Soal dan Pembahasan Kimia SBMPTN 2014

maret  11

Kode 543

31. Pada temperatur 500 K, laju reaksi NO2 (g) + CO(g) → NO(g) + CO2 (g) disajikan dalam bentuk grafik berikut.

Berdasarkan grafik tersebut, maka persamaan laju reaksinya adalah ….

(A) r = k[NO2]

(B) r = k[NO2]2

(C) r = k[CO]

(D) r = k[NO2][CO]

(E) r = k[NO2][CO]-1

Jawab A

Pada gambar terlihat untuk:

NO2 → garis linear, artinya orde 1

CO → garis horizontal, artinya orde 0

Maka persamaan laju reaksinya adalah:

r = k[NO2]1[CO]0 (pangkat 0 adalah 1 sehingga tidak ditulis)

r = k[NO2]

32. Jika 27,2 gram KH2PO4 (Mr = 136) dilarutkan ke dalam 500 mL air, pH larutan yang terjadi adalah …. (diketahui Ka1 H3PO4 = 10-3, Ka2 H3PO4 = 10-8, Ka3 H3PO4 = 10-13).

(A) 8 + log 2

(B) 8,5 – log 2
(C) 7 – log 2

(D) 4,5 + log 2

(E) 4,5 – log 2

Jawab E

Asam fosfat (H3PO4) adalah contoh asam poliprotik yang mengion dalam 3 tahap yaitu:

(1) H3PO4 ↔ H2PO4- + H+      Ka1 = 10-3

(2) H2PO4 -↔ HPO4- + H+      Ka2 = 10-8

(3) HPO42-↔ PO43- + H+      Ka1 = 10-13

Kita lihat bahwa asam fosfat adalah asam poliprotik lemah dan konstanta ionisasinya sangat menurun untuk tahap kedua dan ketiga. Jadi kita dapat prediksikan dalam larutan yang mengandung asam fosfat, konsentrasi asam yang tidak terionisasi sangatlah tinggi, dan spesi lain yang ada dalam konsentrasi tinggi hanyalah ion H+ dan ion H2PO4-.

Dari soal, garam KH2PO4 akan terion menurut reaksi:

KH2PO4 ↔ K+ + H2PO4-

H2PO4 - + H2O ↔ HPO42- + H3O+      Ka2 = 10-8

[H2PO4 -] = 27,2/136 x 1000/500 = 0,4 M

Ka2= [HPO42-][H3O+]/[H2PO4-]

[HPO42-][H+] = Ka2 x [H2PO4-], konsentrasi [HPO42-][H+] adalah sama sehingga bisa ditulis [H+]2.

Sehingga [H+] = √(Ka2. M H2PO4-) = √(10-8 x 0,4) = √(4 x 10-9) = 2 x 10-4,5

pH = 4,5 – log 2

Jawaban di atas adalah penyederhanaan, dengan asumsi:

– H3O+ adalah sumber satu-satunya dari H2PO4- , sedangkan H3O+ dari autolisis air diabaikan. Tapi terbukti pengabaian ini dibenarkan karena 1.10-7 << 2.10-4,5

– [HPO42-][H+] = 2.10-4,5, seharusnya pada kondisi setimbang ada H2PO4- yang berkurang sebesar 2.10-4,5. Tapi pengabaian ini dibenarkan karena dibanding konsentrasi awal, nilai ini amatlah kecil. 2.10-4,5 << 0,4

– H2PO- sebenarnya bisa menjadi basa karena dia sifatnya amfoterik:

H2PO- + H2O à H3PO- + OH-   Kb1. Nilai Kb1 = Kw/Ka1 = 10-14/10-3 = 10-11

Basa         asam   asam     basa

Nilai Kb1 << Ka2, maka larutan sifatnya asam.

Dengan penurunan rumus yang panjang diperoleh pendekatan:

[H3O+] = √(Ka1 x Ka2)

pH = 5,5 (ini jawaban seharusnya)

33. Senyawa 2-bromopropana dipanaskan dengan NaOH pekat akan menghasilkan senyawa golongan ….

(A) alkena

(B) alkanal
(C) aldehid

(D) alkanoat

(E) alkana

Jawab A

Pada reaksi di atas, basa kuat (-OH) akan bereaksi dengan (-H) maka terbentuklah ikatan rangkap alkena. Reaksi ini dinamakan reaksi eliminasi 2 (E2).

34. Gas metana (CH4, Mr 16) sebanyak 64 gram dapat bereaksi dengan gas Cl2 berlebih, menghasilkan 50,5 gram CH3Cl (Mr 50,5), 170 gram CH2Cl2 (Mr 85) dan X gram gas CHCl3 (Mr 120). Setelah dihitung dengan cermat dan teliti, maka massa gas CHCl3 adalah ….

(A) 6 gram

(B) 12 gram
(C) 30 gram

(D) 60 gram

(E) 120 gram

Jawab E

(1) CH4 + Cl2 → CH3Cl + H2, jumlah mol CH3Cl adalah 50,5/50,5 = 1 mol, maka mol CH4 adalah 1

(2) CH4 + Cl2 → CH2Cl2 + H2, jumlah mol CH2Cl2 adalah 170/85 = 2 mol, maka mol CH4 adalah 2

(3) CH4 + Cl2 → CHCl3 + H2

Jumlah mol CH4 adalah 64/16 = 4 mol, untuk reaksi (1) dan (2) sudah dihabiskan 3 mol, maka sisanya adalah 1 mol. Maka pada reaksi (3) mol CH4 adalah 1 mol, sehingga mol CHCl3 adalah 1 mol. Maka berat CHCl3 adalah 1 mol x 120 = 120 gram.

35. Nilai ΔHfo (kJ mol-1) untuk Ba2+(aq) = +540 dan SO42-(aq) = -910. Jika entalphi reaksi pengendapan BaSO4(s) adalah -30 kJ, maka entalphi pembentukan standar BaSO4(s) adalah … (kJ mol-1).

(A) -1480

(B) -400
(C) 0

(D) +400

(E) +1480

Jawab: tidak ada jawaban (soal salah)

Reaksi pengendapan sebagai berikut:

Ba2+ + SO42- → BaSO4(s)       ΔH = -30 kJ

(a)         (b)             (c)

ΔH = c – (a + b)

-30 = c – (540 – 910)

-30 = c -370

c = 340 (tidak ada jawaban di pilihan).

Setelah di cek di tabel ΔH, ternyata ΔH Ba2+(aq) = -540, bukan +540. Maka perhitungannya menjadi

ΔH = c – (a + b)

-30 = c – (-540 – 910)

-30 = c + 1450

c = -1480

Jawab A

36. Gula 0,1 mol, natrium klorida 0,1 mol, dan natrium sulfat 0,1 mol masing-masing dilarutkan dalam 1 liter air (ρ air 1 g/mL). Jika penurunan titik beku larutan gula adalah t oC, maka penurunan titik beku larutan natrium klorida dan natrium sulfat adalah ….

(A) t oC untuk kedua larutan

(B) t oC dan 2t oC
(C) 2t oC untuk kedua larutan

(D) 2t oC dan 3t oC

(E) 3t oC untuk kedua larutan

Jawab D

ΔTf = Kf x m x i

Ketiga senyawa memiliki molalitas yang sama, maka yang berbeda adalah i –nya saja.

i gula = 1, maka ΔTf = t oC (gula adalah nonpolar)

i NaCl = 2, maka ΔTf = 2t oC (memiliki 2 ion)

i Na2SO4 = 3, maka ΔTf = 3t oC (memiliki 3 ion)

37. Diketahui atom X memiliki 16 proton. Menurut kaidah oktet, molekul-molekul yang dapat dibentuk dengan 8Y adalah ….

(A) XY2 dan XY3

(B) XY dan XY2
(C) X2Y dan XY3

(D) hanya XY2

(E) hanya XY3

Jawab A

Konfigurasi elektron:

16X = 2 8 6 (jumlah proton = jumlah elektron = nomor atom)

8Y = 2 6

Keduanya akan membentuk ikatan kovalen (bukan ion) karena tidak ada serah terima elektron tapi pemakaian elektron bersama.

Soal ini akan menjadi mudah jika Anda ingat unsur dengan nomor 16 adalah S (belerang), sedangkan 8 adalah O (oksigen). Maka senyawa yang bisa dihasilkan adalah SO2 dan SO3 atau dalam konteks ini adalah XY2 dan XY3.

38. Diketahui data Eo sel kimia sebagai berikut

Zn|Zn2+ || Cu2+|Cu Eo sel = 1,10 Volt

Pb|Pb2+ || Cu2+|Cu Eo sel = 0,47 Volt

Berdasarkan data tersebut, maka pernyataan berikut yang benar adalah

(A) Di antara Zn, Cu, dan Pb, maka Cu adalah reduktor kuat

(B) Urutan potensial reduksi standar: Eo Cu2+|Cu > Eo Pb2+|Pb > Eo Zn2+|Zn
(C) Di antara ketiga logam tersebut, Zn adalah logam yang paling sulit dioksidasi

(D) Jika sistem setengah sel antara Pb dengan Zn dihubungkan, maka terjadi sel elektrokimia Pb|Pb2+ || Zn2+|Zn Eo sel = 0,63 Volt

(E) Sistem setengah sel Cu adalah anoda

Jawab: B

Soal ini akan menjadi mudah jika Anda ingat deret Volta berikut:

Li K Ba Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb Cu Hg Ag Pt Au

Eo sel adalah selisih Eo reduksi – Eo oksidasi. Maka benar Eo sel untuk Pb dan Cu lebih kecil karena jaraknya berdekatan.

(A) Semakin ke kanan adalah makin kuat sifat oksidatornya, jadu Cu adalah oksidator kuat (bukan reduktor kuat). SALAH

(B) Semakin ke kiri Eo makin negatif (makin kecil) sehingga Eo Cu yang paling besar (karena letaknya paling kanan)

(C) Semakin ke kiri adalah makin kuat sifat reduktornya, artinya makin mudah mengalami oksidasi (ingat: reduktor adalah yang mengalami oksidasi). Sehingga Zn adalah logam yang paling mudah dioksidasi. SALAH

(D) Jika Pb dan Zn dihubungkan maka supaya menghasilkan Eo yang positif (reaksi bisa berlangsung) maka penulisannya adalah Zn|Zn2+ || Pb2+|Pb Eo sel = 0,63 Volt. SALAH

(E) Cu adalah oksidator kuat, maka dia mengalami reduksi. Reaksi reduksi terjadi di katoda (ingat: Kat-red, An-Oks). SALAH

Untuk soal no 39-41, bacalah narasi berikut.

Proses Haber-Bosch merupakan proses pembentukan atau produksi ammonia berdasarkan reaksi:

3H2 (g) + N2 (g) ↔ 2NH3(g)

Data Kp dan Kc dari reaksi kesetimbangan (dapat balik) tersebut pada berbagai temperatur adalah :

t (oC)	Kp	Kc
25	9,0 x 105	5,4 x 108
300	4,6 x 10-9	1,0 x 10-5
400	2,6 x 10-10	8,0 x 10-7

39. Dalam wadah 1 L terdapat 20 H2, 28 g N2 dan sejumlah NH3 dalam kesetimbangan pada 300 oC. Jika gas NH3 dalam kesetimbangan tersebut dipisahkan dan dilarutkan dalam 1 L air, maka pH larutan yang diperoleh adalah (Kb NH4OH = 10-5).

(A) 8

(B) 9
(C) 10

(D) 11

(E) 12

Jawab D

3H2 (g) + N2 (g) ↔ 2NH3(g)

Pada saat kesetimbangan,

mol H2 = 20/2 = 10 mol

mol N2 = 28/28 = 1 mol

Pada suhu 300 oC, nilai Kc adalah 1 x 10-5.

Kc = (NH3)2 / (H2)3 x (N2)

1 x 10-5 = (NH3)2 / (10)3 x (1)

(NH3)2 = 10-2

(NH3) = 0,1 mol

NH3 dilarutkan dalam air maka akan menjadi NH4OH. Konsentrasinya adalah 0,1/1 liter = 0,1 M

[OH] = √(Kb x M) = √(1.10-5 x 0,1) = √1.10-6 = 1.10-3

pOH = 3, maka pH = 14-3 = 11

40. Jika pada saat kesetimbangan reaksi di atas pada suhu 25 oC tekanan parsial H2 dan N2 masing-masing adalah 1 atm dan 10 atm, maka tekanan total sistem pada saat kesetimbangan tersebut adalah

(A) 3000 atm

(B) 3100 atm
(C) 3011 atm

(D) 3101 atm

(E) 3111 atm

Jawab C

Pada suhu 25 oC Kp adalah 9,0 x 105

Kp = (p NH3)2 / (p H2)3 x (p N2)

9 x 10-5 = (p NH3)2/ (1 x 10)

(p NH3)2 = 9 x 106

p NH3 = 3 x 103 = 3000

p total = p NH3 + p H2 + p N2 = 3000 + 1 + 10 = 3011

41. Dari data tetapan kesetimbangan proses Haber-Bosch tersebut di atas, pernyataan yang benar adalah …

(A) untuk meningkatkan hasil reaksi (NH3), maka dapat dilakukan dengan cara menaikkan suhu

(B) reaksi pembentukan amonia adalah reaksi eksotermis
(C) perubahan entalphi reaksi peruraian ammonia berharga negatif

(D) produk peruraian ammonia terjadi lebih besar pada suhu rendah

(E) penambahan katalis akan menaikkan harga kesetimbangan

Jawab C

(A) Dari nilai Kp dan Kc jika suhu dinaikkan ternyata nilainya makin kecil, jika nilai Kp atau Kc kecil maka reaksi ke kanan semakin susah. Artinya jika suhu dinaikkan maka produk akan semakin kecil. SALAH

(B) Suhu dinaikkan maka reaksi akan ke arah reaksi endotermis (ke kiri). Berkaitan dengan pilihan (A) maka reaksi ke kanan adalah eksotermis. SALAH (hapalkan reaksi pembentukan ammonia adalah reaksi eksotermis).

(C) Reaksi eksotermis, maka nilai ΔH nya adalah negatif. BENAR.

(D) Reaksi pembentukan ammonia adalah reaksi ke kanan, sedangkan reaksi ke kiri adalah pengurainnya. Proses penguraian lebih mudah terjadi jika suhu tinggi, dapat dilihat pada suhu tinggi nilai Kc nya kecil, artinya proses pembentukan ammonia kecil justru malah banyak yang terurai. SALAH

(E) Katalis tidak mengubah nilai Kc atau Kp, katalis hanya mempengaruhi energi aktivasi. SALAH

42. Kelarutan besi (II) sulfida (FeS) dalam air dapat ditingkatkan dengan menambahkan HCl.

SEBAB

Ion S2- akan bereaksi dengan H+ membentuk gas H2S.

Jawab C

Beberapa zat padat hanya sedikit larut dalam air tetapi kelarutan bisa meningkat dengan adanya asam. Untuk logam sulfida, kebanyakan adalah tidak larut (hanya beberapa yang larut misal dengan logam I, II, dan (NH4)2S. Untuk logam sulfida, jangan tergiur untuk menulis kesetimbangan sama seperti logam yang lain yaitu misal:

FeS(s) ↔ Fe2+(aq) + S2-(aq) Ksp = 5.10-19

Persamaan di atas adalah keliru dan menyesatkan. Kita ingat bahwa S2- (juga O2-) adalah basa yang amat kuat (bahkan lebih kuat dibanding OH-) dan bereaksi hampir secara kuantitatif dengan air.

S2-(aq) + H2O(l) → HS-(aq) + OH-(aq)           Kb = dalam orde 105

Sehingga tidak ada S2- dalam larutan air. Reaksi pelarutan netto nya adalah:

FeS(s) + H2O(l) ↔ Fe2+(aq) + OH-(aq) + HS-(aq)

Sehingga Ksp = [Fe2+][OH-][HS-]

Jika ditambahkan suatu asam, maka konsentrasi OH- juga akan turun. Pada waktu yang bersamaan, konsentrasi HS- juga akan turun seiring dengan kesetimbangan ini bergeser ke kanan dengan penambahan H3O+.

HS-(aq) + H3O+ (aq) ↔ H2S(aq) + H2O(l)

Jika [OH-] dan [HS-] keduanya turun, maka [Fe2+] harus naik untuk menjaga agar hasil kali ketiga konsentrasi nilainya tetap. Sebagai hasilnya, kelarutan FeS(s) naik jika pH turun (ditambah asam). Logam sulfida lain (Cu, Pb, Cd, Sn, Zn, Mn) menunjukkan reaksi yang sama, menjadi lebih larut dalam larutan asam.

Pernyataan benar, alasan salah. Karena tidak akan ada ion S2- dalam air dan H2S yang terbentuk berada dalam bentuk larutan (aq), bukan gas.

43. Volume gas H2 dan Cl2 yang dihasilkan pada elektrolisis akan sama jika digunakan muatan listrik yang sama.

SEBAB

Jumlah elektron yang terlibat pada elektrolisis pemebntukan gas H2 dan Cl2 sama.

Jawab A

Gas H2 dan Cl2 terbentuk dari reaksi elektrolisis berikut:

2 H+ + 2e → H2(g), reaksi terjadi di katoda

2 Cl- → Cl2(g) + 2e, reaksi terjadi di anoda

Menurut Hukum Faraday II, jika jumlah muatan yang dialirkan sama, maka pada electrode akan terjadi zat dengan massa ekivalen yang sama. Massa ekivalen = Mr dibagi jumlah elektron yang diterima atau dilepaskan.

Pada soal, zat berupa gas, maka volumenya pun akan sama. Ini terjadi karena jumlah elektron yang terlibat untuk pembentukan gas adalah sama, yaitu 2 elektron.

Pernyataan dan alasan benar, berhubungan.

44. Pada kondisi tertentu senyawa SF4 dapat bereakasi dengan florin membentuk SF6 menurut persamaan reaksi berikut: SF4(g) + F2(g) → SF6(g). Dalam reaksi tersebut ….

(1) terjadi perubahan orbital hibrida dari sp3dmenjadi sp3d2

(2) molekul SF4 bersifat polar sedangkan SF6 non-polar

(3) ikatan antara S dan atom F adalah kovalen polar

(4) terjadi perubahan struktur molekul dari limas segiempat menjadi oktahedral

Jawab A

(1) Konfigurasi elektron S = [Ne] 3s2 3p4

↑↓

↑↓

↑

↑

3s                       3p                                                     3d

Pada molekul SF4, satu elektron pada orbital s mengalami promosi ke 3d, setelah itu mengalami hibridisasi menjadi sp3d (artinya 1 kotak s, 3 kotak p dan 1 kotak d, total ada 5 kotak. Namun untuk orbital 3p masih ada 1 kotak yang berisi sepasang elektron, dalam hal ini akan menjadi PEB (pasangan elektron bebas) pada gambar struktur Lewis. Nantinya 4 kotak sisa inilah yang akan berikatan dengan 4 F, jadilah SF4), elektron d berasal dari s. Struktur molekul SF4 adalah jungkat-jungkit.

Pada molekul SF6, satu elektron pada orbital s mengalami promosi ke 3d, satu elektron pada orbital p mengalami promosi ke 3d, setelah itu mengalami hibridisasi menjadi sp3d2 (artinya 1 kotak s, 3 kotak p dan 2 kotak d, total ada 6 kotak, nantinya 6 ini akan berikatan dengan 6 F, jadilah SF6). Bentuk molekul adalah oktahedral.

Pernyataan 1 benar, sedangkan pernyataan 4 salah.

(3) ikatan antara S dan F adalah kovalen yang bersifat polar. Hal ini karena atom F memiliki elektronegativitas yang tinggi sehingga densitas elektron akan lebih tinggi di atom F dibanding atom S. BENAR

(2) Pada molekul SF4 bersifat polar karena netto dari muatan adalah tidak sama dengan nol. Namun berbeda pada molekul SF6 dimana bentuk oktahedral akan memberikan efek saling menetralkan vektor muatan, sehingga muatan nettonya adalah nol alias non-polar.

45. Padatan NaCl melebur pada 801 oC sedangkan padatan CCl4 melebur pada 23 oC. Pernyataan yang dapat menjelaskan perbedaan titik lebur kedua padatan adalah … (Ar Na = 23, Cl = 35,5, C =12).

(1) NaCl mudah larut dalam air

(2) Mr NaCl lebih besar dari Mr CCl4

(3) NaCl merupakan elektrolit kuat

(4) Interaksi kisi kristal dalam padatan NaCl lebih kuat.

Jawab D

Kekuatan dan kisaran tarikan elektrostatik membuat kristal ionik NaCl bersifat sebagai padatan keras, bertitik leleh tinggi, dan getas sehingga baik untuk isolator listrik.