Hak Cipta Dilindungi Undang-undang
OLIMPIADE SAINS NASIONAL 2015 Tingkat Provinsi
Bidang Kimia Ujian Teori Waktu: 180 menit
Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Direktorat Jenderal Pendidikan Menengah Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Atas
2015
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 = 110 poin TOTAL Poin =
200 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
ii
Tetapan dan rumus berguna 23
Tetapan (bilangan) Avogadro
–1
NA = 6.022∙10 partikel.mol -1
-1
7
-1
-1
-1
-1
R = 8,314 J.K .mol = 8,314 x10 erg. Mol .K Tetapan gas universal, R
-1
-1
= 1,987 cal.mol .K = 0,082054 L.atm.mol .K 2
2
1 Pa = 1 N/m = 1 kg/(m.s ) 1 atm. = 760 mmHg = 760 torr Tekanan gas
= 101325Pa = 1,01325 bar 5
1 bar = 10 Pa 1 mol gas (STP)
22,4 L
Persamaan gas Ideal
PV = nRT
Tekanan Osmosa pada larutan oC Tetapan Kesetimbangan air (Kw) pada 25 Konstanta kesetimbangan dan tekanan parsial gas
= M RT -14 Kw = 1,0x10 Kp = Kc(RT)
Temperatur dan konstanta kesetimbangan Hubungan tetapan kesetimbangan dan energi Gibbs Energi Gibbs pada temperatur konstan Kerja maksimum, w Isotherm reaksi kimia Potensial sel dan energi Gibbs Konstanta Faraday Muatan elektron Ampere (A) dan Coulomb (C)
o
∆n
ln = ܭ
G = -RT ln K
− ∆ ܪ 1 ൬ ൰+ ݇ܽݐ݊ܽݐݏ݊ ܴ ܶ
G H T S
w = nRT G = G + RT∙ln Q o o G = - nFE F = 96500 C/mol elektron -19 1,6022 x 10 C A = C/det
Reaksi orde pertama: AB
Reaksi orde kedua: AB
Tetapan laju dan temperatur
OSP-2015
ࡱࢇ ൬ ൰ = ( − ) ࡾ ࢀ ࢀ
iii
OSP-2015
iv
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
2
A
B
C
D
E
17
A
B
C
D
E
3
A
B
C
D
E
18
A
B
C
D
E
4
A
B
C
D
E
19
A
B
C
D
E
5
A
B
C
D
E
20
A
B
C
D
E
6
A
B
C
D
E
21
A
B
C
D
E
7
A
B
C
D
E
22
A
B
C
D
E
8
A
B
C
D
E
23
A
B
C
D
E
9
A
B
C
D
E
24
A
B
C
D
E
10
A
B
C
D
E
25
A
B
C
D
E
11
A
B
C
D
E
26
A
B
C
D
E
12
A
B
C
D
E
27
A
B
C
D
E
13
A
B
C
D
E
28
A
B
C
D
E
14
A
B
C
D
E
29
A
B
C
D
E
15
A
B
C
D
E
30
A
B
C
D
E
OSP-2015
5
I.
Jawablah pertanyaan berikut dengan tepat
1.
Bila Cu(CN)2 dipanaskan, dihasilkan C2N2(sianogen) dan CuCN. Berapa massa Cu(CN)2 dibutuhkan untuk membuat C2N2 sebanyak 5,00 g? (Mr Cu(CN)2 = 115,6; C2N2 = 52,04) A. 20,2 g B. 22,2 g C. 24,2 g D. 26,4 g E. 28,6 g
2.
Bila persen hasil reaksi: 3 NO2(g) + H2O(l) → 2 HNO3(aq) + NO(g) adalah 75,0%, dan dalam reaksi tersebut dikonsumsi sebanyak 45,0 g gas NO 2 , berapa gram gram asam nitrat, HNO3(aq), yang dihasilkan? A. 22,5 g B. 30,8 g C. 41,1 g D. 54.8 g E. 69,3 g
3.
Suatu pil sakit kepala mengandung 200 mg ibuprofen (C13H18O2; 206 g/mol) diminum dengan 0,5 L air oleh siswa yang perutnya kosong. Bila semua pil tersebut larut, berapakah molalitas larutan yang terbentuk dalam perut siswa tersebut? A. 2,3 x 10-3 m B. 4,1 x 10-3 m C. 9,7 x 10-4 m D. 1,9 x 10-3 m E. 1,7 x 10-2 m
4.
Pada tekanan 50 kPa dan 127C , sebanyak 100 cm3 gas pada mempunyai massa 0,120 g. Berapa massa molekular relatif gas ini? A. 1,2 B. 25 C. 80 D. 120 E. 160
5.
Susunlah bagaimana urutan kelarutan zat berikut ini didalam air: KCl, CH3CH2COOH, CH3CH2CH3, CH3CH2CH2OH, dan CH3C-O-CH3 A. KCl < CH3CH2COOH < CH3CH2CH3 < CH3CH2CH2OH < CH3C-O-CH3 B. KCl < CH3CH2CH2OH < CH3CH2CH3 < CH3CH2COOH < CH3C-O-CH3 C. CH3CH2CH3 < KCl < CH3C-O-CH3 < CH3CH2CH2OH < CH3CH2COOH D. CH3CH2COOH < CH3CH2CH2OH < CH3C-O-CH3 < CH3CH2CH3 < KCl E. CH3CH2CH3 < CH3C-O-CH3 < CH3CH2CH2OH < CH3CH2COOH < KCl
OSP-2015
6
6.
Suatu zat padat padat mempunyai titik leleh yang tajam dan jelas di atas 100°C. Zat padat tersebut tidak dapat menghantar listrik bahkan dalam keadaan lelehan, dan larut dalam pelarut hidrokarbon. Apakah struktur yang paling mirip mengenai zat padat tersebut? A. B. C. D. E.
Kristal atomik Kristal ionik Kristal molekular raksasa Kristal molekular Logam.
7.
Suatu sampel dari senyawa X, bila dipanaskan dengan larutan natrium hidroksida akan menghasilkan gas A. Bila X dipanaskan asam sulfat pekat, akan dihasilkan gas B. Bila gas A dan B direaksikan, maka akan dihasilkan kembali senyawa X. Berikut ini, manakah yang merupakan senyawa X? A. CH3CO2C2H5 B. NH2CH2CO2CH3 C. NH4Cl D. NH4I E. (NH4)2SO4.
8.
Pernyataan manakah yang dapat menjelaskan bahwa endapan magnesium hidroksida dapat larut dalam larutan aqua NH4Cl, tetapi tidak larut dalam larutan aqua NaCl? A. Dalam air, larutan NH4Cl menghasilkan NH4OH, dan ion OH- yang terbentuk kemudian memberikan efek ion sejenis. B. Ion NH4+ dalam larutan NH4Cl akan menurunkan nilai hasil kali kelarutan Mg(OH)2. C. Larutan garam NH4Cl kurang berdissosiasi sempurna dibandingkan larutan NaCl. D. Ion Na+ dan ion Mg2+ adalah isoelektronik (mempunyai jumlah elektron sama). E. Ion NH4+ dalam air akan menghasilkan sejumlah H3O+
9.
Alanine, H2NCH(CH3)CO2H, adalah suatu asam amino dengan nilai Ka= 4,5x 10-3 dan Kb =7,4 x 10-5. Didalam air, spesi manakah yang yang mempunyai konsntrasi paling tinggi pada pH 7? A. H2NCH(CH3)CO2H B. +H3NCH(CH3)CO2H C. H2NCH(CH3)CO2– D. +H3NCH(CH3)CO2– E. Semua jawaban, A, B, C dan D benar
OSP-2015
7
10. Pada molekul berikut ini,
ada berapa banyak atom carbon yang mempunyai hibridisasi sp2 A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 E. 4. 11. Perhatikanlah reaksi pembentukan glukosa (C6H12O6) berikut ini: CO2(g) + 2C2H5OH(l) + energi panas C6H12O6(aq) Berikut ini, manakah pernyataan yang benar mengenai persen hasil C6H12O6? A. Persen hasil C6H12O6 bertambah besar jika tekanan parsial CO2 diturunkan. B. Persen hasil C6H12O6 naik dua kali jika tekanan parsial CO2 diduakalikan C. Persen hasil C6H12O6 bertambah besar jika jika suhu dinaikkan D. Persen hasil C6H12O6 berkurang jika suhu diturunkan E. Persen hasil C6H12O6 berkurang jika bila tekanan total sistem reaksi dinaikkan 12. Di dalam reaksi kimia perubahan senyawa X menjadi senyawa Z, melalui mekanismenya ditemukan bahwa langkah reaksi berlangsung melalui pembentukan senyawa Y, yang dapat diisolasi. Tahap yang dilalui adalah: X Y , H = positif Y Z , H = negatif. Berdasarkan informasi tersebut, manakah profil reaksi yang sesuai dengan data ini?
Jwb.: A.
OSP-2015
8
13. Perhatikan reaksi gas pencemar NO2 dan ozon berikut ini: 2NO2(g) + O3(g) N2O5(g) + O2(g) Reaksi tersebut diamati lajunya dan diperoleh data berikut ini: Percobaan NO2(g), M O3(g), M Laju awal, Ms-1 1 0,0015 0,0025 4,8 x 10-8 2 0,0022 0,0025 7,2 x 10-8 3 0,0022 0,0050 1,4 x 10-7 Dari percobaan tersebut, manakah pernyataan yang benar mengenai hukum laju reaksinya (r): A. r = k[NO2]2 [O3] B. r = k[NO2] [O3]2 C. r = k[NO2] [O3] D. r = k[NO2] E. r = k [O3] 14. Reaksi berikut ini, 3ClO-(aq) ClO3-(aq) + 2Cl-(aq) telah diusulkan berlangsung melaui mekanisme berikut ini: ClO-(aq) + ClO-(aq)→ ClO2-(aq) + Cl-(aq) (lambat) ClO2-(aq) + ClO+(aq) → ClO3-(aq) + Cl-(aq) (cepat) Hukum laju manakah yang konsisten dengan mekanisme ini? A. laju = k[ClO-]2 B. laju = k[ClO-] C. laju = k[ClO2-][ClO-] D. laju = k[Cl-][ClO-]2 E. laju = k[ClO3-][Cl-] F. Hukum laju harus ditetentukan secara eksperimen, bukan dari stoikiometri.
15. Kesetimbangan berikut terjadi dalam campuran asam nitrat pekat dan asam sulfat pekat. HNO3 + 2H2SO4 NO2+ + 2HSO4- + H3O+. Pernyataan manakah tentang kesetimbangan ini yang benar ? A. Penambahan H2O akan mengurangi konsentrasi NO2+. B. HNO3 dan NO2+ adalah pasangan asam-basa konjugasi. C. Asam nitrat bertindak sebagai suatu oksidator. D. Asam sulfat bertindak sebagai dehidratator. E. Asam sulfat bertindak sebagai suatu basa.
16. Konstanta kesetimbangan reaksi berikut ini masing masing adalah K1, K2, dan K3. HNO2(aq) + H2O(l) NO2−(aq) + H3O+(aq) K1 2 H2O(l) H3O+(aq) + OH−(aq) K2 NH3(aq) + H2O(I) NH4+(aq) + OH−(aq) K3 Bagaimana konstanta kesetimbangan untuk reaksi dibawah ini? HNO2(aq) + NH3(aq) NO2−(aq) + NH4+(aq)
OSP-2015
9
A. B. C. D. E.
K1 – K2 + K3 K1 K3 K1 K3 / K2 K1 K2 K3 K2 / (K1 K3)
17. Setengah reaksi yang terjadi di anoda pada reaksi setara dibawah ini: 3MnO4- (aq) + 24H+ (aq) + 5Fe (s) → 3Mn2+ (aq) + 5Fe3+ (aq) + 12H2O (l) adalah: A. B. C. D. E.
2MnO4- (aq) + 12H+ (aq) + 6e- → 2Mn2+ (aq) + 3H2O (l) MnO4- (aq) + 8H+ (aq) + 5e- → Mn2+ (aq) + 4H2O (l) Fe (s) → Fe3+(aq) + 3eFe2+ (aq) → Fe3+ (aq) + eFe (s) → Fe2+ (aq) + 2e-
18. Perhatikan sel volta berikut ini :
Cu2+ (aq) + 2 e- Cu (s) E° = 0,340 V Berapakah potensial sel volta ini, Esel ? A. B. C. D. E.
+0,0296 -0,0370 V +0,0592 V -0,399 V 0V
19. Bagaimana bentuk geometri, bilangan oksidasi, bilangan koordinasi tembaga, untuk ion kompleks, [Cu(NH3)4(OH2)2]2+? A. tetrahedral ; +2 ; 6 B. square planar ; -2 ;4 C. octahedral ; +2 ;6 D. linear ; +3; 2 E. trigonal planar ; +1; 4
OSP-2015
10
20. Mengenai garam kompleks [Co(NH3)5Cl]Cl2, manakah pernyataan yang tidak tepat : A. Larut dalam air B. Dapat menghantarkan listrik. C. Larutan 1 mol [Co(NH3)5Cl]Cl2 menghasilkan 1 mol kation dan 3 mol anion. D. Dalam air, kation kompleks yang terbentuk adalah [Co(NH3)5Cl]+2 E. Mengandung ligand NH3 dan Cl . 21. Berikut ini adalah asam asam karboksilat I. CHF2CH2CH2CO2H II. CH3CF2CH2CO2H III. CH3CH2CF2CO2H IV. CH3CH2CH2CO2H Dari keempat asam karboksilat tersebut, tunjukkan urutan dari yang paling asam hingga menurun keasamannya. A. B. C. D. E.
kenaikan keasaman, mulai
I > II > III > IV I > IV > III > II III > II > I > IV III> IV > I > II IV > I > II > III
22. Dari senyawa berikut ini, manakah yang sesuai dengan aturan Huckle ? H C
Naftalen
N H Pyrol
Sikloheptatriena
N Piridin
CH2
Styrena
A. Naftalen bukan senyawa monosiklik, oleh karena itu bukan suatu senyawa aromatik B. Piroll bukan senyawa hidrokarbon, dan bukan termasuk senyawa aromatik C. Sikloheptatriena bukan senyawa konyugasi sempurna, yang bukan senyawa aromatik D. Piridin basa lemah, dan juga bukan senyawa aromatik E. Stirena mempunyai 8 π electron, dan juga bukan senyawa aromatik
OSP-2015
11
23. Dalam reaksi adisi berikut ini,
Yang merupakan produk utamanya adalah:
Jawab: ( A ) Reaksi adisi Markovnikov 24. Senyawa 2-bromobutana jika direaksikan dengan methanol, seperti pada persamaan reaksi di bawah ini, akan menghasilkan produk utamanya adalah?
produk utama yang dihasilkan adalah:
OSP-2015
12
Jawab: ( B ). Reaksi SN-2 25. Tentukan urutan berdasarkan kenaikan reaktifitas, pada reaksi dehidrasi dalam suasana asam senyawa alkohol di bawah ini . OH H3C
H3C
A. B. C. D. E.
H3C
CH CH
CH3
H3C
CH3
OH H3C
C C H2
I
CH3
II
OH
CH C H2
C H2
III
I < II < III I < III < II II < III < I III < I < II III < II < I
Jawab: ( D ) Dehidrasi melallui intermediet karbokation, karbo kation 3o > 2o > 1o 26. Senyawa manakah dari A) sampai dengan E) yang berada dalam kesetimbangan dengan siklopentanon dan HCN ? O
HCN
?
Jawab: ( D ). Reaksi diatas merupakan reaksi adisi nukloefilik senyawa karbonil ( aldehid atau keton ).
OSP-2015
13
27. Perhatikan rangkaian reaksi berikut ini: O
O
C
C
H3C
H2 C
C H2
O
1. NaOCH2CH3, etanol
CH3
2.
KOH, H2O panas
H3O+ panas
CH2Cl
Manakah dari kelima senyawa di bawah ini yang merupakan produk dari rangkaian reaksi di atas?
Jawab : ( E ).
28. Persaman reaksi berikut ini adalah perubahan dari suatu alkena menjadi alkohol: H2 C H3C
CH2
H2 C
pereaksi ?
C H
H3C
H2 C C H2
OH
Pereaksi yang dipakai untuk reaksi perubahan tersebut adalah? A. B. C. D. E.
KOH BH3/THF kemudian H2O2, NaOH Hg(O2CCH3)2/ H2O lalu NaBH4 H2O , H2SO4 H2O, OH-
Jawab : ( B ). Reaksi dengan BH3 merupakan reaksi anti Markovnikov.
OSP-2015
14
29. Tentukan produk dari reaksi Wittiq di bawah ini O
(C 6 H 5 ) 3 P
C H C H 2C 6H 5
+
H 3C
H C C H2
C
H
C H
Jawab: ( E )
30. Produk utama dari reaksi dibawah ini adalah:
NH2
NaNO2, H2SO4 H2O, OoC
CuCN
Br
A. B. C. D. E.
p-Cyano aniline p-Cyano nitro benzene p-bromo cyano benzene 2-nitro-4-bromo Cyanobenzena 2-cyano-4-bromo anilin
OSP-2015
15
II.Essay 1.
Mineral dan Senyawa Mangan
(20 poin)
Pirolusite adalah suatu suatu mineral mangan dioksida yang berwarna kehitaman atau coklat yang merupalkan sumber utama bijih mangan.
Gambar 1. Padatan mineral Pyrolusite Carl Scheele di tahun 1774 melakukan percobaan dengan menambahkan sejumlah asam sulfat ke dalam mineral pyrolusite, ternyata dia memperoleh suatu gas A yang berupa suatu unsur. Pada temperatur ruang, gas A tersebut tidak berwarna, serta tidak mempunyai bau dan rasa. Pada percobaan berikutnya, kedalam mineral tersebut dia menambahkan larutan asam chlorida, dan menghasil gas B, juga berupa unsur, yang berwarna kuning-kehijauan dengan bau yang kuat dan khas dan gas tersebut akrab bagi kebanyakan zat pemutih di rumah tangga.
a. Tuliskan persamaan reaksi untuk eksperimen Scheele antara mineral pirolusit dengan asam sulfat dan dengan asam chlorida, dan berikanlah nama gas A dan gas B.
(4 poin)
b. Apa jenis reaksi yang terjadi? Jelaskan.
(3 poin)
Kedalam mineral MnO2 ditambahkan campuran larutan BaCl2 dan larutan H2SO4.
c. Tuliskan reaksi yang terjadi dalam campuran tersebut.
(3 poin)
Pirolusit mempunyai struktur tetragonal (Gambar 2)
Gambar 2. Struktur tetragonal Dalam sel unitnya, a = b = 4, 4 Å dan c = 2.9 Å.
d. Hitunglah densitas pirolusite. OSP-2015
(5 poin) 16
Mangan dioksida yang terkandung dalam mineral pirolusit dapat digunakan sebagai sumber untuk pembuatan KMnO4 berdasarkan reaksi: 2 MnO2 + 2 KOH + O2 2 KMnO4 + H2
Untuk membuat KMnO4, kedalam 1 kg bubuk pirolusit ditambahkan sejumlah larutan pekat KOH berlebih dan kemudian dialirkan gas O2 yang juga berlebih. Setelah reaksi berakhir, dan kemudian produk KMnO4 diisolasi, ternyata diperoleh berat 1,185 kg KMnO4 murni. Bila dianggap dalam proses tersebut hanya MnO2 dalam pirolusit yang bereaksi, maka: e. Hitunglah persen berat MnO2 dalam pirolusit. (3 poin) f. Berapa liter volume gas H2 yang dapat dihasilkan reaksi tersebut (volume gas, STP = 22,4 L/mol). (2 poin) Jawab: a. Membentuk gas O2 (gas A) : 2 MnO2(s) + 2 H2SO4(aq) 2 MnSO4 +O2 (g)+ 2 H2O (l) Membentuk gas Cl2 (gas B) : MnO2 + 4 HCl (aq) MnCl2 (aq)+ Cl2 (g) + 2 H2O(l) A = gas oksigen= O2 B = gas klorin = Cl2 b.
Reaksi Reduksi-Oksidasi (redoks) Mn+4 + 2e Mn+2 (reduksi) 2 O-2 O2 + 4e (oksidasi) 2Cl- Cl2 + 2e (oksidasi)
c. BaCl2 (aq) + H2SO4 (aq) BaSO4 (s) + HCl (aq) MnO2 (s) + 4 HCl (aq) MnCl2 + Cl2 + 2 H2O
d.
Jumlah satuan formula = 2
=
=
ଶ·[ெ (ெ )ାଶ·ெ (ை)]/ே ಲ
= 5.1 g/cm3
··
e. 1,185 ݇݃ ܱ݊ ܯܭସ =
=
ଵ,ଵ଼ହ× ଵయ ଵହ଼/
ଶ·[ହସ.ଽସ
ାଶ·ଵ. ]/.ଶଶ· ଵమయ (ସ.ସ·ଵషఴ )మ ·ଶ.ଽ ·ଵషఴ
= 7,5 ݉ ݈
݉ ܱ݊ ܯ݈ଶ = ݉ ܱ݊ ܯܭ݈ସ = 7,5 ݉ =݈7,5 ݉ ×݈87
షభ
݃ = 652,5 ݃ ݉ ݈
652,5 × 100% = 65,25% 1000 ଵ f. ܪݏܽ݃݁ ݉ݑ݈ݒଶ = ଶ × 7,5 ݉ × ݈22,4 = ܮ84 ܮ ݐ݅ݏݑ݈ݎ݅ ݈݉ܽܽܦ: % ܱ݊ ܯଶ =
OSP-2015
17
2.
Medali Emas Hadiah Nobel
(14 poin)
Di tahun 1940 ketika Nazi Jerman menginvasi Denmark, ahli kimia Hungaria George de Hevesy, melarutkan medali emas dari pemegang Hadiah Nobel Max von Laue dan James Franck dalam dalam suatu larutan asam tertentu untuk mencegah penyitaan oleh penguasa Nazi Jerman selama pendudukan Denmark. Dia menempatkan larutan kuning kebiruan tersebut di rak laboratoriumnya di Niels Bohr Institute. Setelah perang selesai, de Hevesy kembali ke laboratorium, dan ternyata larutan tersebut masih berada di raknya. Untuk mendapatkan kembali, emas yang terdapat dalam larutan asam tersebut diendapkannya. Emas yang diperoleh kembali tersebut, diserahkan ke Royal Swedish Academy of Sciences. Nobel Foundation kemudian membuat-ulang Medali Nobel dengan menggunakan emas semula yang asli, dan pada tahun 1952 diserahkan kembali kepada Max von Laue dan James Franck. a. b.
Dalam pelarut apakah George de Hevesy melarutkan medali ini? Berikan komposisi yang eksak! (3 poin) Tuliskan persamaan reaksi untuk proses pelarutan emas dengan pelarut asam yang digunakan. (4 poin)
Emas sebagai salah satu logam paling mulia melarut hanya dalam pelarut ini karena energi pelarutannya yang sangat kuat. c.
Berikan alasan secara kualitatif, mengapa pelarut asam ini yang dipilih. (Tip: E° Au/Au3+ = 1,5 V). (3 poin)
Bia emas dalam larutan kuning kebiruan tersebut diendapkan (direduksi) dengan menggunakan larutan Na2S2O5 segar sebagai sumber ion SO32.
d. Tuliskanlah reaksi pengendapan emas tersebut.
(4 poin)
Jawab: a. Akua Regia (air raja). Komposisi: 3 bagian volume asam hidroklorida pekat dan 1 bagian volume asam nitrat pekat. b. Pembentukan akua regia : HNO3 + 3HCl 2 H2O + NOCl2+ + 2Cl-. Pelarutan emas : 2 Au + 6 Cl- + 2 Cl- 2[AuCl4]-. Au + 3 HNO3 + 4 HCl [AuCl4]−+ 3 [NO2] + [H3O]++ 2 H2O atau Au + HNO3 + 4 HCl [AuCl4]−+ [NO] + [H3O]++ H2O c. Karena logam emas dan aqua regia membentuk ion Au+3 dan dengan Cl- berlebih membentuk ion kompleks yang stabil [AuCl4]-. Au+3 + Cl- [AuCl4]-. Proses pembentukan kompleks ini, [Au3+] menurun/berkurang dan dikarenakan pontensial redoks dari(Au/Au3+). d. Na2S2O5 + H2O 2Na+ + 2 HSO3HSO3- H+ +SO32OSP-2015
18
[AuCl4]- + 3e Au + 4Clx2 22+ SO3 + H2O SO4 + 2H + 2e x3 ---------------------------------------------------------+
2 [AuCl4]- + 3 SO32-- + 3 H2O 2 Au + 8 Cl- + 3 SO42- + 6 H+ 2 [AuCl4]− (aq) + 3 SO2(g) + 6 H2O (l) → 2 Au (s) + 12 H+(aq) + 3 SO4-2 (aq) + 8 Cl−(aq).
OSP-2015
19
3.
Vanadium dan senyawanya
(20 poin)
Logam vanadium mengkristal dengan sel satuan kubus berpusat badan (bcc). Diketahui rapat massa vanadium = 6,11 g/cm3. a. Gambarkan satu sel satuan vanadium kemudian jelaskan posisi atom-atom vanadium dalam sel satuan tersebut dan hitung jumlah atom Vanadium dalam satu sel satuan (6 poin) Jawab:
(4 poin) Atom vanadium menempati pojok- kubus dan satu atom utuh ditengah kubus Jumlah atom Vanadium = (8 x 1/8) + 1 = 2 atom (2 poin) b. Hitung jari-jari atom Vanadium (dalam pm). 6,11 = 2 x 50,94/6,02x1023 x (10-10)3 a3 Sehingga panjang sisi kubus = 302,5 pm Maka jari jari atom Vanadium = 302,5V3/4 = 131 pm
(4 poin)
4 poin
Natrium vanadat Na3VO4 adalah salah satu senyawa yang mengandung ion vanadium. c. Tuliskan konfigurasi elektron spesi vanadium pada senyawa natrium vanadat dan tentukan bilangan oksidasi spesi vanadium tersebut. (3 poin) Jawab: konfigurasi V dalam VO43- adalah [Ar] 2 poin Bilangan oksidasi V = +5 1 poin Ion vanadat dapat direduksi dengan penambahan logam Zn dalam suasana basa menjadi ion V3+. d. Tuliskan persamaan reaksi yang setara untuk proses tersebut. (3 poin) Jawab: VO43-(aq) + Zn(s) + 4H2O V3+(aq) + Zn2+(aq) + 8OH-
3 poin
e. Orbital atom manakah pada vanadium yang menerima elektron pada reaksi reduksi tersebut ? (2 poin) Jawab: orbital 3d f.
OSP-2015
2 poin
Jika sebanyak 100 mL larutan natrium vanadat 0,2 M direaksikan dengan 6,54 g Zn, tentukan konsentrasi V3+(aq) dalam larutan setelah reaksi (dalam Molar). (2 poin) Jawab: sama dengan konsentrasi vanadat 0,2 M karena Zn berlebihan (2 poin)
20
4.
Senyawa pembentuk tulang dan gigi (20 poin) Senyawa hidroksi apatit adalah senyawa pembentuk tulang dan gigi yang memiliki rumus kimia: Ca5(PO4)3OH. Dalam air, senyawa tersebut terionisasi menjadi 3 jenis ion (1 jenis kation dan 2 jenis anion). a.
Tuliskan persamaan kesetimbangan dalam proses pelarutan hidroksi apatit dalam air dan tulisan rumusan Ksp untuk pelarutan hidroksi apatit. (3 poin)
b.
Jika diketahui Ksp untuk hidroksi apatit pada T = 25 oC adalah 6,8x10-37, tentukan solubilitas molar dari senyawa hidroksi apatit tersebut. (4 poin)
c.
Sebuah sampel gigi dengan massa 0,100 gram (diasumsikan seluruhnya terdiri dari hidroksi apatit) dimasukkan dalam 1,000 L air murni dan dibiarkan hingga mencapai keadaan setimbang. Tentukan massa sampel gigi yang tidak larut. (5 poin)
d.
Jelaskan mengapa jika mulut kita keasamannya meningkat, akan menyebabkan gigi berlubang? (3 poin)
Untuk mencegah lubang pada gigi, pasta gigi mengandung senyawa yang dapat melepaskan ion F- dan membentuk senyawa Ca5(PO4)3F pada gigi. Reaksi pertukaran F dengan OH ditulis sebagai berikut:
Ca5(PO4)3OH + F ↔ Ca5(PO4)3F + OH
K=?
e. Tentukan nilai tetapan kesetimbangan K jika diketahui Ksp untuk Ca5(PO4)3F adalah 2,0x10-61. (5 poin)
Jawab:
a.
Ca5(PO4)3OH ↔ 5Ca2+ + 3PO43- + OHKsp=[Ca2+]5[PO43-]3[OH-] Note: Ksp Ca3(PO4)2 = 2.1 x 10-33
b.
Solubilitas molar X (mol/L) Ksp=(5X)5(3X)3X = 6,8x10-37 8,44x104(X9)= 6,8x10-37 X = 2,717x10-5M
c.
Mr hidroksi apatit: 502.5 g/mol 0,1 g sampel 1,99x10-4 mol Kelarutan molar apatit: 2,717x10-5 mol/L sampel yang larut: 2,717x10-5 mol
OSP-2015
21
sampel yang tidak larut: 1,99x10-4 mol – 2,717x10-5 mol = 1,718x10-4 mol massa sampel yang tidak larut: 0.0863 g d.
Keasaman dalam mulut meningkat berarti konsentrasi H+ meningkat dan akan bereaksi dengan OH- dari apatit dan mengeser kesetimbangan kelarutan menyebabkan semakin banyak hidroksi apatit yang larut.
e.
Ca5(PO4)3OH ↔5Ca2+ + 3PO42- + OH-
Ksp (Ca5(PO4)3OH) = 6,8x10-37
5Ca2+ + 3PO42- + F-↔ Ca5(PO4)3F 1/Ksp( Ca5(PO4)3F) = 1/2,0x10-61 = 5,0x1060 maka Ca5(PO4)3OH + F ↔ Ca5(PO4)3F + OH
KPF= 6,8x10-37x5,0x10-60 = 3,4x1024
OSP-2015
22
5.
Aspirin dan minyak winter (19 poin) Senyawa A ( asam o-hidroksi benzoat, atau asam salisilat ) merupakan prekursor (zat intermediet) untuk membuat obat analgesik ( Aspirin) dan minyak winter (untuk salep). COOH
COOH
I
CO2CH3
II
OCOCH3
OH
OCOCH3
A
Aspirin
Minyak winter
a. Tentukan pereaksi dan kondisi pada reaksi I dan II
( 4 poin )
b. Tentukan struktur produk molekul hasil reaksi jika senyawa A direaksikan dengan i). larutan natrium karbonat
( 2 poin )
ii). Larutan NaOH
( 2 poin )
iii). Asam nitrat encer
( 2 poin )
Bila sebuah tablet Aspirin dihaluskan , ditambahkan air (panaskan sampai larut ) kemudian dititrasi dengan 0,1 mol L-1 NaOH, dibutuhkan sebanyak 13,9 mL larutan alkali untuk menetralkan Aspirin. c. Berapa gram Aspirin yang ada dalam satu tabet ?
( 4 poin )
d. Aspirin yang mudah larut biasanya sebagai garam kalsium aspirin. i). Reagen apa yang dipakai untuk merubah Aspirin menjadi garam kalsium, dan tuliskan reaksinya ? ( 3 poin ) ii). Mengapa Aspirin kurang larut dalam air ?
( 2 poin )
Jawab: a. Pereaksi yang dipakai pada: I. adalah Asetil klorida ( CH3COCl ) kering II. CH3OH, H+ ( sebagai katalis ), panaskan b. Produk reaksi adalah COO-Na+
COOH
C Na 2 i).
O 3(a
q)
OH COO-Na+
ii). NaOH(aq)
b). OH
A
iii). HN O
3(en
ce r )
O-Na+ O2N
COOH
OH
Gugus OH adalah pengaktifasi cincin benzene dan mengarahkan serangan pada posisi orto atau para. OSP-2015
23
c. Reaksi titrasi Aspirin COO-Na+
COOH
c).
+ NaOH
+ H2O
OCOCH3
OCOCH3
Jumlah NaOH yang dipakai adalah = 0,1 x 13,9/1000 = 1,39 x 10-3 mol. Jumlah Aspirin yang bereaksi juga = 1,39 x 10-3 mol Massa Aspirin ( C9H6O4 ) = 12 x 9 + 1 x 8 + 16 x 4 = 180 Banyaknya Aspirin dalam satu tabletnya adalah = 1,39 x 180 = 0,25 g. d. Membuat kelarutan Aspirin menjadi besar i). Tambahkan kalsium hidroksida Ca(OH)2. (kalau NaOH boleh tidak??)
Reaksi: ii). Kelarutan Aspirin kecil karena adanya ikatan hydrogen intramolekuler O C
O
C
O
H
ikatan hidrogen intramolekuler
H3CO
Atau Meskipun Aspirin mempunyai gugus COOH , tetapi juga mempunyai gugus hidrophobik yang besar ( cincin benzena) sehingga menjadi sulit larut dalam air. Oleh sebab itu harus diubah menjadi garam kalsium aspirin yang mudah terionisas ( larut ).
OSP-2015
24
6.
Polimer PET
(16 poin)
Senyawa polietilen tereftalat (PET) banyak diaplikasikan untuk serat sintetis, seperti Dacron, film tipis seperti Mylar dan sebagai bahan pembuat botol minuman bersoda.
Berikut ini adalah soal-soal yang berhubungan dengan PET . a.
PET dibuat dari monomer etilen glikol (1,2-etanadiol) dan monomer lainnya. Gambarkan struktur etilen glikol dan struktur monomer lainnya tersebut. (3 poin)
b.
Tuliskan nama senyawa monomer penyusun PET selain etilen glikol pada soal (a) di atas! (2 poin)
c.
Apabila etilen glikol dioksidasi lebih lanjut menjadi senyawa turunan aldehidnya dan kemudian mengalami oksidasi lebih lanjut menjadi turunan asam karboksilatnya, gambarkan struktur aldehid dan asam karboksilat hasil oksidasi total etilen glikol! (4 poin)
d.
Apabila etilen glikol direaksikan dengan asam 1,4-butanadioat, maka akan terbentuk polimer lain. Gambarkan struktur polimer tersebut. (merujuk pada cara penggambaran PET di atas)! (3 poin)
e.
Apabila senyawa monomer PET selain etilen glikol pada jawaban soal (b) di atas direaksikan dengan 1,2-etanadiamina (etilen diamina), maka akan terbentuk polimer lain. Gambarkan struktur polimer tersebut. (merujuk pada cara penggambaran PET di atas)! (3 poin)
Jawab: a.
b. asam 1,4-benzendikarboksilat atau asam benzen-1,4-dikarboksilat atau asam tereftalat. c.
OSP-2015
25
O HO
C
O H2 H2 C C C
O O
H2 H2 C C O
O H2 H2 C C C
C
H2 H2 C C O
O
H n
d. e. O HO
C
O C
H N
H2 H2 H C C N
O
O
C
C
H N
H2 H2 H C C N
H n
SEMOGA BERHASIL
OSP-2015
26
