Bagian-2
Soal KSN-K 2022 – No. 11
Perhatikan gambar berikut.
Urutan besarnya nilai konstanta laju (k) untuk tiga temperatur reaksi (T1, T2, T3) yang tepat adalah ….
- k(T1) < k(T3) < k(T2)
- k(T1) < k(T2) < k(T3)
- k(T2) < k(T3) < k(T1)
- k(T2) < k(T1) < k(T3)
- k(T3) < k(T2) < k(T1)
Pembahasan Soal KSN-K 2022 – No. 11
Gambar dalam soal ini merupakan kurva distribusi Maxwell-Boltzmann yang menampilkan hubungan antara jumlah tumbukan atau kadang jumlah partikel terhadap energi kinetik pada suhu tertentu.
Dalam soal ini diminta menganalisis perbandingan nilai: konstanta laju pada T1 yang ditulis sebagai k(T1); konstanta laju pada T2 yang ditulis sebagai k(T2); konstanta laju pada T3 yang ditulis sebagai k(T3). Ini bukan hasil kali k dengan T. Untuk reaksi kimia pada suhu yang berbeda, nilai k akan berbeda.
Berdasarkan kurva di soal, Ea setiap T dapat dilihat dengan membandingkan luasan daerah di bawah kurva mulai dari batas garis putus-putus ke arah kanan.
Luasan Ea pada T1 < luasan Ea pada T2 < luasan Ea pada T3. Ini menunjukkan nilai T1 < T2 < T3.
Diketahui bahwa Persamaan Arrhenius: k = A . e (–Ea/RT)
Keterangan: k adalah konstanta laju reaksi, A adalah faktor frekuensi, Ea adalah energi aktivasi, R adalah konstanta gas (8,314 J/(mol.K)), dan T adalah suhu absolut dalam Kelvin.
(Persamaan Arrhenius diberikan dalam soal yang tidak perlu dijawab di nomor awal dalam soal KSN-K kimia.)
Berdasarkan Persamaan Arrhenius, nilai k berbanding lurus dengan nilai T.
Perhatikan nilai eksponen atau pangkat (–Ea/RT) ketika T semakin kecil berarti nilai eksponennya semakin negatif dan ketika T semakin besar berarti nilai eksponennya semakin positif (kurang negatif). Oleh karena itu nilai k berbanding lurus dengan nilai T, T semakin tinggi maka k semakin tinggi pula.
Dengan demikian, urutan besarnya nilai konstanta laju (k) untuk tiga temperatur reaksi jika T1 < T2 < T3 adalah: k(T1) < k(T2) < k(T3). Artinya, nilai k akan semakin besar seiring dengan peningkatan suhu reaksi.
Jawaban yang tepat B.Soal KSN-K 2022 – No. 12
Gambar di bawah ini merupakan spektrum emisi suatu ion yang memiliki satu elektron dalam fase gas. Semua garis yang dihasilkan merupakan transisi elektronik dari keadaan tereksitasi ke keadaan dasar n = 3. Jika panjang gelombang garis B terukur pada 142,5 nm, maka panjang gelombang garis A terukur pada…
- 113,9 nm
- 121,6 nm
- 128,8 nm
- 164,1 nm
- 273,5 nm
Pembahasan Soal KSN-K 2022 – No. 12
Data yang Diberikan:
Keadaan akhir untuk semua transisi adalah n = 3
Panjang gelombang B = 142,5 nm
Karena perbedaan energi orbital berkurang dengan peningkatan panjang gelombang dan semua transisi terjadi pada n = 3, garis pada panjang gelombang tertinggi sesuai dengan transisi dari n = 4 ke n = 3.
Oleh karena itu, garis B dalam spektrum sesuai dengan transisi dari n = 5 ke n = 3 (perbedaan energi terendah kedua).
Persamaan Rydberg untuk panjang gelombang dalam sistem satu elektron adalah:
1/λ = R.Z2(1/nf2−1/1/ni2)
(R = konstanta Rydberg = 1,097×107m−1)
Oleh karena itu, dengan menggunakan panjang gelombang garis B, nilai z untuk ion satu elektron dapat dihitung sebagai:
1/(142,5×10−9 m) = (1,097×107 m−1) Z2(1/32−1/52)
1/(142,5×10−9 m) = (Z2 × (7,801 × 105 m−1)
Z2 = 1/((142,5 × 10−9 m) × (7,801 × 105 m−1))
Z2 = 8,996
Nomor atom ion satu elektron adalah:
Z = √8.996
Z = 2.999 ≈ 3
Oleh karena itu, nilai Z untuk ion satu elektron adalah 3 , dan ion tersebut adalah litium.
Karena A adalah baris ketiga, ini akan sesuai dengan transisi dari n = 6 ke n = 3.
Oleh karena itu, panjang gelombang transisi dalam lithium-ion dapat dihitung sebagai berikut:
1/λ = (1,097×107m−1) × 32 × (1/32−1/62)
1/λ = (1,097×107m−1) × 9 × 0,0833
1/λ = 8,228×106m−1
λ = 1/(8,228 × 106m−1)λ = 1,21536 × 10−7m
λ = 121,53 nm
Jadi panjang gelombang yang sesuai dengan garis A adalah 121,53 nm
Jawaban yang tepat B.
Soal KSN-K 2022 – No. 13
Urutan yang benar berdasarkan kenaikan bilangan gelombang vibrasi regangan (stretching) berikut dalam spektrum inframerah adalah …….
(1) C–H
(2) O–H
(3) C=O
(4) C≡C
- (4) < (3) < (2) < (1)
- (3) < (4) < (1) < (2)
- (4) < (3) < (1) < (2)
- (3) < (4) < (2) < (1)
- (2) < (1) < (4) < (3)
Pembahasan Soal KSN-K 2022 – No. 13
Bilangan gelombang vibrasi regangan (stretching) berikut dalam spektrum inframerah untuk ikatan:
- C-H pada kisaran 2850-2960 cm–1
- O-H pada kisaran 3200-3600 cm–1
- C=O sekitar 1700 cm–1
- C≡C sekitar 2200 cm–1 (bedakan dengan C≡C-H alkuna primer yang mempunyai regangan sekitar 3300 cm–1, di sini C≡C merupakan alkuna sekunder)
Lebih detail tentang bilangan gelombang ini sudah diberikan dalam nomor terpisah pada KSN-K kimia yang sudah dirangkum di sini.
Jawaban yang tepat B
Soal KSN-K 2022 – No. 14
Sebanyak 156 g sampel unsur X direaksikan dengan silikon, menghasilkan 268,3 g senyawa X3Si4 murni. Jika massa atom relatif silikon 28,086, maka massa atom relatif X adalah ….
- 58, 71
- 52,02
- 54,95
- 47,95
- 55,85
Pembahasan Soal KSN-K 2022 – No. 14
Dalam kasus ini, unsur X bereaksi dengan Si untuk membentuk senyawa X3Si4. Oleh karena itu, perbandingan antara massa unsur X dan Si dalam senyawa tersebut adalah 3:4 atau dapat dimaknai dalam senyawa X3Si4 terdapat 3 mol X dan 4 mol S.
mM di sini simbol dari massa molar.
(mM X × 3 mol) + (mM Si × 4 mol) = 268,3 g
(mM X × 3 mol) + (28,086 g/mol × 4 mol) = 268,3 g
(mM X × 3 mol) + 112,344 g = 268,3 g
mM X × 3 mol = 268,3 g – 112,344 g
mM X × 3 mol = 155.956 g
mM X = (155.956 g) / (3 mol)
mM X = 51.985 g/mol
Jari Ar S = 51,986 atau jawaban yang paling mendekati adalah 52,02
Jawaban yang tepat B
Soal KSN-K 2022 – No. 15
Di antara molekul di bawah ini yang memiliki ikatan antara C–O yang paling panjang adalah ….
- CO
- CO2
- CO32–
- OCN–
- CH3OH
Pembahasan Soal KSN-K 2022 – No. 15
Dalam soal ini yang dimaksud adalah ikatan antara C dan O, jadi bisa saja ikatan antara C dan O berupa ikatan tunggal, ikatan dobel, atau ikatan tripel. Untuk itu perlu diketahui struktur Lewis setiap molekul/ion.
Prinsip yang panjang ikatan antaratom dalam molekul atau ion:
Ikatan tripel < ikatan dobel < ikatan tunggal.
Dari ke-5 molekul/ion tersebut, yang memiliki ikatan antara C dan O paling panjang adalah CH3OH karena C–O di molekul ini berikatan tunggal. Sementara dalam CO32– terdapat struktur resonansi sehingga panjang ikatan C–O relatif lebih pendek dibanding C–O dalam CH3OH.
Urutan dari panjang ikatan yang terpendek ke yang terpanjang dari molekul/ion:
CO < CO2 < OCN– < CO32– < CH3OH
Jawaban yang tepat E.
Soal KSN-K 2022 – No. 16
Sebanyak 25,0 mL larutan Fe2+ 0,0500 M dititrasi menggunakan larutan Ce4+ 0,0500 M. Potensial sistem ketika titik ekivalen adalah ….
(E° (Fe3+|Fe2+) = 0,767 V; (E° (Ce4+|Ce3+) = 1,47 V;
- 1,23 V
- 0,70 V
- 1,12 V
- 2,24 V
- 1,52 V
Pembahasan Soal KSN-K 2022 – No. 16
Potensial sistem ketika titik ekuivalen tercapai berlaku:
Etitik ekuivalen = [(n eFe × E°Fe) + (n eCe × E°Ce)]/(n eFe + n eCe)
Etitik ekuivalen = [(1 × 0,767 V)+(1 × 1,47 V)]/(1 + 1)
Etitik ekuivalen = [2,237 V]/(2)
Etitik ekuivalen = 1,1185 V
Keterangan: n e = jumlah transfer elektron yang terjadi pada pasangan spesi.
Jawaban yang tepat C.
Soal KSN-K 2022 – No. 17
Diketahui isotop 82Br memiliki waktu paruh 1000 menit. Jika anda memerlukan 82Br sebanyak 1,0 g sedangkan waktu pengiriman sampel selama 2 hari, maka massa 23Na82Br minimum yang harus anda pesan adalah ….
- 2,0 g
- 5,8 g
- 7,4 g
- 11,8 g
- 9,4 g
Pembahasan Soal KSN-K 2022 – No. 17
Waktu paruh peluruhan radioaktif adalah waktu yang diperlukan oleh inti radioaktif untuk meluruh hingga aktivitasnya menjadi setengah aktivitas mula-mula.
Rumus peluruhan radioaktif:
Nt = N0 × (1/2)t/t1/2
Keterangan :
Nt = jumlah zat radioaktif tersisa
N0 = jumlah zat radioaktif mula-mula
t=waktu peluruhan
t1/2= waktu paruh
Jika diperlukan 1 g 82Br, maka massa 82Br mula-mula maka
t = 2 hari × 24 jam/hari × 60 menit/jam = 2880 menit
Nt = N0 × (1/2)t/t1/2
1 g = N0 × (½)(2880/1000)
1 g = N0 × (½)(2,88)
1 g = N0 × 0,13584
N0 = 7,36 g
23Na memiliki massa molar 23 g/mol
82Br memiliki massa molar 82 g/mol
Massa molar (mM) 23Na82Br = 23 + 82 = 105 g/mol
(m 23Na82Br) / (mM 23Na82Br) = (m 82Br) / (mM 82Br)
m (23Na82Br) = [(mM (23Na82Br) / (mM 82Br)] × m 82Br
m (23Na82Br) = ((105 g/mol) /(82 g/mol)) × 7,36 g
m (23Na82Br) = 1,28 × 7,36 g
m (23Na82Br) = 9,4208 g
Jadi massa 23Na82Br yang perlu dipesan adalah 9,4208 g.
Jawaban yang tepat E
Soal KSN-K 2022 – No. 18
Suatu senyawa optis aktif, Y, dengan rumus molekul C7H12 memberikan hasil positif ketika direaksikan dengan larutan KMnO4 encer dingin dan spektrum IR memberikan serapan lebar pada 3300 cm-1 . Ketika Y mengalami reaksi hidrogenasi katalitik, dihasilkan Z (C7H16) dan Z juga bersifat optis aktif. Struktur Y adalah ….
- CH3CH2CH(CH3)CH2C≡CH
- CH3CH2CH2CH2CH2C≡CH
- (CH3)2CHCH2CH2C≡CH
- CH3CH2CH(CH3)C≡CCH3
- CH2=CHCH(CH3)CH2C≡CH
Pembahasan Soal KSN-K 2022 – No. 18
Senyawa optis aktif Y yang memberikan hasil positif (warna ungu menjadi bening) ketika direaksikan dengan KMnO4 encer dingin menunjukkan adanya ikatan rangkap atau ikatan triple. Senyawa optis aktif Y dengan rumus molekul yang memberikan peregangan IR pada 3300 cm–1 menunjukkan bahwa senyawa tersebut mengandung gugus alkuna yang terletak di nomor 1 (ujung C) atau C primer. Referensi tentang korelasi spektrum IR yang diberikan pada soal nomor terpisah dapat dilihat di sini.
Senyawa ini pada hidrogenasi katalitik menghasilkan senyawa Z dengan rumus molekul C7H16. Produk terhidrogenasi menambahkan empat hidrogen ke senyawa Y. Hal ini menegaskan bahwa senyawa tersebut mengandung gugus alkuna yang pada hidrogenasi membutuhkan dua mol molekul hidrogen dan menghasilkan alkana sebagai produk aktif optik. Reaksi ditunjukkan di bawah ini.
Jadi struktur Y yang paling mungkin adalah CH3CH2CH(CH3)CH2C≡CH (4-metilheks-1-una).
Bagaimana dengan senyawa D. CH3CH2CH(CH3)C≡CCH3 ini juga mengandung C kiral yang bersifat optis aktif?
Berdasarkan tabel korelasi spektrum IR bila alkuna dengan posisi ikatan rangkap tiga di tengah, bukan di C primer maka akan memberikan peregangan IR di sekitar 2400-2200 cm–1. Silakan periksa data korelasi spektrum IR di sini.
Jawaban yang tepat A.
Soal KSN-K 2022 – No. 19
Sebanyak 4,500 gram sampel dilarutkan di dalam labu takar 100 mL. Larutan ini dibagi dua, masing-masing sekitar 50 mL, ke dalam dua buah gelas kimia yang diberi label A dan B. Larutan dari gelas kimia A diencerkan dengan aqua dm hingga volumenya menjadi 250 mL. Kemudian larutan ini dipipet 10,0 mL dan diencerkan dalam labu takar 100,0 mL dan ditandabataskan.
Sebanyak 25,0 mL larutan terakhir ini dianalisis dan ditemukan bahwa larutan ini mengandung tembaga dengan konsentrasi 1,8 ppm. Kadar tembaga (dalam %b/b) yang ada dalam sampel adalah ….
- 8,00%
- 0,20%
- 0,50%
- 0,05%
- 1,80%
Pembahasan Soal KSN-K 2022 – No. 19
Ilustrasi pengenceran larutan sampel.
Jawaban yang tepat B.
Soal KSN-K 2022 – No. 20
Berikut merupakan inti atom yang dikategorikan sebagai NMR aktif, atau dapat dideteksi oleh NMR, kecuali…
- 13C
- 1H
- 15N
- 12C
- 19F
Pembahasan Soal KSN-K 2022 – No. 20
Inti atom yang dikategorigan sebagai NMR aktif biasanya memiliki jumlah proton/neutron genap.
Berikut ini beberapa aturan umum yang berlaku untuk kasus tertentu spin:
1) Genap/Genap.
Inti yang mengandung proton dan neutron yang berjumlah genap memiliki spin = 0 dan oleh karena itu ia tidak memiliki momen magnetik sehingga tidak dapat dideteksi oleh NMR.
Contohnya termasuk 4He, 12C, 16O dan 32S.
2) Ganjil/Ganjil.
Inti yang mengandung jumlah proton maupun neutron ganjil memiliki spin yang bilangan bulat positif. Contohnya termasuk 14N (spin = 1), 2H (deuterium, spin = 1), dan 10B (spin = 3).
3) Lainnya .
Inti yang mengandung jumlah proton/neutron ganjil/genap atau genap/ganjil semuanya memiliki putaran x per dua (faktor per-dua).
Contohnya termasuk 1H (spin = 1/2), 17O (spin = 5/2), 19F (spin = 1/2), 23Na (spin = 3/2), dan 31P (spin = 1/2).
Karena inti atom 12C spin = 0, tidak memiliki momen magnetik sehingga tidak dapat dideteksi oleh NMR. Namun, inti atom 13C, 1H, 15N, dan 19F memiliki momen magnetik sehingga dapat dideteksi oleh NMR.
Jadi inti atom yang tidak dapat dideteksi oleh NMR adalah 12C.
Jawaban yang tepat D.
Mohon izin bertanya Pak Urip, buku untuk pegangan olimpiade sains sebaiknya menggunakan apa ya pak
BalasHapus