SOAL UJIAN OLIMPIADE SAINS NASIONAL 2009

Transkripsi

1 Said Ali Akbar, S.Pd, M.Si Dapatkan soal-soal lainnya di HAK CIPTA DILINDUNGI UNDANG UNDANG SOAL UJIAN OLIMPIADE SAINS NASIONAL 2009 CALON PESERTA INTERNATIONAL CHEMISTRY OLYMPIAD (IChO) 2010 Kimia Teori Waktu: 210 menit KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN DIREKTORAT JENDERAL PENDIDIKAN MENENGAH DIREKTORAT PEMBINAAN SEKOLAH MENENGAH ATAS TAHUN 2010

2 Tetapan dan rumus berguna Tetapan Avogadro Tetapan gas universal, R Tekanan gas Persamaan gas Ideal Tekanan Osmosa pada larutan Persamaan Arrhenius Energi Gibbs untuk fasa terkondensasi pada tekanan p Reaksi: aa + bb cc + dd N A = 6, partikel.mol 1 R= 8,314 J.K -1.mol -1 = 8,314 x10 7 erg. Mol -1.K -1 =1,987 cal.mol -1.K -1 = 0, L.atm.mol -1.K -1 1 atmosfir =760 mmhg =760 torr PV= nrt p =c RT EA k Aexp atau, k = A.e-Ea/RT RT G = pv + konstanta d[ A] laju r k maka dt [ A ] [ A ] kt o d[ A] laju r k[ A] maka dt A A kt [ ] [ ] dan t ( 1 )ln 2 Hubungan antara tetapan kesetimbangan dan energi Gibbs G o = -RT ln K=-nFE o Energi Gibbs pada temperatur konstan G H T S Isotherm reaksi kimia G = G + RT ln Q Persamaan Clausius Clayperon 0 K 2 H 1 1 ln ( ) K R T T Persamaan Nernst pada 298K, o 0,0592 E E logq n Tetapan Faraday 1 F = C/mol e - Muatan elektron 1,6022 x C 1 o e 1 1 / 2 k 2

3 3

4 Petunjuk : 1. Isilah Biodata anda dengan lengkap (di lembar Jawaban) Tulis dengan huruf cetak dan jangan disingkat! 2. Ujian ini terdiri dari 8 nomor Soal Teori dengan Total jumlah poin = poin = 100% 3. Waktu yang disediakan: 3 jam. 4.Semua jawaban harus ditulis di lembar jawaban yang tersedia 5. Diperkenankan menggunakan kalkulator yang tidak diprogram. 6. Diberikan Tabel periodik Unsur. 7. Anda dapat mulai bekerja bila sudah ada tanda mulai dari pengawas. 8. Anda harus segera berhenti bekerja bila ada tanda berhenti dari Pengawas. 9. Letakkan jawaban anda di meja sebelah kanan dan segera meninggalkan ruangan. 10. Anda dapat membawa pulang soal ujian!!!.

5 Soal 1. Asal mula dari Atmosphere Pada awal mula kehidupan dimuka bumi, komposisi atmosfir sangat berbeda dengan keadaan sekarang ini. Pada saat itu, gas А, metana, ammonia, dan gas gas lain kandungannya sangat tinggi, sedangkan gas sederhana B keberadaannya dapat diabaikan, hampir tidak ada sama sekali. Karena proses kimia didalam organisme, jumlah gas A mulai berkurang sedangkan gas B jumlahnya mulai meningkat. Sekarang ini, keberadaan dan kandungan gas B di atmosfir bumi dihasilkan melalui proses fotosintesis (na + nh 2 O nb + (CH 2 O) n ). Pada mulanya, B mulai terakumulasi (terkumpul) di atmosfir bila kandungan Fe 2+ yang terdapat didalam air laut dioksidasi menjadi Fe 3+. Lapisan gas di atmosfir yang melindungi Bumi dari radiasi sinar ultra violet (UV) terbuat dari C, yang merupakan allotropi dari B. Semua perubahan ini membantu meningkatkan keanekaragaman hayati dipermukaan Bumi. Dibawah kondisi tertentu, senyawa D dapat terbentuk di atmosfir dan di organism hidup. Radikal, yang pada akhirnya menimbulkan penuaan, diemisikan dari degradasi (penguraian) D. Zat D hanya mengandung hydrogen dan oxygen serta mempunyai sifat mereduksi ataupun mengoksidasi. a) Tuliskan formula A-D, dan sebutkan nama zat tersebut. b) Tuliskan persamaan reaksi setara dari perubahan berikut ini: i) na + nh 2 O nb + (CH 2 O)n, ii) D B, iii) Fe(OH) 2 + B + H 2 O iv) B C. c) Berdasarkan sifat reduksi-oksidasi dari D, tuliskan reaksi setengah-elektron dan persamaan reaksi keseluruhan, tunjukkan reduktor dan oksidator : i) D + KI + H 2 SO 4 ii) D + K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 Soal 2. Struktur molekul Penentuan struktur molekul bermanfaat untuk mengetahui berbagai sifat fisik maupun kimia suatu senyawa. Misalnya sifat kepolaran suatu senyawa ditentukan oleh konfigurasi electron dan orientasi atom-atom penyusunnya dalam ruang. Berikut ini adalah contoh senyawa yang menunjukkan hubungan antara struktur molekul dengan sifat fisik dan kimianya, yaitu: SO2, HBF2, CH 2 Cl 2, NF3. a) Tentukan atom-atom pusat (beri tanda garis dibawahnya) dari keempat senyawa tersebut.

6 b) Tentukan jumlah total elektron valensi dalam masing-masing senyawa tersebut c) Gambarkan struktur Lewis keempat senyawa tersebut d) Perkirakan sudut ikatan pada tiap senyawa e) Tentukan jenis hibridisasi pada atom pusat dari tiap senyawa f) Tentukan apakah senyawa tersebut polar atau non-polar Soal 3. Gas NOCl Nitrosyl chlorida, NOCl, adalah gas yang berwarna kuning yang sangat beracun dan dapat mengiritasi paru paru, mata dan kulit. Gas ini sering digunakan untuk sintesis produk farmasi dan dapat dihasilkan campuran asam chlorida dan asam nitrat pekat. Senyawa NOCl dapat mengurai menjadi radikal NO dan Cl melalui proses fotolisis, dan pembentukan radikal ini berbahaya bagi lingkungan. a. Tuliskan persamaan reaksi pembentukan nitrosil klorida sesuai wacana di atas b. Tuliskan reaksi fotolisis NOCl tersebut c. Tuliskan reaksi kesetimbangan tersebut Sejumlah gas NOCl murni dimasukkan ke dalam suatu wadah yang volumenya 1,00 L dan kemudian dipanaskan hingga 240 C, sehingga membentuk produk berupa gas NO dan gas klor hingga tercapai kesetimbangan. Dalam keadaan kesetimbangan ternyata tekanan totalnya adalah 1,00 atm dan tekanan parsial NOCl adalah 0,70 atm. d. Tuliskanlah pernyataan K p untuk kesetimbangan tersebut. e. Hitunglah tekanan parsial gas NO dan gas klor pada kesetimbangan. f. Hitunglah nilai Kp untuk proses tersebut pada 240 C g. Diketahui entalpi pembentukan standar, H f (NOCl (g) ) = 51,7 kj mol 1 dan H f (NO (g) ) = 90,4 kj mol 1, tunjukkan dengan perhitungan apakah reaksi kesetimbangan di atas eksoterm atau endoterm.

7 Soal 4. Garam Natrium dan larutannya Garam natrium adalah termasuk garam yang paling banyak ditemukan dalam mineral di bumi. Berbagai variasi anion dapat bergabung dengan kation natrium menghasilkan garam dengan keasaman yang berbeda bila larut dalam air. Beberapa garam natrium adalah NaCN, CH 3 COONa, NaF, NaCl, dan NaOCl. Jika konsentrasi setiap larutan garam natrium tersebut dalam air adalah 0,1 M dan diketahui K a HCN = 6, , K a CH 3 COOH = 1,8 10 5, K a HF = 7,2 10 4, dan K a HOCl = 4,0 10 8, maka: a) Susunlah urutan mulai dari yang paling asam hingga yang paling basa dari larutan 0,1 M garam tersebut. Berikan alasannya berdasarkan teori asam-basa Bronsted- Lowry. Suatu garam natrium tak dikenal, kemungkinannya adalah salah satu dari kelima garam di atas. Bila 0,100 mol garam tersebut dilarutkan dalam air hingga volumenya 1,00 L, diperoleh larutan yang ph-nya 8,07. b) Tentukan rumus kimia garam tersebut dan buktikan dengan perhitungan Garam natriumhypochlorit (NaOCl) adalah bahan aktif dalam cairan pemutih pakaian, umumnya konsentrasinya sebagai bahan aktif adalah 5,0% c) Hitung konsentrasi garam NaOCl dalam pemutih dengan satuan molaritas d) Hitunglah ph bila 100,0 ml larutan pemutih ini dititrasi dengan 50,0 ml larutan 0.67 M HNO 3 (aq). Anda mempunyai senyawa padatan FA1, larutan FA2, larutan FA3 serta larutan FA4. Padatan FA1 merupakan campuran natrium klorida dan natrium hidrogen karbonat. Larutan FA2 mengandung FA1 sebanyak 20,00 g per liter. Larutan FA3 mengandung asam klorida sebanyak 0,20 mol per liter. Larutan FA4 mengandung natrium hidroksida sebanyak 5,00 g per liter. Pada suatu eksperimen, sebanyak 25,00 ml larutan FA2 direaksikan dengan 50,00 ml larutan FA3. Kemudian, kelebihan asam dititrasi dengan larutan FA4 sebanyak 48,00 ml. e) Tuliskan persamaan reaksi larutan FA2 dengan larutan FA3 f) Tuliskan pula persamaan reaksi larutan FA3 dengan larutan FA4 g) Hitung konsentrasi FA4, nyatakan dalam M(mol/L) h) Hitung volume FA3 yang bereaksi dengan FA4 sebanyak 48,00 ml i) Hitung volume FA3 yang bereaksi dengan FA2 sebanyak 25,00 ml j) Hitung persen natrium hidrogen karbonat dalam FA1

8 Soal 5. Hidrolisis Sukrosa dalam larutan asam Didalam larutan asam chloride, sukrosa (C 12 H 22 O 11 ) bereaksi membentuk gula sederhana sesuai reaksi: Sukrosa glukosa +fruktosa. Pada 23 C, dalam larutan HCl 0,5 M serta sukrosa dengan konsentrasi awal 0,316 M, diamati laju hillangnya sukrosa dan dikumpulkan data yang kemudian diplot dan diperoleh grafik seperti pada Gambar 1. Selanjutnya data ini ditransformasi dan diperoleh grafik seperti Gambar 2. Gambar 1 Gambar 2

9 Berdasarkan grafik yang diperoleh, jawablah pertanyaan berikut ini. a) Bila reaksi terhadap HCl adalah order nol, tentukan hukum laju reaksinya. b) Berapa nilai konstanta laju reaksinya (k)? c) Hitunglah waktu paruhnya. d) Berapa konsentrasi sukrosa yang tersisa setelah 255 menit? e) Bila konsentrasi HCl yang digunakan adalah 1M, bagaimana laju reaksinya? Pada pengukuran laju reaksi pada temperatur yang berbeda, ternyata pada 35 o C laju reaksinya 4,1 kali lebih cepat dibandingkan pada 25 o C. f) Hitunglah berapa energi aktifasi reaksi hidrolisis tersebut. Soal 6. Sel Edison Sel sekunder adalah suatu baterai yang dapat diisi ulang. Baterai timbal dalam asam sulfat yang sering dipakai di kendaraan bermotor adalah salah satu contoh sel sekunder. Mirip dengan baterai timbal, baterai yang menggunakan besi dan nikel dalam suasana basa dinamakan sel Edison. Dalam sel Edison ketika sel bekerja, di anoda terjadi oksidasi besi menjadi FeO dan di katoda terjadi reduksi Ni 2 O 3 (s) menjadi NiO(s).

10 a) Tuliskan setengah reaksi di anoda dan katoda, serta reaksi sel-n poinya. (2 poin) b) Bila suatu sel Edison berukuran x cm 3, memberikan potensial 1,2 V dan energi sebesar 115,8 kj. Bila ukuran sel dilipatkan dua (massa katoda dan anodanya dilipatkan dua), maka: (i) Potensial sel akan: Menjadi dua kalinya Menjadi setengahnya Tetap (ii) Energi yang dihasilkan sel: Menjadi dua kalinya Menjadi setengahnya Tetap c) Energi yang dihasilkan oleh suatu baterai dapat merupakan hasil kali jumlah mol elektron yang diserah terimakan, muatan 1 mol elektron dan potensial baterai. i) tentukan muatan satu mol elektron dalam Coulomb (C ) ii) iii) tentukan jumlah mol elektron yang diserah terimakan dalam sel berukuran x cm 3 seperti dinyatakan pada soal di atas (3poin) Bila dari baterei ditarik sebanyak 0,05 C/detik, berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk mereduksi 0,5 mol Ni 2 O 3 (s) (3 poin) d) Tetapan kesetimbangan reaksi yang berlangsung dalam sel dapat dihitung dengan persamaan K = e (nfe /RT). Hitung tetapan kesetimbangan reaksi yang berlangsung dalam sel Edison, pada suhu ruang (298 K). (2 poin) e) Tuliskan reaksi yang akan berlangsung saat sel Edison diisi ulang (1 poin) f) Berapa potensial minimal yang harus diberikan pada sel saat pengisian ulang? (1 poin)

11 Soal 7. Asam Benzoat Asam benzoat C 6 H 5 COOH, dipakai sebagai pengawet dalam makanan dan beberapa produk buah-buahan dalam kaleng. Asam benzoat tidak terlalu berbahaya bagi manusia jika dikonsumsi dalam jumlah sedikit, sebab dapat disekresi melalui urina sebagai asam hipurat (D). a) Sebutkan gugus fungsi apa saja yang terdapat pada senyawa (D). (2 poin) b) Tentukan dua rumus senyawa yang dapat bereaksi dalam laboratorium untuk menghasilkan (D). (4 poin) c) Sebutkan pereaksi dan kondisi yang dibutuhkan untuk membuat asam benzoat dari senyawa (D). (4 poin) d) Jika senyawa (D) direaksikan dengan gas klor dengan katalis FeCl 3, gambarkan struktur produk yang terbentuk. (5 poin) Metilbenzen jauh kurang bersifat racun dibandingkan dengan benzena, sebab tubuh dapat merubah metilbenzena menjadi asam benzoat. e) Termasuk jenis reaksi apa perubahan dari metilbenzena menjadi asam benzoat dan tuliskan pereaksi untuk menghasilkan asam benzoat tersebut? (2 poin) f) Sarankan skema reaksi pembuatan asam benzoat di laboratorium. g) Berapa berat maksimum asam hipurat, jika 1,0 g metilbenzena tertelan ke dalam tubuh? (4 poin)

12 Soal 8. Tripeptida Tripeptida adalah suatu senyawa yang tersusun atas tiga jenis asam amino. Biasanya tripeptida dan oligomer peptida rantai pendek terkandung dalam makhluk hidup famili Mollusca yang fungsinya untuk penyangga bagian vital tubuh makhluk tersebut. Pada reaksi hidrolisis suatu tripeptida dihasilkan asam amino dengan jumlah yang sama sebagai berikut: a) Tandailah dan beri nama gugus-gugus fungsi yang terdapat pada ketiga asam amino tersebut! b) Ada berapa kemungkinan ketiga asam amino tersebut berikatan menjadi suatu tripeptida? (3 poin) c) Gambarkan salah satu struktur molekul dari tripeptida tersebut. d) Tunjukkan apa yang terjadi jika tripeptida tersebut direaksikan dengan pereaksi di bawah ini tetapi tidak terjadi hidrolisis. (6 poin) (i). Ditambahkan dengan NaOH (ii). Ditambahkan dengan asam HCl e) Tunjukkan manakah diantara ketiga asam amino tersebut yang paling bersifat basa (3 poin) f) Jika asam amino C direaksikan dengan asam nitrat pekat dalam suasana asam sulfat pekat, gambarkan produk reaksi tersebut. g) Jika asam amino B dioksidasi dengan suatu oksidator kuat, gambarkan produk yang terbentuk! h) Jika asam amino D bereaksi dengan tionil klorida (SOCl 2 ), kemudian produk yang terbentuk direaksikan dengan etil amina, gambarkan produk yang terbentuk.