Pembahasan Soal OSN Guru Kimia 2012

3. Sebuah mobil menggunakan bahan bakar 100% iso-oktana (C₈H₁₈) yang
    densitasnya 0,79 g/mL. Mobil tersebut dapat menempuh jarak 8 km/liter
    iso-oktana. Mobil tersebut dalam memproduksi energinya melakukan
    pembakaran sempurna iso-oktana cair dan menghasilkan gas CO₂ dan uap
    H₂O.

Pertanyaan:

1. Tuliskan reaksi pembakaran sempurna iso-oktana dalam mesin mobil tersebut.
2. Tentukanlah entalpi pembakaran 1 mol iso-oktana dalam keadaan standar
3. Tentukanlah berapa kJ entalpi pembakaran untuk 1 liter iso-oktana.
4. Berapa volume gas CO₂ yang dibebaskan ke udara bila mobil tersebut telah menempuh jarak 100km. (Pada kondisi tersebut volume molar gas: 22,5 L/mol).

Data entalpi pembentukan standar (ΔH^o_f) senyawa-senyawa di atas adalah sebagai berikut:






 4. Siklobutana (C₄H₈) terdekomposisi pada l000oC menjadi dua molekul etilena
     (C₂H₄) dengan konstanta laju reaksi orde satu 87 s^-l
Pertanyaan:

• Tuliskan reaksi dekomposisi siklobutana pada 1000^oC
• Jika konsentrasi awal siklobutana 2,00 M berapa konsentrasinya setelah 0,010 s?
• Berapa fraksi siklobutana yang terdekomposisi pada waktu tersebut?

Pembahasan:

• Reaksi dekomposisi (peruraian) siklobutana menjadi etilena:  C₄H_8(g)  → 2C₂H_4(g)
• Reaksi dekomposisi ini merupakan reaksi orde satu, maka akan berlaku:
• Fraksi siklobutana yang terurai (terdekomposisi) pada waktu 0,01 s adalah:

5.  Dalam suatu ruangan tertutup, bila sejumlah tertentu padatan CaCO₃ dipanaskan akan membentuk kesetimbangan:
CaCO_3(s) ⇌ CaO_(s) + CO_2(g) ΔH^o_r = +179 kJ/mol
Ke dalam ruang hampa yang volumenya 10 L dimasukkan padatan CaCO₃ (100g/mol) dan CaO (56 g/mol) masing-masing sebanyak 0,1 mol, kemudian dipanaskan pada 385K. Sesudah tercapai kesetimbangan ternyata diperoleh tekanan, P CO₂= 0,300 atm.
Pertanyaan dan pembahasannya:
Tentukan nilai Kp dan Kc pada suhu 385K.

Berdasarkan reaksi di atas hanya CO₂ yang berwujud gas,
maka: Kp = P CO₂ = 0,300 atm.
Kc = Kp(RT)^-n = 0,300 (0,0821 x 385)^-1 = 9,5 x 10^-3

Tentukanlah berapa berat CaCO₃ dan CaO sesudah tercapai keisetimbangan pada suhu 385 K.

Jika pada saat kesetimbangan CaCO3 yang terurai adalah x mol, maka:

    CaCO3(s)     ⇌      CO(s)         +     CO2(g)
(0,1 - x) mol      (0,1 + x) mol       x mol

Tetapan kesetimbangan heterogen untuk rekasi tersebut adalah Kc = [CO₂] maka:
[CO₂] = Kc = 9,5 x 10-3M
Mol CO₂ = [CO₂] x Volume ruang = 9,5 x 10^-3M x 10 L = 0,095 mol.

Mol CaCO₃ pada saat kesetimbangan = (0,1 – 0,095) mol = 0,005 mol
Massa CaCO₃ = 0,005 mol x 100 g/mol = 0,5 g.

Mol CaO pada saat kesetimbangan = (0,1 + 0,095) mol = 0,195 mol
Massa CaO = 0,195 mol x 56 g/mol = 10,92 g

Kemudian, ke dalam wadah tersebut, dipompakan sejumlah gas CO₂ sehingga tekanannya bertambah sebesar 0,300 atm. Berapa gram bertambahnya berat CaCO₃ setelah tercapai kesetimbangan di dalam wadah tersebut pada suhu 385K?

Penambahan tekanan CO₂ sebesar 0,300 atm yang setara dengan tekanan kesetimbangan CO₂ menyebabkan semua CO₂ yang pada mulanya terbentuk akan kembali bereaksi dengan CaO membentuk CaCO₃. CaCO₃ kembali menjadi 0,1 mol.
Jadi penambahan berat CaCO₃ setelah dimasukkan gas = 0,095 mol x 100 g/mol = 9,5 g.

6.  Tembaga adalah golongan logam transisi yang dapat larut dalam larutan
      asam nitrat pekat. Berikut ini adalah reaksi antara tembaga (Cu) dengan
      asan nitrat (HNO₃):8 HNO_3(aq) + 3 Cu_(s) → 2 NO_(g) + 3 Cu(NO₃)_2(aq) + 4 H₂O_(l)
      Pertanyaan dan pembahasannya:
     Tuliskan konfigurasi elektron ion Cu²⁺ (nomor atom Cu = 29) dan bagaimana
     sifat magnetnya.

Konfigurasi elektron ion Cu²⁺ adalah 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁹, ion bersifat paramagnetik (adanya orbital 3d yang terisi 1 elektron yang tak berpasangan)

Apa jenis ikatan kimia pada molekul gas NO yang terbentuk, tuliskan struktur Lewis dari gas NO tersebut, dan bagaimana sifat magnet gas NO?

Jenis ikatan pada NO adalah ikatan kovalen dengan struktur Lewis

NO ini bersifat paramagenetik karena memiliki elektron yang tidak berpasangan

Apa jenis reaksi yang terjadi di atas dan tulislah reaksi tersebut dalam bentuk setengah reaksi dan reaksi totalnya dalam bentuk ion.
Jenis reaksinya adalah reaksi redoks, karena terjadi perubahan bilangan oksidasi pada N dan Cu.

Reaksi reduksi  : NO3- + 4H+ + 3e-   → NO + 2H2O      |× 2|
Reaksi oksidasi :             Cu    → Cu2+ + 2e-      |× 3|
Total           : 2NO3- + 8H+ + 3Cu  → 2NO + 4H2O + 3Cu2+

Hitunglah berapa gram berat Cu yang dibutuhkan untuk menghasilkan gas NO sebanyak 0,05 mol.

Mol Cu = 3/2 × mol NO
       = 3/2 × 0,05 mol
       = 0,075 mol
Massa Cu = 0,075 mol × 63,5 g/mol
         = 4,7625 g

Berapakah volume gas NO yang dibebaskan pada keadaan tersebut (d), jika diketahui 1 L gas N₂ beratnya 1 g.

1 L → 1 g N₂ = 1/28 mol,
maka volume gas NO pada keadaan tersebut = 1 L/(1/28 mol) × 0,05 mol = 1,4 L

Di dalam air, larutan Cu2+ bila ditambahkan larutan amoniak (NH₃) berlebih akan membentuk larutan yang berwarna biru terang, tuliskan reaksi yang terjadi, sebutkan senyawa berwarna biru yang terbentuk dan gambarkan strukturnya.

Reaksi yang terjadi adalah Cu²⁺ + 6NH₃ → Cu(NH₃)₆²⁺
Senyawa biru tersebut adalah senyawa kompleks dari ion Cu(NH₃)₆²⁺yang berbentuk oktahedral di mana Cu²⁺ sebagai atom pusat dengan 6 ligan NH₃.

7.  Suatu senyawa organik dengan rumus molekul C₉H₁₀O diketahui mempunyai sifat sebagai   berikut:
– bereaksi dengan 2,4-DNP menghasilkan osazon,
– mereduksi pereaksi Tollen dan
– menghasilkan asam 1,2-benzenadikarboksilat dalam suatu reaksi Canizzarro
Pertanyaan:
Tentukan golongan dan rumus struktur senyawa organik yang dimaksud!
Pembahasan:

• Senyawa yang dapat bereaksi dengan 2,4-DNP kemudian menghasilkan osazon (turunan dari 2,4-DNP) ia dipastikan memiliki gugus karbonil ( ̶ C = O)(aldehid atau keton).

• Mereduksi pereaksi Tollen ini berarti senyawa tersebut termasuk dalam golongan aldehid.

• Senyawa tersebut dioksidasi (pada reaksi Canizzarro) menjadi 1,2-benzendikarboksilat ini artinya pada gugus fungsi tidak memiliki alfa hidrogen (hidrogen yang terikat pada C alfa)

• Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa senyawa tersebut adalah orto etilbenzaldehid.

• Reaksi selengkapnya adalah sebagai berikut:

---