Pembahasan Soal Kimia Olimpiade Lokal Amerika 2019 (Bagian-2 dari 4)

Berikut ini adalah pembahasan soal olimpiade kimia 2019 lokal dari Amerika ala urip.info. Bentuk soal berupa model pilihan ganda dengan 4 opsi jawaban sebanyak 60 butir soal. Tulisan ini adalah bagian kedua dari 4 bagian yang akan diterbitkan kemudian. Pembahasan ini dibuat untuk memperkaya variasi soal-soal olimpiade/kompetisi kimia di Indonesia.

• Pembahasan Soal Kimia Olimpiade Lokal Amerika 2019 (Bagian-1 dari 4)
• Pembahasan Soal Kimia Olimpiade Lokal Amerika 2019 (Bagian-2 dari 4)
• Pembahasan Soal Kimia Olimpiade Lokal Amerika 2019 (Bagian-3 dari 4)
• Pembahasan Soal Kimia Olimpiade Lokal Amerika 2019 (Bagian-4 dari 4)

Soal #16
Irisan dua dimensi kisi kristal padat yang mengandung dua unsur yang berbeda X dan Y secara skematis diperlihatkan pada gambar berikut. Apa jenis padat itu?

1. Paduan logam seperti FeCr
2. Padatan molekuler seperti IBr
3. Senyawa ionik seperti LiCl
4. Padatan kovalen jaringan seperti SiC

urip.info
Pembahasan Soal #16

Jawaban yang tepat B

---

Soal #17
Berikut diagram fase uranium hexafluoride (UF₆)

Manakah pernyataan yang benar?

I. UF₆ menyublim pada tekanan atmosferis (atmospheric pressure).
II. Pada 80 ºC dan 1,5 atm, hanya UF₆(g) hadir pada kesetimbangan.

1. hanya I
2. hanya II
3. kedua I dan II
4. bukan I maupun II

urip.info
Pembahasan Soal #17

Benar bawah pada tekanan atmosferis adalah tekanan 1 atm dan suhu ±56 °C UF6 mengalami sublimasi
Benar bahwa pada 80 ºC dan 1,5 atm, hanya UF₆ ada dalam bentuk gas hadir pada kesetimbangan.

Jawaban yang tepat C

---

Soal #18
Satu unit sel kristal yang mengandung unsur X, Y, dan Z ditampilkan di bawah ini. Apa rumus kimia kristal tersebut?

1. XYZ
2. XYZ₃
3. XY₄Z₂
4. XY₈Z₆

urip.info
Pembahasan Soal #18
Pada unit sel kristal tersebut terdapat:
Jumlah atom X (di pusat unit sel) = 1 atom
Jumlah atom Y (dipojok unit sel) = 1/8 × 8 atom = 1 atom
Jumlah atom Z (di pusat muka unit sel) = 1/2 × 6 atom = 3 atom
Jadi rumus kimia dari unit sel tersebut XYZ₃
Lebih jelas sila simak bahasan serupa di sini.
Jawaban yang tepat B.

---

Soal #19
Kapasitas panas spesifik dari besi 0,461 J g^–1 K^–1 dan titanium adalah 0,544 J g^–1 K^–1. Sebuah sampel yang terdiri dari campuran 10,0 g Fe dan 10,0 g Ti pada 100,0 ºC kehilangan 200 J panas ke lingkungan. Berapakah suhu akhir sampel?

1. 89,9 ºC
2. 80,1 ºC
3. 60,2 ºC
4. 39,8 ºC

urip.info
Pembahasan Soal #19
C_Fe = 0,461 J g^–1 K^–1
C_Ti = 0,544 J g^–1 K^–1
m_Fe = 10 g
m_Ti = 10 g
q = 200 J
T₁ = 100 ºC = 373 K
T₂ = ?

$\mathsf{q = m \cdot C \cdot \Delta T}$
$\mathsf{q = (m_{Fe} \cdot C_{Fe} + m_{Ti} \cdot C_{Ti}) (T_1 - T_2)}$
$\mathsf{T_1 - T_2 = \dfrac{q}{(m_{Fe} \cdot C_{Fe} + m_{Ti} \cdot C_{Ti}) }}$
$\mathsf{373 - T_2 = \dfrac{200}{(10 \cdot 0,461 + 10 \cdot 0{,}544 }}$
$\mathsf{373 - T_2 = 19{,}9}$
$\mathsf{T_2 = 373 - 19{,}9}$
$\mathsf{T_2 = 353{,}1}$
$\mathsf{T_2 = (353{,}1 - 273) ^{\circ}C}$
$\mathsf{T_2 = 80{,}1 ^{\circ}C}$
Jawaban yang tepat B

---

Soal #20
Manakah sampel yang mempunyai entropi terbesar pada suhu yang diberikan?

1. 2 mol HBr(s)
2. 2 mol HBr(l)
3. 2 mol HBr(g)
4. 1 mol H₂(g) + 1 mol Br₂(l)

urip.info
Pembahasan Soal #20
Entropi terbesar dimiliki oleh zat yang berwujud gas yang memiliki varian atom.
Jawaban yang tepat C

---

Soal #21
Reaksi endotermis bersifat spontan dalam kondisi standar pada tekanan konstan dan temperatur T tertentu, yang harus benar?

1. Perubahan entropi ΔSº harus positif dan lebih besar dari ΔHº/T.
2. Perubahan entropi ΔSº harus positif dan kurang dari ΔHº/T.
3. Perubahan entropi ΔSº harus negatif dan lebih besar dari –ΔHº/T.
4. Perubahan entropi ΔSº harus negatif dan kurang dari –ΔHº/T.

urip.info
Pembahasan Soal #21
Entropi terbesar dimiliki oleh zat yang berwujud gas yang memiliki varian atom.
Rumus hitung perubahan energi bebas Gibbs:
ΔG = ΔH – TΔS
ΔG/T = ΔH/T – ΔS
Agar reaksi berlangsung secara spontan maka ΔS  > 0; ΔG < 0
dengan kata lain ΔSº harus bernilai positif, dan ΔG harus bernilai negatif. Agar menghasilkan bernilai negatif maka ΔSº > ΔHº/T
Jawaban yang tepat A.

---

Soal #22
Untuk proses tekanan-konstan, apa perbedaan antara perubahan energi dalam (ΔU) dan perubahan entalpi (ΔH)?

1. panas
2. kerja
3. entropi
4. energi bebas Gibbs

urip.info
Pembahasan Soal #22
Pada proses tekanan (P) konstan berlaku persamaan:
q_p = ΔU + PΔV
q_p = ΔH
ΔH = ΔU + PΔV
Jadi pada proses tekanan konstan terdapat perbedaan pada fungsi kerja (PΔV)
Jawaban yang tepat B

---

Soal #23
Entalpi reaksi standar untuk pelarutan silika di larutan HF adalah 4,6 kJ mol^–1. Berapa entalpi pembentukan standar SiF₄ (g)?
SiO₂(s) + 4 HF(aq) → SiF₄(g) + 2 H₂O(l)
ΔHº_reaksi = 4,6 kJ mol^–1

Senyawa	SiO2(s)	HF(aq)	H2O(l)	SiF4(g)
∆Hºf, kJ mol–1	–910,9	–320,1	–285,8	x

1. –1.624,3 kJ mol^–1
2. –1.615,1 kJ mol^–1
3. –949,8 kJ mol^–1
4. –940,6 kJ mol^–1

urip.info
Pembahasan Soal #23
SiO₂(s) + 4 HF(aq) → SiF₄(g) + 2 H₂O(l)
ΔHº_reaksi = Σ∆Hº_{f produk} – Σ∆Hº_{f reaktan}
4,6 = (∆Hº_f  SiF₄(g)  + 2.∆Hº_f  H₂O(l) ) – (∆Hº_f  SiO₂(s) + 4.∆Hº_f HF(aq))
4,6 = (x  + 2.( –285,8)) – ((–910,9)  + 4.(–320,1))
4,6 = x  – 571,6 + 910,9  + 1.280,4
x = –1.615,1 kJ mol^–1

Jawaban yang tepat B

---

Soal #24
K_sp BaSO₄ pada 298 K adalah 1,1 × 10^–10. Berapakah ΔGº pada 298 K untuk reaksi berikut?
Ba²⁺(aq) + SO₄^2–(aq) ⇌ BaSO₄(s)

1. –57 kJ mol^–1
2. –25 kJ mol^–1
3. 25 kJ mol^–1
4. 57 kJ mol^–1

urip.info
Pembahasan Soal #24
ΔGº = –RT ln (K_sp)
ΔGº = –8,314 J mol–1 × 298 × ln (1,1 × 10^–10)
ΔGº = –8,314 J mol–1 × 298 × (–22,931)
ΔGº = 56.813,20 J mol–1
ΔGº = 57 kJ mol–1

Jawaban yang tepat A

---

Soal #25
Berdasarkan reaksi A dan B diperoleh data sebagai berikut:

Data ke-	[A]0 (M)	[B]0 (M)	Laju awal (M/s)
1	0,20	0,20	600
2	0,60	0,40	7200
3	0,60	0,80	28800

Orde reaksi untuk A dan B berturut-turut:

1. 0 dan 2
2. 1 dan 1
3. 2 dan 1
4. 1 dan 2

urip.info
Pembahasan Soal #25
Penentuan orde reaksi untuk B, menggunakan data 3 dan 2:
(0,8/0,4)^x = 28800/7200
2^x = 4
2^x = 2²
x = 2

Penentuan orde reaksi untuk A, menggunakan data 2 dan 1:
(0,6/0,2)^y × (0,4/0,2)^x = 7200/600
3^y × 2² = 12
3^y = 12/4
3^y = 3
3^y = 3¹
y = 1

Jawaban yang tepat D

---

Soal #26
Sampel 0,900 mol N₂O ditempatkan dalam wadah tertutup, ia terurai secara irreversibel menjadi N₂ dan O₂ dalam reaksi orde pertama. Setelah 42 menit, tersisa 0,640 mol N₂O. Berapa lama waktu yang dibutuhkan agar reaksi menjadi 90,0% selesai?

1. 13,0 menit
2. 85,4 menit
3. 131 menit
4. 284 menit

urip.info
Pembahasan Soal #26
Reaksi: 2N₂O(g) → 2N₂(g) + O₂(g)
Pada reaksi dengan orde pertama maka berlaku:
ln[A]_t = –kt + ln[A]₀

Diketahui:
[N₂O]_t = 0,64 mol
[N₂O]₀ = 0,90 mol
t = 42 menit

ln[N₂O]_t = –kt + ln[N₂O]₀
ln 0,64 = –k.42 + ln 0,90
–0,446 = –k.42 – 0,1054
0,446 = k.42 + 0,1054
k = 0,00811 menit^–1)

Menghitung waktu agar sampel habis sebanyak 90% atau tersisa 10% dari jumlah semula
[N₂O]_t = 10% × 0,90 mol = 0,09 mol
[N₂O]₀ = 0,90 mol

ln[N₂O]_t = –kt + ln[N₂O]₀
ln 0,09 = –0,00811 . t + ln 0,90
–2,4079 = –0,00811 . t – 0,1054
2,4079 = 0,00811 . t + 0,1054
t = 2,3025/0,00811 menit
t = 283,90 menit
t = 2843,00 menit
Jawaban yang tepat D

---

Soal #27
Laju reaksi berlangsung 2,3 kali lebih cepat pada 60 ºC daripada pada 50 ºC. Dengan faktor berapa laju reaksi akan berlangsung dari 60 ºC sampai 70 ºC?

1. Dengan faktor kurang dari 2,3
2. Dengan faktor = 2,3
3. Dengan faktor lebih dari 2,3
4. Faktor tidak dapat ditentukan dari informasi yang diberikan.

urip.info
Pembahasan Soal #27
Soal ini dapat diselesaikan dengan persamaan Arrhenius:
ln (k₂/k₁) = –(E_a/R)(1/T₂ – 1/T₁)
T₁ = 50 + 273 = 323 K;
T₂ = 60 + 273 = 333 K
ln (k₂/k₁) = faktor pengali laju reaksi
dengan asumsi –(E_a/R) konstan
⇒ ln (k₂/k₁) ∝ (1/T₂ – 1/T₁)
⇒ 2,3 ~ (1/323 – 1/333)

T₂ = 60 + 273 = 333 K
T₃ = 70 + 273 = 343 K
⇒ x ~ (1/333 – 1/343)

Dapat dipastikan x < 2,3

Jawaban yang tepat A

---

Soal #28
Bagaimana mungkin enzim inhibitor menurunkan laju reaksi yang dikatalisis oleh enzim?

1. inhibitor dapat mengikat enzim dan memblokir situs aktif.
2. inhibitor dapat menggeser keseimbangan reaksi terhadap zat awal.

1. hanya I
2. hanya II
3. kedua I dan II
4. bukan I maupun II

urip.info
Pembahasan Soal #28
Cukup jelas.
Jawaban yang tepat A

---

Soal #29
Reaksi ireversibel, A + B → produk, dipelajari di bawah kondisi di mana [B] >> [A].
Ketika [B] = 0,10 M, plot 1/[A] vs waktu adalah linier.
Ketika [B] = 0,30 M, plot 1/[A] vs waktu tidak dapat dibedakan dari plot pertama dalam percobaan. Pernyataan hukum laju untuk reaksi ini?

1. laju = k [A] [B]
2. laju = k [A]²
3. laju = k [A]² [B]
4. laju = k [A] [B]²

urip.info
Pembahasan Soal #29
Bahasan tentang grafik 1/[A] vs waktu dapat disimak di sini.
Ketika [B] >> [A] → 1/[A] vs waktu adalah linier berarti ini menunjukkan reaksi orde 2,
laju = k [A]²[B]ⁿ

Ketika [B] = 0,1 M dan [B] = 0,3 M ternyata tidak dapat dibedakan antara plot pertama dan kedua artinya   1/[A] vs waktu mempunyai slop yang sama, atau tepat berimpit slop pertama dan kedua. Ini bermakna bahwa orde untuk B = 0, atau tidak berpengaruh terhadap laju reaksi.
Jadi laju = k [A]²[B]⁰ atau laju = k [A]²

Jawaban yang tepat B

---

Soal #30
Ter-butil alkohol bereaksi dengan asam klorida encer untuk menghasilkan tert-butil klorida.
(CH₃)₃COH(aq) + H⁺(aq) + Cl^–(aq) → (CH₃)₃CCl(aq) + H₂O(l)
Untuk reaksi ini, laju = k [(CH₃)₃COH] [H⁺].
Mekanisme yang sesuai dengan hukum laju reaksi ini adalah......

urip.info
Pembahasan Soal #30
Laju rekasi ditentukan oleh tahap lambat. Persamaan laju reaksi dari setiap pilihan ditulis untuk menentukan yang sama dengan pernyataan dalam soal.

Laju = k₂ [(CH₃)₃C(OH₂)⁺][Cl^–]
dengan menerapkan pendekatan persamaan pertama pada tahap cepat
k₁ [(CH₃)₃COH][H⁺] = k_–1 [(CH₃)₃C(OH₂)⁺]
[(CH₃)₃C(OH₂)⁺] = k₁/k_–1 [(CH₃)₃COH][H⁺]
kemudian disubstitusikan ke persamaan sebelumnya, maka diperoleh persamaan
laju = k₂ [(CH₃)₃C(OH₂)⁺] [Cl^–]
laju = k₂ k₁/k_–1 [(CH₃)₃COH][H⁺][Cl^–]
k₂ k₁/k_–1 = k
laju = k [(CH₃)₃COH][H⁺][Cl^–] → tidak sama dengan persamaan laju yang diminta.

B. Laju = k₂ [(CH₃)₃C(OH₂)⁺]
dengan menerapkan pendekatan persamaan pertama pada tahap cepat
k₁ [(CH₃)₃COH][H⁺] = k_–1 [(CH₃)₃C(OH₂)⁺]
[(CH₃)₃C(OH₂)⁺] = k₁/k_–1 [(CH₃)₃COH][H⁺]
kemudian disubstitusikan ke persamaan sebelumnya, maka diperoleh persamaan
laju = k₂ [(CH₃)₃C(OH₂)⁺]
laju = k₂ k₁/k_–1 [(CH₃)₃COH][H⁺]
k₂ k₁/k_–1 = k
laju = k [(CH₃)₃COH] [H⁺]  sama dengan persamaan laju yang diminta.

C. Laju = k₁ [(CH₃)₃COH][Cl^–] → tidak sama dengan persamaan laju yang diminta.

D. Laju = k₁ [(CH₃)₃COH] → tidak sama dengan persamaan laju yang diminta.

Jawaban yang tepat B

---

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