Sepuluh Soal KSN Kimia Tingkat Kabupaten 2022 Berserta Pembahasannya (Bagian-3)

Berikut ini 10 Soal Kompetisi Sains Nasional tingkat Kabupaten/Kota tahun 2022 yang dibahas secara mendetail berdasarkan berbagai sumber. Ini adalah bagian-3, bagian berikutnya akan di-posting secara terpisah dalam blog ini. Mohon dikoreksi bila ada pembahasan yang kurang tepat dengan menuliskan koreksi pada kotak komentar. Terima kasih.

Soal KSN-K 2022 – No. 21

50,0 mL C₃H₈O₃ ditambahkan ke dalam 500,0 mL air pada suhu 50°C. Pada suhu ini tekanan uap dan densitas air secara berturut-turut adalah 92,5 torr dan 988 g/L. Jika densitas C₃H₈O₃ 1260 g/L. Perubahan tekanan uap larutan adalah…
(1 torr = 1 mmHg, 1 atm = 760 torr, 1 atm = 101325 Pa)

1. ∆P = 0,003 atm; P = 12028 Pa
2. ∆P = 0,03 atm; P = 10305 Pa
3. ∆P = 0,003 atm; P = 12159 Pa
4. ∆P = 0,03 atm; P = 12032 Pa
5. ∆P = 300 Pa; P = 12159 Pa

Pembahasan Soal KSN-K 2022 – No. 21

Massa molar (mM) C₃H₈O₃ = 92 g/mol
Massa molar (mM) H₂O = 18 g/mol

massa C₃H₈O₃ = 50 mL C₃H₈O₃ × densitas C₃H₈O₃
massa C₃H₈O₃ = 50 mL/(1000 mL/L) ×  1260 g/L
massa C₃H₈O₃ = 63 g

n C₃H₈O₃ = massa C₃H₈O₃ / mM C₃H₈O₃
n C₃H₈O₃ = (63 g) / (92 g/mol)
n C₃H₈O₃ = 0,685 mol

n H₂O = massa H₂O / mM H₂O
n H₂O = (500 mL × 988 g/1000 mL ) / (18 g/mol)
n H₂O = 27,444 mol

Menghitung fraksi mol C₃H₈O₃ dalam larutan
X C₃H₈O₃ = (n C₃H₈O₃) / (n C₃H₈O₃ + n H₂O)
X C₃H₈O₃ = (0,685 mol) / (0,685 mol + 27,444 mol)
X C₃H₈O₃ = (0,685 mol) / (28,463 mol)
X C₃H₈O₃ = 0,024352

Menghitung ∆P
∆P = P⁰ pelarut × X C₃H₈O₃
∆P = 92,5 torr × X 0,024352
∆P = 2,25257 torr

Konversi satuan torr ke atm
2,25 torr = 2,25 torr × 1/760 atm/torr
2,25 torr = 0,002961 atm → 0,003 atm

Menghitung P larutan
P larutan = P⁰ pelarut – ∆P

P larutan = 92,5 torr  – 2,25257 torr
P larutan = 92,5 torr × 0,975647908
P larutan = 90,247 torr

Konversi satuan torr ke Pa
90,24743 torr = 90,24743 torr × 1/760 atm/torr × 101325 Pa/atm
90,24743 torr = 12032,00111 Pa

Jawaban yang tepat 

---

Soal KSN-K 2022 – No. 22

Untuk menghasilkan larutan bufer dengan pH 4, massa NaF yang harus ditambahkan ke dalam 2,0 L larutan HF 0,10 M adalah… (pKa HF = 3,1, mM Na = 23 g/mol dan F = 19 g/mol)

1. 1,79
2. 11,13
3. 33,35
4. 53,33
5. 66,69

Pembahasan Soal KSN-K 2022 – No. 22

Komponen dalam larutan terdiri NaF dan HF , ini merupakan larutan penyangga asam.

Berlaku:

pH = pK_a + log ([NaF] / [HF])
4 = 3,1 + log ([NaF] / [HF])
4 – 3,1 =  log ([NaF] / [HF])
0,9 =  log ([NaF] / [HF])
[NaF] / [HF] = 10^0,9
[NaF] / [HF] = 7,94 (hasil pembulatan)

Diketahui [HF] = 0.1 M

[NaF] / [HF] = 7,94
[NaF] / 0,1 M = 7,94
[NaF] = 0,1 M × 7,94
[NaF] = 0,794 M

n NaF dalam 2 L larutan = [NaF] × 2 L
n NaF dalam 2 L larutan = 0,794 M × 2 L
n NaF dalam 2 L larutan = 1,588 mol

Massa Molar NaF = (23 + 19) g/mol = 42 g/mol

Massa NaF = n NaF × massa molar NaF
Massa NaF = 1,588 mol × 42 g/mol
Massa NaF = 66,696 g

Jawaban yang tepat E.

---

Soal KSN-K 2022 – No. 23

Suatu basa lemah dengan konsentrasi 0,120 M (pKb = 4,20) dititrasi dengan larutan asam klorida 0,300 M. Tepat saat titran, pH pada titik ekivalen adalah…

1. 8,4
2. 7,0
3. 6,3
4. 5,4
5. 3,7

Pembahasan Soal KSN-K 2022 – No. 23

Pada titik ekuivalen terbentuk garam terhidrolisis. Komponen garam yang dapat bereaksi dengan air adalah kation dari basa lemah sehingga larutan akan bersifat asam.

Reaksi: BOH + HCl → BCl + H₂O

Misal volume BOH = 100 mL dengan [BOH] 0,12 M
maka n BOH = 100 mL × 0,12 M = 12 mmol

Karena basa lemah habis bereaksi maka n HCl = n BOH = 12 mmol.

Menghitung V HCl
n HCl = V HCl × [HCl]
12 mmol = V HCl × 0,30 M
V HCl = 12 mmol / 0,30 M
V HCl = 40 mL

Secara stoikiometri maka n garam BCl = n HCl = n BOH = 12 mmol

[BCl] = (n BCl) / V campuran
[BCl] = (12 mmol) / (100 + 40)mL
[BCl] = (12 mmol) / 140 mL
[BCl] = 0,0857 M

Perhitungan pH campuran yang berupa garam terhidrolisis
pH = ½ (14 – pKb – log [G])
pH = ½ (14 – 4,2 – log 0,0857)
pH = ½ (9,8 – (–1,067))
pH = ½ (9,8 + 1,067)
pH = ½ (10,867)
pH = 5,4335

Jadi jawaban yang tepat D

---

Soal KSN-K 2022 – No. 24

Boron monoksida merupakan salah satu oksida boron yang berwujud gas.
Berikut adalah reaksi pembentukan gas BO:

B_(s) + ½ O_2(g) ⇌ BO_(g)         Kp = 5,025 pada 25 °C

Pada 25 °C sebanyak 10 g boron direaksikan dengan gas oksigen dengan tekanan 10 atm dalam wadah 2 L. Massa boron pada saat kesetimbangan tercapai adalah… (mM B = 11 g/mol, O = 16 g/mol)

1. 0,29 g
2. 5,23 g
3. 8,34 g
4. 1,66 g
5. 0,88 g

Pembahasan Soal KSN-K 2022 – No. 24

Skenario penyelesaian:

1. Menghitung n B awal
2. Menghitung tekanan parsial dari O₂ saat bereaksi
3. Menghitung n O₂ saat bereaksi
4. Menghitung n B saat bereaksi
5. Menghitung sisa n B saat kesetimbangan tercapai.

Menghitung nB awal reaksi

n B = (m B) / (mM B)
n B = (10 g) / (11 g/mol)
n B = 0,91 mol

Persamaan reaksi kimia yang diberikan:
B(s) + ½ O₂(g) ⇌ BO(g)
2B(s) + O₂(g) ⇌ 2BO(g)

Kp adalah konstanta kesetimbangan tekanan parsial, yang dapat dihitung sebagai berikut:

Kp = (P BO) / [(P O₂) ^½]

dengan P BO dan P O₂ adalah tekanan parsial BOdan O₂ pada saat kesetimbangan. B berwujud padat tidak dipertimbangkan dalam kaitan dengan nilai K_p.

Kp = (P BO) / [(P O₂) ^½]

Kp² = (P BO)² / [(P O₂)]
Kp² = (P BO)² / [(P O₂)]
(5,025)² = (2x)² / (10 – x)
25,250625 = 4x² /(10 – x)
25,250625 (10 – x) = 4x²
252,50625 – 25,250625  x = 4x²
4x² + 25,250625 x – 252,50625 = 0

Dari hasil hitung menggunakan rumus ABC akar persamaan kuadrat diperoleh x = 5,39288 atm

Jadi saat kesetimbangan tercapai:
P O₂ = (10 – 5,39288) atm
P O₂ = 4,607120 atm

Menghitung n O₂ saat bereaksi dengan tekanan 5,39288 atm

PV = nRT
n O₂ = PV / RT
n O₂ = (5,39288 atm x 2 L) / (0,08206 L atm K^–1 mol^–1 x 298 K)
n O₂ = 0,44112 mol (hasil pembulatan)

Secara stoikiometri n B saat bereaksi:
n B = 2 × n O₂
n B = 2 × 0,44112 mol
n B = 0,88224 mol

n B saat setimbang = n B awal – n B yang bereaksi
n B saat setimbang = 0,91 mol – 0,88224 mol
n B saat setimbang = 0,02776 mol

Massa boron pada saat kesetimbangan:

m B = nB setimbang × massa molar B
m B = 0,02776 mol × 11 g/mol
m B = 0,30536 g

Jadi, massa boron pada saat kesetimbangan adalah = 0,30536 g.

Jawaban yang paling mendekati A.

---

Soal KSN-K 2022 – No. 25

Produk utama dari serangkaian reaksi berikut adalah ….

1. 3-metilheksanal
2. 4-metil-1-heksanol
3. 4,10-dimetildodekan-6,7-dion
4. 4-metilheksanal
5. 4,10-dimetildodekan-6,7-diol

Pembahasan Soal KSN-K 2022 – No. 25

Reaksi i) merupakan reaksi adisi pada alkuna dengan menggunakan logam Li terlarut dalan NH₃ menghasilkan trans-alkena.

Reaksi ii) merupakan reaksi ozonolisis alkena yang diikuti oleh penataan ulang. Karenanya secara keseluruhan dalam ozonolisis, ozon bereaksi dengan alkena (hasil reaksi pertama) membentuk ozonoida primer.

Reaksi iii) Ozonida primer ditata ulang menjadi ozonida sekunder, yang membentuk senyawa karbonil dengan Zn dalam asam asetat.

Jawaban yang tepat D.

---

Soal KSN-K 2022 – No. 26

Dinding eritrosit (sel darah merah) bersifat permeabel terhadap air. Dalam larutan garam, eritrosit akan berkerut jika konsentrasi garamnya tinggi dan mengembang jika konsentrasi garamnya rendah. Percobaan menggunakan larutan garam NaCl dengan titik beku –0,046 °C menunjukkan eritrosit tidak mengembang maupun mengkerut. Jika densitas larutan garam pada suhu tersebut 997,77 kg/m³, tekanan osmosis larutan di dalam eritrosit adalah… (Diketahui K_f air = 1,86 °C/m)

1. 114,2 torr
2. 228,5 torr
3. 456,8 torr
4. 512,5 torr
5. 371,6 torr

Pembahasan Soal KSN-K 2022 – No. 26

Tekanan osmotik adalah tekanan minimum yang perlu diterapkan pada larutan untuk mencegah aliran masuk pelarut murni melintasi membran semipermeabel.

Skenario penyelesaian:

1. Hitung molalitas dari ∆T_f yang diketahui
2. Hitung volume
3. Hitung n/V atau konsentrasi
4. Hitung tekanan osmostik
5. Konversi satuan tekanan atm ke torr

Menghitung molalitas larutan:
∆T_f = T pelarut – T larutan
∆T_f = 0 – (–0,046 ^oC)
∆T_f = 0,046 ^oC

Reaksi disosiasi: NaCl(aq) → Na⁺(aq) + Cl^–(aq)

Dalam larutan NaCl terdapat 2 ion (i = 2)

∆T_f = i. K_f . m
0,046 ^oC = 2. 1,86 °C/molal . m
0,046 ^oC = 3,72 °C/molal . m
m = 0,046 / 3,72 molal
m = 0,012365591 molal (hasil pembulatan)
m = 0,012365591 mol/kg

 

Konversi densitas dengan satuan kg/L
densitas larutan garam 997,77 kg/m³
997,77 kg/m³ = 997,77 kg/m³ × 10^–3 m³/L
997,77 kg/m³ = 0,99777 kg/L

Konversi satuan molal ke molar
0,012365591 mol/kg = 0,012365591 mol/kg × 0,99777 kg/L
0,012365591 mol/kg = 0,012338016 mol/L

π = i.(n/V).R.T
π = 2×( 0,012338016 mol/L)×0,08205 atm.L.mol^–1.K^–1×298 K
π = 0,603351197 atm × 760 torr/atm
π = 458,5469098 torr

Jawaban C yang paling mendekati.

---

Soal KSN-K 2022 – No. 27

Senyawa Z dengan rumus molekul C₁₀H₁₃Cl memberikan sinyal pada spektrum 1H NMR sebagai berikut: singlet (d 1,6 ppm); singlet (d 3,1 ppm); multiplet (d 7,2 ppm (5H)); Berdasarkan data tersebut, di antara struktur berikut yang paling tepat  untuk senyawa Z adalah ….

1. I
2. II
3. III
4. IV
5. V

Pembahasan Soal KSN-K 2022 – No. 27

Jawaban yang tepat B

---

Soal KSN-K 2022 – No. 28

Suatu campuran yang mengandung 1 g boron, sejumlah gas oksigen dan boron monoksida 1 L dan tekanan total 1 atm kesetimbangan pada T = 25 °C menurut reaksi:

B(s) + ½ O₂(g) ⇌ BO(g)       Kp = 5,025    pada  25 °C

Jika volume wadah dikurangi setengahnya pada suhu tetap, pernyataan yang benar saat kesetimbangan baru tercapai adalah…

1. tekanan parsial gas oksigen tidak berubah
2. tekanan total dalam wadah kurang dari 2 atm
3. mol gas BO bertambah
4. nilai tetapan kesetimbangan bertambah
5. massa campuran bertambah

Pembahasan Soal KSN-K 2022 – No. 28

Volume atau tekanan akan berpengaruh pada kesetimbangan untuk zat yang berwujud gas. Bila volume dikurangi maka kesetimbangan akan menuju ke ruas yang total koefisien gasnya lebih kecil. Dalam soal ini kesetimbangan bergeser ke kiri, namun karena nilai K_p relatif besar maka reaksi tetap lebih mendukung pembentukan BO, jumlahnya akan meningkat ketika kesetimbangan terbentuk kembali dalam wadah volume yang dikurangi. Oleh karena itu, pilihan C benar.

Bila suhu tetap maka nilai tetapan kesetimbangan juga tetap, tetapi derajat disosiasi zat-zatnya akan berubah dan oleh karena itu tekanan parsial gas akan mengalami perubahan. Walau demikian tekanan total dalam wadah tidak berubah.

Bila dalam sistem campuran tidak ada massa zat yang diubah maka massa campuran tidak berubah, tetap, tidak bertambah.

Jawaban yang tepat C.

---

Soal KSN-K 2022 – No. 29

Jika diketahui:

∆H_c^o C₂H₅OH = –1366,8 kJ/mol;
∆H_c^o CH₃COOH = –872,4 kJ/mol;
∆H_f^o C₂H₅OH = –269,29 kJ/mol;
∆H_f^o CH₃COOH  = –484,93 kJ/mol;
∆H_f^o CH₃CHO = –196,4 kJ/mol;
∆H_f^o H₂O = –285,82 kJ/mol; 

∆H^o reaksi 2C₂H₅OH(l) + O₂(g) → 2CH₃CHO(l) + 2H₂O(l) adalah ….

1. –988,80 kJ/mol
2. –205,87 kJ/mol
3. –247,20 kJ/mol
4. –418,74 kJ/mol
5. –494,40 kJ/mol

Pembahasan Soal KSN-K 2022 – No. 29

Jawaban yang tepat D.

---

Soal KSN-K 2022 – No. 30

Suatu campuran yang mengandung klorobenzena (1 mol) dan asetanilida (1 mol) direaksikan dengan Br₂  (0,5 mol dengan adanya sedikit FeBr₃). Produk utama dari reaksi kompetitif ini adalah ….

1. 4-bromoasetanilida
2. 1-bromo-4-klorobenzena
3. 1-bromo-2-klorobenzena
4. 1-bromo-3-klorobenzena
5. 3-bromoasetanilida

Pembahasan Soal KSN-K 2022 – No. 30

Campuran yang mengandung klorobenzena (1 mol) dan asetanilida (1 mol) direaksikan dengan Br₂  (0,5 mol dengan adanya sedikit FeBr₃) ini memang merupakan reaksi kompetitif. Reaksinya adalah reaksi brominasi substitusi elektrofilik.

Karena ada reaktan klorobenzena dan asetanilida, maka perlu lebih dahulu dibandingkan reaktivitasnya. Urutan umum reaktivitas terhadap reaksi substitusi elektrofilik:
anilin > fenol > anisol > asetanilida > toluena > klorobenzena > fluorobenzena > asam benzoat > benzaldehida > nitrobenzena.

Oleh karena itu reaksi kompetitif ini yang paling mungkin bereaksi adalah asetinilida.

Gugus asetamida pada asetanilida merupakan gugus pengarah orto dan para. Posisi orto untuk Br kurang stabil dibanding posisi para, pada posisi orto terdapat halangan sterik dari gugus asetamida, sementara pada posisi para relatif stabil tanpa adanya halangan sterik. Oleh karena itu produk utama dari reaksi ini adalah 4-bromoastenilida atau para-bromoastenilida.

Jawaban yang tepat A.

---

Untuk bagian lain sila klik tautan berikut:
10 Soal KSN-K Kimia 2022 Bagian-1
10 Soal KSN-K Kimia 2022 Bagian-2
10 Soal KSN-K Kimia 2022 Bagian-3 (postingan ini)
10 Soal KSN-K Kimia 2022 Bagian-4 
5 Soal KSN-K Kimia 2022 Bagian-5/Akhir