Bidang Kimia - Olimpiade Direktorat Pembinaan SMAolimpiade.psma.kemdikbud.go.id/index/SOAL/SOAL...

OLIMPIADE SAINS NASIONAL 2016

Tingkat Provinsi

Bidang Kimia

Ujian Teori

Waktu: menit

JAWAB

Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan

Direktorat Jenderal Pendidikan Menengah

Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Atas

2016

Hak Cipta

Dilindungi Undang-undang

OSP-2015 ii

Petunjuk :

1. Isilah Biodata anda dengan lengkap (di lembar Jawaban) Tulis dengan huruf cetak dan jangan disingkat !

2. Soal Teori ini terdiri dari dua bagian:

A. 30 soal pilihan Ganda @ 3 poin = 90 poin

jawaban benar = 3 poin

jawaban salah = -1 poin

tidak menjawab = 0 poin

B. 6 Nomor soal essay = 132 poin

TOTAL Poin = 222 poin

3. Tidak ada ralat soal

4. Waktu yang disediakan:180 menit

5. Semua jawaban harus ditulis di lembar jawaban yang tersedia

6. Jawaban soal essay harus dikerjakan dalam kotak yang tersedia (jawaban tidak boleh

tersebar)

7. Diberikan Tabel periodik Unsur, formula dan tetapan yang diperlukan

8. Diperkenankan menggunakan kalkulator.

9. Tidak diperbolehkan membawa Hand Phone (HP) atau peralatan Komunikasi lainnya

10. Anda dapat mulai bekerja bila sudah ada tanda mulai dari pengawas.

11. Anda harus segera berhenti bekerja bila ada tanda berhenti dari Pengawas.

12. Letakkan jawaban anda di meja sebelah kanan dan segera meninggalkan ruangan.

13. Anda dapat membawa pulang soal ujian !!

OSP-2015 iii

Tetapan dan rumus berguna

Tetapan (bilangan) Avogadro NA = 6.022∙10

23 partikel.mol

–1

Tetapan gas universal, R

R = 8,314 J.K-1

.mol-1

= 8,314 x107 erg. Mol

-1.K

-1

= 1,987 cal.mol-1

.K-1

= 0,082054 L.atm.mol-1

.K-1

Tekanan gas

1 Pa = 1 N/m2 = 1 kg/(m.s

2)

1 atm. = 760 mmHg = 760 torr

= 101325Pa = 1,01325 bar

1 bar = 105 Pa

1 mol gas (STP) 22,4 L

Persamaan gas Ideal PV = nRT

Tekanan Osmosa pada larutan = M RT

Tetapan Kesetimbangan air (Kw) pada 25oC

Kw = 1,0x10-14

Konstanta kesetimbangan dan tekanan parsial gas

Kp = Kc(RT)∆n

Temperatur dan konstanta kesetimbangan

Hubungan tetapan kesetimbangan dan energi Gibbs

Go = -RT ln K

Energi Gibbs pada temperatur konstan G H T S

Kerja maksimum, w w = nRT

Isotherm reaksi kimia G = G + RT∙ln Q

Potensial sel dan energi Gibbs Go = - nFE

o

Konstanta Faraday F = 96500 C/mol elektron

Persamaan Nerst

Atau

Muatan elektron 1,6022 x 10-19

C

Ampere (A) dan Coulomb (C) A = C/det

Reaksi orde pertama: AB

Reaksi orde kedua: AB

Tetapan laju dan temperatur

OSP-2015 iv

OSP2016

LEMBAR JAWABAN

Bagian A (90 poin)

Beri Tanda Silang (X) pada Jawaban Yang Anda Pilih

No Jawaban No Jawaban

1 A B C D E 16 A B C D E















OSP2016

A. Jawablah pertanyaan berikut dengan tepat

1. Suatu oksida logam Pb mengandung persen berat 90,65% Pb . Formula empiris oksida

Pb tersebut adalah:

A. Pb2O

B. PbO

C. Pb3O4

D. Pb2O3

E. PbO2

2. Dalam suatu wadah tertutup yang mengandung campuran 90,0 g gas CH4 dan 10,0 g gas argon (Ar), pada kondisi temperatur dan volume yang konstan, mempunyai tekanan sebesar 250 torr . Tekanan parsial gas CH4 adalah:

A. 143 torr B. 100 torr C. 10.7 torr D. 239 torr E. 26.6 torr

3. Berapa g air yang terkandung di dalam 75,0 g larutan yang mengandung 6,10%

K3PO4(aq)?

A. 75,0 g B. 73,2 g C. 70,4 g D. 68,1 g E. 62,8 g

4. Perhatikan reaksi berikut ini:

H2SO3 (aq)n+Sn+4(aq) + H2O(l) Sn+2(aq) +HSO4-(aq) + 3 H+(aq)

Pernyataan yang benar adalah:

A. H2SO3 adalah reduktor karena cenderung reduksi

B. H2SO3 adalah reduktor karena cenderung oksidasi

C. Sn+4 adalah reduktor karena cenderung oksidasi

D. Sn+4 adalah reduktor karena cenderung oksidasi

E. H2SO3 adalah oksidator dan reduktor

5. Spesi yang mempunyai jumlah elektron yang sama dengan molekul air adalah:

A. H2S B. BH3 C. OH- D. BeH2 E. Ne+2

6. Ion ion berikut ini adalah isoelektronik. Dari ion ion tersebut, manakah yang mempunyai

radius paling kecil?

A. Br- B. Sr+2 C. Rb+ D. Se-2 E. Semua spesi tersebut mempunyai radius yang sama karena mempunyai jumlah

elektron yang sama.

OSP2016

7. Dari senyawa berikut: CH4, AsH3, CH3NH2, H2Te, HF, senyawa yang menunjukkan

adanya ikatan hidrogen adalah:

A. AsH3, H2Te

B. AsH3, CH3NH2

C. CH4, AsH3, H2Te

D. CH3NH2, HF

E. HF, H2Te

8. Perhatikan pasangan cairan berikut ini:

i. benzena, C6H6, dan heksana, C6H12 ii. Air dan metanol, CH3OH iii. Air dan heksana

Berikut ini, manakah pasangan yang dapat saling melarutkan (miscible)?

A. Hanya pasangan (i) B. Hanya pasangan (ii) C. Hanya pasangan (i) dan (ii) D. Pasangan (i), (ii) dan (iii) E. Hanya pasangan (ii) dan (iii)

9. Struktur Lewis untuk molekul hidrogen sianida (HCN) menunjukkan:

A. 2 ikatan ganda dua dan 2 pasang elektron bebas pada atom N. B. 1 ikatan C-H, 1 ikatan C=N, 1 pasang elektron bebas pada atom C dan 1 pasang

elektron bebas pada atom N. C. 1 iikatan C-H, 1 ikatan C-N, 2 pasang elektron bebas pada atom C dan 3 pasang

elektron pada atom N. D. 1 ikatan ganda tiga antara C dan N, 1 ikatan N-H dan 2 pasang elektron bebas

pada atom C. E. 1 ikatan ganda tiga antara C dan N, 1 ikatan C-H dan 1 -pasang elektron bebas

pada atom N.

10. Bentuk geometri pasangan elektron untuk molekul yang atom pusatnya masing masing mempunyai pasangan elektron berturut turut sebanyak 4 pasang, 3 pasang dan 2 pasang adalah:

A. tetrahedral, trigonal planar, linear B. tetrahedral, trigonal pyramidal, linear C. tetrahedral, trigonal planar, bengkok (bent) D. pyramidal, trigonal planar, linear. E. tidak ada jawaban yang benar

11. Pernyataan yang benar mengenai metana (CH4) dan ion ammonium (NH4

+) adalah:

A. Secara kimia, CH4 dan NH4+ tidak dapat dibedakan satu dengan lainnya

B. Geometri CH4 adalah tetrahedral, sedangkan +NH4 adalah bidang segiempat datar

C. Keduanya mempunyai sifat fisik yang sama D. CH4 dan NH4

+ adalah isoelektronik E. Pada temperatur kamar, CH4 dan NH4

+ adalah gas

OSP2016

12. Perubahan entalpi, H, untuk reaksi:

4 HBr (g) + O2(g) 2H2O(g) + 2 Br2(g)

adalah -276 kJ untuk per mol O2. Bila campuran reaksi berada dalam keadaan

kesetimbangan, maka perlakuan yang akan menggeser reaksi kearah kanan adalah:

A. Penambahan katalis

B. Memindahkan campuran reaksi ke wadah yang volumenya lebih besar

C. Menurunkan tekanan luar

D. Mengeluarkan sebagian Br2(g)

E. Menaikkan temperatur.

13. Suatu larutan mempunyai konsentrasi ion hirogen 0,001 M. Pernyataan berikut ini: i. Larutan mempunyai pH =3 ii. Larutan bersifat asam iii. Konsentrasi ion hidroksida adalah 1,0 x10-11.

(Diketahui: Kw = 10-14)

Mengenai ketiga pernyataan larutan tersebut, pernyatan yang benar adalah:

A. Semua pernyataan benar.

B. Hanya (i)

C. Hanya (i) dan (ii)

D. Hanya (iii)

E. Semua pernyataan salah

14. Dalam pelarut air, manakah anion yang merupakan basa paling kuat?

A. HSO4-

B. Cl- C. C2H3O2

- (ion asetat) D. NO3

-

E. Semua adalah basa konyugasi dari asam kuat dan mempunyai kekuatan basa yang sama

15. Dari rentang pH perubahan warna indikator berikut ini, maka indikator yang dapat

digunakan untuk titrasi larutan NH3(aq) dengan larutan HCl adalah:

Indikator Warna rentang asam pH perubahan

warna Warna rentang basa

A. pink 1,2 – 2,8 kuning

B. biru 3,4 – 4,6 kuning

C. kuning 6,5 – 7,8 ungu

D. Tak berwarna 8,3 – 9,9 merah

E. Bukan A, B,C dan D - -

OSP2016

16. Untuk membuat larutan buffer, yang dapat ditambahkan kedalam larutan asam asetat adalah:

A. Hanya natrium asetat. B. Natrium asetat atau natrium hidroksida C. Hanya asam nitrat D. Asam hidrofluorat atau asam nitrat E. Hanya natrium hidroksida

17. Warna hijau pada tumbuhan disebabkan oleh pigmen klorofil yang terdapat di dalam

kloroplas. Pigmen ini berfungsi sebagai penangkap cahaya matahari dalam proses

fotosintesis. Reaksi fotosintesis merupakan reaksi orde ke nol. Perbandingan laju

berkurangnya molekul air, H2O dan laju pembentukan glukosa C6H12O6 dalam reaksi

tersebut adalah:

A. 1:2 B. 2:1 C. 6:1 D. 1:6 E. 1:1

18. Berikut ini adalah profil energi reaksi A B

Nilai yang akan berubah bila ditambahkan katalis adalah:

A. Hanya I

B. Hanya II

C. Hanya III

D. Hanya II dan III

E. I , II dan III

19. Reaksi berikut ini:

2HgCl2 + [C2O4-2] 2Cl- + 2CO2 + Hg2Cl2

Untuk menentukan laju awal reaksi, reaksi dilakukan dengan menggunakan variasi konsentrasi dua pereaksi. Hasilnya diperoleh seperti data pada tabel berikut ini:

Percobaan [HgCl2] M [C2O4-2] M Laju awal (M/det)

1 0,05 0,15 8,75 x 10-6

2 0,05 0,30 3,25 x 10-5

3 0,10 0,15 1,75 x 10-5

4 0,10 0,30 7,00 x 10-5

OSP2016

Persamaan laju awal reaksi tersebut adalah:

A. Laju =r = k[HgCl2] [C2O4-2]

B. Laju =r = k[HgCl2]2 [C2O4

-2]2

C. Laju =r = k[HgCl2] [C2O4-2]2

D. Laju =r = k[HgCl2]2 [C2O4

-2]

E. Laju =r = k[HgCl2] [C2O4-2]4

20. Perhatikan diagram sel elektrokimia berikut ini.

Bila anda mengamati reaksi didalam sel tersebut berlangsung, ternyata elektroda timah putih (Sn) nampak semakin kecil sedangkan elektroda perak (Ag) terbentuk endapan (deposit). Pernyataan yang benar adalah:

A. Elektroda perak adalah katoda dan elektroda timah putih adalah anoda.

B. Elektron mengalir dari elektroda perak ke elektroda timah putih.

C. Ion nitrat mengalir melalui jembatan garam ke larutan perak nitrat

D. Setengah reaksi yang terjadi di elektroda timah putih adalah Sn+4 + 2e- Sn+2

E. Elektroda perak adalah anoda dan elektroda timah putih adalah katoda

21. Perhatikan sel volta dengan notasi berikut ini:

Pb │ Pb(NO3)2 (1,0 M) || AgNO3 (1,0 M) │Ag

Bila sel tersebut bekerja, massa lempeng Ag semakin berat dan konsentrasi ion Ag+

dalam larutan disekeliling lempeng Ag semakin menurun, sedangkan lempengan Pb

massanya semakin berkurang dan konsentrasi ion Pb+2 dalam larutan disekeliling

lempeng Pb naik. Dari pernyatan berikut, manakah yang menyatakan reaksi pada

elektroda negatif dari sel tersebut diatas?

A. Pb+2 + 2 e- Pb

B. Pb Pb+2 + 2 e-

C. Ag+ + e- Ag

D. Ag Ag+ + e-

E. Jawaban A, B, C dan D salah semua.

22. Reaksi reaksi berikut ini, manakah yang entropi sistemnya meningkat:

A. Ag+ + Cl-(aq) AgCl(s)

B. C(s) + O2(g) 2 CO

C. H2(g) + Cl2(g) 2HCl(g)

D. N2(g) + 2H2(g) 2NH3(g)

E. H2O(l) H2O(s)

OSP2016

23. Berikut ini diberikan tabel data termodinamika:

Senyawa Hf (kJ/mol) So (J/mol.K)

PCl3 (g) -288,07 311,7

PCl3 (l) -319,6 217

Berdasarkan data tersebut diatas, penguapan PCl3(l) adalah:

A. Tidak spontan pada temperatur rendah, dan spontan pada temperatur tinggi

B. Spontan pada temperatur rendah, dan non-spontan pada temperatur tinggi

C. Spontan pada semua temperatur

D. Non-spontan pada semua temperatur

E. Tidak cukup informasi untuk menarik kesimpulan

24. Nama dari senyawa yang diilustrasikan berikut ini:

adalah:

A. disasetamida B. formil asetamida C. dimetil asetat D. N,N-dimetillformamida E. dimetilamine

25. Hubungan antara kedua struktur berikut ini adalah:

A. Isomer struktur B. Isomer geometri C. Struktur konformasi. D. Struktur identik. E. Isomer optik

26. Alkohol yang bila dioksidasi akan menghasilkan keton adalah:

A. 1-propanol B. metanol C. 2-metil-2-propanol D. 2-propanol E. Semuanya membentuk keton bila dioksidasi

OSP2016

27. Manakah yang dengan etuna akan menghasilkan CH2Br-CHBrCl?

A. HCl, kemudian HBr B. HCl, kemudian Br2 C. Cl2, kemudian HBr D. Cl2, kemudian Br2 E. H2, kemudian Br2

28. Tentukan produk utama yang dihasilkan dari reaksi adisi antara satu equivalen HCl

dengan 1-fenil-1,3-butadiena

Jawab: E

29. Tentukan ke posisi nomor berapakah gugus nitro (NO2) akan masuk, jika senyawa 1-hidroksi naftalen (1-naftol) dinitrasi dengan reagen [HNO3, H2SO4] seperti pada persamaan reaksi berikut:

maka gugus nitro akan menempati posisi:

A. 3 dan 6 B. 3 dan 4 C. 6 dan 8 D. 7 dan 5 E. 2 dan 4

CH

CH

CH

CH2

HCl?

1-fenil-1,3-butadiena

CHC C

HCH2

H

HCl

C CH

CH

CH2

H

HCl

3-kloro-4-fenil-1-butena 1-kloro-4-fenil-2-butena

HC

H2C C

HCH2

Cl

4-kloro-4-fenil-1-butena

C CH

CH

CH3

H

Cl

CH

CH

HC CH3

Cl

3-kloro-1-fenil-1-butena1-kloro-1-fenil-2-butena

( A ). ( B )( C )

( D ) ( E )

OH

+ HNO3

H2SO4, 0o

1-Naphtol

OH

1 2

3

45

6

7

8

Nitro Naphtol

OSP2016

30. Sifat kebasaan turunan ammonia dipengaruhi oleh adanya substituent dan struktur molekulnya, maka urutan kebasaan mulai dari yang paling basa sampai yang kurang basa dari senyawa berikut di bawah ini adalah:

A. II > III > I > IV B. II > IV > III > I C. I > II > III > IV D. I > III > IV > II E. IV > II > I > III

NN

NH2

NO2

NH2H

I II III IV

OSP2016

B. Essay

Soal 1. Gas dalam Tambang Batu Bara (22 poin)

Di suatu tambang batu bara, sebanyak 100 cm3 sampel gas diambil dari bongkahan batuan.

Sebanyak 10 cm3 dari sampel tersebut dilakukan analisis spektrometri yang hasilnya

menunjukkan bahwa sampel tersebut mengandung gas CO2, O2, CO, CH4, H2, dan N2.

Untuk menetukan persen komposisi campuran gas, dilakukan percobaan sebagai berikut:

i) Sebanyak 90 cm3 sampel gas dialirkan ke dalam larutan KOH.

ii) Sebanyak 82 cm3 gas yang tersisa kemudian dilewatkan ke dalam larutan benzen-

1,2,3-triol (C6H6O3, larutan ini mengandung medium basa), yang hanya bereaksi

dengan oksigen.

iii) Sebanyak 76 cm3 gas yang tersisa kemudian dilewatkan ke dalam larutan tembaga(I)

amin-klorida (%(Cu) = 47,7) yang telah dijenuhkan oleh larutan ammonia, dimana

larutan tersebut mengikat semua oksida netral.

iv) Dari 64 cm3 campuran gas yang tersisa, sebanyak 18 cm3 sampel gas dicampurkan

dengan 62 cm3 udara. Setelah pembakaran sempurna campuran gas tersebut dan

kondensasi air, volume campuran gas berkurang sebanyak 9,0 cm3. Selama

pembakaran campuran gas tersebut dihasilkan 3,0 cm3 gas CO2.

Diketahui semua volume gas berada dalam kondisi normal (tekanan 1 atmosfer).

a. Tuliskan persamaan reaksi pada tahap i) dan iv). (@ 2 poin)

b. Gambarkan struktur benzen-1,2,3-triol. (2 poin)

c. Tentukan rumus molekul senyawa kompleks tembaga yang terbentuk pada tahap iii) (%(Cu) = 35,7). (6 poin)

d. Tentukan komposisi (dalam % volume) gas-gas yang terdapat dalam sampel campuran gas awal. Jelaskan apakah campuran gas tersebut aman untuk dihirup oleh manusia. (10 poin)

Jawab:

a. 2KOH + CO2 = K2CO3 + H2O

CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O

2H2 + O2 = 2H2O

b.

OH

OH

OH

OSP2016

c. Reagen [Cu(NH3)x]Cl.

r

63,55(reagen) 132,9 63,55 17,03 35,45

0,478M x

2x [Cu(NH3)2]Cl

Produk [Cu(NH3)x(CO)y]Cl.

r

63,55(produk) 178,0 63,55 17,03 28,01 35,45

0,357M x y

3x dan 1y .

Rumus molekul senyawa kompleks: [Cu(NH3)3CO]Cl

d. Volume gas CO2, O2, CO:

3 3

2CO 90 82 cm 8 cmV

3

3

8 cm100 8,8

90 cm vol 2% CO = 9

3 3

2O 82 76 cm 6 cmV

3

3

6 cm100 6,6

90 cm vol 2% O = 7

3 3CO 76 64 cm 12 cmV

3

3

12 cm100 13,3

90 cm vol% CO = 13

Volume gas CH4, H2

3

4 2CH CO 3 cmV V 2H O 0V 2N constV

lõpp alg 2 2 4 2 2CO H O CH O HV V V V V V V V

2 2 2O 2 CO 0,5 HV V V

2 2 2 2 22 CO 0,5 H H 2 CO 1,5 HV V V V V V

3 3

2 2H 2 CO :1,5 9 2 3 cm :1,5 2 cmV V V

OSP2016

3

3 3

4 3

64 cmCH , sampel 3 cm 10,7 cm

18 cmV

vol 4% CH = 123

3

10,7 cm100 11,9

90 cm

3

3 3

2 3

64 cmH , proov 2 cm 7,11 cm

18 cmV

vol 2% H = 7,93

3

7,11 cm100

90 cm

3 3

2N 90 8 6 12 10,7 7,11 cm 46,2 cmV

vol 2% N = 513

3

46,2 cm100 51,3

90 cm

Kesimpulan: tidak mungkin bernapas dengan kondisi keberadaan campuran gas

tersebut.

OSP2016

Soal 2. Entalpi pembakaran dalam Kalorimeter Bom. (20 poin)

Penentuan entalpi pembakaran suatu bahan bakar dapat dilakukan menggunakan kalorimeter bom (pada volume tetap). Penentuan entalpi pembakaran metanol (CH3OH) dengan reaksi:

CH3OH(l) + 32

O2(g) CO2(g) + 2H2O(l)

dilakukan sebagai berikut: 1,535 g metanol dimasukkan ke dalam kalorimeter bom berbahan tembaga dengan kapasitas kalorimeter 1,75 kJ.oC-1. Sebanyak 1000 g air ditambahkan ke dalam wadah tempat kalorimeter tersebut. Ketika metanol dibakar sempurna, terjadi kenaikan suhu air sebesar 5,3 oC. Diketahui: kalor jenis air= 4,2 J.g-1. oC-1; ∆Hf

o CO2(g) =

393,5 kJ mol-1 dan ∆Hfo H2O(l) = 285,9 kJ mol1.

a. Hitung kalor reaksi, q, pembakaran metanol (CH3OH) dalam kJ berdasarkan percobaan di atas. (4 poin)

b. Hitung perubahan energi dalam, ∆E, metanol (CH3OH) dalam kJmol-1 berdasarkan percobaan di atas. (4 poin)

c. Hitung entalpi pembakaran, Hc, metanol pada 298 K dalam kJmol-1 berdasarkan percobaan di atas. (4 poin)

d. Hitung entalpi pembentukan standar, H0f, metanol dalam kJmol-1 berdasarkan data

entalpi pembakaran, Hc, metanol pada soal c. (4 poin)

e. Hitung energi ikatan CO (dalam kJ.mol-1) jika data entalpi pembakaran, Hc, metanol (CH3OH) pada fasa gas (lihat persamaan reaksi dibawah) adalah –680 kJ/mol dan

data energi ikatan rata-rata pada tabel di bawah sesuai reaksi berikut: (4 poin)

Ikatan Energi ikatan rata-rata (kJmol-1)

CH 411

CC 350

OH 459

CO 799

OO 494

Solusi:

a. qkalorimeter + qair = - qsistem = Ckalorimeter ∆t + mair sair ∆t= (1,75 kJ.oC1 x 5,3oC) + (1000 g x

4,2 J.g1. oC1 x 5,3oC ) (2 poin) q = 9,275 kJ + 22260 J = (9,275 + 22,26) kJ = 31,54kJ (1 poin)

qsistem = - qv = –31,54kJ (1 poin)

b. Jumlah mol metanol yang dibakar = 1,535 g/32 g/mol = 0,048 mol (2 poin)

OSP2016

∆E = qv/n = –31,54kJ/0,048 mol = –657,08kJ mol-1 (2 poin)

c. H = E + n R T= –657,08 kJ mol-1+ ((–0,5) mol x (0,008314 kJ K-1.mol-1) x 298 K) = –658,32kJ mol-1 Benar = 4 poin, jika salah hitung dikurangi 1 poin

d. Hc = –658,32 kJ mol-1= ΔHfo(CO2(g))+ 2 ΔHf

o (H2O(l))) – (ΔHfo(CH3OH(l))+ 3/2 ΔHf

o (O2(g))) (2 poin) –658,32 kJ mol-1= (393,5+(2(249,8))– (ΔHf

o(CH3OH(l))+ 3/2 (0)) (1 poin)

ΔHfo(CH3OH(l) = ((393,5+(2(249,8)) + 658,32) kJ/mol = 234,78kJ mol-1 (1 poin)

e. Hc = ((3DC-H+ DC-O + DO-H) + 3/2DO=O) – (2DC=O + 4DO-H) (2 poin) –658,32 kJ mol-1 = (3(411)+ DC-O + 459 + 3/2(494)) – (2(799) + 4(459)) (1 poin)

DC-O = –658,32 – 1233 – 459 – 741 + 1598 + 1836 = 342,68 kJ mol-1 (1 poin)

OSP2016

Soal 3. pH larutan asam organik (37 poin)

Diketahui data yang berhubungan dengan tiga asam karboksilat pada tabel berikut:

Nama Asam Rumus Molekul Tetapan disosiasi asam, Ka

Asam metanoat HCO2H 1,6 x 10-4

Asam kloroetanoat CH2ClCO2H 1,3 x 10-3

Asam propanoat CH3CH2CO2H 1,3 x 10-5

Gunakan data pada tabel tersebut untuk menjawab soal-soal berikut:

a. Gambarkan struktur ketiga asam karboksilat pada tabel di atas! (3 poin)

b. Urutkan keasaman dari ketiga asam karboksilat tersebut, mulai dari yang paling asam. (2 poin)

c. Tuliskan persamaan reaksi disosiasi asam kloroetanoat dan tuliskan ungkapan tetapan kesetimbangan disosiasi asam Ka untuk asam kloroetanoat tersebut. (3 poin)

d. Tentukan pH dalam larutan asam propanoat 0,05 M dan dalam larutan NaOH 0,05 M. (4 poin)

e. Tentukan pH larutan ketika 10 mL larutan NaOH 0,05 M ditambahkan ke dalam 25 mL larutan asam propanoat 0,05 M. (3 poin)

f. Tentukan pH larutan ketika 25 mL larutan NaOH 0,05 M ditambahkan ke dalam 25 mL larutan asam propanoat 0,05 M. (3 poin)

g. Tentukan pH larutan ketika 25 mL larutan NaOH 0,05 M ditambahkan ke dalam 40 mL larutan asam propanoat 0,05 M. (3 poin)

h. Gambarkan sketsa kurva titrasi larutan asam propanoat 0,05 M dalam soal (b-e) yang dititrasi oleh larutan NaOH 0,05 M! (4 poin)

i. Berikut adalah nama dan trayek pH indikator titrasi asam-basa. Di antara indikator-indikator tersebut, tuliskan indikator yang paling sesuai untuk titrasi pada soal (b-f) di atas! (2 poin)

Nama Indikator Trayek pH

Bromofenol biru 2,8 – 4,6

Bromotimol biru 6,0 – 7,6

Fenolftalein 8,2 – 10,0

j. Asam metanoat bereaksi dengan natrium karbonat akan melepaskan gas karbon dioksida. Tuliskan persamaan reaksi yang setara untuk reaksi tersebut! (2 poin)

k. Tuliskan produk reaksi antara asam metanoat dengan ammonia. Gambarkan struktur produk senyawa organik yang terbentuk beserta nama IUPAC (4 poin)

l. Tuliskan reaksi antara asam kloroetanoat bereaksi dengan metanol. Gambarkan struktur produk senyawa organik yang terbentuk beserta nama IUPAC. (4 poin)

OSP2016

Jawab:

a.

b. CH2ClCO2H > HCO2H > CH3CH2CO2H

c. CH2ClCO2H(aq) + H2O(l) ⇌ CH2ClCO2 (aq) +H3O+(aq) atau

CH2ClCO2H(aq) ⇌ CH2ClCO2 (aq) +H+(aq)

+ +2 2 3

a a

2 2 2 2

ClCH CO H ClCH CO H OK = atau K =

ClCH CO H ClCH CO H

d. pH asam kloroasetat 0,05 M = 3,09 →

-5

2 2

-4

1,3 x 10 0,05

8,06x10

pH=-log 3,09

aH K ClCH CO H

H

pH NaOH 0,05 M = 12,7 →

[OH-] = 5 x 10-2 → pH = 14 – pOH = 12,7.

e.

5

1,25 / 353,25 10

0,50 / 35

log 4,49

x

pH

+3 2

a

3 2 2

-5

a 3 2 2+

3 2

+

CH CH CO HK =

CH CH CO H

1,3 x 10K CH CH CO HH

CH CH CO

H

f.

214

6

10

1,25 / 50

1,25 / 50 4,38 10

14 14 5,36 8,64

x

pH pOH

- -3 2 2w

b -5-a 3 2 2

- -10

CH CH CO H OH OHKK =

K 1,3 x 10CH CH CO

OH 7,69 x 10

g. Kelebihan NaOH setelah titrasi = (0,05 M x 40 mL) – (0,05 M x 25 mL) = 0,75 mmol.

[OH-] = 0,75 mmol/65 mL = 0,0115 M, maka pH = 14 – pOH = 14 – 1,94 = 12,06.

OSP2016

h.

i. Indikator yang paling sesuai untuk titrasi asam propanoat oleh larutan NaOH adalah fenolftalein karena trayek pH-nya meliputi daerah titik ekivalensi titrasi tersebut yaitu pada pH 8,64.

j. 2HCO2H(aq) + Na2CO3(aq) → 2HCO2Na(aq) + H2O(l) + CO2(g)

k. Reaksi:

NH3 + HC-COOH HCO2-NH4 +H2O

Atau

NH3 + HC-COOHNH2CHO

l. Reaksi: CH3OH + ClCH2COOH -ClCH2COOCH3 + H2O

OSP2016

Soal 4. Turbin proton dalam bakteri (12 poin)

Suatu turbin proton, yaitu motor molekul yang merupakan tenaga penggerak beberapa jenis bakteri yang dijalankan oleh aliran ion H+

yang dilepaskan. Turbin proton menghasilkan energi sebesar 20 kJ per 1 mol proton kepada suatu sel bakteri dalam kondisi fisiologisnya.

a. Sebanyak 109 unit koloni bakteri hidup dalam saluran pencernaan manusia. Hitung energi yang dihasilkan dari gerakan koloni bakteri tersebut selama satu menit jika setiap bakteri melepaskan 107 proton selama kurun waktu tersebut ( 1 menit). (2 poin)

b. Hitung perubahan pH jika semua proton yang dilepaskan sama-sama terdispersi dalam volume tubuh manusia (70 dm3) dengan asumsi pH awal = 7 dan sistem buffer tidak berfungsi. (5 poin)

c. Jika manusia dapat mengubah energi turbin proton menjadi kerja, berapa menit lamanya lampu bohlam 100 W akan menyala jika menggunakan 1 dm3 asam sulfat pekat (17,5 M) sebagai bahan bakarnya? (1 J = 1 W.1s) (5 poin)

Jawab:

a. 7

923

1mol 10 20000 J10 bakteri

1m 1mol6,02×10 bakteri enit 4Q 3 10 J/menit

b. + 9 7 -723 3

71mol 1c(H ) 10 bakteri 10 10 M 1,002 10 M

6,02×10 bakteri 70 dm

M10002,1 7 310ΔpH 7)10002,1log( 7

c. 3

3

2 17.5 20000 1 1 menit1

1 1 1 100 60

mol J sdm

dm mol J s t 120 menit

OSP2016

Soal 5. Sel Galvani (13 poin)

Berikut ini adalah diagram sel Volta pada 25oC dan tekanan 1 atm: Bila sel volta tersebut bekerja, paladium bertindak sebagai kutub positif (+), dengan potensial yang dihasilkan sebesar +0,609 V.

Bila diketahui potensial reduksi: Cu+2 + 2e- Cu E°= +0,340 V

Maka:

a. Tuliskan setengah reaksi pada anoda dan katoda (reduksi), serta reaksi redoks nya (3 poin) Jawab:

Pd = kutub (+), maka elektroda Pd adalah katoda dan Cu adalah anoda

Anoda: Cu Cu+2 + 2e-

Katoda : Pd+2 + 2e-

Pd ----------------------------------------- +

Cu + Pd+2 Cu+2 + Pd

b. Hitung potensial reduksi dari Pd+2 (2 poin)

Jawab:

Eosel = Eo

katoda-Eo

anoda= Eo Pd2+,Pd -EoCu2+,Cu+

+0,609 V = Eo Pd+2 Pd – 0,340 V Eo Pd+2 Pd = +0,609 V + 0,340 V = +0,949 V

c. Hitung nilai tetapan kesetimbangan (Keq) reaksi tersebut. (5 poin)

Jawab:

Nerst: Kesetimbangan: Esel = 0

Keq = e47,44 = 4 x 1020

OSP2016

d. Hitung nilai energi bebas Gibbs (G) reaksi tersebut (3 poin)

Jawab:

G = - nFE

G = - 2 x 96500 x 0,609 = 117537 j = 117,537 kJ

OSP2016

H3C C CH3

O

H C H

O

C C H

OO

H3C CH2C C

O

H

O

H

Aseton Formaldehida Pyruvaldehida Malonaldehida

Soal 6 Daun herbal dan kandungannya (28 poin)

Senyawa hidrokarbon β-Osimena yang terkandung dalam daun herbal, misalnya daun kemangi (Ocinum Bassilum;Ferina Citratum), mempunyai aroma dan cita rasa yang menarik.

Senyawa ini mempunyai rumus molekul C10H16 dan mengabsorpsi pada daerah UV dengan λmax= 232 nm. Dengan menggunakan katalis Pd, hidrogenasi senyawa β-Osimena menghasilkan 2,6-dimetiloktana. Ozonolisis β-Osimena, diikuti dengan Zn dan asam asetat dapat menghasilkan empat fragmen yang terdiri dari : aseton, formaldehida, pyruvalaldehida dan malonaldehida

Isomer dari β-Osimena adalah Myrsena yang banyak diperoleh dari daun Salam. Senyawa mirsena mempunyai λmax= 226 nm, dan jika diozonolisis menghasilkan formaldehida, aseton dan 2-oksopentanadial dengan struktur berikut: .

a. Tentukan ada berapa ikatan rangkap dua yang terdapat pada kedua senyawa β-Osimena dan Myrsena (4 poin)

b. Jelaskan apakah kedua senyawa tersebut ikatan rangkapnya terkonyugasi atau terisolasi ? (4 poin)

c. Tentukan dan gambarkan struktur β-Osimena dan Myrsena (12 poin)

d. Tunjukkan reaksi-reaksinya dan produk reaksinya yang berhubungan dengan reaksi-reaksi dalam rangka menentukan struktur kedua senyawa tersebut (pada soal c). (8 poin)

Jawab:

a. Rumus jenuh dari kedua senyawa C10H16 adalah C10H22 sehingga keduanya mempunyai 3 derajat ketidak jenuhan ( tiga ikatan rangkap dua ).

b. Keduanya mengabsorbsi pada daerah UV sehingga keduanya mempunyai ikatan rangkap yang terkonyugasi.

H2C C C

H2C

O

H

2-oksopentanadial

O

C

O

H

OSP2016

c. Kerangka karbon kedua senyawa ditentukan oleh hidrogenasi dengan Pd, kerangkanya adalah sebagai berikut:

d. Reaksi-reaksi dan produk reaksinya

Semoga Berhasil

CH2

CH

CH2

H2C

CH2

CH

H3C

CH3

CH3 CH3

2,6-Dimetiloktana

H

C

H

O CC

H

O O

CH3

Formaldehida Pyruvaldehida

C

HC

CH2

HC

C

HC

H2C

CH3

2,6-Dimetiloktana

CH3

C CH3OCH2C CO

H

O

H

AsetonMalonaldehida

+ + +

CH3

CH

H2C

CH2

H2C

CH

H2C

H3C

CH3

CH3CH3

CH3

Ozonolisis

1. O3

2. Zn, H3O+

H2/Pd

beta-Osimena

H

C

H

OH2CCC

H2CO

H

Formaldehida 2-oksopentanadial

O

C O

H

C

HC

CH2

H2C

C

HC

H2C

CH3

2,6-Dimetiloktana

CH3

C CH3O

Aseton

+ +

CH3

CH

H2C

CH2

H2C

CH

H2C

H3C

CH3

CH3CH3

CH2

Ozonolisis

1. O3

2. Zn, H3O+

H2/Pd

Myrsena

2

Bidang Kimia - Olimpiade Direktorat Pembinaan SMAolimpiade.psma.kemdikbud.go.id/index/SOAL/SOAL...

Documents

Transcript of Bidang Kimia - Olimpiade Direktorat Pembinaan SMAolimpiade.psma.kemdikbud.go.id/index/SOAL/SOAL...