OLIMPIADE SAINS NASIONAL Ke III
Olimpiade Kimia Indonesia
Kimia
SOAL TEORI
Petunjuk :
1. Isilah Lembar isian data pribadi anda dengan lengkap (jangan disingkat)
2. Soal Teori terdiri dari 2 Bagian:
· Bagian I: 25 soal pilihan ganda
· Bagian II: 11 soal Essay
3. Jawaban ditulis di kertas jawaban yang tersedia
4. Waktu disediakan: 4,5 jam.
Diperkenankan menggunakan Kalkulator.
Disediakan Tabel Periodik Unsur-unsur
Bagian I: (50 poin)

Pilihlah jawaban yang tepat. (25 Soal)
1. Ion yang manakah yang dapat mengalami oksidasi dan reduksi:
A. OCl- D. Cr2O72-
B. S2- E. Cl-
C. NO3-

2. Persen massa C, H dan O dalam suatu senyawa berturut turut 57,48; 4,22; dan 32,29 %. Rumus empiris senyawa ini adalah:
A. C2H2O D. C8H7O4
B. C4H3O2 E. C9H6O3
C. C5H4O2

3. Manakah yang akan memberikan perubahan volume terbesar bila ditambahkan ke dalam air dalam gelas silinder 50 mL:
A. 7,42 g Al (ρ = 2,7 g/mL)
B. 5,09 g besi pirit (ρ = 4,9 g/mL)
C. 2,68 g senyawa organik (ρ = 0,7 g/mL).
D. 1 g NaOH 1 M (ρ = 1,01 g/mL)
E. 10,0 g Hg (ρ = 13,6 g/mL)

4. Diboran, B2H6 disintesis dengan reaksi:
3 NaBH4 + 4 BF3 ® 3 NaBF4 + 2 B2H6.
Bila reaksi ini memiliki 70 % yield, berapa mol NaBH4 harus direaksikan dengan BF3 berlebih agar didapatkan 0,400 mol B2H6:
A. 0,4 D. 0,858
B. 0,42 E. 0,98
C. 0,6

5. Dari data energi ikatan rata-rata berikut ini:
C-H = 414,2 kJ mol-1 ; N-N = 945,6 kJ mol-1
H-H = 436,0 kJ mol-1 ; C-N = 878,6 kJ mol-1
dan kalor sublimasi karbon,
C(s) ® C(g) DH = 719,7 kJ mol-1
Dapat diperkirakan perubahan entalpi pemben­tuk­an standar hidrogen sianida (HCN) sebesar:
A. 1978,5 kJ mol-1 D. -598,3 kJ mol-1
B. 598,3 kJ mol-1 E. -824,8 kJ mol-1
C. 117,7 kJ mol-1

6. Manakah dari pasangan molekul berikut ini yang merupakan kombinasi POLAR-NONPOLAR:
A. HCl – BrF D. CO2 - H2
B. CH3Cl - CHCl3 E. CH4 - CCl4
C. NF3 - BF3

7. Fungsi yang akan menghasilkan grafik linear untuk gas ideal adalah:
A. p terhadap V, pada n dan T tetap
B. T terhadap p, pada n dan V
C. 1/V terhadap 1/p, pada n dan T tetap
D. 1/n terhadap p, pada V dan T tetap
E. V terhadap 1/n, pada p dan T tetap


8.Ge memiliki konfigurasi elektron [Ar] 3d104s24p2. Sewaktu membentuk Ge4+ elekron akan dikeluarkan menurut urutan:
I II III IV
A. 4p 4p 4s 4s
B. 4p 4p 3d 3d
C. 4s 4s 4p 4p
D. 4s 4s 3d 3d
E. 3d 4s 4p 3d

9.Kesetimbangan manakah yang tidak akan bergantung pada tekanan:
A. BaCO3 (s) Û BaO (s) + CO2 (g)
B. H2 (g) + Cl2(g) Û 2 HCl(g)
C. O2 (g) + 2 Hg(l) Û 2 HgO (s)
D. N2 (g) + 3 H2 (g) Û 2 NH3 (g)
E. CH3CH2CH2OH (g) Û CH3CH=CH2 (g) + H2O (g)

10.Pernyataan manakah yang benar tentang ikatan C-C dalam benzena:
A. lebih panjang dari ikatan C-C di etana
B. lebih panjang dari ikatan C-C di etena
C. lebih panjang dari ikatan C-C di intan
D. tiga memiliki panjang yang sama dengan ikatan C-C di etana,tiga yang lain memiliki panjang yang sama dengan ikatan C-C dietena
E. tiga memiliki panjang yang sama dengan ikatan C-C di etana, tiga yang lain memiliki panjang yang sama dengan ikatan C-C di intan

11.Ikatan rangkap tiga dalam etuna terdiri dari:
A. Dua ikatan s satu ikatan p
B. Tiga ikatan s
C. Satu ikatan s dua ikatan p
D. Satu setengah ikatan s satu setengah ikatan p
E. Tiga ikatan p

12.Suatu cuplikan yod padat sebanyak 1,0 gram diletakkan dalam tabung, dan kemudian tabung ditutup rapat (dilas) setelah udara dikeluarkan dari tabung. Tabung dan yod padat mempunyai berat total 27,0 gram.
Tabung lalu dipanaskan hingga seluruh yod menguap dan tabung terisi gas yod. Berat total setelah pemanasan adalah:
A. < 26 gram D. 28,0 gram
B. 26,0 gram E. > 28,0 gram
C. 27,0 gram

13. Sejumlah arus dilewatkan melalui 2 voltameter yang dihubungkan seri. Voltameter yang pertama mengandung MCl2(aq) sedangkan voltameter yang kedua mengandung LCl(aq). Ratio (perbandingan) massa relatif M dan L adalah 4 : 1. Ratio massa M : L yang dihasilkan adalah :
A. 1 : 2 C. 4 : 1 E. 8 : 1
B. 2 : 1 D. 1 : 4

20. Urea bereaksi dengan asam nitrit sebagai berikut :
NH2CONH­2(s) + 2 HNO2(aq) ¾® CO2(g) + 2 N2(g) + 3 H2O(aq)
Bila 0,24 gram urea direaksikan dengan HNO2 berlebihan, hitunglah volume gas yang dihasilkan dalam reaksi tersebut! (diketahui volume 1 mol gas, kondisi STP = 24 dm3 )
A. 96 cm3 D. 246 cm3
B. 192 cm3 E. 288 cm3
C. 200 cm3

21. Sebanyak 0,5 mol hidrokarbon Y bila dibakar secara sempurna akan menghasilkan 88 gram CO2 dan 36 gram H2O. Bagaimana rumus molekul hidrokarbon Y ?
A. C4H8 D. C3H8
B. C4H10 E. C3H6
C. C4H12

BAGIAN II: Essay :
Kimia Fisik Anorganik

Soal 1. (14 poin)
Sebanyak 0,2234 g senyawa X yang mengandung karbon, hidrogen, nitrogen dan oksigen dengan formula umum CaHbNcOd, dibakar dengan oksigen berlebih dan menghasilkan gas CO2, H2O dan NO2. Gas-gas yang dihasilkan tersebut diperlakukan lebih lanjut untuk mengubah produk oksida nitrogen menjadi N2. Kemudian campuran gas CO2, H2O, N2 dan kelebihan O2 dilewatkan melalui tabung pengering CaCl2, yang setelah pengeringan selesai bertambah massanya sebesar 0,1984 g. Aliran gas kemudian dilewatkan kedalam air, di mana gas CO2 membentuk H2CO3. Larutan asam ini kemudian dititrasi sampai semua H+ habis bereaksi, dan ternyata diperlukan sebanyak 57,62 mL larutan 0,3283 M NaOH. Kelebihan O2 dihilangkan dengan mereaksikannya dengan logam tembaga dan N2 yang diperoleh ditampung dalam tabung sebesar 450,0 mL dengan tekanan 65,12 mmHg pada 25 °C. Telah ditentukan bahwa massa molar senyawa tersebut adalah 150 g.mol-1.
a. Berdasarkan percobaan tersebut maka:
i. Tuliskanlah dan setarakan persamaan reaksi pembakaran zat X tersebut.
ii. Apa peranan CaCl2 dalam percobaan tersebut, tuliskan reaksi yang terjadi.
iii. Tuliskan reaksi yang terjadi bila campuran gas tersebut dialirkan kedalam air.
Dari paparan di atas maka:
Hitunglah masing masing jumlah mol H2O, CO2, N2 yang dihasilkan.
Tentukan massa C, H, N, dan O dalam 0,2234 g senyawa X.
Tentukan rumus empiris senyawa X tersebut.
Tentukan rumus molekul senyawa X tersebut.

Soal 2. (14 poin)
Dalam air laut, sebagian besar zat terlarut adalah anion dan kation. Kation dan anion tersebut berada dalam jumlah yang sama, sehingga muatan listriknya tetap netral. Lebih dari 99,7 % garam yang terlarut mengandung 7 jenis ion ion utama dengan komposisi seperti yang tertera dalam Tabel berikut ini
Kation
Konsentrasi
(mol/kg H2O)
Anion
Konsentrasi
(mol/kg H2O)
Na+, 0,4690
Cl- , 0,5460
Mg2+, 0,0540
SO42-, 0,0280
Ca2+, 0,0150
HCO3-, 0.0025
K+, 0,0105
Anion Y-, x
Selain unsur diatas, masih banyak unsur lain yang jumlahnya sangat sedikit sekali (unsur minor).
Berdasar data kandungan air laut tersebut, dan anggaplah kandungan ion-ion didalamnya hanya yang tertera dalam tabel diatas, maka:
Tunjukkan ion ion yang dapat mengakibatkan kesadahan tetap dan kesadahan sementara dalam air laut tersebut dan berapa jumlahnya (mol) per kg H2O
Berdasarkan komposisisi air laut tersebut diatas, dan anion Y- yang berasal dari asam kuat, bagaimana pH air laut tersebut, bersifat asam atau basa, jelaskan jawaban anda.
Berapa total molalitas kation dalam air laut
Berapa molalitas ion [Y-] ?
Berapa titik beku air laut tersebut.
Bila kedalam 1 liter air laut ditambahkan 80 mg padatan NaOH (40 g/mol), maka:
f. Apakah akan terjadi pembentukan endapan Mg(OH)2.
Anggaplah molaritas air laut sama dengan molalitas; dan volume larutan tidak berubah setelah penambahan padatan NaOH.
Elektrolisis air laut dengan menggunakan elektroda inert ternyata menghasilkan gas Cl2. Sebanyak 1 liter air laut dielektrolisis dengan kuat arus 0,2 A selama 1 jam. Dengan menganggap molaritas air laut sama dengan molalitas, maka:
g. i. Tuliskan reaksi yang terjadi di Anoda dan Katoda
ii. Berapa pH air laut yang anda peroleh setelah proses elektrolisis.
Data: H2CO3 (aq) Û H+ (aq)+ HCO3- (aq) Ka1= 4,3 x 10-7
HCO3- (aq) Û H+ + CO3= (aq) Ka2= 5,6 x10-11.
Kw= [H+] [OH-] = 1,0×10-14
Ksp Mg(OH)2 = 1,8 x 10-11.
Penurunan titik beku molal H2O, Kf air= 1,86 oC/m
Titik Beku air murni = 0 oC
Bilangan Avogadro (NA) = 6,02 x 1023

Soal 3. (15 poin)
Senyawa hidrokarbon n-butana, C4H10, adalah gas yang sering digunakan sebagai bahan bakar. Entalpi pembakaran sempurna (DHopembakaran) gas n-butana menjadi produk-produknya dalam wujud gas adalah –2880 kJ/mol. Gunakan data ini untuk menjawab pertanyaan berikut, dengan menganggap suhunya 100ºC.
Tuliskan persamaan reaksi yang telah disetarakan untuk pembakaran sempurna butana.
Tentukan entalpi pembentukan DHf° gas butana.
Tentukan besarnya perubahan energi dalam reaksi pembakaran tersebut.
Bila perubahan energi bebas DG° reaksi pembakaran tersebut adalah -1260 kJ.mol-1, maka:
Hitung nilai DS° reaksi pembakaran tersebut.
ii. Jelaskan nilai DS° dalam hubungannya dengan persamaan reaksi pembakaran di atas.
Untuk pembakaran butana tersebut, digunakan udara dengan kandungan oksigen 21%, maka:
e. Berapa banyak volume udara ( 1 atm, 25 oC), yang digunakan untuk membakar 1 mol butana?
Dalam tabung silinder yang volumenya 1 dm3 anda mempunyai butana cair (density = 0,573 g.cm-3), maka:
f. Hitunglah berapa banyak energi yang dapat dihasilkan bila semua butana didalam silinder habis terbakar sempurna.
Bila anda menggunakan energi yang dihasilkan untuk mendidihkan sejumlah 1 ton air yang suhunya 20 oC dengan effisensi panas pembakaran 75 %, maka:
g. Tentukanlah apakah energi yang tersedia dapat mendidihkan 1 ton air tersebut.
Tentukanlah berapa suhu yang dapat dicapai oleh 1 ton air tersebut
DATA:
Entalpi pembentukan standar (DfHo):
CO2 (g) : DfHo = -393,5 kJ mol-1; H2O(l) : DfHo = -285,8 kJ mol-1
H2O (g) : DfHo = -241,8 kJ mol- ; O2 (g) : DfHo = 0 kJ mol-1 Panas spesifik, Cp,: H2O (l) , Cp 75,3 J mol -1K-1
H2O (g) , Cp = 33,6 J mol -1K-1
Titik didih air pada tekanan 1 atm = 100oC
Komposisi volume udara (1 atm , 25 oC) = 21 % O2, ,
1 mol gas (1atm, 25 oC) = 22,4 Liter ; 1 ton = 1000 kg
Soal 4. (10 poin)
Korosi adalah peristiwa alam dimana logam mengalami kerusakan akibat terbentuknya oksida yang lebih stabil. Di alam, korosi besi adalah proses elektrokimia yang melibatkan oksigen di atmosfer dan potensial reduksi standard (Eo pada 25 °C, 1atm):
O2(g) + 4H+(aq) + 4e ® 2H2O(l) Eo = +1,23 V
Fe2+(aq) + 2e ® Fe(s) Eo = –0,44 V
Oksigen adalah oksidator yang potensial di alam, terutama bila air disekelilingnya bersifat asam. Di udara terbuka, tekanan parsial O2 adalah 0,20 atm, dan uap airnya jenuh dengan CO2. Gas CO2 yang terlarut membentuk asam karbonat, H2CO3, yang menghasilkan ion H+ dengan konsentrasi 2,0 x 10-6 M.
Berdasarkan persamaan Nerst, hitunglah potensial reduksi (E) dari gas O2 di kondisi udara yang jenuh dengan CO2.
Untuk reaksi korosi:
2Fe(s) + O2(g) + 4 H+(aq) ® 2Fe2+(aq) + 2H2O(l)
Hitung potensial standard (Eosel) sel elektrokimia yang mewakili reaksi korosi tersebut.
Hitung potensial (Esel) sel elektrolkimia yang mewakili reaksi korosi tersebut untuk kondisi gas O2 di udara yang jenuh dengan CO2 dan besi dalam keadaan standar.
Untuk reaksi: Fe(OH)2(s) + 2e ® Fe(s) + 2OH–(aq), Eo = –0,88 V.
Dengan menggunakan informasi reaksi ini dan nilai-nilai potensial di atas maka:
c. Hitunglah nilai Ksp Fe(OH)2.

Soal 5. ( 8 poin)
Pengukuran laju reaksi biasanya ditentukan dengan menggunakan metode laju awal, yaitu laju reaksi berdasarkan konsentrasi awal zat zat yang bereaksi.
Untuk reaksi: BrO3-+ 5Br-+ 6H+® 3Br2 + 3H2O didapat data sbb:
Percobaan ke
[BrO3-]awal
[Br-]awal
[H+]awal
laju relatif
1
0,1 M
0,1 M
0,1 M
1
2
0,2 M
0,1 M
0,1 M
2
3
0,2 M
0,2 M
0,1 M
4
4
0,1 M
0,1 M
0,2 M
4
Tentukan orde reaksi pada [BrO3-], [Br-], [H+] dan orde reaksi total.
Tentukanlah persamaan laju reaksinya
Tentukan laju relatif reaksi pada kondisi konsentrasi [BrO3-], [Br-], [H+] berturut-turut 0,3; 0,2; dan 0,1 M.

Soal 6. (18 poin)
Khlor trifluorida, ClF3, adalah zat untuk proses fluorinasi yang telah digunakan untuk memisahkan uranium dari produk batang bahan bakar di reaktor nuklir.
a. Tuliskan rumus dot cross Lewis ClF3.
b. Tentukan hibridisasi di atom Cl yang digunakan dalam pembentukan ClF3.
c. Ramalkan gambar bentuk molekul ClF3 berdasarkan orbital hibrida yang anda uraikan pada pertanyaan “b”.
Berikan gambar bentuk lain yang mungkin, dan jelaskan menurut anda mengapa ClF3 tidak berbentuk seperti ini.
Hantaran listrik cairan ClF3 hanya sedikit lebih rendah daripada hantaran listrik air murni. Hantaran listrik cairan ini dijelaskan dengan adanya autoionisasi ClF3 membentuk ClF2+ dan ClF4–. Ramalkan bentuk molekul ClF2+ dan ClF4–.

Soal 7. (28 poin)
Dalam sistem periodik unsur unsur, zat X dan Y adalah unsur-unsur non logam yang terletak pada periode ke 3. Senyawa hidrogen dari X dan Y adalah A dan B yang mempunyai bobot molekular yang sama. Bila senyawa A dan B ini direaksikan dengan asam nitrat pekat, nitrogen dari asam nitratnya direduksi menjadi nitrogen monoksida serta terbentuk senyawa C dan D; di mana dalam senyawa C ada unsur X dan D ada unsur Y dengan memiliki tingkat oksidasi maksimumnya. Senyawa C dan D juga dapat diperoleh melalui reaksi oksida E dan F dengan air. Jumlah atom-atom oksida E adalah 3,5 kali lebih besar daripada jumlah atom-atom oksida F.
Pertanyaan :
Tuliskan simbul dan nama unsur X dan Y serta senyawa A, B, C, D E dan F.
Tuliskan persamaan reaksi :
A + HNO3 à …………………………………………
B + HNO3 à …………………………………………..
E + ….. à C
F + ….. à D
Hitunglah volume nitrogen monoksida yang dihasilkan bila dengan tepat 1 dm3 dari larutan HNO3 (64,0 % berat HNO3 dan 1,387 g/cm3) bereaksi dengan jumlah yang ekivalen dari senyawa B. Perhitungan ini dalam kondisi standar yaitu 1 mol gas volumenya 22,4 dm3.