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

Kamis, 05 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 kedua dari 4 bagian yang akan diterbitkan kemudian. Pembahasan ini dibuat untuk memperkaya variasi soal-soal olimpiade/kompetisi kimia di Indonesia.


Soal #16
Wadah dengan volume yang dapat diatur berisi 10,0 g pentana (M = 72,15 g/mol, titik didih normal = 36,1 ºC). Tekanan dalam wadah diukur sebagai fungsi volume tetap untuk menjaga suhu pada 30 ºC. Grafik mana yang menunjukkan hasil dari percobaan ini?
Pembahasan Soal #16
Ketika volume wadah kecil maka tekanan uap akan tinggi lebih tinggi dari tekanan uap larutan jenuh. Cairan dan uap akan ada dalam keadaan itu hingga tekanan uap tidak berubah, dengan berubahnya V ketika V cukup besar semua cairan akan menguap. Uap tersebut akan mengikuti hukum gas ideal, ketika V meningkat maka P turun.
Jawaban yang tepat C

urip.info

Soal #17
Bola kapas direndam dalam larutan pekat HBr dan CH3NH2 ditempatkan pada waktu yang sama di ujung-ujung tabung kaca. Apa yang teramati?
(A) Sebuah cincin putih (CH3NH3)Br terbentuk di tabung lebih dekat ke sisi HBr.
(B) Sebuah cincin putih (CH3NH3)Br terbentuk di tabung lebih dekat ke sisi CH3NH2.
(C) Sebuah cincin putih NH4Br terbentuk di tabung lebih dekat ke sisi HBr.
(D) Sebuah cincin putih NH4Br terbentuk di tabung lebih dekat ke sisi CH3NH2.

Pembahasan Soal #17
Soal ini dapat diselesaikan dengan hukum Graham tentang laju efusi gas.
HBr(g) + CH3NH2(g) → (CH3NH3)Br(s)
laju1/laju2 = √M2/√M1
M (CH3NH2) = 31,06 g/mol
M (HBr) = 80,908
M (CH3NH2) < M (HBr)
Ingat laju efusi berbanding terbalik dengan massa molar (M) gas.
Laju efusi CH3NH2 > laju efusi HBr. Dengan demikian cincin putih dari (CH3NH3)Br lebih dekat ke sisi HBr karena laju HBr  lebih kecil dibanding CH3NH2
Jawaban yang tepat A

urip.info

Soal #18
Sebuah logam dengan kisi kubus berpusat muka (fcc) memiliki satuan panjang sisi sel = 380,3 pm dan kerapatan 12,45 g cm–3. Apakah logam itu?
(A) K (Z = 19)
(B) V (Z = 23) urip.info
(C) Rh (Z = 45)
(D) Pb (Z = 82)

Pembahasan Soal #18
Dalam kubus berpusat muka jumlah atom = 4 atom, dengan rincian:
  • 1 atom di setiap permukaan kubus × ½ × 6 muka kubus = 3 atom
  • 8 atom pada setiap pojok ruang kubus × 1/8 = 1 atom
Kerapatan = massa kisi/volume kisi
sisi kubus = 380,3 pm × 10–10 cm/pm = 3,803 × 10–8 cm
volume kubus = (sisi kubus)3
volume kubus = (3,803 × 10–8 cm)3
volume kubus = 5,500 × 10–23 cm3

Kerapatan = massa kisi/volume kisi
Kerapatan = (4 atom × M)/(NA atom × volume kisi)
12,45 g cm–3 = (4 atom × M)/(6,022 × 1023 atom/mol) × (5,500 × 10–23 cm3)
4 M = (12,45 g cm–3) × (6,022 × 1023/mol) × (5,500 × 10–23 cm3)
4 M = 412.35645 g/mol
M = 103,09 g/mol urip.info

Unsur yang memiliki Ar mendekati 103,09 adalah 45Rh
Jawaban yang tepat C

urip.info

Soal #19
Proses pembekuan air cair pada –10 °C dan tekanan 1 atm adalah
(A) spontan dan eksotermis
(B) spontan dan endotermis
(C) tidak spontan dan eksotermis
(D) tidak spontan dan endotermis

Pembahasan Soal #19
Jika proses melebur/meleleh/mencair (padat menjadi cair) membutuhkan kalor, maka proses sebaliknya akan menghasilkan/melepas kalor, biasanya ini bersifat spontan. urip.info
Jawaban yang tepat A

urip.info

Soal #20
Berapakah DH°reaksi fermentasi glukosa yang ditunjukkan seperti berikut?

(A) –71,4 kJ mol–1
(B) –945,6 kJ mol–1
(C) –1.438,2 kJ mol–1
(D) –5.528,7 kJ mol–1

Pembahasan Soal #20
a. 2CH3COOH(l) + 2H2O(l) → 2C2H5OH(l) + 2O2(g)
a. ∆H°reaksi = 2 × (+492,6 kJ/mol)
    b. 4 CO2(g) + 4 H2O(l) → 2 CH3COOH(l) + 4 O2(g)
    b. ∆H°reaksi = 2 × (+874,2 kJ/mol)
      c. C6H12O6(s) + 6 O2(g) → 6 CO2(g) + 6 H2O(l)
      c. ∆H°reaksi = –2805,0 kJ/mol
        C6H12O6(s) → 2 C2H5OH(l) + 2 CO2(g)
        H°reaksi = a + b + c = –71,4 kJ/mol
        Jawaban yang tepat A

        urip.info

        Soal #21
        Kelarutan Li2CO3 dalam air pada 298 K adalah 0,175 mol L–1, dan kelarutannya menurun dengan meningkatnya suhu. Apa tanda dari ΔHº dan ΔSº untuk pelarutan Li2CO3?
        Li2CO3(s) → 2 Li+(aq) + CO32–(aq)
        (A) ΔH° > 0, ΔS° > 0
        (B) ΔH° > 0, ΔS° < 0
        (C) ΔH° < 0, ΔS° > 0
        (D) ΔH° < 0, ΔS° < 0
        Pembahasan Soal #21
        Li2CO3(s) ⇌ 2 Li+(aq) + CO32–(aq)
        Reaksi ini bersifat eksoterm (suhu = 298 K) → ∆H < 0
        Persamaan yang dapat dijadikan pijakan:
        ΔG = –RTln Ksp
        ΔG = ΔH – TΔS
        urip.info
        s = 0,175 mol L–1
        → Ksp = 4s3
        → Ksp = 4(0,175)3
        → Ksp = 0,0214375
        Ksp < 1 → ln Ksp < 0
        ln Ksp < 0
        ΔG° = –RT ln Ksp
        ln Ksp < 0 → ΔG° > 0
        ΔG° > 0 → ΔG° = ΔH° – TΔS°
        Agar ΔG > 0 sementara ∆H° < 0, maka ΔS° < 0

        Jawaban yang tepat D

        urip.info

        Soal #22
        Suatu sistem yang dibatasi dalam wadah yang kaku dan terisolasi dengan baik mengalami perubahan secara spontan. Pernyataan untuk sistem tersebut yang benar?
        (A) Energi bebas Gibbs meningkat selama perubahan.
        (B) Energi bebas Gibbs menurun selama perubahan.
        (C) Entropi-nya meningkat selama perubahan.
        (D) Entropi-nya menurun selama perubahan. urip.info

        Pembahasan Soal #22
        Sistem yang terisolasi berarti tidak ada pertukaran materi dan energi dari sistem ke lingkungan atau sebaliknya, ΔS > 0. Karena perubahan secara spontan berarti ΔG < 0 hanya pada tekanan dan suhu konstan. Jadi entropi-nya akan meningkat selama perubahan.
        Jawaban yang tepat C

        urip.info

        Soal #23
        Berapa ∆G untuk dekomposisi CaCO3 pada 298 K dan tekanan parsial CO2  4,00 × 10–4 bar?

        (A) –131 kJ mol–1
        (B) 112 kJ mol–1
        (C) 131 kJ mol–1
        (D) 150 kJ mol–1urip.info

        Pembahasan Soal #23
        ΔG°reaksi = ΔG°f produk – ΔG°f reaktan
        ΔG°reaksi = –604 + (–394) – (–1129)
        ΔG°reaksi = +131 kJ/mol
        Senyawa
        ΔGreaksi = ΔG°reaksi  + RT ln Q
        ΔGreaksi = 131 + 8,314 × 298 ln (4,00 × 10–4)
        ΔGreaksi = 131 – 19,4
        ΔGreaksi = +111,6 kJ/mol

        Jawaban yang tepat B

        urip.info

        Soal #24
        Sampel 10,0 g NH4NO3 padat (M = 80,05 g/mol) ditambahkan ke 100,0 g H2O dalam wadah terisolasi. Suhu awal keduanya (NH4NO3 padat dan air ) adalah 24 ºC, tapi setelah NH4NO3 larut, suhu campuran menjadi 17,11 ºC. Berapakah ΔHºreaksi untuk pelarutan NH4NO3(s)? Asumsikan bahwa kapasitas panas spesifik dari larutan NH4NO3 adalah sama dengan air murni, 4,184 J g–1 ºC–1.
        (A) –3,17 kJ mol–1
        (B) 0.559 kJ mol–1
        (C) 3.17 kJ mol–1
        (D) 25,4 kJ mol–1 urip.info

        Pembahasan Soal #24
        ΔHºreaksi = –q/n
        ΔHºreaksi = –(m.c.∆T)/n
        ΔHºreaksi = –(10 + 100)g × 4,184 J/(g.ºC) × (17,11–24) ºC )/(10 g × 80,05 g/mol)
        ΔHºreaksi = + 25,4 kJ mol–1
        Jawaban yang tepat D

        urip.info

        Soal #25
        Aseton direaksi dengan bromin dalam larutan asam sesuai dengan reaksi berikut:
        CH3COCH3(aq) + Br2(aq) → CH3COCH2Br(aq) + H+(aq) + Br(aq)
        Bagaimana hukum laju yang tersirat dalam mekanisme berikut?


        (A) Laju = k [CH3COCH3] [H+]
        (B) Laju = k [CH3COCH3urip.info
        (C) Laju = k [CH3COCH3] [Br2]
        (D) Laju = k [CH3COCH3] [Br2]/[H+]

        Pembahasan Soal #25
        Pembahasan lebih detil tentang mekanisme reaksi untuk penentuan persamaan laju reaksi dapat disimak di sini.
        Laju reaksi ditentukan oleh tahap lambat (reaksi kedua)
        r = k2 [CH3C(OH)CH3+] .....(persamaan-1)
        urip.info
        Dari persamaan reaksi kesetimbangan diperoleh:
        k1 / k–1 = [CH3C(OH)CH3+] / [CH3COCH3][H+]
        [CH3C(OH)CH3+] = k1/k–1 [CH3COCH3][H+].....(persamaan-2)
        urip.info
        Substitusi persamaan-2 ke persamaan-1;
        r = k2 k1/k–1 [CH3COCH3][H+]
        k2 k1/k–1 = k
        r = k [CH3COCH3][H+]

        Jawaban yang tepat A

        urip.info

        Soal #26
        Sebuah aturan praktis bahwa kenaikan laju reaksi kira-kira dua kali lipat untuk setiap kenaikan suhu 10 °C. Berapakah energi aktivasi reaksi yang kenaikannya tepat dua kali antara 25,0 °C dan 35,0 °C?
        (A) 52,9 kJ mol–1
        (B) 153 kJ mol–1
        (C) 504 kJ mol–1 urip.info
        (D) 523 kJ mol–1

        Pembahasan Soal #26
        T1 = 25 + 273 = 298 K
        T2 = 35 + 273 = 308 K
        k2/k1 = 2 (dari kelipatan kenaikan setiap 10 °C)

        ln(k2/k1) = Ea/R × (1/T1 - 1/T2)
        ln 2 = Ea/8,314 J/K·mol × (1/298 K – 1/308 K)
        0,693 = Ea/8.314 J/K·mol × 1,09 × 10–4 K–1
        0,693 = Ea(1,311 x 10–5 mol/J)
        Ea = 5,29 × 104 J/mol
        Ea = 52,9 kJ/mol
        Jawaban yang tepat A


        urip.info

        Soal #27
        Pada 650 K, isomerisasi β-pinena membentuk 4-isopropenil-1-metilsikloheksena atau mirsena. Konstanta laju reaksi awal 0,22 s–1 dan yang terakhir 0,13 s–1. Bagaimana hukum laju keseluruhan untuk isomerisasi β-pinena?
        (A) Laju = (0,029 s–1) [β-pinena]
        (B) Laju = (0,082 s–1) [β-pinena]
        (C) Laju = (0,17 s–1) [β-pinena]
        (D) Laju = (0,35 s–1) [β-pinena] urip.info

        Pembahasan Soal #27
        Berdasarkan satuan konstanta laju reaksi (s–1) dapat disimpulkan bahwa reaksi tersebut merupakan reaksi orde-1.
        Laju = k [β-pinena]
        urip.info
        Secara keseluruhan k untuk reaksi = k1 + k2 = (0,22 + 0,13) s–1
        Laju = (0,35 s–1) [β-pinena]
        Jawaban yang tepat D

        urip.info

        Soal #28
        Bagaimana laju perubahan konsentrasi ClF3 terkait dengan laju perubahan konsentrasi F2?
        Cl2(g) + 3 F2(g) → 2 ClF3(g)
        urip.info
        (A) ∆[ClF3]/∆t = 3/2 (∆[F2]/∆t)
        (B) ∆[ClF3]/∆t = ∆[F2]/∆t
        (C) ∆[ClF3]/∆t = 2/3 (∆[F2]/∆t)
        (D) ∆[ClF3]/∆t = –3/2 (∆[F2]/∆t)

        Pembahasan Soal #28
        1/2 ∆[ClF3]/∆t = 1/3∆[F2]/∆t
        ∆[ClF3]/∆t = 2/3∆[F2]/∆t
        Jawaban yang tepat C

        urip.info

        Soal #29
        Reaksi berlangsung dengan mekanisme tanpa katalis mempunyai diagram koordinat reaksi ditunjukkan di bawah ini.
        Reaksi dipercepat dengan penambahan sedikit katalis. Manakah diagram koordinat reaksi (skala sama dengan diagram di atas) yang paling menggambarkan reaksi yang dikatalisis? urip.info

        Pembahasan Soal #29
        Tingkat energi dari reaktan dan produk akan berubah setelah ditambah katalis. peran katalis adalah untuk menurunkan energi aktivasi melalui multitahap dan biasanya menghasilkan suatu zat antara (intermediat). Diagram yang tepat adalah pada pilihan C. urip.info
        Jawaban yang tepat C

        urip.info

        Soal #30
        Metiliodida bereaksi secara irreversibel dengan ion azida dengan laju = k [CH3I][N3].
        CH3I(aq) + N3(aq) → CH3N3(aq) + I(aq)
        Reaksi dilakukan dengan konsentrasi awal CH3I 0,01 M. Manakah pernyataan tentang reaksi
        tersebut yang benar?

        (A) Waktu yang dibutuhkan untuk [CH3I] untuk menurun konsentrasi ke 0,005 M tidak tergantung pada [N3], selama [N3] >> [CH3I].
        (B) Jika konsentrasi awal azida dan CH3I sama, maka dibutuhkan setengah [CH3I] turun menjadi 0,005 M, seperti halnya untuk menurunkan konsentrasi dari 0,005 M ke 0,0025 M. urip.info
        (C) Laju reaksi secara signifikan lebih kecil jika I berlebih ditambahkan ke dalam larutan.
        (D) Reaksi tidak dapat terjadi dalam satu langkah dasar.

        Pembahasan Soal #30
        (A) Walaupun [N3] >> [CH3I], karena [N3] merupakan faktor penentu laju reaksi (ada dalam persamaan laju reaksi) maka tidak dapat dikesampingkan.
        (B) Jika [N3] = [CH3I], dimisalkan sama dengan [A], maka
        laju = k [A]2 dan berlaku: kt = 1/[A] – 1/[A]0
        urip.info
        kt1 = 1/0,005 – 1/0,01
        kt1 = 2/0,01 – 1/0,01
        kt1 = 1/0,01
        kt1 = 100
        k = 100/t1
        urip.info
        kt2 = 1/0,0025 – 1/0,005
        kt2 = 2/0,005 – 1/0,005
        kt2 = 1/0,005
        kt2 = 200
        urip.info
        kt2 = 200
        (100/t1) t2 =200
        100 t2 = 200 t1
        t2 = 200/100 t1
        t2 = 2t1
        (C) Reaksi ini bukanlah reaksi kesetimbangan penambahan I tidak berpengaruh.
        (D) Reaksi dapat saja terjadi dalam satu langkah dasar.
        Jawaban yang tepat B


        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