Pembahasan Soal Kimia Olimpiade Nasional USA 2018 (Bagian-1 dari 5)

Kamis, 12 Maret 2020 edit

Berikut ini adalah pembahasan soal kimia pada olimpiade nasional 2018 di Amerika khusus soal pilihan ganda ala urip.info. Bentuk soal berupa model pilihan ganda dengan 4 opsi jawaban sebanyak 60 butir soal. Tulisan ini adalah bagian pertama dari 5 bagian,  bagian lain akan diterbitkan dalam tulisan terpisah. Pembahasan ini dibuat untuk memperkaya variasi soal-soal olimpiade/kompetisi kimia di Indonesia.


urip.info
Soal #1
Setelah pemanasan dalam aliran gas hidrogen, 0,688 g oksida mangan direduksi menjadi mangan logam dan membentuk 0,235 g air. Apa rumus oksida tersebut?
(A) MnO
(B) Mn2O3
(C) Mn3O4
(D) MnO2
urip.info
Pembahasan Soal #1
MnxOy + H2 →  Mn + y H2O
MnxOy + H2 →  x Mn + y H2O
MnxOy + y H2 →  x Mn + y H2O
urip.info
Ar Mn = 54,94; Ar O = 16,00; Ar H = 1,008.
urip.info
n(H2O) = 0,235 g ÷ 18,016 g/mol
n(H2O) = 0,013 mol → y = 0,013
urip.info
n(MnxOy) = m(MnxOy) ÷ M(MnxOy)
1 mol = 0,688 g ÷ (54,94x + 16y) g/mol
1 = 0,688 g ÷ (54,94x + 16y)
54,94x + 16y = 0,688
54,94x + 16. 0,01304 = 0,688
54,94x + 0,20864 = 0,688
54,94x = 0,688 – 0,20864
54,94x = 0,47936
x = 0,47936/54,94
x = 0,00873
urip.info
x : y = 0,00873 : 0,01304
x : y = 0,00873/0,00873 : 0,01304/0,00873
x : y = 1 : 1,5
x : y = 2 : 3
Jawaban yang tepat B

urip.info

Soal #2
Manakah 1,00 g sampel dari elemen mengandung terbesar jumlah molekul terbesar?
(A) Buckminsterfullerena, C60
(B) Ozon, O3
(C) Fosfor putih, P4
(D) Sulphur, S8
urip.info
Pembahasan Soal #2
Untuk setiap 1 g sampel akan berlaku
Jumlah molekul terbesar bila massa molar sampel terkecil.
M(C60) = 60 × 12,01 = 720,6 g/mol
M(O3) = 3 × 16 = 48 g/mol
M(P4) = 4 × 30,97 = 123,88 g/mol
M(S8) = 8 × 32,07 = 256,56 g/mol
Jawaban yang tepat B

urip.info

Soal #3
Gas hidrogen bereaksi dengan 5,00 L gas nitrogen di bawah suhu dan kondisi tekanan konstan membentuk 10,0 L gas amoniak. Berapa volume minimum gas hidrogen yang dibutuhkan untuk menghasilkan 10,0 L amoniak? urip.info
(A) 5.00 L
(B) 7,50 L
(C) 15,0 L
(D) 30,0 L
urip.info
Pembahasan Soal #3
3H2(g) + N2(g) → 2NH3(g)
Perbandingan koefisien H2 : N2 : NH3 = 3 : 1 : 2
Perbandingan volume H2 : N2 : NH3 = x : 5 : 10
x = koefisien H2 × volume NH3 / koefisien NH3
x = 3 × 10 L/2
x = 15 L
Jawaban yang tepat C

urip.info

Soal #4
Asam fosfat dapat diproduksi sesuai dengan reaksi berikut: urip.info
Ca3(PO4)2 + 3 SiO2 + 5 C + 5 O2 + 3 H2O → 3 CaSiO3 + 5 CO2 + 2 H3PO4
Jika massa yang sama dari kalsium fosfat (M = 310 g/mol) dan silika (M = 60,0 g/mol) direaksikan dengan karbon berlebih, oksigen, dan air untuk menghasilkan 1,00 × 103 kg asam fosfat (M = 98.0 g/mol), berapa massa kalsium fosfat digunakan, dengan asumsi 100% hasil?
(A) 610 kg
(B) 800 kg urip.info
(C) 920 kg
(D) 1580 kg

Pembahasan Soal #4
Prinsip penyelesaian: urip.info
Perbanding koefisien = perbandingan n(zat)
koefisien H3PO4 : koefisien Ca3(PO4)2  = n(H3PO4) : n(Ca3(PO4)2 )
2 : 1 = 1,00 × 106 g/98 g/mol : m(Ca3(PO4)2) g/310 g/mol
2 × [m(Ca3(PO4)2)/(310 g/mol)] = 1 × [1,00 × 106 g/98 g/mol]
m(Ca3(PO4)2)/310 g/mol = ½ [1,00 × 106 g/98 g/mol]
m(Ca3(PO4)2) = ½ (1,00 × 106 g/98 g/mol) × 310 g/mol
m(Ca3(PO4)2) = (1,00 × 106 g/98 g/mol) × 620 g/mol
m(Ca3(PO4)2) = 1,581 × 106 g
m(Ca3(PO4)2) = 1.581 kg
Jawaban yang tepat D

urip.info

Soal #5 
Setelah pencampuran 30,0 mL larutan Ca(NO3)2 0,30 M dan 15,0 mL larutan NaF 0,60 M,  ion yang ada dalam larutan pada konsentrasi minimal 0,10 M?
  1. Ca2+
  2. F
urip.info
(A) hanya I urip.info
(B) hanya II
(C) kedua I dan II
(D) bukan I maupun II
urip.info
Pembahasan Soal #5
Reaksi yang terjadi:
Ca(NO3)2(aq) + 2NaF(aq) → CaF2 (aq) + 2NaNO3(aq)
urip.info
Kelarutan CaF2 sangat kecil.
CaF2 ⇌ Ca2+ + 2F
3 ion → Ksp = 4s3
Ksp = 4surip.info
Ksp = 4(2,1 × 10–3)3
Ksp = 4(9,261 × 10–9)
Ksp = 3,7044 × 10–8
urip.info
Vtotal = 30 mL + 15 mL = 45 mL
[F] = 9 mmol/45 mL = 0,2 M
Jawaban yang tepat A

urip.info

Soal #6
Garam yang memiliki formula Na2SxOy mengandung 47,5% massa sulfur. Berapa nilai x dalam formula tersebut?
(A) 1
(B) 2
(C) 3
(D) 4
urip.info
Pembahasan Soal #6
Na2SxOy
%S = {m(S).x ÷ (m(Na).2 + m(S).x + m(O).y)} × 100%
47,5% = {32,07.x ÷ (22,99.2 + 32,07.x + 16.y)} × 100%
0,475 = 32,07.x ÷ (45,98 + 32,07.x + 16.y)
0,475 (45,98 + 32,07.x + 16.y) = 32,07.x
0,475 (45,98  + 32,07.x + 16.y) = 32,07.x
21,8405 + 15,23325.x + 7,6.y = 32,07.x
21,8405 + 7,6.y = 16,83675.x
16,83675.x – 7,6.y = 21,85
urip.info
x dan y harus berupa bilangan bulat positif.
Dengan cara coba-coba dan mengombinasikan angka umum dari Na2SxOy , misalnya Na2SO4 ; Na2S2O3 ; Na2S4O6 dan harus memenuhi persamaan 16,83675.x – 7,6.y = 21,85

Kombinasi yang menghasilkan S 47,5% adalah Na2S4O6 jadi x = 4;
urip.info
Na2S4O6:
2 Na @ 22,98976928 = 17%
4 S @ 32,065 = 47.5%
6 O @ 15,9994 = 35.5%
Total:270,24 g/mol

Jawaban yang tepat D

urip.info

Soal #7
Manakah garam yang bersifat diamagnetik?
(A) K2[NO(SO3)2]
(B) K4[Fe(CN)6]
(C) Ce2(SO4)3
(D) Hg[Co(SCN)4]
urip.info
Pembahasan Soal #7
Setidaknya ada dua faktor yang menentukan sifat kemagnetikan, konfigurasi elektron atom pusat dan jenis ligan dari ion kompleks.
urip.info
Jumlah elektron ganjil biasa jadi indikasi suatu ion bersifat paramagentik, bila jumlahnya genap, tidak berpasangan namun bisa dipaksa berpasangan karena berikatan dengan ligan yang kuat maka menjadikan ion tersebut bersifat diamagnetik. Bila ligannya lemah maka tidak dapat terjadi “pemaksaan” elektron untuk berpasangan.

[NO]2+ jumlah elektron ganjil (ada 1 elektron tidak berpasangan) → paramagnetik. urip.info
Fe2+3d6 4s0 karena berikatan dengan CN (ligan kuat) maka semua elektron pada orbital d “terpaksa” berpasangan. → diamagnetik.
Ce3+ →  4f1 5d0 6s0 → elektron ganjil pada orbital 4f → paramagnetik.
CO2+ →  3d7 4s0 → elektron ganjil pada orbital 3d → paramagnetik.
Jawaban yang tepat B

urip.info

Soal #8
Manakah titrasi yang tidak membutuhkan penambahan indikator?
(A) Penentuan ion oksalat dengan titrasi menggunakan ion permanganat dalam larutan asam urip.info
(B) Penentuan ion klorida dengan titrasi menggunakan ion perak
(C) Penentuan asam asetat dengan titrasi menggunakan natrium hidroksida
(D) Penentuan amonia dengan titrasi menggunakan asam klorida

Pembahasan Soal #8
Umumnya titrasi membutuhkan larutan indikator jika merupakan jenis tirasi asam basa. Untuk titrasi yang melibatkan reaksi-reaksi redoks ion logam transisi tidak diperlukan larutan indikator, karena dalam titrasi redoks zat-zatnya sudah dapat berubah warna ketika telah mencapai titik ekuivalen seiring dengan proses perubahan bilangan oksidasi ion logam transisi yang digunakan. urip.info

Misal reaksi pada titrasi redoks:
C2O42–(aq, tak berwarna) + MnO4(aq, purple) → MnO2(aq/s, coklat) + 2CO2(g, tak berwarna)
Jawaban yang tepat A

urip.info

Soal #9
1 mL sampel larutan 0,1 M dari ion logam divalen berwarna merah muda (pale pink). Ke dalam larutan tersebut ditambahkan 1 mL HCl pekat, yang menyebabkan perubahan warna menjadi biru terang. Apakan ion logam tersebut?
(A) Ca2+
(B) Mn2+
(C) Co2+
(D) Cu2+
urip.info
Pembahasan Soal #9
Dari beberapa ion yang dijadikan pilihan, dapat diselidiki warna-warna kloridanya atau ion kompleks-nya.
Umumnya larutan logam golongan nontransisi tidak berwarna.

[Mn(H2O)6]2+ → pink
[Mn(Cl)4]2–  →  coklat urip.info

[Co(H2O)6]2+ → pink
[Co(Cl)4]2– →  biru terang urip.info

[Cu(H2O)6]2+ → biru terang
[Cu(Cl)4]2– →  kuning-hijau

Jawaban yang tepat C

urip.info

Soal #10
Paduan tembaga-nikel dianalisis dengan melarutkannya dalam asam nitrat 8 M, mengencerkan larutan dengan air, dan kemudian menambahkan 1 mL larutan encer ini ke dalam larutan kalium iodida berlebih. Apa bentuk utama dari tembaga dan nikel dalam campuran akhir ini? urip.info
(A) Cu2+ (aq), Ni3+ (aq)
(B) CuI2 (s), NiI2 (s)
(C) CuI (s), Ni2+ (aq)
(D) Cu+ (aq), Ni (s)
urip.info
Pembahasan Soal #10
Cu(s), Ni(s) + HNO3(aq) → Cu(NO3)2(aq) + Ni(NO3)2(aq)

Cu2+ (aq) + 4I(aq)→ CuI(s) + I3(aq)
Cu2+ di sini mengalami reduksi menjadi Cu+urip.info

Ni2+(aq) + I(aq)→ NiI2(aq)
Ni2+ di sini tidak mengalami reaksi reduksi seperti Cu2+ karena potensial reduksinya lebih besar dari potensial reduksi HNO3/NO2.

Jawaban yang tepat C

urip.info

Soal #11 
Sebuah larutan encer asam sulfat dititrasi ke larutan barium hidroksida dan konduktivitas larutan diukur sebagai fungsi volume asam sulfat yang ditambahkan. Manakah grafik yang mewakili hasil percobaan ini?

Pembahasan Soal #11
Ini adalah titrasi basa kuat oleh asam kuat.
Ba2+ + 2OH + 2H+ + SO42 → BaSO4 + 2H2O
Konduktansi larutan adalah kemampuan suatu larutan menghantarkan arus listrik dari suatu bahan. Adanya ion-ion dalam larutan dapat menjadi perantara hantaran arus listrik. urip.info

Sebelum H2SO4 ditambahkan, konduktansi tinggi karena adanya ion OH dari larutan basa Ba(OH)2urip.info

Pada penambahan asam, konduktansi turun karena penggantian ion OH dengan anion dari asam (SO42), ion OH bereaksi dengan ion H+ membentuk air yang tidak terdisosiasi dan penurunan konduktansi berlanjut sampai titik ekivalen tercapai. urip.info

Pada titik ekivalen, larutannya hanya mengandung BaSO4 dan konduktivitas meningkat kembali karena adanya ion H+ berlebih.
Jawaban yang tepat D

urip.info

Soal #12
Manakah yang merupakan cara terbaik untuk membuat 500 mL larutan H2SO4 2,00 M dari air yang sudah dideionisasi (M = 18,02 g/mol, densitas = 1,00 g mL–1) dan H2SO4 pekat (M = 98,08 g/mol, densitas = 1,84 g mL–1)? urip.info
(A) Timbang 98,1 g asam sulfat pekat ke gelas 500-mL, kemudian perlahan-lahan ditambahkan air deionisasi, dengan sesekali diaduk, sampai mencapai tanda 500 mL.
(B) Timbang 98,1 g asam sulfat pekat ke labu ukur 500-mL, perlahan-lahan tambahkan air deionisasi sampai tanda batas, dan dikocok.
(C) Timbang 98,1 g asam sulfat pekat ke dalam gelas 100-mL, kemudian perlahan-lahan tuangkan H2SO4 ke dalam gelas 500 ml yang berisi air deionisasi sekitar 250 mL. Tuangkan larutan ini ke labu volumetric 500-mL dan tambahkan dengan air deionisasi hingga tanda batas.
(D) Timbang 446,6 g air deionisasi ke dalam labu volumetrik 500-mL, kemudian tambahkan asam sulfat pekat hingga tanda batas, dan kocok.
urip.info
Pembahasan Soal #12
Menghitung massa H2SO4
n H2SO4 = 0,5 L × 2 M = 1 mol
1 mol H2SO4 dengan M 98,08 g/mol maka diperlukan H2SO4 seberat 98,08 g.
urip.info
Sebenarnya dapat saja kita mengambil H2SO4  dengan volume tertentu karena diketahui densitasnya. Densitas H2SO4 = 1,84 g/mL maka diperlukan H2SO4 pekat dengan volume 98,08 g / 1,84 g/mL = 53,30 mL

Teknis pelarutan urip.info
Ketika mengencerkan larutan asam sulfat pekat, air tidak dapat ditambahkan ke asam secara langsung. Karena menungkan air ke H2SO4 pekat akan menghasilkan reaksi yang dahsyat, reaksinya akan bersifat eksoterm, hal ini kemungkinan akan menyebabkan larutan bisa saja terciprat ke badan atau wajah. Cara pada pilihan C yang tepat.

Jawaban yang tepat C

urip.info

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