Pembahasan Soal Kimia Olimpiade Nasional Amerika 2019 (Bagian-3 dari 4)

Berikut ini adalah pembahasan soal kimia pada olimpiade nasional 2019 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 ketiga dari 4 bagian yang akan diterbitkan kemudian. Pembahasan ini dibuat untuk memperkaya variasi soal-soal olimpiade/kompetisi kimia di Indonesia.

• Pembahasan Soal Kimia Olimpiade Nasional USA 2019 (Bagian-1 dari 4)
• Pembahasan Soal Kimia Olimpiade Nasional USA 2019 (Bagian-2 dari 4)
• Pembahasan Soal Kimia Olimpiade Nasional USA 2019 (Bagian-3 dari 4)
• Pembahasan Soal Kimia Olimpiade Nasional USA 2019 (Bagian-4 dari 4)

---

Soal #31
Kelarutan molar PbF₂ 2,1 × 10^–3 mol L^–1. Berapa Ksp-nya?
(A) 4,4 × 10^–6
(B) 8,8 × 10^–6
(C) 3,7 × 10^–8
(D) 9,3 × 10^–9

Pembahasan Soal #31
PbF₂ ⇌ Pb²⁺ + 2F^–
3 ion → K_sp = 4s³
K_sp = 4s³ urip.info
K_sp = 4(2,1 × 10^–3)³
K_sp = 4(9,261 × 10^–9)
K_sp = 3,7044 × 10^–8
Jawaban yang tepat C

---

urip.info

Soal #32
Berapa pH larutan 0,10 M amonium asetat, NH₄(CH₃COO)?
Ka NH₄⁺ adalah 5,6 × 10^–10 dan Ka dari CH₃COOH 1,8 × 10^–5.
(A) 2,87
(B) 5,13
(C) 7,00
(D) 8,87
Pembahasan Soal #32
NH₄(CH₃COO) ini bersifat amfoter.
K_a NH₄⁺ = 5,6 × 10^–10 →  K_b NH₃ = 1,8 × 10^–5
K_a CH₃COOH = 1,8 × 10^–5
Karena nilai K_a dan K_b sama maka larutan NH₄(CH₃COO) bersifat netral, pH = 7.
Jawaban yang tepat C

---

Untuk soal nomor 33 dan 34 perhatian reaksi disosiasi fosfor pentaklorida menjadi klorin dan fosfor triklorida, yang memiliki Kp = 0,015 pada 450 K.
PCl₅(g) ⇌ PCl₃(g) + Cl₂(g), K_p = 0,015

---

urip.info

Soal #33
Sebuah wadah tertutup di 450 K awalnya hanya PCl₅(g) dan PCl₃(g), masing-masing dengan tekanan parsial 2,7 bar. Setelah keseimbangan sistem tercapai, berapa tekanan parsial Cl₂(g)?
(A) 0,015 bar
(B) 0,12 bar
(C) 0,20 bar
(D) 2,7 bar
urip.info
Pembahasan Soal #33

Reaksi	PCl5(g)	⇌	PCl3(g)	+	Cl2(g)
Awal	2,7		2,7		-
Bereaksi	–x		+x		+x
Kesetimbangan	2,7 – x		2,7 + x		x

K_p  = (2,7+x)x/(2,7–x)
Dengan asumsi nilai x sangat kecil dibanding 2,7 maka
0,015 = 2,7x/2,7
x = 0,015

Uji asumsi, bila x/2,7 < 5% maka asumsi diterima.
0,015/2,7 × 100% = 0,56%, →  asumsi dapat diterima.

Jawaban yang tepat A

---

urip.info

Soal #34
Manakah perubahan yang akan mengurangi jumlah mol Cl₂(g) dalam sistem pada kesetimbangan?
(A) Meningkatkan volume wadah.
(B) Meningkatkan tekanan dengan menyuntikkan Ar(g).
(C) Meningkatkan tekanan dengan menyuntikkan PCl₅(g).
(D) Penurunan suhu.
urip.info
Pembahasan Soal #34
PCl₅(g) ⇌ PCl₃(g) + Cl₂(g), K_p = 0,015
jumlah gas di ruas kiri persamaan = 1
jumlah gas di ruas kanan persamaan = 2
Berdasarkan nilai K_p

1. volume naik maka kesetimbangan bergeser ke ruas kanan, jumlah Cl₂ (g) bertambah.
2. Penambahan gas Ar tidak memberi efek.
3. Menambah PCl₅ (g) kesetimbangan bergeser ke ruas kanan, jumlah Cl₂ (g) bertambah.
4. ΔG = –RT ln K, nilai K_p  < 1 → ΔG > 1;
   Karena reaksi semakin tidak teratur, zat terurai ΔS > 1
   →  dan ΔG = ΔH – TΔS  → ΔH = ΔG + TΔS  → ∆H > 0 → reaksi endotermis ke arah produk.
   Penurunan suhu pada reaksi endotermis akan mengurangi jumlah produk, Cl₂ jumlahnya berkurang.

Jawaban yang tepat D

---

urip.info

Soal #35
Sebuah logam M membentuk garam sulfat yang sedikit larut dalam air. Logaritma dari konsentrasi ion logam terlarut dalam larutan jenuh sulfat diplot seperti grafik di bawah ini sebagai fungsi logaritma konsentrasi ion sulfat dalam larutan. Apa rumus dari sulfat logam tersebut?

(A) M₂SO₄
(B) MSO₄
(C) M₂(SO₄)₃
(D) M(SO₄)₂
urip.info
Pembahasan Soal #35
M_a(SO4)_b ⇌ aMⁿ⁺ + bSO₄^2–
K_sp = [Mⁿ⁺]^a [SO₄^2–]^b
log K_sp = log [Mⁿ⁺]^a + log [SO₄^2–]^b
log K_sp = a log [Mⁿ⁺] + b log [SO₄^2–]
slop = ∆ log [Mⁿ⁺] / ∆ log [SO₄^2–] = –(b/a)
–(b/a) = –(1,5/3) = –(1/2)
b/a = 1/2 → n+ = 1+ → M⁺
M₂SO4 ⇌ 2M⁺ + SO₄^2–

Jawaban yang tepat A

---

urip.info

Soal #36
Sebuah pil 1,00 g mengandung morfin (M = 285,34 g/mol), morfin ini termasuk senyawa monobasa yang asam konjugasinya memiliki pKa = 8,21, yang ditambahkan ke dalam bahan inert yang jumlahnya tidak diketahui. Untuk menganalisis kandungan pil morfin, pil dilarutkan dalam 50,0 mL HCl 0,1000 M dan asam yang tidak bereaksi dalam larutan yang dihasilkan dititrasi balik dengan 0,1000 M NaOH. Manakah pernyataan berikut yang benar tentang percobaan tersebut?

1. Jika pil hanya berisi morfin, titrasi akan membutuhkan 35,0 mL larutan NaOH untuk mencapai titik akhir.
2. Metil merah, yang berubah warna dari merah ke kuning antara pH = 4,4 dan pH = 6,2, akan menjadi indikator yang sesuai untuk titrasi ini.

(A) hanya I
(B) hanya II
(C) kedua I dan II
(D) bukan I maupun II
urip.info
Pembahasan Soal #36
Basa morfin disimbolkan sebagai B (untuk memudahkan penulisan dalam persamaan).
B + HCl berlebih →  BH⁺ + Cl^– + sisa HCl

Menguji pernyataan I
Karena B merupakan basa jenis monobasa (basa yang hanya mengandung 1 OH^–) dan HCl maka secara stoikiometri:
total jumlah basa (jumlah B dan NaOH) = total asam
n(B) + n(NaOH) = n(HCl)
m(B)/M(B) + (V_NaOH × [NaOH]) = V_HCl × [HCl]
1 g/285,34 g/mol + (V_NaOH × 0,10 M)  = 0,05 L × 0,10 M
0,00350 mol + (V_NaOH × 0,10 M)  = 0,005 mol
(V_NaOH × 0,10 M)  = (0,005 – 0,0035) mol
V_NaOH = 0,0015 mol/0,1 M
V_NaOH = 0,015 L = 15 mL
Pernyataan I tidak benar.

Menguji pernyataan II
B + HCl →  BH⁺ + Cl^–
Pada titik akhir titrasi spesi dalam larutan adalah BH⁺ yang konsentrasinya
[BH⁺] = n(B)/V_total
[BH⁺] = m(B)/M(B) ¸ V_{(HCl + NaOH)}
[BH⁺] = 1 g/285,34 g/mol ¸ {(50 mL + 15 mL) × 10^–3 L/mL}
[BH⁺] = 0,00350 mol ¸ 0,065 L
[BH⁺] = 0,054 M

[H⁺] = √([BH⁺] × K_a BH⁺)
[H⁺] = √(0,054 × 10^–8,21)
[H⁺] = √(5,4 × 10^–10,21)
[H⁺] = √(5,4 × 10^–10,21)
[H⁺] = 2,324 × 10^–5,105

pH = –log(2,324 × 10^–5,105)
pH = 4,74

Penggunaan indikator metil merah sesuai untuk titrasi ini, warnanya akan menjadi orange (kombinasi antara merah + kuning)
Jawaban yang tepat B

---

urip.info

Soal #37
Katode dari sel elektrolisis ditempatkan dalam 100 mL larutan AgNO₃ dan Cu(NO₃)₂ yang masing-masing konsentrasinya 0,01 M. Arus 0,5 A dilewatkan melalui sel selama 250 detik. Apa endapan yang terjadi di katode?
(A) hanya Ag
(B) hanya Cu
(C) 1 × 10^–3 mol Ag dan beberapa Cu
(D) 1 × 10^–3 mol Cu dan beberapa Ag
urip.info
Pembahasan Soal #37
Penerapan Hukum II Faraday:
n(e^–) = (i × t)/96500
n(e^–) = (0,5 A × 250 detik)/96500 C/mol
n(e^–) = 1,30 × 10^–3 mol

Ag⁺ + e^– → Ag(s) mengendap lebih dahulu sebanyak 1,3 ×10^–3 mol
Cu²⁺ + 2e^– → Cu(s) mengendap terakhir sebanyak ½ (1,3 × 10^–3 mol)
Jawaban yang tepat C

---

urip.info

Soal #38
Berapakah bilangan oksidasi sulfur dalam Na₂S₂O₄?
(A) –2
(B) +3 urip.info
(C) +4
(D) +6

Pembahasan Soal #38
2 biloks S  = –(2 biloks Na + 4 biloks O)
2 biloks S  = –(2 (+1) + 4 (–2))
2 biloks S  = –(+2 – 8)
2 biloks S  = +6
biloks S = +6/2 = +3
Jawaban yang tepat B

---

urip.info

Soal #39
Manakah pernyataan tentang sel elektrokimia berikut yang benar?

(A) Ni (s) adalah anode.
(B) Ketika sel elektrokimia dijalankan, ion K⁺ bermigrasi menuju larutan NiSO₄.
(C) Menggunakan elektrode tipis Ni(s) akan meningkatkan besarnya potensial sel.
(D) Menambahkan NiSO₄ ke gelas di sebelah kiri akan mengurangi besarnya potensial sel.

Pembahasan Soal #39 urip.info
Agar reaksi dapat berlangsung maka E^° > 0, sehingga reaksi yang terjadi:
Cd(s) → Cd²⁺ + 2e^–   E^° = +0,40 V
Ni²⁺(aq) + 2e^– →  Ni(s)    E^° = –0,25 V
Cd(s) + Ni²⁺ (aq) → Cd²⁺(aq) + Ni(s)  E^°_sel = + 0,15 V

Karena Cd(s) lebih reaktif (lebih mudah melepaskan elektron) maka ia berperan sebagai anode. Ni(s) berperan sebagai katode, Ni²⁺ tereduksi menjadi Ni(s), untuk menyeimbangkan jumlah kation (karena dalam larutan NiSO₄  Ni²⁺ berkurang, akibat mengalami reduksi) maka K⁺ bergerak ke gelas yang mengandung larutan NiSO₄ .

Jawaban yang tepat B

---

urip.info

Soal #40
Berapa potensial reduksi standar untuk reduksi reaksi berikut?
V³⁺(aq) + 3e^– →  V(s)   E⁰ = ?
V²⁺(aq) + 2e^– →  V(s)   E⁰ = –1,13 V
V³⁺(aq) + e^– →  V²⁺(aq)   E⁰ = –0,26 V

(A) –0,70 V
(B) –0,84 V
(C) –1,39 V
(D) –1,65 V

Pembahasan Soal #40
reaksi-1: V³⁺(aq) + 3e^– →  V(s)   E°₁ = ?
reaksi-2: V²⁺(aq) + 2e^– →  V(s)   E°₂ = –1,13 V
reaksi-3: V³⁺(aq) + e^– →  V²⁺(aq)   E°₃ = –0,26 V
urip.info
Sesuai Hukum Hess
ΔG°₁ = ΔG°₂ + ΔG°₃
–n₁FE°₁ = –n₂FE°₂  + (–n₃FE°₃)
n₁E°₁ = n₂E°₂  + n₃E°₃
3E°₁ = 2(–1,13 V)  + 1(–0,26 V)
3E°₁ = –2,26 V  + (–0,26 V)
3E°₁ = –2,52 V urip.info
E°₁ = (–2,52/3) V
E°₁ = –0,84 V
Jawaban yang tepat B

---

urip.info

Soal #41
Untuk sel,
Ag(s) | Ag(NH₃)₂⁺(aq, 0,010 M) | NH₃(aq, 0,40 M) || Ag⁺(aq, 0,010 M) | Ag(s)
berapa potensi sel-nya?
Diketahui K_f dari Ag(NH₃)₂⁺ adalah 1,6 × 10⁷.
(A) 0,12 V
(B) 0,38 V
(C) 0,40 V
(D) 0,44 V

Pembahasan Soal #41
Menghitung [Ag⁺] dari senyawa kompleks
Ag⁺ + 2NH₃ ⇌ Ag(NH₃)₂⁺

K_f = [Ag(NH₃)₂⁺]/[Ag⁺][ NH₃]²
1,6 × 10⁷ = 0,010/([Ag⁺] × 0,40²)
[Ag⁺] = 0,010/(1,6 × 10⁷ × 0,16)
[Ag⁺] = 0,010/(2,56 × 10⁶)
[Ag⁺] = 3,91 ×10^–9 M

Ag(s) + Ag⁺ (0,01 M) → Ag(s) + Ag⁺ (dari senyawa kompleks)
E_sel = E⁰_sel – RT/nF × ln [Ag⁺_kompleks]/[Ag⁺]
E_sel = 0 – (8,314 × 298)/(1 × 96500) × ln {(3,91 ×10^–9)/(0,01)}
E_sel = –0,0257 × ln (3,91 ×10^–7)
E_sel = –0,0257 × (–14,75)
E_sel = 0,379 » 0,38 V
Jawaban yang tepat B

---

urip.info

Soal #42
Berapa konstanta kesetimbangan untuk reaksi berikut pada 298 K?

(A) 3,2 urip.info
(B) 1100
(C) 3,2 × 10⁴⁶
(D) 1,1 × 10.²⁷⁹

Pembahasan Soal #42
E⁰ sel = (1,36 – 1,33) V = 0,03 V
urip.info
ΔG = –RT ln K;
ΔG = –nFE⁰sel
urip.info
–RT ln K = –nFE⁰sel
ln K = (nFE⁰sel)/RT
ln K = (6×96500×0,03)/(8,314×298)
ln K = 7,011
K = 1108,76
Alternatif pilihan paling mendekati 1100
Jawaban yang tepat B

---

urip.info

Soal #43
Sebuah atom hidrogen dengan bilangan kuantum utama n = 3 dapat memancarkan cahaya dengan λ = 656 nm. Pernyataan yang benar tentang atom hidrogen dengan bilangan kuantum n = 4 adalah?
(A) Ia hanya dapat memancarkan cahaya dengan λ < 656 nm.
(B) Ia hanya dapat memancarkan cahaya dengan λ = 656 nm.
(C) Ia hanya dapat memancarkan cahaya dengan λ > 656 nm.
(D) Ia dapat memancarkan cahaya dengan panjang gelombang baik kurang dari atau lebih besar dari 656 nm, tapi tidak bisa memancarkan cahaya dengan λ = 656 nm.

Pembahasan Soal #43
Panjang gelombang (l) sinar tampak sekitar 380 – 740 nm. Jadi λ = 656 nm masih masuk dalam sinar tampak.
urip.info
Pada deret Balmer terjadi transisi dari n_awal > 2 ke n_akhir = 2. Pada λ = 656 nm ini menunjukkan transisi dari n_awal = 3 ke n_akhir = 2
Ingat bahwa E = hc/l µ 1/n_akhir – 1/n_awal
Untuk transisi dari n = 4 ke 3, ∆E akan menjadi lebih kecil, bila ∆E lebih kecil maka l lebih besar; urip.info
untuk transisi dari n = 4 ke 2, ∆E akan menjadi lebih besar, bila ∆E lebih besar maka l lebih kecil;
untuk transisi dari n = 4 ke n lain maka ini tidak bisa memancarkan cahaya dengan λ = 656 nm, sebab λ = 656 ini hanya dipancarkan ketika ada transisi dari n = 3 ke n = 2 saja.
Jawaban yang tepat D

---

urip.info

Soal #44
Manakah urutan yang benar untuk peningkatan jari-jari ionik?
(A) K⁺ < Rb⁺ < Ca²⁺ < Sr²⁺
(B) K⁺ < Ca²⁺ < Rb⁺ < Sr²⁺
(C) Ca²⁺ < Sr²⁺ < K⁺ < Rb⁺
(D) Ca²⁺ < K⁺ < Sr²⁺ < Rb⁺
Pembahasan Soal #44
Umumnya jari-jari ion logam: seperiode lebih besar yang di sebelah kiri; segolongan lebih besar yang di sebelah bawah. urip.info
Kasus khusus bahwa jari-jari ion K⁺ > Sr²⁺ penyebabnya dalam Sr dimungkinkan terjadi kontraksi orbital d di kulit ke-3. Adanya kontraksi ini menyebabkan rapatan elektron lebih dekat ke inti atom pada ion.

Konfigurasi elektron K⁺ = 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶
konfigurasi elektron Sr²⁺ = 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶

Jawaban yang tepat C

---

urip.info

Soal #45
Manakah unsur yang paling elektronegatif?
(A) N
(B) O urip.info
(C) S
(D) Cl

Pembahasan Soal #45
Urutan keelektronegatifan S < N < Cl < O
Jawaban yang tepat B

---

urip.info

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