Berikut ini adalah soal dan pembahasan soal bentuk esai olimpiade sains tingkat provinsi (OSP) kimia tahun 2018. Soal akan dibagi menjadi beberapa bagian mengingat panjangnya soal dan pembahasannya. Soal keempat yang dibahas bertema Pembakaran Senyawa Organik. Bila pembaca menjumpai pembahasan yang kurang tepat mohon memberikan koreksi pada kotak komentar. Terima kasih.
Soal 4. Pembakaran Senyawa Organik
Pembakaran 10,7 g suatu sampel senyawa organik yang hanya mengandung atom C, H, dan N menghasilkan 30,8 g gas CO2; 8,1 g gas H2O; dan 1,4 g gas N2.
Hidrogenasi sempurna terhadap sejumlah sampel yang sama memerlukan 9,0 L hidrogen pada suhu 227 oC dan tekanan 138,5 kPa. Gas yang diperoleh dari penguapan sempurna sebanyak 3,21 g zat tersebut menempati volume 1,25 L pada suhu 227 oC dan tekanan 99,7 kPa.
Berikut ini tautan pembahasan nomor berikutnya.
Soal 4. Pembakaran Senyawa Organik
Pembakaran 10,7 g suatu sampel senyawa organik yang hanya mengandung atom C, H, dan N menghasilkan 30,8 g gas CO2; 8,1 g gas H2O; dan 1,4 g gas N2.
Hidrogenasi sempurna terhadap sejumlah sampel yang sama memerlukan 9,0 L hidrogen pada suhu 227 oC dan tekanan 138,5 kPa. Gas yang diperoleh dari penguapan sempurna sebanyak 3,21 g zat tersebut menempati volume 1,25 L pada suhu 227 oC dan tekanan 99,7 kPa.
- Tentukan rumus empiris sampel senyawa organik tersebut.
Penyelesaian/jawaban: urip.info
Persamaan reaksi:
CxHyNz + (x+ ¼y)O2 → xCO2 + y/2 H2O + z/2 N2
Perbandingan jumlah unsur dalam sampel C : H : N dapat diperoleh dari perbandingan jumlah zat CO2, H2O dan N2. Ini dapat mewakili oleh koefisien masing-masing unsurnya yang akan di tentukan jumlahnya.
CO2 : H2O : N2
⇒ x : (y/2) : (z/2)
⇒ (30,8/44) mol : (8,1/18) mol : (1,4/28) mol
⇒ 0,7 mol : 0,45 mol : 0,05 mol
Perbandingan C : H : N = x : y : z
⇒ 0,7 mol : 2×0,45 mol : 2×0,05 mol
⇒ 0,7 mol : 0,9 mol : 0,1 mol
⇒ 0,7/0,1 : 0,9/0,1 : 0,1/0,1
⇒ 7 : 9 : 1
Jadi rumus empiris
C7H9N.
- Tentukan massa molar (massa molekul, dalam g/mol) sampel senyawa organik tersebut.
Penyelesaian/jawaban: urip.info
Perhitungan massa molar (M) dapat dihitung dari persamaan:
$\mathsf{PV = \dfrac{m}{M}\cdot R \cdot T}$
M = $\mathsf{\dfrac{m\cdot R \cdot T}{P \cdot V}}$
M = $\mathsf{\dfrac{3{,}21~g\cdot 8{,}3145~\dfrac{L{.}kPa}{(mol{.}K)} \cdot (227+273)K)}{99{,}7~kPa \cdot 1{,}25~L}}$
M = $\mathsf{107{,}079~g/mol}$ ≈ 107 g/mol - Tentukan rumus molekul sampel senyawa organik tersebut.
Penyelesaian/jawaban: urip.info
Perhitungan rumus molekul:
Massa molekul rumus empiris C7H9N = 12.7 + 1.9 + 14 = 107 g/mol
Rumus molekul = (C7H9N)n
n = $\mathsf{\dfrac{massa~molekul~rumus~molekul}{massa~molekul~rumus~empiris}}$
n = $\mathsf{\dfrac{107~g/mol}{107~g/mol}}$
n = $\mathsf{1}$
Karena n = 1 maka rumus molekul = rumus empiris yaitu C7H9N
- Tentukan jumlah mol gas hidrogen yang digunakan untuk melakukan reaksi hidrogenasi sempurna terhadap senyawa organik tersebut.
Penyelesaian/jawaban: urip.info
Jumlah C7H9N yang dibakar = 10,7 g ÷ 107 g/mol = 0,1 mol.
Jumlah gas yang digunakan untuk melakukan reaksi hidrogenasi sempurna adalah
n = $\mathsf{\dfrac{P \cdot V} {R \cdot T}}$
n = $\mathsf{\dfrac{138{,}5~kPa\cdot 9~L} {8{,}3145~\dfrac{L{.}kPa}{(mol{.}K)} \cdot (227+273)K}}$
n = $\mathsf{\dfrac{1{.}246{,}5} {4{.}157{,}25}mol}$
n = $\mathsf{0{,}30~mol}$
- Berdasarkan informasi pada soal mengenai proses hidrogenasi sampel senyawa organik tersebut, gambarkan empat kemungkinan struktur senyawa organik tersebut.
Penyelesaian/jawaban: urip.info
C7H9N ini diperkirakan merupakan senyawaan aromatik benzena dengan cabang 1 gugus metil (–CH3) dan 1 gugus amina (–NH2) atau piridina dengan cabang dua metil (2 –CH3).
urip.info
Empat struktur yang mungkin:
Berikut ini tautan pembahasan nomor berikutnya.
- Pembahasan Soal PG (1-10) OSP Kimia 2018
- Pembahasan Soal PG (11-20) OSP Kimia 2018
- Pembahasan Soal PG (21-30) OSP Kimia 2018
- Pembahasan soal esai nomor 1 OSP Kimia 2018.
- Pembahasan soal esai nomor 2 OSP Kimia 2018.
- Pembahasan soal esai nomor 3 OSP Kimia 2018.
- Pembahasan soal esai nomor 4 OSP Kimia 2018.
- Pembahasan soal esai nomor 5 OSP Kimia 2018.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar