Soal dan Pembahasan KSM Kimia Tingkat Provinsi Tahun 2013

Materi: soal un
Bagian II Soal Uraian Singkat

Soal-1.
Setetes air mengandung 5 x 10²⁰ molekul H₂O, jika kerapatan air adalah 1 gram /mL, maka hitunglah volume setetes air tersebut. (3)

Pembahasan Soal-1:
Kerapatan air = 1 g/mL artinya 1 g air = 1 mL
5 × 10²⁰ molekul H₂O = (5 × 10²⁰) : (6,022 × 10²³) mol = 8,303 × 10^–4 mol
8,303 × 10^–4 mol × 18 g/mol = 1,4945 × 10^–2 g
Volume air = 1,4945 × 10^–2 g × 1 mL/g = 1,4945 × 10^–2 mL

Soal-2. 
Pertanyaan berikut berhubungan dengan empat senyawa organik:
A. HOOCCHCHCOOH;    B. CFClBrH;    C. CH₃CH(Br)CH₃;    D. CH₃COOCH₃

a. Gambarkan struktur garis keempat senyawa organik di atas.
b. Tuliskan nama IUPAC keempat senyawa organik tersebut.

c. Gambarkan isomer geometri dari senyawa A.

d. Tuliskan senyawa yang bersifat optis aktif.

e. Tuliskan senyawa yang dapat mengalami reaksi eliminasi HBr.

Soal-3. 
Sebanyak 65,4 logam seng tepat bereaksi dengan 32,1 g belerang menghasilkan seng sulfida (ZnS) sebagai satu-satunya produk. Tentukan massa seng sulfida yang dapat terbentuk dari 10,0 g logam seng.
Pembahasan Soal-3:
Menurut keterangan di soal maka reaksi yang terjadi: Zn + S ⟶ ZnS
65,4 g Zn = 65,4 g ÷ 65,38 g/mol = 1,0 mol
32,1 g S = 32,1 g ÷ 32,06 g/mol = 1,0 mol
Tentu karena sebanding jumlah zat dan koefisiennya maka akan dihasilkan ZnS sebanyak 1 mol juga.
Jika tersedia 10 g Zn = 10 g ÷ 65,38 g/mol = 0,153 mol. Berdasar perbandingan mol dan koefisien yang disetarakan maka semestinya dihasilkan 0,153 mol ZnS.
0,153 mol ZnS = 0,153 mol × 97,44 g/mol = 14,90832 g.

Sesungguhnya S tidak pernah ada dalam bentuk monoatomik jika berwujud padat, tetapi selalu poliatomik S₈, oleh karena itu penulisan reaksi yang lebih tepat adalah: 8Zn + S₈ ⟶ 8ZnS
Menurut keterangan di soal maka reaksi yang terjadi: 8Zn + S₈ ⟶ 8ZnS
65,4 g Zn = 65,4 g ÷ 65,38 g/mol = 1,0 mol
32,1 g S₈ = 32,1 g ÷ 256,48 g/mol = 0,125 mol
Tentu karena sebanding jumlah zat dan koefisiennya maka akan dihasilkan ZnS sebanyak 1 mol juga.
Jika tersedia 10 g Zn = 10 g ÷ 65,38 g/mol = 0,153 mol. Berdasar perbandingan mol dan koefisien yang disetarakan maka semestinya dihasilkan 0,153 mol ZnS.
0,153 mol ZnS = 0,153 mol × 97,44 g/mol = 14,90832 g.

Soal-4.
Suatu larutan 40 mL 0,10 M asam asetat (CH₃COOH) dititrasi oleh 0,150 M larutan NaOH. Ka asam asetat 1,8 × 10^–5 .
CH3COOH(aq) + NaOH (aq) ⟶ CH3COONa (aq) + H2O(l)
a. Hitunglah volume NaOH yang digunakan sehingga mencapai titik ekivalen
Titik ekivalen tercapai ketika jumlah CH₃COOH sebanding dengan jumlah NaOH.
Jumlah CH₃COOH = jumlah NaOH
40 mL × 0,1 M = volume NaOH × 0,15 M
Volume NaOH = 4 mmol ÷ 0,15 M = 26,67 mL

b. Hitunglah konsentrasi ion asetat pada titik ekivalen
Pada titik ekivalen jumlah ion asetat sebanding dengan jumlah asam asetat itu sendiri.
Namun volume larutan menjadi 40 mL + 26,67 mL = 66,67 mL.
[CH₃COO^–] = 4 mmol ÷ 66,67 mL = 0,060 M

c. Hitunglah pH pada titik ekivalen
Pada titik ekivalen CH₃COOH dan NaOH habis bereaksi dan menghasilkan garam CH₃COONa dan molekul air. CH₃COONa ini merupakan garam yang terhidrolisis sehingga pH–nya dihitung menggunakan rumus pH garam terhidrolisis.

pOH = – log (0,577 × 10^–5 ) = 5 + 0,24 = 5,24
pH = 14 – 5,24 = 8,76

Soal-5.
Tuliskan reaksi yang terjadi pada katoda, anoda dan reaksi sel untuk proses elektrolisis larutan kadmiun iodida (CdI₂).
Diketahui: E⁰ Cd²⁺ | Cd = – 0,40 V; E⁰ I⁻ | I₂ = + 0,54 V;
E⁰ H₂O | H₂ = – 0,83 V; E⁰ H₂O | O₂ = + 1,23 V;
Pembahasan Soal-5:
Reaksi pada elektrolisis CdI₂ (aq) ⟶ Cd²⁺ (aq) + 2I^– (aq)
Katoda (Reduksi) : Cd²⁺ + 2e^– ⟶ Cd
Anoda (Oksidasi) : 2I^– ⟶ I₂ + 2e^–
Reaksi redoks : Cd²⁺ + 2I^– ⟶ Cd + I₂

Soal-6. 
Nitrosil klorida (NOCl) merupakan gas berwarna kuning dan umum digunakan dalam reaksi sintesis organik. Gas ini dihasilkan dengan mereaksikan gas nitrogen monoksida (NO) dan gas klorin (Cl₂).
2NO (g) + Cl₂ (g) ⇌ 2NOCl (g) ΔHo = –77,07 kJ
Jelaskan pengaruh kondisi berikut terhadap jumlah/konsentrasi gas Cl₂ dalam kesetimbangan, jika:
a. Konsentrasi gas NO dikurangi
b. Temperatur reaksi dinaikkan

Pembahasan Soal-6:
a. Jika konsentrasi gas NO dikurangi maka pergereseran kesetimbangan menuju ke arah pereaksi (kiri) yang berarti bahwa ini akan meningkatkan jumlah gas Cl₂.
b. Reaksi pembentukan NOCl ini adalah reaksi eksoterm maka jika suhu dinaikan maka persegeseran kesetimbangan akan balik menuju reaksi endoterm, dalam hal ini reaksi akan bergeser ke kiri (pereaksi) yang berarti akan meningkatkan jumlah Cl₂ dan NO.

Soal-7. 
Ion tiosulfat, S₂O₃^2–, merupakan salah satu bentuk anion okso dari senyawa belerang.
a. Lengkapi struktur Lewis dari ion tiosulfat berikut.
b. Tentukan muatan formal untuk setiap atom dalam ion tersebut.

c. Tentukan bilangan oksidasi setiap atom S dalam ion tersebut.
Bilangan oksidasi S di tengah = 6 – 2 = +4 
Bilangan oksidasi S di kiri = 6 – 6 = 0 
Bilangan oksidasi S rata–rata = (+4 + 0) : 2 = +2

d. Tentukan asam manakah yang memiliki nilai Ka1 yang paling besar jika keasaman H₂S₂O₃ dibandingkan dengan H₃PO₄. Beri penjelasan berdasarkan struktur Lewis-nya.
Yang memiliki nilai Ka₁ paling besar adalah H₂S₂O₃.
Alasannya:

• Semakin banyak atom elektronegatif yang berikatan rangkap maka elektron di gugus -O-H akan semakin tertarik ke O sehingga H mudah lepas sebagai H⁺ dengan demikian keasaman makin besar. Pada H₂S₂O₃ terdapat 3 atom dengan elektronegativitas tinggi (O dan S) sebanyak 3 ikatan rangkap, sedangkan pada H₃PO₄ hanya terdapat 1 ikatan rangkap antara O dan P.
• Karena H yang terikat pada atom O pada H₂S₂O₃ akan relatif lebih mudah melepaskan ion H⁺ dan ini didukung elektronegativitas S pusat lebih elektronegatif. Sedang H pada O di H₃PO₄, P sebagai atom pusat relatif lebih rendah ke-elektronegatifnan-nya dibanding O sehingga H relatif terikat kuat pada O.

Soal-8. 
Ammonium nitrat (NH₄NO₃) adalah salah satu pupuk yang mengandung nitrogen yang paling penting. Kemurniannya dapat dianalisis dengan menitrasi larutan NH₄NO₃ dengan larutan baku NaOH. Dalam suatu percobaan sebanyak 0,25 g sampel NH₄NO₃ yang dibuat secara industri memerlukan 25 mL larutan NaOH 0,1 M untuk penetralan.
a. Tuliskan persamaan ionik total untuk reaksi tersebut.
b. Berapa % kemurnian sampel tersebut.

Pembahasan Soal-8:
a. NH₄NO_{3 (aq)} + NaOH _(aq) ⟶ NaNO_3(aq) + NH₄OH_(aq)
     NH₄⁺_(aq) + NO₃^–_(aq)+ Na⁺_(aq) + OH^–_(aq) ⟶ NH₄⁺_(aq) + OH^–_(aq) + Na⁺_(aq) + NO₃^–_(aq)

b. NH₄NO₃ adalah garam yang bersifat asam oleh karena itu dapat dinetralkan dengan larutan NaOH yang bersifat basa.
Dalam reaksi penetralan pada reaksi tersebut diperlukan
25 mL NaOH 0,1 M = 25 mL × 0,1 M = 2,5 mmol, ini artinya bahwa jumlah ion H⁺ dalam garam NH₄NO₃ = 2,5 mmol = 2,5 × 10^–3 mol
2,5 mmol NH₄NO₃ = 2,5 × 10^–3 mol × 80 g/mol = 0,200 g
% kemurnian NH₄NO₃ dalam sampel = 0,200 g : 0,25 g × 100% = 80%

Jika ada koreksi dari pembaca, saya akan sangat berterima kasih.