Pembahasan Soal OSN Kimia Tingkat Kabupaten Tahun 2015 (Khusus Soal Hitungan)

Berikut ini akan dibahas soal pilihan ganda pada OSK 2015 khusus soal-soal hitungan. 

Soal Nomor 1
Hasil analisis senyawa berupa gas menunjukkan kandungan (% massa) 33,0% Si dan67,0% F. Pada temperatur 35^oC, sebanyak 0,210 L senyawa tersebut memberikan tekanan 1,70 atm. Jika massa 0,210 L senyawa tersebut adalah 2,40 g, maka rumus molekulnya adalah:

1. SiF₄
2. SiF₃
3. Si₂F₈
4. Si₂F₆
5. Si₃F₉

Pembahasan Soal Nomor 1:
Penentuan rumus empiris:

Unsur	Si	F
Massa per 100 g	33 g	67 g
Massa molar	28 g/mol	19 g/mol
Jumlah zat	1,18 mol	3,53 mol
Perbandingan jumlah zat	1,18/1,18 = 1	3,53/1,18 = 3

Rumus empiris gas tersebut adalah (SiF₃)_n

Penentuan massa gas:
P  = 1,7 atm
V = 0,21 L  
R = 0,08205  L·atm/mol·K
T = 35^oC = 308 K

PV= nRT
n = (PV)/(RT)
n = (1,7 × 0,21 L)/(0,08205 L·atm/mol·K × 308 K)
n = 0,014126641 mol

V = 0,21 L → n = 0,014126641 mol → massa = 2,4  g
massa molar = 2,4 g / 0,014126641 mol
massa molar = 169,8917647
massa molar ≈ 170 g/mol

Rumus molekul = (SiF₃)_n
Rumus molekul = (SiF₃)_n = 170
Rumus molekul = (33 + (19 × 3))_n = 170
Rumus molekul = (85)_n = 170
Rumus molekul = _n = 170/85
Rumus molekul = _n = 2

Jadi rumus molekul gas tersebut adalah Si₂F₆.

---

Soal Nomor 3:
Konsentrasi (dalam satuan molalitas) senyawa para-diklorobenzena (C₆H₄Cl₂) dalam suatu larutan yang dibuat dengan cara melarutkan 2,65 g C₆H₄Cl₂ dalam 50 mL benzena (densitas = 0,879 g/mL) adalah:

1. 0,018 m
2. 0,041 m
3. 0,180 m
4. 0,410 m
5. 1,810 m

Pembahasan Soal Nomor 3:
Massa pelarut benzena = 50 mL × 0,879 g/mL
Massa pelarut benzena = 43,95 g

Massa zat terlarut C₆H₄Cl₂ = 2,65 g

Massa molar C₆H₄Cl₂ = (6×12)+(4×1)+(2×35,45)
Massa molar C₆H₄Cl₂ = 72 + 4 + 70,90
Massa molar C₆H₄Cl₂ = 146,90 g/mol

Jumlah zat terlarut C₆H₄Cl₂ = 2,65 g / 146,90 g/mol
Jumlah zat terlarut C₆H₄Cl₂ = 0,018 mol

Molalitas C₆H₄Cl₂ dalam benzena = (0,018 × 1000)/43,95
Molalitas C₆H₄Cl₂ dalam benzena = 0,409556 molal
Molalitas C₆H₄Cl₂ dalam benzena ≈ 0,410 molal

---

Soal Nomor 14 
Satu dari struktur resonansi ion OCN^– yang digambarkan di bawah ini

Muatan formal untuk setiap atom dalam struktur resonansi di atas adalah:

1. atom O = –1, atom C atom = –1, dan atom N = +1
2. atom O = 0, atom C = 0, dan atom N = –1
3. atom O = –1, C atom = 0, dan atom N = 0
4. atom O = 0, C atom = 0, dan atom N = 0
5. atom O = +1, atom C = 0, dan atom N = –2

Pembahasan Soal Nomor 14:
Muatan formal dengan muda dihitung dengan mengurangkan jumlah elektron valensi (EV) dengan jumlah elektron di sekitar (EDS) atom. Jumlah EDS atom ini merupakan jumlah  elektron bebas (EB) dengan elektron hasil bagi ikatan antara 2 atom misal antara A-B. Karena setiap 1 ikatan terdapat 2 elektron maka setelah dibagi 2 akan terpisah 1 elektron ke atom A dan 1 elektron ke atom B seperti pada gambar berikut:

Muatan formal pada atom O = jumlah EV O - jumlah EDS O
Muatan formal pada atom O = 6 - 7
Muatan formal pada atom O = -1
Muatan formal pada atom C = jumlah EV C - jumlah EDS C
Muatan formal pada atom C = 4 - 4
Muatan formal pada atom C = 0
Muatan formal pada atom N = jumlah EV N - jumlah EDS N
Muatan formal pada atom N = 5 - 5
Muatan formal pada atom N = 0

Cara lain menghitung muatan formal adalah dengan menghitung jumlah elektron valensi  dikurangi dengan jumlah EB dikurangi jumlah ikatan di sekitar atom.
Muatan formal pada atom O = jumlah EV O - jumlah EB O - jumlah ikatan
Muatan formal pada atom O = 6 - 6 - 1
Muatan formal pada atom O = -1
Muatan formal pada atom C = jumlah EV C - jumlah EB C - jumlah ikatan
Muatan formal pada atom C = 4 - 0 - 4
Muatan formal pada atom C = 0
Muatan formal pada atom N = jumlah EV N - jumlah EB N - jumlah ikatan
Muatan formal pada atom N = 5 - 2 - 3
Muatan formal pada atom N = 0

---

Soal Nomor 16
Dalam suatu wadah tertutup yang suhunya 25^oC , sejumlah amonium karbonan (N₂H₆CO₂) menyublim dan terdisosiasi menjadi amoniak (NH₃) serta karbon diokasida (CO₂) sesuai persamaan reaksi berikut:
N₂H₆CO₂(s) ⇌ 2NH₃(g) + CO₂(g)
Setelah didiamkan beberapa lama, terjadi kesetimbangan dengan tekanan total gas sebesar 0,116 atom. Nikai K_p untuk reaksi tersebut adalah:
A. 4,20 × 10^–3
B. 2,99 × 10^–3
C. 4,64 × 10^–4
D. 3,40 × 10^–4
E. 2,31 × 10^–4

Pembahasan Soal Nomor 16
P_N2H6CO2 dalam bentuk padatan maka tidak diperhitungkan (atau dianggap 1)
P_NH3 = 2/3 × P_total = 2/3 × 0,116 atm = 0,077 atm
P_CO2 = 1/3 × P_total = 1/3 × 0,116 atm = 0,039 atm

Kp=(PNH3)2(PCO2)=0,0772×0,039=0,000231231=2,31×10−4

---

Soal Nomor 18 
Dalam fotografi, padatan AgBr yang tersisa dilarutkan dalam larutan Na₂S₂O₃. Ion Ag⁺ bereaksi dengan ion S₂O₃^2– membentuk senyawa kompleks [Ag(S₂O₃)₂]^3–, dengan persamaan reaksi sebagai berikut:

AgBr(s)	⇌	Ag+(aq)	+	Br–(aq)		Ksp= 5,4×10–13
Ag+(aq)	+	2 S2O32-(aq)	⇌	[Ag(S2O3)2]3- (aq)		Kf= 2,0×1013

Jumlah padatan AgBr yang dapat larut dalam 125 mL larutan Na₂S₂O₃ 1,20 M adalah:

1. 7,14 g
2. 12,22 g
3. 14,08 g
4. 16,72 g
5. 40,65 g 

Pembahasan Soal Nomor 18 
Ksp = tetapan hasil kali kelarutan
Kf = tetapan pembentukan
Kc = tetapan kesetimbangan berdasar konsentrasi
Kc = Ksp × Kf
Pada soal Kc = (5,4×10^-13) × (2,0 ×10¹³) = 10,8
Massa molar AgBr = 107,90 + 79,90 = 187,80

AgBr(s)	⇌	Ag+(aq)	+	Br–(aq)			Ksp= 5,4×10-13
Ag+(aq)	+	2 S2O32-(aq)	⇌	[Ag(S2O3)2]3- (aq)			Kf= 2,0×1013
AgBr(s)	+	2 S2O32–(aq)	⇌	[Ag(S2O3)2]3–(aq)	+	Br-(aq)	Kc= 10,8

Ingat AgBr ada dalam bentuk padatan maka dalam persamaan kesetimbangan dianggap 1

Kc=[[Ag(S2O3)3−]][Br−][S2O2−3]2

Jumlah Na₂S₂O₃ = 0,125L × 1,2M = 0,15 mol
Dimisalkan jumlah [Ag(S₂O₃)₂]^3- dan Br^- = x
Banyaknya Br^- = x ini menunjukkan banyaknya AgBr yang larut sesuai persamaan
AgBr ⇌ Ag⁺(aq) + Br^–(aq) 

Reaksi	:	2 S2O32–(aq)	⇌	[Ag(S2O3)2]3–(aq)	+	Br–(aq)
Awal	:	1,20		–		–
Bereaksi	:	–2x		+x		+x
Kesetimbangan	:	1,20 – 2x		x		x

Kc10,810,8−−−−√3,293,29×(1,20−2x)3,948−6,58x7,58xx=[[Ag(S2O3)3−]][Br−][S2O2−3]2=x.x(1,20−2x)2=x.x(1,20−2x)2−−−−−−−−−−−√=x1,20−2x=x=x=3,948=0,52

Jadi AgBr yang melarut sebanyak 0,52 M dalam volume 125 mL atau 0,125 L
Massa AgBr = 0,52M×0,125 L×massa molar AgBr
Massa AgBr = 0,065 mol×187,80 g/mol
Massa AgBr = 12,20 g

---

Soal Nomor 19.
Percobaan yang meibatkan reaksi oksidasi NO menjadi NO₂ berlangsung sesuai persamaan reaksi berikut:
2NO(g)+ O₂(g) → 2NO₂(g)
Data yang diperoleh dari percobaan tersebut adalah sebagai berikut:

Percobaan	[O2]	[NO]	Laju NO2 (M/det)
1	0,001	0,001	7,10
2	0,004	0,001	28,40
3	0,004	0,003	255,60
4	0,002	0,002	X

Nilai X dalam tabel adalah:

1. 3,65 
2. 14,20 
3. 28,40 
4. 56,80 
5. 85,20 

Pembahasan Soal Nomor 19.
Penentuan orde reaksi:
Orde reaksi terhadap O₂ (gunakan data 2 dan 1)
(0,004/0,001)^a = 28,40/7,10
4^a = 4
a = 1

Orde reaksi terhadap NO (gunakan data 3 dan 2)
(0,003/0,001)^b = 255,60/28,40
3^b = 9
b = 2

Penentuan konstanta laju reaksi (gunakan data 1):
k = 7,10/{(0,001)(0,001)²}
k = 7,10/10^-9
k = 7,10 × 10⁹

Penentuan nilai X atau v₄
v₄ = k [O₂][NO]²
v₄ = 7,10 × 10⁹ [0,002][0,002]²
v₄ = 7,10 × 10⁹ 8 × 10^-9
v₄ = 56,8