat C.


Soal #14.
Ammonia (NH3) memiliki titik didih normal yang lebih tinggi (–33 ºC) daripada hidrida segolongannya yang lebih berat PH3 (titik didih –88 ºC) atau AsH3 (titik didih –63 ºC). Apa penjelasan terbaik untuk perbedaan ini?
A. NH3 adalah piramida trigonal polar sedangkan PH3 dan AsH3 adalah trigonal planar dan nonpolar.
B. NH3 jauh lebih asam dari PH3 atau AsH3.
C. NH3 (l) mengalami gaya dispersi London yang lebih kuat daripada PH3 (l) atau AsH3 (l).
D. NH3 (l) memiliki ikatan hidrogen yang lebih kuat sedangkan PH3 (l) dan AsH3 (l) tidak.
urip.info
Pembahasan Soal #14
Umumnya senyawa yang mempunyai ikatan hidrogen akan memiliki titik didih lebih tinggi dibanding yang tidak mempunyai ikatan hidrogen. Senyawa yang mempunyai ikatan hidrogen biasanya adalah senyawa yang mengandung atom F/O/N yang berikatan kovalen dengan atom H.
Jawaban D yang tepat.


Soal#15
Manakah urutan yang benar untuk zat ion berikut berdasarkan meningkatnya titik lebur?
A. KBr < NaCl < NaF < MgO benar
B. NaF < NaCl < MgO < KBr
C. KBr < NaCl < MgO < NaF
D. MgO < NaF < KBr < NaCl
urip.info
Pembahasan Soal #15
Semakin kuat energi kisi semakin tinggi titik lebur. Energi kisi berbanding lurus dengan jumlah muatan dan berbanding terbalik dengan jari-jari ion.
Muatan semakin besar energi kisi semakin besar, jari-jari ion semakin kecil energi kisi semakin besar.

F Cl Br O2–
Mg2+ - - - MgO
Na+ NaF NaCl - -
K+ - - KBr -

Mg2+ jari-jari ion terkecil, jari-jari ion O2 memang sedikit lebih kecil dari F tetapi muatan O2 lebih besar dari F, maka MgO memiliki energi kisi terbesar, artinya titik leburnya juga tinggi.

Untuk NaF dan NaCl serta KBr karena muatan sama maka cukup dibandingkan ukuran jari-jari ionnya saja K+ dan Br memiliki jari-jari ion lebih besar dibanding NaCl dan NaF dengan demikian energi kisi KBr terendah dan titik leburnya pun menjadi terendah.

NaF dan NaCl jelas energi kisi NaCl < NaF karena jari-jari ion F lebih kecil dibanding Cl
Jawaban yang tepat A.

Bila ada pembahasan yang kurang tepat mohon memberikan koreksi pada kolom komentar pada bagian akhir postingan ini. Terima kasih.
Bagikan di

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

 
Copyright © 2015-2020 Urip dot Info | Disain Template oleh Herdiansyah Dimodivikasi Urip.Info