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

Jumat, 06 Maret 2020 edit

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.


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 → Ksp = 4s3
Ksp = 4surip.info
Ksp = 4(2,1 × 10–3)3
Ksp = 4(9,261 × 10–9)
Ksp = 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.
Ka NH4+ = 5,6 × 10–10 →  Kb NH3 = 1,8 × 10–5
Ka CH3COOH = 1,8 × 10–5
Karena nilai Ka dan Kb 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), Kp = 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

Kp  = (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), Kp = 0,015
jumlah gas di ruas kiri persamaan = 1
jumlah gas di ruas kanan persamaan = 2
Berdasarkan nilai Kp
  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 Kp  < 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
Ma(SO4)b ⇌ aMn+ + bSO42
Ksp = [Mn+]a [SO42]b
log Ksp = log [Mn+]a + log [SO42]b
log Ksp = a log [Mn+] + b log [SO42]
slop = ∆ log [Mn+] / ∆ log [SO42] = –(b/a)
–(b/a) = –(1,5/3) = –(1/2)
b/a = 1/2 → n+ = 1+ → M+
M2SO4 ⇌ 2M+ + SO42

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) + (VNaOH × [NaOH]) = VHCl × [HCl]
1 g/285,34 g/mol + (VNaOH × 0,10 M)  = 0,05 L × 0,10 M
0,00350 mol + (VNaOH × 0,10 M)  = 0,005 mol
(VNaOH × 0,10 M)  = (0,005 – 0,0035) mol
VNaOH = 0,0015 mol/0,1 M
VNaOH = 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)/Vtotal
[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+] × Ka 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
Δ1 = Δ2 + Δ3
–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 Kf 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+

Kf = [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)
Esel = E0sel – RT/nF × ln [Ag+kompleks]/[Ag+]
Esel = 0 – (8,314 × 298)/(1 × 96500) × ln {(3,91 ×10–9)/(0,01)}
Esel = –0,0257 × ln (3,91 ×10–7)
Esel = –0,0257 × (–14,75)
Esel = 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 nawal > 2 ke nakhir = 2. Pada λ = 656 nm ini menunjukkan transisi dari nawal = 3 ke nakhir = 2
Ingat bahwa E = hc/l µ 1/nakhir – 1/nawal
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.
Bagikan di

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

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