Pembahasan Soal OSN Kab/Kota 2025 (Khusus Soal tentang Asam-Basa)

Berikut pembahasan soal-soal OSN Kimia tingkat kabupaten/kota tahun 2025. Pada postingan ini disajikan khusus soal-soal tentang asam-basa. Soal tentang bahasan ini berjumlah 4 item soal.

Soal OSN Kab/Kota tentang Asam-Basa-1

Sifat kimia senyawa oksida logam dapat sebagai oksida basa, oksida asam, atau oksida amfoter dalam larutan. Di antara pasangan senyawa oksida-oksida di bawah ini yang merupakan oksida asam yaitu....

Na₂O dan MgO
Al₂O₃ dan Cr₂O₃
CrO₃ dan Mn₂O₇
FeO dan PbO
TiO₂ dan ZnO

Syarat oksida logam dapat bersifat sebagai oksida asam adalah:

Logam dengan bilangan oksidasi tinggi (umumnya logam transisi atau logam blok-d dan blok-f), seperti:
- CrO₃ (Kromium(VI) oksida
- Mn₂O₇ (Mangan(VII) oksida)
- V₂O₅ (Vanadium(V) oksida)
Keadaan oksidasi logam yang tinggi membuat oksida tersebut lebih bersifat kovalen (bukan ionik), sehingga dapat bereaksi dengan air membentuk asam atau dengan basa membentuk garam.

Contoh Reaksi Oksida Logam Asam:

CrO₃ + H₂O → H₂CrO₄ (asam kromat)
Mn₂O₇ + H₂O → 2HMnO₄ (asam permanganat)

Perbedaan dengan Oksida Logam Basa:

Oksida logam umumnya bersifat basa (misalnya CaO, Na₂O) karena berasal dari logam dengan bilangan oksidasi rendah dan bersifat ionik. Namun, logam dengan biloks tinggi cenderung membentuk oksida asam karena sifat lebih elektronegatif.

Jadi, kuncinya adalah bilangan oksidasi tinggi dan sifat kovalen pada oksida logam tersebut.
Lebih lanjut tentang bahasan ini dapat dilihat di sini.

Jawaban yang tepat C.

Soal OSN Kab/Kota tentang Asam-Basa-2

Salah satu kegunaan senyawa karbonat dalam pertanian yaitu untuk menjaga kestabilan pH tanah agar dapat menjaga ketersediaan unsur hara pada tanah seperti ion fosfat, besi, mangan dan seng. Senyawa karbonat dapat menghasilkan sistem bufer dalam tanah. Adapun pembuatan bufer berbasis senyawa karbonat dapat dibuat dari campuran natrium karbonat dan natrium bikarbonat. Untuk pembuatan bufer karbonat 0,2 M dengan pH 10,00 dan volume 1,5 L. Jumlah natrium bikarbonat dan natrium karbonat masing-masing sebanyak ....
(Diketahui K_a1 H₂CO₃ = 4,3 × 10^–7, K_a2 H₂CO₃ = 5,6 × 10^–11)

10,2 g dan 17,1 g
15,0 g dan 25,0 g
17,1 g dan 10,2 g
25,0 g dan 15,0 g
12,5 g dan 20,2 g

Pembahasan Buffer Karbonat: 2 Versi Berdasarkan Nilai K_a2

Karena pH buffer 10 maka digunakan nilai Ka2

Versi 1: Menggunakan K_a2 H₂CO₃= 5,6 × 10^-11 (Seperti dalam Soal)

Diketahui:

K_a2 = 5,6 × 10^-11 → pK_a2 = 10,25
pH buffer = 10,00
Konsentrasi total buffer (NaHCO₃ + Na₂CO₃) = 0,2 M
Volume = 1,5 L

1. Persamaan Henderson-Hasselbalch:

$$\begin{aligned} \text{pH} &= \text{p}K_{a2} + \log \left( \frac{[\text{CO}_3^{2-}]}{[\text{HCO}_3^-]} \right) \\ 10,00 &= 10,25 + \log \left( \frac{[\text{CO}_3^{2-}]}{[\text{HCO}_3^-]} \right) \\ \log \left( \frac{[\text{CO}_3^{2-}]}{[\text{HCO}_3^-]} \right) &= -0,25 \\ \frac{[\text{CO}_3^{2-}]}{[\text{HCO}_3^-]} &= 10^{-0,25} \approx 0,562 \end{aligned}$$

2. Hitung Konsentrasi Masing-masing Komponen:

$$\begin{aligned} \text{Misal } [\text{HCO}_3^-] &= x \\ [\text{CO}_3^{2-}] &= 0,562x \\ \text{Total konsentrasi: } x + 0,562x &= 0,2 \\ 1,562x &= 0,2 \\ x &= \frac{0,2}{1,562} \approx 0,128 \text{ M (HCO}_3^-) \\ [\text{CO}_3^{2-}] &= 0,562 \times 0,128 \approx 0,072 \text{ M} \end{aligned}$$

3. Hitung Massa untuk 1,5 L:

Natrium bikarbonat (NaHCO₃):

$$\begin{aligned} \text{Mol} &= 0,128 \times 1,5 = 0,192 \text{ mol} \\ \text{Massa} &= 0,192 \times 84 \text{ g/mol} \approx 16,1 \text{ g} \end{aligned}$$

Natrium karbonat (Na₂CO₃):

$$\begin{aligned} \text{Mol} &= 0,072 \times 1,5 = 0,108 \text{ mol} \\ \text{Massa} &= 0,108 \times 106 \text{ g/mol} \approx 11,4 \text{ g} \end{aligned}$$

Hasil:

NaHCO₃ ≈ 16,1 g
Na₂CO₃ ≈ 11,4 g

Catatan: Tidak ada pilihan yang tepat dalam opsi, tetapi yang mendekati adalah 17,1 g dan 10,2 g.

Versi 2: Menggunakan K_a2 H₂CO₃= 4,7 × 10^-11 (Nilai Standar NIST)

Diketahui:

K_a2 = 4,7 × 10^-11 → pK_a2 = 10,33
pH buffer = 10,00
Konsentrasi total buffer = 0,2 M
Volume = 1,5 L

1. Persamaan Henderson-Hasselbalch:

$$\begin{aligned} 10,00 &= 10,33 + \log \left( \frac{[\text{CO}_3^{2-}]}{[\text{HCO}_3^-]} \right) \\ \log \left( \frac{[\text{CO}_3^{2-}]}{[\text{HCO}_3^-]} \right) &= -0,33 \\ \frac{[\text{CO}_3^{2-}]}{[\text{HCO}_3^-]} &= 10^{-0,33} \approx 0,468 \end{aligned}$$

2. Hitung Konsentrasi Masing-masing Komponen:

$$\begin{aligned} \text{Misal } [\text{HCO}_3^-] &= x \\ [\text{CO}_3^{2-}] &= 0,468x \\ \text{Total konsentrasi: } x + 0,468x &= 0,2 \\ 1,468x &= 0,2 \\ x &= \frac{0,2}{1,468} \approx 0,136 \text{ M (HCO}_3^-) \\ [\text{CO}_3^{2-}] &= 0,468 \times 0,136 \approx 0,064 \text{ M} \end{aligned}$$

3. Hitung Massa untuk 1,5 L:

Natrium bikarbonat (NaHCO₃):

$$\begin{aligned} \text{Mol} &= 0,136 \times 1,5 = 0,204 \text{ mol} \\ \text{Massa} &= 0,204 \times 84 \text{ g/mol} \approx 17,1 \text{ g} \end{aligned}$$

Natrium karbonat (Na₂CO₃):

$$\begin{aligned} \text{Mol} &= 0,064 \times 1,5 = 0,096 \text{ mol} \\ \text{Massa} &= 0,096 \times 106 \text{ g/mol} \approx 10,2 \text{ g} \end{aligned}$$

Hasil:

NaHCO₃ ≈ 17,1 g
Na₂CO₃ ≈ 10,2 g

Kesimpulan: Hasil ini sesuai dengan opsi C (17,1 g dan 10,2 g).

Perbandingan Kedua Versi

Parameter	Versi 1 (Soal) (K_a2 = 5,6 × 10^-11)	Versi 2 (NIST) (K_a2 = 4,7 × 10^-11)
Rasio [CO₃^2-]/[HCO₃^-]	0,562	0,468
Konsentrasi HCO₃^-	0,128 M	0,136 M
Konsentrasi CO₃^2-	0,072 M	0,064 M
Massa NaHCO₃	≈16,1 g	≈17,1 g
Massa Na₂CO₃	≈11,4 g	≈10,2 g
Kesesuaian dengan Opsi	Tidak tepat (mendekati opsi C)	Sesuai opsi C (17,1 g dan 10,2 g)

Pilihan Jawaban yang Tepat

Berdasarkan nilai standar K_a2 = 4,7 × 10^-11 (NIST), jawaban yang benar adalah:

C. 17,1 g dan 10,2 g.

Soal OSN Kab/Kota tentang Asam-Basa-3

Persamaan kimia di bawah ini merupakan reaksi asam-basa Lewis, kecuali ....

Zn(OH)₂(s) + 2NaOH(aq) → Na₂[Zn(OH)₄](aq)
CaO(s) + SO₂(g) → CaSO₃(s)
CaS(s) + 2HCl(aq) → CaCl₂(aq) + H₂S(g)
AgCl(s) + 2NH₃(aq) → [Ag(NH₃)₂]Cl(aq)
SO₂(g) + H₂O(l) → H₂SO₃(aq)

Analisis Reaksi Asam-Basa Lewis

Untuk menentukan reaksi mana yang bukan reaksi asam-basa Lewis, kita perlu memahami konsep asam-basa Lewis.

Menurut teori Lewis, asam adalah zat yang dapat menerima pasangan elektron, sedangkan basa adalah zat yang dapat mendonorkan pasangan elektron.

Reaksi asam-basa Lewis biasanya melibatkan pembentukan ikatan koordinasi, di mana pasangan elektron dari basa diberikan kepada asam.

Analisis setiap reaksi pada setiap pilihan:

Zn(OH)₂(s) + 2NaOH(aq) → Na₂[Zn(OH)₄](aq)
Dalam reaksi ini, Zn(OH)₂ bertindak sebagai asam Lewis karena ion Zn²⁺ dapat menerima pasangan elektron dari ion OH^- (basa Lewis) dari NaOH, membentuk kompleks [Zn(OH)₄]^2-.
Ini adalah reaksi asam-basa Lewis.
CaO(s) + SO₂(g) → CaSO₃(s)
CaO mengandung ion O^2-, yang bertindak sebagai basa Lewis karena dapat mendonorkan pasangan elektron. SO₂ bertindak sebagai asam Lewis karena dapat menerima pasangan elektron dari O^2-, membentuk CaSO₃.
Ini adalah reaksi asam-basa Lewis.
CaS(s) + 2HCl(aq) → CaCl₂(aq) + H₂S(g)
Reaksi ini melibatkan pertukaran ion, di mana CaS bereaksi dengan HCl untuk menghasilkan CaCl₂ dan H₂S. HCl menyumbangkan proton (H⁺) ke S^2- dari CaS, membentuk H₂S.

Ini adalah reaksi asam-basa Bronsted-Lowry (transfer proton), bukan reaksi asam-basa Lewis, karena tidak ada pembentukan ikatan koordinasi atau donasi pasangan elektron yang jelas.
AgCl(s) + 2NH₃(aq) → [Ag(NH₃)₂]Cl(aq)
Dalam reaksi ini, NH₃ bertindak sebagai basa Lewis karena mendonorkan pasangan elektron ke ion Ag⁺ (asam Lewis) dari AgCl, membentuk kompleks [Ag(NH₃)₂]⁺.
Ini adalah reaksi asam-basa Lewis.
SO₂(g) + H₂O(l) → H₂SO₃(aq)
H₂O bertindak sebagai basa Lewis karena mendonorkan pasangan elektron ke SO₂ (asam Lewis), membentuk H₂SO₃.
Ini adalah reaksi asam-basa Lewis.

Kesimpulan

Reaksi yang bukan reaksi asam-basa Lewis adalah CaS(s) + 2HCl(aq) → CaCl₂(aq) + H₂S(g), karena ini adalah reaksi asam-basa Bronsted-Lowry yang melibatkan transfer proton, bukan donasi pasangan elektron.

Jawaban yang tepat C: CaS(s) + 2HCl(aq) → CaCl₂(aq) + H₂S(g)

Lebih lanjut contoh dan penjelasan asam basa Lewis dapat disimak di sini.

Soal OSN Kab/Kota tentang Asam-Basa-4

Larutan metiamin 0,100 M sebanyak 40 mL yang dititrasi dengan larutan asam klorida 0,100 M akan menghasilkan sistem bufer dengan kapasitas tertinggi pada kondisi volume HCl dan pH larutan masing-masing sebesar ... (Diketahui K_b metilamin = 4,4 × 10^–4)

5 mL dan pH = 11,49
10mL dan pH = 11,12
20 mL dan pH = 10,64
30 mL dan pH = 10,16
40 mL dan pH = 5,97

Penentuan Volume dan pH Saat Kapasitas Buffer Tertinggi

Titik setengah ekivalen, jumlah basa = jumlah asam konjugat, inilah kondisi buffer dengan kapasitas tertinggi.

Diketahui:

Konsentrasi metilamin: 0,100 M
Volume metilamin: 40 mL
Konsentrasi HCl: 0,100 M
$K_b = 4{,}4 \times 10^{-4}$

1. Titik Ekivalen

Jumlah (mol) CH₃NH₂:

\[ \begin{aligned} n_{\text{CH}_3\text{NH}_2} &= 0{,}100 \times 0{,}040 \\ &= 0{,}004 \, \text{mol} \end{aligned} \]

Jumlah (mol) HCl yang diperlukan (reaksi 1:1):

\[ V_{\text{HCl}} = \frac{0{,}004}{0{,}100} = 0{,}040 \, \text{L} = 40 \, \text{mL} \]

2. Titik Setengah Ekivalen

Jumlah (mol) HCl yang dibutuhkan:

\[ n_{\text{HCl}} = \frac{1}{2} \times 0{,}004 = 0{,}002 \, \text{mol} \]

Volume HCl:

\[ V_{\text{HCl}} = \frac{0{,}002}{0{,}100} = 0{,}020 \, \text{L} = 20 \, \text{mL} \]

3. pH pada Titik Setengah Ekivalen

Pada titik setengah ekivalen, pH = pKa:

\[ \begin{aligned} pK_b &= -\log(4{,}4 \times 10^{-4}) \\ &\approx 3{,}36 \\ pK_a &= 14 - 3{,}36 = 10{,}64 \\ \text{pH} &= 10{,}64 \end{aligned} \]

Kesimpulan

Kapasitas buffer tertinggi terjadi saat setengah titik ekuivalen tercapai dengan volume HCl 20 mL dan pH = 10,64.

Jawaban yang tepat C.

Mohon koreksi bila ada pembahasan yang kurang tepat. Terima kasih.

Pages