Bagian-1/4, Pembahasan Soal Olimpiade Nasional Kimia 2025 di Amerika

Berikut adalah pembahasan soal olimpiade kimia tingkat nasional bagian soal pilihan ganda di Amerika yang dapat digunakan sebagai bahan latihan persiapan mengikuti kompetisi serupa di Indonesia. Beberapa kali terdeteksi soal-soal OSN-K di Indonesia mengadopsi soal dari kompetisi di negara tersebut. Jumlah soal ada 60 butir (terjemahan) yang pembahasannya dibagi menjadi 4 bagian, @15 butir soal.

Soal #1

Asam adipat, C₆H₁₀O₄ (M = 146,15), disiapkan melalui oksidasi parsial sikloheksana, C₆H₁₂ (M = 84,16), sesuai dengan reaksi setara berikut:

2 C₆H₁₂(l) + 5 O₂(g) → 2 C₆H₁₀O₄(s) + 2 H₂O(l)

Sebuah sampel 25,0 g sikloheksana bereaksi dengan oksigen berlebih menghasilkan 33,5 g asam adipat. Berapa hasil (yield) reaksi tersebut?

1. 38,6%
2. 39,9%
3. 48,9%
4. 77,2%

Penyelesaian Soal #1

Diketahui:

• Massa sikloheksana (C₆H₁₂) = 25,0 g
• Massa molar C₆H₁₂ = 84,16 g/mol
• Massa asam adipat (C₆H₁₀O₄) yang dihasilkan = 33,5 g
• Massa molar C₆H₁₀O₄ = 146,15 g/mol

Langkah 1: Hitung mol sikloheksana yang bereaksi

$$\begin{aligned} n_{\text{C}_6\text{H}_{12}} &= \frac{\text{massa}}{\text{massa molar}} \\ &= \frac{25,0 \text{ g}}{84,16 \text{ g/mol}} \\ &= 0,297 \text{ mol} \end{aligned}$$

Langkah 2: Hitung mol asam adipat yang diharapkan secara teoritis

Berdasarkan persamaan reaksi setara:

2 C₆H₁₂ → 2 C₆H₁₀O₄

Perbandingan mol = 2:2 atau 1:1

$$\begin{aligned} n_{\text{C}_6\text{H}_{10}\text{O}_4\text{ (teoritis)}} &= n_{\text{C}_6\text{H}_{12}} \\ &= 0,297 \text{ mol} \end{aligned}$$

Langkah 3: Hitung massa asam adipat teoritis

$$\begin{aligned} \text{massa teoritis} &= n \times \text{massa molar} \\ &= 0,297 \text{ mol} \times 146,15 \text{ g/mol} \\ &= 43,4 \text{ g} \end{aligned}$$

Langkah 4: Hitung persentase hasil (yield)

$$\begin{aligned} \% \text{yield} &= \left( \frac{\text{massa aktual}}{\text{massa teoritis}} \right) \times 100\% \\ &= \left( \frac{33,5 \text{ g}}{43,4 \text{ g}} \right) \times 100\% \\ &= 77,2\% \end{aligned}$$

Jawaban yang benar adalah D. 77,2%.

Soal #2

Ketika sampel 1,000 g CoCO₃ dipanaskan dalam vakum, terbentuk 0,630 g oksida kobalt. Ketika sampel ini terpapar udara, terbentuk oksida kobalt kedua dengan massa 0,675 g. Apa rumus oksida kobalt pertama dan kedua secara berturut-turut?

1. CoO, Co₂O₃
2. CoO, Co₃O₄
3. Co₂O₃, Co₃O₄
4. Co₃O₄, Co₂O₃

Penyelesaian Soal #2

Diketahui:

• Massa awal CoCO₃ = 1,000 g
• Massa oksida pertama (vakum) = 0,630 g
• Massa oksida kedua (udara) = 0,675 g
• Massa molar Co = 58,93 g/mol
• Massa molar C = 12,01 g/mol
• Massa molar O = 16,00 g/mol
• Massa molar CoCO₃ = 58,93 + 12,01 + 3×16,00 = 118,94 g/mol

Langkah 1: Hitung mol Co dalam sampel awal

$$\begin{aligned} n_{\text{Co}} &= n_{\text{CoCO}_3} \\ &= \frac{1,000 \text{ g}}{118,94 \text{ g/mol}} \\ &= 0,008408 \text{ mol} \end{aligned}$$

Langkah 2: Analisis oksida pertama (vakum)

Massa oksigen dalam oksida pertama:

$$\begin{aligned} \text{massa O} &= 0,630 \text{ g} - (0,008408 \text{ mol} × 58,93 \text{ g/mol}) \\ &= 0,630 \text{ g} - 0,4955 \text{ g} \\ &= 0,1345 \text{ g} \\ n_{\text{O}} &= \frac{0,1345 \text{ g}}{16,00 \text{ g/mol}} = 0,008406 \text{ mol} \end{aligned}$$

Perbandingan mol Co:O ≈ 0,008408 : 0,008406 ≈ 1:1

∴ Rumus oksida pertama: CoO

Langkah 3: Analisis oksida kedua (udara)

Massa oksigen dalam oksida kedua:

$$\begin{aligned} \text{massa O} &= 0,675 \text{ g} - 0,4955 \text{ g} \\ &= 0,1795 \text{ g} \\ n_{\text{O}} &= \frac{0,1795 \text{ g}}{16,00 \text{ g/mol}} = 0,01122 \text{ mol} \end{aligned}$$

Perbandingan mol Co:O = 0,008408 : 0,01122 ≈ 3:4

∴ Rumus oksida kedua: Co₃O₄

Jawaban yang benar adalah B. CoO, Co₃O₄.

Soal #3

Suatu padatan kristalin putih hanya mengandung unsur C, H, N, dan O. Pembakaran sempurna sampel 1,000 g menghasilkan 1,831 g CO₂ (M = 44,01) dan 0,750 g H₂O (M = 18,02). Apa rumus molekulnya?

1. C₃H₆NO
2. C₄H₄NO₂
3. C₆H₁₂N₂O₂
4. C₈H₈N₂O₄

Penyelesaian Soal #3 (Revisi)

Diketahui:

• Massa sampel = 1,000 g
• Massa CO₂ = 1,831 g (M = 44,01 g/mol)
• Massa H₂O = 0,750 g (M = 18,02 g/mol)
• Unsur penyusun: C, H, N, O

Langkah 1: Hitung massa dan mol karbon (C)

$$\begin{aligned} \text{massa C} &= \frac{12,01}{44,01} \times 1,831 \text{ g} \\ &= 0,4994 \text{ g} \\ n_{\text{C}} &= \frac{0,4994 \text{ g}}{12,01 \text{ g/mol}} \\ &= 0,04158 \text{ mol} \end{aligned}$$

Langkah 2: Hitung massa dan mol hidrogen (H)

$$\begin{aligned} \text{massa H} &= \frac{2,016}{18,02} \times 0,750 \text{ g} \\ &= 0,08391 \text{ g} \\ n_{\text{H}} &= \frac{0,08391 \text{ g}}{1,008 \text{ g/mol}} \\ &= 0,08324 \text{ mol} \end{aligned}$$

Langkah 3: Hitung massa nitrogen dan oksigen (N + O)

$$\begin{aligned} \text{massa N + O} &= 1,000 \text{ g} - (0,4994 + 0,08391) \text{ g} \\ &= 0,4167 \text{ g} \end{aligned}$$

Langkah 4: Tentukan rumus empiris

Perbandingan mol terkecil:

$$\begin{aligned} \text{Perbandingan } n_{\text{C}}:n_{\text{H}} &= 0,04158 : 0,08324 \\ &= 1 : 2 \end{aligned}$$

Untuk nitrogen dan oksigen, cari kombinasi yang masuk akal:

$$\begin{aligned} \text{Massa N + O} &= 0,4167 \text{ g} \\ \text{Per 0,04158 mol C} &\approx \text{per 1 mol C} \end{aligned}$$

Perbandingan yang sesuai dengan opsi yang ada:

Opsi C (C₆H₁₂N₂O₂):

$$\begin{aligned} \text{Massa untuk 1 mol senyawa} &= (6 \times 12,01) + (12 \times 1,008) + (2 \times 14,01) + (2 \times 16,00) \\ &= 72,06 + 12,096 + 28,02 + 32,00 \\ &= 144,18 \text{ g/mol} \end{aligned}$$

Hitung komposisi dalam 1,000 g:

$$\begin{aligned} \text{C} &= \frac{72,06}{144,18} \times 1,000 \text{ g} = 0,4998 \text{ g} \\ \text{H} &= \frac{12,096}{144,18} \times 1,000 \text{ g} = 0,0839 \text{ g} \\ \text{N + O} &= \frac{60,02}{144,18} \times 1,000 \text{ g} = 0,4163 \text{ g} \end{aligned}$$

Nilai ini sangat sesuai dengan hasil perhitungan sebelumnya:

• C: 0,4998 g (hitung) vs 0,4994 g (eksperimen)
• H: 0,0839 g (hitung) vs 0,08391 g (eksperimen)
• N + O: 0,4163 g (hitung) vs 0,4167 g (eksperimen)

Opsi lain tidak memberikan kecocokan sebaik ini:

• Opsi A (C₃H₆NO): Total massa tidak cukup
• Opsi B (C₄H₄NO₂): Perbandingan H terlalu rendah
• Opsi D (C₈H₈N₂O₄): Perbandingan H tidak sesuai

Jawaban yang benar adalah C. C₆H₁₂N₂O₂.

Soal #4

10,0 mL larutan CaCl₂ 0,100 M dicampur dengan 10,0 mL larutan AgNO₃ 0,050 M. Berapa konsentrasi ion klorida dalam larutan akhir?

1. 0,025 M
2. 0,075 M
3. 0,100 M
4. 0,200 M

Penyelesaian Soal #4

Diketahui:

• Volume CaCl₂ = 10,0 mL = 0,0100 L
• Konsentrasi CaCl₂ = 0,100 M
• Volume AgNO₃ = 10,0 mL = 0,0100 L
• Konsentrasi AgNO₃ = 0,050 M

Reaksi yang terjadi:

2 AgNO₃(aq) + CaCl₂(aq) → 2 AgCl(s) + Ca(NO₃)₂(aq)

Langkah 1: Hitung mol masing-masing pereaksi

$$\begin{aligned} n_{\text{CaCl}_2} &= 0,100 \text{ M} \times 0,0100 \text{ L} \\ &= 0,00100 \text{ mol} \\ n_{\text{AgNO}_3} &= 0,050 \text{ M} \times 0,0100 \text{ L} \\ &= 0,000500 \text{ mol} \end{aligned}$$

Langkah 2: Tentukan pereaksi pembatas

Dari persamaan reaksi, 2 mol AgNO₃ bereaksi dengan 1 mol CaCl₂

$$\begin{aligned} \text{AgNO}_3 \text{ yang dibutuhkan} &= 2 \times n_{\text{CaCl}_2} \\ &= 2 \times 0,00100 \text{ mol} \\ &= 0,00200 \text{ mol} \quad \text{(tidak tersedia)} \end{aligned}$$

AgNO₃ adalah pereaksi pembatas karena jumlahnya kurang dari yang dibutuhkan.

Langkah 3: Hitung mol Cl^- yang bereaksi dan tersisa

Setiap 2 mol AgNO₃ bereaksi dengan 2 mol Cl^-

$$\begin{aligned} n_{\text{Cl}^- \text{ bereaksi}} &= n_{\text{AgNO}_3} \\ &= 0,000500 \text{ mol} \\ n_{\text{Cl}^- \text{ awal}} &= 2 \times n_{\text{CaCl}_2} \\ &= 2 \times 0,00100 \text{ mol} \\ &= 0,00200 \text{ mol} \\ n_{\text{Cl}^- \text{ sisa}} &= 0,00200 - 0,000500 \\ &= 0,00150 \text{ mol} \end{aligned}$$

Langkah 4: Hitung konsentrasi Cl^- akhir

Volume total larutan = 10,0 mL + 10,0 mL = 20,0 mL = 0,0200 L

$$\begin{aligned} [\text{Cl}^-] &= \frac{n_{\text{Cl}^- \text{ sisa}}}{\text{Volume total}} \\ &= \frac{0,00150 \text{ mol}}{0,0200 \text{ L}} \\ &= 0,075 \text{ M} \end{aligned}$$

Jawaban yang benar adalah B. 0,075 M.

Soal #5

Suatu logam sulfat dekahidrat mengandung 31,48% air berdasarkan massa. Logam apa itu?

1. Na
2. Cr
3. Rh
4. Au

Penyelesaian Soal #5

Langkah 1: Menetapkan Kerangka Umum

Rumus umum garam sulfat hidrat: M_x(SO₄)_y·nH₂O

Diketahui: 31,48% massa adalah H₂O → 68,52% adalah garam anhidrat

Langkah 2: Menentukan Bilangan Oksidasi yang Mungkin

Logam )	Biloks Umum	Rumus Sulfat	Massa Molar Garam Anhidrat
Na	+1	Na2SO4	142,04 g/mol
Cr	+3	Cr2(SO4)3	392,18 g/mol
Rh	+3	Rh2(SO4)3	494,02 g/mol
Au	+3	Au2(SO4)3	634,10 g/mol

Langkah 3: Menghitung nH₂O untuk Setiap Opsi

Rumus yang digunakan:

$$\frac{n \times 18,02}{M_{\text{garam}} + n \times 18,02} = 0,3148$$

Contoh perhitungan untuk Cr₂(SO₄)₃·nH₂O apakah benar jumlah H2O = 10:

$$\begin{aligned} &\frac{18,02n}{392,18 + 18,02n} = 0,3148 \\ &18,02n = 123,58 + 5,672n \\ &12,348n = 123,58 \\ &n \approx 10,00 \end{aligned}$$

Rumus ini benar karena kompoisis H2O 10 (dekahidrat)

Hasil Perhitungan Lengkap:

Logam	Rumus Garam	nH2O Terhitung	nH2O Bulat Terdekat	%H2O Hasil
Na	Na2SO4·nH2O	6,52	7	47,0% (tidak sesuai)
Cr	Cr2(SO4)3·nH2O	10,00	10	31,48% (sesuai)
Rh	Rh2(SO4)3·nH2O	8,48	8	22,6% (tidak sesuai)
Au	Au2(SO4)3·nH2O	6,61	7	16,6% (tidak sesuai)

Langkah 4: Verifikasi Eksperimen

• Cr₂(SO₄)₃·10H₂O:
  H2O = |10 x 18,02//392,18 + 180,2| `x` 100% = 31,48%
  
• Senyawa ini sesuai soal

Kesimpulan Valid:

1. Hanya Cr₂(SO₄)₃·10H₂O yang memberikan:
   • n bilangan bulat (10)
   • %H₂O tepat 31,48%
   • Bilangan oksidasi logam konsisten (+3)
2. Opsi lain menghasilkan:
   • n pecahan
   • %H₂O tidak sesuai
   • Atau rumus tidak stabil

Soal #6

Prosedur mana yang akan menghasilkan larutan natrium asetat 1,000 m?

I. Menambahkan 1,000 mol natrium asetat trihidrat ke labu ukur 1,000-liter, menambahkan air deionisasi untuk melarutkan, lalu mengisi hingga tanda

II. Mencampur 1,000 mol natrium hidroksida dengan 1,000 mol asam asetat dan 1,000 kg air deionisasi

1. Hanya I
2. Hanya II
3. Keduanya I dan II
4. Bukan I maupun II

Penyelesaian Soal #6

Analisis kedua prosedur secara lebih rinci untuk membuat larutan natrium asetat (CH₃COONa) 1,000 m (molal).

Prosedur I: Menggunakan natrium asetat trihidrat (CH₃COONa·3H₂O)

1. Komposisi natrium asetat trihidrat: $$\begin{aligned} \text{Massa molar CH}_3\text{COONa.3H}_2\text{O} &= 136,08 \text{ g/mol} \\ 1,000 \text{ mol} &= 136,08 \text{ g} \end{aligned}$$
2. Komponen dalam 1,000 mol trihidrat: $$\begin{aligned} \text{Massa CH}_3\text{COONa} &= 82,03 \text{ g} \\ \text{Massa 3H}_2\text{O} &= 54,05 \text{ g} \quad (\text{≈ 0,05405 kg}) \end{aligned}$$
3. Total pelarut air: $$\begin{aligned} \text{Air ditambahkan} &= 1,000 \text{ kg} \\ \text{Air dari hidrat} &= 0,05405 \text{ kg} \\ \text{Total air} &= 1,05405 \text{ kg} \end{aligned}$$
4. Molalitas sebenarnya: $$\begin{aligned} m &= \frac{1,000 \text{ mol CH}_3\text{COONa}}{1,05405 \text{ kg air}} \\ &= 0,9487 \text{ m} \quad (\text{tidak tepat 1,000 m}) \end{aligned}$$

Prosedur II: Netralisasi NaOH dengan CH₃COOH

1. Reaksi yang terjadi: $$\text{NaOH} + \text{CH}_3\text{COOH} \rightarrow \text{CH}_3\text{COONa} + \text{H}_2\text{O}$$
2. Perhitungan stoikiometri: $$\begin{aligned} 1,000 \text{ mol NaOH} &+ 1,000 \text{ mol CH}_3\text{COOH} \\ &\rightarrow 1,000 \text{ mol CH}_3\text{COONa} + 1,000 \text{ mol H}_2\text{O} \end{aligned}$$
3. Massa air hasil reaksi: $$\begin{aligned} \text{Massa H}_2\text{O hasil reaksi} &= 1,000 \text{ mol} \times 18,015 \text{ g/mol} \\ &= 18,015 \text{ g} \quad (\text{≈ 0,018015 kg}) \end{aligned}$$
4. Total pelarut air: $$\begin{aligned} \text{Air ditambahkan} &= 1,000 \text{ kg} \\ \text{Air hasil reaksi} &= 0,018015 \text{ kg} \\ \text{Total air} &= 1,018015 \text{ kg} \end{aligned}$$
5. Molalitas sebenarnya: $$\begin{aligned} m &= \frac{1,000 \text{ mol CH}_3\text{COONa}}{1,018015 \text{ kg air}} \\ &= 0,9823 \text{ m} \quad (\text{mendekati tetapi tidak tepat 1,000 m}) \end{aligned}$$

Kesimpulan:

• Prosedur I menghasilkan 0,9487 m (tidak memenuhi)
• Prosedur II menghasilkan 0,9823 m (lebih dekat tetapi masih tidak tepat 1,000 m)
• Kedua prosedur tidak memberikan hasil tepat 1,000 m

Jawaban yang benar adalah D. Bukan I maupun II.

Soal #7

Suatu padatan putih adalah natrium karbonat atau natrium sulfat. Prosedur mana yang paling baik membedakan keduanya?

1. Menambahkan asam klorida 1,0 M ke kedua padatan
2. Menambahkan barium nitrat 1,0 M ke larutan yang dibuat dari kedua padatan
3. Menambahkan kalium bromida 1,0 M ke larutan yang dibuat dari kedua padatan
4. Mengukur konduktivitas larutan yang dibuat dari kedua padatan

Penyelesaian Soal #7

Opsi A: Menambahkan HCl 1,0 M

• Reaksi dengan Na₂CO₃: $$\text{Na}_2\text{CO}_3 + 2\text{HCl} \rightarrow 2\text{NaCl} + \text{H}_2\text{O} + \text{CO}_2\text{(g)}$$ Akan menghasilkan gelembung gas CO₂ yang jelas terlihat
• Reaksi dengan Na₂SO₄: $$\text{Na}_2\text{SO}_4 + \text{HCl} \rightarrow \text{Tidak ada reaksi}$$ Tidak ada gelembung gas yang terbentuk
• Membedakan dengan jelas

Opsi B: Menambahkan Ba(NO₃)₂ 1,0 M

• Reaksi dengan Na₂CO₃: $$\text{Na}_2\text{CO}_3 + \text{Ba(NO}_3\text{)}_2 \rightarrow \text{BaCO}_3\text{(s)} + 2\text{NaNO}_3$$ Endapan putih BaCO₃ terbentuk
• Reaksi dengan Na₂SO₄: $$\text{Na}_2\text{SO}_4 + \text{Ba(NO}_3\text{)}_2 \rightarrow \text{BaSO}_4\text{(s)} + 2\text{NaNO}_3$$ Endapan putih BaSO₄ juga terbentuk
• Tidak bisa membedakan karena sama-sama menghasilkan endapan putih

Opsi C: Menambahkan KBr 1,0 M

• Tidak ada reaksi dengan kedua senyawa: $$\text{Tidak ada perubahan yang teramati}$$
• Tidak bisa membedakan

Opsi D: Mengukur konduktivitas

• Kedua senyawa adalah elektrolit kuat dengan konduktivitas tinggi
• Perbedaan konduktivitas tidak signifikan untuk konsentrasi sama
• Sulit membedakan

Kesimpulan:

Opsi A adalah pilihan terbaik karena:

1. Menghasilkan perbedaan yang jelas teramati (ada/tidak ada gelembung gas)
2. Reaksi cepat dan mudah diamati
3. Tidak memerlukan instrumen khusus

Jawaban yang benar adalah A. Menambahkan asam klorida 1,0 M ke kedua padatan.

Soal #8

Sebuah kolorimeter mengandung empat LED. Mana yang akan memberikan hasil terbaik dalam menentukan konsentrasi zat yang membentuk larutan biru?

1. Ungu (430 nm)
2. Biru (470 nm)
3. Hijau (565 nm)
4. Merah (635 nm)

Penyelesaian Soal #8

Untuk menentukan konsentrasi larutan biru menggunakan kolorimeter, perlu memahami prinsip absorpsi cahaya:

Prinsip Dasar:

• Larutan biru menyerap cahaya pada panjang gelombang komplementer (warna oranye/kuning, ~580-600 nm)
• Untuk sensitivitas maksimum, harus mengukur absorpsi pada panjang gelombang di mana larutan menyerap paling kuat
• Semakin berbeda warna sumber cahaya dengan warna larutan, semakin baik hasil pengukuran

Analisis Opsi:

Opsi	Warna LED	Panjang Gelombang	Keterangan
A	Ungu	430 nm	Tidak optimal karena mendekati biru (absorpsi rendah)
B	Biru	470 nm	Paling buruk karena warna sama dengan larutan (transmisi tinggi, absorpsi rendah)
C	Hijau	565 nm	Bagus karena mendekati daerah absorpsi maksimum larutan biru
D	Merah	635 nm	Terbaik karena paling komplementer dengan biru (absorpsi maksimum)

Penjelasan:

1. Larutan biru akan paling banyak menyerap cahaya merah (635 nm) karena merah adalah warna komplementer biru
2. Dengan mengukur penyerapan pada panjang gelombang ini, diperoleh sensitivitas terbaik
3. LED merah akan memberikan perbedaan sinyal terbesar antara larutan dengan berbagai konsentrasi

Ilustrasi Warna Komplementer:

Biru (larutan) ↔ Merah (cahaya yang diserap)
Hijau (larutan) ↔ Magenta (cahaya yang diserap)

Jawaban yang benar adalah D. Merah (635 nm).

Soal #9

Seorang siswa ingin menentukan jumlah pewarna berwarna yang ada dalam tinta spidol hitam. Teknik mana yang paling sesuai?

1. Kromatografi kertas
2. Kromatografi gas
3. Spektroskopi resonansi magnetik nuklir
4. Spektroskopi ultraviolet-tampak

Penyelesaian Soal #9

Untuk menentukan komponen pewarna dalam tinta spidol hitam, perlu mempertimbangkan sifat tinta dan kemampuan masing-masing teknik:

Analisis Opsi:

Opsi	Teknik	Kesesuaian	Alasan
A	Kromatografi kertas	★ ★ ★ ★ ★	Teknik ideal untuk memisahkan campuran pewarna berwarna Dapat memisahkan komponen berdasarkan polaritas Menghasilkan pita warna yang terlihat jelas Biaya rendah dan mudah dilakukan
B	Kromatografi gas	★	Tidak cocok untuk senyawa dengan berat molekul tinggi seperti pewarna Pewarna umumnya tidak mudah menguap Tidak bisa mendeteksi komponen berwarna
C	Spektroskopi NMR	★ ★	Memberikan informasi struktur tetapi tidak untuk analisis campuran kompleks Tidak bisa memisahkan komponen pewarna Mahal dan rumit untuk keperluan ini
D	Spektroskopi UV-Vis	★ ★ ★	Dapat mengidentifikasi gugus kromofor tetapi tidak memisahkan komponen Spektrum campuran kompleks sulit diinterpretasi Tidak memberikan informasi tentang jumlah komponen

Penjelasan Kromatografi Kertas:

1. Prinsip: Pemisahan berdasarkan perbedaan afinitas terhadap fase diam (kertas) dan fase gerak (pelarut)
2. Prosedur:
   • Teteskan tinta di dekat ujung kertas
   • Masukkan ke dalam pelarut (misalnya air/alkohol)
   • Biarkan pelarut merambat naik
3. Hasil:
   • Pewarna akan terpisah menjadi pita-pita warna berbeda
   • Jumlah pita menunjukkan jumlah komponen pewarna
   • Warna pita mengidentifikasi jenis pewarna

Keunggulan Kromatografi Kertas:

• Visualisasi langsung komponen berwarna
• Dapat memperkirakan jumlah relatif masing-masing komponen dari intensitas warna
• Sederhana, murah, dan efektif untuk analisis kualitatif

Jawaban yang benar adalah A. Kromatografi kertas.

Soal #10

Larutan klorida logam memberikan uji nyala merah. Logam apa itu?

1. Na
2. K
3. Cu
4. Sr

Penyelesaian Soal #10

Uji nyala digunakan untuk mengidentifikasi logam berdasarkan warna nyala yang dihasilkan. Warna merah menunjukkan logam tertentu.

Analisis Opsi:

Opsi	Logam	Warna Nyala
A	Natrium (Na)	Kuning terang (warna dominan)
B	Kalium (K)	Ungu/lembayung (dilihat melalui kobalt glass)
C	Tembaga (Cu)	Hijau-biru (tergantung senyawa)
D	Stronsium (Sr)	Merah menyala (karakteristik)

Penjelasan:

• Stronsium (Sr) dikenal memberikan warna nyala merah yang khas, digunakan dalam kembang api merah
• Warna ini disebabkan oleh transisi elektron pada panjang gelombang sekitar 600-650 nm
• Logam lain memiliki warna nyala yang berbeda:
  • Na: kuning (589 nm)
  • K: ungu (766 nm)
  • Cu: hijau (505 nm) atau biru (450 nm)

Reaksi yang Terjadi:

Ketika SrCl₂ dipanaskan dalam nyala:

$$\text{SrCl}_2 \xrightarrow{\text{panas}} \text{Sr}^{2+} + 2\text{Cl}^-$$

Ion Sr²⁺ yang tereksitasi memancarkan cahaya merah ketika kembali ke keadaan dasar.

Catatan Penting:

• Litium (Li) juga memberikan warna merah, tetapi bukan pilihan dalam soal
• Warna merah stronsium sangat khas dan intens
• Pembakaran sempurna diperlukan untuk menghindari pengaruh warna nyala pembakar

Jawaban yang benar adalah D. Sr (Stronsium).

Soal #11

Paparan larutan berair ion manakah terhadap gas oksigen yang akan menyebabkan perubahan warna?

1. Cr²⁺
2. Cr₂O₇^2-
3. Fe(C₂O₄)₃^3-
4. Fe(CN)₆^3-

Penyelesaian Soal #11

Identifikasi ion yang akan mengalami perubahan warna ketika direaksikan dengan gas oksigen dalam larutan air.

Analisis Opsi:

Opsi	Ion	Reaksi dengan O2	Perubahan Warna
A	Cr2+	Cr2+ (biru) + O2 → Cr3+ (hijau)	Biru → Hijau
B	Cr2O72-	Tidak bereaksi dengan O2	Tidak berubah (oranye)
C	Fe(C2O4)33-	Tidak bereaksi dengan O2	Tidak berubah
D	Fe(CN)63-	Tidak bereaksi dengan O2	Tidak berubah (kuning)

Penjelasan Detail:

Opsi A: Cr²⁺

• Ion Cr²⁺ berwarna biru dalam larutan
• Mudah teroksidasi oleh oksigen menjadi Cr³⁺ yang berwarna hijau: $$\begin{aligned} 4\text{Cr}^{2+}\text{(aq)} + \text{O}_2\text{(g)} + 4\text{H}^+\text{(aq)} &→ \\ 4\text{Cr}^{3+}\text{(aq)} + 2\text{H}_2\text{O(l)} \end{aligned}$$
• Perubahan warna biru → hijau sangat jelas teramati

Opsi Lain:

• B: Cr₂O₇^2- sudah dalam keadaan oksidasi tertinggi (+6) tidak dapat teroksidasi lebih lanjut
• C: Kompleks besi oksalat stabil terhadap oksigen
• D: Ion heksasianoferat(III) sangat stabil dan tidak bereaksi dengan O₂

Jawaban yang benar adalah A. Cr²⁺.

Soal #12

Seorang siswa menentukan konstanta laju reaksi iodida dengan hidrogen peroksida dalam larutan asam kuat (Laju = k[H₂O₂][I^-][H⁺]) dengan mencampur 1,00 mL alikuot larutan kalium iodida, asam askorbat, dan asam klorida dengan empat tetes larutan pati, kemudian menambahkan 1,00 mL larutan hidrogen peroksida dan mencatat waktu yang diperlukan agar larutan berubah menjadi biru. Siswa menggunakan setengah jumlah yang ditentukan dari salah satu larutan tetapi tidak menyadarinya. Penggunaan larutan mana yang kurang dari yang seharusnya akan menyebabkan nilai konstanta laju terlalu tinggi?

I. Asam klorida
II. Asam askorbat

1. Hanya I
2. Hanya II
3. Keduanya I dan II
4. Bukan I maupun II

Penyelesaian Soal #12

Persamaan laju: $\text{Laju} = k[\text{H}_2\text{O}_2][\text{I}^-][\text{H}^+]$. Asam askorbat menunda warna biru dengan mereduksi I₂. Waktu (t) diukur hingga larutan berubah biru. Jika setengah larutan digunakan, analisis efeknya pada konstanta laju (k).

1. Asam klorida (HCl): Setengah HCl berarti setengah [H⁺], laju menurun, t lebih lama. Karena laju ~ 1/t dan [H⁺] dianggap normal, k dihitung lebih kecil. Tidak menyebabkan k terlalu tinggi.
2. Asam askorbat: Setengah asam askorbat berarti I₂ terdeteksi lebih cepat, t lebih kecil, laju lebih besar. Dengan [H₂O₂], [I^-], [H⁺] dianggap normal, k dihitung lebih besar (terlalu tinggi).

Soal #13

8,82 g Br₂ ditempatkan dalam labu 1,00 L dan dipanaskan hingga 58,8 °C, titik didih normal bromin. Berapa banyak bromin cair yang tersisa pada kesetimbangan?

1. 0,00 g
2. 2,95 g
3. 3,63 g
4. 5,87 g

Penyelesaian Soal #13

Untuk menentukan jumlah bromin cair yang tersisa pada kesetimbangan, perlu menganalisis sistem kesetimbangan uap-cair bromin pada titik didihnya.

Data yang diketahui:

• Massa Br₂ awal = 8,82 g
• Volume labu = 1,00 L
• Temperatur = 58,8°C (titik didih normal bromin)
• Massa molar Br₂ = 159,808 g/mol
• Tekanan uap Br₂ pada titik didih = 1 atm (karena titik didih normal)

Langkah 1: Hitung mol Br₂ gas dalam kesetimbangan

Menggunakan persamaan gas ideal:

$$\begin{aligned} PV &= nRT \\ (1,00 \text{ atm})(1,00 \text{ L}) &= n(0,0821 \text{ L.atm.K}^{-1}\text{.mol}^{-1})(331,95 \text{ K}) \\ n &= \frac{1,00}{0,0821 \times 331,95} \\ &= 0,0367 \text{ mol} \end{aligned}$$

Langkah 2: Hitung massa Br₂ yang menguap

$$\begin{aligned} \text{Massa gas} &= n \times \text{Massa molar} \\ &= 0,0367 \text{ mol} \times 159,808 \text{ g/mol} \\ &= 5,87 \text{ g} \end{aligned}$$

Langkah 3: Hitung massa Br₂ cair yang tersisa

$$\begin{aligned} \text{Massa cair} &= \text{Massa awal} - \text{Massa gas} \\ &= 8,82 \text{ g} - 5,87 \text{ g} \\ &= 2,95 \text{ g} \end{aligned}$$

Penjelasan Konsep:

• Pada titik didih normal, tekanan uap cairan = 1 atm
• Sistem mencapai kesetimbangan dinamis antara fase cair dan gas
• Jumlah gas ditentukan oleh tekanan uap pada temperatur tersebut
• Sisa massa akan tetap sebagai cairan

Verifikasi:

Pada kesetimbangan:

• Gas: 5,87 g (sesuai perhitungan gas ideal)
• Cair: 2,95 g (selisih massa awal dan gas)
• Total kekekalan massa terpenuhi: 5,87 + 2,95 = 8,82 g

Jawaban yang benar adalah B. 2,95 g.

Soal #14

Titik didih normal diklorometana (CH₂Cl₂) adalah 40 °C, sedangkan titik didih normal kloroform (CHCl₃) adalah 61 °C. Peningkatan jenis gaya antarmolekul manakah yang paling bertanggung jawab atas kenaikan titik didih ini?

1. Gaya dispersi London
2. Interaksi dipol-dipol
3. Interaksi ion-dipol
4. Ikatan hidrogen

Penyelesaian Soal #14

Untuk memahami perbedaan titik didih antara CH₂Cl₂ (40°C) dan CHCl₃ (61°C), perlu dianalisis gaya antarmolekul yang bekerja pada kedua senyawa.

Analisis Struktur Molekul:

Senyawa	Struktur	Massa Molar
CH2Cl2	Tetrahedral, polar	84,93 g/mol
CHCl3	Tetrahedral, polar	119,38 g/mol

Evaluasi Opsi Gaya Antarmolekul:

Opsi	Gaya Antarmolekul	Relevansi	Penjelasan
A	Gaya dispersi London	★ ★ ★ ★ ★	CHCl3 memiliki massa molar lebih besar (119,38 vs 84,93 g/mol) Elektron lebih banyak → gaya dispersi lebih kuat Faktor dominan dalam kenaikan titik didih
B	Interaksi dipol-dipol	★ ★ ★	Kedua senyawa polar Tidak menjelaskan kenaikan titik didih
C	Interaksi ion-dipol	★	Tidak relevan karena tidak ada ion dalam sistem
D	Ikatan hidrogen	★	Tidak ada H yang terikat pada O, N, atau F

Kesimpulan:

• Perbedaan utama adalah massa molar (CHCl₃ > CH₂Cl₂)
• Gaya dispersi London sebanding dengan massa molar dan jumlah elektron
• Meskipun CH₂Cl₂ lebih polar, gaya dispersi yang lebih kuat pada CHCl₃ mendominasi
• Kenaikan titik didih 21°C terutama disebabkan oleh peningkatan gaya dispersi London

Jawaban yang benar adalah A. Gaya dispersi London.

Catatan Tambahan:

• Gaya dispersi meningkat dengan:
  1. Massa molekul/elektron lebih banyak
  2. Area permukaan molekul lebih besar
• CHCl₃ memiliki volume lebih besar karena atom Cl lebih banyak menggantikan H

Soal #15

Manakah yang memiliki titik leleh tertinggi?

1. K₂O
2. CaO
3. Cu₂O
4. GeO₂

Penyelesaian Soal #15 (Pendekatan Kualitatif)

Dasar Hukum Coulomb:

Energi kisi (yang menentukan titik leleh) senyawa ion sebanding dengan:

$$\text{Energi Kisi} \propto \frac{Q_+ \times Q_-}{r_+ + r_-}$$

keterangan:

• Q₊ dan Q_- = muatan kation dan anion
• r₊ dan r_- = jari-jari ion

Analisis Berdasarkan Hukum Coulomb:

Senyawa	Muatan Ion	Ukuran Ion Relatif	Prediksi Energi Kisi
K2O	K+ dan O2- (1×2)	K+ besar	Rendah
CaO	Ca2+ dan O2- (2×2)	Ca2+ lebih kecil dari K+	Sangat Tinggi
Cu2O	Cu+ dan O2- (1×2)	Cu+ lebih kecil dari K+	Sedang
GeO2	Kovalen jaringan	-	Tinggi (bukan ionik murni)

Penjelasan Kualitatif:

1. CaO memiliki energi kisi tertinggi karena:
   • Interaksi 2+ × 2- = +4 (kuat)
   • Ion Ca²⁺ relatif kecil
2. Perbandingan dengan lainnya:
   • K₂O: interaksi 1+ × 2- = +2 (lemah) dan ion besar
   • Cu₂O: interaksi 1+ × 2- = +2 (lebih kuat dari K₂O karena ion lebih kecil)
   • GeO₂: ikatan kovalen (bukan diatur hukum Coulomb murni)

Kesimpulan: Berdasarkan hukum Coulomb, CaO akan memiliki titik leleh tertinggi karena memiliki energi kisi terbesar akibat interaksi elektrostatik paling kuat antara ion-ionnya.

Bagikan di