Pembahasan Soal Olimpiade Kimia Tingkat Lokal USA 2026 (Bagian 1/6)

Berikut adalah pembahasan soal olimpiade kimia tingkat lokal 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 6 bagian, @10 butir soal.

Bagian-2, Bagian-3, Bagian-4, Bagian-5, Bagian-6

1. Berapa banyak atom yang terdapat dalam 0,300 mol kalium nitrat, KNO₃ (Mm = 101,11 g/mol)?
   
   1. 1,79 × 10²¹
   2. 1,81 × 10²³
   3. 5,42 × 10²³
   4. 9,03 × 10²³
Satu unit formula KNO₃ mengandung 1 atom K, 1 atom N, dan 3 atom O, sehingga total atom per unit formula = 5 atom.

Setiap 1 mol KNO₃ = 6,02 × 10²³ unit formula KNO₃.

\[ \begin{aligned} N_{\text{atom}}&=0,3\ \cancel{\text{mol KNO}_3}\times\frac{6,02\times10^{23}\ \cancel{\text{satuan formula KNO}_3}}{1\ \cancel{\text{mol KNO}_3}}\times \frac{5\ \text{atom}}{1\ \cancel{\text{satuan formula KNO}_3}}\\[8pt] &=0,3\times6,02\times10^{23}\times5\ \text{atom}\\[8pt] &=9,03\times10^{23}\ \text{atom} \end{aligned} \]

Jadi, jawaban yang tepat adalah D.

---

2. Seorang siswa mengisolasi 22,0 g etil bromida, C₂H₅Br (Mm = 108,96 g/mol), dari reaksi 34,0 g etil alkohol (Mm = 46,07 g/mol) dengan 59,0 g fosfor tribromida (Mm = 270,67 g/mol) berdasarkan reaksi setara di bawah ini. Berapakah persen hasil reaksi tersebut?
   3 C₂H₅OH(l) + PBr₃(l) → 3 C₂H₅Br(l) + H₃PO₃(s)
   
   1. 27,4%
   2. 30,9%
   3. 64,7%
   4. 92,6%
Reaksi setara: 3 C₂H₅OH + PBr₃ → 3 C₂H₅Br + H₃PO₃.
Hitung n masing-masing pereaksi:

\[ \begin{aligned} \text{n C}_2\text{H}_5\text{OH} &= \dfrac{34,0 \text{ g}}{46,07 \text{ g/mol}} = 0,7380 \text{ mol} \\[5px] \text{n PBr}_3 &= \dfrac{59,0 \text{ g}}{270,67 \text{ g/mol}} = 0,2179 \text{ mol} \end{aligned} \]

Perbandingan stoikiometri C₂H₅OH : PBr₃ = 3 : 1.
Untuk menghabiskan 0,2179 mol PBr₃ diperlukan C₂H₅OH sebanyak 3 × 0,2179 = 0,6537 mol.
Tersedia 0,7380 mol, sehingga C₂H₅OH berlebih dan PBr₃ sebagai pereaksi pembatas.

Hasil teoritis C₂H₅Br = 3 × n PBr₃ = 3 × 0,2179 mol = 0,6537 mol.
Massa teoritis:

\[ \begin{aligned} \text{massa teoritis} &= 0,6537 \text{ mol} \times 108,96 \text{ g/mol} = 71,23 \text{ g} \end{aligned} \]

Hasil aktual = 22,0 g. Persen hasil:

\[ \begin{aligned} \% \text{hasil} = \dfrac{22,0~g}{71,23~g} \times 100\% = 30,88\% \approx 30,9\% \end{aligned} \]

Jadi, jawaban yang tepat adalah B.

---

3. Sampel HCl(aq) sebanyak 25,00 mL dititrasi dengan NaOH 0,150 M, yang memerlukan penambahan 18,75 mL larutan NaOH untuk mencapai titik ekuivalen. Berapakah konsentrasi ion klorida dalam larutan akhir?
   
   1. 0,0643 M
   2. 0,0750 M
   3. 0,112 M
   4. 0,200 M
Reaksi yang terjadi:
HCl + NaOH → NaCl + H₂O.
Pada titik ekuivalen, n HCl = n NaOH.
Volume NaOH yang digunakan = 18,75 mL = 0,01875 L, konsentrasi NaOH = 0,150 M.

\[ \begin{aligned} \text{n NaOH} &= 0,150~M \times 0,01875~L = 0,0028125 \text{ mol} \\ \text{n Cl}^- &= \text{n HCl} = 0,0028125 \text{ mol} \end{aligned} \]

Volume total larutan setelah pencampuran = 25,00 mL + 18,75 mL = 43,75 mL = 0,04375 L.
Konsentrasi ion klorida:

\[ \begin{aligned} [\text{Cl}^-] = \dfrac{0,0028125\text{ mol}}{0,04375~L} = 0,0642857 \text{ M} \approx 0,0643 \text{ M} \end{aligned} \]

Jadi, jawaban yang tepat adalah A.

---

4. Suatu hidrokarbon cair tak berwarna mengandung karbon dan hidrogen dengan perbandingan massa 6,0 : 1. Apakah rumus molekulnya?
   
   1. CH
   2. CH₂
   3. C₅H₁₀
   4. C₆H₆
Diketahui perbandingan massa C : H = 6,0 : 1.
Misalkan massa C = 6,0 g dan massa H = 1,0 g.
Jumlah mol masing-masing:

\[ \begin{aligned} \text{n C} &= \dfrac{6,0~g}{12\text{ g/mol}} = 0,5 \text{ mol} \\[5px] \text{n H} &= \dfrac{1,0~g}{1\text{ g/mol}} = 1,0 \text{ mol} \end{aligned} \]

Perbandingan mol C : H = 0,5 : 1,0 = 1 : 2, sehingga rumus empiris = CH₂.
Rumus molekul = (CH₂)_n.
Hidrokarbon tersebut berwujud cair pada suhu kamar, sehingga n cukup besar.
Untuk n = 5 diperoleh C₅H₁₀ (cair), dan perbandingan massanya:

\[ \begin{aligned} \dfrac{5 \times 12}{10} = \dfrac{60}{10} = 6 : 1 \end{aligned} \]

CH₂ sendiri bukan molekul stabil.
Jadi rumus molekul yang tepat adalah C₅H₁₀.

Jawaban yang tepat adalah C.

---

5. Pencampuran volume yang sama dari Ba(NO₃)₂ 0,15 M dan NaF 0,20 M menyebabkan pengendapan barium fluorida yang tidak larut. Di antara pilihan berikut, manakah yang menunjukkan urutan konsentrasi ion dalam supernatan (cairan di atas endapan) dari yang terkecil hingga terbesar?
   
   1. [Ba²⁺] < [F⁻] < [NO₃⁻] < [Na⁺]
   2. [Ba²⁺] < [F⁻] < [Na⁺] < [NO₃⁻]
   3. [F^-] < [Ba²⁺] < [NO₃⁻] < [Na⁺]
   4. [F^-] < [Ba²⁺] < [Na⁺] < [NO₃⁻]
Volume sama, misal masing-masing V L. Volume campuran 2V.
Setelah pencampuran, konsentrasi awal sebelum reaksi pengendapan:

\[ \begin{aligned} [\text{Ba}^{2+}] &= \dfrac{0,15~M \times V}{2V} = 0,075\ \text{M} \\ [\text{F}^-] &= \dfrac{0,20~M \times V}{2V} = 0,10\ \text{M} \\ [\text{NO}_3^-] &= 2 \times 0,075~M = 0,15\ \text{M} \quad (\text{dari Ba(NO}_3)_2) \\ [\text{Na}^+] &= 0,10\ \text{M} \quad (\text{dari NaF}) \end{aligned} \]

Reaksi pengendapan: Ba²⁺ + 2F^- → BaF₂(s).
Stoikiometri: 1 Ba²⁺ : 2 F^-.
Untuk mengendapkan semua Ba²⁺ diperlukan F^- sebanyak 2 × 0,075 M = 0,15 M, tetapi F^- hanya 0,10 M, sehingga F^- adalah pereaksi pembatas.

Sisa Ba²⁺ setelah reaksi:

\[ \begin{aligned} \text{Sisa Ba}^{2+} = 0,075~M - \dfrac{0,10~M}{2} = (0,075 - 0,05)\text{M} = 0,025\ \text{M} \end{aligned} \]

F^- habis bereaksi, namun karena terdapat endapan BaF₂, larutan menjadi jenuh.
Dengan Ksp BaF₂ ≈ 1,8 × 10^-7 dan [Ba²⁺] = 0,025 M, maka konsentrasi F^- dalam supernatan sangat kecil: [F^-] = Ksp / [Ba²⁺] ≈ 7,2 × 10^-6 M.
Ion penonton (spectator ion) yang tetap tidak berubah baik dalam reaktan maupun produk reaksi kimia dan tidak berpartisipasi dalam perubahan kimia.) Na⁺ dan NO₃^- tidak berubah: [Na⁺] = 0,10 M, [NO₃^-] = 0,15 M.




Urutan konsentrasi dari yang terkecil:
[F^-] ≪ [Ba²⁺] = 0,025 M < [Na⁺] = 0,10 M < [NO₃^-] = 0,15 M.

Jadi, jawaban yang tepat adalah D.

---

6. Larutan senyawa manakah, pada konsentrasi 25 g L⁻¹, yang memiliki titik beku paling rendah?
   
   1. NaBrO₃
   2. KBrO₃
   3. Na₂SeO₄
   4. K₂SeO₄
Titik beku paling rendah ditentukan oleh penurunan titik beku ΔT_f = i · K_f · {X}.
{X} di sini simbol molalitas (konsentrasi molal) dan [X] simbol molaritas (konsentrasi molar)
Untuk konsentrasi yang sama dalam satuan g/L, semakin besar nilai i · {X} (dengan {X} ≈ [X] karena larutan encer) maka ΔT_f semakin besar, sehingga titik beku semakin rendah.

Hitung konsentrasi molar [X] dan faktor van't Hoff (i) untuk setiap senyawa dengan Mm (massa molar) dalam g/mol, konsentrasi 25 g/L):

\[ \begin{aligned} &\text{NaBrO}_3\ (\text{Mm} = 151):\\ [X] &= \dfrac{25~g}{151~g/mol \times 1~L} \approx 0,1656\ \text{M},\\ i&=2 \rightarrow i \cdot [X] = 2 \times 0,1656~M = 0,3312~M \\[12px] &\text{KBrO}_3\ (\text{Mm} = 167):\\ [X] &= \dfrac{25~g}{167~g/mol \times 1~L} \approx 0,1497\ \text{M},\\ i&=2 \rightarrow i \cdot [X] = 2 \times 0,1497~M = 0,2994~M \\[12px] &\text{Na}_2\text{SeO}_4\ (\text{Mm} = 189):\\ [X] &= \dfrac{25~g}{189~g/mol \times 1~L} \approx 0,1323\ \text{M},\\ i&=3 \rightarrow i \cdot [X] = 3 \times 0,1323~M = 0,3969~M \\[12px] &\text{K}_2\text{SeO}_4\ (\text{Mm} = 221):\\ [X] &= \dfrac{25~g}{221~g/mol \times 1~L} \approx 0,1131\ \text{M},\\ i&=3 \rightarrow i \cdot [X] = 3 \times 0,1131~M = 0,3393~M \end{aligned} \]

Nilai i · [X] terbesar adalah 0,3969 untuk Na₂SeO₄, sehingga larutan ini memiliki titik beku paling rendah.

Jadi, jawaban yang tepat adalah C.

---

7. Larutan garam logam 0,01 M membentuk endapan putih ketika dicampur dengan volume yang sama dari Na₂CO₃ 0,01 M dan Na₂SO₄ 0,01 M, tetapi tidak membentuk endapan dengan NaOH 0,01 M. Apakah garam logam tersebut?

   1. MgCl₂
   2. ZnCl₂
   3. AgNO₃
   4. BaCl₂
Campuran volume sama (misal masing-masing V L) menyebabkan konsentrasi garam logam dan pereaksi menjadi setengahnya, yaitu 0,005 M (karena 0,01 M dicampur volume sama).
Syarat: endapan putih dengan Na₂CO₃ dan Na₂SO₄, tetapi tidak dengan NaOH.

Cek masing-masing pilihan:

A. MgCl₂:
MgCO₃ mengendap (Q > Ksp), tetapi MgSO₄ larut (Q < Ksp) → tidak memenuhi.

B. ZnCl₂:
ZnCO₃ mengendap, ZnSO₄ larut, dan Zn(OH)₂ akan endap karena Ksp Zn(OH)₂ kecil (~3×10^-17) dengan Q = [Zn²⁺][OH^-]² = (0,005)(0,005)² = 1,25×10^-7 > Ksp → mengendap, sehingga tidak memenuhi (membentuk endapan dengan NaOH).

C. AgNO₃:
Ag₂CO₃ mengendap, tetapi Ag₂SO₄ memiliki Q = (0,005)²(0,005) = 1,25×10^-7, sedangkan Ksp Ag₂SO₄ ≈ 1,2×10^-5, jadi Q < Ksp → tidak mengendap. Tidak memenuhi.

D. BaCl₂:
BaCO₃ mengendap (Ksp 2,6×10^-9, Q = 2,5×10^-5), BaSO₄ mengendap (Ksp 1,1×10^-10, Q = 2,5×10^-5). Sementara untuk NaOH: Ba(OH)₂ memiliki Ksp ≈ 5×10^-3, Q = [Ba²⁺][OH^-]² = (0,005)(0,005)² = 1,25×10^-7 < Ksp → tidak mengendap. Memenuhi semua syarat.

Jadi, garam logam tersebut adalah BaCl₂.

Jawaban yang tepat adalah D.

---

8. Sebuah neraca baru diuji dengan pengukuran berulang dari massa standar 50,00 g, dan memberikan bacaan 49,31 g, 49,31 g, 49,29 g, dan 49,30 g. Deskripsi manakah yang paling tepat mencirikan neraca baru tersebut?

   1. Akurasi rendah dan presisi rendah
   2. Akurasi rendah dan presisi tinggi
   3. Akurasi tinggi dan presisi rendah
   4. Akurasi tinggi dan presisi tinggi
Nilai sebenarnya massa standar adalah 50,00 g.
Hasil pengukuran berulang: 49,31 g, 49,31 g, 49,29 g, dan 49,30 g.

Rata-rata hasil pengukuran:

\[ \begin{aligned} \bar{x} = \dfrac{49,31 + 49,31 + 49,29 + 49,30}{4} = \dfrac{197,21}{4} = 49,3025 \text{ g} \end{aligned} \]

Selisih rata-rata terhadap nilai sebenarnya adalah |49,3025 - 50,00| = 0,6975 g (besar), sehingga akurasi rendah.
Rentang data (selisih nilai tertinggi dan terendah) = 49,31 - 49,29 = 0,02 g (kecil), menunjukkan presisi tinggi.

Jadi, neraca tersebut memiliki akurasi rendah dan presisi tinggi.

Jawaban yang tepat adalah B.

---

9. Ion oksalat, C₂O₄²⁻, dapat ditentukan secara kuantitatif dengan titrasi menggunakan kalium permanganat dalam larutan asam. Manakah yang digunakan untuk mengidentifikasi titik akhir?

   1. Warna merah muda yang persisten dari permanganat
   2. Warna merah muda yang persisten dari Mn²⁺
   3. Warna merah muda yang persisten dari penambahan fenolftalein
   4. Gelembung CO₂ tidak lagi teramati
Titrasi ion oksalat (C₂O₄²⁻) dengan kalium permanganat (KMnO₄) dalam larutan asam berlangsung menurut reaksi:

5 C₂O₄²⁻ + 2 MnO₄⁻ + 16 H⁺ → 10 CO₂ + 2 Mn²⁺ + 8 H₂O

Larutan KMnO₄ berwarna ungu (merah muda jika encer), sedangkan produk Mn²⁺ tidak berwarna.
Selama oksalat masih ada, warna ungu dari KMnO₄ yang ditambahkan akan segera hilang karena bereaksi.
Pada titik akhir, setelah semua oksalat habis, kelebihan satu tetes KMnO₄ akan membuat larutan berwarna merah muda yang persisten (tidak hilang).
Dengan demikian, KMnO₄ bertindak sebagai indikator otomatis, tidak perlu indikator tambahan seperti fenolftalein. Gelembung CO₂ tidak digunakan untuk menentukan titik akhir.

Jadi, jawaban yang tepat adalah A.

---

10. Jumlah mol suatu asam monoprotik lemah ditentukan dengan titrasi menggunakan larutan NaOH terstandarisasi hingga titik akhir fenolftalein. Prosedur tersebut memerlukan asam dilarutkan dalam 50 mL air suling. Kesalahan apa yang akan terjadi jika digunakan 75 mL air suling sebagai gantinya?

    1. Jumlah mol akan meningkat secara signifikan.
    2. Jumlah mol akan menurun secara signifikan.
    3. Jumlah mol tidak akan terpengaruh secara signifikan.
    4. Jumlah mol akan berkurang karena perubahan jika konsentrasi indikator rendah, tetapi meningkat jika konsentrasi indikator tinggi.
Jumlah mol asam monoprotik lemah ditentukan dengan titrasi menggunakan NaOH standar hingga titik akhir fenolftalein. Prosedur melarutkan asam dalam air suling, tetapi volume air yang digunakan tidak mempengaruhi jumlah mol asam.

Hal ini karena jumlah mol asam sudah tetap sejak awal, hanya konsentrasinya yang berubah. Titrasi mengukur volume NaOH yang bereaksi secara stoikiometri:

\[ \begin{aligned} n_{\text{asam}} = M_{\text{NaOH}} \times V_{\text{NaOH}} \end{aligned} \]

Volume air tambahan (misalnya 75 mL bukan 50 mL) hanya mengencerkan larutan asam, tetapi tidak mengubah mol asam.

Titik akhir fenolftalein tetap tercapai pada pH yang sama, dan volume NaOH yang diperlukan untuk menetralkan semua asam tidak berubah secara signifikan selama indikator masih berfungsi baik.

Oleh karena itu, kesalahan yang terjadi tidak signifikan terhadap penentuan jumlah mol.

Jadi, jawaban yang tepat adalah C.

---

Soal asli dan kunci jawaban dapat diunduh dari sini.