Pembahasan Soal Olimipiade Kimia Siswa SCE Sesumatera Bagian Utara Tahun 2017 (Nomor 1-10)

Berikut ini pembahasan soal olimpiade kimia untuk siswa SMA/MA/SMK Sesumatera Bagian Utara tahun 2017 ala urip.info. Soal dan kunci jawaban dapat diunduh langsung dari website penyelenggara www.iostpi.org.

Soal Nomor 1:
Massa atom $\mathsf{_3^6 Li~ dan~ _3^7 Li}$ berturut-turut adalah 6,0151 sma dan 7,0160 sma. Massa atom relatif Li (litium) adalah 6,941. Berapakah persentase kelimpahan isotop litium-6 yang ada secara alami?

1. 7,49%
2. 8,50%
3. 37,64%
4. 64,25%  urip.info
5. 92,51%

Pembahasan Soal Nomor 1:
Dimisalkan: X = % Li-6, dan 100-X = % Li-7
Massa eksak Li-6 = 6,0151 sma;
Massa eksak Li-7 = 7,0160 sma.
Ar(Li) = (X × massa eksak Li-6) + [(100-X) × massa eksak Li-7)] / 100
6,941 = (X × 6,0151) + [(100-X) × 7,0160)] / 100
694,1 = 6,0151.X + 701,60 – 7,0160.X
7,0160.X – 6,0151.X = 701,6 – 694,1
1,0009.X = 7,5
X = 7,5 / 1,0009
X = 7,49%  urip.info
Jawaban yang tepat A. 7,49%

---

Soal Nomor 2:
Suatu larutan dibuat dengan mencampurkan 50 mL larutan NaCl 0,5 M; 75 mL larutan AlCl₃ 0,2 M; dan 115 mL larutan CaCl₂ 0,4 M. Berapa jumlah ion klorin yang ada dalam larutan campuran tersebut?  urip.info

1. 5,18×10²² ion
2. 6,98×10²² ion
3. 7,95×10²² ion
4. 8,85×10²² ion
5. 9,75×10²² ion

Pembahasan Soal Nomor 2:
50 mL NaCl 0,5 M = 50 mL × 0,5 M = 25 mmol
NaCl → Na⁺ + Cl^–
ion Cl^– dari NaCl = 25 mmol

75 mL AlCl₃ 0,2 M = 75 mL × 0,2 M = 15 mmol
AlCl₃ → Al³⁺ + 3Cl^–
ion Cl^– dari AlCl₃ = 3×15 mmol = 45 mmol

115 mL CaCl₂ 0,4 M = 115 mL × 0,4 M = 46 mmol
CaCl₂ → Ca²⁺ + 2Cl^–
ion Cl^– dari CaCl₂ = 2×46 mmol = 92 mmol
 urip.info
Total ion Cl^– = (25 + 45 + 92) mmol
Total ion Cl^– = 162 mmol = 0,162 mol

Konversi 0,162 mmol ke satuan ion
0,162 mol = 0,162 mol × 6,02 × 10²³ ion/mol
0,162 mol = 0,97524 × 10²³ ion
0,162 mol = 9,75 × 10²² ion
Jawaban yang tepat E. 9,75 × 10²² ion

---

Soal Nomor 3:
Pada fermentasi alkohol, ragi mengonversi glukosa menjadi etanol dan karbondioksida.
C₆H₁₂O₆(s) → 2C₂H₅OH(l) + 2CO₂(g)
Jika 5,97 gram glukosa dikonversi menjadi 1,44 L gas CO₂ yang diukur pada 20°C dan 0,984 atm. Berapa persen yield dari reaksi tersebut?

1. 0,9%
2. 44,6% urip.info
3. 72,7%
4. 88,9%
5. 91,4%  urip.info

Pembahasan Soal Nomor 3:
% yield (% hasil) dapat digunakan untuk menentukan kadar zat juga.
Jumlah gas CO₂ → 1,44 L CO₂ pada 20 ^oC (293 K); 0,984 atm

PV = nRT  urip.info
n = (PV)/(RT)
n = [0,984 atm × 1,44 L]/[0,082 atm.L/(mol.K) × 293 K]
n = 0,059 mol

Berdasarkan persamaan reaksi setara:
Jumlah C₆H₁₂O₆ = ½ × jumlah CO₂
Jumlah C₆H₁₂O₆ = ½ × 0,059 mol
Jumlah C₆H₁₂O₆ = 0,0295 mol

Konversi satuan mol C₆H₁₂O₆ ke satuan gram
0,030 mol C₆H₁₂O₆ = 0,0295 mol × 180 g/mol
0,030 mol C₆H₁₂O₆ = 5,31 g C₆H₁₂O₆

Jadi kadar C₆H₁₂O₆ = (massa hasil hitung / massa faktual) × 100%
Jadi kadar C₆H₁₂O₆ = (5,31 g / 5,97 g) × 100%
Jadi kadar C₆H₁₂O₆ = 88,94%
Jawaban yang tepat D. 88,9%

---

Soal Nomor 4:
Berapa jumlah elektron tidak berpasangan pada ion S⁺ dan Fe²⁺?

1. 3 dan 4
2. 2 dan 3
3. 2 dan 4 urip.info
4. 3 dan 5
5. 1 dan 3

Pembahasan Soal Nomor 4:
Nomor atom S = 16
Konfigurasi elektron S
= 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴

Konfigurasi elektron S⁺
= 1s²2s²2p⁶3s²3p³
Semua prbital pada subkulit telah terisi elektron secara penuh kecuali orbital di 3p³

Jumlah elektron tidak berpasangan sebanyak 3 elektron.

Nomor atom Fe = 26
Konfigurasi elektron Fe
= 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁶
= 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶ 4s²
 urip.info
Konfigurasi elektron Fe²⁺
= 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶
Semua orbital pada subkulit telah terisi elektron secara penuh kecuali orbital di 3d⁶

Jumlah elektron tidak berpasangan sebanyak 4 elektron.
Jawaban yang tepat A. 3 dan 4

---

Soal Nomor 5:
Manakah di antara pasangan-pasangan spesi berikut yang merupakan iso-elektronik?

1. C₆H₇^– dan B₃N₃H₆
2. NH₄⁺dan C₂^2–
3. CO dan N₂ urip.info
4. C₇H₇⁺dan N₂O₄
5. NO₃^– dan HCO₃^–

Pembahasan Soal Nomor 5:
Iso-elektronik berarti memiliki jumlah eketron yang sama, maksudnya elektron total yang ada dalam spesi ion atau molekul.

Nomor atom atom = jumlah elektron; bila spesi bermuatan – berarti mendapat tambahan 1 elektron dari luar, bila spesi bermuatan + berarti melepaskan 1 elektron
Nomor atom: H = 1; B = 5; C = 6; N = 7; O = 8

jumlah elektron:  urip.info
C₆H₇^– = (6×6) + (1×7) + 1 = 44 elektron
B₃N₃H₆ = (5×3) + (7×3) + (1×6) = 42 elektron

jumlah elektron:
NH₄⁺ = (7×1) + (1×4) – 1 = 10 elektron
C₂^2– = (6×2) + 2 = 14 elektron

jumlah elektron:
CO = 6 + 8 = 14 elektron
N₂ = 7×2 = 14 elektron

jumlah elektron:
C₇H₇⁺ = (6×7) + (1×7) – 1 = 48 elektron
N₂O₄ = (7×2) + (8×4) = 46 elektron

jumlah elektron:
NO₃^– = 7 + (8×3) + 1 = 32 elektron
HCO₃ = 1 + 6 + (8×3) = 31 elektron
Jawaban yang tepat C. CO dan N₂

---

Soal Nomor 6:
TCCD, atau 2,3,7,8-tetraklorodibenzo-p-dioksin, adalah senyawa yang sangat beracun.
Pada tahun 2004, seorang politikus Ukraina dibunuh secara berencana menggunakan senyawa tersebut. Berapa jumlah ikatan ikatan sigma (σ) yang ada pada senyawa tersebut?

1. 16 urip.info
2. 18
3. 20
4. 22
5. 24

Pembahasan Soal Nomor 6:
Setiap ikatan tunggal terdiri dari 1 ikatan sigma (σ).
Setiap ikatan rangkap terdiri dari 1 ikatan sigma dan 1 ikatan pi (π).

Agar lebih jelas perlu mengubah struktur bentuk skeletal dengan melengkapkan atom H yang tersembunyi. Setiap sudut tanpa atom itu berarti ada atom C, bila ikatan sekitar sudut belum lengkap 4 berarti ada sejumlah atom H yang tidak ditampilkan.

Bila atom H ditampilkan gambar molekulnya sebagai berikut.

Pada molekul tersebut terdapat 18 ikatan tunggal dan 6 ikatan rangkap.

Total ikatan sigma (σ) = 18 + 6 (ini yang ditanyakan di soal)
Total ikatan pi (π) = jumlah ikatan rangkap (ini tidak ditanyakan di soal, sekadar untuk diketahui)
Jawaban yang tepat E. 24

---

Soal Nomor 7:
1,2 gram sampel air dimasukkan kedalam 5 L termos kosong pada suhu 65°C. Berapa % massa air yang akan menguap ketika sistem di dalam termos tersebut mencapai kesetimbangan? Asumsikan bahwa uap air adalah gas ideal dan volume air cair diabaikan. Tekanan uap air pada 65°C adalah 187,5 mmHg.

1. 10,21%
2. 33,33%
3. 48,66%
4. 66,67%
5. 88,67%

Pembahasan Soal Nomor 7:
Karena uap air diasumsikan sebagai gas ideal maka berlaku:
PV = nRT

Diketahui:
P = 187,5 mmHg = 187,5/760 atm = 0,247 atm
V = 5 L urip.info
R = 0,082 L.atm/(mol.K) ^oC
T = 65 ^oC = (65+273)K = 338 K

Dicari n air yang menguap = ?
n = (PV)/(RT)
n = [0,247 atm × 5 L]/[0,082 atm.L/(mol.K) × 338 K]
n = 0,0446 mol uap air

Karena massa molar air 18 g/mol,
Massa uap air = 0,0446 ×18 = 0,80 g uap air

Oleh karena itu
Persentase uap air = massa uap air /massa sampel air × 100%
Persentase uap air = 0,80/1,2 × 100%
Persentase uap air = 66,67%
Jawaban yang tepat D. 66,67%

---

Soal Nomor 8:
Perhatikan reaksi berikut.
2N₂O(g) → 2N₂(g) + O₂(g)     ΔH° = –164 kJ/mol
Reaksi tersebut memiliki energi aktivasi (E_a) 240 kJ/mol. Reaksi tersebut merupakan orde 2 terhadap N₂O dan memiliki nilai tetapan laju reaksi, k = 0,2 M^–1s^–1. Berapakah energi aktivasi untuk reaksi berikut?
2N₂(g) + O₂(g) → 2N₂O(g)     ΔH° = 164 kJ/mol

1. 240 kJ/mol
2. 404 kJ/mol
3. 76 kJ/mol urip.info
4. 340 kJ/mol
5. 563 kJ/mol

Pembahasan Soal Nomor 8:
Yang ditanyakan adalah energi aktivasi reaksi balik.

Jawaban yang tepat B. 404 kJ/mol

---

Soal Nomor 9:
Suatu logam M memiliki bilangan oksidasi +2 pada senyawa karbonatnya, MCO₃. 3,03 gram sampel senyawa karbonat tersebut direaksikan dengan 500 mL larutan HCl 0,100 M. Kelebihan HCl kemudian dinetralkan dengan 32,80 mL larutan NaOH 0,588 M. Logam apakah M?

1. Magnesium
2. Kalsium
3. Titanium
4. Seng
5. Barium

Pembahasan Soal Nomor 9:
Jumlah HCl sisa = jumlah NaOH
Jumlah HCl sisa = 32,80 mL × 0,588 M
Jumlah HCl sisa = 19,2864 mmol

Jumlah HCl yang tersedia = 500 mL × 0,1 M
Jumlah HCl yang tersedia = 50 mmol

Jumlah HCl yang bereaksi dengan MCO₃
Jumlah HCl = Jumlah HCl yang tersedia – Jumlah HCl sisa
Jumlah HCl = 50 mmol – 19,2864 mmol
Jumlah HCl = 30,7136 mmol

MCO₃ + 2HCl → MCl₂ + H₂CO₃

Jumlah MCO₃ = ½ jumlah HCl
Jumlah MCO₃ = ½ 30,7136 mmol
Jumlah MCO₃ = 15,3568 mmol
Jumlah MCO₃ = 0,015 mol

Karena yang MCO₃ direaksi sebanyak 3,03 g dan ini setara dengan 0,010 mol, dapat dihitung massa molar MCO₃
Massa molar MCO₃ = 3,03 g : 0,0153568 mol
Massa molar MCO₃ = 197,30 g/mol

M_r MCO₃ = 197,30
M_r MCO₃ = Ar M + Ar C + 3×Ar O
197,30 = Ar M + 12 + 3×16
197,30 = Ar M + 60
Ar M = 197,30 – 60
Ar M = 137,30 urip.info
Unsur yang memiliki Ar sekitar 137,30 adalah barium
Jawaban yang tepat E. Barium

---

Soal Nomor 10:
Peroksi asetil nitrat (PAN) adalah senyawa yang terkandung dalam kabut foto kimia sehingga menyebabkan awan di perkotaan menjadi berwarna hitam. Dekomposisi termal PAN terjadi sesuai persamaan:
CH₃(CO)OONO₂ → CH₃(CO)OO + NO₂
Tetapan laju reaksi tersebut adalah 3,0×10^–4 s^–1 pada 25°C. Pada lapisan perbatasan antara troposfer dan stratosfer (temperaturny asekitar –40°C),  tetapan laju reaksinya adalah 2,6×10^–7 s^–1. Berapa nilai energy aktivasi pada dekomposisi PAN?

1. 62,6 kJ/mol
2. 124,4 kJ/mol
3. 160,8 kJ/mol urip.info
4. 214,6 kJ/mol
5. 330,1 kJ/mol

Pembahasan Soal Nomor 10:
$\mathsf{ln\dfrac{k_2}{k_1} = \dfrac{E_a}{R}\left(\dfrac{1}{T_1} - \dfrac{1}{T_2}\right)}$

E_a = energi aktivasi reaksi (J/mol)
R = tetapan gas ideal = 8,3145 J/K·mol
T₁ dan T₂ = temperatur absolut
k₁ dan k₂ =  tetapan laju reaksi pada T₁ dan T₂

Langkah 1 - Konversi temperatur °C ke K
T = °C + 273
T₁ = 25 + 273 = 298 K
T₂ = –40 + 273 = 233 K

Langkah 2 -  Hitung E_a
$\mathsf{ln\left(\dfrac{k_2}{k_1}\right) = \dfrac{E_a}{R}\left(\dfrac{1}{T_1} - \dfrac{1}{T_2}\right)}$
$\mathsf{ln\left(\dfrac{3\times 10^{-4}~s^{-1}}{2{,}6\times 10^{-7}~s^{-1}}\right) = \dfrac{E_a}{8{,}3145~J/K{.}mol}\left(\dfrac{1}{233~K} - \dfrac{1}{298~K}\right)}$
$\mathsf{ln(1{,}154\times 10^3) = \dfrac{E_a}{8{,}3145~J/K{.}mol}(0{,}00429/K -0{,}00336/K)}$
$\mathsf{7{,}051 = \dfrac{E_a}{8{,}3145~J/K{.}mol}(0{,}00093/K )}$
$\mathsf{E_a =  \dfrac{7{,}051\times 8{,}3145~J/K{.}mol}{0{,}00093/K}}$
$\mathsf{E_a =  63{.}038{,}21~J/mol}$
$\mathsf{E_a =  63{,}03821~kJ/mol}$
Hasil hitung E_a ini mendekati alternatif A
Jawaban yang tepat A. 62,6 kJ/mol

---

CMIIW

Pembahasan nomor lain diterbitkan dalam tulisan terpisah berikutnya.

• Pembahasan Soal Olimipiade Kimia Siswa SCE Sesumatera Bagian Utara Tahun 2017 (Nomor 1-10)
• Pembahasan Soal Olimipiade Kimia Siswa SCE Sesumatera Bagian Utara Tahun 2017 (Nomor 11-20)
• Pembahasan Soal Olimipiade Kimia Siswa SCE Sesumatera Bagian Utara Tahun 2017 (Nomor 21-30)
• Pembahasan Soal Olimipiade Kimia Siswa SCE Sesumatera Bagian Utara Tahun 2017 (Nomor 31-40)