Senyawa O (2 poin) - Olimpiade PSMA

Hak Cipta
Dilindungi Undang-undang
OLIMPIADE SAINS NASIONAL 2014
CALON PESERTA
INTERNATIONAL CHEMISTRY OLYMPIAD (IChO) 2015
Mataram, Lombok
1-7 September 2014
Kimia
Teori
Waktu: 240 menit
KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN
DIREKTORAT JENDERAL PENDIDIKAN MENENGAH
DIREKTORAT PEMBINAAN SEKOLAH MENENGAH ATAS
TAHUN 2014
Petunjuk :
1. Isilah Biodata anda dengan lengkap (di lembar Jawaban)
Tulis dengan huruf cetak dan jangan disingkat!
2. Ujian Teori terdiri dari9Soal:
Soal 1 =19 poin
Soal 2 =20 poin
Soal 3 =25poin
Soal 4 =23 poin
Soal 5 =20 poin
Soal 6=22 poin
Soal 7 =36 poin
Soal 8 =27 poin
Soal 9 =33 poin
TOTAL Poin = 225
poin
3. Waktu yang disediakan: 240 menit (4 jam).
4. Semua jawaban harus ditulis di dalam kotak di lembar jawaban yang tersedia.
5. Diperkenankan menggunakan kalkulator yang diberikan panitia OSN.
6. Diberikan Tabel Periodik Unsur, rumus dan tetapan yang diperlukan.
7. Mulailah bekerja ketika ada tanda “MULAI” dari Pengawas.
8. Anda harus segera berhenti bekerja bila ada tanda “BERHENTI” dari Pengawas.
9. Letakkan jawaban anda di atas meja dan segera tinggalkan ruangan setelah
diberikan perintah.
10. Berkas soal ujian teori ini terdiri dari15 halaman.
11. Anda dapat membawa pulang soal ujian !!
OSN 2014
Halaman2
OSN 2014
Halaman3
OSN 2014
Halaman4
Tetapan dan Rumus
Bilangan Avogadro
Tetapan gas universal, R
Tekanan gas
Massa
Energi
Kecepatan cahaya
Tetapan Plank
NA = 6,022 x 1023 partikel.mol–1
R = 0,08205 L·atm/mol·K = 8,3145 L·kPa/mol·K
= 8,3145 x107 erg/mol·K = 8,3145 J/mol·K
= 1,987 kal/mol·K
= 62,364 L·torr/mol·K
1 atm =760 mmHg =760 torr= 101,32 kPa
=101325Pa= 1,01325 bar
1 torr = 133,322 Pa
1 bar =105 Pa
1 Pa= 1 N/m2= 1 kg/(m.s2)
1 sma = 1,6605 ✕ 10-24g
1 kal = 4,182 J ; 1 J = 1 L·kPa
c = 3 x 108 m/ detik
h =6,62606896 x10-34J·sec = 4,13566733 x 10−15
eV·sec
E = mc2
PV= nRT
 = M RT
Kw= 1,0x10-14
Massa dan energi
Persamaan gas Ideal
Tekanan Osmosis pada larutan
Tetapan Kesetimbangan air (Kw) pada 25oC
Tetapan kesetimbangan dan tekanan parsial
Kp = Kc(RT)∆n
gas
Temperatur dan Tetapan kesetimbangan
Energi Gibbs pada temperatur konstan
G  H  T S
Isoterm reaksi kimia
G = G + RT∙ln Q
Hubungan tetapan kesetimbangan dan
Go = -RT ln K
energi Gibbs
Potensial sel dan energi Gibbs
Go =-nFEo
Tetapan Faraday
F = 96500 C/mol elektron
Ampere (A) dan Coulomb (C)
A =C/det
Muatan elektron
1,6022 x 10-9 C
Massa elektron
0,000549 sma= 9,110 x 10-28 g
Massa proton
1,007316 sma= 1,6727 x 10-24 g
Massa neutron
1,008701 sma =1,6750 x 10-24 g
Kecepatan cahaya
3 x 108 m/s
Reaksi orde pertama: AB
Reaksi orde kedua: AB
OSN 2014
Halaman5
Soal 1. Kandungan Kalsium Karbonat dalam Mutiara (19 poin)
Pulau Lombok terkenal dengan produksi mutiara karena banyak terdapat budidaya mutiara.
Mutiaraadalah suatu bahan yang keras,bulat,berkilau,yang terbentukdalamjaringan
lunakdaritiramhidupataumoluskabivalre. Mutiara dapat berwarna putih hitam, abu-abu
kebiruan, kuning, oranye, merah, hijau, perak, krem, atau tidak berwarna.
Mutiara terbentuk dariratusan dan bahkan ribuan lapisan kristal mineral aragonit (suatu
CaCO3polimorf),conchiolin (suatu jenis protein) dan air. Karena kandungan utamanya
mengandung kristal kalsium karbonat, mutiara dapat larut dalam asam cuka.
Sebanyak 1 gram mutiara dari Lombok, dilarutkan sempurna dalam 25 mL larutan asam
cuka (asam asetat) 0,75 M.Pada pelarutan ini dihasilkan gas. Penambahan larutan natrium
oksalat (Na2C2O4) berlebih ke dalam larutan mutiara tersebut menghasilkan endapan putih
sebanyak 1,1 gram.
a. Tentukan rumus molekul gas yang terbentuk pada pelarutan mutiara.(2)
CO2 (g)
b. Tuliskan reaksi yang terjadi pada pelarutan mutiara dalam asam asetat.(2)
CaCO3(s) + 2 CH3COOH(aq)  Ca(CH3COO)2(aq) + 4H2O(l) + 2CO2 (g)
Atau:
CaCO3(s) + 2H+(aq)  Ca2+ (aq) +4 H2O(l) + 2CO2 (g)
c. Tuliskan reaksi yang menghasilkan endapan berwarna putih tersebut.(2)
Ca2+ (aq) + C2O4-2(aq)  CaC2O4 (s)
d. Hitung persentase-massa(% massa) aragonit dalam mutiara tersebut.(4)
1,1 𝑔
𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑎2+ = 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑎𝐶𝑂3 = 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑎𝐶2 𝑂4 =
= 8,59375−3 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑎𝐶2 𝑂4
128𝑔𝐶𝑎𝐶2 𝑂4 /𝑚𝑜𝑙
𝑏𝑒𝑟𝑎𝑡 𝐶𝑎𝐶𝑂3 = 8,59375−3 𝑚𝑜𝑙 𝑥 100𝑔 = 0,859375 𝑔  0,860 𝑔
Persentase Aragonit dalam mutiara = 0,860 𝑥 100% = 86%
Dari hasil studi yang pernah dilakukan, tetapan hasil kali kelarutan aragonit dalam air laut
dengan salinitas 35%pada 25°C dan tekanan 1 atm adalah 6,65 x 10−7 mol2 kg−2.
e. Tuliskanlah reaksi kesetimbangan kelarutan aragonit dalam air laut tersebut. (2)
CaCO3(s)  Ca2+ (aq) + CO3=(aq)
OSN 2014
Halaman6
f.
Tentukanlah kelarutan aragonit dalam air laut (dalam satuan g/kg).(4)
Ksp = [Ca2+] [CO3=] = 6,65 x 10−7 mol2 kg−2.
x2 =6,65 x 10−7 mol2 kg−2.
x = (6,65 x 10−7 mol2 kg−2)1/2 = 8,155 x 10-4 mol/kg
= 8,155 x 10-4 mol x 100 g CaCO3/mol = 8,155 x10-2 g/kg air laut
g. Perkirakan pH larutan aragonit dalam air, asam atau basa, jelaskan mengapa
demikian. (3)
Bersifat basa karena hidrolisis ion CO3=
CO3= + H2O HCO3- + OH-
OSN 2014
Halaman7
Soal 2. Analisis Campuran Logam dalam Paduan Logam (20 poin)
Dow adalah paduan logam (alloy) yang banyak digunakan di industri logam, mengandung
logam magnesium, aluminum dan logam lainnya. Sebanyak 0,6113 g Dow dilarutkan
dengan teknik tertentu untuk mencegah interferensi oleh logam lainnya. Ion aluminium dan
magnesium yang terbentuk diendapkan menggunakan 8-hydroxyquinoline(HC9H6NO).
Setelah disaring dan dikeringkan, terbentuk endapan campuran Al(C9H6NO)3 dan
Mg(C9H6NO)2 yang massa totalnya adalah 7,8154 g. Campuran endapan tersebut dibakar
dan dihasilkan campuran oksida Al2O3 dan MgO yang mempunyai massa total sebanyak
1,0022 g.
a. Agar terbentuk endapan garam alumunium dan magnesium dengan 8hydroxyquinoline secara sempurna, tentukan suasana larutan yang sebaiknya
digunakan (asam atau basa), jelaskan mengapa demikian.(3)
pH asam, basa atau netral
Dalam air, terprotonasi:
C9H6NOH +H2O C9H6NOH2+ + OHKompleks Al dapat diendapkan secara kuantitatif pada pH antara pH 4.2-9.8(dapat
diendapkan dalam buffer asetat atau larutan basa amoniak)
Suasana larutan adalah sedikit basa, tetapi jangan terlalu basa (1 poin)
Penjelasan (2 poin): karena basa ini akan mendeprotonasi 8-hydroxyquinoline
(HC9H6NO) menjadi C9H6NO yang akan bereaksi lebih lanjut dengan ion
magnesium dan ion alumunium. Jangan terlalu basa agar tidak mengendapkan ion
alumunium dan ion magnesium sebagai oksidanya.
b. Tuliskan persamaan reaksi antara ion alumunium dan ion magnesium dengan 8hydroxyquinoline untuk menghasilkan endapan Al(C9H6NO)3 dan Mg(C9H6NO)2
dalam suasana larutan yang sebaiknya digunakan (jawaban (a). (4)
Dalam Asam pH>4.2 - Netral:
Al3+ + 3 C9H6NOH2+ → Al(C9H6NO)3(s)+ 6 H+
Mg2+ + 2 C9H6NOH2+ → Mg(C9H6NO)2(s)+ 4 H+
Al3+ + 3 C9H6NOH → Al(C9H6NO)3(s)+ 3H+
Mg2+ + 2 C9H6NOH → Mg(C9H6NO)2(s)+ 2 H+
OSN 2014
Halaman8
Dalam basa pH< 9,8)
Al3+ + 3 C9H6NOH → Al(C9H6NO)3 (s)+ 3H+
Mg2+ + 2 C9H6NOH → Mg(C9H6NO)2(s)+ 2 H+
Al3+ + 3 C9H6NO- → Al(C9H6NO)3 (s)
Mg2+ + 2 C9H6NO- → Mg(C9H6NO)2(s)
kompleks Al dan Mg
c. Tuliskan persamaan reaksi pembakaran Al(C9H6NO)3 dan Mg(C9H6NO)2 menjadi
oksida-oksidanya. (4)
4 Al(C9H6NO)3(s) + 141 O2 2 Al2O3 (s) + 108 CO2 (g) + 12 NO2(g) + 36 H2O(g) (2
poin)
Mg(C9H6NO)2(s) + 21 O2MgO (s)+ 18 CO2 (g) + 2 NO2(g) + 6 H2O(g) (2 poin)
d. Dari data yang diuraikan pada wacana di atas, hitung % massa Al dan Mg dalam
paduan logam Dow tersebut.(9)
g Al(C9H6NO)3 + g Mg(C9H6NO)2 = 7,8154
Persamaan
(1)
g Al2O3 + g MgO = 1,0022
Persamaan
(2)
Kandungan:
Al (dalam Al2O3) =
2 xArAl
x g Al2O3
MrAl 2 O3
Al (dalam Al(C9H6NO)3 ) = x g Al(C9H6NO)3, sehingga:
2 xArAl
ArAl
x g Al2O3 =
x g Al(C9H6NO)3
MrAl 2 O3
MrAl C 9 H 6 NO 3
gAl C9 H 6 NO 3
2 xgAl2 O3
=
, sehingga:
MrAl C9 H 6 NO 3
MrAl 2 O3
g Al2O3 =
gAl C9 H 6 NO 3
MrAl C9 H 6 NO 3
x
MrAl 2 O3
101,96
= g Al(C9H6NO)3 x
2 x 459,45
2
g Al2O3 = 0,11096 x g Al(C9H6NO)3
Persamaan (3)
Kandungan:
OSN 2014
Halaman9
Mg (dalam MgO) =
1xMrMg
x g MgO
MrMgO
Mg (dalam Mg(C9H6NO)2) =
ArMg
x g Mg(C9H6NO)2, sehingga dengan
MrMg C 9 H 6 NO 2
cara yang sama:
g MgO =
gMg C9 H 6 NO 2
40,304
x Mr MgO = g Mg(C9H6NO)2 x
MrMg C9 H 6 NO 2
312,61
g MgO = 0,12893 x g Mg(C9H6NO)2
Persamaan (4)
Persamaan (2), (3) dan (4):
g Al2O3 + g MgO = 1,0022
0,11096 g x g Al(C9H6NO)3 + 0,12893 x g Mg(C9H6NO)2 = 1,0022 Persamaan (5)
g Al(C9H6NO)3 + g Mg(C9H6NO)2 = 7,8154
(1)
Dengan cara substitutsi, diperoleh:
g Mg(C9H6NO)2 = 7,5125 g
g Al(C9H6NO)3 = 7,8154 – 7,5125 = 0,3029 g
Maka:
ArMg
x g Mg(C9H6NO)2
MrMg C 9 H 6 NO 2
g Mg =
=
% Mg =
g Al =
OSN 2014
0,5841
x 100% = 95,55%
0.6113
ArAl
x g Al(C9H6NO)3
MrAl C 9 H 6 NO 3
=
% Al=
24,305
x 7,5125 = 0,5841 g
312.61
26,982
x 0,3029 = 0,0178 g
459,45
0,0178
x 100% = 2,91%
0.6113
Halaman10
Soal 3. Senyawa Karbida dan Lampu Kereta Kuda (25 poin)
Selain senyawa organik yang jumlahnya
hampir
tak-berhingga,
karbon
juga
membentuk senyawa anorganik. Salah satu
contoh senyawa anorganik dari karbon
adalah karbida, yaitu senyawa antara karbon
dengan logam yang sangat elektropositif.
Pada senyawa karbida, karbon berada
sebagai
anion
monoatomik
maupun
poliatomik.
Salah satu contoh karbida
adalah CaC2 yang di dalamnya terdapat
anion C22 Keberadaan ion C22dibuktikan oleh reaksi CaC2 dengan air yang menghasilkan
gas etuna (C2H2) seperti tertera pada Persamaan reaksi berikut:
CaC2 + 2H2O  Ca(OH)2 + C2H2
a. Gambarkan struktur titik Lewis ion C22.
:CC:
(2)
Contoh karbida yang lain adalah magnesium karbida dengan rumus kimia Mg2C3.
b. Tentukan anion yang terdapat dalam senyawa Mg2C3.
(2)
4
C3 
c. Gambarkan dua struktur titik Lewis yang mungkin untuk ion yang anda tuliskan pada
jawaban soal b.(4)

:CCC:::3atau
2
::C=C=C::
d. Tuliskan reaksi setara Mg2C3 dengan air.
(3)
Mg2C3 + 4H2O  2Mg(OH)2 + C3H4
Padatan CaC2 bersifat kristalin dengan sel satuan (unit sel) seperti sel satuan pada kristal
NaCl.
e. Gambarkan satu unit sel CaC2.
(3)
Sama seperti unit sel NaCl, tetapi setiap ion Cldiganti dengan ion C22.
OSN 2014
Halaman11
Gas etuna yang dihasilkan dari reaksi CaC2 dengan air digunakan untuk bahan bakar pada
lampu kereta kuda jaman dahulu ketika lampu booglamp belum ditemukan. Diketahui kalor
pembakaran standar HCo) etuna adalah 1300 kJ/mol dan entalpi pembentukan standar
Hfo) CaC2(s), H2O(l), C2H2(g) dan Ca(OH)2(s) berturut-turut adalah 63,286, 227 dan
986 kJ/mol.
f. Jika sebuah lampu kereta kuda memerlukan 0,2 kg gas etuna per jam, hitung massa
CaC2 minimal yang harus tersedia dalam sebuah kereta kuda yang memiliki 2 lampu
untuk berjalan selama 3 jam pada malam hari. Asumsikan semua reaksi yang terjadi
berlangsung sempurna.(4)
CaC2 + 2H2O  Ca(OH)2 + C2H2
mol CaC2 = mol C2H2 (1 poin)
massa CaC2 = mol C2H2 x 64,1 g/mol (1 poin)
=[ (2 x 200 g/jam x 3 jam)/26] x 64,1 g/mol
= 2958,46 g = 2,958 kg
(2 poin)
g. Hitung kalor yang dihasilkan pada semua reaksi yang terjadi jika 320,5 gram CaC2
telah habis bereaksi untuk menyalakan lampu kereta kuda.
(7)
Reaksi yang terjadi
(1) CaC2 + 2H2O  Ca(OH)2 + C2H2
H = -986 + 227 + 63 + (2x286) = - 124 kJ/mol (2 poin)
q1 = (320,5/64,1) mol x (- 124 kJ/mol) = - 620 kJ (2 poin)
(2) C2H2 + 5/2 O2 2CO2 + H2O
q2 = HCo etuna x mol etuna = -1300 kJ/mol x (320,5/64,1) mol = - 6500 kJ (2 poin)
Jadi kalor yang yang dihasilkan pada reaksi tersebut adalah 7120 kJ. (1 poin)
OSN 2014
Halaman12
Soal 4. Kesetimbangan Asam-basa dalam Air (23 poin)
Suatu larutan (X) terdiri dari dua jenis asam lemah monoprotik yaitu asam asetat HOAc
dengan tetapan dissosiasi asam,KHOAc = 1,8 × 10–5, dan asam formiat, HCOOHdengan
tetapan dissosiasi asam,KHCOOH= 1,8 × 10–4. Larutan Xmempunyai pH = 2,38. Titrasi 100
mL larutanXmemerlukan 50 mL larutan NaOH 1,00 M untuk menetralkannya.
a. Tuliskan persamaan reaksi kesetimbangan disosiasi kedua asam tersebut.
HA
HM
b. Tuliskan
H+ + A–
H+ + M–
persamaan yang
(2)
(1 poin)
( 1 poin)
menunjukkan
adanya
persamaan
keseimbangan

konsentrasi muatan, yaitu hubungan antara konsentrasi [H ] dalam larutan X dengan
konsentrasi spesi-spesi ion negatif lainnya pada pH = 2,38.
(3)
[H] = [A+ [M–]+ [OH–]
(1 poin)
–
tetapi pada pH= 2,38 konsentrasi [OH ] sangat kecil sehingga dapat diabaikan,
maka [H] = [A + [M–]
(2 poin)
c. Turunkan persamaan yang mengkaitkan konsentrasi [OAc] pada kesetimbangan
dengan [HOAc]awal, tetapan disosiasi asam KHOAc dan [H+].
(5)
KHA= [H+][Astb[HA] stb dan [HA] stb = [HA]awal - [Astb
[A-]stb = KHA [HA]awal/(KHA +[H+])
(5 poin)
d. Turunkan
pula
persamaan
yang
mengkaitkan
konsentrasi
[HCOO]

kesetimbangan dengan [HCOOH]awal, tetapan disosiasi asam KHCOOH dan [H ].
pada
(3)
KHM= [H][M stb[HM] stb dan [HM] stb = [HM]awal - [Mstb
[M-]stb = KHM [HM]awal/(KHM +[H+]) (3 poin)
e. Dari ketiga persamaan yang diperoleh pada soal b), c) dan d) di atas dan dengan
pendekatan yang sesuai, turunkan persamaan baru yang menghubungkan antara
jumlah [HOAc]awal dan [HCOOH]awal dalam larutan X.
(5)
Persamaan soal b) [H+] = [A + [M–] menjadi
[H+] =KHA [HA]awal/(KHA +[H+]) + KHM [HM]awal/(KHM +[H+])
Pendekatan yang digunakan KHAdan KHM<[H+] sehingga
[H] = (KHA [HA]awal/[H+]) + (KHM [HM]awal/[H+]) maka
[H+]2 = (KHA [HA]awal) + (KHM [HM]awal)
(102,38)2 = (1,8 × 10–5)[HA]awal + (1,8 × 10–4)[HM]awal
[HA]awal + 10[HM]awal = 0,965
OSN 2014
(5 poin)
Halaman13
f.
Dengan menggunakan data reaksi netralisasi, hitunglah konsentrasi awal dari setiap
asam: [HOAc]awal dan [HCOOH]awal dalam larutan X yang dinyatakan dalam mol/L
dengan ketelitian 3 angka dibelakang koma.
(5)
Reaksi netralisasi menunjukkan mmol HA + mmol HB = mmol NaOH
Maka ([HA]awal + [HM]awal)*100mL = 1M*50mL
[HA]awal + [HM]awal = 0,5 (3 poin)
Dari persamaan pada soal e) [HA]awal + 10 [HM]awal = 0,965
Maka [HM]awal =0,465 dan
[HM]awal = 0,0516M ~0,052M dan [HA]awal = 0,448M
(2 poin)
OSN 2014
Halaman14
Soal 5. Kinetika Reduksi Gas NO oleh Gas H2 (20 poin)
Gas NO, adalah gas pencemar yang banyak dihasilkan oleh mesin kendaraan bermotor.
Reaksi reduksi gas NO oleh H2 berikut ini berlangsung pada 826 ºC:
2 NO(g) + 2 H2(g)  N2(g) + 2 H2O(g)
Kinetika laju reaksinya ditentukan berdasarkan metoda laju awal dengan mengukur tekanan
parsial masing masing gas. Laju awal reaksi dinyatakan sebagai laju berkurangnya tekanan
parsial (P) dari reaktan. Berikut ini adalah data yang diperoleh berdasarkan kondisi
percobaan yang dilakukan:
Tabel Data percobaan penentuan kinetika reduksi gas NO oleh gas H2
Tekanan parsial, PH2 awal = 400
mmHg
Tekanan awal PNO,
Laju,
mmHg
mmHg/detik
359
0,750
300
0,515
152
0,125
Tekanan parsial, PNO awal = 400
mmHg
Tekanan awal
Laju,
PH2 , mmHg
mmHg/detik
289
0,800
205
0,550
147
0,395
a. Tentukan orde reaksi masing-masing terhadap NO dan H2. (4)
r = k [PNO]m.[PH2 ]n
r1/r2 = dst, m dan n dapat ditentukan
atau : perhatikan tabel:
Tabel sebelah kiri ,
PH2 = konstan , tekanan turun menjadi setengahnya (300 ke 152) laju turun dengan faktor 
¼ atau m = 2, orde ke-2 terhadap NO
Tabel sebelah kanan,
PNO = konstan, tekanan parsial dari 289 ke 147 (tekanan awal menjadi  ½ nya) ,
laju turun  ½ nya , maka m = 1, orde pertama (1) terhadap H2.
b. Tuliskan persamaan laju reduksi gas NO tersebut dan orde reaksi total. (2)
Orde reaksi total = 3
Persamaan laju: r = k.[PNO]2.[PH2 ]
c. Hitung tetapan laju reaksi tersebut. (3)
dapat digunakan salah satu data:
r = k [PNO]2. [PH2]
0,750 = k [359]2[400]

k = 1,45 x 10-8 /detik-mmHg2
d. Bila awalnya tekanan parsial, PH2 awal = 500 mmHg dan PNO awal = 350 mmHg,
sesudah reaksi berlangsung beberapa saat, ternyata tekanan parsial H2, PH2 turun
menjadi 350 mmHg. Hitung tekanan parsial gas NO, PNO, pada saat tersebut. (4)
PNO = (350)-(500-350) = 350 -150 = 200 mmHg
Untuk reaksi reduksi tersebut, diusulkan 2 mekanisme reaksi yaitu:
Usulan Mekanisme 1, dengan 3 tahap reaksi:
i.
NO + NO  N2O2 (kesetimbangan, cepat)
ii.
N2O2 + H2 H2O + N2O
(lambat)
iii.
N2O + H2  N2 + H2O
OSN 2014
Halaman15
Usulan Mekanisme 2, dengan 2 tahap reaksi:
i.
2 NO + H2  N2 + H2O2 (cepat)
ii.
H2O2 + H2  H2O (lambat)
e. Berdasarkan persamaan laju yang diperoleh dari percobaan tersebut:
i. Tentukan usulan mekanisme reaksi yang dapat diterima dan jelaskan mengapa
demikian. (3)
Mekanisme 1 (1 poin)
Penjelasan (2 poin): karena ada 2 molekul NO dan 1 molekul H2 bereaksi atau bisa
juga menggunakan pendekatan reaksi kesetimbangan
ii. Tentukan tahap yang merupakan tahap penentu laju pada mekanisme reaksi
yang diterima. (2)
Persamaan laju yang diperoleh adalah: r = k.[PNO]2.[PH2 ]
Sehingga penentu laju adalah Langkah 2 pada mekanisme 1.
iii. Tuliskan zat antara pada mekanisme reaksi yang diterima. (2)
N2O2 dan N2O (masing-masing 1 poin)
OSN 2014
Halaman16
Soal 6. Reaksi Redoks (22 poin)
Untuk menentukan kandungan besi dari suatu sampel air yang mengandung ion Fe3+ dan
ion Fe2+, maka semua spesi ion besi harus diubah menjadi Fe3+ atau Fe2+. Data potensial
reduksi standar (Eo) beberapa spesi terangkum pada Tabel di bawah ini.
Spesi
Fe3+
Fe2+
I2
S2O8-2
SO42- (H+)
Sn4+
Sn2+
Spesi
Fe2+
Fe
2 ISO42H2SO3
Sn2+
Sn
E° dalam volt (V)
+0,77
-0,41
+0,54
+2,01
+0,20
+0,15
-0,14
a. Tuliskan spesi manakah pada Tabel di atas yang dapat mereduksi ion Fe3+ menjadi
Fe2+ pada kondisi standar. Tuliskan persamaan reaksi yang telah disetarakan.(6)
Spesi yang mereduksi ion Fe3+ menjadi Fe2+: I-, H2SO3, Sn, Sn2+, Fe
Hanya pasangan redoks dengan potensial E° < 0,77 yang dapat mereduksi
Fe3+menjadi Fe2+ dengan reaksi:
2 Fe3+ + 2 I-2 Fe2+ + I2
(i)
3+
2+
2+
2 Fe + H2SO3 + H2O  2 Fe + SO4 + 4 H
(ii)
3+
2+
2+
4+
2 Fe + Sn  2 Fe + Sn
(iii)
3+
2+
2+
2 Fe + Sn 2 Fe + Sn
(iv)
3+
2+
2 Fe + Fe 3 Fe +
(iv)
b. Hitunglah tetapan kesetimbangan salah satu reaksi yang dituliskan pada jawaban
a).(3)
Nernst: Esel = E°sel - [(RT)/(nF)] x ln Q
maka: ln 𝐾 =
Kesetimbangan: Esel = 0 dan Q = K
𝑛.𝐹.𝐸 𝑜
𝑅𝑇
2
2 Fe3+ + 2 I-2 Fe2+ + I2
𝐾=
[𝐹𝑒 2+ ]
[𝐹𝑒 3+ ]2 [𝐼− ]2
(i),
dst
(i)
ln 𝐾 =
(ii) ln 𝐾 =
OSN 2014
2 x 96485 .(0,77−0,54)𝑉
8,314 𝑥298𝐾
2 x 96485 .(0,77−0,20)𝑉
(iii)
ln 𝐾 =
(iv)
ln 𝐾 =
(v)
ln 𝐾 =
8,314 𝑥298𝐾
= 17,9
𝐾 = 60,2x106
= 44,4
𝐾 = 1,91x1019
2 x 96485 .(0,77−0,15)𝑉
8,314 𝑥298𝐾
2 x 96485 .(0,77+0,14)𝑉
8,314 𝑥298𝐾
2 x 96485 .(0,77+0,41)𝑉
8,314 𝑥298𝐾
= 48,3
𝐾 = 9,38 x1020
= 70,87
𝐾 = 6,0 x1030
= 91,9
𝐾 = 8,16 x1039
Halaman17
Dalam air, kation Fe3+ sering dituliskan sebagai[Fe(H2O)6]3+, dapat bertindak sebagai suatu
asam dengan nilai Ka = 6,3 x103.
c. Tuliskan persamaan reaksi antara [Fe(H2O)6]3+dengan air (reaksi hidrolisis). (2)
Fe(H2O)63+ + H2O  Fe(H2O)5(OH)2+ + H3O+
Suatu larutan mengandung konsentrasi total ion Fe3+ = 8,5x103 mol/L.
d. Tentukan nilai pH dan derajat hidrolisis,.(4)
(keterangan: ( = ([Fe3+]yang mengalami hidrolisis/[Fe3+]total).
Fe(H2O)63+ + H2O  Fe(H2O)5(OH)2+ + H3O+
awal
kons.tot.
0
Kstb.
kons.tot. – x
x
𝐾𝑎 =
0
x
𝑥2
𝑘𝑜𝑛𝑠𝑡𝑜𝑡 −𝑥
𝑥2
6,3 x10−3 = (8,5 x 10−3 ) −𝑥6,3 x10−3 {(8,5x10−3 )} − 𝑥 = 𝑥 2
x2 + 6,310-3.x – (6,310-3)(8,510-3) = 0
x1 = 5,8210-3
pH = -log x1= -log 5,82.10-3
 = x1/ kons.tot
pH = 2,32
 = 4,8210-3/8,510-3  = 0,567
Jika diketahui suatu larutan mengandung ion Fe3+ dengan konsentrasi 3x103 mol/Ldan
memiliki derajat hidrolisis  = 0,74 serta nilai KspFe(OH)3adalah 6,3x1038,
e. Apakah larutan tersebut dapat menghasilkan endapan Fe(OH)3?Jelaskan dengan
perhitungan.
(4)
[Fe3+] = kons.tot -  kons.tot
[Fe3+] = 310-3 mol/L  (1 – 0,740)
[Fe3+] = 7,8010-4 mol/L (2 poin)
[H3O+] = kons.tot;
[H3O+] = 2,2210-3 mol/L
[OH-] = 10-14/2,2210-3 mol/L
[OH-] = 4,5010-12 mol/L
[Fe3+][OH-]3 = 7,1110-38 mol/L4 > 6,310-38 (mol/L)4. Endapan Fe(OH)3 akan terbentuk! (2
poin)
Salah satu reduktor yang biasa digunakan adalah Na2S2O5 segar sebagai sumber ion SO32.
f. Jika dalam suatu larutan terdapat senyawaFe2(SO4)3 dan Na2S2O5, maka
berdasarkan data potensial reduksi elektroda standar padaTabel diatas,tuliskan
reaksi redoks yang mungkin terjadi dalam larutan tersebut.
(3)
+

Na2S2O5 + H2O 2Na + 2 HSO3 (1 poin)
HSO3-  H+ +SO32Fe3+ +e  Fe2+
SO32- + H2O  SO42- + 2H+ + 2e
----------------------------------------------- +
2Fe3+ + SO32-- + H2O  2 Fe2+ SO42- + 2H+ (2 poin)
OSN 2014
Halaman18
Soal 7. Kandungan Senyawa Organik dalam Minyak Lawang (36poin)
Pulau Lombok adalah suatu pulau yang terdapat di
propinsi Nusa Tenggara Barat.
Pulau ini memiliki
geografis
yang
bervariasi
sehingga
memiliki
keanekaragaman
hayati
yang
tinggi,
termasuk
tanamannya. Salah satu tanaman yang menghasilkan
komoditas penting di Lombok adalah kayu lawang
[Cinnamomumculilaban (L.)J.S. Presl] seperti terlihat
pada Gambar di samping ini. Tanaman ini mengandung
minyak lawang yang berkhasiat sebagai obat gosok
tradisional, obat rheumatik dan obat kolera. Beberapa senyawa yang terkandung dalam
minyak lawang adalah: eugenol, metileugenol, safrol, dan -terpineol. Struktur senyawasenyawa tersebut terlihat pada gambar di bawah ini.
a. Tuliskan senyawa manakah yang memiliki karbon kiral dan gambar ulang struktur
senyawanya kemudian beri tanda pusat karbon kiral dalam senyawa tersebut. (2)
Jawab:
Yang memiliki karbon kiral: terpineol(1poin)
(1 poin)
b. Sarankan reagen dan kondisi reaksi yang memungkinkan terjadinya reaksi
transformasi dari eugenol menjadi metileugenol serta tuliskan reaksi yang terjadi.(4)
Jawab:
Reagen: (CH3)2SO4 (dimetilsulfat) atauOC(OCH₃)₂ (dimetilkarbonat) atau
metiliodida (CH3I) atau reagen metilasi lainnya. Reagen lain: basakuat (NaOH,
KOH, K2CO3atau basa kuat lainnya). (2 poin)
Kondisireaksi: dengan pemanasan. (1 poin)
Reaksi yang terjadi: (1 poin)
OSN 2014
Halaman19
c. Gambarkan struktur produk yang ditampilkan pada skema reaksi transformasi
eugenol berikut.
(6)
Jawab:
Senyawa O (2 poin)
Senyawa P (2 poin)
Senyawa Q (2 poin)
OSN 2014
Halaman20
d. Berikut adalah skema reaksi sintesis safrol dari 1,2-dihidroksi benzena (katekol) dan
juga sintesis safrol dari eugenol. Gambarkan struktur senyawa organic A, B dan C
dalam reaksi transformasi katekol menjadi safrol, serta tuliskan reagen dan kondisi X
untuk reaksi transformasi eugenol menjadi safrol. (8)
Jawab:
Senyawa A (2 poin)
Senyawa B (2 poin)
Senyawa C (2 poin)
e. Safrol menjadi bahan baku pembuatan obat psikoterapi atau psikotropika MDMA
(3,4-metilendioksi-N-metilamfetamin) dengan skema reaksi berikut. Gambarkan
struktur D, E dan MDMA berdasarkan skema reaksi berikut. (6)
Jawab:
Senyawa D (2 poin)
OSN 2014
Halaman21
Senyawa E (2 poin)
Senyawa MDMA (2 poin)
f.
Senyawa -terpineol dapat disintesis menurut skema reaksi berikut. Gambarkan
struktur senyawa dalam setiap tahap reaksi berikut. (6)
Senyawa F dan G (@ 1,5poin)
Senyawa H dan I (@ 1,5poin)
g. Senyawa -terpineol dapat mengalami reaksi dehidrasi dalam H2SO4 33%
menghasilkan campuran produk dari beberapa senyawa turunan alkenanya.
Gambarkan dua struktur produk dehidrasi -terpineol. (4)
OSN 2014
Halaman22
Jawab:
Keterangan: jawaban siswa boleh salah satu dari struktur-struktur senyawa produk di
atas dan untuk setiap struktur yang tepat masing-masing bernilai2 poin.
OSN 2014
Halaman23
Soal 8. Etnobotani Obat Tradsional Suku Sasak Lombok (27poin)
Obat tradisional merupakan warisan turun-temurun
dari nenek moyang berakar kuat dalam budaya
bangsa. Masyarakat Sasak yang tinggal di desa
Senaru yang termasuk kecamatan Bayan,
Kabupaten Lombok Barat, ternyata masih
mempraktekan pengobatan tradisional.
Dalam
pengobatan tradisional mereka percaya kepada
dukun kampung yang disebut dengan “Belian”.
Beberapa tanaman yang sering digunakan untuk
pengobatan
tradisional
diantaranya
adalah
Aistoniascholaris
(obat
malaria),
Voacangafoetida(Bl.)Rolfe
(sebagaiagen
anti
bakteri),
Clerodendronpaniculatum
dan
C.
calamitosumL.(obat
malaria).
Clerodendronpaniculatum termasuk ke dalam keluarga Lemiaceae atau Verbenaceae yang
memilki bunga kecil dan berwarna merah, serta dari hasil penelitian tanaman ini digunakan
oleh masyarakat suku Sasak sebagai obat mata dan batu ginjal. Senyawa yang umum
ditemukan dalam familiLemiaceae adalah hispudin dan asam klerodermat yang strukturnya
ditampilkan di bawah ini.
a. Gambarkan struktur produk yang terbentuk jika hispudin direaksikan dengan
benzilklorida berlebih dalam suasana basa.
(3)
Jawab (3 poin):
OSN 2014
Halaman24
b. Gambarkan struktur produk yang terbentuk jika hispudin direaksikan dengan
isopropilbromida dalam katalis FeBr3.
(3)
Jawab (3 poin):
c. Hispudin termasuk ke dalam kelompok flavanon. Skema reaksi berikut adalah salah
satu jalur sintesis flavanon. Gambarkan semua struktur produk dalam setiap tahap
reaksi pembentukan flavanon berikut (Y, FlavanondanW).
(6)
Jawab:
Senyawa W(2poin)
Senyawa Flavanon (2 poin)
OSN 2014
Halaman25
Senyawa Y (2 poin)
d. Gambarkan mekanisme reaksi pembentukan senyawa W dalam tahap reaksi
pertama dalam skema reaksi di atas.
(3)
Jawab (3 poin):
e. Gambarkan struktur produk yang terbentuk jika asam klerodermat direaksikan
dengan piperidin (
). (3)
Jawab (3 poin):
OSN 2014
Halaman26
f.
Tentukan konfigurasi absolut (RatauS) untuk karbon kiral a dan b pada senyawa
asam klerodermat. (2)
Jawab (2 poin):
Konfigurasi absolut pada a: S(1 poin)
Konfigurasi absolut pada b: R (1 poin)
g. Gambarkan struktur produk yang terjadi jika asam klerodermat direaksikan dengan
Br2 dalam CCl4 dan tuliskan apa yang teramati jika reaksi ini dilakukan di
laboratorium. (4)
Jawab:
Produk yang terbentuk (2 poin):
Yang teramati di percobaan: warna larutan asalnya bening bila ditambahkan larutan
brom dalam CCl4 yang berwarna coklat maka warna coklat tersebut hilangseiring
proses adisi ikatan rangkap oleh brom (2 poin)
h. Jika produk yang terbentuk pada soal (g) dilakukan reaksi hidrolisis dalam suasana
asam, gambarkan produk yang terbentuk. (3)
Jawab (3 poin):
OSN 2014
Halaman27
Soal 9. Penentuan Struktur dari Ekstrak KelenjarRatu Tawon Madu (33 poin)
Tawon madu (Apis millivera) adalah serangga
sosial yang hanya tertarik dengan anggota dari
spesiesnya, khususnya terhadap tawon ratu.
Kelenjar tawon ratu dapat mengeluarkan zatyang
menjadi daya tarik bagi tawon pekerja. Senyawa X
yang diekstrak dari kelenjar tawon ratu, dan setelah
dianalisisternyata mengandung karbon = 65,2 %;
hidrogen = 8,75 % dan tidak mengandung unsurunsur lain selain oksigen. Senyawa X tersebut
bersifat asam, dan titrasi sebanyak 43,7 mg
senyawa X membutuhkan 23,7 mL larutan NaOH
(0,0100 mol/L) untuk mencapai titik ekivalen. Senyawa X tersebut tidak mempunyai cincin
benzena, dan berat molekulnya lebih kecil dari 200 g/mol.
a. Tentukan rumus molekul X, dan tuliskan gugus fungsiyang menyebabkan senyawa
X bersifat asam
. (8)
JAWAB:
n( C ) : n ( H ) : n ( O ) = 65,2/12,01 : 8,75/1.007 : 26,05/16
n( C ) : n ( H ) : n ( O ) = 5,43 : 8,69 : 1,63 = 3,33: 5,33 : 1 = 10 : 16 : 3
Jadi rumus molekul senyawa X adalah; X = C10H16O3 masa C10H16O3 = 184
g/mol
43,7 mg senyawa X dapat ditritasi oleh 23,7 mL larutan NaOH ( 0,0100 mL/L )
43,7 senyawa X = 43,7 mg/184 = 0, 237 , sama dengan 0,237mol , berarti ada satu
gugus COOH yang terdapat dalam senyawa X.
Untuk mengetahui senyawa X, dilakukan reaksi-reaksi berikut:
i). Senyawa X bereaksi dengan hidrogen dengan adanya logam Pt danmenghasilkan
senyawa A.
ii). Reduksi selanjutnya dengan NaBH4 dalam etanol menghasilkan senyawa B.
iii). Senyawa B dapat didehidrasi melalui pemanasan dalam suasana asam kuat dan
menghasilkan senyawa C. Senyawa ini mengandung ikatan rangkap dua.
iv). Pada data spectrum 1H-NMR, memperlihatkan adanya gugus metil yang
berikatan dengan ikatan rangkap dua.
b. Tentukan derajat ketidakjenuhan senyawa X tersebut.
Derajat ketidak jenuhan senyawa X adalah
OSN 2014
(3)
Halaman28
F=X–½Y+½Z+1
trivalen)
(X = atom tetravalen Y- atom monovalen Z =
= 10 – ½ . 16 + ½. 0 + 1
= 10 – 8 + 0 + 1 = 3
c. Tentukan senyawa A, B, C,dan X.
(16)
Senyawa X mempunyai 3 derajat ketidak jenuhan, satu diantaranya ada pada gugus
COOH
Senyawa C
O
O
Ozonolisis
H3C
C
+
C
OH
Senyawa C
O
(CH2)6
C
HO
H3C
C
H
OH
C
H
(CH2)6
COOH
Data H-NMR senyawa X mempunyai gugus metil yang terikat dengan ikatan
rangkap dua
Ozonolisis X juga menghasilkan pemecahan yang sama yaitu menjadi asam
oksalat dan senyawa E yang mengandung gugus asam karboksilat. Maka senyawa
X adalah R1-HC=CH-COOH :
O
Senyawa X
Ozonolisis
O
C
C
HO
O
+
OH
C
HO
C
H
C
H
R1
Maka senyawa x adalah:
O
H3C
C
(CH2)5
C
H
O
C
H
C
OH
Senyawa X
Selanjutnya, reaksi ozonolisis senyawa C hanya menghasilkan senyawa asam asetat dan
asam dikarboksilat HOOC-(CH2)6-COOH. Reaksi ozonolisis senyawa X itu sendiri akan
menghasilkan asam oksalat
dan senyawa E yang masih mengandung gugus
asamkarboksilat.
d. Tuliskan nama dari isomer senyawa X.(4
Senyawa X dihidrogenasi dengan H2, Pt :
OSN 2014
Halaman29
O
H3C
C
(CH2)5
C
H
C
H
C
H2, Pt
H3C
C
OH
O
H2
C
(CH2)5
H3C
C
(CH2)5
C
OH
Senyawa A
Reduksi senyawa A dengan NaBH4
H2
C
O
O
Senyawa X
H2
C
H2
C
O
NaBH4
C
H3C
OH
O
H
C
(CH2)5
H2
C
H2
C
O
C
OH
OH
Senyawa B
Senyawa A
Reaksi dehidrasi alkohol dengan pemanasan suasana asam
H3C
H
C
H2
C
(CH2)5
H2
C
O
C
H+, pemanasan
H3C
OH
OH
C
H
C
H
Senyawa B
H2
C
(CH2)4
H2
C
O
C
OH
Senyawa C
Isomer senyawa X adalah
Isomer senyawa X
H3C
H3C
C
O
O
(CH2)5
C
H
C
O
(CH2)5
OH
C
H
asam (Z)- 9-keto-2,3-dekenoat
Senyawa Z (cis)
OSN 2014
C
C
H
H
C
O
C
OH
asam (E)-9keto-2,3-dekenoat
Senyawa E (trans)
Halaman30
e. Gambarkan struktur senyawa E. (2)
SEMOGA BERHASIL
OSN 2014
Halaman31