Soal Olimpiade Kimia Tingkat Kota

Olimpiade Kimia SMA. Soal dan Pembahasan

                                        

Soal 1.

Suatu senyawa organik (A) teridiri dari karbon, hydrogen dan oksigen. Hasil analisis elementer menunjukkan bahwa bila 4337 mg  senyawa tersebut dibakar sempurna, ternyata senyawa ini menghasilkan 1035 mg CO₂ dan 342 mg H₂O. Hitunglah persen komposisi unsur dalam senyawa tersebut, dan tentukan rumus empiris senyawa (A).

JAWAB:

% karbon = berat 1035 mg CO₂  x  12  x  100                                                                 

                    Berat sampel  4337     44

                 = 65,11

% Hidrogen = berat 342 mg H₂O  x  2  x  100                                                  

                       Berat sampel 4337     18

                  = 8,83

% Oksigen = 100-( 65,11 + 8,83)= 26,06                                                          

Persen  empiris  adalah:

Karbon = % berat karbon   =  65,11 = 5,42    atau   5,42/1,63= 3,3 ( 2 )

              Berat atom Karbon       12

Hidrogen= % berat hidrogen  = 8,83 = 8,83  atau 8,83/1,63 = 5,4 

              Berat atom hidrogen       1

Oksigen= % berat oksigen =  26,06  =1,63  atau  1,63/1,63 = 1,0  

               Berat atom oksigen       16

Perbandingan mol C:H: O = 3,3 : 5,4 : 1,0

=  9,9 : 16,2 : 3,0

= 10   : 16    : 3     (Dibulatkan)                          

Rumus empiris senyawa (A) adalah :   C₁₀H₁₆O₃.                                       

Soal 2.                      

Bila kristal padat ammonium bichromat, (NH₄)₂Cr₂O₇, dipanaskan maka akan terjadi reaksi penguraian dan menghasilkan chromium (III) oksida yang berwarna hijau, uap air dan gas N₂ sesuai reaksi berikut ini:

 (NH₄)₂Cr₂O_{7 (s)} → Cr₂O_{3 (s)} + 4 H₂O _(g) + N_{2 (g)}                     ∆H_r= -315 kJ/mol

Reaksi penguraian tersebut  dikenal sebagai reaksi letusan volkano, karena reaksi penguraiannya berpijar memancarkan bunga api. Proses penguraian NH₄)₂Cr₂O₇ (252 g/mol)  mulai terjadi pada temperatur 180 ^oC dan berlangsung terus dengan sendirinya pada temperatur ~225°C.

1. Tentukan bilangan oksidasi Cr, H dan N dalam pereaksi (reaktan) dan hasil reaksi (produk).                                                                                
2. Apakah reaksi tersebut eksoterm atau endoterm ?                          

c.    Apa jenis proses reaksi penguraian tersebut?                                   

Bila anda memanaskan (NH₄)₂Cr₂O₇  sebanyak 15 gram maka:

4. Berapa banyak (kJ) panas yang dibebaskan dari penguraian 15 g (NH₄)₂Cr₂O₇  tersebut.                                                                         
5. Berapa volume gas yang dibebaskan dari penguraian 15 g (NH₄)₂Cr₂O₇  pada temperatur 180 ^oC dan tekanan 1 atmosfir? (tetapan gas universal, R = 0,082 liter.atm/ K.mol; 0 ^oC = 273 K).                                                       

JAWAB:

1. Bilangan oksidasi dalam reaktan, (NH₄)₂Cr₂O₇ :

Cr = +6 ; H = +1 ; N = -3                                                       

Bilangan oksidasi dalam Produk:   Cr = +3; H = +1 ; N = 0              

b.   Reaksi eksoterm karena  ∆H_r <0 (negatif)                                        

c.   Reaksi reduksi-Oksidasi (redoks)

4. Entalpi reaksi (∆H) penguraian 15 g (NH₄)₂Cr₂O₇:

∆H =(15 /252) x  (-315 kJ) = -18,71 kJ

Jadi dibebaskan panas ( Q) sebanyak= 18,71kJ                              

5. Jumlah mol gas (uap H₂O dan gas N₂) yang dibebaskan:

 = (4 + 1) (15/252 mol) =   0,298 mol                              

PV= nRT

V = (nRT)/P

= {(0,298 x 0,082 liter.atm/ K.mol x [(180 +273)K)}/1 atm

=    11,07 Liter                                                                 

Soal 3.                      

Bila kristal padat ammonium bichromat, (NH₄)₂Cr₂O₇, dipanaskan maka akan terjadi reaksi penguraian dan menghasilkan chromium (III) oksida yang berwarna hijau, uap air dan gas N₂ sesuai reaksi berikut ini:

 (NH₄)₂Cr₂O_{7 (s)} → Cr₂O_{3 (s)} + 4 H₂O _(g) + N_{2 (g)}                     ∆H_r= -315 kJ/mol

Reaksi penguraian tersebut  dikenal sebagai reaksi letusan volkano, karena reaksi penguraiannya berpijar memancarkan bunga api. Proses penguraian NH₄)₂Cr₂O₇ (252 g/mol)  mulai terjadi pada temperatur 180 ^oC dan berlangsung terus dengan sendirinya pada temperatur ~225°C.

6. Tentukan bilangan oksidasi Cr, H dan N dalam pereaksi (reaktan) dan hasil reaksi (produk).                                                                                 
7. Apakah reaksi tersebut eksoterm atau endoterm ?                          

h.    Apa jenis proses reaksi penguraian tersebut?                                   

Bila anda memanaskan (NH₄)₂Cr₂O₇  sebanyak 15 gram maka:

9. Berapa banyak (kJ) panas yang dibebaskan dari penguraian 15 g (NH₄)₂Cr₂O₇  tersebut.                                                                         
10. Berapa volume gas yang dibebaskan dari penguraian 15 g (NH₄)₂Cr₂O₇  pada temperatur 180 ^oC dan tekanan 1 atmosfir? (tetapan gas universal, R = 0,082 liter.atm/ K.mol; 0 ^oC = 273 K).                                                       

JAWAB:

6. Bilangan oksidasi dalam reaktan, (NH₄)₂Cr₂O₇ :

Cr = +6 ; H = +1 ; N = -3                                                       

Bilangan oksidasi dalam Produk:   Cr = +3; H = +1 ; N = 0              

g.   Reaksi eksoterm karena  ∆H_r <0 (negatif)                                        

h.   Reaksi reduksi-Oksidasi (redoks)

9. Entalpi reaksi (∆H) penguraian 15 g (NH₄)₂Cr₂O₇:

∆H =(15 /252) x  (-315 kJ) = -18,71 kJ

Jadi dibebaskan panas ( Q) sebanyak= 18,71kJ                              

10. Jumlah mol gas (uap H₂O dan gas N₂) yang dibebaskan:

 = (4 + 1) (15/252 mol) =   0,298 mol                              

PV= nRT

V = (nRT)/P

= {(0,298 x 0,082 liter.atm/ K.mol x [(180 +273)K)}/1 atm

=    11,07 Liter                                                                 

Soal 4.           

Garam rangkap adalah garam yang dalam kissi kristalnya mengandung dua kation yang berbeda dengan proporsi tertentu. Garam rangkap biasanya lebih mudah membentuk kristal besar dibandingkan dengan garam garam  tunggal penyusunnya. Contoh kristal garam rangkap adalah garam Mohr, ammonum besi(II) sulfat, (NH₄)₂(Fe)(SO₄)₂·6H₂O, Ammonium cobalt(II) sulfat, (NH₄)₂Co(SO₄)₂.6H₂O, dan ammonium nickel sulfat, (NH₄)₂Ni₂(SO₄)₄.6H₂O.

Ketiga garam rangkap tersebut dilarutkan dalam air dan dibuat larutan yang konsentrasinya masing masing 0,1M,  maka:

a.    Tuliskanlah reaksi ionisasinya dalam air                                           

b.    Manakah larutan yang daya hantar listriknya paling besar? Jelaskan mengapa.   (anggaplah tidak terjadi hidrolisis)                                

c.    Menurut anda, bagaimana pH larutan (NH₄)₂(Fe)(SO₄)₂? Asam atau Basa? Jelaskan pendapat anda.                                                                

Bila sebanyak  1 mL larutan garam    (NH₄)₂Ni₂(SO₄)₃ yang konsntrasinya 0,1 M tersebut ditambahkan kedalam  1 liter larutan BaCl₂ 0,1 M maka:

d.    Apakah terjadi pembentukan endapan  BaSO₄  (anggap volume larutan tidak berubah).  Diketahui K_sp BaSO₄= 1,1 x 10^-10.                          

JAWAB:

a.    (NH₄)₂(Fe)(SO₄)₂·6H₂O_(s) + H₂O_(l) →(NH₄)₂(Fe)(SO₄)_{2 (aq)}

(NH₄)₂(Fe)(SO₄)_{2 (aq)} →  2NH₄⁺ _(aq)+ Fe²⁺_(aq) + 2 SO₄⁼ _(aq)  

 (NH₄)₂Co(SO₄)₂.6H₂O_(s) + H₂O_(l) →(NH₄)₂Co(SO₄)_{2 (aq)}

 (NH₄)₂Co(SO₄)_{2 (aq)} → 2 NH₄⁺ _(aq)+ Co²⁺ _(aq)+ 2 SO₄⁼ _(aq)    

(NH₄)₂Ni₂(SO₄)₄.6H₂O_(s) + H₂O_(l) →(NH₄)₂Ni₂(SO₄)_{4 (aq)} 

(NH₄)₂Ni₂(SO₄)_{4 (aq)} →2NH₄⁺ _(aq)+ 2Ni³⁺_(aq) + 4 SO₄⁼ _(aq)       

b.    Daya hantar paling besar: adalah larutan (NH₄)₂Ni₂(SO₄)₄:

 (NH₄)₂Ni₂(SO₄)_{4 (aq)} →2NH₄⁺ _(aq)+ 2Ni³⁺_(aq) + 4 SO₄⁼ _(aq)

 Karena mengandung jumlah ion yang paling banyak/ besar

c.    pH larutan (NH₄)₂(Fe)(SO₄)₂ bersifat asam karena hidrolisis ion NH₄⁺ dan Fe²⁺

 Reaksi:     NH₄⁺ + H₂O D NH₄OH + H⁺                                                                 

Fe²⁺ + H₂O D Fe(OH)₂ + 2H⁺                                               

d. [SO₄⁼] = (1 x 4 x 0,1)/1000 = 0,0004 M          

K_sp BaSO₄= 1,1 x 10^-10. 

Didalam larutan: Q= [Ba²⁺][SO₄⁼] = (0,1) (0,0004)= 4 x10^-5 >K_sp

Sehingga: BaSO₄ akan mengendap                   

Water and Buffer

The most abundant substance in living systems.
Makes up 70% or more of the weight of most organisms.
Living organisms depend on water for their existence.
Physical & chemical properties of water make it fit to support life:
High boiling point  water remains liquid in most seasons.
Ice less dense than water  floats on liquid water and water freezes from top to bottom. So a good insulator: a frozen layer of ice serves as a blanket that protects creatures below.
Ubiquitous solvent in cells.
Excellent solvent of polar and ionic substances.
Medium where most cell’s metabolic reactions take place.
Ionization of water and its acid-base reactions important for the functions of proteins and nucleic acids.
The Shapes of proteins and nucleic acids and structure of biological membranes are consequence of their interaction with water.

Water has a simple structure.
Oxygen has 6 electrons in the outer shell: 1s2, 2s2, 2p4.
Sp3 hybridization  H—O—H bond angle is 104.5.
The net charge of water molecule is zero. But O—H bond is polar because O is more electronegative than H. Sharing of electrons between H and O is unequal.
The charge on O = -0.82 and on H = +0.41. This charge separation produces permanent dipoles.