Posted by: chemistry21 | April 26, 2008

Soal OSN 2005 (essay)

Bagian B: Essay

Soal 1. (18 poin)

Xenon, Xe (nomor atom= 54), adalah unsur gas mulia yang relatif kurang reaktif. Senyawa fluorida gas mulia xenon dapat dibuat dengan melakukan reaksi langsung antara gas Xe (Mr =131,3 ) dan gas F2 (Mr F =19 ) pada temperatur dan tekanan tinggi. Tergantung pada temperatur dan jumlah pereaksi, produk yang terbentuk adalah kristal senyawa xenon flourida yang dapat berupa XeF2, XeF4 atau XeF6.

Pertanyaan:

a. Tuliskanlah susunan elektron gas Xe (no atom=54). (1 pob. Gambarkan struktur Lewis dari senyawa XeF2, XeF4 dan XeF6. (3 poin)

c. Orbital Xe manakah yang terlibat dalam pembentukan ikatan dalam senyawa XeF2, XeF4 atau XeF6. (2 poin)

d. Berdasarkan teori pembentukan orbital hibrida (hibridisasi), bagaimana bentuk geometri molekul XeF2, XeF4 atau XeF6. (3 poin)

(Petunjuk: pertimbangkan adanya pasangan elektron non-ikatan !!!)

Dalam kondisi temperatur dan tekanan tertentu, sebanyak 1,85 x 10-4 mol Xe direaksikan dengan 5,00 x 10-4 mol F2. Setelah reaksi, ternyata terbentuk produk XeF4 dan XeF6, dan sisa gas Xe sebayak 9,0 x 10-6 mol.

Berdasarkan kondisi ini maka:

e. Tulis dan setarakan reaksi pembentukan masing masing senyawa XeF4 dan XeF6 dari pereaksi Xe dan F2. (2 poin)

f. Tentukan komposisi % berat produk XeF4 dan XeF6 hasil reaksi tersebut. (9 poin)

Soal 2. (10 poin)

Dalam suatu ruangan tertutup, bila padatan CaCO3 dipanaskan akan membentuk kesetimbangan :

CaCO3 (s)D CaO(s) + CO2 (g) DHor = +179 kJ/mol

Ke dalam ruang hampa yang volumenya 10 L dimasukkan padatan CaCO3 (100 g/mol) dan CaO (56 g/mol) masing masing sebanyak 0,1 mol, dan kemudian dipanaskan pada 385 K. Sesudah tercapai kesetimbangan ternyata diperoleh tekanan, PCO2 = 0,300 atm.

Pertanyaan:

a. Tentukan nilai Kp dan Kc pada suhu 385 K (2 poin)

b. Tentukanlah berapa berat CaCO3 dan CaO sesudah tercapai kesetimbangan pada suhu 385 K (4 poin)

Kemudian, kedalam wadah tersebut, dipompakan sejumlah gas CO2 sehingga tekanannya bertambah sebesar 0,300 atm. Berdasarkan pertambahan tekanan CO2 ini maka:

c. Berapa gram bertambahnya berat CaCO3 setelah tercapai kesetimbangan didalam wadah tersebut pada temperatur 385 K? (2 poin)

Bila suhu diturunkan menjadi 298 K, dan diketahui Tetapan gas universal, R = 0,0821 L.atm/mol.K = 8,3145 Pa.dm3/mol.K, maka:

d. Bagaimana nilai Kp pada 298 K dibandingkan dengan 385 K

(2 poin)

Soal 3. ( 22 poin)

Chlorobenzena, C6H5Cl, yang merupakan bahan baku untuk sintesa berbagai senyawa organo-klor, dapat dibuat melalui proses klorinasi benzena, C6H6 dengan katalis FeCl3.

Mekanisme reaksi katalitik klorinasi benzena melibatkan proses reaksi asam-basa Lewis, yang langkah reaksinya adalah sebagai berikut:

Step 1 : Cl2 + FeCl3 DFeCl5 (atau Cl+FeCl4)

Step 2 : C6H6 + Cl+FeCl4 D C6H6Cl+ + FeCl4

Step 3 : C6H6Cl+ D C6H5Cl + H+

Step 4: H+ + FeCl4 ®HCl + FeCl3

Pertanyaan:

a. Tuliskan reaksi katalitik khlorinasi benzena membentuk klorobenzena. (1 poin)

b. Apa jenis reaksi tersebut? (1 poin)

c. Menurut konsep asam – basa, apa yang dimaksud dengan asam Lewis dan basa Lewis? (1 poin)

d. i. Tuliskan formula Lewis dari FeCl4 (2 poin)

ii. Bagaimana hibridisasi dan bentuk geometri molekul FeCl4 , gambarkan strukturnya. (3 poin)

e. Berdasarkan mekanisme reaksi diatas, step yang manakah merupakan reaksi asam-basa Lewis. (3 poin)

f. Tunjukkan asam dan basa Lewis pada setiap step reaksi diatas.

(6 poin)

g. Berapa banyak jumlah FeCl3 yang digunakan dalam reaksi tersebut? (1 poin)

h. Pada suhu reaksi yang sama, bagaimana pengaruh katalis terhadap tetapan kesetimbangan (K) suatu reaksi? (1poin)

Garam FeCl3 larut dalam air, dan didalam air ion Fe3+ akan mengalami hidrolisis sesuai reaksi:

FeCl3 (s) + 6H2O(l) ® Fe(H2O)63+(aq) + 3Cl(aq)

Fe(H2O)63+(aq) + H2O(l) ® Fe(H2O)5(OH)2+(aq) + H+ pKa1 = 2,0

Fe(H2O)5(OH)2+(aq) + H2O(l) ® Fe(H2O)4(OH)2+(aq) + H+ pKa2 = 3,3

i. Anggaplah pada reaksi hidrolisis ini hanya nilai pKa1 yang berperan dalam menentukan pH, Berapa pH larutan FeCl3 0,1 M? (3 poin)

j. Bila Ksp Fe(OH)3 = 2,8 x 10-39 , apakah larutan 0,1 M FeCl3 akan menghasilkan endapan Fe(OH)3 atau tidak. Buktikan jawaban anda dengan perhitungan. (3 poin)

Soal 4. ( 14 poin)

Di industri petrokimia, zat X dapat diproduksi secara besar-besaran dengan mereaksikan gas nitrogen dan hidrogen. Di laboratorium, zat X dapat dihasilkan dari reaksi padatan natrium hidroksida dan larutan garam-garam amonium. Pada keadaan STP, zat X berupa gas yang larut dalam air, dan kelarutannya mencapai 750 liter dalam 1 L air. Larutan gas ini memiliki densitas = 0,88 g/mL dan kadar ion hidrogen sebesar 5,43 x 10-13 mol/L. Zat X dapat melarutkan endapan AgCl dalam air. Diketahui densitas air dianggap =1 g/mL, dan 1 mol gas (STP) = 22,4 L

Pertanyaan:

Berdasarkan informasi diatas maka:

a.Tuliskan persamaan reaksi produksi X skala industri. (1 poin)

b. Tuliskan persamaan reaksi pembuatan X di Laboratorium. (1 poin)

c. Hitung jumlah mol X dalam larutan tersebut. (2 poin)

d. Hitung konsentrasi X yang dinyatakan dalam % berat (2 poin)

e. Hitung Konsentrasi X yang dinyatakan dalam M (mol/L). (2 poin)

f. Hitung Keasaman (pH) larutan tersebut. (2 poin)

g. Tuliskan persamaan reaksi X dengan AgCl. (1 poin)

h. Gambarkan struktur molekul produk hasil reaksi ’g’ tersebut. (3 poin)

Soal 5 ( 12 poin)

Reaksi penguraian gas NO2 menjadi gas NO dan O2 diamati dengan cara mengukur tekanan total (pt) pada berbagai waktu. Pada saat awal reaksi hanya ada gas NO2. Data pengamatan yang diperoleh disusun dalam Tabel berikut:

t (menit)

0

12

36

84

tekanan total (atm)

2,000

2,500

2,750

2,875

Pertanyaan:

a. Tuliskan reaksi penguraian gas NO2 tersebut (1 poin)

b. Berapa tekanan awal (po) gas NO2? (1 poin)

c. Bila tekanan gas NO pada saat t dianggap sebagai q atm, maka turunkan persaman yang menyatakan hubungan p total (pt ) terhadap q.

(2 poin)

d. Tuliskan hubungan tekanan gas NO2 sisa pada saat t terhadap tekanan gas total (2 poin)

e. Hitung tekanan gas NO2 sisa setelah 12 menit, 36 menit dan 84 menit.

(3 poin)

f. Dari perhitungan tersebut, tentukan orde reaksi penguraian gas NO2, dan berikan penjelasannya. (2 poin)

g. Tentukan persamaan laju reaksi penguraian tersebut. (1 poin)

h. Hitung nilai tetapan laju (k) reaksi penguraian tersebut. (1 poin)

Soal 6. ( 12 poin)

Setiap tahunnya dibutuhkan ribuan ton kalium permanganat. Di industri, secara komersial garam kalium permanganat (KMnO4) diproduksi dengan cara mengelektrolisis larutan kalium manganat (K2MnO4). Dalam proses elektrolisis ini, air mengalami reduksi.

Pertanyaan:

a. Tentukan bilangan oksidasi Mn pada kalium manganat dan kalium permanganat. (1 poin)

b. Tuliskan reaksi oksidasi dan reduksi, serta reaksi total proses elektrolisis larutan kalium manganat menjadi kalium permanganat. (2 poin)

c. Bagaimana pH larutan sesudah proses elektrolisis larutan kalium manganat? (1 poin)

Sebanyak 1000 liter larutan kalium manganat yang konsentrasinya 0,5 M dielektrolisis dengan kuat arus 12 Ampere selama 96 jam maka:

d. Berapa mol KMnO4 yang dapat dihasilkan selama proses elektrolisis tersebut. (2 poin)

e. Berapa konsentrasi K2MnO4 dan KMnO4 dan sesudah proses elektrolisis (anggap volume larutan tetap) (2 poin)

Suatu larutan yang mengandung 0,248 g As2O3 di oksidasi dengan larutan KMnO4 yang diasamkan (Mn7+ direduksi menjadi Mn2+), dan memerlukan 50 mL larutan KMnO4 0,02 M

f. i. Tentukan bilangan oksidasi As di produk reaksi (tunjukkan cara perhitungannya) ( 1poin)

ii. Tuliskan reaksi redoksnya: (1 poin)

Soal 7. (18 poin)

Senyawa kompleks koordinasi platina mempunyai beberapa aplikasi/ penggunaan yang penting. Untuk mengetahui komposisi senyawa kompleks tersebut, dilakukan beberapa percobaan:

1. Senyawa kompleks platina A dan B masing masing dilarutkan dalam air. Setelah larut, diukur daya hantar listriknya, dan ternyata kedua larutan senyawa kompleks tersebut tidak menghantar listrik.

2. Pada pemanasan dengan adanya aliran gas hydrogen, kedua senyawa, A dan B tersebut, membebaskan logam platina murni dan gas gas yang larut dalam air. Bila larutan gas gas tersebut ditambahkan NaOH, akan timbul gas berbau tajam khas yang dapat mengubah warna lakmus merah menjadi biru. Bila larutan gas gas tersebut ditambahkan larutan AgNO3, ternyata dihasilkan suatu endapan putih yang berubah menjadi abu-abu bila terkena sinar.

Dengan perlakuan pemanasan seperti diatas, sebanyak 0,4500 g kompleks A menghasilkan 0,2926 g platina murni dan 0,4305 g endapan putih. Sedangkan untuk kompleks B, sebanyak 0,600 g menghasilkan 0,39 g platina dan 0,5740 g endapan putih.

Pertanyaan:

Berdasarkan hasil percobaan tersebut maka

a. Mengapa larutan senyawa ini dalam air tidak menghantarkan listrik?

(1 poin)

b. Bagaimana komposisi kualitatif (ion pusat dan ligannya) dari kompleks A dan B, jelaskan. (2 poin)

c. Tentukan formula molekul senyawa kompleks A dan B (6 poin)

d. Tentukan tingkat oksidasi platina dalam senyawa kompleks tersebut

(1 poin)

e. Berapa bilangan koordinasi dari atom pusat dalam kompleks A dan B

(1 poin)

f. Tentukan tipe hibridisasi platina dalam pembentukan kompleks tersebut

(1 poin)

g. Bagaimana struktur/bentuk geometri molekul dari kompleks tersebut.

(3 poin)

h. Adakah jenis isomer yang anda amati untuk senyawa kompleks ini?

(3 poin)

Soal 8. ( 20 poin)

Mengenai senyawa organik berikut ini, gambarkan bentuk-bentuk stereoisomer dan nyatakan bentuk-bentuk diastereoisomer, semuanya digambarkan dalam bentuk proyeksi Fischer:

a. 2-bromo-3-heptanol (10 poin)

b. 4-metil-3-oktanol (10 poin)

Soal 9. (12 poin)

Mengenai reaksi reaksi dibawah ini, gambarkan dan tuliskan bagaimana mekanisme reaksinya:


Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

Categories

%d bloggers like this: