Soal dan Pembahasan KSM Kimia -Provinsi 2014

Materi: soal un

Pembahasan Soal Uraian Singkat KSM Tingkat Provinsi Tahun 2014

Soal 1. (11 poin)
Oksida adalah senyawa kimia yang dibentuk dari logam dengan oksigen. Ada 3 jenis oksida yang dikenal yaitu oksida sederhana, peroksida dan superoksida. Berikut ini ditampilkan 3 oksida yang memiliki perbandingan atom logam terhadap oksigen = 2:1. Titanium(IV) oksida adalah oksida yang banyak digunakan sebagai pigmen putih karena memiliki indeks refraksi yang paling tinggi. Oksida ini tidak larut dalam air tetapi dapat didispersikan secara mekanik.

1a. Tuliskan rumus kimia Titanium(IV) oksida. (1)
Rumus kimia titanium (IV) oksida adalah TiO₂

1b. Tuliskan termasuk jenis oksida apa Titanium(IV) oksida. (2)
TiO₂ termasuk jenis oksida sederhana
1c. Gambarkan struktur Lewis Titanium(IV) oksida. (3)

1d. Tuliskan berapa kemungkinan tingkat bilangan oksidasi Ti. (3)
Konfigurasi elektron Ti–22 = 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d ² 4s² maka bilangan oksidasi yang mungkin adalah +1, +2, +3, +4

1e. Tuliskan konfigurasi elektron Titanium(II). (2)
Konfigurasi elektron Ti(II) = 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d ²

Soal 2. (15 poin)
Ion besi (II) bereaksi dengan ion permanganat (MnO₄^- ) dalam suasana asam sehingga menghasilkan ion besi (III). Suatu sampel logam sebanyak 6,893 g dihancurkan dan direaksikan dengan asam klorida pekat sehingga semua besi teroksidasi menjadi ion besi (II). Selanjutnya, larutan asam yang mengandung ion besi (II) dititrasi oleh larutan KMnO₄ 0,10 M dan diperlukan larutan kalium permanganat sebanyak 13,889 mL.

2a. Tuliskan persamaan setengah reaksi oksidasi. (2)
Fe²⁺ → Fe³⁺ + e^–

2b. Tuliskan persamaan setengah reaksi reduksi. (3)
MnO₄^- + 8H⁺ + 5 e^– → Mn²⁺ + 4H₂O

2c. Tuliskan persamaan reaksi redoks yang setara. (2)
5Fe²⁺ + MnO₄^- + 8H⁺ → 5Fe³⁺ + Mn²⁺ + 4H₂O

2d. Tentukan spesi yang bertindak sebagai oksidator dan reduktor. (2)
Sebagai oksidator (mengalami reduksi) MnO₄^–
Sebagai reduktor (mengalami oksidasi) Fe²⁺

2e. Hitung jumlah besi dalam sampel logam tersebut. (3)
Reaksi yang terjadi:
Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂
5Fe²⁺ + MnO₄^- + 8H⁺ → 5Fe³⁺ + Mn²⁺ + 4H₂O
Jumlah KMnO₄ yang digunakan = 0,1 M × 13,889 mL = 1,3889 mmol
Dari perbandingan koefisien jumlah Fe²⁺ = 5/1 × 1,3889 mmol = 6,9445 mmol
Jadi jumlah besi dalam sampel juga 6,9445 mmol

2f. Hitung persen massa besi dalam sampel. (3)
6,9445 mmol Fe = 0,0069445 mol
Massa Fe 6,9445 mmol = 0,0069445 mol × 56 g/mol = 0,388892 g
Jadi persen massa Fe dalam sampel = (0,388892 g : 6,893 g) x 100% = 5,64%

Soal 3. (23 poin)
Suatu unsur X dengan Cl₂ dapat membentuk 3 senyawa yaitu XCl₂, XCl₄, dan XCl₆. Salah satu senyawa oksidanya adalah XO₃, dan X dapat bereaksi dengan Na membentuk senyawa Na₂X.

3a. Tentukan dan jelaskan apakah X merupakan logam ataukah non-logam.(3)
X dapat bereaksi dengan Na membentuk senyawa Na₂X, unsur yang dapat bereaksi dengan logam adalah unsur non logam, tidak lazim jika ada senyawa hasil bentukan dari logam dengan logam. Selain itu X juga memiliki beberapa macam bilangan oksidasi. Jadi X adalah unsur non–logam.

3b. Tentukan dan jelaskan golongan dan periode unsur X dalam tabel periodik unsur. (3)
Melihat berbagai senyawa yang terbentuk bilangan oksidasi X antara lain:
+2 dalam XCl₂, +4 dalam XCl₄, +6 dalam XCl₆ dan XO₃, –2 dalam Na₂X. Jadi unsur X adalah unsur yang berada pada golongan VI–A dan periode 3.

3c. Gambarkan struktur Lewis untuk XCl₂, XCl₄, XCl₆, dan XO₃. (8)
X = S

3d. Berdasarkan gambar struktur yang Anda buat (soal c), tentukan dan jelaskan molekul yang bersifat polar. (4)
Yang merupakan molekul polar adalah SCl4 karena pada S memiliki pasangan elektron bebas sehingga bentuk molekulnya tidak akan simetris, sedangkan pada molekul lain tidak memiliki pasangan elektron bebas.

3e. Tuliskan orbital hibrida atom X dalam molekul XCl₄ dan XCl₆. (2)
X = S

3f. Unsur X dapat membentuk senyawa MgX. Ikatan ion yang manakah yang lebih kuat Na₂X ataukah MgX. Jelaskan. (3)
Kekuatan ikatan ion suatu molekul dapat ditinjau berdasarkan hukum coulomb, semakin besar jumlah muatan ion semakin besar gaya coulomb sebagai indikator kekuatan ikatannya. Semakin kecil ukuran jari–jari ion semakin besar gaya Coulombnya.
Na memiliki 1 muatan + sedang Mg memiliki 2 muatan +
Ukuran jari–jari ion Na⁺ relatif lebih besar dari jari–jari ion Mg²⁺
Jadi ikatan yang lebih kuat adalah MgX.

Soal 4. (21 poin)
Suatu larutan asam nitrit, HNO₂ 0,495 M memiliki pH 1,83.

4a. Hitung [H⁺] dan persen ionisasi asam nitrit dalam larutan. (5)
HNO₂ adalah asam lemah.
pH = 1,83 maka [H⁺] = 10^–1,83 = 0,015 M
[H⁺] = [HNO₂]. α
α = [H⁺] : [HNO₂]. → α = 0,015 M : 0,495 M = 0,0303 = 3,03%

4b. Tuliskan persamaan kesetimbangan reaksi dan hitung nilai Ka untuk asam nitrit. (5)
Persamaan kesetimbangan reaksi: HNO₂ ⇌ H⁺ + NO₂^–
K_a = [H⁺]² : [HNO₂] → K_a = (0,015)2 × 0,495 = 0,000111375 = 1,11375 × 10^–4

4c. Hitung pH larutan yang terbentuk dari penambahan 1,0 g NaNO₂ ke dalam 750 mL larutan HNO₂ 0,0125 M. (4)
1 g NaNO₂ = 1 g : 69 g/mol = 0,015 mol
Jumlah NaNO₂ = jumlah NO₂^– = 0,015 mol
Jumlah HNO₂ = 0,0125 M × 0,75 L = 0,009375 mol
Campuran HNO₂ dan NaNO₂ merupakan larutan penyangga.
[H⁺] = K_a × (jumlah HNO₂ : jumlah sisa asam)
[H⁺] = 1,11375.10^–4 × (0,009375 : 0,015)
[H⁺] = 0,000069609375 = 6,96 . 10^–5
pH = –log (6,96 . 10^–5) = 4,16

4d. Hitung pH larutan yang terbentuk dari penambahan 1,0 g NaNO₂ ke dalam 750 mL air, H₂O. (4)
Penambahan 1 g NaNO₂ ke dalam air akan menghasilkan garam terhidrolisis.
1 g NaNO₂ = 1 g : 69 g/mol = 0,015 mol
[NaNO₂] = 0,015 mol : 0,75 L = 0,02 M
[OH^–] = √(K_w/K_a × [NaNO₂]
[OH^–] = √(10^–14/(1,11375 × 10^–4) ×0,02)
[OH^–] = √(1,8 × 10^–12 )
[OH^–] = 1,34 × 10^–6
pOH = 5,87 → pH = 8,13